本发明公开了一种用于重型车辆的燃油可控性调节装置，包括：油耗采集模块中的进油传感器安装于燃油泵的进油口处，回油传感器安装于燃油泵到燃油箱的回油路上，燃油量调节阀安装于进油量传感器及油箱之间的油路上；油门开度采集模块随油门踏板联动；油温采集模块安装于回油传感器及燃油箱之间的油路上；挡位采集模块安装于变速杆处；控制器分别连接油耗采集模块、油门开度采集模块、油温采集模块及挡位采集模块。本发明还公开了一种用于重型车辆的燃油可控性调节方法。本发明具有实时在线采集数据并且对数据能够做出分析，确定重型装甲设备是否处于平稳的正常行驶及使燃油耗能效率在一定的范围区间内等特点。
1.一种用于重型车辆的燃油可控性调节装置，其特征在于，包括：
油耗采集模块，其包括进油量传感器、出油量传感器及燃油量调节阀；
其中，所述进油量传感器安装于燃油泵的进油口处，所述出油量传感器安装于所述燃油泵到燃油箱的出油路上，所述燃油量调节阀安装于所述进油量传感器及燃油箱之间的油路上；
油门开度采集模块，其安装在油门踏板的转轴处，并且随油门踏板联动；
油温采集模块，其安装于所述出油传感器及所述燃油箱之间的油路上；
控制器，其能够用于通过采集燃油泵进油量、出油量、油温、油门开度及挡位信息得出燃油耗能效率，并且能够通过调节所述燃油泵的进油量进而控制所述燃油耗能效率；
其中，所述燃油泵进油量Q1与所述燃油泵出油量Q2的差值Q′通过公式得出，通过调节Q′使耗能效率η保持在一定区间内；其中，M
为重型车辆车重，V为车速，f(V)＝-0.0005V2+0.0198V+0.892，η为燃油耗能效率，η∈[0.28,0.35]，q为燃油燃烧热值，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，Q2为燃油泵出油量，t′为监测的循环周期，δ为油门开度，δ0为油门完全开启时的开度，e为自然对数的底数。
2.如权利要求1所述的用于重型车辆的燃油可控性调节装置，其特征在于，还包括：燃油滤清器，其进油口处安装所述进油量传感器。
3.如权利要求1所述的用于重型车辆的燃油可控性调节装置，其特征在于，所述油门开度采集模块包括连接装置及油门位置传感器；
其中，所述油门位置传感器可为线位移传感器或角位移传感器。
4.如权利要求3所述的用于重型车辆的燃油可控性调节装置，其特征在于，所述连接装置有扇形齿轮、齿条及固定座组成；
其中，所述扇形齿轮固定于所述重型车辆的油门踏板轴上，所述齿条连接在所述油门位置传感器的移动杆上，所述固定座的上端与所述油门位置传感器卡合，所述固定座的下端固定在所述油门踏板脚跟座的旋转轴上。
5.如权利要求1所述的用于重型车辆的燃油可控性调节装置，其特征在于，所述进油量传感器及出油量传感器中数据采样周期时间不低于0.5s。
6.一种用于重型车辆的燃油可控性调节方法，其特征在于，包括如下步骤：所述重型车辆起步后控制器进行数据采集，其中包括：通过油耗采集模块采集燃油泵进油量及出油量，通过油门开度采集模块采集油门开度，通过油温采集模块采集燃油出油路的油温，通过挡位采集模块采集重型车辆的挡位信息；
所述控制器在重型车辆起步的连续时间内对所述数据进行稳定性分析，判断所述重型车辆是否处于正常运行状态，从而控制所述重型车辆进行重新起步或者继续运行；
在所述重型车辆运行的连续循环周期内对燃油量进行调节，使燃油耗能效率保持在一定的范围区间内；
在所述重型车辆停止运行后，对燃油耗能效率数据进行分析，得到所述重型车辆的全程平均燃油耗能效率值；
其中，所述燃油泵进油量Q1与所述燃油泵出油量Q2的差值Q′通过公式得出，通过调节Q′使耗能效率η保持在一定区间内；其中，M
为重型车辆车重，V为车速，f(V)＝-0.0005V2+0.0198V+0.892，η为燃油耗能效率，η∈[0.28,0.35]，q为燃油燃烧热值，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，Q2为燃油泵出油量，t′为监测的循环周期，δ为油门开度，δ0为油门完全开启时的开度，e为自然对数的底数。
7.如权利要求6所述的用于重型车辆的燃油可控性调节方法，其特征在于，所述稳定性分析包括：在重型车辆起步后的连续时间t内，加速至V1的过程中 ，选择一挡运行，在运行的过程中对 进判判断，当 满足条件区间时 ，所述重型车辆
起 步 处 于 正 常 运 行 状 态 ，继 续 运 行 ，当 不 满 足 条 件 区 间时，所述重型车辆起步处于非正常运行状态，停止运行，重新起步；其中，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，Q2为燃油泵出油量，n为发动机转速，N为燃油燃烧后产生的气体摩尔数，QD为发动机排量，R为气体常数，T为燃油出油路的油温，为发动机冲程，P为发动机功率，γ为单位体积燃油气体转化系数，V为车速，V1为设定的起步加速的速度阈值，δ为油门开度，δ0为油门完全开启时的开度，e为自然对数的底数，R1,R2为经验稳定系数。
8.如权利要求6或7所述的用于重型车辆的燃油可控性调节方法，其特征在于，所述平均耗能效率 通过公式 得出；其中，t′为监测的循环周期，m为循环周期内监测的耗能效率的数量，ηi为在循环周期内任意时刻耗能效率的数值，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，Q2为燃油泵出油量，QT为重型车辆的油箱容量，e为自然对数的底数。
一种用于重型车辆的燃油可控性调节装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及重型车辆性能检测领域，具体涉及一种用于重型车辆的燃油可控性调节装置及方法。
背景技术
[0002] 燃油消耗率是评价内燃机经济性的重要指标，是内燃机的重要测量参数之一，因此燃油消耗率的测量是内燃机性能的重要组成部分。对于装甲装备发动机而言，实时测量发动机的燃油耗能效率其重要性在于：一是通过测量重型装甲装备在使用过程中的实际燃油消耗量来确定燃油效率，进而提高油料保障的精确性从而提高保障效率，这对精确保障带来重大影响；二是通过测量燃油消耗量及对燃油效率的数据分析，可以及时发现和燃油相关的一些故障，及时排除避免造成更大的危害；三是通过连续监测燃油消耗量并且得出在连续的周期内的燃油效率能够找出驾驶员驾驶技能的不足之处，从而为提高驾驶员的驾驶技能进而提高车辆性能提供可靠依据；对于发动机的燃油耗能效率在能够实时监测的同时并且使耗能效率在一定的范围区间内进行波动，对于上述三点的重要性不言而喻。
[0003] 目前，在内燃机台架试验多属于稳态工况，仍沿用传统的质量法或体积法测量发动机燃油消耗率。而在实车测量燃油消耗量这种场合下需要测定燃油瞬态消耗量，瞬时耗油率实际上也是平均耗油率，只不过是很短时间内的平均耗油率，时间愈短则实时性愈强，愈能反映该时刻的瞬时耗油率，能够再很短的时间内采集燃油消耗量并且对其进行有效的数据分析对于重型装甲设备的实际应用有着至关重要的作用。
发明内容
[0004] 本发明设计开发了一种用于重型车辆的燃油可控性调节装置及方法，本发明的目的之一解决现有技术中对于重型装甲设备的运行过程中对于燃油耗能效率的精确采集装置安装不便，采集数据不准确，实时监控效果差，不能够通过可控性调节燃油量使燃油耗能效率保持稳定状态等问题。
[0005] 本发明的目的之二是解决现有技术中对燃油耗能效率的可控性调节计算不准确，仅仅是单一的去考虑燃油油量，没能把重型单车运行过程中的相关参数考虑进去的问题。
[0006] 本发明具有实时在线采集数据并且对数据能够做出分析，确定重型装甲设备是否处于平稳的正常行驶及在处于正常的平稳行驶过程中通过控制燃油量进而使燃油耗能效率保持在的稳定范围区间内，保持燃油耗能的高效性，并且本发明所涉及的装置安装方便，对于重型装甲设备的日常作训及演戏没有影响，并且操作简单，利于在重型装甲机械化设备中的广泛推广应用。
[0007] 本发明提供的技术方案为：
[0008] 一种用于重型车辆的燃油可控性调节装置，包括：
[0009] 油耗采集模块，其包括进油量传感器、回油量传感器及燃油量调节阀；
[0010] 其中，所述进油传感器安装于燃油泵的进油口处，所述回油传感器安装于所述燃油泵到燃油箱的回油路上，所述燃油量调节阀安装于所述进油量传感器及燃油箱之间的油路上；
[0011] 油门开度采集模块，其安装在油门踏板的转轴处，并且随油门踏板联动；
[0012] 油温采集模块，其安装于所述回油传感器及所述燃油箱之间的油路上；
[0013] 挡位采集模块，其安装于变速杆处；
[0014] 控制器，其能够用于通过采集燃油泵进油量、出油量、油温、油门开度及挡位信息得出燃油耗能效率，并且能够通过调节所述燃油泵的进油量进而控制所述燃油耗能效率。
[0015] 优选的是，还包括：燃油滤清器，其进油口处安装所述进油量传感器。
[0016] 优选的是，所述油门开度采集模块包括连接装置及油门位置传感器；
[0017] 其中，所述油门位置传感器可为线位移传感器或角位移传感器。
[0018] 优选的是，所述连接装置有扇形齿轮、齿条及固定座组成；
[0019] 其中，所述扇形齿轮固定于所述重型车辆的油门踏板轴上，所述齿条连接在所述油门位置传感器的移动杆上，所述固定座的上端与所述油门位置传感器卡合，所述固定座的下端固定在所述油门踏板脚跟座的旋转轴上。
[0020] 优选的是，所述进油量传感器及回油量传感器中数据采样周期时间不低于0.5s。
[0021] 一种用于重型车辆的燃油可控性调节方法，包括如下步骤：
[0022] 所述重型车辆起步后控制器进行数据采集，其中包括：通过油耗采集模块采集燃油泵进油量及出油量，通过油门开度采集模块采集油门开度，通过油温采集模块采集燃油回油路的油温，通过挡位采集模块采集重型车辆的挡位信息；
[0023] 所述控制器在重型车辆起步的连续时间内对所述数据进行稳定性分析，判断所述重型车辆是否处于正常运行状态，从而控制所述重型车辆进行重新起步或者继续运行；
[0024] 在所述重型车辆运行的连续循环周期内对燃油量进行调节，使燃油耗能效率保持在一定的范围区间内；
[0025] 在所述重型车辆停止运行后，对燃油耗能效率数据进行分析，得到所述重型车辆的全程平均燃油耗能效率值。
[0026] 优选的是，所述稳定性分析包括：在重型车辆起步后的连续时间t内，加速至V1的过程中，选择一挡运行，在运行的过程中对 进判判断，当 满足条件区间时 ，所述重型车辆
起 步 处 于 正 常 运 行 状 态 ，继 续 运 行 ，当 不 满 足 条 件 区 间时，所述重型车辆起步
处于非正常运行状态，停止运行，重新起步；其中，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，Q2为燃油泵出油量，n为发动机转速，N为燃油燃烧后产生的气体摩尔数，QD为发动机排量，R为气体常数，T为燃油回油路的油温，为发动机冲程，P为发动机功率，γ为单位体积燃油气体转化系数，V为车速，V1为设定的起步加速的速度阈值，δ为油门开度，δ0为油门完全开启时的开度，e为自然对数的底数，R1,R2为经验稳定系数。
[0027] 优选的是，所述燃油泵进油量Q1与所述燃油泵出油量Q2的差值Q′通过公式得出，通过调节Q′使耗能效率η保持在一定区间内；其中，M为重型车辆车重，V为车速，f(V)＝-0.0005V2+0.0198V+0.892，η为燃油耗能效率，η∈[0.28,0.35]，q为燃油燃烧热值，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，Q2为燃油泵出油量，t′为监测的循环周期，δ为油门开度，δ0为油门完全开启时的开度，e为自然对数的底数。
[0028] 优选的是，所述平均耗能效率 通过公式 得出；其中，t′为监测的循环周期，m为循环周期内监测的耗能效率的数量，ηi为在循环周期内任意时刻耗能效率的数值，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，Q2为燃油泵出油量，QT为重型车辆的油箱容量，e为自然对数的底数。
[0029] 本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：
[0030] 1、模块化的数据采集，通过控制器对数据进行整合分析，实时传输，数据可靠性强，即使是在野战作训条件下，对于数据的监测也不受影响，提高了使用效率，减少了维修保养经费，并为野战条件下检测重型装甲装备的动力性能提供了有效的手段；
[0031] 2、通过控制重型装甲装备在使用过程中的实际燃油消耗量来控制燃油耗能效率，使发动机处于稳定的燃油耗能状态，进而提高油料保障的精确性从而提高保障效率，这对精确保障带来重大影响；
[0032] 3、通过控制燃油消耗量及对燃油耗能效率的数据分析，可以及时发现和燃油相关的一些故障，及时排除避免造成更大的危害，对于作训具有实际意义；
[0033] 4、通过连续监测并控制燃油消耗量控制在连续的周期内的燃油耗能效率，进而能够找出驾驶员驾驶技能的不足之处，从而为提高驾驶员的驾驶技能进而提高车辆性能提供可靠依据。
附图说明
[0034] 图1为本发明所述的结构示意图。
具体实施方式
[0035] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0036] 如图1所示，本发明提供一种用于重型车辆的燃油可控性调节装置，其主体结构包括：油耗采集模块、油温采集模块、油门开度采集模块、挡位采集模块及控制器310；其中，油耗采集模块包括进油量传感器321、回油量传感器322及燃油量调节阀324，进油量传感器321安装于燃油泵210的进油口处，回油量传感器322安装于燃油泵210到燃油箱200的回油路上，燃油量调节阀324安装于进油量传感器321及燃油箱200之间的油路上，通过油量传感器321及回油量传感器322能够监测出运输车在运行时的油量消耗，通过控制器310控制燃油量调节阀324进而调节燃油泵210的进油量，油温采集模块为油温传感器330，其安装于回油量传感器322及燃油箱200之间的回油路上，通过油温传感器330能够监测回油路上的油温，油门开度采集模块340，其安装在油门踏板的转轴处，并且随油门踏板联动，通过油门开度采集模块340能够监测出油门开度，挡位采集模块350安装于变速杆处，通过挡位采集模块350能够得出运输车的挡位信息；控制器310分别与进油量传感器321、回油量传感器322、燃油量调节阀324、油温传感器330、油门开度采集模块340及挡位采集模块350相连，能够监测得到进油量、出油量、回油路上的油温、油门开度及挡位等信息，然后对上述信息进行整合，通过控制燃油量调节阀324调节燃油泵210的进油量，进而控制重型车辆的燃油泵210的燃油量，使燃油耗能效率保持在稳定高效的范围内。
[0037] 在另一种实施例中，在燃油泵210及进油量传感器321之间安装有燃油滤清器323，进油量传感器321安装在燃油滤清器323的进油口处，燃油滤清器323内部采用微孔纸质滤芯，经酚醛树脂处理，制成折叠筒式结构。
[0038] 在另一种实施例中，油门开度采集模块340包括连接装置及油门位置传感器；其中，油门位置传感器可为线位移传感器或者角位移传感器，连接装置有扇形齿轮、齿条及固定座组成，扇形齿轮固定在重型车辆的油门踏板轴上，齿条连接在油门位置传感器的移动杆上，通过固定座将油门位置传感器安装固定，固定座的上端与油门位置传感器卡合，固定座的下端固定在油门踏板脚跟座的旋转轴上，使油门位置传感器能够在油门踏板运动时得出油门踏板开度数据。
[0039] 在另一种实施例中，进油量传感器321及回油量传感器322在数据采样过程中，由于测量的时间短，燃油消耗量少，各种干扰信号十分明显，因此测量时需要进行特殊的处理，在进油量传感器321及回油量传感器322中安装单片机进行采样，单片机是按一定的采样频率离散地测量燃油重量的，采样的频率愈高就愈能反映各时刻油箱中燃油量的变化关系。提高采样频率，可以提高测量的实时性，但是会极大地增加测量的误差，因为时间愈短,燃油的消耗量Δm就愈少，甚至会小于发动机的振动干扰产生的重量变化，同时测量电路的分辨率是有限的,实际上很难分辨燃油重量的变化，所以，为保证测量精度，数据的采样周期应不低于0.5s，同时采用最小二乘法对采样的数据进行实时处理，以消除振动的干扰,提高瞬时耗油率的测量精度。
[0040] 一种用于重型车辆的燃油可控性调节方法，包括如下步骤：
[0041] 重型车辆在起步后通过控制器310进行数据采集，其中包括：通过进油量传感器321采集燃油泵进油量Q1及出油量传感器322采集燃油泵出油量Q2，通过油门开度采集模块
340采集油门开度δ，通过油温传感器330采集燃油回油路的油温T，通过挡位采集模块350采集重型车辆的挡位信息；
[0042] 控制器310在重型车辆起步的连续时间t内对采集的数据进行稳定性分析，判断重型车辆在连续时间t内是否处于正常运行状态，从而通过控制器对驾驶员提供信息，进而控制重型车辆进行重新起步或者继续运行；
[0043] 在重型车辆在正常运行的连续循环周期t′内对燃油量进行调节，使燃油耗能效率保持在一定的范围区间内；
[0044] 在重型车辆停止运行后，对燃油耗能效率数据进行分析，得到重型车辆的全程平均燃油耗能效率值。
[0045] 在另一种实施例中，稳定性分析包括：在重型车辆起步后的连续时间t内，重型车辆起步加速至V1的过程中，选择一挡运行，在正常运行的过程中对 进判判断，当满足条件区间 时，所述重型车辆起步处于正常运行状态 ，继续运行 ，当 不 满足条 件区间
时，所述重型车辆起步
处于非正常运行状态，停止运行，重新起步；其中，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，单位为L/s，Q2为燃油泵出油量，单位为L/s，n为发动机转速，单位为r/min，N为燃油燃烧后产生的气体摩尔数，QD为发动机排量，单位为L，R为气体常数，单位为J/(molK)，T为燃油回油路的油温，单位为0C，为发动机冲程，P为发动机功率，单位为W，γ为单位体积燃油气体转化系数，即单位体积燃油完全燃烧所转化的气体体积数，V为车速，单位为km/h，V1为设定的起步加速的速度阈值，单位为km/h，δ为油门开度，δ0为油门完全开启时的开度，e为自然对数的底数，R1,R2为经验稳定系数；在本实施例中，R1＝0.314，R2＝23.356。
[0046] 在另一种实施例中，通过燃油耗能效率公式 得出燃油泵进油量Q1与燃油泵出油量Q2的差值Q′的计算公式，即
通过调节Q′进而控制燃油耗能效率η在一定的范围区间内波动；其中，M为重型车辆车重，单位为kg，V为车速，单位为km/h，f(V)＝-0.0005V2+0.0198V+0.892，η为燃油耗能效率，η∈[0.28,0.35]，q为燃油燃烧热值，单位为KJ/L，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，单位为L/s，Q2为燃油泵出油量，单位为L/s，t′为监测的循环周期，单位为s，δ为油门开度，δ0为油门完全开启时的开度，e为自然对数的底数。
[0047] 在另一种实施例中，在重型装甲运输停车后，对全程的燃油耗能效率进行数据分析，燃油耗能效率通过公式 得出，平均燃油耗能效率 通过公式 得出；其中，t′为监测的循环周期，单位为s，m为
监测的循环周期t′内得出的燃油耗能效率的数量，ηi为在监测的循环周期t′内任意时刻燃油耗能效率的数值，Q′＝Q1-Q2，Q1为燃油泵进油量，单位为L/s，Q2为燃油泵出油量，单位为L/s，QT为重型车辆的油箱容量，单位为L，e为自然对数的底数。
[0048] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
