一种汽车低温启动装置节能率测定装置

技术领域

本发明涉及发动机节能技术领域，尤其涉及一种汽车低温启动装置节能率测定装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

辽河油田地跨辽宁、内蒙古两省，属季风半湿润海洋性气候，冬季气温最冷达到-30℃左右。油罐车、吊车、作业机等以柴油为燃料辅助油田生产的特种车辆，在冬季生产中机油动力粘度增大，流动性变坏，车辆存在着启动难、升温慢、发动机磨损等问题。而汽车低温启动装置与发动机冷却液循环系统相连接，具有预热发动机和整车燃油系统的功能，有效解决了特车在冬季启动困难，怠速升温慢等问题，具有较好的节能效果。

传统的测试方法有两种：一种方法是以冷却液的温度为参考基准，生产单位要求车辆起动正常时，冷却液的温度达到30℃或40℃，方可正常行驶，这时计量车辆的耗油量，以耗油量的差值来计算节油率；另一种方法同样是是一冷却液的温度为参考基准，通过计算冷却液的热量变化，得出有效输出热量单耗，从而得出节油率。

通过现场的调查与分析，汽车在使用低温启动装置前后，冷却液所起到的作用是截然相反的，在使用前，冷却液为被加热介质，是发动机给冷却液加热；在使用后，冷却液为加热介质，是冷却液给发动机加热。因此，以冷却液为参考基准来评价该装置的节能效果是错误的。

因此，如何提供一种新的方案，其能够解决上述技术问题是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明实施例提供一种汽车低温启动装置节能率测定装置，可以实现低温启动装置节能率的精准测定，该装置包括：

低温启动装置，与汽车发动机冷却液循环系统连接，用于预热发动机和整车燃油及润滑系统；

温度传感器，设置于发动机的润滑油底壳，用于测量润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，测量润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度；

润滑油质量流量计，用于测量发动机润滑系统中润滑油的质量；

燃油流量计，设置于发动机汽油泵与化油器之间，用于测量汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量；

热量计，用于测量燃油的热值；

处理芯片，用于根据润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、发动机润滑系统中润滑油的质量、汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量以及燃油的热值，确定汽车低温启动装置节能率。

本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置，低温启动装置，与汽车发动机冷却液循环系统连接，用于预热发动机和整车燃油及润滑系统；温度传感器，设置于发动机的润滑油底壳，用于测量润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，测量润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度；润滑油质量流量计，用于测量发动机润滑系统中润滑油的质量；燃油流量计，设置于发动机汽油泵与化油器之间，用于测量汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量；热量计，用于测量燃油的热值；处理芯片，用于根据润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、发动机润滑系统中润滑油的质量、汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量以及燃油的热值，确定汽车低温启动装置节能率。本发明在开启低温启动装置前后，汽车达到稳定状态时，润滑油成为了共同的被加热介质，通过计算润滑油的有效热量单耗，来得出该装置的节能率。对比冷却液与润滑油的工作原理，本发明以润滑油为切入点，以此作为被加热介质来计算热量变化，通过计算被加热介质的有效输出热量单耗，得出节能率，以此判定低温启动装置的节能效果，为节能管理部门提供技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例一种汽车低温启动装置节能率测定装置示意图。

图2为本发明实施例一种汽车低温启动装置节能率测定装置中低温启动装置工作图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为本发明实施例一种汽车低温启动装置节能率测定装置示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种汽车低温启动装置节能率测定装置，可以实现低温启动装置节能率的精准测定，该装置包括：发动机1，低温启动装置2，温度传感器3，润滑油质量流量计4，燃油流量计5，热量计6，处理芯片7；

低温启动装置，与汽车发动机冷却液循环系统连接，用于预热发动机和整车燃油及润滑系统；

温度传感器，设置于发动机的润滑油底壳，用于测量润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，测量润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度；

润滑油质量流量计，用于测量发动机润滑系统中润滑油的质量；

燃油流量计，设置于发动机汽油泵与化油器之间，用于测量汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量；

热量计，用于测量燃油的热值；

处理芯片，用于根据润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、发动机润滑系统中润滑油的质量、汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量以及燃油的热值，确定汽车低温启动装置节能率。

本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置，低温启动装置，与汽车发动机冷却液循环系统连接，用于预热发动机和整车燃油及润滑系统；温度传感器，设置于发动机的润滑油底壳，用于测量润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，测量润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度；润滑油质量流量计，用于测量发动机润滑系统中润滑油的质量；燃油流量计，设置于发动机汽油泵与化油器之间，用于测量汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量；热量计，用于测量燃油的热值；处理芯片，用于根据润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、发动机润滑系统中润滑油的质量、汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量以及燃油的热值，确定汽车低温启动装置节能率。本发明在开启低温启动装置前后，汽车达到稳定状态时，润滑油成为了共同的被加热介质，通过计算润滑油的有效热量单耗，来得出该装置的节能率。对比冷却液与润滑油的工作原理，本发明以润滑油为切入点，以此作为被加热介质来计算热量变化，通过计算被加热介质的有效输出热量单耗，得出节能率，以此判定低温启动装置的节能效果，为节能管理部门提供技术支持。

在传统的测试方法中，是以冷却液的温度为参考基，存在着以下问题：

1冷却液作用的差异：

原态工况，汽车起动后，发动机内冷却液循环，带走发动机内的热量消耗，冷却液为被加热介质，当冷却液的温度达到30℃时，发动机缸体温度要远远大于30℃；节态工况，汽车不起动，低温起动装置给冷却液加热，冷却液给发动机预热，冷却液为加热介质，当冷却液的温度达到30℃时，发动机缸体温度要远远小于30℃。

2机油温度的差异：

原态工况，汽车起动后，机油开始对车辆进行循环润滑，由于油的比热小于水的比热，因此油的温升大于防冻液，因此油温要大于防冻液温度30℃；节态工况，汽车停止，机油未循环，仍处在油底壳内，防冻液仅对发动机缸体加热，未对机油加热，机油温度远远低于防冻液温度，仍是环境温度。

3冷却液工艺流程的差异：

原态工况，汽车起动后，发动机内冷却液小循环流程运行，当温度达到80℃以上时，节温器打开，冷却液走大循环运行，冷却风扇给冷却液降温，现场录取水箱温度时，为大循环水箱温度；节态工况，汽车不起动，冷却液只在发动机内小循环流程运行，由于汽车不起动，节温器无法打开，冷却液无法进行大循环运行，这时仍录取水箱温度，是错误的。

通过现场的调查与分析，汽车在使用低温启动装置前后，冷却液所起到的作用是截然相反的，在使用前，冷却液为被加热介质，是发动机给冷却液加热；在使用后，冷却液为加热介质，是冷却液给发动机加热。因此，以冷却液为参考基准来评价该装置的节能效果是错误的。

图2为本发明实施例一种汽车低温启动装置节能率测定装置中低温启动装置工作图，如图2所示，具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，可以包括：

低温启动装置，与汽车发动机冷却液循环系统连接，用于预热发动机和整车燃油及润滑系统；

温度传感器，设置于发动机的润滑油底壳，用于测量润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，测量润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度；

润滑油质量流量计，用于测量发动机润滑系统中润滑油的质量；

实施例中，质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量，还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。由于变送器是以单片机为核心的智能仪表，因此可根据上述三个基本量而导出十几种参数供用户使用。质量流量计组态灵活，功能强大,性能价格比高，是新一代流量仪表。

测量管道内质量流量的流量测量仪表。在被测流体处于压力、温度等参数变化很大的条件下，若仅测量体积流量，则会因为流体密度的变化带来很大的测量误差。在容积式和差压式流量计中，被测流体的密度可能变化30％，这会使流量产生30～40％的误差。随着自动化水平的提高，许多生产过程都对流量测量提出了新的要求。化学反应过程是受原料的质量(而不是体积)控制的。蒸气、空气流的加热、冷却效应也是与质量流量成比例的。产品质量的严格控制、精确的成本核算、飞机和导弹的燃料量控制，也都需要精确的。因此质量流量计是一种重要的流量测量仪表。

质量流量计的测量原理：

质量流量计是采用感热式测量，通过分体分子带走的分子质量多少从而来测量流量，因为是用感热式测量，所以不会因为气体温度、压力的变化从而影响到测量的结果。质量流量计是一个较为准确、快速、可靠、高效、稳定、灵活的流量测量仪表，在石油加工、化工等领域将得到更加广泛的应用，相信将在推动流量测量上显示出巨大的潜力。

燃油流量计，设置于发动机汽油泵与化油器之间，用于测量汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量；

热量计，用于测量燃油的热值；

实施例中，热量计(calorimeter)，一般是发热量测定仪器。热量计由燃烧氧弹、内筒、外简、搅拌器温度传感器和试样点火装置、温度测量装置和控制系统以及水构成。通用热量计有恒温式和绝热式两种，它们的量热系统被包围在充满水的双层夹套(外筒)中，它们的差别只在于外筒及附属的自动控温装置，其余部分无明显区别。我国电力系统中普遍使用各种型号的恒温式热量计。

处理芯片，用于根据润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、发动机润滑系统中润滑油的质量、汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量以及燃油的热值，确定汽车低温启动装置节能率。

具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，在一个实施例中，前述的温度传感器，在汽车处于原态工况时，当发动机未启动时，测量润滑油在原态工况时的润滑油起始温度，发送至处理芯片；

启动发动机，汽车润滑系统正常运行，当发动机怠速达到正常值且车辆无抖动无熄火现象时，测量润滑油在原态工况时的润滑油结束温度，发送至处理芯片。

具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，在一个实施例中，将温度传感器测量得到的润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，通过有线连接的方式传输至处理芯片。

具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，在一个实施例中，该装置还包括：温度传感器无线传输设备，连接温度传感器，用于将温度传感器测量得到的润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，通过无线的方式传输至处理芯片。

具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，在一个实施例中，前述的燃油流量计在启动发动机时开启，在温度传感器测量得到润滑油在原态工况时的润滑油结束温度时暂停，将开启时刻至暂停时刻之间流经燃油流量计的燃油量，确定为汽车在原态工况时的燃油消耗量。

具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，在一个实施例中，前述的温度传感器，在汽车处于节态工况时，当发动机未启动时，测量润滑油在节态工况时的润滑油起始温度，发送至处理芯片；

开启低温启动装置对发动机和整车燃油及润滑系统进行预热，预热完成后，启动发动机，汽车润滑系统正常运行，当发动机怠速达到正常值且车辆无抖动无熄火现象时，测量润滑油在节态工况时的润滑油结束温度，发送至处理芯片。

具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，在一个实施例中，将温度传感器测量得到的润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，通过有线连接的方式传输至处理芯片。

具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，在一个实施例中，该装置还包括：温度传感器无线传输设备，连接温度传感器，用于将温度传感器测量得到的润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，通过无线的方式传输至处理芯片。

具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，在一个实施例中，前述的燃油流量计在开启低温启动装置时开启，在温度传感器测量得到润滑油在节态工况时的润滑油结束温度时暂停，将开启时刻至暂停时刻之间流经燃油流量计的燃油量，确定为汽车在节态工况时的燃油消耗量。

具体实施本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置时，在一个实施例中，前述的处理芯片为单片机MCU或可编程逻辑处理器PLC。

所述处理芯片，本领域技术人员在实际生产作业中，可以有多种常规选择，例如可以采用单片机MCU，Microcontroller Unit，实现上述处理芯片功能，还可以采用可编程逻辑处理芯片PLC，Programmable Logic Controller，实现上述处理芯片功能；例如，单片机可以选AT89C51、STM32L433、MSP432、M68HC08或COP800等型号的单片机，PLC可以选SIMATICS7-200 PLC、FX2N－32MT－D或CP1E-N30S1DR-A等型号的PCL。单片机和PLC的型号众多，在实际应用时也可以有多种型号的选择，并不限制于上述两种型号，采用其他型号的单片机和PLC的实施例均在本发明的保护范围内。在本发明实施例中，能够实现上述功能的MCU或PLC，均可以作为本实施例的处理芯片。

研究一种能够准确评价该装置节能效果的测定装置，为节能管理部门统计节能量提供依据。

通过现场的调查与分析，汽车在正常工作过程中，汽车润滑油与冷却液的工作温度在80-90℃，高于90℃时冷却风扇将会对其进行冷却，带走多余的热量。而汽车从静止到启动再到怠速稳定达到正常运行状况时，汽车的冷却液与润滑油均处于逐步升温过程，未达到汽车正常运行过程时的温度。因此，可以通过对冷却液与润滑油在启动过程中热量的变化，来间接的计算低温启动装置的节能效果，主要包括如下两步。

1以润滑油为参考基准计算节能率：

鉴于使用低温启动装置前后两种过程中冷却液加热角色的不同，排除了用冷却液作为加热介质来计算低温启动装置的节能效果，而在启动装置前后，汽车达到稳定状态时，润滑油成为了共同的被加热介质，通过计算润滑油的有效热量单耗，来得出该装置的节能率。

2计算方法：

由于汽车的工作原理是通过燃烧燃料来产生动力，因此可以将汽车的发动机近似看作一台加热炉，而润滑油作为被加热介质。根据《SY/T 6422-2008石油企业节能产品节能效果测定》中加热炉节能产品的计算方法，通过计算润滑油的有效输出热量单耗，得出低温启动装置的节能率。

(1)被加热介质(润滑油)的有效输出热量为：

Q＝c·m·△t〔1〕

其中，Q表示润滑油的有效输出热量，kJ/h；c表示润滑油的比热容，kJ/(kg·℃)；m表示润滑油的质量，kg/h；△t表示机油的温升,℃。

(2)燃料油供入热量：

Q′＝Qnet,var·D〔2〕

其中，Q′表示燃料油供入热量，kJ/h；Qnet,var表示燃料油热值,kJ/kg；D表示燃料消耗量,kg/h。

(3)被加热介质的有效输出热量单耗：

B＝Q/Q′〔3〕

其中，B表示有效输出热量单耗，(MJ/MJ)。

(4)节能率：

§＝(B1-B2)/B1×100〔4〕

其中，§表示表示节能率，(％)；B1表示表示原态工况的有效热量单耗，(MJ/MJ)；B2表示表示节态工况的有效热量单耗，(MJ/MJ)。

前述提到的表达式为举例说明，本领域技术人员可以理解，在实施时还可以根据需要对上述公式进行一定形式的变形和添加其它的参数或数据，或者提供其它的具体公式，这些变化例均应落入本发明的保护范围。

通过对汽车与低温启动装置工作原理探讨与研究，确定了加热模型，把汽车的发动机模拟为加热炉，进而计算该过程的加热效果。对比冷却液与润滑油的工作原理，确定以润滑油为切入点，以此作为被加热介质来计算热量变化。通过计算被加热介质的有效输出热量单耗，得出节能率，以此判定低温启动装置的节能效果，为节能管理部门提供技术支持。

由于车辆在怠速启动过程中，车辆的怠速稳定，需要人为判定，因此如何准确的把握汽车的终止状态，即润滑油的结束温度是整个测试过程的重点，主要包括如下4步：

(1)在测试前，车辆要处于冷启动状态(即车辆不发动，发动机缸体、冷却液、润滑油温度与环境温度相同)。

(2)原态工况(不使用低温启动装置的状况)，首先记录车辆润滑油起始温度，然后起动车辆，润滑系统正常运行，观察车辆怠速表，当车辆怠速达到正常怠速值时，并车辆无抖动、熄火现象时，记录机油结束温度，最后车辆熄火记录燃油消耗量。

(3)节态工况(使用低温启动装置的状况)，首先记录车辆机油起始温度，然后启动低温起动装置，当预热完成后，起动车辆，机油润滑系统正常运行，当润滑油温度达到原态工况的结束温度时，记录机油结束温度，最后车辆熄火记录燃油消耗量。

(4)对燃料油进行取样，进行热值分析。

综上，本发明实施例提供的一种汽车低温启动装置节能率测定装置，低温启动装置，与汽车发动机冷却液循环系统连接，用于预热发动机和整车燃油及润滑系统；温度传感器，设置于发动机的润滑油底壳，用于测量润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度，测量润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度；润滑油质量流量计，用于测量发动机润滑系统中润滑油的质量；燃油流量计，设置于发动机汽油泵与化油器之间，用于测量汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量；热量计，用于测量燃油的热值；处理芯片，用于根据润滑油在原态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、润滑油在节态工况时的润滑油起始温度和润滑油结束温度、发动机润滑系统中润滑油的质量、汽车在原态工况时的燃油消耗量和节态工况时的燃油消耗量以及燃油的热值，确定汽车低温启动装置节能率。本发明在开启低温启动装置前后，汽车达到稳定状态时，润滑油成为了共同的被加热介质，通过计算润滑油的有效热量单耗，来得出该装置的节能率。对比冷却液与润滑油的工作原理，本发明以润滑油为切入点，以此作为被加热介质来计算热量变化，通过计算被加热介质的有效输出热量单耗，得出节能率，以此判定低温启动装置的节能效果，为节能管理部门提供技术支持。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。