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汽车超声波油耗测试关键技术研究
| 论文题名： | 汽车超声波油耗测试关键技术研究 |
| 关键词： | 汽车油耗;超声测试;时差法;扩展卡尔曼滤波法 |
| 摘要： | 我国汽车保有量迅速增长，控制汽车油耗，不仅是能源问题，也是环境问题。间接测试汽车油耗以碳平衡法为主，测试精度较高，但测试设备昂贵，体积大，无法移动，对测试环境要求高，取样口需要与排气管密封连接，应用受限；直接测试汽车油耗是通过计量一定里程或时间内汽车消耗的燃油体积或质量得到汽车油耗，需拆开发动机油路接入油耗仪，使用不便，历时较长，且存在安全隐患，影响油耗测试精度。研发汽车超声波油耗测试仪器，实现汽车不解体油耗测试，以解决国内汽车油耗测试仪器测试存在的问题，对于节能减排，推动汽车技术发展，具有重要意义。 基于汽车超声波油耗测试理论，分析得到时差法测试汽车油耗有较大优势，因此，采用超声波时差法测试汽车油耗，构建汽车超声波油耗测试数学计算的基本模型；分析汽车超声波油耗测试精度的主要影响因素，提出了较精确测试汽车油耗的研究方案。 采用扩展卡尔曼滤波法进行声时计算，克服了过零测试和相关处理法确定超声波接收信号起点所受的影响，并用最大似然估计法消除同频噪声对油耗测试精度的影响；利用三维坐标对超声波流量传感器进行柱面参数化，通过柱面拟合计算超声波流量传感器几何参数，解决了测量管路内径和声路角难以精确测量的问题；运用流体力学理论计算燃油流量修正系数，用Fluent软件的紊流模型进行数值模拟，实现了不同流态燃油流量的测量；利用数值积分法对多声道超声波油耗计算模型进行完善，精确地计算出超声波流量传感器声道分布位置和加权系数，并对数学模型进行积分修正和校准，进一步优化汽车油耗测试计算模型；进行汽车超声波油耗测试数学模型误差分析，基于Gauss-Legendre数值积分法和Gauss-Jacobi数值积分法，对汽车超声波油耗测试数学模型进行了可行性分析，结果表明汽车油耗误差不大于0.1％，验证了高精度汽车油耗测试理论的可行性。 分析汽车超声波油耗测试系统硬件结构及性能要求，设计超声波信号发射和接收控制电路，进行油耗测试系统软件设计与调试；组建汽车超声波油耗测试实验系统，对超声波油耗仪进行实验研究，提出了超声波油耗测试系统的修正方案，采用仪表系数实现油耗仪器标定，进一步提高了超声波油耗仪的测试精度；依据超声波汽车油耗仪测试不确定度的来源，计算汽车超声波油耗仪测试的不确定度，对汽车油耗仪进行评定。不确定度评定结果表明，汽车超声波油耗仪测试结果分散性小，测试质量好。 |
| 作者： | 付百学 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 胡胜海 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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