本發(fā)明涉及一種液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試方法，具體是一種電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試系統(tǒng)及其方法，屬于挖掘機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

挖掘機(jī)燃油消耗是衡量挖掘機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)，用以評價(jià)所用機(jī)器技術(shù)狀況的性能參數(shù)。在挖掘機(jī)使用成本中，燃油消耗費(fèi)用約占30％～40％，因此越發(fā)受到用戶的關(guān)注。挖掘機(jī)燃油消耗量作為挖掘機(jī)主要性能之一，可以準(zhǔn)確、迅速地對其進(jìn)行檢測，并做出評價(jià)是非常關(guān)鍵的?，F(xiàn)有的油耗測量方法可歸納為兩類，第一類是直接測量法，第二類是間接測量法。

對于直接測量法而言，目前，在挖掘機(jī)能耗試驗(yàn)方法方面已經(jīng)形成的標(biāo)準(zhǔn)，如jcmash020:2007《土方機(jī)械液壓挖掘機(jī)燃油消耗試驗(yàn)方法》、jis8403《土方機(jī)械挖掘機(jī)性能試驗(yàn)方法》、gb7586《挖掘機(jī)試驗(yàn)方法》以及中國工程機(jī)械協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)gxb-2014《液壓挖掘機(jī)燃油消耗試驗(yàn)方法》等。該類標(biāo)準(zhǔn)均詳細(xì)地闡述了試驗(yàn)條件、模擬過程、測試方法。但核心是對于發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量的測試使用油耗儀或附加油箱測試法，即通過測量試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)消耗燃油的質(zhì)量或體積來表示。其中，最為常用的是《土方機(jī)械液壓挖掘機(jī)性能試驗(yàn)方法》中約定的附加燃油箱法和使用油耗儀法。利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、回油副油箱來測量試驗(yàn)前后質(zhì)量差或者進(jìn)、回油的油耗儀/流量計(jì)差值，求出燃料消耗量的方法。

使用油耗儀或附加油箱法，可以較準(zhǔn)確地確定挖掘機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，但是這種試驗(yàn)方法在操作上較為繁雜，主要表現(xiàn)在：1、挖掘機(jī)作業(yè)試驗(yàn)時(shí)需要將油耗儀或附加油箱串接在柴油機(jī)的油路中，改裝時(shí)，除了要保證各接頭的密封性能外，還需排除由于改裝帶入管路內(nèi)的空氣，耗時(shí)又費(fèi)力；2、一般的油耗傳感器輸出信號相對于瞬時(shí)流量都存在著不同程度的滯后現(xiàn)象，測量不及時(shí)。

然而，間接測量法中最為常用的是碳平衡法測量油耗，其主要方法是通過發(fā)動(dòng)機(jī)排放尾氣中的co2、co、hc等含碳元素氣體的質(zhì)量來推導(dǎo)油耗值。其原理是根據(jù)質(zhì)量守恒定律，燃油燃燒前后碳質(zhì)量的總和不變。這種方法在實(shí)驗(yàn)室中是可行的，但國外有關(guān)碳平衡法測量的檢測設(shè)備體積龐大，不可攜帶，不方便在實(shí)際中應(yīng)用，因而不適用于挖掘機(jī)整機(jī)的燃油消耗測試。

2016年4月1日，中國工程機(jī)械行業(yè)迎來了一項(xiàng)強(qiáng)制性政策的實(shí)施。所有制造、進(jìn)口和銷售的非道路移動(dòng)機(jī)械不得裝用不符合《非道路標(biāo)準(zhǔn)》第三階段要求的柴油機(jī)，即應(yīng)用在挖掘機(jī)上電噴式發(fā)動(dòng)機(jī)將全面取代機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，如何高效、準(zhǔn)確、低成本地測量電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)的燃油成為一個(gè)有待解決的技術(shù)課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試系統(tǒng)及其方法，通過電控柴油機(jī)噴油脈寬測量，計(jì)算獲取挖掘機(jī)燃油消耗量，從而解決電噴發(fā)油機(jī)油耗測量不便的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試系統(tǒng)，包括待測電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)、安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)ecu、數(shù)據(jù)采集模塊以及上位計(jì)算機(jī)，所述安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各傳感器為發(fā)動(dòng)機(jī)自帶傳感器，用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的工況參數(shù)，并將采集到的工況參數(shù)發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)ecu；所述發(fā)動(dòng)機(jī)ecu用于接收、轉(zhuǎn)換各傳感器采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況信息；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于接收并傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)ecu獲取、轉(zhuǎn)換的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油信息，分別形成電控噴油器驅(qū)動(dòng)信號、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬，測量脈寬信號的幅值、頻率；所述數(shù)據(jù)采集模塊與上位計(jì)算機(jī)建立通訊，將從發(fā)動(dòng)機(jī)ecu獲取的信號傳遞至上位計(jì)算機(jī)；所述上位計(jì)算機(jī)上具有采集軟件對傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)、導(dǎo)入導(dǎo)出、處理與分析，顯示功能，上位計(jì)算機(jī)根據(jù)傳遞的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗值，發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗值包括瞬時(shí)燃油消耗量、累積燃油消耗量和小時(shí)燃油消耗量；所述上位計(jì)算機(jī)可保存、顯示、回放上述數(shù)據(jù)。

所述上位計(jì)算機(jī)具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析功能，用于將所述數(shù)據(jù)采集模塊記錄的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油信息進(jìn)行分析，對電控噴油器驅(qū)動(dòng)信號、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬，測量脈寬信號的幅值、頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算，得到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)燃油消耗量，進(jìn)而由瞬時(shí)燃油消耗量，測量時(shí)間，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到累積燃油消耗量、小時(shí)燃油消耗量。

所述安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各傳感器包括轉(zhuǎn)速傳感器、氣壓傳感器、進(jìn)氣歧管壓力傳感器、溫度傳感器以及用于檢測噴油器壓力的噴油壓力傳感器。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)ecu具有can通道接口，與數(shù)據(jù)采集模塊通過can通訊建立數(shù)據(jù)傳輸通道，傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)。

所述數(shù)據(jù)采集模塊具備can功能，與發(fā)動(dòng)機(jī)ecu通過can通訊建立數(shù)據(jù)傳輸通道，識別發(fā)動(dòng)機(jī)ecu噴油信息地址、位數(shù)。

一種電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試方法，其是通過獲取發(fā)動(dòng)機(jī)ecu控制電控噴油器的噴油脈寬信息，將各缸的供油信息進(jìn)行標(biāo)定、采集，運(yùn)算后輸出測量時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量。

一種電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試方法的具體步驟如下：

步驟1、將數(shù)據(jù)采集模塊通過can線與發(fā)動(dòng)機(jī)ecu建立通訊連接，依據(jù)傳輸協(xié)議識別發(fā)動(dòng)機(jī)ecu中有關(guān)的噴油信息地址、位數(shù)，對數(shù)據(jù)采集模塊各采集通道進(jìn)行標(biāo)定設(shè)置；

步驟2、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)的各傳感器獲取發(fā)動(dòng)機(jī)工況運(yùn)行信息，并將獲取的運(yùn)行信息傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)ecu；

步驟3、通過發(fā)動(dòng)機(jī)ecu獲取發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噴油信息：電控噴油器驅(qū)動(dòng)信號、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬，測量脈寬信號的幅值、頻率信息；

步驟4、數(shù)據(jù)采集模塊對獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)ecu數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理、信號轉(zhuǎn)換，記錄并傳輸至上位計(jì)算機(jī)；

步驟5、上位計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)采集模塊傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波過濾，將上述信息數(shù)據(jù)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，記錄和存儲(chǔ)、導(dǎo)入導(dǎo)出、處理與分析，利用上位計(jì)算機(jī)軟件中預(yù)設(shè)好的油耗計(jì)算公式，通過計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗值。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗值包括瞬時(shí)燃油消耗量、累積燃油消耗量和小時(shí)燃油消耗量，上位計(jì)算機(jī)將所述數(shù)據(jù)采集模塊記錄的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油信息進(jìn)行分析，對電控噴油器驅(qū)動(dòng)信號、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬，測量脈寬信號的幅值、頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算，得到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)燃油消耗量，進(jìn)而由瞬時(shí)燃油消耗量，測量時(shí)間，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到累積燃油消耗量、小時(shí)燃油消耗量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中發(fā)動(dòng)機(jī)ecu根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況信息判斷當(dāng)前工況，然后計(jì)算噴油脈寬，發(fā)出的用來控制電磁噴油閥的脈沖信號，得到其中包含著的噴油時(shí)刻和噴油量等重要信息。利用數(shù)據(jù)采集模塊拾取這個(gè)噴油脈沖信號，并用瞬時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油溫度等以及蓄電池電壓等進(jìn)行補(bǔ)償和修正，可以得到發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)噴油量，從而達(dá)到對電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量的測試目的。本發(fā)明在不改裝挖掘機(jī)油路的情況下，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)自身配置的各傳感器以及發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴油器的控制脈寬信息，將各缸的供油信息進(jìn)行標(biāo)定、采集、運(yùn)算后輸出測量時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量，操作簡單、方便、測量迅速，測量界面友好、攜帶方便、可靠性高的特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)測量和在線分析，配合數(shù)據(jù)同步記錄并可實(shí)現(xiàn)測量過程的回放。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試系統(tǒng)組成框圖；

圖3為本發(fā)明電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試系統(tǒng)連接圖。

圖中：1、轉(zhuǎn)速傳感器，2、氣壓傳感器，3、進(jìn)氣歧管壓力傳感器，4、噴油器，5、溫度傳感器，6、噴油壓力傳感器，7、上位計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1至圖3所示，一種電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試系統(tǒng)，包括待測電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)、安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)ecu、數(shù)據(jù)采集模塊以及上位計(jì)算機(jī)7，所述安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各傳感器為發(fā)動(dòng)機(jī)自帶傳感器，用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的工況參數(shù)，并將采集到的工況參數(shù)發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)ecu；所述發(fā)動(dòng)機(jī)ecu用于接收、轉(zhuǎn)換各傳感器采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況信息；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于接收并傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)ecu獲取、轉(zhuǎn)換的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油信息，分別形成電控噴油器驅(qū)動(dòng)信號、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬，測量脈寬信號的幅值、頻率；所述數(shù)據(jù)采集模塊與上位計(jì)算機(jī)7建立通訊，將從發(fā)動(dòng)機(jī)ecu獲取的信號傳遞至上位計(jì)算機(jī)7；從發(fā)動(dòng)機(jī)ecu獲取的信號是指各傳感器采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)以及噴油脈寬的幅值、頻率；所述上位計(jì)算機(jī)7上具有采集軟件對傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)、導(dǎo)入導(dǎo)出、處理與分析，顯示功能，上位計(jì)算機(jī)7根據(jù)傳遞的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗值，發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗值包括瞬時(shí)燃油消耗量、累積燃油消耗量和小時(shí)燃油消耗量；所述上位計(jì)算機(jī)7可保存、顯示、回放上述數(shù)據(jù)。如圖2所示，上述上位計(jì)算機(jī)7可采用便攜式計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集模塊可采用dewe43數(shù)據(jù)采集器，圖2中多功能傳感器指安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各傳感器。

上述噴油脈寬是指：發(fā)動(dòng)機(jī)ecu向噴油嘴發(fā)出一個(gè)定時(shí)脈沖信號，用來精確地控制向某一缸或所有缸的燃油供給量，該脈沖信號以ms為單位進(jìn)行測量，稱作噴油脈寬，簡稱脈寬。

所述上位計(jì)算機(jī)具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析功能，用于將所述數(shù)據(jù)采集模塊記錄的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油信息進(jìn)行分析，對電控噴油器驅(qū)動(dòng)信號、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬，測量脈寬信號的幅值、頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算，得到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)燃油消耗量，進(jìn)而由瞬時(shí)燃油消耗量，測量時(shí)間，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到累積燃油消耗量、小時(shí)燃油消耗量。

如圖3所示，所述安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各傳感器包括用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器1、用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)壓力的氣壓傳感器2、用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器的進(jìn)氣歧管壓力傳感器3、用于檢測系統(tǒng)燃油溫度的溫度傳感器5以及用于檢測噴油器4壓力的噴油壓力傳感器6。噴油器4作為發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)成元件或元素，用于將噴油泵供給的高壓柴油，以一定的壓力，呈霧化狀噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，以利于形成可燃混合氣。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)ecu具有can通道接口，與數(shù)據(jù)采集模塊通過can通訊建立數(shù)據(jù)傳輸通道，傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)。

所述數(shù)據(jù)采集模塊具備can功能，與發(fā)動(dòng)機(jī)ecu通過can通訊建立數(shù)據(jù)傳輸通道，識別發(fā)動(dòng)機(jī)ecu噴油信息地址、位數(shù)。

一種電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試方法，其是通過獲取發(fā)動(dòng)機(jī)ecu控制電控噴油器的噴油脈寬信息，將各缸的供油信息進(jìn)行標(biāo)定、采集，運(yùn)算后輸出測量時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量。

一種電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試方法的具體步驟如下：

步驟1、將數(shù)據(jù)采集模塊通過can線與發(fā)動(dòng)機(jī)ecu建立通訊連接，依據(jù)傳輸協(xié)議識別發(fā)動(dòng)機(jī)ecu中有關(guān)的噴油信息地址、位數(shù)，對數(shù)據(jù)采集模塊各采集通道進(jìn)行標(biāo)定設(shè)置；

步驟2、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)的各傳感器獲取發(fā)動(dòng)機(jī)工況運(yùn)行信息，并將獲取的運(yùn)行信息傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)ecu；

步驟3、通過發(fā)動(dòng)機(jī)ecu獲取發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噴油信息：電控噴油器驅(qū)動(dòng)信號、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬，測量脈寬信號的幅值、頻率信息；

步驟4、數(shù)據(jù)采集模塊對獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)ecu數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理、信號轉(zhuǎn)換，記錄并傳輸至上位計(jì)算機(jī)；

步驟5、上位計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)采集模塊傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波過濾，將上述信息數(shù)據(jù)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，記錄和存儲(chǔ)、導(dǎo)入導(dǎo)出、處理與分析，利用上位計(jì)算機(jī)軟件中預(yù)設(shè)好的油耗計(jì)算公式，通過計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗值。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗值包括瞬時(shí)燃油消耗量、累積燃油消耗量和小時(shí)燃油消耗量，上位計(jì)算機(jī)將所述數(shù)據(jù)采集模塊記錄的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油信息進(jìn)行分析，對電控噴油器驅(qū)動(dòng)信號、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬，測量脈寬信號的幅值、頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算，得到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)燃油消耗量，進(jìn)而由瞬時(shí)燃油消耗量，測量時(shí)間，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到累積燃油消耗量、小時(shí)燃油消耗量。

總而言之，一種電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挖掘機(jī)燃油消耗測試方法和系統(tǒng)的核心是：發(fā)動(dòng)機(jī)ecu根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況信息判斷當(dāng)前工況，然后計(jì)算噴油脈寬，發(fā)出的用來控制電磁噴油閥的脈沖信號，得到其中包含著的噴油時(shí)刻和噴油量等重要信息。利用數(shù)據(jù)采集模塊拾取這個(gè)噴油脈沖信號，并用瞬時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油溫度等以及蓄電池電壓等進(jìn)行補(bǔ)償和修正，可以得到發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)噴油量，從而達(dá)到對電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量的測試目的。

本發(fā)明在不改裝挖掘機(jī)油路的情況下，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)自身配置的各傳感器以及發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴油器的控制脈寬信息，將各缸的供油信息進(jìn)行標(biāo)定、采集、運(yùn)算后輸出測量時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量，操作簡單、方便、測量迅速，測量界面友好、攜帶方便、可靠性高的特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)測量和在線分析，配合數(shù)據(jù)同步記錄并可實(shí)現(xiàn)測量過程的回放。