間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統的製作方法

2023-09-17 08:47:30 1

專利名稱：間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種主要用於測量車輛油箱內汽油、柴油、酒精等液體剩餘測量及車輛實時油耗的綜合測量系統。
背景技術：
一般現在車輛的剩餘油量測量顯示功能十分簡單，一般是只能大致顯示油量多少的模擬指針式儀表。如圖6所示的傳統車輛剩餘油量測量系統，多採用接觸式測量。現有技術中採用的測量系統，主要有浮子可變電阻式傳感器和磁感應式傳感器。而且大部分車輛油箱內油量的測量還是採用傳統的浮子可變電阻式傳感器方法。如豐田皇冠轎車使用的浮子可變電阻式液位傳感器，它的油箱內有一根連接金屬杆的浮子，金屬杆的尾部經由一 個可移動的接點連接到一個可變電阻滑動變阻器，並連接到儀錶盤的油量表上。利用浮子將油麵高度轉換成浮子位移，當浮子滑動的時候讓與浮子相連的指針在電阻器上移動，浮子位置的變化反映在可變電阻阻值的變化上，通過測量表具輸出現存油量。由於在使用過程中，液體中的垃圾沉澱會對感應元件產生鏽蝕破壞，錶針指示油量有時偏多有時偏少，造成測量值不穩。如果電阻或電源不正常，表頭供電不足、電阻變化不連續，電阻劃片脫位、油浮被油侵蝕失去浮力都會發生顯示不正常。加之浮子可變電阻式傳感器活動部件多，如果有卡滯、活動軸孔偏小或太大、油箱不規則都會造成油浮子機械活動不暢，使油位傳感器數據不準，測量精度不高，可靠性差，無法滿足用戶對測量精度和可靠性的要求。現有技術中的磁感應式液位傳感器是一種利用磁場控制舌簧管內觸點通斷的原理，並在磁性開關電路的公共輸入端的導線上串聯一個電阻，並將磁性開關的常接點與公共輸入端導線上電阻的輸入端連通，靠電阻的變化來測量液位變化。這種傳感器通常由樹脂圓管制成的軸和可沿其上下移動的環狀浮子組成。浮子內嵌有永磁鐵的磁性浮子，在管狀軸內裝有強磁性材料製成的舌簧觸點開關。通過浮子隨液位升降，控制舌簧管內觸點通斷，經傳動機構再轉換成電刷在電阻上的相應位移，輸出電阻信號，改變指示器中兩個線圈的電流的比值，將被測量變化轉換為輸出信號，再和車輛上的油表相連顯示出油箱剩餘油量。這種液位傳感器常見故障是浮子損壞、舌簧彈性喪失不能工作。上述兩種測量方法在路面顛簸、車輛起動、急停等狀態下會出現油表指針擺動，影響燃油存量顯示精度。而且對於車輛耗油率的測量，在傳統的車輛上根本就不存在。而且不能實現連續精確測量油量和顯示可行駛裡程數剩餘燃油量，也不具備瞬時耗油速率及百公裡耗油速率的測量和加油量檢測。幾乎所有的模擬式油量表都不能全量程線性顯示，因此存在顯示範圍不能覆蓋全量程同時顯示不夠準確的問題。隨著石油能源貯量的減少和需求擴大,燃油的價格愈來愈高,車輛上的剩油量信息和耗油率信息是否準確已成為駕車一族關注的焦點
發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術存在的不足之處，提出一種不受路面顛簸、坡度、車輛起動、急停的波動影響，尤其是能夠連續檢測、顯示車輛剩餘油量、實時油耗值、總油耗量和百公裡油耗率，可對油箱是否出現漏油進行判斷，燃油量、油耗量測量精度準確可靠的綜合測量系統。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統，主要包括，油量傳感器組件、信號變換組件、信號接收組件、計算中心和輸入輸出接口，其特徵在於，信號變換組件的激勵源電路通過計算中心和油量傳感器組件，將信號接收組件採集到的當前油量數據信號進行預處理後經輸入輸出接口進入計算中心，轉換為送至儀錶盤模擬表和數字顯示器的油量信號，信號變換組件將接收到的電容信號轉換為電壓值信號或電流值信號，經計算中心中的A/D模數轉換器採樣，送至計算中心中單片機，由解算程序軟體把油箱內油麵的高度變化轉換為燃油容量，輸出到顯示單元或上傳到上位機，計算中心提供一個正弦波激勵信號源給處理主板，計算並鎖定當前加油量和存油量，同時還將ECU的噴油脈衝信號經輸入輸出接口直接輸入到計算中心，由解算軟體解算出瞬時燃油消耗速率和百公裡油耗速率，同時將計算出的剩餘油量、瞬時燃油消耗速率及百公裡油耗速率等數據送給儀錶盤上的油量指示器或液晶顯示模塊進行顯示。 本發明相比於現有技術具有如下有益效果。本發明採用無運動部件的測量傳感器，利用電容式液位測量原理，將油箱內油麵的高度變化轉換為電容變化輸出，經由信號變換組件轉化為電壓信號，並通過計算中心進行解算實現油箱剩餘油量的測量。通過信號接收組件接收車輛發動機ECU噴油脈衝信號並輸出到計算中心可以解算出發動機實時油耗量。通過上述油量和耗量測量相結合的方式，可實現加油量的連續檢測和顯示，可以計算出可行駛裡程數、百公裡耗油率、從某時間起的累積油耗量、新車自使用起的總油耗量，並可對油箱是否出現漏油進行判斷。相比於現有技術對於油量的簡單測量，其測量精度得到很大改善，且不受路面顛簸、車輛起動、急停的波動影響。試驗結果表明，在隨機振蕩狀態及連續顛簸路面環境下，該測量系統較之傳統的測量系統具有更好的穩定性、可靠性及準確度。能夠同時測量輸出車輛燃油油箱中剩餘油量、發動機瞬時耗油率及平均百公裡耗油率、剩餘燃油、可行駛裡程數的燃油油量、百公裡耗油率及加油量測量等功能，測量的信息更全面。使駕駛人員能夠方便地實時掌握車載油量信息及餘油可行駛裡程數，及時補充燃油；在加油時能夠了解所加油量多少，使加油更放心；提供的瞬時油耗及精確計量車輛的百公裡油耗，記錄車輛加油、耗油情況，及時提醒用戶調整和發現引起油耗增加的其它故障，防止非法操作和公務車盜油現象發生，便於節約燃油，避免資源浪費，並提高交通安全。油量傳感器組件集成了介電常數傳感器，從而使系統實現了燃油介電常數變化的修正，消除了燃油品質和牌號變化對測量精度的影響。由於整個測量系統無運動部件，相比於現有的機械浮子電阻式油量測量，其可靠性可成倍提高。整個測量系統在工作時，在燃油箱中，流經油量傳感器和補償傳感器的電流儀有微安級，相比於工作面全部暴露在燃油中且工作電流為毫安級的浮子電阻式油量傳感器，更加安全。油量傳感器組件含有多根電容式液位傳感器和介電常數傳感器，可在液面傾斜的情況下仍取得準確的測量結果；可修正被測對象變化帶來的誤差。本發明耗量綜合測量系統可應用於測量汽油、柴油、酒精、乙醇汽油和甲醇汽油等燃料，適合於油位、水位告警及給、排液等液體液位及容量自動控制等領域，特別適合在燃油中使用。能夠精確測量每次加入到油箱的燃油量和瞬時油耗(L/min)、每百千米油耗(L/100km)、油箱剩餘油量，提示可加油的數量。能夠根據駕駛員的駕駛習慣提示油箱剩餘油量的可行駛裡程，對油箱是否出現漏油進行判斷。設置有數據通信和存儲，通過數據接口與外部儀器進行通訊或數據下載。採用數據保持技術，系統的數據能夠長期保存，當油耗監控器斷電或電壓低於規定值時，所記錄數據不會丟失。面向各種車輛，用於數位化記錄車輛加油、耗油情況，可以防止盜油現象發生，避免資源浪費，並提高交通安全，加強運營管理的高科技產品。能夠規範司機的駕駛行為，監視加油站或公務車駕駛人員的盜油現象，也可以檢測車輛漏油故障，便於及時採取維修措施。精確計量司機在外加油情況，防止虛開發票。 加油數量統計。可提供在設定期間內每次加油的燃油加油量，自動記錄加油次數、時間、力口油量。可查詢任意時間內的加油記錄，包括加油時間，加油數量。


下面結合附圖和實施例進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。圖I是本發明間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統結構框圖。圖2是本發明間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統的主要結構示意圖。圖3是本發明間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統的工作框圖。圖4是圖3的電路原理框圖。圖5是本發明解算程序軟體程序流程圖。圖6是傳統車用燃油測量系統結構示意圖。圖中1.油量傳感器組件，2.信號變換組件，3.信號接收組件，4.計算中心，5.輸入輸出接口，6.油箱，7.油量表指針，8.點火開關，9.信號繼電器，10.雙金屬片。
具體實施例方式參閱圖I。在附圖描述的間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統的最佳實施例中，所述綜合測量系統主要包括，油量傳感器組件1、ECT噴油脈衝信號、信號變換組件2、信號接收組件3、計算中心4和輸入輸出接口 5。計算機解算系統中的計算中心4，分別電連接信號接收組件3、油量傳感器組件I和串聯信號變換組件2、計算中心4電連接輸入輸出接口 5。油量傳感器組件I將車輛油箱內液面高度轉化為電容信號，並由信號變換組件2將此電容信號轉換為電壓信號並進行A/D轉換後送至計算中心4，由計算中心4解算出油箱內的剩餘油量；同時，輸入輸出接口 5接收發動機的ECU噴油脈衝信號，傳送到計算中心4，由計算中心4解算出發動機的實時油耗率。計算中心4含有存儲元件，可對車輛的油量、犛量等使用數據進行存儲，如車輛自使用時的累積油耗、自某一時間起的累積油耗等，並利用信號輸出接口與外部進行通訊或用U盤進行下載。油量傳感器組件I由電連接激勵源電路的油量傳感器和補償傳感器組成，且油量傳感器組件包含了介電常數補償傳感器和前級信號轉換電路。
信號變換組件2由電連接油量傳感器組件的A/D採樣電路、A/D模數轉換器、點火開關8、模擬指針式油量指示器的輸出部件、處理信息的單片機組成。信號變換組件2上設有電容-電壓變換電路。其中，油量傳感器、補償傳感器、ECU噴油脈衝信號、裡程表信號等作為信號變換組件的前端感受部件。前端感受部件把所測信號送到信號變換組件進行處理，經計算後得到瞬時的燃油消耗速率，通過採集到的裡程表裡程信息，獲得瞬時耗油率和百公裡耗油率，間接送給模擬指針式油量指示器和液晶顯示模塊。參閱圖2和圖3。插入油箱6中的電容式油量傳感器通過變換電路電連接雙金屬片10，雙金屬片10通過觸點耦合位於下端的信號繼電器9。信號繼電器9通過點火開關8連通電源。雙金屬片10通過指針軸相連油量表指針7。變換電路經A/D模數轉換器與計算機解算系統相連接。計算機解算系統將來自汽車犛量傳感器、油量傳感器和裡程信號經過解算後得到各種數據，並通過與之相連的數字顯示器將解算出的數據通過顯示模塊，給駕駛人員提供需要的各種數據。信號變換組件2提供一個頻率IOkHz 25kHz，電壓峰-峰值Vp-p為IOV左右的 正弦波激勵信號源，通過電容式油量傳感器和C/V信號轉換電路後變為直流電壓信號，該電壓大小與傳感器浸油高度成正比，再由A/D模數轉換器進行採樣，送單片機進行數據解算查表，得到油量數據，並送液晶顯示模塊進行顯示。當油量低於設定值時。經C/V信號轉換電路後的電壓信號送給模擬指針式油量指示器進行油量指示。當收到加油信號的開關量後，單片機能夠鎖定當前油量，並實時計算當前加油量，通過液晶顯示模塊進行顯示。參閱圖4。激勵源電路通過油量傳感器組件，將採集到的當前油量數據，經前級信號轉換電路轉換為電容信號並送至信號變換組件，信號變換組件將接收的電容信號轉換為電壓信號，經A/D模數轉換器採樣後送至信號變換組件中的單片機解算程序軟體部件進行處理，將油箱內油麵的高度變化轉換為電容變化輸出，並提供一個正弦波激勵信號源，接收來自車輛發動機ECU噴油脈衝信號和裡程表的信號，計算並鎖定當前加油量和存油量或解算瞬時燃油消耗速率和百公裡油耗速率，計算出剩餘油量、瞬時燃油消耗速率及百公裡油耗速率數據送給油量指示儀表油量指示器和液晶顯示模塊進行顯示。在圖5中，信號變換組件2中的單片機解算程序軟體部件，首先根據點火開關是否打開，進行加油量測量，當點火開關處於ON狀態時，依次執行油量信號採集子程序、補償信號採集子程序、查表計算子程序、犛量傳感器信號採集子程序、轉速裡程表數據採集子程序、瞬時油耗計算子程序、百公裡油耗計算子程序和顯示子程序。當點火開關處於OFF狀態時，自動保存所有數據。
權利要求
1.一種間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統，主要包括，油量傳感器組件(I)、信號變換組件(2)、信號接收組件(3)、計算中心(4)和輸入輸出接口(5)，其特徵在於，信號變換組件(2)的激勵源電路通過計算中心(4)和油量傳感器組件(I)，將信號接收組件(3)採集到的當前油量數據信號進行預處理後經輸入輸出接口(5)進入計算中心，轉換為送至儀錶盤模擬表和數字顯示器的油量信號，信號變換組件(2)將接收到的電容信號轉換為電壓值信號或電流值信號，經計算中心(4)中的A/D模數轉換器採樣，送至計算中心中單片機，由解算程序軟體把油箱內油麵的高度變化轉換為燃油容量，輸出到顯示單元或上傳到上位機，計算中心提供一個正弦波激勵信號源給處理主板，計算並鎖定當前加油量和存油量，同時還將ECU噴油脈衝信號直接輸入到計算中心(4)，經解算程序解算出瞬時燃油消耗速率和百公裡油耗速率，將計算出的剩餘油量、瞬時燃油消耗速率及百公裡油耗速率等數據送給儀錶盤上的油量指示器或液晶顯示模塊進行顯示。
2.根據權利要求I所述的間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統，其特徵在於，油量傳感器組件(I)由電連接激勵源電路的油量傳感器和補償傳感器組成，且油量傳感器組件包含了介電常數補償傳感器和前級信號轉換電路，能夠將檢測到的電容信號進行轉換。
3.根據權利要求I所述的間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統，其特徵在於，信號變換組件(2)上設有電容-電壓變換電路，其中，油量傳感器、補償傳感器、ECU噴油脈衝信號、數字裡程表信號作為信號變換組件的前端感受部件，前端感受部件把所測信號送到信號變換組件進行處理，送給模擬指針式油量指示器進行顯示，經計算後還能得到瞬時的燃油消耗速率。
4.根據權利要求3所述的間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統，其特徵在於，瞬時的燃油消耗速率，通過採集到的裡程表裡程信息，獲得瞬時耗油率和百公裡耗油率，送給液晶顯示模塊進行顯示。
5.根據權利要求I所述的間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統，其特徵在於，信號變換組件(2)提供一個頻率IOkHz 25kHz，電壓峰-峰值Vp-p為IOV左右的正弦波激勵信號源，通過電容式油量傳感器和C/V信號轉換電路後變為直流電壓信號，該電壓大小與傳感器浸油高度成正比，再由A/D模數轉換器進行採樣，送單片機進行數據解算查表，得到油量數據，並送液晶顯示模塊進行顯示。
6.根據權利要求書I所述的間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統，其特徵在於，計算中心(4)中的單片機解算程序軟體部件，首先根據點火開關是否打開，進行加油量測量，當點火開關處於ON狀態時，執行加油量測量子程序、加油量顯示子程序、犛量檢測子程序和其他數據運算、顯示等；當點火開關處於OFF狀態時，系統停機，數據自動保存。
全文摘要
本發明提出一種間接測量車用燃油量和耗量的綜合測量系統，旨在提供一種能夠連續檢測、顯示車輛剩餘油量、實時油耗值、總油耗量和百公裡油耗率，測量精度準確可靠的綜合測量系統。本發明通過下述技術方案予以實現信號變換組件(2)的激勵源電路通過計算中心(4)和油量傳感器組件(1)，將信號接收組件(3)採集到的當前油量數據信號預處理後將接收到的電容信號轉換為標準電壓值信號或電流值信號，經輸入輸出接口(5)進入計算中心(4)，再經計算中心(4)中的A/D模數轉換器採樣，同時還直接將ECU噴油脈衝信號送至計算中心中單片機，由解算程序軟體把處理後的數據輸出到顯示單元或上傳到上位機。
文檔編號G01F9/02GK102778268SQ201110122200
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月11日 優先權日2011年5月11日
發明者王遠東, 秦強林 申請人:成都泛華航空儀表電器有限公司