專利名稱：間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于測量車輛油箱內(nèi)汽油、柴油、酒精等液體剩余測量及車輛實(shí)時油耗的綜合測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般現(xiàn)在車輛的剩余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(tǒng)車輛剩余油量測量系統(tǒng)，多采用接觸式測量?，F(xiàn)有技術(shù)中采用的測量系統(tǒng)，主要有浮子可變電阻式傳感器和磁感應(yīng)式傳感器。而且大部分車輛油箱內(nèi)油量的測量還是采用傳統(tǒng)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(nèi)有一根連接金屬桿的浮子，金屬桿的尾部經(jīng)由一 個可移動的接點(diǎn)連接到一個可變電阻滑動變阻器，并連接到儀表盤的油量表上。利用浮子將油面高度轉(zhuǎn)換成浮子位移，當(dāng)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(xiàn)存油量。由于在使用過程中，液體中的垃圾沉淀會對感應(yīng)元件產(chǎn)生銹蝕破壞，表針指示油量有時偏多有時偏少，造成測量值不穩(wěn)。如果電阻或電源不正常，表頭供電不足、電阻變化不連續(xù)，電阻劃片脫位、油浮被油侵蝕失去浮力都會發(fā)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(guī)則都會造成油浮子機(jī)械活動不暢，使油位傳感器數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，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(xiàn)有技術(shù)中的磁感應(yīng)式液位傳感器是一種利用磁場控制舌簧管內(nèi)觸點(diǎn)通斷的原理，并在磁性開關(guān)電路的公共輸入端的導(dǎo)線上串聯(lián)一個電阻，并將磁性開關(guān)的常接點(diǎn)與公共輸入端導(dǎo)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(huán)狀浮子組成。浮子內(nèi)嵌有永磁鐵的磁性浮子，在管狀軸內(nèi)裝有強(qiáng)磁性材料制成的舌簧觸點(diǎn)開關(guān)。通過浮子隨液位升降，控制舌簧管內(nèi)觸點(diǎn)通斷，經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)再轉(zhuǎn)換成電刷在電阻上的相應(yīng)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(zhuǎn)換為輸出信號，再和車輛上的油表相連顯示出油箱剩余油量。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(tài)下會出現(xiàn)油表指針擺動，影響燃油存量顯示精度。而且對于車輛耗油率的測量，在傳統(tǒng)的車輛上根本就不存在。而且不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)精確測量油量和顯示可行駛里程數(shù)剩余燃油量，也不具備瞬時耗油速率及百公里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，因此存在顯示范圍不能覆蓋全量程同時顯示不夠準(zhǔn)確的問題。隨著石油能源貯量的減少和需求擴(kuò)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(zhǔn)確已成為駕車一族關(guān)注的焦點(diǎn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)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(xù)檢測、顯示車輛剩余油量、實(shí)時油耗值、總油耗量和百公里油耗率，可對油箱是否出現(xiàn)漏油進(jìn)行判斷，燃油量、油耗量測量精度準(zhǔn)確可靠的綜合測量系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統(tǒng)，主要包括，油量傳感器組件、信號變換組件、信號接收組件、計(jì)算中心和輸入輸出接口，其特征在于，信號變換組件的激勵源電路通過計(jì)算中心和油量傳感器組件，將信號接收組件采集到的當(dāng)前油量數(shù)據(jù)信號進(jìn)行預(yù)處理后經(jīng)輸入輸出接口進(jìn)入計(jì)算中心，轉(zhuǎn)換為送至儀表盤模擬表和數(shù)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(zhuǎn)換為電壓值信號或電流值信號，經(jīng)計(jì)算中心中的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣，送至計(jì)算中心中單片機(jī)，由解算程序軟件把油箱內(nèi)油面的高度變化轉(zhuǎn)換為燃油容量，輸出到顯示單元或上傳到上位機(jī)，計(jì)算中心提供一個正弦波激勵信號源給處理主板，計(jì)算并鎖定當(dāng)前加油量和存油量，同時還將ECU的噴油脈沖信號經(jīng)輸入輸出接口直接輸入到計(jì)算中心，由解算軟件解算出瞬時燃油消耗速率和百公里油耗速率，同時將計(jì)算出的剩余油量、瞬時燃油消耗速率及百公里油耗速率等數(shù)據(jù)送給儀表盤上的油量指示器或液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。 本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。本發(fā)明采用無運(yùn)動部件的測量傳感器，利用電容式液位測量原理，將油箱內(nèi)油面的高度變化轉(zhuǎn)換為電容變化輸出，經(jīng)由信號變換組件轉(zhuǎn)化為電壓信號，并通過計(jì)算中心進(jìn)行解算實(shí)現(xiàn)油箱剩余油量的測量。通過信號接收組件接收車輛發(fā)動機(jī)ECU噴油脈沖信號并輸出到計(jì)算中心可以解算出發(fā)動機(jī)實(shí)時油耗量。通過上述油量和耗量測量相結(jié)合的方式，可實(shí)現(xiàn)加油量的連續(xù)檢測和顯示，可以計(jì)算出可行駛里程數(shù)、百公里耗油率、從某時間起的累積油耗量、新車自使用起的總油耗量，并可對油箱是否出現(xiàn)漏油進(jìn)行判斷。相比于現(xiàn)有技術(shù)對于油量的簡單測量，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(yàn)結(jié)果表明，在隨機(jī)振蕩狀態(tài)及連續(xù)顛簸路面環(huán)境下，該測量系統(tǒng)較之傳統(tǒng)的測量系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性、可靠性及準(zhǔn)確度。能夠同時測量輸出車輛燃油油箱中剩余油量、發(fā)動機(jī)瞬時耗油率及平均百公里耗油率、剩余燃油、可行駛里程數(shù)的燃油油量、百公里耗油率及加油量測量等功能，測量的信息更全面。使駕駛?cè)藛T能夠方便地實(shí)時掌握車載油量信息及余油可行駛里程數(shù)，及時補(bǔ)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(jì)量車輛的百公里油耗，記錄車輛加油、耗油情況，及時提醒用戶調(diào)整和發(fā)現(xiàn)引起油耗增加的其它故障，防止非法操作和公務(wù)車盜油現(xiàn)象發(fā)生，便于節(jié)約燃油，避免資源浪費(fèi)，并提高交通安全。油量傳感器組件集成了介電常數(shù)傳感器，從而使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了燃油介電常數(shù)變化的修正，消除了燃油品質(zhì)和牌號變化對測量精度的影響。由于整個測量系統(tǒng)無運(yùn)動部件，相比于現(xiàn)有的機(jī)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(tǒng)在工作時，在燃油箱中，流經(jīng)油量傳感器和補(bǔ)償傳感器的電流儀有微安級，相比于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(shù)傳感器，可在液面傾斜的情況下仍取得準(zhǔn)確的測量結(jié)果；可修正被測對象變化帶來的誤差。本發(fā)明耗量綜合測量系統(tǒng)可應(yīng)用于測量汽油、柴油、酒精、乙醇汽油和甲醇汽油等燃料，適合于油位、水位告警及給、排液等液體液位及容量自動控制等領(lǐng)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)、油箱剩余油量，提示可加油的數(shù)量。能夠根據(jù)駕駛員的駕駛習(xí)慣提示油箱剩余油量的可行駛里程，對油箱是否出現(xiàn)漏油進(jìn)行判斷。設(shè)置有數(shù)據(jù)通信和存儲，通過數(shù)據(jù)接口與外部儀器進(jìn)行通訊或數(shù)據(jù)下載。采用數(shù)據(jù)保持技術(shù)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠長期保存，當(dāng)油耗監(jiān)控器斷電或電壓低于規(guī)定值時，所記錄數(shù)據(jù)不會丟失。面向各種車輛，用于數(shù)字化記錄車輛加油、耗油情況，可以防止盜油現(xiàn)象發(fā)生，避免資源浪費(fèi)，并提高交通安全，加強(qiáng)運(yùn)營管理的高科技產(chǎn)品。能夠規(guī)范司機(jī)的駕駛行為，監(jiān)視加油站或公務(wù)車駕駛?cè)藛T的盜油現(xiàn)象，也可以檢測車輛漏油故障，便于及時采取維修措施。精確計(jì)量司機(jī)在外加油情況，防止虛開發(fā)票。 加油數(shù)量統(tǒng)計(jì)?？商峁┰谠O(shè)定期間內(nèi)每次加油的燃油加油量，自動記錄加油次數(shù)、時間、力口油量?？刹樵?nèi)我鈺r間內(nèi)的加油記錄，包括加油時間，加油數(shù)量。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。圖I是本發(fā)明間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統(tǒng)的工作框圖。圖4是圖3的電路原理框圖。圖5是本發(fā)明解算程序軟件程序流程圖。圖6是傳統(tǒng)車用燃油測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jì)算中心，5.輸入輸出接口，6.油箱，7.油量表指針，8.點(diǎn)火開關(guān)，9.信號繼電器，10.雙金屬片。
具體實(shí)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(tǒng)的最佳實(shí)施例中，所述綜合測量系統(tǒng)主要包括，油量傳感器組件1、ECT噴油脈沖信號、信號變換組件2、信號接收組件3、計(jì)算中心4和輸入輸出接口 5。計(jì)算機(jī)解算系統(tǒng)中的計(jì)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(lián)信號變換組件2、計(jì)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(nèi)液面高度轉(zhuǎn)化為電容信號，并由信號變換組件2將此電容信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送至計(jì)算中心4，由計(jì)算中心4解算出油箱內(nèi)的剩余油量；同時，輸入輸出接口 5接收發(fā)動機(jī)的ECU噴油脈沖信號，傳送到計(jì)算中心4，由計(jì)算中心4解算出發(fā)動機(jī)的實(shí)時油耗率。計(jì)算中心4含有存儲元件，可對車輛的油量、牦量等使用數(shù)據(jù)進(jìn)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，并利用信號輸出接口與外部進(jìn)行通訊或用U盤進(jìn)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(bǔ)償傳感器組成，且油量傳感器組件包含了介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器和前級信號轉(zhuǎn)換電路。
信號變換組件2由電連接油量傳感器組件的A/D采樣電路、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、點(diǎn)火開關(guān)8、模擬指針式油量指示器的輸出部件、處理信息的單片機(jī)組成。信號變換組件2上設(shè)有電容-電壓變換電路。其中，油量傳感器、補(bǔ)償傳感器、ECU噴油脈沖信號、里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(jìn)行處理，經(jīng)計(jì)算后得到瞬時的燃油消耗速率，通過采集到的里程表里程信息，獲得瞬時耗油率和百公里耗油率，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(diǎn)耦合位于下端的信號繼電器9。信號繼電器9通過點(diǎn)火開關(guān)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(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)解算系統(tǒng)相連接。計(jì)算機(jī)解算系統(tǒng)將來自汽車牦量傳感器、油量傳感器和里程信號經(jīng)過解算后得到各種數(shù)據(jù)，并通過與之相連的數(shù)字顯示器將解算出的數(shù)據(jù)通過顯示模塊，給駕駛?cè)藛T提供需要的各種數(shù)據(jù)。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(zhuǎn)換電路后變?yōu)橹绷麟妷盒盘?，該電壓大小與傳感器浸油高度成正比，再由A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)解算查表，得到油量數(shù)據(jù)，并送液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。當(dāng)油量低于設(shè)定值時。經(jīng)C/V信號轉(zhuǎn)換電路后的電壓信號送給模擬指針式油量指示器進(jìn)行油量指示。當(dāng)收到加油信號的開關(guān)量后，單片機(jī)能夠鎖定當(dāng)前油量，并實(shí)時計(jì)算當(dāng)前加油量，通過液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。參閱圖4。激勵源電路通過油量傳感器組件，將采集到的當(dāng)前油量數(shù)據(jù)，經(jīng)前級信號轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電容信號并送至信號變換組件，信號變換組件將接收的電容信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣后送至信號變換組件中的單片機(jī)解算程序軟件部件進(jìn)行處理，將油箱內(nèi)油面的高度變化轉(zhuǎn)換為電容變化輸出，并提供一個正弦波激勵信號源，接收來自車輛發(fā)動機(jī)ECU噴油脈沖信號和里程表的信號，計(jì)算并鎖定當(dāng)前加油量和存油量或解算瞬時燃油消耗速率和百公里油耗速率，計(jì)算出剩余油量、瞬時燃油消耗速率及百公里油耗速率數(shù)據(jù)送給油量指示儀表油量指示器和液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。在圖5中，信號變換組件2中的單片機(jī)解算程序軟件部件，首先根據(jù)點(diǎn)火開關(guān)是否打開，進(jìn)行加油量測量，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于ON狀態(tài)時，依次執(zhí)行油量信號采集子程序、補(bǔ)償信號采集子程序、查表計(jì)算子程序、牦量傳感器信號采集子程序、轉(zhuǎn)速里程表數(shù)據(jù)采集子程序、瞬時油耗計(jì)算子程序、百公里油耗計(jì)算子程序和顯示子程序。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于OFF狀態(tài)時，自動保存所有數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種間接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統(tǒng)，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(jì)算中心(4)和輸入輸出接口(5)，其特征在于，信號變換組件(2)的激勵源電路通過計(jì)算中心(4)和油量傳感器組件(I)，將信號接收組件(3)采集到的當(dāng)前油量數(shù)據(jù)信號進(jìn)行預(yù)處理后經(jīng)輸入輸出接口(5)進(jìn)入計(jì)算中心，轉(zhuǎn)換為送至儀表盤模擬表和數(shù)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(zhuǎn)換為電壓值信號或電流值信號，經(jīng)計(jì)算中心(4)中的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣，送至計(jì)算中心中單片機(jī)，由解算程序軟件把油箱內(nèi)油面的高度變化轉(zhuǎn)換為燃油容量，輸出到顯示單元或上傳到上位機(jī)，計(jì)算中心提供一個正弦波激勵信號源給處理主板，計(jì)算并鎖定當(dāng)前加油量和存油量，同時還將ECU噴油脈沖信號直接輸入到計(jì)算中心(4)，經(jīng)解算程序解算出瞬時燃油消耗速率和百公里油耗速率，將計(jì)算出的剩余油量、瞬時燃油消耗速率及百公里油耗速率等數(shù)據(jù)送給儀表盤上的油量指示器或液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于，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(bǔ)償傳感器組成，且油量傳感器組件包含了介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器和前級信號轉(zhuǎn)換電路，能夠?qū)z測到的電容信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于，信號變換組件(2)上設(shè)有電容-電壓變換電路，其中，油量傳感器、補(bǔ)償傳感器、ECU噴油脈沖信號、數(shù)字里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(jìn)行處理，送給模擬指針式油量指示器進(jìn)行顯示，經(jīng)計(jì)算后還能得到瞬時的燃油消耗速率。
4.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于，瞬時的燃油消耗速率，通過采集到的里程表里程信息，獲得瞬時耗油率和百公里耗油率，送給液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。
5.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于，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(zhuǎn)換電路后變?yōu)橹绷麟妷盒盘?，該電壓大小與傳感器浸油高度成正比，再由A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)解算查表，得到油量數(shù)據(jù)，并送液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。
6.根據(jù)權(quán)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(tǒng)，其特征在于，計(jì)算中心(4)中的單片機(jī)解算程序軟件部件，首先根據(jù)點(diǎn)火開關(guān)是否打開，進(jìn)行加油量測量，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于ON狀態(tài)時，執(zhí)行加油量測量子程序、加油量顯示子程序、牦量檢測子程序和其他數(shù)據(jù)運(yùn)算、顯示等；當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于OFF狀態(tài)時，系統(tǒng)停機(jī)，數(shù)據(jù)自動保存。
全文摘要
本發(fā)明提出一種間接測量車用燃油量和耗量的綜合測量系統(tǒng)，旨在提供一種能夠連續(xù)檢測、顯示車輛剩余油量、實(shí)時油耗值、總油耗量和百公里油耗率，測量精度準(zhǔn)確可靠的綜合測量系統(tǒng)。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)信號變換組件(2)的激勵源電路通過計(jì)算中心(4)和油量傳感器組件(1)，將信號接收組件(3)采集到的當(dāng)前油量數(shù)據(jù)信號預(yù)處理后將接收到的電容信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓值信號或電流值信號，經(jīng)輸入輸出接口(5)進(jìn)入計(jì)算中心(4)，再經(jīng)計(jì)算中心(4)中的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣，同時還直接將ECU噴油脈沖信號送至計(jì)算中心中單片機(jī)，由解算程序軟件把處理后的數(shù)據(jù)輸出到顯示單元或上傳到上位機(jī)。
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(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者王遠(yuǎn)東, 秦強(qiáng)林 申請人:成都泛華航空儀表電器有限公司