Топливный расходомер. Контроль уровня и расхода топлива. Современные решения

РАСХОДОМЕР ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Один из вариантов устройства, которое позволяет контролировать количество и скорость жидкости (в частности топлива), протекающего через магистраль, был описан в статье И. Семенова и др. "Электронный расходомер жидкости" ("Радио", 1986, № 1).

Повторение и налаживание этого расходомера связано с определенными трудностями, так как многие его детали требуют высокой точности обработки. Его электронный блок нуждается в хорошей помехозащищенности из-за высокого уровня помех в бортовой сети автомобиля. Еще один недостаток этого устройства - увеличение погрешности измерения с уменьшением скорости потока топлива (а режиме холостого хода и малой нагрузки на двигатель).

Описанное ниже устройство свободно от перечисленных недостатков, имеет более простую конструкцию датчика и схему электронного блока. В нем нет прибора для контроля скорости расходования топлива, его функцию выполняет счетчик суммарного расхода. Частота срабатывания пропорциональна скорости расходования топлива и воспринимается водителем на слух. Это не отвлекает от управления автомобилем, что особенно важно в условиях городского движения.

Расходомер состоит из двух узлов: датчика с электроклапаном, встроенного в топливную магистраль между бензонасосом и карбюратором, и электронного блока, расположенного в салоне автомобиля. Конструкция датчика изображена на рис. 1. Между корпусом 8 и поддоном 2 зажата эластичная диафрагма 4, разделяющая внутренний объем на верхнюю и нижнюю полости. Шток 5 свободно перемещается в направляющей втулке 7 из фторопласта. Диафрагма зажата в нижней части штока двумя шайбами 3 и гайкой. На верхнем конце штока установлен постоянный магнит 9. В верхней части корпуса параллельно каналу, в котором находится шток, просверлены два дополнительных канала. В них установлены два геркона 10. В нижнем положении магнита, а значит, и диафрагмы, срабатывает один геркон, а в верхнем - другой.

Puc.1 . 1-Штуцер, 2 - Поддон, 3- Шайбы, 4 - Диафрагма, 5- Шток,
6 - Пружина, 7 - Втулка, 8 - Корпус, 9 - Магнит, 10 - Герконы

В верхнее положение диафрагма переходит под действием давления горючего, поступающего от бензонасоса, а в нижнее ее возвращает пружина 6. Для включения датчика в топливную магистраль предусмотрены три штуцера 1 (один на поддоне и два - на корпусе).

Гидравлическая схема расходомера показана на рис. 2. Через канал 3 и электроклапан топливо от бензонасоса поступает в каналы 1, 2 и заполняет верхнюю и нижнюю полости датчика, а через канал 4 поступает в карбюратор. Переключается клапан под действием сигналов электронного блока (на этой схеме не показан), управляемого герконовым коммутатором датчика.

Puc.2

В исходном состоянии обмотка электроклапана обесточена, канал 3 сообщается с каналом 1, а канал 2 пепекрыт. Диафрагма находится в нижнем положении, как показано на схеме. Бензонасос создает избыток давления жидкости в нижней полости 6. По мере выработки двигателем топлива из верхней полости а датчика диафрагма будет медленно подниматься, сжимая пружину.

При достижении верхнего положения сработает геркон 1 и электроклапан закроет канал 3 и откроет канал 2 (канал 1 открыт постоянно). Под действием сжатой пружины диафрагма быстро переместится вниз, в исходное положение, и перепустит топливо через каналы 1, 2 из полости б в а. Далее цикл работы расходомера повторяется.

Электронный блок (Puc.3) подключают к датчику и электроклапану гибким кабелем через разъем ХТ1. Горкомы SF1 и SF2 (1 и 2 соответственно, по рис. 2) установлены в датчике (на схеме они изображены в положении, когда магнит не воздействует ни на один из них); Y1 - обмотка электромагнита клапана. В исходном положении транзистор VT1 закрыт, контакты К1.2 реле К1 разомкнуты и обмотка Y1 обесточена. Магнит датчика находится рядом с герконом SF2, поэтому геркон тока не проводит.

Puc.3

По мере расхода топлива из полости а датчика магнит медленно перемещается от геркона SF2 к геркону SF1. В некоторый момент геркон SF2 переключится, но это не вызовет никаких изменений в блоке. В конце хода магнит переключит геркон SF1 и через него и резистор R2 потечет базовый ток транзистора VT1. Транзистор откроется, сработает реле К1 и контактами К1.2 включит электромагнит клапана, а контактами К1.1 замкнет цепь питания счетчика импульсов Е1.

В результате диафрагма вместе с магнитом начнут быстро перемещаться вниз. В некоторый момент геркон SF1 после обратного переключения разорвет цепь базового тока транзистора, но он останется открытым, так как базовый ток теперь протекает через замкнутые контакты К1.1, диод VD2 и геркон SF2. Поэтому шток с диафрагмой и магнитом продолжат движение. В конце обратного хода магнит переключит геркон SF2, транзистор закроется, электромагнит Y1 клапана и счетчик Е1 выключатся. Система вернется в исходное состояние, и начнется новый цикл ее работы.

Таким образом, счетчик Е1 фиксирует число циклов срабатывания датчика. Каждый цикл соответствует определенному объему израсходованного топлива, который равен объему пространства, ограниченного диафрагмой в верхнем и нижнем положениях. Суммарный расход топлива определяют умножением показаний счетчика на объем топлива, израсходованного за один цикл. Этот объем устанавливают при тарировке датчика. Для удобства отсчета расходуемого топлива объем за один цикл выбран равным 0,01 литра. При желании этот объем можно несколько уменьшить или увеличить. Для этого необходимо изменить расстояние между герконами по высоте. При указанных размерах датчика оптимальный ход диафрагмы равен примерно 10 мм. Длительность цикла датчика зависит от режима работы двигателя и находится в пределах от 6 до 30 с.

При тарировке датчика необходимо отключить трубопровод от бензобака автомобиля и вставить его в мерный сосуд с топливом, а затем запустить двигатель и выработать некоторое количество топлива. Разделив это количество на число циклов по счетчику, получают значение единичного объема топлива за один цикл.

В расходомере предусмотрена возможность его отключения тумблером SA1. В этом случае диафрагма датчика постоянно находится в нижнем положении и топливо по каналам 2 и 3 через полость а будет напрямую поступать в карбюратор. Для реализации возможности отключения устройства в электроклапане необходимо снять резиновую манжету, перекрывающую канал 3, но при этом ухудшится погрешность расходомера.

Электронный блок смонтирован на печатной плате из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы показан на рис. 4. Детали, устанавливаемые на плату, обведены на схеме штрихпунктирной линией. Плата смонтирована в металлической коробке и укреплена в салоне автомобиля под щитком приборов.

Puc.4

В устройстве использовано реле РЭС9, паспорт PC4.529.029.11; электроклапан - П-РЭ 3/2,5-1112. Счетчик СИ-206 или СБ-1М. Постоянный магнит можно использовать любой с торцевым расположением полюсов и длиной 18...20 мм, необходимо только, чтобы он свободно перемещался в своем канале, не задевая стенок. Например, подойдет магнит от дистанционного переключателя РПС32, надо только сточить его до нужных размеров.

Корпус и поддон датчика вытачивают из любого немагнитного бензостойкого материала. Толщина стенки между каналами герконов и магнита не должна быть более 1 мм, диаметр отверстия под магнит - 5,1+0,1 мм, глубина - 45 мм. Шток изготовлен из латуни или стали 45, диаметр - 5 мм, длина резьбовой части - 8 мм, общая длина - 48 мм. Резьба на штуцерах датчика - М8, диаметр отверстия - 5 мм, а на штуцерах электроклапана - коническая К 1/8" ГОСТ 6111-52. Пружина навита из стальной проволоки диаметром 0,8 мм ГОСТ 9389-75. Диаметр пружины - 15 мм, шаг - 5 мм, длина - 70 мм, усилие полного сжатия - 300...500 г.

Если шток выполнен из стали, то магнит удерживается на нем за счет магнитных сил. Если же шток выполнен из немагнитного металла, то магнит необходимо приклеить или укрепить любым другим способом. Для того, чтобы работе датчика не мешало давление сжимаемого над магнитом воздуха, во втулке следует предусмотреть перепускной канал сечением около 2 мм2.

Диафрагма изготовлена из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Перед установкой в датчик ее необходимо отформовать. Для этого можно воспользоваться поддоном датчика в сборе со штуцером. Необходимо изготовить технологическое прижимное кольцо из листового дюралюминия толщиной 5 мм. По форме это кольцо точно соответствует сборочному фланцу поддона.

Для формовки диафрагмы шток в сборе с ее заготовкой вставляют с внутренней стороны в отверстие штуцера поддона и зажимают заготовку технологическим кольцом. Затем равномерно нагревают узел со стороны диафрагмы, держа его над пламенем горелки на расстоянии 60...70 см и, слегка поднимая шток, формуют диафрагму. Для того, чтобы диафрагма не теряла эластичности в процессе эксплуатации, необходимо, чтобы она постоянно находилась в топливе. Поэтому при длительной стоянке автомобиля необходимо пережимать шланг от датчика к карбюратору, чтобы исключить испарение бензина из системы.

Датчик и электроклапан устанавливают на кронштейне в моторном отсеке около карбюратора и топливного насоса и кабелем соединяют с электронным блоком.

Работоспособность расходомера может быть проверена без установки его на автомобиль с помощью насоса с манометром, подключенного вместо бензонасоса. Давление, при котором срабатывает датчик, должно быть 0,1 ...0,15 кг/см2. Испытания расходомера на автомобилях "Москвич" и "Жигули" показали, что точность измерения расхода топлива не зависит от режима работы двигателя и определяется погрешностью установки единичного объема при тарировке, которую легко довести до 1,5...2 %.

В. ГУМЕНЮК г. Харьков

Автомобильный измеритель расхода топлива.

Машина не роскошь, – а средство передвижения, именно этими словами хотелось бы открыть эту тему. Любое транспортное средство не может двигаться без топлива, которое, как известно, стоит денег. А кто из нас точно знает, сколько литров на единицу времени или пути сжигает автомобиль. А ведь зная текущий расход топлива можно легко выбирать стиль езды, экономящий понапрасну сжигаемое топливо. Удобно выявить оптимальные режимы с точки зрения рационального компромисса между экономией и достаточной приемистостью, именно для вашего двигателя. Многие авто уже оборудованы штатными индикаторами, да, именно индикаторами (не измерителями) расхода с названиями ECONOMY или тому подобными. Данный прибор скорее отображает качество усвоения топлива двигателем, нежели расход. Он измеряет разряжение под дроссельной заслонкой, – а это не есть точный параметр расхода топлива…

Многие контроллеры управления впрыском, имеют внешнюю цифровую шину, с которой можно считывать информацию о расходе, но описания протоколов обмена по этой шине не являются свободно доступными, и проще с этой шиной не работать.

Разработанная мною конструкция является достаточно точным прибором для отображения реального, текущего расхода топлива Вашего авто.

Единственным ограничением на использование этого прибора является то, что двигатель должен быть инжекторным (mono или multi point), а если дизельный, то впрыск должен быть электронным. Современные автомобили в основной своей массе именно таковыми и являются.

Это связано с тем, что исходный сигнал снимается непосредственно с клеммы электромагнита форсунки. Измерение расхода основано на измерении времени открытия форсунок за единицу времени измерения, учитывая то, что давление топлива в магистрали - константно.

Расход отображается в литрах в час с точностью 0.1 литра в час. Для подключения требуется всего 4-е провода: масса, +12в постоянно, +12в при включении зажигания и сигнал от форсунки (если их больше одной, то от любой одной). Существуют два основных режима работы - измерение и калибровка. Для чего нужна калибровка. У разных моделей авто различный объём двигателей, разное давление в топливной магистрали и т.п. Для процесса калибровки необходимо только одно - знать точное количество топлива сгоревшее за какое то время. Начало и окончание этого времени отмечается пользователем. При этом, в режиме калибровки, можно запускать и глушить двигатель и ехать на любых скоростях и режимах. Важно лишь отметить контроллеру начало и окончание отсчёта времени, за которое сгорело точно известное количество топлива. После этой процедуры прибор будет откалиброван именно для вашего авто. Процедура калибровки, работающая с 32-х битными числами - достаточно сложна и подробного описания её работы не будет.

Измеритель может быть выполнен на любом процессоре с структурой команд 8051, например 1816ве51,80с31,89s52…, с внутренней или внешней памятью программ не менее 4К.

Измеритель состоит из блока индикации на 1-2-х рядном индикаторе с контроллером HD44780, блока клавиатуры и самого процессорного модуля. В качестве индикатора лучше применить двухрядный 2х16 знаков или полуторорядный, в котором второй ряд имеет матрицу символа 4х5 точек. Можно использовать и однорядный индикатор, но в этом случае не будет работать пиковый индикатор расхода, реализованный именно в втором ряду знакомест.

Клавиатура состоит из пяти кнопок, работающих на замыкание, обозначим их цифрами 1..5 для простоты упоминания о них в дальнейшем описании. Блок индикатора и блок клавиатуры могут быть удалены от процессора практически любым кабелем на расстояние более двух метров. Это сделано для удобства установки прибора в авто, например: индикатор на приборный щиток, клавиатуру рядом с ручкой ручного тормоза, а процессор в любое другое место, но обязательно в салоне. Для обеспечения этой возможности выбраны достаточно низкие скорости обмена процессора с индикатором и клавиатурой, а также реализован программный контроль дребезга клавиатуры.

Функционально кнопки имеют сл. Значения:

1 уменьшения значения переменной

2 увеличение значения переменной

3 предыдущая переменная

4 следующая переменная

5 мастер-кнопка

Включение контроллера происходит при включении зажигания, путём формирования сигнала сброса процессора, а выключение происходит автоматически при отсутствии сигнала с форсунки более 15-ти сек. После выключения процессор и индикатор переводятся в режим микропотребления, основное питание при этом не прерывается.

При включении могут быть три варианта запуска

Холодный старт для первого включения или разрушенной информации в пзу

Тёплый старт, значения всех параметров берутся при этом из пзу и озу процессора

Тёплый старт, но с очисткой только озу процессора для запуска откалиброванного измерителя после отключений аккумулятора или иных сбоев в системе электропроводки.

А теперь, собственно, инструкция по эксплуатации.

Для установки в авто необходимо установить индикатор, клавиатуру и процессорный модуль в удобные места. Подключить массу к корпусу авто,+12в к постоянно присутствующему питанию, например к клемме аккумулятора, зажигание к проводу, на котором +12в присутствует только при включенном зажигании и последний провод к форсуне, если форсунок более одной, то к любой из них. Подключаться нужно через резистор 10кОм к тому проводу электромагнита форсунки, на котором напряжение пульсирует в момент открытия последней. В целях безопасности, этот резистор следует установить непосредственно у форсунки. Напряжение с форсунки должно быть близком к нулю при открытии форсунки и близким к 12в при закрытии, в противном случае необходимо самостоятельно установить дополнительный инвертор для смены фазы сигнала с форсунки, в схеме контроллера.

При первом включении перед включением зажигания необходимо нажать кнопки 1,2 и 5 одновременно и потом включить зажигание. После включения зажигания, отпустить кнопки и дождаться запуска контроллера. Далее следует нажать кнопку 5, и после появления в самом правом знакоместе символа * ,нажать кнопки 1 и 2 до появления надписиSETUP, далее отпустить все кнопки.

На экране появится название первой переменной системного меня и её значение. Выбор переменной производится кнопками 3 и 4,а значение меняется кнопками 1 и 2.Для первого случая не следует ничего менять и следует нажать кнопку 5 до появления обычного дисплея. При этом начальные значения пропишутся в пзу и в дальнейшем контроллер будет нормально стартовать при включении. Следует отметить, что при выполнении вышеописанной процедуры инициализации, калибровочный коэффициент останется ошибочным, он пропишется только после удачного цикла калибровки на автомобиле. Это вызовет тольо лишь ошибочную индикацию рахода! Поэтому удобнее пзу 24с02 заранее запрограммировать значениями: 5,100,10,10,32,0,197,0,0,10. Эти данные следет прописать с нулевого адреса пзу.

Системное меню имеет следующие переменные:

Mass time время измерения, которое следует выбрать для получения оптимальной для вас динамики смены показаний измерителя

Mass offs введение постоянной корректировки в показание измерителя в диапазоне от –100 до +100, что будет соответствовать корректировке показаний от – 10.0 л/ч до + 10.0 л/ч.

Mass /div эти параметры позволяют умножить и потом разделить результат измерения расхода на число от 1 до 10-ти для пропорциональной корректировки показаний. Иными словами можно умножить или разделить показания на 0.1….10.

*-displ /div коэффицент деления входного сигнала для пикового индикатора,служит для выбора усиления пикового индикатора.

*-displ mode режим пикового индикатора

0-одно движущееся знакоместо

1-обычный пиковый индикатор с меняющейся по длине полосой знакомест

*-работает только с двухрядным индикатором.

Tank calibr эта переменная влияет на результат калибровки, при её уменьшении показания реального расхода после калибровки увеличиваются и аналогично в обратном направлении.

О последней переменной подробнее. Измеритель спроектирован но работу процессора с кварцем 11мГц, но могут использоваться и другие частоты. Для простоты адоптации к другой частоте кварца и используется данная переменная. Для установки последней в правильное положение лучше всего собрать и подключить калибровочный генератор. Выход генератора подключается вместо сигнала от форсунки. Включив измеритель с генератором следует выбрать частоту и скважность импульсов генератора такими, чтоб показания не были нулевыми и максимальными(70л в час). Далее запустить калибровку скажем на 10 минут и сказать контроллеру, что сгорело 2литра после этого показания должны стать 6 литров в час, если этого не произошло, то следует подобрать переменную tank calibr ,повторяя режим калибровки до получения требуемого показания расхода.

После этой процедуры измеритель готов к калибровки на автомобиле.

Калибровка запускается нажатием кнопок 5 и 3 до появления надписи calibr stsrt, для окончания нажать кнопки 5 и 4 , появится надпись calibr stop, после отжатия кнопок контроллер попросит ввести реально сгоревшее количество топлива (real tank), если ввести 0, то калибровка продолжится. Это сделано для предотвращения ошибочной отмены режима. Если при калибровочных вычислениях возникнут грубые математические ошибки, например деление на ноль, то контроллер выдаст сообщениие calibr error и вернётся к прежним значениям. В режиме калибровки нельзя входить в системное меню, при попытке возникнет сообщение setup not run.Это связано с значением временем измерения, которое нельзя менять в режиме калибровки.

При возможно кажущейся сложности при инсталляции, измеритель обладает высокой гибкостью в адаптации к конкретным условиям работы. При установке кварца на частоту, отличную от 11мГц необходима двойная калибровка, хотя и с требуемым значением частоты (11мГц) кварца может потребоваться первичная калибровка для повышения точности измерений. В любом случае лучше выполнить оба этапа калибровки.

Тёплый старт с очисткой озу процессора отменяет только все незаконченные калибровочные процедуры на случай сбоя.

Технические данные

Измеряемый расход 0.1-70.0 л. на час

Калибровочный объём топлива 1-99 литров

Время измерения 0.2 – 1.5сек

Схема контроллера с внешней ПЗУ

Схема контроллера с внутренней ПЗУ

Схема калибровочного генератора

Фото индикатора работающего измерителя

Фото индикатора со стороны контроллер hd44780

Программы для прошивки пзу в hex и bin форматах

Схемы в формате sPlan . Файлы для прошивки приводятся в bin hex форматах. Прилагается две версии контроллера:

0…для однорядного индикатора

1…для двухрядного индикатора, хотя эта версия может работать с однорядными индикаторами, имеющими непрерывные адреса знакомест, конечно без пикового индикатора.

Индикаторы на основе hd44780 имеют не менее трёх, известных мне, разновидностей адресации внутреннего озу и совет прост, Попробовать обе прилагаемые версии, если это не помогает, то использовать другой индикатор При несовместимости индикатора, в любом случае, левые 8 знакомест будут отображаться корректно!

Как уже отмечалось -процессор любой, совместимый с системой команд 8051,с внешним или внутренним пзу объёмом 4кбайта. В случае использования внутреннего пзу порты Р0 и Р2 не используются.

И в заключение хочу отметить:

Данный прибор является частью моей разработки маршрутно-бортового компьютера. Разработка в целом будет коммерческой и по завершении будет отдельная статья с описанием конструкции и условий реализации прибора.

Данная версия (beta) является бесплатной в связи с тем, что я заинтересован в результатах испытаний на разных моделях авто.

Буду очень признателен за такую информацию.

С вопросами приобретения или заказа просьба пока не обращаться. Дополнительных функциональных возможностей в бесплатной версии также не будет.

Желаю удачи и безаварийной езды!!!

Конструкции мониторинга рабочих параметров автомобиля заметно продвинулись за последние годы. Они стали функциональнее, технологичнее и просто ближе к массовому потребителю. Системы учета топливного расхода пока занимают периферийное место в общей нише транспортной электротехники, но и это направление интересует все большее количество автолюбителей. На таком фоне вполне логично появляются расходомеры топлива, действующие по разным принципам. Также практикуется и самостоятельное изготовление аналогичных которые, разумеется, имеют свою специфику.

Общие сведения и характеристики расходомеров

Большинство таких приборов представляет собой традиционные счетчики небольших размеров, конструкция которых рассчитывается на установку в топливной системе. Характеристики по габаритам типового устройства можно представить так: 50 х 50 х 100 мм.

Это небольшой блок с пропускной способностью 100-500 л/ч. Погрешность в среднем составляет 5-10%. В процессе расхода жидкости прибор фиксирует тем или иным способом показатели чувствительного элемента и сохраняет полученные данные. Реализация системы учета, контроля и представления информации может быть разной. Например, проточный расходомер топлива для автомобиля выполняется с расчетом на ручное снятие показаний. У него может быть механическая панель с отображением данных или привязка к жидкокристаллическому цифровому дисплею в салоне, но информация не обрабатывается бортовым компьютером. Более технологичные устройства допускают и возможность электронного учета в автоматическом режиме. В зависимости от динамики расхода, например, бортовое оборудование может корректировать определенные параметры узлов и агрегатов машины.

Разновидности устройств

Классификация основывается как раз на принципе учета показаний, который определяется чувствительным элементом. На сегодняшний день выделяют следующие расходомеры для автомобилей:

Кориолисовые. Принцип работы основан на эффекте Кориолиса, при котором происходит измерение динамики фаз механических колебаний в трубках, по которым циркулирует топливо.
Турбинные. В систему интегрируется лопаточное устройство, вращение лопастей которого преобразуется в скоростные показатели. Таким образом, с учетом параметров обслуживаемых каналов определяется и объем потребления.
Шестеренчатые. Еще одна разновидность механического расходомера топлива, который фиксирует данные посредством вращающихся элементов. В данном случае используется компактное зубчатое колесо, движение которого позволяет регистрировать данные по расходу.
Ультразвуковые. Это счетчики нового типа, которые вовсе не контактируют с целевой средой, а фиксируют параметры изменения характеристик топливной системы на основе акустических волн.

Особенности приборов учета дизеля

На тяжелом топливе обычно работают грузовики и спецтехника, предъявляющие более высокие требования к приборам учета топлива. Принцип действия, как правило, механический. Причем конструкция датчиков имеет более высокую степень изоляции - например, с Таким образом устройство защищается от воздействий агрессивной среды. Корпус может формироваться алюминиевым твердотельным сплавом, измерительные камеры которого также обеспечиваются антифрикционными покрытиями. Размещается расходомер и в магистрали подачи топливной смеси, и в возвратном канале, по которому жидкость возвращается в бак. Только при условии охвата обоих контуров можно получить точные данные по объему потребления.

Дополнительный функционал

Наличие системы GPS-мониторинга, пожалуй, является наиболее современным дополнением датчиков топливного расхода. Такие устройства позволяют передавать информацию бортовому компьютеру по беспроводному каналу. Многофункциональные устройства могут комплексно фиксировать данные по расходу в нескольких системах одновременно. Учитываться может основная топливная смесь и с присадками и модификаторами. Преимущество комплексного мониторинга заключается в возможности точного контроля добавок для топливной, трансмиссионной и других систем. Кроме того, могут предусматриваться разные режимы работы приборов. Существуют расходомеры топлива, которые помимо функции счетчиков выполняют задачи контроля холостого хода, фиксируют возможные температурные перегрузки и на основе полученной информации регулируют климатическое оборудование. При вводе устройства в сигнализационную инфраструктуру датчик расхода вполне может программироваться на выполнение задач контроля обогревателя и системы автозапуска двигателя.

Установка расходомеров

Приборы устанавливаются в целевом контуре учета посредством физической врезки в канал. И здесь важно подчеркнуть, что топливные каналы в зависимости от модели автомобиля изначально могут иметь выносные патрубки с пробками, которые можно использовать как раз в качестве точек интеграции приборов учета. Также следует учитывать, что монтаж производится за системой фильтрации. Это решение предотвратит возможные загрязнения расходомера топлива и его преждевременный выход из строя.

Механическая фиксация массивных устройств обычно производится на комплектной раме, которая крепится к поверхности кузова. По отзывам автолюбителей, важно рассчитать так, чтобы чувствительный канал достаточно сопрягался с целевой средой, а основа корпуса могла быть надежно зафиксирована на монтажной платформе метизами. Желательно, чтобы место установки не предполагало сильных вибрационных нагрузок и тепловых воздействий.

Самостоятельное изготовление расходомеров

Полностью с нуля, по отзывам водителей, собрать полноценный счетчик достаточно сложно, и для этого необходимо обладать определенными знаниями в радиотехнике. Однако на базе готового блока управления типа контроллера и датчика с электрическим клапаном задача упрощается. Сам датчик интегрируется в топливную магистраль. Размещать его следует между бензонасосом и карбюратором. Что касается блока управления, то он соединяется с детектором и выводится в салон. Применяя CAN-интерфейс, расходомер топлива своими руками можно подключить и к бортовой электронике. В качестве дополнительных элементов крепления и управления датчиком может потребоваться использование штуцеров, шайб, поддонов и втулок. Техническая инфраструктура должна рассчитываться на автономное срабатывание, когда бензонасос открывается.

Как обмануть расходомер топлива?

Штатные счетчики контроля потребления бензина или дизеля вполне можно скорректировать в ту или иную сторону. Простейший способ предполагает выполнение слива через обратную магистраль. В этот канал достаточно вставить штуцер и слить жидкость по скрытому контуру. В некоторых конфигурациях встроенную линию можно использовать для непосредственной функции снабжения, и в этом случае счетчики расходомера топлива просто не будут давать актуальную информацию. Еще один вариант предусматривает тепловое воздействие на датчик. Это касается именно детекторов уровня жидкости, которые после термического ожога перестают корректно работать, хотя внешне выглядят целыми. Можно полить прибор кипятком или поднести к нему обогреватель на 5-10 мин. Но прежде чем делать это, стоит подумать о целесообразности таких экспериментов.

Расходомер состоит из двух узлов: датчика с электроклапаном, встроенного в топливную магистраль между бензонасосом и карбюратором, и электронного блока, расположенного в салоне автомобиля. Конструкция датчика изображена на рис.1. Между корпусом 8 и поддоном 2 зажата эластичная диафрагма 4, разделяющая внутренний объем на верхнюю и нижнюю полости. Шток 5 свободно перемещается в направляющей втулке 7 из фторопласта. Диафрагма зажата в нижней части штока двумя шайбами 3 и гайкой. На верхнем конце штока установлен постоянный магнит 9. В верхней части корпуса параллельно каналу, в котором находится шток, просверлены два дополнительных канала. В них установлены два геркона 10. В нижнем положении магнита, а значит, и диафрагмы, срабатывает один геркон, а в верхнем - другой.

Рис.1. 1-Штуцер, 2 - Поддон, 3- Шайбы, 4 - Диафрагма, 5- Шток,
6 - Пружина, 7 - Втулка, 8 - Корпус, 9 - Магнит, 10 - Герконы

Рис.2

При достижении верхнего положения сработает геркон 1 и электроклапан закроет канал 3 и откроет канал 2 (канал 1 открыт постоянно). Под действием сжатой пружины диафрагма быстро переместится вниз, в исходное положение, и перепустит топливо через каналы 1, 2 из полости б в а . Далее цикл работы расходомера повторяется.

Рис.3

Рис.4

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
VT1	Биполярный транзистор	КТ608Б	1		В блокнот
VD1-VD4	Диод	КД105Б	4		В блокнот
HL1	Светодиод	АЛ307Б	1		В блокнот
R1	Резистор	1.5 кОм	1	0.5 Вт	В блокнот
R2	Резистор	1.2 кОм	1

24 декабря 2011 в 15:23

Самодельный расходомер для автомобиля

Разработка под Arduino

Привет! Расскажу вам о своей попытке сделать бортовой расходомер на основе Arduino Nano. Это моё второе изделие из ардуинки, первым был шагающий паучок. После экспериментов с лампочками и сервоприводами хотелось сделать что-нибудь более полезное.

Конечно, можно было купить готовое изделие, может, даже за меньшую цену (хотя за меньшую я не находил). Но это было неинтересно, и оно могло не иметь тех функций, которые мне хотелось иметь. К тому же, хобби, как и спорт, редко оправдывает затраты в материальной форме.

Прежде, чем рассказать о процессе, покажу картинку, как это выглядит сейчас. Программа пока в стадии дебага, поэтому контроллер висит на проводах в салоне, а дисплей прилеплен на двухсторонний скотч) В дальнейшем это будет установлено по-человечески.

Прибор вычисляет и отображает на дисплейчике километровый расход топлива: на нижней строке мгновенный, на верхней - средний за последний километр.

Мысль сделать эту штуку мне пришла давно, но этому мешала нехватка информации о том, что и как устроено в моей машине. Она у меня достаточно старая - Corolla E11 с двигателем 4A-FE. О двигателе мне было известно, что он инжекторный и что форсунки имеют более-менее постоянную производительность, на что рассчитывает и собственный блок управления. Поэтому основная идея измерения расхода - измерение суммарной длительности открытия форсунок.

ЭБУ, как подсказал хороший человек и как потом подтвердила инструкция, управляет форсункой следующим образом: плюс на неё подаётся всегда, а минус открывается и закрывается в зависимости от пожеланий ЭБУ. Стало быть, если подключиться к минусовому проводу форсунки, то можно отслеживать момент её открытия, измеряя потенциал: когда ЭБУ замыкает форсунку на массу, 14 вольт падают до нуля. Эта простая мысль меня посетила далеко не сразу, т. к. мои познания в электронике ограничены школьным курсом физики и законом Ома. Далее потребовалось превратить +14В в +5В, которые можно подавать на логический вход контроллера. Тут я каким-то образом допёр до известной всем электронщикам схемы шунтирования, но перед этим пришлось изучить мануалы и убедиться, что сопротивление форсунки пренебрежительно мало, а сопротивление логического входа почти бесконечно.

Чтобы вычислить километровый расход, необходимо было получить данные с датчика скорости. С ним оказалось всё проще, т. к. он выдаёт ступеньки 0… +5В, чем больше ступенек, тем больше пробег. Эти ступеньки пошли сразу на логический вход без преобразований.

Очень хотелось выводить данные на ЖК-дисплей. Я рассматривал разные варианты и остановился на текстовом дисплее МЭЛТ за 234 рубля на основе микроконтроллера Hitachi HD44780, с которым ардуино умеет работать с рождения.

После долгих и мучительных размышлений была составлена вот такая схема:

Помимо резисторов, понижающих напряжение с форсунки, здесь присутствуют стабилизатор напряжения, дабы запитать контроллер от бортовой сети, а также по советам деда и хорошего друга добавлены конденсаторы, дабы сгладить возможные пики напряжения, и по резистору «на всякий случай» для каждого логического входа. И да, я решил подавать сигналы с форсунки и датчика на аналоговые входы, о чём впоследствии нисколько не пожалел, т. к. в цифровом режиме аналоговые входы не хотели понимать разницу между закрытой и открытой форсункой, а в аналоговом очень чётко показывали разный уровень напряжения. Возможно, это недоработка моей схемы, но всё делалось впервые, вслепую и без тестирования на макете, в общем, наобум.

Вслед за схемой я накидал разметку печатной платы (да, я сразу ломанулся печатать, т. к. возиться с копной проводов на монтажной плате не очень хотелось):

Плату травил в первый раз и с некоторыми нарушениями технологии, поэтому результат вышел так себе. Но после лужения всё пришло в порядок. Травил методом лазерного утюга, учился по хорошо известным роликам на easyelectronics. После травления плата получилась вот такая:

Чтобы припаять на плату элементы, пришлось изрядно её продырявить. Мне не хотелось покупать дорогую дрель типа Dremel или подобной, и чтобы сэкономить пару тысяч рублей, я сколхозил микродрель из моторчика и цангового зажима, которые были куплены в радиомагазине неподалёку:

После сверления дырок, лужения и пайки плата стала выглядеть вот так:

Тут я по глупости припаял лишний стабилизатор, который впоследствии был заменён на резистор.

После того, как изделие было готово, я приступил к тестированию в боевых условиях, т. е. прямо на машине. Для этого по моей просьбе провода от форсунки и датчика были выведены в салон. Для микроконтроллера я написал тестовую программу, которая писала в COM-порт сырые данные - число импульсов с датчика скорости и милисекунды, в течение которых была открыта форсунка. Посидев в машине с ноутбуком и увидев, что данные соответствуют действительности, я несказанно обрадовался и пошёл домой писать рабочую версию программы.

После двух-трёх сеансов тестирования программа стала показывать годные данные. Поначалу я вычислял средний расход по временному интервалу (5-10 минут), что вызвало интересный эффект: после пяти минут стояния на светофоре (даже не пробка, а лёгкое подобие) километровый расход подскакивал до запредельных величин в 50-100 литров на 100 км. Я поначалу недоумевал, а потом понял, что это обычное дело, т. к. расход километровый, а усредняю я по времени: часики тикают, бензин льётся, а машина стоит. После этого мне пришла в голову светлая идея усреднять по пробегу: в текущей версии программа вычисляет, сколько бензина было израсходовано за последний километр, и показывает, сколько литров уйдёт, если проехать 100 км в таком же темпе. «Моментальный» же расход вычисляется как средний за последнюю секунду и каждую секунду обновляется.

Исходный код (если кому интересно) я

Про устройство и эксплуатацию автомобиля