Расходомер топлива для авто своими руками
В одной из статей первого номера журнала «Радио» за 1986 год был описан вариант устройства, позволяющего осуществлять контроль над количеством жидкости и ее скоростью (в данном случае нас интересует топливо для авто), которая протекает в магистральных трубах.
В связи с высокими требованиями к точности обработки, могут возникнуть определенные сложности при повторении описанного расходомера, а так же в процессе его налаживания. Электронный блок этого прибора должен быть хорошо защищен от помех, в связи с тем, что в автомобильной бортовой сети уровень помех достаточно высокий. У этого устройства имеется и другой недостаток. Речь идет об том, что при сокращении скорости топливного потока, погрешность измерения неизбежно увеличивается.
Устройство, описанное ниже, не имеет указанных недостатков, конструкция датчика у него более простая, так же, как и схема электронного блока. Это устройство не имеет прибора, контролирующего скорость топливного расхода – для данной функции предназначен счетчик суммарного расхода. Водитель на слух воспринимается скорость топливного расходования, которое пропорционально частоте срабатывания. В городских условиях интенсивного движения это особенно важно, поскольку не отвлекает водителя от управления автомобилем.
Из чего состоит расходомер?
В приборе два узла:
1. Датчик с электрическим клапаном.
2. Электронный блок.
Датчик встроен в топливную магистраль, и располагается между карбюратором и бензонасосом. Электронный блок находится в салоне. На рисунке изображена конструкция датчика. 1 Эластичная диафрагма 4 зажата между поддоном 2 и корпусом 8. Она разделяет внутренний объем на две полости – нижнюю и верхнюю.
Направляющая втулка 7 выполнена из фторопласта. В ней свободно перемещается шток 5. В его нижней части зажата диафрагма с помощью гайки и двух шайб 3. Постоянный магнит 9 установлен на верхнем конце штока. Параллельно каналу, где расположен шток, вверху корпуса, имеется 2 дополнительных канала. В эти каналы входят два геркона 10. Один геркон срабатывает при нижнем положении магнита и диафрагмы, другой – при верхнем положении.
Puc.1. 1-Штуцер, 2 – Поддон, 3- Шайбы, 4 – Диафрагма, 5- Шток, 6 – Пружина, 7 – Втулка, 8 – Корпус, 9 – Магнит, 10 – Герконы
Диафрагма переходит в верхнее положение, благодаря действию давления топлива, которое поступает от бензонасоса. В нижнее положение она возвращается с помощью пружины 6. Чтобы датчик включился в топливную магистраль, на корпусе предусмотрено два штуцера, на поддоне – один. Штуцеры 3. На рисунке показана 2 гидравлическая схема расходомера. Топливо от бензонасоса, через электроклапан и канал 3, начинает поступать в каналы 1, 2, заполняя в датчике нижнюю и верхнюю полости. А в карбюратор оно поступает через канал 4. Клапан переключается под воздействием электронного блока и поступающих от него сигналов (на данной схеме не указан). Эл.блок управляется герконовым коммутатором, установленным в датчике.
Puc.2 Гидравлическая схема расходомера топлива.
Обмотка электроклапана в исходном состоянии обесточена, каналы 3 и 1 сообщаются между собой, в то время, как канал 2 перекрыт. На схеме показано, что диафрагма располагается в нижнем положении. В нижней полости 6 возникает избыток давления жидкости с помощью бензонасоса. Диафрагма начнет постепенно подниматься, по мере выработки топлива двигателем, из верхней полости а датчика, сжимая пружину.
Геркон 1 сработает по достижении верхнего положения, тогда электроклапан откроет канал 2 и закроет канал 3. При этом канал 1 постоянно открыт. Диафрагма немедленно переместится вниз под действием сжатой пружины. Она вернется в свое исходное положение, пропустив топливо из полости б в а, через каналы 1 и 2. Затем наблюдается повтор цикла в работе расходомера.
К электроклапану и датчику подключают электронный блок, с помощью гибкого кабеля, через разъем ХТ1. В датчике установлены горкомы SF1 и SF2. По схеме – ни на один из них не воздействует магнит. Транзистор VT1 закрыт в исходном положении, обмотка электромагнита клапана Y1 обесточена, 2 реле К1 разомкнуты. рРядом с герконом SF2 находится магнит датчика, поэтому геркон не проводит ток.
Puc.3 Электронный блок расходомера топлива.
Магнит постепенно перемещается, по мере расхода топлива, между герконами SF2 и SF1, из полости а датчика. В определенный момент переключается геркон SF2, но изменений в блоке это не вызовет никаких. Магнит, в конце хода переключает геркон SF1, и базовый ток транзистора VT1 потечет резистор R2 и через геркон SF1. Открывается транзистор, срабатывает реле К1, и включает электромагнит клапана контактами К1.2. При этом цепь питания счетчика импульсов Е1 замкнет контактами К1.1.
В итоге магнит и диафрагма быстро будут перемещаться вниз. В определенный момент, после обратного переключения, геркон SF1 размыкает цепь базового тока транзистора. При этом он остается открытым, поскольку теперь базовый ток протекает через диод VD2, замкнутые контакты К1.1 и геркон SF2. Это является причиной того, что шток с магнитом и диафрагмой продолжают перемещаться.
Магнит переключает геркон SF2 в конце обратного хода. После этого выключатся счетчик Е1 и электромагнит Y1 клапана, транзистор закроется и система возвращается в свое исходное состояние, после чего она готова новому циклу работы. Как видим, число циклов фиксирует счетчик Е1. При этом один цикл соответствует тому или иному объему топлива, равного объему ограниченного диафрагмой пространства, расположенной в нижнем и верхнем положениях.
Умножением объема топлива, использованного в ходе одного цикла, на показания счетчика, и определяют расход топлива, который устанавливают во время тарировки датчика. Чтобы было удобнее рассчитывать расходуемое топливо за один цикл, его объем приравнен к 0,01 литра. Этот объем можно изменить, увеличив или уменьшив, меняя при этом между герконами расстояние по высоте.
Оптимальный ход диафрагмы, при имеющихся размерах датчика, составляет около 10 мм. Продолжительность цикла датчика – в пределах от 6 до 30 с., и находится в зависимости от режима работы двигателя. При его тарировке следует отключить от бензобака трубопровод, вставив его в мерный сосуд, наполненный топливом, далее надо запустить двигатель, чтобы выработать то или иное количество топлива – делим его на число циклов (определяем по счетчику), и в итоге получаем число единичного объема топлива, израсходованного за один цикл.
Возможность его отключения предусмотрена в расходомере, тумблером SA1. При этом топливо будет поступать в карбюратор напрямую, через полость а, по каналам 2 и 3, поскольку диафрагма датчика в это время постоянно будет находиться в нижнем положении. Чтобы отключить в электроклапане устройства, придется снять перекрывающую канал 3 резиновую манжету, однако погрешность расходомера при этом ухудшится. Монтаж электронного блока выполнен на печатной плате, изготовленной из стеклотекстолита – пластина толщиной 1,5 мм. Ее чертеж приведен на рисунке 4. устанавливаемые на плату детали обведены штрихпунктиром на схеме. Смонтирована плата в металлической коробке. Ее крепление выполнено под щитком приборов в салоне авто.
Puc.4 Чертеж платы электронного блока расходомера топлива
Что использовалось в устройстве:
– Электроклапан – П-РЭ 3/2,5-1112
– Счетчик СИ-206 или СБ-1М.
При этом магнит можно брать любой, где длина 18…20 мм, а полюса имеют торцевое расположение. Важно, чтобы магнит мог свободно перемещаться в пределах своего канала, не затрагивая стенок. Для этого вполне подойдет магнит от РПС32 дистанционного переключателя, но придется его сточить до нужных размеров. Вытачивают поддон и корпус датчика из любого материала с немагнитными и бензостойкими качествами.
Между каналами магнита и герконов толщина стенки должна составлять до 1 мм, под магнит глубина отверстия – 45 мм, диаметр – 5,1+0,1 мм. Шток выполнен из стали 45 или латуни, длина резьбовой части – 8 мм, диаметр – 5 мм, общ.длина – 48 мм. На штуцерах датчика резьба – М8; отверстие с диаметром – 5 мм. На штуцерах электроклапана резьба коническая К 1/8″ ГОСТ 6111-52.
Используется пружина диаметром 0,8 мм, из стальной проволоки, ГОСТ 9389-75. Усилие полного сжатия – 300…500 г, диаметр пружины – 15 мм, длина – 70 мм, шаг – 5 мм. В случае, когда шток изготовлен из стали, магнит сам удерживается на нем.
Когда шток сделан из немагнитного металла, необходимо укрепить магнит другим способом. Чтобы давление сжимаемого воздуха, не мешало работе датчика, следует предусмотреть во втулке перепускной канал, сечением порядка 2 кв.мм. Диафрагма выполнена из полиэтилена 0,2 мм. Ее придется отформовать перед установкой в датчик. В этих целях можно использовать поддон датчика.
Из листового дюралюминия 5 мм. следует выполнить прижимное кольцо, которое по форме соответствует фланцу поддона. Шток, в сборе с ее заготовкой, для формовки диафрагмы вставляют в отверстие штуцера поддона с внутренней стороны, и зажимают технологическим кольцом всю заготовку.
Далее нагревают равномерно узел со стороны диафрагмы, удерживая его на расстоянии 60…70 см от пламени горелки. Формуют диафрагму слегка поднимая шток. Чтобы он, в дальнейшем, не теряла эластичности, надо чтобы она находилась в топливе постоянно. Поэтому придется пережимать шланг к карбюратору при длительной стоянке машины. Это исключит испарение бензина.
В моторном отсеке устанавливают электроклапан и датчик. Крепят их около топливного насоса и карбюратора на кронштейне, соединяя кабелем с электронным блоком. С помощью насоса с манометром можно проверить работоспособность расходомера, без его установки на автомобиль.
При этом манометр подключают вместо бензонасоса. Датчик срабатывает при давлении 0,1 …0,15 кг/см 2 . Расходомер был испытан на автомобилях Жигули и Москвич. В ходе проверки было установлено, что режим работы двигателя никак не влияет на точность показаний расхода топлива. Точный расход определяется расчетом погрешности установки разового объема при тарировке до 1,5…2 %.
Источник
Автомобильный измеритель расхода топлива своими руками
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…
Автомобильный измеритель расхода топлива своими руками
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
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 надписи SETUP, 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
В прилагаемом файле auto_f.zip :
-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 e_soft. 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.
Источник