導(dǎo)語(yǔ)：基于重量的汽車油量模型探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1傳統(tǒng)油量測(cè)量方式分析

①機(jī)械式測(cè)量方式中的關(guān)鍵部件浮子容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象；②汽車油箱外形為適應(yīng)空間要求多設(shè)計(jì)為不規(guī)則的形狀，會(huì)大大影響浮子測(cè)量的準(zhǔn)確性；③汽車行駛在顛簸路面時(shí)，由于油箱同汽車車身是剛性連接，燃油隨同油箱發(fā)生劇烈顛簸，雖然目前汽車設(shè)計(jì)時(shí)多采取了增加隔板設(shè)計(jì)減緩燃油液面波動(dòng)的措施，但浮子依舊會(huì)受到影響，最終會(huì)出現(xiàn)指針抖動(dòng)或反饋信息不準(zhǔn)確的現(xiàn)象；④由于目前國(guó)內(nèi)汽車維修市場(chǎng)沒(méi)有形成周期性清洗油箱的保養(yǎng)習(xí)慣，油箱內(nèi)沉淀的雜質(zhì)會(huì)對(duì)浮子的測(cè)量產(chǎn)生影響。近年來(lái)，隨著汽車微電子技術(shù)的發(fā)展，提出了使用壓力計(jì)基于重量來(lái)進(jìn)行油量計(jì)量，但設(shè)計(jì)多偏于電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在機(jī)械設(shè)計(jì)上仍然有改進(jìn)的空間。如有些設(shè)計(jì)中提出在油箱底部中央安裝一個(gè)壓力計(jì)，這在汽車平路行駛時(shí)完全可以檢測(cè)油量，但當(dāng)汽車斜坡行駛時(shí)，出現(xiàn)了力的分解，這時(shí)的測(cè)量數(shù)值就會(huì)失真。此外，油箱一般為雙金屬杠固定，雙金屬杠承受了油箱的全部壓力，壓力計(jì)的安裝應(yīng)充分考慮到這一點(diǎn)。

2基于重量的油量測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2．1油量測(cè)量系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想

本設(shè)計(jì)一共分為信號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊、控制模塊和信號(hào)輸出模塊4個(gè)模塊，如圖1所示。信號(hào)采集模塊主要由安裝在油箱底部的4個(gè)壓力計(jì)構(gòu)成；信號(hào)處理模塊主要是A／D轉(zhuǎn)換模塊及信號(hào)放大器；控制模塊將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理；輸出模塊主要包括儀表的總成、輸出油箱存油量以及百公里耗油等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)中需要采集原車輛ECU控制系統(tǒng)中的坡度角度、加速度、速度和行駛里程等參數(shù)。

2．2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

油箱是用兩根鋼帶纏繞焊接在車架上的，由于吃重的點(diǎn)不在油箱的重心而在支撐的兩根鋼帶上，因此將同種型號(hào)的4個(gè)壓力計(jì)分別布置于每根鋼帶的兩端。壓力計(jì)的選擇應(yīng)充分考慮所測(cè)值的波動(dòng)范圍以及工作環(huán)境的惡劣程度，壓力傳感器需耐冷耐熱、抗腐蝕能力強(qiáng)。本設(shè)計(jì)采用冠標(biāo)科技OMEGA公司生產(chǎn)的LC302－100型稱重壓力傳感器，是超微型圓柱狀壓力傳感器，直徑僅為Φ19mm，高度僅為13mm，靈敏度高，共振頻率高，內(nèi)部有溫度補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)牢固，適合于小空間處安裝。8507C－2壓力計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。由于壓力的變化相對(duì)于時(shí)間的變化并不是很明顯，因此對(duì)于A／D轉(zhuǎn)換器的選擇要求并不高。本設(shè)計(jì)采用美國(guó)MAXIN公司生產(chǎn)的ICL7135，該芯片具有抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)。測(cè)量系統(tǒng)中直接使用汽車的ECU系統(tǒng)進(jìn)行編程即可。在早期的車輛控制系統(tǒng)中，一個(gè)模塊只能處理一個(gè)特定的功能，隨著車型的增加，新型的由分配式功能、控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通訊及可重新編程的控制模塊組成的新的電氣系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)條件下，可以使用單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬。

2．3油量重量計(jì)算數(shù)學(xué)模型

汽車在運(yùn)行過(guò)程中，油箱的受力復(fù)雜，要想準(zhǔn)確地反映油箱內(nèi)的油量，需要將壓力計(jì)傳輸回的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行處理，然后才能輸出準(zhǔn)確的數(shù)值。靜態(tài)下，根據(jù)力的平衡原理，4個(gè)壓力計(jì)的合力即為油箱的重力，油量即等于總的合力減去油箱本身的質(zhì)量。汽車平路行駛時(shí)，根據(jù)力的平衡原理，處理方式同上；汽車在陡坡行駛中，由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的拉力與垂直向下的重力產(chǎn)生了合力，因此在壓力計(jì)上顯示的是合力的數(shù)值，而不是油箱的重力，所以需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即采用汽車加速度、速度、坡度等數(shù)值建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行校正。

2．4系統(tǒng)軟件分析

在實(shí)際中，由于只是增加了壓力計(jì)的輸入值，可以直接使用汽車儀表的ECU，數(shù)據(jù)采用串行輸入方式，隨著時(shí)鐘頻率對(duì)數(shù)據(jù)端口進(jìn)行不斷地掃描，及時(shí)更新數(shù)據(jù)。進(jìn)入ECU后，在程序中使用數(shù)學(xué)模型對(duì)4個(gè)壓力計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。計(jì)算完成后，進(jìn)入輸出模塊，使用刻度儀表輸出，將油箱重量作為儀表零點(diǎn)，從而直接輸出計(jì)算結(jié)果，得到精確的油量數(shù)值。

3結(jié)語(yǔ)

本理論模型是對(duì)汽車油量測(cè)量精確化的一種探析，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，該產(chǎn)品還處于起步階段，有待于集中更多的資源進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。完善本設(shè)計(jì)，還需要在數(shù)據(jù)處理的模型上進(jìn)行深入的研究，以建立更加準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)還需要有針對(duì)性地進(jìn)行車型試驗(yàn)及對(duì)比，以收集更加準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本文作者：張葉郝源隆工作單位：晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院