汽车瞬时燃油油量检测系统设计

SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEVo.l40No.2

Apr.2011

󰀁设计󰀁计算󰀁

汽车瞬时燃油油量检测系统设计

程󰀁越󰀁左桂兰

(宁波大红鹰学院󰀁浙江宁波󰀁315175)

*

摘󰀁要:介绍了以AT89S8252单片机为核心的汽车瞬时燃油测量检测系统,利用汽车喷油脉冲计算瞬时喷油量,并且具有油箱油量、瞬时油耗、百公里油耗实时显示功能。关键词:AT89S8252单片机󰀁瞬时油耗󰀁喷油脉冲

中图分类号:TK422󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁文章编号:1671-0630(2011)02-0059-04

DesignofanInstantFuelConsumptionDetecting

SystemforAutomobiles

ChengYue,ZuoGuilan

NingboDahongyingUniversity(Ningbo,Zhejiang,315175,China)

Abstract:Introducedakindofdetectingsystemusedinvehiclesabouttheinstantfuelconsumption,basedon

AT89S8252singlechipcomputer.Itmakesuseofinjectingpulse,andtakingintoaccountwiththeinstantfuelconsumptionandgettinginjectionamoun.tThisdetectingsystemhasthefunctionofin-timedisplayandmo󰀁nitoringofthevolumeoffueltank,fuelconsumption,thefuelconsumptionperhundredkm.Keywords:AT89S8252MCU,Instantfuelconsumption,Injectingpulse

引言

目前在大多数轿车上使用的汽车仪表内的燃油表仍为三刻度式仪表,而且由于使用的油量传感器的限制,只能让驾驶人员定性地了解油箱内剩余的燃油量,毫无精度可言。汽车瞬时燃油油量检测系统可让驾驶员根据显示屏上的瞬时油耗数值确认实时油耗的变化情况,改变驾驶方法,从而达到降低油耗的目的,因此,汽车瞬时燃油测量检测系统具有较好的推广价值。

本测量系统由电源模块向单片机供电,传感器将采集到的信号经过信号处理后,油量信号和出、回油流量信号通过A/D转换器接入AT89S8252单片机,经过CPU的运算,得到各项参数的实际值,通过LCD模块显示出来,并定时地存入E2PROM中;系统中的键盘控制可以进行选择瞬时油耗显示和平均百公里油耗

[6]

。

1󰀁系统总体设计

本系统以AT89S8252-24AI为控制核心,辅以油量传感器、流量传感器、LCD显示模块、电源模块、键盘控制以及喷油脉冲信号模块等组成(见图1)。

测定燃料消耗率(简称耗油率)的方法采用喷油器的喷油时间计算法,再辅助流量计法进行测量。

图1󰀁单片机测量系统示意图

*基金项目:浙江省教育厅科研项目(Y200702360)。

󰀁作者简介:程󰀁越(1978-),男,讲师,硕士,研究方向为汽车电子控制。60󰀁󰀁小󰀁型󰀁内󰀁燃󰀁机󰀁与󰀁摩󰀁托󰀁车󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁第40卷

[4]

2󰀁汽车瞬时燃油油量检测系统

汽车瞬时燃油油量检测系统如图2所示。检测系统的单片机以汽车专用芯片AT89S8252-24AI为核心,瞬时燃油喷射的检测以发动机电控单元产生的脉冲通过喷油器驱动电路控制喷油器进行喷油,通过信号处理电路来计算脉冲信号的周期或宽度,从而计算瞬时燃油量,并且通过平均值的办法提高精确度。另外,通过体积法来提高瞬时燃油检测系统的计量精确度,对进油量和回油流量进行同步采样,从而达到复核验证的目的。

K一常数(对于特定的喷油嘴来说),t一喷油时间。

4󰀁检测系统硬件设计

4.1󰀁AT89S8252单片机简介

该芯片有8K可下载Flash存储器,这种存储器可以在电路板上快速擦除和写入程序,从而实现了软件的在线调试功能;内部有一个2K的EPROM提高了存储容量;具有256字节的RAM;32条可编程的I/O端口、4~6V的工作电压范围、具有3级程序存储器加密锁定功能;还具有9个中断响应功能、SPI接口Watchdog定时器、双数据指针功能、从电源下降的中断恢复功能和3个16位定时/计数器。该单片机完全可以满足油耗测量系统的需要封装图见图3。

[1]

2

。芯片的IDIP芯片

图2󰀁汽车瞬时燃油油量检测系统

3󰀁瞬时油耗检测基本原理

测定燃料消耗率(简称耗油率)的方法通常有容

[2]

积法、重量法、流量计法和流速计法等,常规的容积法和重量法的测量精度较高,但不能测量瞬时耗油率,只适用于稳定工况下燃油消耗率的测定。流量计法和流速计法可以测量瞬时耗油率,但因单位时间燃油的流量很小,导致测量精度低

[3]

。本测量

系统主要采用喷油器的喷油时间计算法,再辅助流量计法进行测量。

单次喷油量的计算公式为:Gf=󰀁nFn󰀁2󰀁gdf(pf-pb)t

式中:󰀁n-喷油嘴的流量系数;Fn-喷油嘴的面积;g-重力加速度;df-燃料密度;pf-燃料压力;pb-进气压力;t-阀开启时间。

对于特定型号的喷油嘴来说,其流量系数和喷嘴面积都是定值。而EFI发动机所要求的燃油喷射量是根据ECU加给喷油器的通电时间的长短来控制的,通过燃油压力调节器的作用,使喷油嘴的喷油压力与进气歧管的压力差(pf-pb)保持恒定,所以喷油嘴的每次喷油量仅仅与阀开启时间成正比。因此,每次喷油量可以通过控制喷油时间来确定,即Gf=K󰀁,t其中:

图3󰀁AT89S8252单片机IDIP芯片封装图

4.2󰀁信号采集电路

本测量系统主要采用喷油器的喷油时间计算法,再辅助流量计法进行测量。电控燃油喷射系统使用电

磁喷油器直接向各缸进气门附近(多点喷射)或者进气总管(单点喷射)喷油。从电磁喷油阀两端测取驱动电压,经过信号整形电路处理就可以得到单片机所需要的方波脉冲信号,根据具体喷油器的稳态喷油量和动态流量特性进行计算,可以得到瞬时喷油量图4为燃油供给系统工作流程图。[5]

。

第2期程󰀁越等:汽车瞬时燃油油量检测系统设计󰀁󰀁󰀁61

时计数器中。将一组喷油脉冲仿真波形输入脉冲信号整形电路后,所得到输出波形与预期波形相一致,达到该电路的工作指标,输出波形如图6所示。

图4󰀁燃油供给系统工作流程图

汽车喷油器脉冲信号整形电路见图5。由于汽车喷油信号脉冲尾部脉动信号电压波动较大,超出12V以上,且电压幅值变化较大。为了防止信号在采集过程当中受到干扰,信号整形电路采用1N4148处理输入信号的脉动干扰。工作原理如下:当输入信号电压大于2V时,LM111的7脚升至高电平。当输入信号小于5V时,LM111的7脚为低电平,将喷油器信号整形并转换成为0~+5V的脉冲信号,送入单片机的定

图6󰀁汽车喷油器脉冲信号整型电路模拟输出波形

4.3󰀁键盘控制电路

图7为键盘控制电路。油耗测试系统使用了P1.0-P1.3作为键盘控制接口,设置P1.2和P1.3为输出,作为列扫描线;P1.0和P1.1为输入,作为行扫描线,从而构成了2󰀁2的键盘;将P1.0和P1.1设置为输出低电平,P1.2和P1.3经过上拉电阻与电源相连,同时将P1.2和P1.3信号送入与非门的输入端,将与

图5󰀁汽车喷油器脉冲信号整型电路

非门的输出端与外部中断输入端相连。

图7󰀁键盘控制电路

4.4󰀁液晶显示电路

图8为液晶控制显示电路,负责油量的检测显示工作。

油量测量系统选用LM016L型液晶显示片,它可以同时显示2行各16个字符,每个字符由点阵5󰀁7

组成,共有11个引脚与AT89S8252单片机相连,通过单片机的P0口接液晶的D0~D7,RD、WR、T1控制液晶的E、WR、RS引脚,通过仪器上键盘的控制,可以切换当前的显示内容,从而实现测量、保存以及标定等功能。

62󰀁󰀁小󰀁型󰀁内󰀁燃󰀁机󰀁与󰀁摩󰀁托󰀁车󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁第40卷

图8󰀁液晶控制电路

󰀁󰀁

车辆的行驶里程总数,从而计算出汽车百公里燃油

瞬时油耗喷油器脉冲计算法流程图如图9所示。

油耗平均油耗值;为了更好提醒驾驶者规范自身驾驶行为,将车辆的行驶操作与燃油油耗之间的联系通过计算显示在液晶屏上,达到瞬时油耗的显示功能与提醒功能。

5󰀁软件设计

6󰀁结束语

本系统充分利用了AT89S8252-24AI自身的软硬件资源,具有体积小、功能多、精度高等特点,可以测量汽车瞬时油耗和百公里油耗,操作安全简便,信号处理实时化,测量数值精确。

参考文献

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航空航天大学出版社,2001

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󰀁4󰀁孙培岩,唐轶,唐运榜,刘瑜.电喷汽车百公里油耗随车

测量新方法[J].小型内燃机与摩托车,2004(06)󰀁5󰀁王磊,朱达力.用测量脉宽方法计量电控喷射汽车油耗

的试验研究[J].农业与技术,2006(01)

图9󰀁瞬时油耗喷油器脉冲计算法流程图

󰀁6󰀁钱国刚,高海洋,海田启司,阿部真一,柴田康行.电喷

法及空燃比法车载测量汽车油耗[J].汽车工程,2006(12)

(收稿日期:2010-05-06)

程序主要以外部中断的形式,通过定时/计数器的定时与计数功能进行计算标准时间内喷油脉冲的个数与脉冲宽度所占用的时间,另外可以通过计算