Система измерения расхода топлива на транспортных средствах в условиях эксплуатации и ее аппаратурная реализация

• Автор: Вершинин, Олег Станиславович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ РАСХОДА ТОПЛИВА
НА АВТОМОБИЛЯХ
1Л. Структура систем измерения уровня и расхода топлива
в автомобилях
1.2. Контроль расхода топлива по косвенным параметрам
1.3. Методы и приборы контроля фактического расхода топлива
1.4. Методы измерения уровня топлива
Выводы по главе
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СИГНАЛА ДАТЧИКА УРОВНЯ ТОПЛИВА
2.1. Основные уравнения и свойства реостатного преобразователя
2.2. Аналитическая оценка основных характеристик поплавкового
реостатного датчика уровня топлива
2.3. Экспериментальная оценка основных параметров датчика
уровня топлива БМ128-А
2.4. Анализ электрических характеристик сигнала с датчика топлива
включенного в стандартную измерительную цепь
2.5. Основные погрешности измерения расхода топлива при
использовании уровнемеров и методы их компенсации
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ УГЛА НАКЛОНА ЕМКОСТИ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ
3.1. Модель распределения жидкости в емкости,
располагающейся под определенным углом наклона
3.2. Методика вычисления реального уровня жидкости
3.3. Граничные условия и уравнения компенсации
3.4. Алгоритм компенсации погрешности измерения
реального уровня топлива
Выводы по главе
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
РАСХОДА ТОПЛИВА
4.1 Аппаратная реализация прибора
4.2 Программная реализация прибора
4.3. Алгоритмы вычисления объема заправки, слива и расхода топлива
4.4. Алгоритм решения задачи с использованием
цифровой фильтрации
Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
На практике основную часть расходов, связанных с эксплуатацией транспортного средства (ТС), составляют расходы на топливо. В связи с этим информация о режиме расходования топлива, объемах заправок, текущем объеме топлива является весьма ценной и используется для ведения статистической и оперативной отчетности, определения себестоимости перевозок и других видов транспортных работ, осуществления режима экономии потребляемых нефтепродуктов и т.д.
По методу определения различают два вида расхода топлива: фактический и нормированный. При расчете расхода топлива конкретным ТС необходимо учитывать большое количество разнообразных эксплутационных параметров. При этом существует ряд параметров, - контролировать которые достаточно сложно. Поэтому такие параметры, как профиль дороги, качество дорожного покрытия, рисунок и состояние протектора автомобильных шин, погодно-климатические условия, техническое состояние ТС и т.д., учитываются достаточно редко. На практике используются только основные: пробег автомобиля, масса груза, сезонные изменения расхода топлива. В результате вычисление расхода топлива по нормативным документам не всегда дает точные результаты. Практика показывает, что несоответствие расчетного расхода топлива фактическому может достигать 10% для легковых и до 70% для 1рузовых ТС. В связи с чем разработка и внедрение в эксплуатацию систем контроля фактического расхода топлива является актуальной задачей.
Измерение фактического расхода топлива на ТС осуществляется с использованием расходомеров или уровнемеров, как правило состоящих из двух основных модулей - первичного преобразователя (датчика) и модуля регистрации, обработки, хранения и передачи данных. До недавнего времени задача фактического контроля не получила широкого распространения, хотя определенные работы велись. Основная причина этого — сложность аппаратурной реализации второго функционального модуля, т.е. аппаратуры регистрации, хранения и дистанционной передачи данных.
Измерение текущего расхода топлива и вычисление на его основе суммарного объема израсходованного топлива при помощи расходомера, встраиваемого в топливную систему ТС, характеризуется высокой стоимостью, требованиями к чистоте топлива, зависимостью показаний от физикохимических свойств топлива и рядом других факторов, которые сдерживают распространение данного способа контроля расхода топлива.
Альтернативным способом является измерение расхода топлива с использованием уровнемеров, измеряющих уровень топлива в баке ТС. Расход топлива рассчитывается исходя из габаритных размеров бака и значений измеренного уровня топлива. При этом в качестве датчика может использоваться серийный (предусмотренный конструкцией автомобиля) датчик, либо устанавливается специальный датчик уровня топлива. Информация обрабатывается модулем контроля. Данный способ позволяет осуществлять контроль расхода топлива без внесения конструктивных изменений и является

Вторая погрешность обусловлена дискретностью реостатного преобразователя. Если в качестве функции преобразования принять функцию проходящую посередине «ступенек», то значения приведенной погрешности гд,
связанное с дискретностью

Для преобразователя, имеющего пропорциональную функцию преобразования, справедливо выражение
Гц = ±М2п. (2.9)
2.2. Аналитическая оценка основных характеристик поплавкового реостатного датчика уровня топлива
Оценка технических характеристик серийного датчика уровня топлива, представленного на рис. 2.5., возможна при использовании аналитических выражений, учитывающих конструктивные особенности и отражающей механику работы указанного датчика.
Функция преобразования датчика определяется двумя основными факторами: передаточной характеристикой реостата и системой передачи, организующей связь между перемещением поплавка и ползунком реостата. При условии равномерной намотки витков провода на реостате выходное сопротивление реостата прямо пропорционально углу поворота ползунка.
При передачи информации посредством передаточного механизма типа рычаг линейное изменение уровня жидкости вызывает угловое перемещение рычага. В связи с этим появляется методическая погрешность, зависящая от диапазона углового перемещения рычага. В идеальном случае функция преобразования датчика должна иметь линейный характер. Кратко рассмотрим процесс формирования конечного выходного сигнала - сопротивления датчика. Линейное изменение уровня вызывает линейное перемещение поплавка, которое в свою очередь вызывает изменение угла рычага. При этом зависимость между уровнем Н и углом поворота рычага а носит нелинейный характер. Изменение угла на величину Аа вызывает перемещение ползунка на некоторое АХ. Перемещение ползунка на величину АХи вызовет изменение сопротивления реостата на величину АЛд, определяемую выражением 2.5.
Это является основной причиной возникновения нелинейной зависимости между положением поплавка Н и сопротивлением реостата Д,. Для определения зависимости угла б от текущего положения поплавка Н представим