CN108303159A - 一种简易的油箱当前油量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种简易的油箱当前油量的检测方法，包括确定油箱的压差检测点；测量倾斜度为零时不同油箱油量的压差反馈信号，得到油量‑压差反馈信号曲线；判断油箱倾斜度，当油箱倾斜度小于一定阈值时，采集油箱的压差反馈信号，根据油量‑压差反馈信号曲线进行油箱当前油量推算。本发明基于油量压差和两方向倾斜度，来推断当前油量具体值，测量过程简单方便，且精确度较高。

Description

一种简易的油箱当前油量的检测方法

技术领域

本发明涉及箱式容器内液体容积检测领域，具体涉及一种简易的油箱当前油量的检测方法。

背景技术

在各类车辆使用中，尤其是非道路车辆，在某些时候需要计算工作成本时，不可避免的需要考虑油量消耗带来的成本。一小部分车辆拥有精确计算油耗的功能，这样的车辆在发动机ECU(Electronic Control Unit)控制喷油量的同时，记录每次的喷油量，进而累加计算某个过程中的油耗。但大多数车辆没有增加部分功能，而是在油箱中添加一个油箱浮子与燃油表一起构成燃油液位检测系统。这个以油箱浮子为主体的油量检测系统的精度一般比较低，例如某油箱高40mm，油箱浮子一共10个测点，也就是说，精度大约为10％的总油量，如果只是用于判断是否需要加油的显示依据足够了，但如果想根据这个显示系统来准确的计算油量成本，还是不可行的。另外作为使用方，而不是发动机设计方，一般得不到发动机ECU关于每次喷油的相关信息。因此从发动机ECU方面得到具体油耗也不现实。因此我们考虑从其他途径得到精确的油耗。

根据油量的测量位置，通常有三个方向，一是在喷油端进行油量或油量相关的参数如油管压力等的采集，配合发动机的部分参数如油门信号，转速、功率等，来得到每一时刻的油耗，通过累加一小段一小段的油耗，得到具体的油耗值；二是在油箱与发动机喷嘴中间的输油管、回油管上加装流量检测仪器，也是为得到每时刻的油耗；三是在油箱部分进行检测，通过测量油箱的当前油量及初始油箱油量，来得到油耗。

这三种方法中，第一种理论上是可行的，但能反应油量的参数如油管压力在油管外通常很难精确测量其喷油时刻的变动值、改造结构后容易对发动机燃烧产生不好影响，而且改造成本比较高，所以我们不予以考虑；第二种方式很难实现，因为油管输油及回油通常是脉动的，流量检测对液体的流动稳定性要求比较高，很难精确检测每一时刻流量，这样就会进入比较大的误差，而通常进行成本计算需要数小时甚至数十小时的油耗，误差累加也很严重，所以也不予以考虑；第三种方法只考虑初始油量及当前油量，没有累计误差的影响，在油箱处改造对车辆行驶一般没有影响且改造成本低，因此我们采用通过计算任意时刻油箱中剩余油量的方式来计算油耗。

而判断油箱剩余油量，主要有以下三类方法，第一类为通过判断油箱内燃油上液面的位置和形状，来推算出整个燃油状态，其中包括燃油体积，方法主要有利用油箱顶端的超声波、雷达、红外线等光或波来描述燃油液面的上表面；第二类为通过得到燃油液面的当前高度，来计算燃油液体体积，方法主要有通过燃油液体表面与测点处的压差，来反应燃油液体高度或者在油箱外加装燃油液面标示管，通过标示管旁边的刻度来反应液面高度，从而推断出燃油液体体积；第三类为通过直接测量油箱的重量来反应油量剩余量的多少。

其中第一类基于判断液体上表面的方法，由于车辆液面的波动，所以光源点过少则不能描述整个液面，光源点过多计算方法很复杂，而且只有上液面还不行，需要有整个油箱的具体高度对应的油量的数值。第二类从液体高度来判断油量的方法，其中压差式的检测方法由于底部压强比较稳定，液面标示管由于显示管的结构一个较封闭的管中，管内的液体部分上液面比较稳定，所以可以认为不需要考虑上液面波动，但还是需要有整个油箱的具体高度对应的油量的数值的部分。第三类方法一般需要改变车辆用于油箱固定的机械结构，方法成本比较高，而且如果改进的方案不好，可能会降低车辆可靠性。

所以我们考虑使用第二类中的油压差的方式为主要方法，该方法需要结合精确的油箱油量模型，根据模型来推断当前油量具体值。现在的车辆为了在减小设备体积的前提下保证油箱有足够的容积，通常油箱形状是不规则的，内部有固定支撑用的加强板、肋板或分油箱的连接板，使油箱用数学方式表示很复杂，所以通过公式来表示整个油箱模型非常复杂。这里不考虑使用数学方式的油箱油量说明，因此如果不能得到精确地油箱油量模型，则需要采用改进的简易方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种简易的油箱当前油量的检测方法，该方法基于油量压差和两方向倾斜度，来推断当前油量具体值。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种简易的油箱当前油量的检测方法，包括以下步骤：

1)确定油箱的压差检测点；

2)测量倾斜度为零时不同油箱油量的压差反馈信号，得到油量-压差反馈信号曲线；

3)判断油箱倾斜度，当油箱倾斜度小于一定阈值时，采集油箱的压差反馈信号，根据油量-压差反馈信号曲线进行油箱当前油量推算。

进一步的，所述步骤1)中，压差检测点包括高压端检测点和低压端检测点，所述高压端检测点设于油箱放油口向内一定距离处，所述低压端检测点与油箱呼吸器相连。

进一步的，所述高压端检测点为油液压差检测基准点，所述低压端检测点与空气等压，所述油液压差即为基准点相对于油液上液面的压差。

进一步的，所述步骤2)中，油量-压差反馈信号曲线的获得包括以下步骤：

2-1)将油箱置于一水平面，设定此时的油箱倾斜度为零；

2-2)按照一定的油量体积步长向油箱中加油，并采集不同油量体积的压差反馈信号；

2-3)根据油量与压差反馈信号数据得到油量-压差反馈信号曲线。

进一步的，所述步骤2-1)中，还包括清空油箱，倒入一定量的油，所述油量恰好没过高压端检测点，采集此时的压差反馈信号或将压差反馈信号调零。

进一步的，所述步骤2-2)中，油量体积步长根据油箱不同高度下的水平面积及压差传感器精度进行设定。

进一步的，所述步骤2)中，还包括根据压差与高度差的关系公式，将油量-压差反馈信号曲线转换为油量-高度差曲线。

进一步的，所述油量-高度差曲线包括不同温度和不同油号的油量-高度差曲线。

进一步的，所述步骤3)中，油箱倾斜度包括X轴倾斜度和Y轴倾斜度，所述X轴指向车辆前进方向，所述Y轴指向车辆左右方向。

进一步的，所述步骤3)中，还包括根据油量-高度差曲线进行油箱当前油量推算。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明基于油量压差和两方向倾斜度，来推断当前油量具体值，测量过程简单方便，且精确度较高，同时对采集卡等系统部件的要求不高，而且不需要了解油箱的精确参数。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的检测方法流程图；

图2为本发明的油箱示意图；

图3为车辆水平情况下，油箱的X轴与Y轴示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在一般车辆无法得到精确的油量消耗的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提供了一种简易的油箱当前油量的检测方法，该方法基于油量压差和两方向倾斜度，来推断当前油量具体值。

如图1所示，一种简易的油箱当前油量的检测方法，包括以下步骤：

1)确定油箱的压差检测点；

2)测量倾斜度为零时不同油箱油量的压差反馈信号，得到油量-压差反馈信号曲线；

3)判断油箱倾斜度，当油箱倾斜度小于一定阈值时，采集油箱的压差反馈信号，根据油量-压差反馈信号曲线进行油箱当前油量推算。

所述步骤1)中，压差检测点包括高压端检测点和低压端检测点，所述高压端检测点设于油箱放油口向内一定距离处，所述低压端检测点与油箱呼吸器相连。

将压差传感器高压端放在放油口处有两个考虑，一个是压差检测高压端如果进空气，则检测到的结果会有一定的影响，则需要使液面保持在高压端检测点上方，即油箱中油量的使用不能用到高压端检测点位置，这样则需要该检测点尽量低，放油口足够低了。同时在第一次使用前需要排空气。另一个原因是直接在现有的油箱口上改造成本比较低。油箱放油口如图2所示。

将压差传感器低压端与油箱呼吸器相连是由于低压端需与油箱中液面上方空气相连，而油箱存在油加满，液面加到加油口附近的状况出现，因此低压端的安装点尽量要高，油箱呼吸器是油箱最高点，且与空气连通，因此适宜安装低压端检测点。

所述高压端检测点为油液压差检测基准点，所述低压端检测点与空气等压，所述油液压差即为基准点相对于油液上液面的压差。

所述步骤2)中，油量-压差反馈信号曲线的获得包括以下步骤：

2-1)将油箱置于一水平面，设定此时的油箱倾斜度为零；

2-2)按照一定的油量体积步长向油箱中加油，并采集不同油量体积的压差反馈信号；

2-3)根据油量与压差反馈信号数据得到油量-压差反馈信号曲线。

所述步骤2-1)中，还包括清空油箱，倒入一定量的油，所述油量恰好没过高压端检测点，并排空高压端管中的空气，同时采集此时的压差反馈信号或将压差反馈信号调零。

所述步骤2-2)中，油量体积步长根据油箱不同高度下的水平面积及压差传感器精度进行设定，优选的，所述加油步长为2％油箱总量程。

所述步骤2)中，还包括根据压差与高度差的关系公式，将油量-压差反馈信号曲线转换为油量-高度差曲线。

由于不同温度，不同油号的油密度不同，导致一定高度差对应的压力不同，因此所述油量-高度差曲线包括不同温度和不同油号的油量-高度差曲线。

所述步骤3)中，油箱倾斜度包括X轴倾斜度和Y轴倾斜度，所述X轴指向车辆前进方向，所述Y轴指向车辆左右方向，车辆水平情况下，油箱的X轴与Y轴如图3所示。

具体实施中，油箱倾斜度采用双轴向水平倾斜仪进行检测。

所述步骤3)中，还包括根据油量-高度差曲线进行油箱当前油量推算。

本发明的油箱油量推算具体过程为：

当双轴向水平倾斜仪的倾斜数值在一定范围内，且压差反馈信号稳定后，进行剩余油量推算。下面以将反馈信号是电压信号为例进行说明。

设当前水平倾斜仪X轴和Y轴的倾斜角度分别为β_x和β_y，得到的油量对应反馈电压为V_cur，油箱对应的油量-高度差\压差反馈信号曲线为L＝f(V)；

判断β_x和β_y两方向的倾斜度是否小于测量阈值，若在阈值内，则找到V_cur所处的区间范围[V_i-1,V_i]，即V_i-1≤V_cur≤V_i。由于加油步长足够小，在此区间内油量L与反馈电压V成一次函数关系，则有：

这样，通过压差传感器和双轴向倾斜仪得到压差反馈电压和车辆两方向的倾斜度，配合一定环境温度所对应油号的油量-高度差\压差反馈信号曲线，采用公式(1)，我们可以得到较精确的一定倾斜范围内的油量值。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)确定油箱的压差检测点；

2)测量倾斜度为零时不同油箱油量的压差反馈信号，得到油量-压差反馈信号曲线；

3)判断油箱倾斜度，当油箱倾斜度小于一定阈值时，采集油箱的压差反馈信号，根据油量-压差反馈信号曲线进行油箱当前油量推算。

2.如权利要求1所述的一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤1)中，压差检测点包括高压端检测点和低压端检测点，所述高压端检测点设于油箱放油口向内一定距离处，所述低压端检测点与油箱呼吸器相连。

3.如权利要求2所述的一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述高压端检测点为油液压差检测基准点，所述低压端检测点与空气等压，所述油液压差即为基准点相对于油液上液面的压差。

4.如权利要求1所述的一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤2)中，油量-压差反馈信号曲线的获得包括以下步骤：

2-1)将油箱置于一水平面，设定此时的油箱倾斜度为零；

2-2)按照一定的油量体积步长向油箱中加油，并采集不同油量体积的压差反馈信号；

2-3)根据油量与压差反馈信号数据得到油量-压差反馈信号曲线。

5.如权利要求4所述的一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤2-1)中，还包括清空油箱，倒入一定量的油，所述油量恰好没过高压端检测点，采集此时的压差反馈信号或将压差反馈信号调零。

6.如权利要求4所述的一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤2-2)中，油量体积步长根据油箱不同高度下的水平面积及压差传感器精度进行设定。

7.如权利要求1所述的一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤2)中，还包括根据压差与高度差的关系公式，将油量-压差反馈信号曲线转换为油量-高度差曲线。

8.如权利要求7所述的一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述油量-高度差曲线包括不同温度和不同油号的油量-高度差曲线。

9.如权利要求1所述的一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤3)中，油箱倾斜度包括X轴倾斜度和Y轴倾斜度，所述X轴指向车辆前进方向，所述Y轴指向车辆左右方向。

10.如权利要求1所述的一种简易的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤3)中，还包括根据油量-高度差曲线进行油箱当前油量推算。