CN201041499Y - 车辆油耗表 - Google Patents

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高小群
赵华
宫春勇
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Abstract

车辆油耗表，属于机动车驾驶仓内仪表系统领域。其特征在于：在汽车仪表盘上加装油耗表，及与油耗表相连的仪表控制器。与现有技术相比，具有能够适时显示动机瞬态油耗量、日累积油耗量和日平均油耗量、一个任务行程累积油耗量、总累积油耗量，动态特性好、无时滞性；自适应误差修正，测量指示精度高；无须专门传感器，直接采集发动机喷油脉宽信号；显示并记录瞬时、当日、当次和累积耗油量和平均油耗量，因而具有随时了解车辆油耗和合理管理车辆之优点；方便实用等优点。

Description

车辆油耗表
技术领域
车辆油耗表，属于机动车驾驶仓内仪表系统领域。
背景技术
汽车运行过程中，了解其发动机的瞬态油耗及累计油耗在能源危机、油价举高不下的情况下显得十分重要，作为车辆运行状态指示的驾驶仓内仪表系统，目前除个别车型有油耗指示外，均无油耗表。驾驶员计量油耗只能靠装一定数量的油，根据行驶里程得出平均油耗，这样做十分不便。
发动机工作时，发动机的电子控制单元ECU根据相关传感器的输入信号，经运算判断后输出控制信号，控制信号控制功率驱动器驱动喷油器电磁线圈的通断控制喷油；不同的喷油器选择不同的驱动电路，对于低阻型喷油器将配之于电流型驱动电路，对于高阻型喷油器将配之于电压型驱动电路；根据对喷油器的特性试验，具有如下结论：
在给定的喷油脉宽内，经试验在800r/min-6000r/min转速范围内喷油频率对喷射量没有影响；在2ms以上的喷油脉宽时喷油脉宽与喷油量具有很好的线性关系，在喷油脉宽小于1ms时，由于喷油器打开和关闭过程占比例较大而导致非线性，有的喷油器将不能正常工作；电喷发动机的燃油压力调节器具有良好的恒压差效果，其压力变化时喷油量的影响微弱，可不考虑；电瓶电压变化对喷油量影响较大，电压低时，流量较小，电压高时流量增大，当电压升到一定值时流量稳定到一个恒值。而且喷油脉宽反映了发动机在不同工况时的工作状态。
由以上结论，说明喷油脉宽将很好地反映喷油量的变化，即在一定条件下发动机实际喷油量随着喷油器的有效喷油时间而变化，只要将一些因素加以修正即可反映发动机的瞬态油耗。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：能够适时显示动机瞬态油耗量、日累积油耗量和日平均油耗量、一个仼务行程累积油耗量、总累积油耗量的车辆油耗表。
本实用新型要解决其技术问题所采用的技术方案是：该车辆油耗表，其特征在于：在汽车仪表盘上加装油耗表，及与油耗表相连的仪表控制器。
油耗表包括发动机瞬态油耗量、日累积油耗量和日平均油耗量、一个仼务行程累积油耗量、总累积油耗量。
仪表控制器包括微处理器电路、喷油脉宽处理电路、电瓶电压信号处理电路、里程脉冲信号、输出显示信号和仪表显示器。
喷油脉宽处理电路包括喷油脉宽采集电路、检测电路、整形限幅电路；该信号被调理成微处理器可处理的信号送入微处理器的定时/计数器端口，按微处理器内存的控制策略进行运算处理。
电瓶电压信号处理电路包括电瓶电压信号的采集、检测电路。电路将电瓶电压信号的变化情况转换成频率信号提供给微处理器的外部中断端口，微处理器中存有与频率信号相对应的电压修正系数Bv的一组脉谱MAP数据，该数据对油耗的计量进行修正。
微处理器电路包括微处理U1、晶体OSC、电容C1、C2，微处理U1的12、16、23、49、71脚接地，13、14、19、24、25、48、70脚接VCC，微处理U1的17、18脚分别与晶体OSC相连并通过电容C1、C2接地，微处理U1的以总线方式依次顺序与瞬时油耗表M1、燃油刻度表M2的3、1脚相连接，瞬时油耗表M1、燃油刻度表M2的2脚接地。
电瓶电压信号处理电路包括V/F转换电路：V/F转换电路又包括DC-DC转换芯片U4、稳压管DT1、电感L1、电容C5，DC-DC转换芯片U4的4、7脚接地，5脚通过电感L1输出一高电位VCC，且通过稳压管DT1接地，DC-DC转换芯片U4的1、8脚相连，并与电感L1的另一端连接且通过电容C5接地，并输出一低电位GND，作为系统接地点。
喷油脉宽检测电路包括：反相器U5、门电路U6、电阻R2-R3、电容C6-C7、光电耦合器OP1，反相器U5的1脚通过电阻R3连接VCC，通过电容C7连接喷油脉宽监测器，2脚连接门电路U6的1脚。门电路U6的2脚通过电阻R2接地，3脚连接光电耦合器OP1的输入端。光电耦合器OP1的输出端连接微处理器U1的P13脚，其余两端接地。电容C6和电阻R2串联接在电容C7的一端和地之间。
电瓶电压检测电路包括：锁相环U7、光电耦合器OP2、电容C8、电阻R4-R6、锁相环U7的4脚连接光电耦合器OP2的输入端，6脚和7脚之间连接有电容C8，9脚通过电阻R4连接电瓶电压，9脚还通过电阻R5接地，11脚通过电阻R6接地，电耦合器OP2的输出端连接微处理器U1的P15脚。
输出显示信号通过串行通讯液晶接口的2、3脚分别与微处理U1的RXD、TXD脚相连接，串行通讯液晶接口的1脚接VCC，4脚接地。
当车辆行驶一段距离后，所产生的里程脉冲信号输入到微处理器中断口，微处理器经过运算处理，输出到仪表，实时显示此阶段发动机瞬态油耗量。
工作原理：
在汽车仪表盘上加装油耗表，利用电喷发动机的喷油脉宽信号，按设定的控制策略，将微处理器换算出的发动机瞬态油耗量、日累积油耗量和日平均油耗量、一个仼务行程累积油耗量、总累积油耗量通过仪表控制器控制适时显示。
设定的控制策略是在微处理器中设置喷油脉宽修正脉谱MAP表CTi，根据喷油器的型号，设Q为等效喷油量，给出一组选择脉谱MAP表Qi]，喷油量计算公式：
q＝[CVi]·[CTi]·[Qi]·TI
其中：[CVi]、[CTi]、[Qi]是通过台架试验标定的电压修正脉谱MAP表、喷油脉宽修正脉谱MAP表和喷油器选择脉谱MAP表[Qi]，Q--等效喷油量，TI-喷油脉宽。控制中采集喷油脉宽并查三个相关条件的脉谱MAP数据表对油耗进行计量。
电压修正脉谱MAP表[CVi]的取值范围是以14V为参考0点在(10，15)值域内的一系列数据。
喷油脉宽修正脉谱MAP表[CTi]的取值范围是在(0.75，2)值域内的一系列数据；
喷油器选择脉谱MAP表[Qi]是不同喷油器在正常喷射条件和正常喷射区间内的等效喷射率，安装时可对拔动开关设置设定。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：能够适时显示动机瞬态油耗量、日累积油耗量和日平均油耗量、一个仼务行程累积油耗量、总累积油耗量的车辆油耗表。
1、动态特性好、无时滞性；
2、自适应误差修正，测量指示精度高；
3、无须专门传感器，直接采集发动机喷油脉宽信号；
4、显示并记录瞬时、当日、当次和累积耗油量和平均油耗量，因而具有随时了解车辆油耗和合理管理车辆之优点；
5、方便实用。
附图说明：
图1车辆油耗表电路原理框图；
图2程序流程框图；
图3微处理器电路原理图；
图4系统复位电路原理图；
图5系统电源电路原理图；
图6喷油脉宽检测电路原理图；
图7电瓶电压检测电路原理图；
图8串行通讯液晶接口电路。
具体实施方式
图1-8是本说明的最佳实施例，图3-8中：U1微处理U2复位芯片U3反相器U4DC-DC转换芯片U5反相器U6门电路U7锁相环C1-C8电容R1-R7电阻DT1稳压管M1瞬时油耗表M2油耗刻度表OSC晶体OP1-OP2光电耦合器。
下面结合附图1-8对本设计说明车辆油耗表设计使用说明做进一步的详细说明：
图1中：仪表控制器包括微处理器电路、喷油脉宽处理电路、电瓶电压信号处理电路、里程脉冲信号、输出显示信号和仪表显示器。
喷油脉宽处理电路包括喷油脉宽采集电路、检测电路、整形限幅电路；电瓶电压信号处理电路包括电瓶电压信号的采集、检测电路。该信号被调理成微处理器可处理的信号送入微处理器中。
电瓶电压信号处理电路包括电瓶电压信号的采集、检测电路。将电瓶电压信号的变化情况转换成频率信号提供给微处理器，微处理器进行判比修正。
微处理器采集到里程脉冲信号后，进行瞬态油耗量的计算处理。输出到仪表显示器或显示单元仪表上，以数字形式直观显示其油耗量的数值。
图2中：系统加电后，仪表自检和初始化完毕后，进行Qi的开关设置及MAP表的查询，系统采集喷油脉宽和电瓶电压信号，经过查询判比CVi及CTi的脉谱MAP表，对数据的油耗计量进行修正，并计算单位时间的等效油耗后，输出到显示单元，显示当前油耗量和累积油耗量。随后系统判比有无单日或单程累积显示请求？，请求确认后，显示单日或单程累积油耗量和平均油耗，显示单元进行延时显示，系统返回，等待下一组数据的显示请求。系统无确认，返回上一层流程进行再次判比的请求？。
图3中：微处理器电路：微处理U1采用78F0822仪表微处理器，微处理U1的12、16、23、49、71脚接地，13、14、19、24、25、48、70脚接VCC。微处理U1的17、18脚分别与晶体OSC相连并通过电容C1、C2接地。微处理U1的以总线方式依次顺序与瞬时油耗表M1、燃油刻度表M2的3、1脚相连接，瞬时油耗表M1、燃油刻度表M2的2脚接地。
图4中：微处理器U1采用NEC的μPD78F0822汽车仪表专用微处理器(在实际电路中与其它仪表步进电机和仪表指示共用一个处理器，此处为说明原理，单独给出油耗单元工作部分)，系统复位电路：通过复位芯片U2及反相器U3所组成的电路，为系统起到断电纠错、上电复位的保护作用。
复位芯片U2的2脚接VCC，3、4脚接地；复位芯片U2的7脚与反相器U3的1脚相连接；反相器U3的2脚与微处理U1的标注为REST/的50脚线连接，复位芯片U2的6脚与微处理U1的标注为WDI的88脚线连接。
图5中：系统电源电路：电源通过DC-DC转换芯片U4的检测与整形、滤波、抗干扰及稳压处理后，为系统提供可靠性稳压直流电源。
电源接口的3脚与DC-DC转换芯片U4的6脚相连接，且通过电容C4接地。电源接口的1脚接地；DC-DC转换芯片U4的4、7脚接地，5脚通过电感L1输出一高电位VCC，且通过稳压管DT1接地；DC-DC转换芯片U4的1、8脚相连，并与电感L1的另一端连接且通过电容C5接地，并输出一低电位GND，作为系统接地点。
图6中：喷油脉宽检测电路：反相器U5和门电路U6组成喷油脉冲鉴宽电路，微处理器U1根据其所采集的信号按不同的工况，计算喷油时间来决定喷油量。
反相器U5的1脚通过电阻R3连接VCC，通过电容C7连接喷油脉宽监测器，2脚连接门电路U6的1脚。U门电路6的2脚通过电阻R2接地，3脚连接光电耦合器OP1的输入端。光电耦合器OP1的输出端连接微处理器U1的P13脚，其余两端接地。电容C6和电阻R2串联接在电容C7的一端和地之间。
图7中：电瓶电压检测电路：电瓶电压信号通过锁相环U7进行V/F转换处理后供给微处理器U1进行检测判比，为数据对油耗的计量进行修正。
锁相环U7的4脚连接光电耦合器OP2的输入端，6脚和7脚之间连接有电容C8，9脚通过电阻R4连接电瓶电压，9脚还通过电阻R5接地，11脚通过电阻R6接地。光电耦合器OP2的输出端连接微处理器U1的P15脚。
图8中：串行通讯液晶接口电路：串行通讯液晶接口连接液晶显示器，显示器瞬时油耗量值等信息。
串行通讯液晶接口的1脚接VCC，4脚接地。2、3脚分别与微处理U1的标注为RXD、TXD的46、47脚相连接。
工作过程：
系统加电后，仪表自检和初始化完毕后，进行Qi的开关设置及MAP表的查询，系统采集喷油脉宽和电瓶电压信号，经过查询判比CVi及CTi的脉谱MAP表，对数据的油耗计量进行修正，并计算单位时间的等效油耗后，输出到显示单元，显示当前油耗量和累积油耗量。随后系统判比有无单日或单程累积显示请求？，请求确认后，显示单日或单程累积油耗量和平均油耗，显示单元进行延时显示，系统返回，等待下一组数据的显示请求。系统无确认，返回上一层流程进行再次判比的请求？。

Claims (9)

1.车辆油耗表，其特征在于：在汽车仪表盘上加装油耗表，及与油耗表相连的仪表控制器。
2.根据权利要求1所述的车辆油耗表，其特征在于：油耗表包括发动机瞬态油耗量、日累积油耗量和日平均油耗量、一个任务行程累积油耗量、总累积油耗量。
3.根据权利要求1所述的车辆油耗表，其特征在于：仪表控制器包括微处理器电路、喷油脉宽处理电路、电瓶电压信号处理电路、里程脉冲信号、输出显示信号和仪表显示器。
4.根据权利要求3所述的车辆油耗表，其特征在于：喷油脉宽处理电路包括喷油脉宽采集电路、检测电路、整形限幅电路；电瓶电压信号处理电路包括电瓶电压信号的采集、检测电路。
5.根据权利要求3所述的车辆油耗表，其特征在于：微处理器电路包括微处理U1、晶体OSC、电容C1、C2，微处理U1的12、16、23、49、71脚接地，13、14、19、24、25、48、70脚接VCC，微处理U1的17、18脚分别与晶体OSC相连并通过电容C1、C2接地，微处理U1的以总线方式依次顺序与瞬时油耗表M1、燃油刻度表M2的3、1脚相连接，瞬时油耗表M1、燃油刻度表M2的2脚接地。
6.根据权利要求3所述的车辆油耗表，其特征在于：电瓶电压信号处理电路包括V/F转换电路：V/F转换电路又包括DC-DC转换芯片U4、稳压管DT1、电感L1、电容C5，DC-DC转换芯片U4的4、7脚接地，5脚通过电感L1输出一高电位VCC，且通过稳压管DT1接地，DC-DC转换芯片U4的1、8脚相连，并与电感L1的另一端连接且通过电容C5接地，并输出一低电位GND，作为系统接地点。
7.根据权利要求3所述的车辆油耗表，其特征在于：喷油脉宽检测电路包括：反相器U5、门电路U6、电阻R2-R3、电容C6-C7、光电耦合器OP1，反相器U5的1脚通过电阻R3连接VCC，通过电容C7连接喷油脉宽监测器，2脚连接门电路U6的1脚。门电路U6的2脚通过电阻R2接地，3脚连接光电耦合器OP1的输入端。光电耦合器OP1的输出端连接微处理器U1的P13脚，其余两端接地。电容C6和电阻R2串联接在电容C7的一端和地之间。
8.根据权利要求4所述的车辆油耗表，其特征在于：电瓶电压检测电路包括：锁相环U7、光电耦合器OP2、电容C8、电阻R4-R6、锁相环U7的4脚连接光电耦合器OP2的输入端，6脚和7脚之间连接有电容C8，9脚通过电阻R4连接电瓶电压，9脚还通过电阻R5接地，11脚通过电阻R6接地，电耦合器OP2的输出端连接微处理器U1的P15脚。
9.根据权利要求3所述的车辆油耗表，其特征在于：输出显示信号通过串行通讯液晶接口的2、3脚分别与微处理U1的RXD、TXD脚相连接，串行通讯液晶接口的1脚接VCC，4脚接地。
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