Способ компенсации погрешности показаний датчика уровня топлива в топливном баке автомобиля и маршрутный компьютер для реализации способа

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано в информационной системе автомобиля, включающей в себя аналоговый датчик уровня топлива (ДУТ) и маршрутный компьютер (МК), в состав которого входят АЦП, микроЭВМ с ПЗУ, орган управления, дисплей и драйвер дисплея. Сущность: в способе переводят МК в режим тарировки ДУТ, записывают в ПЗУ значение количества топлива, залитого в топливный бак, вносят изменения в тарировочную таблицу ДУТ. Далее выводят МК из режима тарировки, после чего формируют и выводят на экран дисплея характеристику ДУТ в виде графика. В состав МК входят АЦП, микроЭВМ с ПЗУ, дисплей с драйвером дисплея и, по меньшей мере, один орган управления. Кроме того, орган управления выполнен в виде энкодера, реализующего функции поворотного и нажимного переключателей, дисплей выполнен графическим, а в ПЗУ записана программа компенсации погрешности показаний ДУТ. Технический результат: повышение точности и удобства измерения количества топлива в топливном баке автомобиля. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано в информационной системе автомобиля, включающей в себя аналоговый датчик уровня топлива (далее - ДУТ), установленный в топливном баке автомобиля, и маршрутный компьютер (далее - МК), в состав которого входят аналого-цифровой преобразователь (далее - АЦП), микроЭВМ с постоянным запоминающим устройством (далее - ПЗУ), по меньшей мере, один орган управления, выполненный в виде энкодера, и графический дисплей с драйвером графического дисплея.

Из уровня техники (см., например, патенты: US 5847335, МКИ⁶ Н01Н 9/00, публ. 08.12.1998 г.; US 6856261 B2, МКИ⁷ Н03М 1/22, Н01Н 19/00, публ. 15.02.2005 г.) известна конструкция энкодера - органа управления, реализующего функции поворотного и нажимного переключателей.

Известна (см., например, патент RU 2269749 C1, МПК G01F 23/36, публ. 10.02.2006 г., бюл. №4) и широко применяется в автомобилестроении конструкция потенциометрического ДУТ, включающая в себя рычаг, поплавок, соединенный с первым концом рычага, и потенциометр, ползунок которого механически соединен со вторым концом рычага. Погрешность измерения уровня топлива таким датчиком весьма высока и может достигать нескольких литров (см.: журнал «За рулем», №3/1997 г., стр.43).

Известен способ компенсации систематической погрешности показаний ДУТ описанной выше конструкции (см. В.В.Литвиненко, А.П.Майструк. Автомобильные датчики, реле и переключатели. Краткий справочник. М.: ООО «Книжное издательство «За рулем»», 2006 г., стр.22-23), заключающийся в изменении формы подвижного рычага датчика.

Из патента RU 19156 U1, МПК⁷ G01F 23/14, публ. 10.08.2001 г., известна информационная система автомобиля, включающая в себя аналоговый ДУТ, установленный в топливном баке автомобиля, и МК, в состав которого входят микроЭВМ с ПЗУ, орган управления и устройство отображения информации. В ПЗУ микроЭВМ хранится тарировочная таблица ДУТ в виде совокупности пар значений «сигнал датчика»/«количество топлива».

Для получения тарировочной таблицы ДУТ выполняют заливку в топливный бак автомобиля эталонных порций топлива, оцифровывают сигналы ДУТ в АЦП и формируют совокупность пар значений «сигнал датчика»/«количество топлива».

Из описания к патенту RU 2163005 C2, МПК⁷ G01F 9/00, 23/30, публ. патента 10.02.2001 г., известна информационная система автомобиля, включающая в себя потенциометрический ДУТ, установленный в топливном баке автомобиля, и МК, в состав которой входит АЦП, микроЭВМ с ПЗУ, дисплей с драйвером дисплея и орган управления.

Известен также (см.: Соснин Д.А., Яковлев В.Ф. Новейшие автомобильные электронные системы. М.: СОЛОН-Пресс, 2005 г., стр.100) способ работы информационной системы автомобиля, включающей в себя аналоговый ДУТ, АЦП, микроЭВМ с ПЗУ, дисплей с драйвером дисплея и орган управления, при котором в ПЗУ микроЭВМ записывают тарировочную таблицу ДУТ в виде совокупности пар значений «сигнал датчика»/«количество топлива», измеряют уровень напряжения сигнала датчика, подвергают его аналого-цифровому преобразованию и сравнивают полученное значение со значениями «сигнал датчика» из тарировочной таблицы. В случае совпадения полученной величины с одной из величин «сигнал датчика» тарировочной таблицы определяют соответствующее величине «сигнал датчика» значение «количества топлива» и отображают его на дисплее.

За прототип заявляемого способа взят способ компенсации погрешности показаний ДУТ, известный из патента RU 2163005 C2, МПК⁷ G01F 9/00, 23/30, публ. патента 10.02.2001 г. и реализованный в информационной системе автомобиля, включающей в себя аналоговый ДУТ и МК, в состав которого входит АЦП, микроЭВМ с ПЗУ и дисплей с драйвером дисплея.

Способ-прототип заключается в следующем.

В ПЗУ МК записывают тарировочную таблицу ДУТ в виде совокупности пар значений «сигнал датчика»/«количество топлива», а также величину предельно допустимого отклонения значения «сигнал датчика». Измеряют величину текущего сигнала ДУТ и оцифровывают измеренное значение в АЦП. Сравнивают полученное цифровое значение сигнала датчика с предельно допустимым и в случае, если текущее значение не превышает предельно допустимое, определяют с помощью тарировочной таблицы соответствующее полученному значение количества топлива и показывают его на экране дисплея. В противном случае считают, что измерение произведено с недопустимо большой погрешностью и отвергают результат текущего измерения.

За прототип заявляемого маршрутного компьютера взята конструкция маршрутного компьютера для автомобиля, известная из патента RU 2163005 C2 и включающая в себя АЦП, микроЭВМ с ПЗУ и дисплей с драйвером дисплея.

Задачами заявляемого изобретения является повышение точности и удобства измерения количества топлива в топливном баке автомобиля.

Указанные задачи решаются в способе компенсации погрешности показаний аналогового ДУТ, при котором записывают в ПЗУ микроЭВМ тарировочную таблицу датчика как совокупность пар значений «сигнал датчика»/«количество топлива», а для текущих измеренных значений, не совпадающих со значениями «сигнал датчика» тарировочной таблицы, соответствующее значение «количество топлива» получают вычислением по методу линейной интерполяции «количества топлива».

Задачи решаются в способе тем, что тарировочную таблицу уточняют в процессе эксплуатации автомобиля путем перевода МК в режим тарировки ДУТ и записи в ПЗУ новых пар значений «сигнал датчика»/«количество топлива».

Значение «количество топлива» для новой пары тарировочной таблицы может быть получено с помощью различных приемов. В частности, может заливаться в топливный бак автомобиля или удаляться из него известное количество топлива. Удаление известного количества топлива может выполняться путем слива или сжигания в цилиндрах двигателя автомобиля с подсчетом времени открытого состояния форсунки.

Для наиболее точного измерения выполняют следующие действия.

Заливают в топливный бак автомобиля известное количество топлива, переводят МК в режим тарировки ДУТ, записывают в ПЗУ новое известное текущее значение количества топлива, подтверждают с помощью органа управления ввод текущего значения топлива, измеряют величину текущего сигнала ДУТ, оцифровывают ее, формируют новую пару значений «сигнал датчика»/«количество топлива» тарировочной таблицы, записывают ее в ПЗУ микроЭВМ и выводят МК из режима тарировки ДУТ, а после внесения изменений в тарировочную таблицу производят перерасчет характеристики ДУТ на участках, примыкающих к новой паре значений, по команде пользователя формируют для вывода на экран дисплея уточненную характеристику ДУТ в виде графика, на осях абсцисс и ординат которой отложены значения «сигнал датчика» и «количество топлива», и отображают на экране дисплея график тарировки ДУТ.

Указанные задачи решаются также в маршрутном компьютере, в состав которого входят АЦП, микроЭВМ с ПЗУ и дисплей с драйвером дисплея.

Задачи решаются тем, что МК снабжен органом управления, выполненным в виде энкодера, реализующего функции поворотного и нажимного переключателей, дисплей выполнен графическим, а в ПЗУ записана программа компенсации погрешности показаний ДУТ, реализующая заявляемый способ.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На Фиг.1 изображена блок-схема информационной системы автомобиля, в которой возможна реализация заявляемого способа.

На Фиг.2 изображены характеристика ДУТ 1, построенная по двум точкам, и уточненная характеристика ДУТ 1, полученная в соответствии с заявляемым способом.

Заявляемый способ может быть реализован в информационной системе автомобиля, включающей в себя (см. Фиг.1) аналоговый датчик 1 уровня топлива и маршрутный компьютер 2 автомобиля, в состав последнего входят АЦП 3, микроЭВМ 4 с ПЗУ 5 и дисплей 6 с драйвером дисплея 7.

Для реализации способа с учетом наилучшего решения поставленных задач выполняют следующие изменения в конструкции МК.

МК снабжают органом 8 управления, который выполняют в виде энкодера, реализующего функции поворотного и нажимного переключателей.

С помощью энкодера при компенсации погрешности показаний ДУТ наиболее удобно реализуются операция выбора значений или режимов работы (путем поворота вала энкодера) и операция подтверждения выбора (путем осевого перемещения вала энкодера).

Дисплей 6 выполняют графическим. Благодаря этому становится возможным вывод на него изменяющейся графической информации и процесс компенсации погрешности показаний ДУТ становится наглядным. Одновременно с этим заменяют драйвер 7 для возможности управления графическим дисплеем 6.

В ПЗУ 5 МК 2 записывают программу компенсации погрешности показаний ДУТ, реализующую заявляемый способ.

Наличие в ПЗУ программы компенсации погрешности показаний ДУТ позволяет применить заявляемый способ любому пользователю, например владельцу автомобиля.

Способ в наилучшем случае реализации осуществляют выполнением следующей последовательности действий.

Записывают в ПЗУ 5 микроЭВМ 4 МК 2 тарировочную таблицу ДУТ 1 как совокупность нескольких пар значений «сигнал датчика»/«количество топлива». В простейшем случае в ПЗУ 5 заносят две пары значений «сигнал датчика»/«количество топлива».

Размещают автомобиль на ровной горизонтальной площадке.

Заводят и прогревают двигатель автомобиля для обеспечения стабильного питающего напряжения на АЦП 3 МК 2.

Заправляют топливный бак автомобиля известным количеством топлива.

Переводят МК 2 в режим тарировки ДУТ с помощью изменений положения вала энкодера 8.

Вводят с помощью энкодера 8 величину известного количества топлива.

Измеряют величину сигнала ДУТ 1.

Преобразуют в АЦП 3 сигнал ДУТ 1 в цифровую форму и получают новое значение «сигнал датчика».

Формируют новую пару значений «сигнал датчика»/«количество топлива» тарировочной таблицы и записывают ее в ПЗУ 5 микроЭВМ 4 МК 2.

Переводят МК 2 из режима тарировки ДУТ в рабочий режим с помощью изменения положения вала энкодера 8.

По команде пользователя, поданной с помощью энкодера 8, формируют для вывода на экран графического дисплея 6 уточненную характеристику ДУТ 1 в виде графика, на осях абсцисс и ординат которой отложены значения «сигнал датчика» и «количество топлива». При этом производят перерасчет характеристики ДУТ 1 на участках, примыкающих к новой паре значений.

Показывают на экране дисплея график тарировки ДУТ 1.

На Фиг.2 изображены исходная характеристика ДУТ, построенная по двум парам значений тарировочной таблицы, и характеристика, полученная в соответствии с заявленным способом.

Характеристика ДУТ 1 может быть представлена, например, в виде графика в системе координат, по оси абсцисс которой отложены значения напряжения в вольтах, U, В, соответствующие значениям «сигнал датчика», а по оси ординат отложены значения количества топлива F, л, в баке автомобиля.

Первоначально в ПЗУ 5 микроЭВМ 4 маршрутного компьютера 2 записана тарировочная таблица ДУТ 1 в виде двух пар значений «сигнал датчика»/«количество топлива». Одна из этих точек находится на оси абсцисс, что соответствует пустому баку, а вторая - на оси ординат, что соответствует полному баку автомобиля. График такой характеристики представлен прямой 1.

По мере ввода в ПЗУ в соответствии с предлагаемым способом новых пар значений тарировочной таблицы характеристика ДУТ приобретает вид ломаной линии 2.

Предлагаемое техническое решение делает возможным построение характеристики ДУТ с любой требуемой точностью, которая определяется количеством введенных в процессе эксплуатации автомобиля в ПЗУ МК новых пар значений тарировочной таблицы.

Благодаря наличию графического дисплея пользователь может наиболее просто определить участки характеристики ДУТ, нуждающиеся в уточнении.

1. Способ компенсации погрешности показаний датчика уровня топлива в информационной системе автомобиля, включающей в себя аналоговый датчик уровня топлива, установленный в топливном баке автомобиля, и маршрутный компьютер, в состав которого входят аналогово-цифровой преобразователь, микроЭВМ с постоянным записывающим устройством, графический дисплей с драйвером дисплея и, по меньшей мере, один орган управления, при котором записывают в постоянное запоминающее устройство микроЭВМ маршрутного компьютера тарировочную таблицу датчика уровня топлива как совокупность пар значений «сигнал датчика»/«количество топлива», отличающийся тем, что тарировочную таблицу датчика уровня топлива уточняют в процессе эксплуатации автомобиля путем перевода маршрутного компьютера в режим тарировки датчика уровня топлива и записи в постоянное запоминающее устройство маршрутного компьютера новой пары значений «сигнал датчика»/«количество топлива».

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для уточнения тарировочной таблицы заливают в топливный бак автомобиля известное количество топлива, после чего переводят маршрутный компьютер в режим тарировки датчика уровня топлива, записывают в постоянное запоминающее устройство микроЭВМ маршрутного компьютера новое известное текущее значение количества топлива, подтверждают с помощью органа управления ввод текущего значения топлива, измеряют величину текущего сигнала датчика уровня топлива, оцифровывают ее, формируют новую пару значений «сигнал датчика»/«количество топлива» тарировочной таблицы, записывают ее в постоянное запоминающее устройство микроЭВМ и выводят маршрутный компьютер из режима тарировки датчика уровня топлива, а после внесения изменений в тарировочную таблицу производят перерасчет характеристики датчика уровня топлива, по команде пользователя формируют для вывода на экран дисплея уточненную характеристику ДУТ в виде графика, на осях абсцисс и ординат которой отложены значения «сигнал датчика» и «количество топлива», и отображают на экране дисплея маршрутного компьютера график тарировки датчика уровня топлива.

3. Маршрутный компьютер, в состав которого входят аналогово-цифровой преобразователь, микроЭВМ с постоянным запоминающим устройством, драйвер дисплея, дисплей и орган управления, отличающийся тем, что орган управления выполнен в виде энкодера, реализующего функции поворотного и нажимного переключателей, дисплей выполнен графическим, а в ПЗУ записана программа компенсации погрешности показаний датчика уровня топлива.