专利名称：一种机动车燃油箱燃油量数字计量方法与计量仪表的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过浮标指示容积的测量，尤其是涉及一种机动车燃油箱燃油量数字计量方法与计量仪表。
背景技术：
机动车电子仪表是采用微电子技术、电传感技术制成的高新技术产品。用以指示机动车辆燃油箱内的存油数量的燃油表大多由带稳压器的燃油面指示表和油面高度传感器组成，燃油表传感器是一个由浮子高度控制的可变电阻，根据被监测燃油面高度的变化而改变其电阻值，通过仪表指示燃油箱内的存油数量，多数为3～5个刻度，分别粗略地指示满、(3/4、)1/2、(1/4、)空。只能显示燃油箱内的燃油量占燃油箱容量的大致比例的原因是，机动车辆燃油箱的形状往往在垂直方向是非线性的，箱内液位面的线性变化与燃油量的变化不成正比，而且，燃油表传感器的浮子随液位面移动的输出数据也与液位面的变化不成正比。燃油箱计量仪表不能准确地反映非线性燃油箱内的实际燃油量，就难以满足较高精度检测和数字化显示的需要。有些采用针对车辆的燃油箱形状和容量定制专用燃油量传感器与数字式燃油表配用的计量方法，虽然可以实现较高精度的燃油量数字显示，但是，这种燃油量传感器的成本昂贵，不具备通用性，也不便于安装维修。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是弥补现有技术的缺陷，提出能较高精度检测和数字化显示燃油箱燃油量的一种机动车燃油箱燃油量数字计量方法。
本发明所要解决的另一个技术问题是弥补现有技术的缺陷，提出一种采用所述燃油量数字计量方法的机动车燃油箱燃油量数字计量仪表。
对于机动车燃油箱燃油量数字计量方法来说，本发明的技术问题是这样加以解决的这种机动车燃油箱燃油量数字计量方法，采用输入端连接有安装在燃油箱中的燃油表传感器的检测电路，以及连接在检测电路输出端的微控制器和与微控制器连接的存储器。
这种机动车燃油箱燃油量数字计量方法的特点是依次有以下步骤(1)预先将燃油箱容量量化为若干区段；(2)逐段注入等量燃油；(3)由微控制器记录保存该当前油量以及所述燃油表传感器在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值；(4)进入实时燃油量检测状态，由微控制器将燃油表传感器探测到的当前液面的A/D转换值与记录保存的A/D转换值进行比较，得出数值最接近的A/D转换值的某一区段，并计算出燃油箱的当前实时燃油量，它是第一区段至该区段的累加容量与所属该区段的对应油量之和。
对于机动车燃油箱燃油量数字计量方法来说，本发明的技术问题是这样择优加以解决的所述步骤(1)预先将燃油箱容量量化为若干区段，是根据燃油箱总容量L大小和要求的计量精度，预先将燃油箱容量量化为m区段，每区段燃油箱容量为L/m，从容量为0至L对应有m+1个区段取样点，m≥1。
所述步骤(2)逐段注入等量燃油和步骤(3)由微控制器记录保存该当前油量以及所述燃油表传感器在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值，是将燃油箱置空，即燃油箱当前的油量L0＝0，由微控制器记录保存该当前油量L0＝0以及燃油表传感器浮子在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值V0，然后，按照步骤(1)所量化的第一区段燃油箱容量注入用标准量具计量的油量为L/m的燃油，又由微控制器记录保存该当前油量L1＝1×L/m以及燃油表传感器浮子在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值V1，再重复m-2次，按照步骤(1)所量化的第i区段燃油箱容量注入用标准量具计量的油量为L/m的燃油，其中1≤i≤m，由微控制器记录保存该当前油量Li＝i×L/m以及燃油表传感器浮子在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值ViV2、……Vm-1，最后，按照步骤(1)所量化的第m区段即最高区段燃油箱容量注入用标准量具计量的油量为L/m的燃油，将燃油箱置满，即燃油箱当前的油量Lm＝m×L/m＝L，又由微控制器记录保存该当前油量Lm＝m×L/m＝L以及燃油表传感器浮子在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值Vm；所述步骤(4)是进入实时燃油量检测状态，由微控制器将燃油表传感器浮子在所处液面的实时检测的燃油表传感器的A/D转换值Vc与步骤(2)、(3)中记录保存的A/D转换值V1、……Vm进行比较，得出数值最接近的A/D转换值的第i区段，并计算出该A/D转换值Vc的对应油量{(Vc-Vi-1)/(Vi-Vi-1)}×Li，以及燃油箱的当前实时燃油量Lc＝L1+……+Li-1+{(Vc-Vi-1)/(Vi-Vi-1)}×Li，其中1≤i≤m。
所述当前实时燃油量Lc是第一区段至第i-1区段的累加容量与所属第i区段的对应油量之和，由微控制器控制数字显示模块以数字显示。燃油箱容量量化区段数m愈大，检测的实际燃油量误差就愈小。为简便操作，在保证精度的前题下，区段数m不宜太大。本发明的燃油表传感器是一个由浮子高度控制的可变电阻，当浮子在不同的高度活动时，传感器划片电阻阻值大小跟随变化，传感器输入端的电压在一个范围内对应变化，处理程序将燃油表传感器的电压变化范围进行检测并进行A/D转换，将电压的模拟信号转换成数字信号。本发明对油量传感器的浮子在油箱油量从空到满时的输出A/D值进行分区段抽样取点，记录每段抽样点的A/D转换值和每段对应的油量。在实时检测时每区段内的A/D值与该区段的燃油量按线性对应关系处理，即按线性关系计算当前A/D值在该区段的对应燃油量，再将此燃油量加上该区段之前的区段累计燃油量，即为燃油箱当前燃油量。
对于采用所述燃油量数字计量方法的机动车燃油箱燃油量数字计量仪表来说，本发明的技术问题是这样加以解决的这种机动车燃油箱燃油量数字计量仪表，包括输入端连接有安装在燃油箱中的燃油表传感器的检测电路、数字显示模块和按键输入电路。
这种机动车燃油箱燃油量数字计量仪表的特点是设有连接在检测电路输出端的微控制器和与微控制器连接的存储器，所述微控制器的输出端和数字显示模块连接，所述微控制器的输入端和按键输入电路连接；所述微控制器是记录保存燃油箱当前油量以及所述燃油表传感器在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值的微控制器；所述微控制器还是将燃油表传感器的A/D转换值与记录保存的A/D转换值进行比较，得出数值最接近的A/D转换值的某一区段，并计算出燃油箱的当前实时燃油量的微控制器。
对于采用所述燃油量数字计量方法的机动车燃油箱燃油量数字计量仪表来说，本发明的技术问题是这样进一步加以解决的所述数字显示模块是显示实时燃油量、加燃油量、漏燃油量的数字显示模块。
所述数字显示模块的显示器件，包括安装在驾驶室的仪表板上的模拟显示燃油量的多级发光光条、数字燃油量显示屏、状态指示灯、报警用扬声器。
所述按键输入电路的按键安装在驾驶室的仪表板上。
还设有分别与微控制器连接的声光报警电路、实时时钟电路。
本发明的燃油量数字计量方法应用微电脑技术，可以根据需要设置燃油表的检测精度，采用动态分区段设置检测方法，利用车辆指针式燃油表的原配燃油量传感器，消除了燃油箱和传感器非线性计算的累计误差，显著地提高了车辆数字燃油表精度。用低成本装置实现了非线性燃油箱较高精度的数字化显示，可以直观、精确、稳定地显示燃油箱燃油量的增减、加燃油量与漏燃油量检测以及存储查询，使驾车者做到用油、加油准确有数。解决了同一型号数字燃油表应用于不同形状燃油箱、不同尺寸燃油传感器的通用性问题。本发明的燃油量数字计量仪表具有组成结构简单、检测精度高、使用寿命长、安装维修方便，成本低，通用性强、易于推广的优点，可以作为配套器件安装在新出品的车辆上，也可以用于旧车辆的数字化改装。本发明可以广泛应用于小轿车、越野车、家庭厢式车、客车、卡车、大型载重汽车、特种车和摩托车等多种机动车辆、设备的燃油箱检测与监视其内的燃油量。
下面对照附图并结合具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1是本发明一具体实施方式
的汽车燃油箱燃油量数字计量方法的示意图；图2是本发明一具体实施方式
的汽车燃油箱燃油量数字计量表的外观示意图；图3是本发明一具体实施方式
的汽车燃油箱燃油量数字计量表的电路方框图。
具体实施例方式
一种汽车燃油箱燃油量数字计量表如图1、2、3所示的汽车燃油箱燃油量数字计量表，包括检测电路1和连接在其输出端的微控制器2，所述检测电路1的输入端分别连接有安装在燃油箱3中的燃油表传感器4、安装在车辆传动部件中的里程传感器5。
所述微控制器2和数字显示模块6、按键输入电路7、存储器8、声光报警电路9、实时时钟电路10相连接，微控制器2通过检测电路1检测燃油表传感器4的电压和里程传感器5的脉冲信号，执行固化程序计算出燃油箱3当前油量、行驶里程、当前车速数据以及分析处理。
所述按键输入电路7用于对本仪表进行设置、查询等操作，所述存储器8用于加油信息、时间、里程等信息处理，所述声光报警电路9用于报警信息指示，所述实时时钟电路10为微控制器2提供实时时钟。
所述数字显示模块6显示实时燃油量、加燃油量、漏燃油量、显示行驶里程、当前车速信息。
数字显示模块6的显示器件、按键输入电路7的按键11、声光报警电路9的报警用扬声器12、状态指示灯13安装在驾驶室的仪表板14上。仪表板14上还设有模拟显示燃油量的多级发光光条15、数字燃油量显示屏16、实时时间显示屏1 7、电压/里程/车速显示屏18。
这种汽车燃油箱燃油量数字计量表的计量方法依次有以下步骤(1)根据燃油箱3总容量L＝140升和要求的计量精度，预先将燃油箱3容量量化为7区段，每区段燃油箱3容量为L/7＝20升，从容量为0至140对应有7+1＝8个区段取样点；(2)将燃油箱3置空，即燃油箱3当前的油量L0＝0，由微控制器2记录保存该当前油量L0＝0以及燃油表传感器4的浮子19在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值V0＝25，然后，按照步骤(1)所量化的第一区段燃油箱3容量注入用标准量具计量的油量为L/7＝20升的燃油，又由微控制器2记录保存该当前油量L1＝1×L/7＝20升以及燃油表传感器4的浮子19在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值V1＝175；(3)重复(2)7-2＝5次，按照步骤(1)所量化的第i区段燃油箱3容量注入用标准量具计量的油量为L/7＝20升的燃油，其中1≤i≤7，由微控制器2记录保存该当前油量Li＝i×L/7以及燃油表传感器4的浮子19在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值ViV2＝305、V3＝435、V4＝565、V5＝695、V6＝835，最后，按照步骤(1)所量化的第七区段即最高区段燃油箱3容量注入用标准量具计量的油量为L/7＝20升的燃油，将燃油箱3置满，即燃油箱当前的油量L7＝7×L/7＝L＝140升，又由微控制器2记录保存该当前油量L7＝7×L/7＝L＝140升以及燃油表传感器4的浮子19在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值V7＝985；(4)进入实时燃油量检测状态，由微控制器2将燃油表传感器4的浮子19在所处液面的实时检测的燃油表传感器4的A/D转换值Vc与步骤(2)、(3)中记录保存的A/D转换值V1、……V7进行比较，得出数值最接近的A/D转换值的第i区段，并计算出该A/D转换值Vc的对应油量{(Vc-Vi-1)/(Vi-Vi-1)}×Li，以及燃油箱3的当前实时燃油量Lc＝L1+……+Li-1+{(Vc-Vi-1)/(Vi-Vi-1)}×Li，其中1≤i≤7。
例如实时检测的A/D转换值Vc＝265，与记录保存的A/D转换值V1、……V7进行比较V1＜Vc＜V2，处于第二区段，由微控制器2计算出该A/D转换值Vc的对应油量{(Vc-V1)/(V2-V1)}×L2＝(265-175)/(305-175)×20＝13.85升，以及燃油箱3的当前实时燃油量Lc＝L1+{(Vc-V1)/(V2-V1)}×L2＝20+{(265-175)/(305-175)}×20＝33.85升，它是第一区段的容量与所属第二区段的对应油量之和。
又例如实时检测的A/D转换值Vc＝565＝V4，处于第四区段取样点，由微控制器2计算出该A/D转换值Vc的对应油量{(Vc-V3)/(V4i-V3)}×L4＝(565-435)/(565-435)×20＝20升，以及燃油箱3的当前实时燃油量Lc＝L1+L2+L3+{(Vc-V3)/(V4i-V3)}×L4＝20+20+20+(565-435)/(565-435)×20＝80升，它是第一区段至第三区段的累加容量与所属第四区段的对应油量之和。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求
1.一种机动车燃油箱燃油量数字计量方法，采用输入端连接有安装在燃油箱中的燃油表传感器的检测电路，以及连接在检测电路输出端的微控制器和与微控制器连接的存储器，其特征是依次有以下步骤(1)预先将燃油箱容量量化为若干区段；(2)逐段注入等量燃油；(3)由微控制器记录保存该当前油量以及所述燃油表传感器在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值；(4)进入实时燃油量检测状态，由微控制器将燃油表传感器探测到的当前液面的A/D转换值与记录保存的A/D转换值进行比较，得出数值最接近的A/D转换值的某一区段，并计算出燃油箱的当前实时燃油量，它是第一区段至该区段的累加容量与所属该区段的对应油量之和。
2.按照权利要求1所述的机动车燃油箱燃油量数字计量方法，其特征是所述步骤(1)预先将燃油箱容量量化为若干区段，是根据燃油箱总容量L大小和要求的计量精度，预先将燃油箱容量量化为m区段，每区段燃油箱容量为L/m，从容量为0至L对应有m+1个区段取样点，m≥1。
3.按照权利要求2所述的机动车燃油箱燃油量数字计量方法，其特征是所述步骤(2)逐段注入等量燃油和步骤(3)由微控制器记录保存该当前油量以及所述燃油表传感器在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值，是将燃油箱置空，即燃油箱当前的油量L0＝0，由微控制器记录保存该当前油量L0＝0以及燃油表传感器浮子在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值V0，然后，按照步骤(1)所量化的第一区段燃油箱容量注入用标准量具计量的油量为L/m的燃油，又由微控制器记录保存该当前油量L1＝1×L/m以及燃油表传感器浮子在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值V1，再重复m-2次，按照步骤(1)所量化的第i区段燃油箱容量注入用标准量具计量的油量为L/m的燃油，其中1≤i≤m，由微控制器记录保存该当前油量Li＝i×L/m以及燃油表传感器浮子在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值ViV2、……Vm-1，最后，按照步骤(1)所量化的第m区段即最高区段燃油箱容量注入用标准量具计量的油量为L/m的燃油，将燃油箱置满，即燃油箱当前的油量Lm＝m×L/m＝L，又由微控制器记录保存该当前油量Lm＝m×L/m＝L以及燃油表传感器浮子在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值Vm。
4.按照权利要求3所述的机动车燃油箱燃油量数字计量方法，其特征是所述步骤(4)是进入实时燃油量检测状态，由微控制器将燃油表传感器浮子在所处液面的实时检测的燃油表传感器的A/D转换值Vc与步骤(2)、(3)中记录保存的A/D转换值V1、……Vm进行比较，得出数值最接近的A/D转换值的第i区段，并计算出该A/D转换值Vc的对应油量{(Vc-Vi-1)/(Vi-Vi-1)}×Li，以及燃油箱的当前实时燃油量Lc＝L1+……+Li-1+{(Vc-Vi-1)/(Vi-Vi-1)}×Li，其中1≤i≤m。
5.一种机动车燃油箱燃油量数字计量仪表，包括输入端连接有安装在燃油箱中的燃油表传感器的检测电路、数字显示模块和按键输入电路，其特征是设有连接在检测电路输出端的微控制器和与微控制器连接的存储器，所述微控制器的输出端和数字显示模块连接，所述微控制器的输入端和按键输入电路连接；所述微控制器是记录保存燃油箱当前油量以及所述燃油表传感器在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值的微控制器；所述微控制器还是将燃油表传感器的A/D转换值与记录保存的A/D转换值进行比较，得出数值最接近的A/D转换值的某一区段，并计算出燃油箱的当前实时燃油量的微控制器。
6.按照权利要求5所述的机动车燃油箱燃油量数字计量仪表，其特征是所述数字显示模块是显示实时燃油量、加燃油量、漏燃油量的数字显示模块。
7.按照权利要求6所述的机动车燃油箱燃油量数字计量仪表，其特征是所述数字显示模块的显示器件，包括安装在驾驶室的仪表板上的模拟显示燃油量的多级发光光条、数字燃油量显示屏、状态指示灯、报警用扬声器。
8.按照权利要求7所述的机动车燃油箱燃油量数字计量仪表，其特征是所述按键输入电路的按键安装在驾驶室的仪表板上。
9.按照权利要求8所述的机动车燃油箱燃油量数字计量仪表，其特征是还设有分别与微控制器连接的声光报警电路、实时时钟电路。
全文摘要
本发明公开了一种机动车燃油箱燃油量数字计量方法与仪表，依次有以下步骤(1)预先将燃油箱容量量化为若干区段；(2)逐段注入等量燃油；(3)由微控制器记录保存该当前油量以及燃油表传感器在所处液面探测到的当前液面的A/D转换值；(4)进入实时燃油量检测状态，由微控制器将燃油表传感器的A/D转换值与记录保存的A/D转换值进行比较，得出数值最接近的A/D转换值的某一区段，并计算出燃油箱的当前实时燃油量，它是第一区段至该区段的累加容量与所属该区段的对应油量之和。具有组成结构简单、检测精度高、使用寿命长、安装维修方便，成本低，通用性强、易于推广的优点。可以作为配套器件安装在新出品的车辆上，也可以用于旧车辆的数字化改装。
文档编号G01F23/22GK1760646SQ20051003739
公开日2006年4月19日 申请日期2005年9月16日 优先权日2005年9月16日
发明者杨容涛 申请人:杨容涛