Самодельный расходомер для автомобиля

• Разработка под Arduino

Привет! Расскажу вам о своей попытке сделать бортовой расходомер на основе Arduino Nano. Это моё второе изделие из ардуинки, первым был шагающий паучок. После экспериментов с лампочками и сервоприводами хотелось сделать что-нибудь более полезное.

Конечно, можно было купить готовое изделие, может, даже за меньшую цену (хотя за меньшую я не находил). Но это было неинтересно, и оно могло не иметь тех функций, которые мне хотелось иметь. К тому же, хобби, как и спорт, редко оправдывает затраты в материальной форме.

Прежде, чем рассказать о процессе, покажу картинку, как это выглядит сейчас. Программа пока в стадии дебага, поэтому контроллер висит на проводах в салоне, а дисплей прилеплен на двухсторонний скотч) В дальнейшем это будет установлено по-человечески.

Прибор вычисляет и отображает на дисплейчике километровый расход топлива: на нижней строке мгновенный, на верхней - средний за последний километр.

Мысль сделать эту штуку мне пришла давно, но этому мешала нехватка информации о том, что и как устроено в моей машине. Она у меня достаточно старая - Corolla E11 с двигателем 4A-FE. О двигателе мне было известно, что он инжекторный и что форсунки имеют более-менее постоянную производительность, на что рассчитывает и собственный блок управления. Поэтому основная идея измерения расхода - измерение суммарной длительности открытия форсунок.

ЭБУ, как подсказал хороший человек и как потом подтвердила инструкция, управляет форсункой следующим образом: плюс на неё подаётся всегда, а минус открывается и закрывается в зависимости от пожеланий ЭБУ. Стало быть, если подключиться к минусовому проводу форсунки, то можно отслеживать момент её открытия, измеряя потенциал: когда ЭБУ замыкает форсунку на массу, 14 вольт падают до нуля. Эта простая мысль меня посетила далеко не сразу, т. к. мои познания в электронике ограничены школьным курсом физики и законом Ома. Далее потребовалось превратить +14В в +5В, которые можно подавать на логический вход контроллера. Тут я каким-то образом допёр до известной всем электронщикам схемы шунтирования, но перед этим пришлось изучить мануалы и убедиться, что сопротивление форсунки пренебрежительно мало, а сопротивление логического входа почти бесконечно.

Чтобы вычислить километровый расход, необходимо было получить данные с датчика скорости. С ним оказалось всё проще, т. к. он выдаёт ступеньки 0… +5В, чем больше ступенек, тем больше пробег. Эти ступеньки пошли сразу на логический вход без преобразований.

Очень хотелось выводить данные на ЖК-дисплей. Я рассматривал разные варианты и остановился на текстовом дисплее МЭЛТ за 234 рубля на основе микроконтроллера Hitachi HD44780, с которым ардуино умеет работать с рождения.

После долгих и мучительных размышлений была составлена вот такая схема:

Помимо резисторов, понижающих напряжение с форсунки, здесь присутствуют стабилизатор напряжения, дабы запитать контроллер от бортовой сети, а также по советам деда и хорошего друга добавлены конденсаторы, дабы сгладить возможные пики напряжения, и по резистору «на всякий случай» для каждого логического входа. И да, я решил подавать сигналы с форсунки и датчика на аналоговые входы, о чём впоследствии нисколько не пожалел, т. к. в цифровом режиме аналоговые входы не хотели понимать разницу между закрытой и открытой форсункой, а в аналоговом очень чётко показывали разный уровень напряжения. Возможно, это недоработка моей схемы, но всё делалось впервые, вслепую и без тестирования на макете, в общем, наобум.

Вслед за схемой я накидал разметку печатной платы (да, я сразу ломанулся печатать, т. к. возиться с копной проводов на монтажной плате не очень хотелось):

Плату травил в первый раз и с некоторыми нарушениями технологии, поэтому результат вышел так себе. Но после лужения всё пришло в порядок. Травил методом лазерного утюга, учился по хорошо известным роликам на easyelectronics. После травления плата получилась вот такая:

Чтобы припаять на плату элементы, пришлось изрядно её продырявить. Мне не хотелось покупать дорогую дрель типа Dremel или подобной, и чтобы сэкономить пару тысяч рублей, я сколхозил микродрель из моторчика и цангового зажима, которые были куплены в радиомагазине неподалёку:

После сверления дырок, лужения и пайки плата стала выглядеть вот так:

Тут я по глупости припаял лишний стабилизатор, который впоследствии был заменён на резистор.

После того, как изделие было готово, я приступил к тестированию в боевых условиях, т. е. прямо на машине. Для этого по моей просьбе провода от форсунки и датчика были выведены в салон. Для микроконтроллера я написал тестовую программу, которая писала в COM-порт сырые данные - число импульсов с датчика скорости и милисекунды, в течение которых была открыта форсунка. Посидев в машине с ноутбуком и увидев, что данные соответствуют действительности, я несказанно обрадовался и пошёл домой писать рабочую версию программы.

После двух-трёх сеансов тестирования программа стала показывать годные данные. Поначалу я вычислял средний расход по временному интервалу (5-10 минут), что вызвало интересный эффект: после пяти минут стояния на светофоре (даже не пробка, а лёгкое подобие) километровый расход подскакивал до запредельных величин в 50-100 литров на 100 км. Я поначалу недоумевал, а потом понял, что это обычное дело, т. к. расход километровый, а усредняю я по времени: часики тикают, бензин льётся, а машина стоит. После этого мне пришла в голову светлая идея усреднять по пробегу: в текущей версии программа вычисляет, сколько бензина было израсходовано за последний километр, и показывает, сколько литров уйдёт, если проехать 100 км в таком же темпе. «Моментальный» же расход вычисляется как средний за последнюю секунду и каждую секунду обновляется.

Исходный код (если кому интересно) я

Сфера применения наших счетчиков – ведомственные мини АЗС, а так же индивидуальное использование. Мы поможем Вам организовать систему учета расхода дизельного топлива, бензина, керосина и машинного масла. Контролируя количество отпускаемых нефтепродуктов, ведя статистику их потребления на своем предприятии, Вы сможете существенно сэкономить.

Классификация счетчиков расхода топлива

Счетчики жидкого топлива имеют определенные конструктивные особенности в зависимости от продукта, расход которого они замеряют. С учетом степени вязкости, химического состава и наличия взвешенных примесей прибор может быть изготовлен из различных материалов и иметь разную конструкцию. Так, например, счетчики для бензина и керосина оснащены специальными витоновыми прокладками.

Существуют следующие варианты счетчиков- расходомеров:

Счетчик учета дизельного топлива (солярки).

Счетчик учета масла.

Счетчик учета бензина.

Счетчик учета керосина.

Пистолет заправочный со счетчиком.

Топливный насос со счетчиком.

Наши приборы учета могут быть установлены на подающую топливо трубу мини автозаправочной станции или котельной, а так же на горелку или вмонтированы в заправочный пистолет.

На сегодняшний день промышленность выпускает два основных типа счетчиков перекачки топлива:

Механический счетчик.

Электронный счетчик.

Как видно из названия, конструкция первого типа полностью механическая. Второй тип счетчиков использует цифровой, электронный способ расчета и индикации расходуемого объема топлива. Как механические, так и электронные счетчики имеют свои плюсы и минусы. Механическая конструкция дает большую погрешность измерений (около 1%), но безотказно работает в условиях суровой Русской зимы. Электронные счетчики более точны (погрешность около 0,5%), однако плохо работают на морозе, так как рассчитаны на Европейские зимы с морозами не более -5ºС. Порог отключения электронной начинки у отдельных производителей колеблется от -10ºС до -30ºС.

Поэтому, если заправка транспортных средств на Вашем предприятии происходит на открытом воздухе, то предпочтительнее будет применять механические счетчики заправки топлива, особенно в зимний период. Для того чтобы повысить точность измерения счетчиков их часто устанавливают вместе с топливным насосом. За счет такой связки топливо в счетчик подается с постоянным давлением, что обеспечивает минимальную погрешность.

Надежные производители счетчиков расхода топлива, с которыми мы работаем

Не первый год работая на рынке поставок топливного оборудования, наша компания установила долгосрочные партнерские отношения с тремя известными фирмами-производителями. Это - Gespasa (Испания), Petroll (Китай) и Piusi (Италия). Продукция данных брендов имеет только положительные отзывы от клиентов и оптимальное сочетание цены, качества и надежности. Если сравнить поставляемые нами счетчики с представленными на рынке аналогами от компаний Fill-Rite и Adam Pumps, то последние будут менее эффективны по целому ряду показателей, а так же значительно дороже.

Приведем краткие характеристики топливных счетчиков, выпускаемых нашими партнерами.

Механические счетчики. Испанские счетчики расхода топлива Gespasa экономичны и просты в эксплуатации. Они предназначены для контроля объемов перекачиваемых нефтепродуктов в некоммерческой сфере. Точность измерений составляет около 1% (может меняться в зависимости от количества перекачиваемого топлива). Данные механические счетчики имеют два индикатора. Первая шкала отображает информацию текущего измерения (может сбрасываться на 0), а вторая – суммарный объем всех замеров с момента установки счетчика (не сбрасывается). С помощью калибровочного винта можно восстанавливать точность измерений. Счетчик снабжен фильтром, предотвращающим попадание взвешенных примесей в механизм. Все отверстия резьбовые с диаметром 25 мм.

Основные преимущества:

Конструкция позволяет устанавливать данные счетчики в разных положениях.

Прочный материал корпуса.

Компактность и небольшая масса.

Высокая надежность.

Электронные счетчики. Данные счетчики имеют то же назначение, что и механические. Однако они более точны. Погрешность измерения составляет 0,5%. Питаются приборы от электрических батареек, ресурса которых хватает на несколько лет. По аналогии с механическими, электронные счетчики имеют две шкалы – обнуляемую текущую и не обнуляемую общую. Цифровой индикатор способен работать в зимних условиях при температурах до -30ºС!

Механические счетчики. Это некоммерческие, экономичные топливные счетчики с точностью измерения до 1%. Конструкция снабжена калибровочным винтом, двумя индикаторами показаний (сбрасываемым текущим и не обнуляемым суммарным) и резьбовыми отверстиями диаметром 25 мм. Индикатор прибора можно развернуть в любую удобную сторону.

Конструктивные преимущества:

Неприхотливость к условиям эксплуатации позволяет данным счетчикам успешно работать в температурном диапазоне +50 ºС -30 ºС.

Ударопрочный корпус надежно защищает конструкцию от механических воздействий.

Использование фитингов позволяют устанавливать данные приборы не только с насосами, но и на топливные рукава.

Электронные счетчики топлива Petroll предназначены для гаражей, мастерских и малых автохозяйств. Предполагают некоммерческое использование. Имеют небольшие габариты. Счетчики снабжены двумя индикаторами – для отображения текущих и суммарных измерений. Измерительный элемент имеет турбинную конструкцию. Элемент питания – батарейка с многолетним ресурсом. Диаметр резьбовых отверстий – 25 мм.

Механические счетчики от компании Piusi имеют овальные шестерни, за счет чего увеличивается точность измерений. Они надежны, экономичны и просты в эксплуатации. Механическая прочность корпуса и отсутствие электроники позволяет применять эти приборы даже в самых суровых условиях. Имеется две шкалы индикации показаний. Погрешность измерений – 1%.

Электронные счетчики. Так же, как и механические счетчики, электронные приборы от Piusi имеют овальные шестерни (точность измерений 0,5%). Алюминиевый корпус обладает повышенной прочностью. Электропитание от батареек. Две шкалы отображают текущий и суммарный расход нефтепродуктов.

Все, поставляемые нами, топливные счетчики имеют широкий диапазон измерений:

20 – 120 литров в минуту для моделей малой и средней производительности.

30 – 800 литров в минуту для промышленных счетчиков.

Качество предлагаемого нами оборудования подтверждено гарантией производителей. Приборы предварительно откалиброваны, испытаны и полностью готовы к использованию. Каталог продукции нашего сайта даст Вам возможность выбрать и купить любой счетчик расхода топлива с учетом индивидуальных потребностей.

Имея собственный сервисный центр, компания ООО «Технорд» готова осуществить гарантийное и сервисное обслуживание всего модельного ряда продукции. Менеджеры компании всегда рады предоставить клиентам необходимые технические консультации и помочь в выборе оборудования. При необходимости нашими специалистами будет выполнена установка, калибровка и поверка счетчика.

Отечественной разработки.

Почему именно проточные датчики расхода топлива?
Ответ прост – только они дают точный реальный расход топлива, а не расчёты по косвенным измерениям (уровень топлива в баке, время открытия форсунок и прочие), которые легко фальсифицируются и часто дают только оценочные, а не точные значения.

Как подобрать счётчик расхода топлива или систему учёта топлива?

Для автотехники (легковых автомобилей, грузовиков, автобусов, тракторов, спецтехники и т.д.) наиболее успешно зарекомендовали себя счётчики расхода топлива швейцарского производства серии VZP и VZD и DFM , чешские расходомеры дизельного топлива DWF , а также Eurosens Direct и Eurosens Delta . Для тракторов, спецтехники не редко используются механические счетчики топлива VZO4 и VZO8. А специализированные системы учета топлива ПОРТ-1 получили заслуженное признание в деле контроля за фактическим расходом горючего и многими другими параметрами уже много лет назад.

Непосредственный выбор счётчика или системы учёта для определения расхода топлива техники в первую очередь основывается на величине максимального потока топлива, который идёт в топливной магистрали. Нельзя основывать выбор расходомера дизельного топлива на присоединительном размере или диаметре трубопровода! Нельзя выбирать расходомер на основе паспортных данных о расходе топлива двигателем, особенно это касается двухтрубных топливных систем (с обраткой), а они составляют подавляющее большинство. Важен именно поток топлива в топливопроводе, определяемый, как правило, производительностью подкачивающего насоса.

Вторым критерием для выбора датчика расхода топлива является необходимый функционал прибора.

Если удобно снимать показания расхода вручную , следует остановиться на счётчиках топлива с цифровым (механическим или ЖКД) индикатором на приборе — VZO4 (механический циферблат), VZO8 (механический циферблат), VZD4 (ЖКД на счётчике), VZD8 (ЖКД на счётчике), Eurosens Direct (ЖКД на счетчике), DFM c DFM-BC (ЖКД), Eurosens Delta (ЖКД на корпусе), Eurosens Delta c отдельным дисплеем для монтажа в кабине Display F1, с присоединяемым выносным ЖК-монитором (устанавливается в кабине или временно подключается к контроллеру для снятия показаний).

Если же требуется автоматизированная система учёта с выводом данных на компьютер , необходимо убедиться в наличии импульсного выхода на расходомере топлива — VZO4 OEM, VZO8 OEM, VZD4, VZP4, VZD8, VZP8, DFM8, DWF, Eurosens Delta, DFM20, DFM25, различные модификации системы ПОРТ-1. Более подробную информацию по этому оборудованию можно найти в или воспользоваться поиском. Наши обзорные статьи можно посмотреть в разделе ЭТО ИНТЕРЕСНО: и .

Чтобы получить высокоточные данные в условиях российского климата , мы рекомендуем использовать систему DFM8D с DFM-BC (датчик расхода дизельного топлива с бортовым компьютером) или DWF с контроллером ПОРТ. Учет расхода топлива системой dfm производится высокоточным расходомером специально адаптированным для работы в условиях тряски и суровых условий эксплуатации, позволяющим даже компенсировать ошибку из-за разницы температур подводимого и отводимого от двигателя горючего.

В большинстве же случаев нет необходимости в получении высокоточных данных и ошибка от 1 до 3% вполне приемлема, что позволяет с успехом применять указанные выше системы учёта ПОРТ и счётчики топлива.

Следует отметить, что наиболее часто учет дизельного топлива на транспорте нашей компанией осуществляется с помощью счетчиков VZP8, dfm8eco, Eurosens Delta PN 250 (КАМАЗ, МАЗ, практически все импортные грузовики и спецтехника, судовые двигатели и генераторы). Пройдя процедуру калибровки, а иногда даже и без нее, учёт дизельного топлива превращается в простую процедуру фиксации использования горючего на каждом потребителе. Реже мы используем счетчики учета топлива VZP4 и Eurosens Direct PN 100(трактора, сельхозтехника, двигатели без обратной магистрали).

Оценку типоразмера счётчика дизельного топлива производства компании “Aquametro AG” можно сделать на основе ниже приведённой таблицы:

Следует учитывать, что приведённые в таблице данные — оценочные. Основной показатель для выбора расходомера топлива для автомобиля — знание величины минимального и максимального потока в топливопроводе. Если вы затрудняетесь в выборе счётчика, пожалуйста, заполните и вышлите нам опросный лист, представленный на сайте или обратитесь по контактным телефонам, наши специалисты обязательно ответят вам на все интересующие вас вопросы.

Расходомер топлива для автомобиля. Контроль расхода топлива на грузовиках

Решение о том, какой же расходомер дизельного топлива для автомобиля или систему использовать также зависит от конкретной системы организации питания двигателя. Иногда для двигателей с ТНВД мы используем только один счётчик топлива, несколько видоизменяя систему питания (примеры в разделе « »). Для топливных систем с насос-форсункой, электронным впрыском или CommonRail всегда используются два однокамерных расходомера: на прямой и обратной топливной магистрали или один двухкамерный (DFM, Eurosens Delta, DWF).

Выбор оборудования определяется также вашими требованиями к нему. Нужно получать данные так, чтобы об этом не знал водитель — используется система учёта топлива без монитора и индикации на счётчиках. Если же требуется, чтобы водитель контролировал и моточасы и расход (общий, за рейс, суточный, моментальный) — в кабине устанавливается бортовой компьютер (система dfm8 + dfm-bc) или монитор (системы ПОРТ с функцией просмотра и управления). Хочется отслеживать все действия водителя, а именно: маршрут движения, скорость, время и место остановок, расход на каждом этапе пути и другие данные — следует установить систему мониторинга ПОРТ-1 с функцией GPS/Глонасс. Необходимо получать эти данные в режиме реального времени — контроллер с функцией GSM позволяет передавать данные в режиме on-line. На сегодняшний день мониторинг автотранспорта с фактическим расходом горючего — не дорогой, быстро окупаемый функционал.

Выбор оборудования сделан. Что же дальше?

Решения по монтажу датчиков расхода топлива или систем для учета расхода топлива, как правило, не вызывают затруднений и легко просматриваются непосредственно на месте. Монтаж производится или нашими специалистами или обслуживающим технику персоналом в соответствии со схемами, указанными в прилагаемых нами к приборам инструкциях по монтажу и эксплуатации.

Чтобы установить в топливопровод счетчик расходомер топлива DFM или DWF, Eurosens Delta/Direct или VZO обычно используются монтажные комплекты или просто штуцеры типа «резьба-ёлочка», шланги же крепятся обычными хомутами. Монтажный материал не всегда идёт в комплекте с прибором, но может быть приобретён отдельно. Счётчики топлива VZD и VZP имеют адаптированный вход M14х1,5. Для установки систем учета топлива серии ПОРТ-1 весь монтажный материал прилагается с изделием.

Любой датчик расхода топлива и даже vzp, vzo, vzd с внутренней предохранительной сеточкой, всегда устанавливается после фильтра (с соответствующим фильтрующим элементом) для предотвращения попадания посторонней грязи в механизм прибора. Грязь может вызвать не просто нарушение работы прибора, но и вывести его из строя, что в свою очередь приведёт к закупориванию топливопровода и ухудшению работы двигателя на больших нагрузках.

Счетчик расхода дизельного топлива (а счетчики dwf, Eurosens Direct, Eurosens Delta лучше горизонтально) должен быть закреплён на раме (не на двигателе!), все соединения рекомендуется защитить от вмешательства посторонних лиц (мы пломбируем съёмные соединения). Нельзя устанавливать расходомер топлива в непосредственной близости от ТНВД, если же этой ситуации нельзя миновать, то во избежание гидравлических ударов используйте гибкий шланг длиной не менее 2 метров, свёрнутый кольцом для уменьшения занимаемого им пространства.

Для измерения расхода топлива на локомотивах, судах, мощных дизельных генераторах используются расходомеры топлива как и для автомобиля различных конструкций, но основное распространение получили расходомеры большего типоразмера серии VZO (VZO15, VZO20, VZO25 даже VZO40) и DFM (DFM8S, DFM8D, DFM8ECO, DFM12eco, DFM20S, DFM25S) компании “Aquametro”, Eurosens Direct PN 250, Eurosens Direct PN 500, Eurosens Delta PN 250, Eurosens Delta PN 500 компании “Mechatronics”. Также в последнее время нами устанавливаются расходомеры серии OGM (OGM25 разных модификаций) шанхайской компании “Maide Machine”, погрешность измерения которых составляет всего 0,5% или 0,25%.

Основные схемы установки система контроля расхода топлива для учета расхода топлива в топливной системе автотранспорта прилагаются в «инструкциях по монтажу и эксплуатации» предлагаемого нами оборудования. На этой странице мы представим только общее решение. Базовая схема построения комплекса учёта расхода топлива двигателем представлена на следующем ниже рисунке и включает два датчика расхода горючего, установленные на прямой и обратной магистрали. Разница показаний датчиков расхода является реальной величиной потребляемого двигателем горючего.

Наилучших, точнее сказать, самых точных измерений с помощью швейцарских расходомеров можно добиться используя счетчик топлива DFM (датчики DFM8D и DFM8S с бортовым компьютером DFM-BC):

Счетчик дизельного топлива dfm подключается к вычислителю DFM-BC

Счетчик топлива DFM (Difference Flow Meter — счётчик разницы потоков) позволяет получать точные данные благодаря в первую очередь взаимной калибровке датчиков прямого и обратного потоков, а также возможности введения температурной поправки. Ведь не секрет, что горючее в обратной магистрали (после двигателя) имеет более высокую температуру, чем в магистрали подачи, а следовательно, датчик обратного потока представит завышенные результаты. Особенно температурная погрешность проявляется в холодное время года на стадии прогрева и первого часа работы машины. Система dfm позволяет производить вычисления с погрешностью до 1%.

На машинах, оснащённых рядным ТНВД, как правило можно использовать схему закольцовки обратной магистрали. Это позволяет проводить прямые измерения расхода топлива и экономить на покупке оборудования, приобретая и устанавливая только один счетчик топлива dfm (dfm8s) или vzo/vzd/ДРТ ПОРТ. Пример такой схемы установки изображён на следующем ниже рисунке:

Один из вариантов монтажа счетчика топлива dfm или vzo, или OGM на корабельный двигатель для учета расхода топлива:

Другие, более конкретные схемы установки счетчиков топлива для учета расхода можно посмотреть на страницах раздела «ЭТО ИНТЕРЕСНО».

При монтаже приборов учета расхода топлива необходимо учитывать, что счётчики и дополнительное оборудование следует устанавливать в местах, удобных и доступных для монтажа, обслуживания и снятия показаний. Установка счетчика топлива dfm, vzo и других проводится с соблюдением направления стрелки, имеющейся на корпусе расходомера, если такая имеется.

РАСХОДОМЕР ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Повторение и налаживание этого расходомера связано с определенными трудностями, так как многие его детали требуют высокой точности обработки. Его электронный блок нуждается в хорошей помехозащищенности из-за высокого уровня помех в бортовой сети автомобиля. Еще один недостаток этого устройства - увеличение погрешности измерения с уменьшением скорости потока топлива (а режиме холостого хода и малой нагрузки на двигатель).

Описанное ниже устройство свободно от перечисленных недостатков, имеет более простую конструкцию датчика и схему электронного блока. В нем нет прибора для контроля скорости расходования топлива, его функцию выполняет счетчик суммарного расхода. Частота срабатывания пропорциональна скорости расходования топлива и воспринимается водителем на слух. Это не отвлекает от управления автомобилем, что особенно важно в условиях городского движения.

Расходомер состоит из двух узлов: датчика с электроклапаном, встроенного в топливную магистраль между бензонасосом и карбюратором, и электронного блока, расположенного в салоне автомобиля. Конструкция датчика изображена на рис. 1. Между корпусом 8 и поддоном 2 зажата эластичная диафрагма 4, разделяющая внутренний объем на верхнюю и нижнюю полости. Шток 5 свободно перемещается в направляющей втулке 7 из фторопласта. Диафрагма зажата в нижней части штока двумя шайбами 3 и гайкой. На верхнем конце штока установлен постоянный магнит 9. В верхней части корпуса параллельно каналу, в котором находится шток, просверлены два дополнительных канала. В них установлены два геркона 10. В нижнем положении магнита, а значит, и диафрагмы, срабатывает один геркон, а в верхнем - другой.

Puc.1 . 1-Штуцер, 2 - Поддон, 3- Шайбы, 4 - Диафрагма, 5- Шток,
6 - Пружина, 7 - Втулка, 8 - Корпус, 9 - Магнит, 10 - Герконы

В верхнее положение диафрагма переходит под действием давления горючего, поступающего от бензонасоса, а в нижнее ее возвращает пружина 6. Для включения датчика в топливную магистраль предусмотрены три штуцера 1 (один на поддоне и два - на корпусе).

Гидравлическая схема расходомера показана на рис. 2. Через канал 3 и электроклапан топливо от бензонасоса поступает в каналы 1, 2 и заполняет верхнюю и нижнюю полости датчика, а через канал 4 поступает в карбюратор. Переключается клапан под действием сигналов электронного блока (на этой схеме не показан), управляемого герконовым коммутатором датчика.

Puc.2

В исходном состоянии обмотка электроклапана обесточена, канал 3 сообщается с каналом 1, а канал 2 пепекрыт. Диафрагма находится в нижнем положении, как показано на схеме. Бензонасос создает избыток давления жидкости в нижней полости 6. По мере выработки двигателем топлива из верхней полости а датчика диафрагма будет медленно подниматься, сжимая пружину.

При достижении верхнего положения сработает геркон 1 и электроклапан закроет канал 3 и откроет канал 2 (канал 1 открыт постоянно). Под действием сжатой пружины диафрагма быстро переместится вниз, в исходное положение, и перепустит топливо через каналы 1, 2 из полости б в а. Далее цикл работы расходомера повторяется.

Электронный блок (Puc.3) подключают к датчику и электроклапану гибким кабелем через разъем ХТ1. Горкомы SF1 и SF2 (1 и 2 соответственно, по рис. 2) установлены в датчике (на схеме они изображены в положении, когда магнит не воздействует ни на один из них); Y1 - обмотка электромагнита клапана. В исходном положении транзистор VT1 закрыт, контакты К1.2 реле К1 разомкнуты и обмотка Y1 обесточена. Магнит датчика находится рядом с герконом SF2, поэтому геркон тока не проводит.

Puc.3

По мере расхода топлива из полости а датчика магнит медленно перемещается от геркона SF2 к геркону SF1. В некоторый момент геркон SF2 переключится, но это не вызовет никаких изменений в блоке. В конце хода магнит переключит геркон SF1 и через него и резистор R2 потечет базовый ток транзистора VT1. Транзистор откроется, сработает реле К1 и контактами К1.2 включит электромагнит клапана, а контактами К1.1 замкнет цепь питания счетчика импульсов Е1.

В результате диафрагма вместе с магнитом начнут быстро перемещаться вниз. В некоторый момент геркон SF1 после обратного переключения разорвет цепь базового тока транзистора, но он останется открытым, так как базовый ток теперь протекает через замкнутые контакты К1.1, диод VD2 и геркон SF2. Поэтому шток с диафрагмой и магнитом продолжат движение. В конце обратного хода магнит переключит геркон SF2, транзистор закроется, электромагнит Y1 клапана и счетчик Е1 выключатся. Система вернется в исходное состояние, и начнется новый цикл ее работы.

Таким образом, счетчик Е1 фиксирует число циклов срабатывания датчика. Каждый цикл соответствует определенному объему израсходованного топлива, который равен объему пространства, ограниченного диафрагмой в верхнем и нижнем положениях. Суммарный расход топлива определяют умножением показаний счетчика на объем топлива, израсходованного за один цикл. Этот объем устанавливают при тарировке датчика. Для удобства отсчета расходуемого топлива объем за один цикл выбран равным 0,01 литра. При желании этот объем можно несколько уменьшить или увеличить. Для этого необходимо изменить расстояние между герконами по высоте. При указанных размерах датчика оптимальный ход диафрагмы равен примерно 10 мм. Длительность цикла датчика зависит от режима работы двигателя и находится в пределах от 6 до 30 с.

При тарировке датчика необходимо отключить трубопровод от бензобака автомобиля и вставить его в мерный сосуд с топливом, а затем запустить двигатель и выработать некоторое количество топлива. Разделив это количество на число циклов по счетчику, получают значение единичного объема топлива за один цикл.

В расходомере предусмотрена возможность его отключения тумблером SA1. В этом случае диафрагма датчика постоянно находится в нижнем положении и топливо по каналам 2 и 3 через полость а будет напрямую поступать в карбюратор. Для реализации возможности отключения устройства в электроклапане необходимо снять резиновую манжету, перекрывающую канал 3, но при этом ухудшится погрешность расходомера.

Электронный блок смонтирован на печатной плате из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы показан на рис. 4. Детали, устанавливаемые на плату, обведены на схеме штрихпунктирной линией. Плата смонтирована в металлической коробке и укреплена в салоне автомобиля под щитком приборов.

Puc.4

В устройстве использовано реле РЭС9, паспорт PC4.529.029.11; электроклапан - П-РЭ 3/2,5-1112. Счетчик СИ-206 или СБ-1М. Постоянный магнит можно использовать любой с торцевым расположением полюсов и длиной 18...20 мм, необходимо только, чтобы он свободно перемещался в своем канале, не задевая стенок. Например, подойдет магнит от дистанционного переключателя РПС32, надо только сточить его до нужных размеров.

Корпус и поддон датчика вытачивают из любого немагнитного бензостойкого материала. Толщина стенки между каналами герконов и магнита не должна быть более 1 мм, диаметр отверстия под магнит - 5,1+0,1 мм, глубина - 45 мм. Шток изготовлен из латуни или стали 45, диаметр - 5 мм, длина резьбовой части - 8 мм, общая длина - 48 мм. Резьба на штуцерах датчика - М8, диаметр отверстия - 5 мм, а на штуцерах электроклапана - коническая К 1/8" ГОСТ 6111-52. Пружина навита из стальной проволоки диаметром 0,8 мм ГОСТ 9389-75. Диаметр пружины - 15 мм, шаг - 5 мм, длина - 70 мм, усилие полного сжатия - 300...500 г.

Если шток выполнен из стали, то магнит удерживается на нем за счет магнитных сил. Если же шток выполнен из немагнитного металла, то магнит необходимо приклеить или укрепить любым другим способом. Для того, чтобы работе датчика не мешало давление сжимаемого над магнитом воздуха, во втулке следует предусмотреть перепускной канал сечением около 2 мм2.

Диафрагма изготовлена из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Перед установкой в датчик ее необходимо отформовать. Для этого можно воспользоваться поддоном датчика в сборе со штуцером. Необходимо изготовить технологическое прижимное кольцо из листового дюралюминия толщиной 5 мм. По форме это кольцо точно соответствует сборочному фланцу поддона.

Для формовки диафрагмы шток в сборе с ее заготовкой вставляют с внутренней стороны в отверстие штуцера поддона и зажимают заготовку технологическим кольцом. Затем равномерно нагревают узел со стороны диафрагмы, держа его над пламенем горелки на расстоянии 60...70 см и, слегка поднимая шток, формуют диафрагму. Для того, чтобы диафрагма не теряла эластичности в процессе эксплуатации, необходимо, чтобы она постоянно находилась в топливе. Поэтому при длительной стоянке автомобиля необходимо пережимать шланг от датчика к карбюратору, чтобы исключить испарение бензина из системы.

Датчик и электроклапан устанавливают на кронштейне в моторном отсеке около карбюратора и топливного насоса и кабелем соединяют с электронным блоком.

Работоспособность расходомера может быть проверена без установки его на автомобиль с помощью насоса с манометром, подключенного вместо бензонасоса. Давление, при котором срабатывает датчик, должно быть 0,1 ...0,15 кг/см2. Испытания расходомера на автомобилях "Москвич" и "Жигули" показали, что точность измерения расхода топлива не зависит от режима работы двигателя и определяется погрешностью установки единичного объема при тарировке, которую легко довести до 1,5...2 %.

В. ГУМЕНЮК г. Харьков

Конструкции мониторинга рабочих параметров автомобиля заметно продвинулись за последние годы. Они стали функциональнее, технологичнее и просто ближе к массовому потребителю. Системы учета топливного расхода пока занимают периферийное место в общей нише транспортной электротехники, но и это направление интересует все большее количество автолюбителей. На таком фоне вполне логично появляются расходомеры топлива, действующие по разным принципам. Также практикуется и самостоятельное изготовление аналогичных которые, разумеется, имеют свою специфику.

Общие сведения и характеристики расходомеров

Большинство таких приборов представляет собой традиционные счетчики небольших размеров, конструкция которых рассчитывается на установку в топливной системе. Характеристики по габаритам типового устройства можно представить так: 50 х 50 х 100 мм.

Это небольшой блок с пропускной способностью 100-500 л/ч. Погрешность в среднем составляет 5-10%. В процессе расхода жидкости прибор фиксирует тем или иным способом показатели чувствительного элемента и сохраняет полученные данные. Реализация системы учета, контроля и представления информации может быть разной. Например, проточный расходомер топлива для автомобиля выполняется с расчетом на ручное снятие показаний. У него может быть механическая панель с отображением данных или привязка к жидкокристаллическому цифровому дисплею в салоне, но информация не обрабатывается бортовым компьютером. Более технологичные устройства допускают и возможность электронного учета в автоматическом режиме. В зависимости от динамики расхода, например, бортовое оборудование может корректировать определенные параметры узлов и агрегатов машины.

Разновидности устройств

Классификация основывается как раз на принципе учета показаний, который определяется чувствительным элементом. На сегодняшний день выделяют следующие расходомеры для автомобилей:

• Кориолисовые. Принцип работы основан на эффекте Кориолиса, при котором происходит измерение динамики фаз механических колебаний в трубках, по которым циркулирует топливо.
• Турбинные. В систему интегрируется лопаточное устройство, вращение лопастей которого преобразуется в скоростные показатели. Таким образом, с учетом параметров обслуживаемых каналов определяется и объем потребления.
• Шестеренчатые. Еще одна разновидность механического расходомера топлива, который фиксирует данные посредством вращающихся элементов. В данном случае используется компактное зубчатое колесо, движение которого позволяет регистрировать данные по расходу.
• Ультразвуковые. Это счетчики нового типа, которые вовсе не контактируют с целевой средой, а фиксируют параметры изменения характеристик топливной системы на основе акустических волн.

Особенности приборов учета дизеля

На тяжелом топливе обычно работают грузовики и спецтехника, предъявляющие более высокие требования к приборам учета топлива. Принцип действия, как правило, механический. Причем конструкция датчиков имеет более высокую степень изоляции - например, с Таким образом устройство защищается от воздействий агрессивной среды. Корпус может формироваться алюминиевым твердотельным сплавом, измерительные камеры которого также обеспечиваются антифрикционными покрытиями. Размещается расходомер и в магистрали подачи топливной смеси, и в возвратном канале, по которому жидкость возвращается в бак. Только при условии охвата обоих контуров можно получить точные данные по объему потребления.

Дополнительный функционал

Наличие системы GPS-мониторинга, пожалуй, является наиболее современным дополнением датчиков топливного расхода. Такие устройства позволяют передавать информацию бортовому компьютеру по беспроводному каналу. Многофункциональные устройства могут комплексно фиксировать данные по расходу в нескольких системах одновременно. Учитываться может основная топливная смесь и с присадками и модификаторами. Преимущество комплексного мониторинга заключается в возможности точного контроля добавок для топливной, трансмиссионной и других систем. Кроме того, могут предусматриваться разные режимы работы приборов. Существуют расходомеры топлива, которые помимо функции счетчиков выполняют задачи контроля холостого хода, фиксируют возможные температурные перегрузки и на основе полученной информации регулируют климатическое оборудование. При вводе устройства в сигнализационную инфраструктуру датчик расхода вполне может программироваться на выполнение задач контроля обогревателя и системы автозапуска двигателя.

Установка расходомеров

Приборы устанавливаются в целевом контуре учета посредством физической врезки в канал. И здесь важно подчеркнуть, что топливные каналы в зависимости от модели автомобиля изначально могут иметь выносные патрубки с пробками, которые можно использовать как раз в качестве точек интеграции приборов учета. Также следует учитывать, что монтаж производится за системой фильтрации. Это решение предотвратит возможные загрязнения расходомера топлива и его преждевременный выход из строя.

Механическая фиксация массивных устройств обычно производится на комплектной раме, которая крепится к поверхности кузова. По отзывам автолюбителей, важно рассчитать так, чтобы чувствительный канал достаточно сопрягался с целевой средой, а основа корпуса могла быть надежно зафиксирована на монтажной платформе метизами. Желательно, чтобы место установки не предполагало сильных вибрационных нагрузок и тепловых воздействий.

Самостоятельное изготовление расходомеров

Полностью с нуля, по отзывам водителей, собрать полноценный счетчик достаточно сложно, и для этого необходимо обладать определенными знаниями в радиотехнике. Однако на базе готового блока управления типа контроллера и датчика с электрическим клапаном задача упрощается. Сам датчик интегрируется в топливную магистраль. Размещать его следует между бензонасосом и карбюратором. Что касается блока управления, то он соединяется с детектором и выводится в салон. Применяя CAN-интерфейс, расходомер топлива своими руками можно подключить и к бортовой электронике. В качестве дополнительных элементов крепления и управления датчиком может потребоваться использование штуцеров, шайб, поддонов и втулок. Техническая инфраструктура должна рассчитываться на автономное срабатывание, когда бензонасос открывается.

Как обмануть расходомер топлива?

Штатные счетчики контроля потребления бензина или дизеля вполне можно скорректировать в ту или иную сторону. Простейший способ предполагает выполнение слива через обратную магистраль. В этот канал достаточно вставить штуцер и слить жидкость по скрытому контуру. В некоторых конфигурациях встроенную линию можно использовать для непосредственной функции снабжения, и в этом случае счетчики расходомера топлива просто не будут давать актуальную информацию. Еще один вариант предусматривает тепловое воздействие на датчик. Это касается именно детекторов уровня жидкости, которые после термического ожога перестают корректно работать, хотя внешне выглядят целыми. Можно полить прибор кипятком или поднести к нему обогреватель на 5-10 мин. Но прежде чем делать это, стоит подумать о целесообразности таких экспериментов.