一种精确的油箱当前油量的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种精确的油箱当前油量的检测方法，包括根据油箱模型，得到油充满油箱时油量模型；根据油箱油量模型，以一定精度的相对高度步长、X轴和Y轴倾斜角度步长下油箱的油量与测量到的压差的关系制表，并根据压差与高度差的关系公式得到油箱油量模型的X轴倾斜‑Y轴倾斜‑高度差‑油量曲线；对采集卡进行线性度校正，获得采集卡线性度校正曲线；通过采集卡、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，配合对应油箱油量模型的X轴倾斜‑Y轴倾斜‑高度差‑油量曲线与采集卡线性度校正曲线，获得某倾斜角度下油箱的剩余油量值。

【技术实现步骤摘要】
一种精确的油箱当前油量的检测方法
本专利技术涉及箱式容器内液体容积检测领域，具体涉及一种精确的油箱当前油量的检测方法。
技术介绍
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(ElectronicControlUnit)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，结合精确的模型，来推断当前油量具体值。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种精确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结合精确的模型，来推断当前油量具体值。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种精确的油箱当前油量的检测方法，包括以下步骤：1)根据油箱模型，得到油充满油箱时油量模型；2)根据油箱油量模型，以一定精度的相对高度步长、X轴和Y轴倾斜角度步长下油箱的油量与测量到的压差的关系制表，并根据压差与高度差的关系公式得到油箱油量模型的X轴倾斜-Y轴倾斜-高度差-油量曲线；3)根据压差反馈信号和车辆两方向的倾斜度，配合对应油箱油量模型的X轴倾斜-Y轴倾斜-高度差-油量曲线，获得某倾斜角度下油箱的剩余油量值。进一步的，所述步骤1)中，通过对油箱内部尺寸测量获得油箱模型，并采用压差法对油箱模型进行验证，从而获得油箱油量模型。进一步的，所述步骤2)中，通过压差传感器测量油箱油量压差，得到油箱剩余油量与油箱两测点的压差关系，其中，所述两测量点中，压强较大的点设为基准点，另一点与油箱中的空气等压，测得的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，压差高压端测量点即基准点设于过油箱放油口圆心A点垂直于油箱放油口面向油箱内部垂直距离为l1处，并指定过高压端测量点指向车辆前进方向为X轴，垂直向上为Z轴，同时垂直X、Z轴的方向为Y轴，正方向为油箱自右向左。进一步的，过Y轴作一平面，该平面与水平面夹角为αx，自油箱左向右看，顺时针为αx的正方向，将该平面命名为C-ax-0y-0；将油箱放油口圆心点A投影到面C-ax-0y-0于A’点，过A’和高压端测量点作一平面，该平面与水平面夹角为βy，自油箱前向后看，顺时针为βy的正方向，将该平面命名为C-ax-by-0。进一步的，将平行于面C-ax-by-0，高于面C-ax-by-0的距离为n的面设为C-ax-by-n，切除掉面C-ax-by-n以上的部分，则保留的的体积即对应着车辆车头向后扬起αx角度、车辆左倾βy且液面高于高压端测量点即基准点距离为n的油箱剩余油量体积。进一步的，改变αx、βy和n的值，得到X轴倾斜-Y轴倾斜-油量的数据，并测量不同数据调件下的压差，从而获得油箱油量模型的X轴倾斜-Y轴倾斜-压差反馈信号-油量曲线。进一步的，根据压差与高度差的关系公式，将压差反馈信号转换为油箱油量高度从而得到油箱油量模型的X轴倾斜-Y轴倾斜-高度差-油量曲线。进一步的，由于柴油或汽油的液体温度及密度对油量推算有影响，在使用不同的油号时，通过在油箱中加装温度传感器，制作“温度-燃油密度”曲线，并获得温度对燃油密度的影响参数，根据压差与高度差的关系公式得到精确的油箱油量高度，从而获得修正后的X轴倾斜-Y轴倾斜-高度差-油量曲线。进一步的，所述步骤3)中，通过采集卡采集压差反馈信号，并经线性度校正曲线校正，所述线性度校正曲线是通过用跟踪电源配合示波器，以小步长来重新标定采集卡显示电压与示波器电压的关系，并作曲线图得到的。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术将油量压差、两方向倾斜度与精确的油量模型相结合，来推断当前的油量具体值，无需复杂的计算公式，简化了测量过程，并提高了测量精确度。相对于现有技术，油量检测精度限制只有采集卡精度及传感器精度，同时采集频率不受限制，可以高频率检测。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为车辆前进方向和左右方向定义图；图2为油箱内部模型图；图3为油箱油量模型图；图4为油箱油量模型的C-ax-0y-0面示意图；图5为油箱油量模型的C-ax-by-0面示意图；图6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精确的油箱当前油量的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：1)根据油箱模型，得到油充满油箱时油量模型；2)根据油箱油量模型，以一定精度的相对高度步长、X轴和Y轴倾斜角度步长下油箱的油量与测量到的压差的关系制表，并根据压差与高度差的关系公式得到油箱油量模型的X轴倾斜‑Y轴倾斜‑高度差‑油量曲线；3)根据压差反馈信号和车辆两方向的倾斜度，配合对应油箱油量模型的X轴倾斜‑Y轴倾斜‑高度差‑油量曲线，获得某倾斜角度下油箱的剩余油量值。

【技术特征摘要】
1.一种精确的油箱当前油量的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：1)根据油箱模型，得到油充满油箱时油量模型；2)根据油箱油量模型，以一定精度的相对高度步长、X轴和Y轴倾斜角度步长下油箱的油量与测量到的压差的关系制表，并根据压差与高度差的关系公式得到油箱油量模型的X轴倾斜-Y轴倾斜-高度差-油量曲线；3)根据压差反馈信号和车辆两方向的倾斜度，配合对应油箱油量模型的X轴倾斜-Y轴倾斜-高度差-油量曲线，获得某倾斜角度下油箱的剩余油量值。2.如权利要求1所述的一种精确的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤1)中，通过对油箱内部尺寸测量获得油箱模型，并采用压差法对油箱模型进行验证，从而获得油箱油量模型。3.如权利要求1所述的一种精确的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤2)中，通过压差传感器测量油箱油量压差，得到油箱剩余油量与油箱两测点的压差关系，其中，所述两测量点中，压强较大的点设为基准点，另一点与油箱中的空气等压，测得的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所述的一种精确的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，所述步骤2)中，压差高压端测量点即基准点设于过油箱放油口圆心A点垂直于油箱放油口面向油箱内部垂直距离为l1处，并指定过高压端测量点指向车辆前进方向为X轴，垂直向上为Z轴，同时垂直X、Z轴的方向为Y轴，正方向为油箱自右向左。5.如权利要求4所述的一种精确的油箱当前油量的检测方法，其特征在于，过Y轴作一平面，该平面与水平面夹角为αx，自油箱左向右看，顺时针为αx的正方向，将该平面命名为C-ax-0y-0；将油箱放油口圆心点A投影到面C-ax-0y-0于A’点，过A’和高...

【专利技术属性】
技术研发人员：程勇，王璐，熊勇，周明辉，杜潇沛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37