Расходомер топлива для авто своими руками
В одной из статей первого номера журнала «Радио» за 1986 год был описан вариант устройства, позволяющего осуществлять контроль над количеством жидкости и ее скоростью (в данном случае нас интересует топливо для авто), которая протекает в магистральных трубах.
В связи с высокими требованиями к точности обработки, могут возникнуть определенные сложности при повторении описанного расходомера, а так же в процессе его налаживания. Электронный блок этого прибора должен быть хорошо защищен от помех, в связи с тем, что в автомобильной бортовой сети уровень помех достаточно высокий. У этого устройства имеется и другой недостаток. Речь идет об том, что при сокращении скорости топливного потока, погрешность измерения неизбежно увеличивается.
Устройство, описанное ниже, не имеет указанных недостатков, конструкция датчика у него более простая, так же, как и схема электронного блока. Это устройство не имеет прибора, контролирующего скорость топливного расхода – для данной функции предназначен счетчик суммарного расхода. Водитель на слух воспринимается скорость топливного расходования, которое пропорционально частоте срабатывания. В городских условиях интенсивного движения это особенно важно, поскольку не отвлекает водителя от управления автомобилем.
Из чего состоит расходомер?
В приборе два узла:
1. Датчик с электрическим клапаном.
2. Электронный блок.
Датчик встроен в топливную магистраль, и располагается между карбюратором и бензонасосом. Электронный блок находится в салоне. На рисунке изображена конструкция датчика. 1 Эластичная диафрагма 4 зажата между поддоном 2 и корпусом 8. Она разделяет внутренний объем на две полости – нижнюю и верхнюю.
Направляющая втулка 7 выполнена из фторопласта. В ней свободно перемещается шток 5. В его нижней части зажата диафрагма с помощью гайки и двух шайб 3. Постоянный магнит 9 установлен на верхнем конце штока. Параллельно каналу, где расположен шток, вверху корпуса, имеется 2 дополнительных канала. В эти каналы входят два геркона 10. Один геркон срабатывает при нижнем положении магнита и диафрагмы, другой – при верхнем положении.
Puc.1. 1-Штуцер, 2 – Поддон, 3- Шайбы, 4 – Диафрагма, 5- Шток, 6 – Пружина, 7 – Втулка, 8 – Корпус, 9 – Магнит, 10 – Герконы
Диафрагма переходит в верхнее положение, благодаря действию давления топлива, которое поступает от бензонасоса. В нижнее положение она возвращается с помощью пружины 6. Чтобы датчик включился в топливную магистраль, на корпусе предусмотрено два штуцера, на поддоне – один. Штуцеры 3. На рисунке показана 2 гидравлическая схема расходомера. Топливо от бензонасоса, через электроклапан и канал 3, начинает поступать в каналы 1, 2, заполняя в датчике нижнюю и верхнюю полости. А в карбюратор оно поступает через канал 4. Клапан переключается под воздействием электронного блока и поступающих от него сигналов (на данной схеме не указан). Эл.блок управляется герконовым коммутатором, установленным в датчике.
Puc.2 Гидравлическая схема расходомера топлива.
Обмотка электроклапана в исходном состоянии обесточена, каналы 3 и 1 сообщаются между собой, в то время, как канал 2 перекрыт. На схеме показано, что диафрагма располагается в нижнем положении. В нижней полости 6 возникает избыток давления жидкости с помощью бензонасоса. Диафрагма начнет постепенно подниматься, по мере выработки топлива двигателем, из верхней полости а датчика, сжимая пружину.
Геркон 1 сработает по достижении верхнего положения, тогда электроклапан откроет канал 2 и закроет канал 3. При этом канал 1 постоянно открыт. Диафрагма немедленно переместится вниз под действием сжатой пружины. Она вернется в свое исходное положение, пропустив топливо из полости б в а, через каналы 1 и 2. Затем наблюдается повтор цикла в работе расходомера.
К электроклапану и датчику подключают электронный блок, с помощью гибкого кабеля, через разъем ХТ1. В датчике установлены горкомы SF1 и SF2. По схеме – ни на один из них не воздействует магнит. Транзистор VT1 закрыт в исходном положении, обмотка электромагнита клапана Y1 обесточена, 2 реле К1 разомкнуты. рРядом с герконом SF2 находится магнит датчика, поэтому геркон не проводит ток.
Puc.3 Электронный блок расходомера топлива.
Магнит постепенно перемещается, по мере расхода топлива, между герконами SF2 и SF1, из полости а датчика. В определенный момент переключается геркон SF2, но изменений в блоке это не вызовет никаких. Магнит, в конце хода переключает геркон SF1, и базовый ток транзистора VT1 потечет резистор R2 и через геркон SF1. Открывается транзистор, срабатывает реле К1, и включает электромагнит клапана контактами К1.2. При этом цепь питания счетчика импульсов Е1 замкнет контактами К1.1.
В итоге магнит и диафрагма быстро будут перемещаться вниз. В определенный момент, после обратного переключения, геркон SF1 размыкает цепь базового тока транзистора. При этом он остается открытым, поскольку теперь базовый ток протекает через диод VD2, замкнутые контакты К1.1 и геркон SF2. Это является причиной того, что шток с магнитом и диафрагмой продолжают перемещаться.
Магнит переключает геркон SF2 в конце обратного хода. После этого выключатся счетчик Е1 и электромагнит Y1 клапана, транзистор закроется и система возвращается в свое исходное состояние, после чего она готова новому циклу работы. Как видим, число циклов фиксирует счетчик Е1. При этом один цикл соответствует тому или иному объему топлива, равного объему ограниченного диафрагмой пространства, расположенной в нижнем и верхнем положениях.
Умножением объема топлива, использованного в ходе одного цикла, на показания счетчика, и определяют расход топлива, который устанавливают во время тарировки датчика. Чтобы было удобнее рассчитывать расходуемое топливо за один цикл, его объем приравнен к 0,01 литра. Этот объем можно изменить, увеличив или уменьшив, меняя при этом между герконами расстояние по высоте.
Оптимальный ход диафрагмы, при имеющихся размерах датчика, составляет около 10 мм. Продолжительность цикла датчика – в пределах от 6 до 30 с., и находится в зависимости от режима работы двигателя. При его тарировке следует отключить от бензобака трубопровод, вставив его в мерный сосуд, наполненный топливом, далее надо запустить двигатель, чтобы выработать то или иное количество топлива – делим его на число циклов (определяем по счетчику), и в итоге получаем число единичного объема топлива, израсходованного за один цикл.
Возможность его отключения предусмотрена в расходомере, тумблером SA1. При этом топливо будет поступать в карбюратор напрямую, через полость а, по каналам 2 и 3, поскольку диафрагма датчика в это время постоянно будет находиться в нижнем положении. Чтобы отключить в электроклапане устройства, придется снять перекрывающую канал 3 резиновую манжету, однако погрешность расходомера при этом ухудшится. Монтаж электронного блока выполнен на печатной плате, изготовленной из стеклотекстолита – пластина толщиной 1,5 мм. Ее чертеж приведен на рисунке 4. устанавливаемые на плату детали обведены штрихпунктиром на схеме. Смонтирована плата в металлической коробке. Ее крепление выполнено под щитком приборов в салоне авто.
Puc.4 Чертеж платы электронного блока расходомера топлива
Что использовалось в устройстве:
– Электроклапан – П-РЭ 3/2,5-1112
– Счетчик СИ-206 или СБ-1М.
При этом магнит можно брать любой, где длина 18…20 мм, а полюса имеют торцевое расположение. Важно, чтобы магнит мог свободно перемещаться в пределах своего канала, не затрагивая стенок. Для этого вполне подойдет магнит от РПС32 дистанционного переключателя, но придется его сточить до нужных размеров. Вытачивают поддон и корпус датчика из любого материала с немагнитными и бензостойкими качествами.
Между каналами магнита и герконов толщина стенки должна составлять до 1 мм, под магнит глубина отверстия – 45 мм, диаметр – 5,1+0,1 мм. Шток выполнен из стали 45 или латуни, длина резьбовой части – 8 мм, диаметр – 5 мм, общ.длина – 48 мм. На штуцерах датчика резьба – М8; отверстие с диаметром – 5 мм. На штуцерах электроклапана резьба коническая К 1/8″ ГОСТ 6111-52.
Используется пружина диаметром 0,8 мм, из стальной проволоки, ГОСТ 9389-75. Усилие полного сжатия – 300…500 г, диаметр пружины – 15 мм, длина – 70 мм, шаг – 5 мм. В случае, когда шток изготовлен из стали, магнит сам удерживается на нем.
Когда шток сделан из немагнитного металла, необходимо укрепить магнит другим способом. Чтобы давление сжимаемого воздуха, не мешало работе датчика, следует предусмотреть во втулке перепускной канал, сечением порядка 2 кв.мм. Диафрагма выполнена из полиэтилена 0,2 мм. Ее придется отформовать перед установкой в датчик. В этих целях можно использовать поддон датчика.
Из листового дюралюминия 5 мм. следует выполнить прижимное кольцо, которое по форме соответствует фланцу поддона. Шток, в сборе с ее заготовкой, для формовки диафрагмы вставляют в отверстие штуцера поддона с внутренней стороны, и зажимают технологическим кольцом всю заготовку.
Далее нагревают равномерно узел со стороны диафрагмы, удерживая его на расстоянии 60…70 см от пламени горелки. Формуют диафрагму слегка поднимая шток. Чтобы он, в дальнейшем, не теряла эластичности, надо чтобы она находилась в топливе постоянно. Поэтому придется пережимать шланг к карбюратору при длительной стоянке машины. Это исключит испарение бензина.
В моторном отсеке устанавливают электроклапан и датчик. Крепят их около топливного насоса и карбюратора на кронштейне, соединяя кабелем с электронным блоком. С помощью насоса с манометром можно проверить работоспособность расходомера, без его установки на автомобиль.
При этом манометр подключают вместо бензонасоса. Датчик срабатывает при давлении 0,1 …0,15 кг/см 2 . Расходомер был испытан на автомобилях Жигули и Москвич. В ходе проверки было установлено, что режим работы двигателя никак не влияет на точность показаний расхода топлива. Точный расход определяется расчетом погрешности установки разового объема при тарировке до 1,5…2 %.
Источник статьи: http://xn—-7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai/rasxodomer-topliva-dlya-avtomobilya-svoimi-rukami
Расходомер топлива для автомобиля
Один из вариантов устройства, которое позволяет контролировать количество и скорость жидкости (в частности топлива), протекающего через магистраль, был описан в статье И. Семенова и др. «Электронный расходомер жидкости» («Радио», 1986, № 1).
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.
Рис.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.
Рис.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.
Рис.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.
Рис.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 %.
Источник статьи: http://cxem.net/avto/electronics/4-29.php