Как работает индикатор расхода топлива в реальном времени?

Помимо прочего, я преподаю информатику.

Эй! Я тоже!

Я подумываю о том, чтобы написать программу для имитации индикатора расхода топлива на приборной панели, который есть во многих современных автомобилях. Это кажется довольно простым: нужно отслеживать данные о топливной магистрали и одометре и через определённые промежутки времени после запуска выводить на экран пройденное расстояние, разделённое на общее количество использованного топлива.

Если вы просто задаёте вопрос для домашнего задания, то всё в порядке. Если вы хотите создать коммерческий продукт, то задача может быть немного сложнее.

Если я правильно понял, у меня возник вопрос по теме: интервал отправки данных зависит от времени (например, каждые пять секунд) или от расстояния (например, каждые 700 пройденных футов)?

Все дисплеи, которые я когда-либо видел, были привязаны ко времени. На самом деле всё немного сложнее:

1. Обычно отображается мгновенный расход топлива / расход топлива на галлон (который на самом деле обновляется только за последнюю секунду).


2. Обычно с момента последнего сброса данных отображается общий средний расход топлива / миль на галлон.


3. Часто используется скользящее среднее значение расхода топлива / миль на галлон, которое охватывает более длительный период, чем в примере 1 выше.


4. Фильтры Калмана играют важную роль во всём вышеперечисленном.

Однако, если вы просто хотите познакомить студентов с основами программирования систем и пользовательских интерфейсов, вычисление среднего значения за определённый промежуток времени не составит труда. Например, предположим, что вы получаете данные о расходе топлива и пройденном расстоянии примерно раз в 1/10 секунды. Создайте ограниченную по времени очередь, которая будет собирать эти данные и вычислять расход топлива на 1 галлон в час.

Я полагаю (надеюсь, кто-нибудь поправит меня, если я ошибаюсь), что количество топлива измеряется расходом топливных форсунок и временем их открытия. Форсунки рассчитаны на подачу определённого количества топлива при давлении в топливной системе автомобиля. Время их открытия определяется ЭБУ.

Пройденное расстояние определяется датчиком скорости и расстояния. Вы получаете один импульс за каждое вращение. Вас интересует длительность импульса — промежуток времени между импульсами.

По крайней мере, в моей машине используется расчёт, основанный на временных единицах. Возможно, есть и резервный расчёт, основанный на расстоянии.

Причина:

При движении на холостом ходу / при движении с определенной скоростью дисплей переключается на отображение расхода топлива в литрах в час. Невозможно использовать интервал пробега, когда автомобиль неподвижен.

Ваша идея отслеживать показания одометра и топливной магистрали может сработать в теории, но на практике она не используется. Во-первых, часто есть обратная топливная магистраль, поэтому вам понадобятся два датчика расхода и нужно будет вычислять разницу между измеренными значениями. Это увеличивает затраты и усложняет процесс, хотя уже существуют другие способы подсчёта пробега.

В современных двигателях используются форсунки, которые добавляют определённое количество топлива в воздух. Электронный блок управления точно знает, сколько топлива нужно впрыснуть, и с помощью этой информации (а также данных о пройденном расстоянии) можно рассчитать пробег без дополнительного оборудования.

Кроме того, существуют приложения для мобильных телефонов и т. д. которые подключаются к порту OBD-II (для диагностики). Через этот порт обычно нельзя получить данные о пробеге или расходе топлива, но можно получить информацию о расходе воздуха. Зная это, приложение может рассчитать, сколько топлива нужно добавить для идеального соотношения воздуха и топлива. Разумеется, это не работает на дизельных двигателях и обычно не распознаёт отключение подачи топлива.

С точки зрения программирования я не вижу особой разницы. ЭБУ либо использует прерывание по таймеру, либо прерывание по какому-то «отрезку расстояния».

Если вы посмотрите на индикатор пробега, то увидите, что он обновляется каждые несколько секунд, независимо от вашей скорости. Подумайте вот о чём: было бы неприятно, если бы индикатор обновлялся раз в минуту, когда вы едете с остановками, и если бы он обновлялся дважды в секунду на шоссе. Постоянный интервал обновления гораздо удобнее!