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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verbrauch von Propan/Butan messen


Autor: Alex (Gast)
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Hallo!
habe bei mir im Auto eine LPG anlage.
da es dort keine Rückleitung gibt, ist es relativ einfach der Verbrauch 
zu messen.
welche durchlaufzähler gibt es für den Flüssiggas, die auch eine kleine 
menge von Gas genau erfassen können? Der Zähler muss natürlich einen 
elektronisch brauchbaren signal liefern.
und noch was, BITTE, keine sicherheitsbelehrungen!
Danke

Autor: Manuel S. (drno)
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Für flüssiges gibts Ultraschallsensoren die die Durchlaufmenge 
detektieren, ob die auf Gas auch anschlagen weis ich nicht, da ich keine 
Erfahrung mit den Dingern hab.

Autor: crazy horse (Gast)
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tja, ist die Frage: wo verdampft das Zeug? Ich weiss es nicht, könnte 
mir aber vorstellen, dass das schon am Tankausgang passiert. Und dann 
hast du das Problem, Gas messen zu müssen. Ist zwar auch möglich, aber 
am Volumen lässt sich nicht mehr so leicht das Gewicht festmachen 
(Druck, Temperatur).
Also - hast du eine Gas- oder eine Flüssigkeitsleitung?

Autor: Alex (Gast)
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vom Tank geht das Gas im flüssigen Zustand über eine 6mm Stahlleitung 
zum Verdampfer/Reduktor.
erst dort wird der Druck gemindert und das Gas in den gasförmigen 
Zustand gebracht.
also ich will den noch flüssigen Zustand messen.

Autor: oszi40 (Gast)
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Am Auto könnten +60 in der Sonne oder in Norden auch -40 Grad herrschen, 
was sich garantiert auf das zu messende Volumen auswirkt.

Eine Idee wäre: die Temperaturdiffernz in der fließenden Leitung bei 
Verbrauch mal näher betrachten und anschließend über ein Kennfeld den 
Verbrauch anzeigen.

Meßpunkt1 =====Leitung======= > Meßpunkt2

Autor: Deneriel (Gast)
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Ok, du willst also die Bordcomputerfunktion "Momentanverbrauch" 
nachbilden bzw. eine gescheite Tankuhr bauen.

Zuerst wird da wohl mal ein kleiner Exkurs Gasanlagentechnik 
erforderlich sein:
Eine Gasanlage besteht prinzipiell immer aus einem (oder mehreren) 
Tank(s), einer Einheit um das Gas mit Betriebsdruck und Gasförmig zur 
Verfügung zu stellen, einer Beimischung zum angesaugten Luftstrom sowie 
einer Regelungseinheit.
Der Tank besteht aus Stahl (Flüssiggas/Erdgas) oder 
Alu/Glasfaser/Epoxid-Verbundmaterial (Erdgas). Flüssiggas (Propan/Butan) 
wird flüssig durch eine kunststoffummantelte Kupferleitung (!) mit 
Betriebsdrücken zwsichen 8 und 12 bar zum Verdampfer transportiert. 
Dieser wird mit Kühlwasser aus dem kleinen Kühlkreislauf beheizt und 
gibt das verdampfte Flüssiggas (Siedetemperatur zwischen -42 und 0 Grad 
Celsius) mit einem definierten Ausgangsdruck ab. Der Ausgangsdruck liegt 
in der Regel bei etwa 1 bar Überdruck ggü. Athmosphäre, kann je nach 
Last und entnommener Gasmenge aber natürlich etwas schwanken.
Bei Erdgasanlagen wird vom Tank eine Hochdruckleitung aus nahtfreiem 
Edelstahl zum Druckminderer verlegt. Das Gas hat Betriebsdrücke zwischen 
100 und 250 bar, und da bei einer Druckminderung der Umgebung Wärme 
entzogen wird, wird auch der Druckminderer mittels Kühlwasser beheizt.
Das ist eigentlich schon der ganze Unterschied zwischen beiden 
Gassorten, denn der Niederdruckteil hinter dem Verdampfer bzw. 
Druckminderer ist identisch. Dabei sind eigentlich 3 Methoden üblich:
Venturi (geregelt): Die Gasmenge wird über einen Stellmotor geregelt und 
mittels Vergasertechnik (Venturi-Düse) zentral hinter der Drosselklappe 
der angesaugten Luft beigemischt. Die Regelung erfolgt dabei unabhängig 
von der Motorsteuerung nach Lambda-Sonde.
Multipoint: Ähnlich wie die Venturi-Technik wird die Gasmenge zentral 
geregelt, die Venturi-Düse wird allerdings durch einen Verteiler ersetzt 
der das Gas mit einzelnen Schläuchen möglichst dicht vor die 
Einlassventile einbläst. Die Regelung erfolgt wiederum mittels 
Auswertung der Lambda-Sonde(n). Im Gegensatz zur Venturi-Technik 
befindet sich aber kein brennfähiges Gemisch im Großteil des 
Ansaugtraktes, so kann es nicht so schnell zu Rückzündungen kommen. Die 
Dosierung kann ebenfalls etwas feiner erfolgen.
Seit dem Jahr 2000 ist OBD Pflicht, die Gasanlagen können die 
Steuergeräte also nicht mehr einfach ignorieren. Daher wurden die 
sequentiellen Anlagen entwickelt:
Die zentrale Mengenregelung entfällt, dafür werden Gaseinblasdüsen 
gesetzt. Wiederum möglichst nah an den Benzininjektoren um einen 
möglichst originalen Motorlauf zu erhalten.
Diese Anlagen sind im Kern eigentlich simpler geworden. Anstelle der 
eigenen Lambda-Regelung greifen sie ein (teilsequentiell) oder alle 
(vollsequentiell) Einspritzsignale der Benzineinspritzdüsen ab, belegen 
diese mit einem Korrekturfaktor nach einem Kennfeld und steuern damit 
dann die Gaseinblasdüsen an. Die Benzindüsen sind in der Zeit 
abgeschaltet. Das Ergebnis der Lambda-Korrektur wird vom 
Benzinsteuergerät verarbeitet und als modifizierte Einspritzzeiten an 
die Benzindüsen angelegt wo es wiederum von der Gasanlage abgegriffen 
wird, usw...
Dadurch bekommt das Benzinsteuergerät nichteinmal mit daß da eine 
Gasanlage drin steckt, wenn diese allerdings verkorkst konfiguriert 
wurde und das Gemisch nicht stimmt kann ein Fehler aufgenommen und 
abgelegt werden.
Die einzigen Ausnahmen sind Flüssigeinspritzende Anlagen, aber auch 
diese arbeiten grundsätzlich sequentiell und mit einem konstanten 
Betriebsdruck aufgrund einer Pumpe im Tank.

Bordcomputer berechnen den Momentanverbrauch aus den Öffnungszeiten der 
Einspritzdüsen sowie der bekannten Durchflussmenge der 
Benzineinspritzdüsen.

Sofern du also eine sequentielle Gasanlage in einem Fahrzeug hast dürfte 
es ausreichen die Einblaszeiten mittels eines µC auszuwerten. Trotz der 
Druckschwankungen dürfte die Auswertung dabei genauer erfolgen als die 
Messung des Flüssiggasdurchfluss, denn das flüssige Gas hat ein um den 
Faktor 260 geringeres Volumen. Die Durchflussmessung müsste daher 
deutlich präziser sein als die Verbrauchsermittlung im "Dampf-Teil".

Einspritzzeiten für PKW-Motoren bewegen sich in der Regel zwischen 2 und 
25ms, abhängig von Last und Drehzahl - eine Genauigkeit von 0,1ms sollte 
ausreichen, man kann noch den Gasdruck einbeziehen mittels eines 
Drucksensors.
Das erscheint mit für einen handelsüblichen µC durchaus machbar.
Das schwierigste dürfte werden die Durchflussmenge der Düsen 
herauszubekommen, aber je nach Düsentyp gibt es dafür Datenblätter. 
Alternativ bleiben noch empirische Versuche.

Insofern kann ich auch die übliche Warnung dazu schreiben: Finger weg 
vom Gas, kein Doityourself an Gasanlagen. Bei der Elektronik kannst du 
halt im worst case die Steuerung schrotten, aber das ist dann dein 
Problem.


Gruß, Deneriel
seit 2003 mit Gas unterwegs

Autor: Florian P. (eckel)
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Wieso nicht alle nötigen daten erfassen(temperatur,druck,durchfluss)
mithilfe der angehängten gleichung lässt sich das normvolumen berechnen.

so wird es bei gasversorgern gemacht da die temperaturen auf das jahr 
gesehen ja unterschiedlich sind. man nimmt für die linke seite der 
zeichnung einfach das normverhalten des gases und setzt es in das 
verhältnis...

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