显示燃油经济性的复古电脑

基于Arduino的项目在老旧仪表上显示MPG油耗信息。

俄乌冲突和由此引发的燃料价格飞涨，让我开始思考如何降低汽车油耗。我曾考虑过购买一辆燃油里程更好的车，但我有理由先看看自己能给老旧的1991年丰田卡罗拉经济型汽车节省多少燃油。

提高燃油经济性的可能策略包括安装低滚动阻力的轮胎、在发动机舱下方增加一个护罩，减少空气动力阻力，甚至还可以拆除交流发电机（像某些赛车那样）或仅在制动时运行发电机。而且，以不同的方式来驾驶也会取得很大的成效。

但如果不能即时反馈燃油经济性，要测试不同驾驶技术的效果是很困难的。许多新型车辆都会在仪表盘上显示瞬时油耗，但我的车不能显示，而且添加这种功能也很难。

大多数车主都可以购买Scan-Gauge等行车电脑，将其接入其汽车的第二代车载诊断系统（OBD-II）数据端口，这样在驾驶时就可以观察瞬时每加仑行驶英里数（MPG）的估值。但我的汽车生产年份太早，那时OBD-II还没有成为标准。

因此，我决定重温自己首次在2009年开发的一个项目，那时我在汽车上安装了一部基于Arduino、显示燃油经济性的电脑，名为“MPGuino”。MPGuino可以在汽车电子控制单元（ECU）中接入两个可用信号：一个信号来自车速传感器；另一个信号来自喷油嘴。借助这两个信号，MPGuino可以计算汽车行驶的速度及其使用的燃油量，因此能够向驾驶员显示瞬时MPG。此外，它还能记录较长时间内使用的燃油量和行驶的距离，显示单次行程的平均MPG或最近一箱燃油的MPG。

我记得这个小工具非常有用。但装它的汽车被我卖掉了，所以我要给我的卡罗拉再找一台MPGuino。

MPGuino的软件仍有公司积极开发，但其相关硬件现在很难获取。维基页面上列出的曾经销售MPGuino开发板或套件的公司现在已经不做该业务了。但用一个Arduino（我使用的是Arduino Nano）、一个16×2的液晶显示板和一些分立元件，按照原理图拼凑一个也不难。

不过，我很不喜欢在开车时看太小的液晶显示屏，所以这次我要做得更好。

我发现，有些MPGuino爱好者将其输出发送到一个彩色的平板显示屏上，和现代驾驶舱的显示方式相同。但我决定采用完全不同的另一个方法，将瞬时燃油里程数显示在一块模拟仪表上。

为此，我在eBay上购买了个老式VDO油压表，这是从一辆比我的车老很多的保时捷上拆下来的。我曾在年轻的时候开过一辆保时捷，如今则开着破旧的卡罗拉，但这并不意味着我不能享用酷炫的VDO仪表。

但事实证明，将该仪表与标准MPGuino接在一起使用很困难。我很确定它们可以接在一起，但MPGuino的代码相当复杂，涉及中断设置和清除标志。一想到要解决这个问题，我就头晕眼花。因此我决定在这个项目中添加第二个Arduino Nano，我想先用它来驱动VDO仪表，然后用它计算其他显示参数。它与在MPGuino中的Arduino采用串行数据连接，我发现它与2016年MPGuino软件的老版本配合得最好，这款软件兼容不同格式串行数据。

我买的VDO仪表通常连接的信号源是随油压变化的电阻，我使用一个通用的NPN晶体管来模拟这个可变电阻。晶体管的基极（通过一个220欧姆电阻器）由第二个Arduino上的一个数字输出引脚驱动，Arduino通过输出具有适当占空比的脉宽调制（PWM）信号来驱动仪表。

要确定如何校准该模拟显示器，需要进行一些试验。一开始，我为第二个Arduino编写代码，缓慢提高脉宽调制信号的占空比，同时通过Arduino的动态监视器显示当前占空比。我记录仪表每个数字对应的脉宽调制值。然后，我用线性插值来设置这些数字点之间的脉宽调制值，编码将仪表显示的MPG除以10。这个油压表的范围是0到10巴（bar）。最初，仪表上的指针有点抽动，我修改了代码，让仪表显示MPGuino计算的MPG值的滚动平均值。

在汽车的电子控制单元上接入两个所需信号非常简单，不需要拆卸仪表板就能找到相关的线路，我可从汽车的出厂维修手册中查出是哪根线。

不过，我还需要接入汽车的12伏电源。通常情况下，MPGuino应该连接始终开启的12伏电源。寄生耗电不是问题，因为MPGuino在汽车熄火后会立即关闭显示器，并进入低功耗的睡眠模式。

用同样的方式连接我的设备会有问题，因为VDO仪表和我添加的第二个Arduino会持续耗电。因此我增加了第二个电源输入，接入汽车收音机的12伏可关闭电源，为增加的Arduino（通过第二个5伏稳压器接入）和VDO仪表供电，关闭发动机时，这两个仪表的电源都会被完全关闭。

目前我还不清楚，仅仅改变驾驶方式能够实现多少MPG，即使不能明显提高燃油里程数，在旧卡罗拉车上看到保时捷仪表显示的信息，也会让我很开心。

审核编辑 ：李倩