CN101659254B - 一种燃料自动节省的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料自动节省的系统和方法，所述系统包括：燃料消耗率检测装置，用于检测交通工具在当前状态下的燃料消耗率；行驶速度信号检测装置，用于检测交通工具当前的行驶速度；燃料节省判断控制装置，用于根据所述燃料消耗率，以及所述当前行驶速度，判断当前的行驶速度是否是最节省燃料的行驶速度，如果不是，则判断实现燃料更充分的利用是应该加速还是减速，并向加减速控制装置发送控制信号，控制增加或减小所述交通工具的行驶速度。本发明实施例根据当前行驶速度和燃料消耗率的关系，判断当前的行驶速度是否是最节省燃料的行驶速度，由此对交通工具进行加速或减速，逐步将行驶速度调整到最节省燃料的速度，实现了节省燃料的目的。

Description

一种燃料自动节省的系统和方法

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种燃料自动节省的系统和方法。

背景技术

能源利用率的问题一直是节能技术领域的一个重要方面，提高能源利用率可以达到节省燃料的目的。节省燃料的技术通常从以下方面考虑：

首先是汽车产品的开发，通过减轻车身重量，降低发动机运转阻力、降低风阻系数等方面改进汽车的相关产品；或者研制更高级的发动机技术，例如可变配气相位技术、可变进气管长度技术、涡轮增压技术、稀薄燃烧技术如缸内直喷、双点火技术等等，这些技术可以改善发动机的性能，从而降低了燃料消耗率，增强发动机的动力。还有通过能量的回收再利用来节省能源，实现燃料节省的目的。

其次就是人为地提高驾驶技术，通过一些节省燃料的驾驶习惯来达到节省燃料的目的。汽车在行驶过程中，受路况和阻力如风速的影响，燃料的消耗率和行驶速度具有一定的关系，参见图1为某车辆在平直无风的公路上直线行驶时，车速和燃料消耗率的关系图。在燃料供给管路处流量是9ml/s，在燃料回流管路处流量是6ml/s时，即每秒用油3ml，车速是12m/s，相当于每毫升燃料行驶4m；在该车的车速是24m/s时，每秒用油4ml，相当于每毫升燃料行驶6m；在该车的车速是25m/s时，每秒用油5ml，相当于每毫升燃料行驶5m；在该车的时速是32m/s时，每秒用油8ml，相当于每毫升燃料行驶4m。图1表明，在不同路况和阻力的情况下，用相应地最省燃料的车速行驶，可以达到节省燃料的目的。

在对现有技术进行研究后，发明人发现，对汽车产品的开发目前已经比较充分，进一步改进的空间比较小。而在不同路况和阻力的情况下，人为的判断最省燃料的车速，即使驾驶员有很丰富的经验，也很难判断出单位量的燃料行驶的最远距离，即很难判断出选用多高的车速才能节省燃料。

发明内容

为了提高流体燃料做动力源驱动的交通工具的燃料利用率，本发明设计了一种燃料自动节省的系统和方法，通过检测交通工具当前行驶速度和燃料消耗率的关系，判断实现燃料更充分的利用是应该加速还是减速，并相应地进行加速或减速以实现自动节省燃料的目的。本发明实施例的技术方案如下：

一种燃料自动节省的系统，所述系统包括：

燃料消耗率检测装置，用于检测交通工具在当前状态下的燃料消耗率，所述燃料消耗率为所述交通工具单位时间内消耗的燃料量；

行驶速度信号检测装置，用于检测所述交通工具当前的行驶速度；

燃料节省判断控制装置，用于根据所述燃料消耗率检测装置检测得到的燃料消耗率，以及所述行驶速度信号检测装置检测的当前行驶速度，如果当前的行驶速度不是最节省燃料的行驶速度，则判断为使所述交通工具达到最节省燃料的行驶速度，是需要加速还是减速，并向加减速控制装置发送控制信号，控制所述加减速控制装置相应地增加或减小所述交通工具的行驶速度；其中最节省燃料的行驶速度指车速与燃料消耗的比值最大的速度，如果高的行驶状态与低的行驶状态下的所述比值相同，以高速度为控制目标；

加减速控制装置，用于接收所述燃料节省判断控制装置发送的控制信号，并根据所述控制信号相应地增加或者减小所述交通工具的行驶速度。

另一方面，本发明实施例还提供了一种燃料自动节省的方法，所述方法包括：

检测交通工具在当前状态下的燃料消耗率，所述燃料消耗率为所述交通工具单位时间内消耗的燃料量；

检测所述交通工具当前的行驶速度；

根据检测的所述交通工具当前的燃料消耗率和行驶速度，如果当前的行驶速度不是最节省燃料的行驶速度，，则判断为使所述交通工具达到最节省燃料的行驶速度，是需要加速还是减速；

根据所述判断结果，相应地增加或减小所述交通工具的行驶速度。

本发明实施例根据当前行驶速度和燃料消耗率的关系，判断当前的行驶速度是否是最节省燃料的行驶速度，由此对交通工具进行加速或减速，逐步将行驶速度调整到最节省燃料的速度，实现了节省燃料的目的。其中最节省燃料的行驶速度指车速与燃料消耗的比值最大的速度，如果高的行驶状态与低的行驶状态下的所述比值相同，以高速度为控制目标；

附图说明

图1是现有技术中的汽车的燃料消耗率和每毫升燃料行驶的距离的关系示意图；

图2是本发明实施例1提供的燃料自动节省系统的结构示意图；

图3是本发明实施例2提供的燃料自动节省的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本发明实施例提供了一种燃料自动节省的系统，可以应用于采用了加速控制器的所有交通工具中，以在汽车中的应用为例，该燃料自动节省的系统通过判断当前车速和燃料消耗率的关系，判断当前的车速是否是最节省燃料的行驶速度，并由此增大或减小加速控制器控制信号，由此实现节省燃料的目的。

参见图2，该燃料自动节省系统包括：

燃料消耗率检测装置201，该装置用于检测汽车在当前状态下的燃料消耗率，该燃料消耗率包括交通工具在单位时间内消耗的燃料量。

具体的，燃料消耗率检测装置201可以为两个燃料流量传感器，设置在汽车的进油管路和回油管路处，并根据进油管路和回油管路的流量差计算每秒燃料的使用量。此外，也可以不用上述的两个燃料流量传感器，直接提取喷油器处的电信号，获取汽车发动机综合所有工况后给出的最终喷油时间，然后根据喷油器的特性来计算每秒燃料的使用量，这样不但考虑到了原车设计的所有工况不受影响，又获取了喷油器最终工作的喷油时间，取得的燃料消耗率的信号更精确。

行驶速度信号检测装置202，用于检测汽车当前的行驶速度。

以汽车为例，行驶速度的信号可以直接从车辆输出轴的车速传感器处获取，也可以从某一个车轮的轮速传感器获取，因此汽车的行驶速度信号检测装置202不需要外加额外的传感器。

燃料节省判断控制装置203，用于根据该燃料消耗率检测装置201检测得到的燃料消耗率，以及该行驶速度信号检测装置202检测的当前行驶速度，判断当前的行驶速度是否是最节省燃料的行驶速度，如果不是，则判断为使该交通工具达到最节省燃料的行驶速度，是需要加速还是减速，并向加减速控制装置204发送控制信号，控制该加减速控制装置204相应地增加或减小该交通工具的行驶速度。

具体的，在本发明实施例中，该燃料节省判断控制装置203可以为一个单片机芯片。在该燃料节省判断控制装置203工作的过程中，根据燃料消耗率对应的信号，以及车速对应的信号，计算是否需要加速或减速，由此实现了燃料节省系统的自动化控制，即所有信号的收集，以及信号的相关计算都可以由系统自动的完成，并生成控制加速或减速的控制信号。

需要说明的是，在普通的汽车中，需要由燃料消耗率检测装置201和行驶速度信号检测装置202获取相关的信号，送给燃料节省判断控制装置203计算是否需要加速或减速；然后燃料节省判断控制装置203发送控制信号到加减速控制装置，控制车辆加速或减速。而在电子节气门的汽车中，优选的方案为：利用燃料节省判断控制装置203直接从车载电脑的诊断接口处获取车速和喷油时间等信号，利用喷油器的喷油特性和发动机汽缸数来计算出最节省燃料的行驶速度；然后直接将控制信号发送到发动机控制电脑，利用发动机控制电脑对电子节气门进行控制以实现车辆的加速或减速控制，这样只需燃料节省判断控制装置203与电子节气门汽车的上述相应接口进行连接即可，由此使得系统更优化。

优选的，本发明实施例的燃料节省判断装置203判断汽车在当前是否需要加速或减速时，可以采用以下方法：在预设的时间间隔内，对燃料的消耗率和车速进行检测。由此得到在不同时间间隔的燃料消耗率和车速的对应关系，并将车速与燃料消耗率的比值作为燃料利用率的参考标准，即车速与燃料消耗率的比值越大，说明单位量的燃料使汽车行驶的距离越远，则燃料的行驶利用率也越高；反之燃料的行驶利用率也越低。在进行判断时，将当前检测得到的车速与燃料消耗率的比值，与上一次检测得到的车速与燃料消耗率的比值进行比较，如果当前检测得到的车速与燃料消耗率的比值较大，则说明燃料的利用率提高了，则可以进一步的提高速度，如果当前检测得到的车速与燃料消耗率的比值较小，则说明燃料的行驶利用率降低了，则需要降低速度以提高燃料利用率。按照上述过程进行车速的调整，最终能使车辆调整到接近最节省燃料的速度附近行驶。直至检测得到的当前车速与燃料消耗率的比值等于上一次检测得到的车速与燃料消耗率的比值，则说明燃料利用率达到了最高，以此时的车速行驶也就最能节省燃料；如果高的行驶速度状态与低的行驶速度状态下的比较值相同，则以高速度为控制目标，目的是提高行驶效率。

具体的，以如下实例对汽车调整最佳车速的过程进行描述。首先，汽车在启动后的一段时间后，对车速和燃油消耗率进行检测，得到初始的车速和燃油消耗率的比值，在间隔了预设的时间后，进行第二次的检测，得到第二次检测的车速和燃油消耗率的比值，将该第二次检测得到的比值与初始检测得到的比值进行比较，如果第二次检测得到的比值大于或等于初始检测得到的比值，则进一步增加车速，否则减小车速；之后，在间隔了预设的时间后，进行第三次的检测，将该第三次检测得到的比值与第二次检测得到的比值进行比较，如果第三次检测得到的比值大于或等于第二次检测得到的比值，则进一步增加车速，否则减小车速；如此进行循环检测，并对车速进行调整，最终能使车辆调整到接近最节省燃料的速度附近行驶。

加减速控制装置204，用于接收该燃料节省判断控制装置203发送的控制信号，并根据该控制信号相应地增加或者减小该交通工具的行驶速度。

具体的，在本发明实施例中，该加减速控制装置204用于控制增大或者减小加速控制器，以增大或者减小汽车的行驶速度，在汽车中加速控制器即油门。该加减速控制装置204至少包括一个输出电动机，一个电动机相关的齿轮减速机构，以及一个连接加速踏板的拉线，该拉线应该安装在加速踏板最容易施力处。该加减速控制装置204可以通过上述部件增大或减小油门。输出电动机带动相关的齿轮减速机构，连动加速踏板，达到增大或者减小油门的目的。

优选的，在本发明实施例中，将油门增大或减小的幅度划分为100个标量，即不踩油门时，将油门的标量定义为0，在油门踩到底时，将油门的标量定义为100。在增大或减小油门时，每次增大一个标量或减小三个标量，由此，汽车油门的改变量是缓慢变化的，在路况比较稳定的场所，汽车可以缓慢的加速或减速。而在路况时好时坏的场所，也不会造成油门连续的突然增大和减小，由此使得汽车的驾驶比较稳定，不会造成舒适性能下降。

另一方面，为了使本发明实施例提供的燃料自动节省系统不影响正常的人为驾驶，本发明实施例的燃料自动节省系统还包括；人为动作检测装置205。

该人为动作检测装置205，用于检测该交通工具是否有人为的操作，如驾驶者踩油门、控制制动器或者离合器等，如果有，则向系统发送中断信号，燃料自动节省系统在收到中断信号后，则暂停或停止燃料自动节省系统的工作。因此，本发明实施例的燃料自动节省系统在驾驶者介入时会强制退出，不影响正常的人为驾驶。

进一步的，为使本发明的燃料自动节省系统能够更好的在交通工具中进行应用，本发明还可以在该系统中添加显示装置206用于向驾驶员提供燃料节省处理过程中的相关信息。优选的，本发明中燃料自动节省系统而可以采用如下的方法显示信息：当车辆正常行驶时，燃料自动节省系统的总开关打开，燃料节省控制系统的第一个指示灯亮，表示系统进入燃料节省控制程序，燃料节省系统可以工作，当驾驶员手动点触了启动开关后，第一个指示灯和第二个指示灯同时亮，燃料节省系统开始工作，并将检测到的车速信号和燃料消耗率信号通过显示屏呈现给驾驶员，进一步的，还可以计算出当前单位量的燃料能使所述交通工具行驶的距离并通过显示屏呈现给驾驶员，由此驾驶员可以直观的获知当前车速的燃料消耗情况。当驾驶员短时的进行人为操作时，人为动作检测装置205通知系统停止工作，此时第三个指示灯亮，表示系统进入停止工作的状态，在短时间内由驾驶员进行手动操作，当驾驶员的手动操作停止后，优选的，可以设计在驾驶员停止操作5秒后，燃料节省系统重新开始工作，此时第三个指示灯熄灭，第一个指示灯和第二个指示灯重新亮，系统重新开始进入工作状态。添加了显示装置206使得燃料节省系统的使用更加人性化。

本发明实施例的系统也可以应用于其他具有加减速控制的交通工具中，如飞机、轮船等交通工具，具体的应用方法与在汽车中的应用相同，此处不再赘述。

本发明实施例根据当前行驶速度和燃料消耗率的关系，判断当前的行驶速度是否是最节省燃料的行驶速度，由此对交通工具进行加速或减速，逐步将行驶速度调整到最节省燃料的速度，实现了节省燃料的目的。

实施例2

本发明实施例提供了一种燃料自动节省的方法，在实施例1提供的燃料自动节省的系统的基础上进行说明，可以应用于采用了加速踏板的所有交通工具中，以在汽车中的应用为例，通过当前车速和燃料消耗率的关系，判断当前的车速是否是最节省燃料的行驶速度，并由此增大或减小行驶速度，实现节省燃料的目的。参见图3，本发明实施例提供的方法具体如下：

301：检测交通工具在当前状态下的燃料消耗率以及行驶速度，燃料消耗率为交通工具单位时间内消耗的燃料量。

具体的，在检测燃料的消耗率时，可以在汽车的进油管路和回油管路处设置两个燃料流量传感器，并根据进油管路和回油管路的流量差计算每秒燃料的使用率。此外，也可以不用上述的两个燃料流量传感器，直接提取喷油器处的电信号，获取汽车发动机综合所有工况后给出的最终喷油时间，然后根据喷油器的特性来计算每秒燃料的使用量，这样不仅使原车设计的所有工况不受影响，又获取了喷油器最终工作的喷油时间，取得的燃料消耗率的信号更精确。

以汽车为例，行驶速度的信号可以直接从车辆输出轴的车速传感器处获取，也可以从某一个车轮的轮速传感器获取。

302：根据该交通工具当前的燃料消耗率和行驶速度，判断当前的行驶速度是否是最节省燃料的行驶速度，如果不是，则判断为使该交通工具达到最节省燃料的行驶速度，是需要加速还是减速。

优选的，本发明实施例判断汽车需要加速或者加速时，可以采用以下方法：在预设的时间间隔内，对燃料的消耗率和车速进行检测。由此得到在不同时间间隔的燃料消耗率和车速的对应关系，并将车速与燃料消耗率的比值作为燃料利用率的参考标准，即车速与燃料消耗率的比值越大，说明单位量的燃料使汽车行驶的距离越远，则燃料的行驶利用率也越高；反之燃料的行驶利用率也越低。在进行判断时，将当前检测得到的车速与燃料消耗率的比值，与上一次检测得到的车速与燃料消耗率的比值进行比较，如果当前检测得到的车速与燃料消耗率的比值较大，则说明燃料的利用率提高了，则可以进一步的提高速度，如果当前检测得到的车速与燃料消耗率的比值较小，则说明燃料的行驶利用率降低了，则需要降低速度以提高燃料利用率。按照上述过程进行车速的调整，最终能使车辆调整到接近最节省燃料的速度附近行驶。直至检测得到的当前车速与燃料消耗率的比值等于上一次检测得到的车速与燃料消耗率的比值，则说明燃料利用率达到了最高，以此时的车速行驶也就最能节省燃料；如果高的行驶速度状态与低的行驶速度状态下的比较值相同，则以高速度为控制目标，目的是提高行驶效率。

具体的，在本发明实施例中，可以应用一个单片机芯片进行加速或减速的判断，在该单片机芯片工作的过程中，根据燃料消耗率对应的信号，以及车速对应的信号，计算是否需要加速或减速，由此实现了燃料节省系统的自动化控制，所有信号的收集，以及信号的相关计算都可以由该单片机芯片自动的完成，并生成控制加速或减速的控制信号。

303：根据302中的判断结果，相应地增加或减小该交通工具的行驶速度。

具体的，在本发明实施例中，通过增大或者减小加速控制器的控制信号，以增大或者减小汽车的行驶速度。在汽车中加速控制器即油门，优选的，在本发明实施例中，将油门增大或减小的幅度划分为100个标量，即不踩油门时，将油门的标量定义为0，在油门踩到底时，将油门的标量定义为100。在增大或减小油门时，每次增大一个标量或减小三个标量，由此，汽车油门的改变量是缓慢变化的，在路况比较稳定的场所，汽车可以缓慢的加速或减速。而在路况时好时坏的场所，也不会造成油门连续的突然增大和减小，由此使得汽车的驾驶比较稳定，不会造成舒适性能下降。

另一方面，为了本发明实施例提供的燃料自动节省系统不影响正常的人为驾驶，还需要对交通工具是否有人为的操作进行检测，当检测到汽车有人为的操作时，如驾驶者踩油门、控制制动器或者离合器时，则暂停或停止燃料自动节省系统的工作。因此，本发明实施例的燃料自动节省系统在驾驶者介入时会强制退出，不影响正常的人为驾驶。

本发明实施例的方法也可以应用于其他具有加减速控制的交通工具中，如飞机、轮船等交通工具，具体的应用方法与在汽车中的应用相同，此处不再赘述。

本发明实施例通过判断当前车速和燃料消耗率的关系，判断当前的车速是否是最节省燃料的行驶速度，由此判断是否增大或减小油门，并逐步将行驶速度调整到最节省燃料的行驶速度，实现了节省燃料的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种燃料自动节省的系统，其特征在于，所述系统包括：

燃料消耗率检测装置，用于检测交通工具在当前状态下的燃料消耗率，所述燃料消耗率为所述交通工具单位时间内消耗的燃料量；

行驶速度信号检测装置，用于检测所述交通工具当前的行驶速度；

燃料节省判断控制装置，用于根据所述燃料消耗率检测装置检测得到的燃料消耗率，以及所述行驶速度信号检测装置检测的当前行驶速度，如果当前的行驶速度不是最节省燃料的行驶速度，则判断为使所述交通工具达到最节省燃料的行驶速度，是需要加速还是减速，并向加减速控制装置发送控制信号，控制所述加减速控制装置相应地增加或减小所述交通工具的行驶速度；其中最节省燃料的行驶速度指车速与燃料消耗的比值最大的速度，如果高的行驶状态与低的行驶状态下的所述比值相同，以高速度为控制目标；

加减速控制装置，用于接收所述燃料节省判断控制装置发送的控制信号，并根据所述控制信号相应地增加或者减小所述交通工具的行驶速度。

2.根据权利要求1所述的燃料自动节省的系统，其特征在于，所述系统还包括：

人为动作检测装置，用于检测到所述交通工具有人为的操作的时候，根据所述人为操作向系统发送中断信号，所述燃料自动节省系统在收到所述中断信号后停止工作或暂停工作。

3.根据权利要求1所述的燃料自动节省的系统，其特征在于，所述燃料节省判断控制装置为单片机芯片，所述燃料节省判断控制装置根据所述燃料消耗率的信号以及所述行驶速度的信号，在所述单片机芯片中进行计算，并输出所述控制信号。

4.根据权利要求1所述的燃料自动节省的系统，其特征在于，所述加减速控制装置通过增大所述交通工具的加速控制器控制信号以增加所述交通工具的行驶速度，通过减小所述交通工具的加速控制器控制信号以减小所述交通工具的行驶速度，且增大或减小的加速控制器控制信号的量为预设的标量值。

5.根据权利要求1所述的燃料自动节省的系统，其特征在于，

所述燃料节省判断控制装置，具体用于在每个预设的时间间隔内对所述交通工具的行驶速度和燃料消耗率进行检测，并计算每个时间间隔内的所述交通工具的行驶速度和燃料消耗率的比值；将当前行驶速度与燃料消耗率的比值，与上一次检测得到的行驶速度与燃料消耗率的比值进行比较，如果当前行驶速度与燃料消耗率的比值大于或等于上一次检测得到的行驶速度与燃料消耗率的比值，则控制所述加减速控制装置增加所述交通工具的行驶速度，如果当前行驶速度与燃料消耗率的比值小于上一次检测得到的行驶速度与燃料消耗率的比值，则控制所述加减速控制装置减小所述交通工具的行驶速度。

6.根据权利要求2所述的燃料自动节省的系统，其特征在于，所述系统还包括：

显示装置，用于将检测到所述交通工具的行驶速度信号和燃料消耗率信号进行显示；并在所述系统正常工作时显示系统正常工作的信号，当所述人为动作检测装置检测到有人为的操作时，显示系统暂停工作、恢复控制工作或停止工作的信号。

7.一种燃料自动节省的方法，其特征在于，所述方法包括：

检测交通工具在当前状态下的燃料消耗率，所述燃料消耗率为所述交通工具单位时间内消耗的燃料量；

检测所述交通工具当前的行驶速度；

根据检测的所述交通工具当前的燃料消耗率和行驶速度，如果当前的行驶速度不是最节省燃料的行驶速度，则判断为使所述交通工具达到最节省燃料的行驶速度，是需要加速还是减速；其中最节省燃料的行驶速度指车速与燃料消耗的比值最大的速度，如果高的行驶状态与低的行驶状态下的所述比值相同，以高速度为控制目标；

根据所述判断结果，相应地增加或减小所述交通工具的行驶速度。

8.根据权利要求7所述的燃料自动节省的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测到所述交通工具有人为的操作的时候，停止或暂停所述燃料自动节省的工作。

9.根据权利要求7所述的燃料自动节省的方法，其特征在于，所述增加或减小所述交通工具的行驶速度，包括：

通过增大所述交通工具的加速控制器控制信号以增加所述交通工具的行驶速度，或通过减小所述交通工具的加速控制器控制信号以减小所述交通工具的行驶速度，且增大或减小的加速控制器控制信号的量为预设的标量值。

10.根据权利要求7所述的燃料自动节省的方法，其特征在于，所述判断为使所述交通工具达到最节省燃料的行驶速度，是需要加速还是减速之前，还包括：

在预设的时间间隔内对所述交通工具的行驶速度和燃料消耗率进行检测，并比较每个时间间隔内的所述交通工具的行驶速度和燃料消耗率的比值；

所述判断为使所述交通工具达到最节省燃料的行驶速度，是需要加速还是减速，包括：

将当前行驶速度与燃料消耗率的比值，与上一次检测得到的行驶速度与燃料消耗率的比值进行比较，如果当前行驶速度与燃料消耗率的比值大于或等于上一次检测得到的行驶速度与燃料消耗率的比值，则判断所述交通工具需要增加速度；如果当前行驶速度与燃料消耗率的比值小于上一次检测得到的行驶速度与燃料消耗率的比值，则判断所述交通工具需要减小速度。

11.根据权利要求7所述的燃料自动节省的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将检测到的所述交通工具的行驶速度信号和燃料消耗率信号进行显示；当检测所述交通工具可以正常的进行燃料节省的工作时，显示正常进行燃料节省工作的信号，当检测到有人为的操作时，显示暂停或停止燃料节省工作的信号。

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