CN102264579B - 用于车辆的诊断系统和诊断方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的诊断系统，该车辆由内燃机驱动，该诊断系统获取由车辆速度定义的诊断行驶工况；存储传动系模型，传动系模型用于由车辆速度和加速度倒算内燃机的转矩以及旋转速度；存储映射图数据，在映射图数据中，燃料消耗与内燃机的转矩以及旋转速度相关联；基于内燃机上的实际控制的结果，更新映射图数据；使用传动系模型，计算当使得车辆根据行驶工况行驶时在内燃机旋转速度和转矩中的变化；使用计算得到的旋转速度和转矩中的变化以及映射图数据，计算当使得车辆根据行驶工况行驶时的燃料效率。

Description

用于车辆的诊断系统和诊断方法
技术领域
本发明涉及用于由内燃机驱动的车辆的诊断系统和诊断方法，特别涉及对车辆的燃料效率进行诊断的系统和方法。
背景技术
日本特开No.2006-183506（JP-A-2006-183506）、日本特开No.2004-60548（JP-A-2004-60548）、日本特开No.2006-118480（JP-A-2006-118480）、日本特开No.1-290967（JP-A-1-290967）等提出了计算车辆——特别是由内燃机驱动的车辆——的燃料效率（即燃料消耗和里程数（mileage）之间的关系）的多种方法。例如，JP-A-2006-183506介绍了基于内燃机的转矩和燃料喷射量来计算燃料效率的方法。采用上面的方法，内燃机的输出基于预定时间段内内燃机的转矩和旋转速度而计算，计算预定时间段内的总燃料供给量，于是，基于内燃机的输出和总燃料供给量之间的关系计算燃料效率。
顺便提及，影响车辆燃料效率的因素包括车联的使用条件、驾驶者的运行条件以及车辆自身的状态。JP-A-2006-183506介绍的计算燃料效率的方法为计算包括所有这些因素在内的综合燃料效率的方法。
然而，当试图基于计算结果采取对于燃料效率的改善措施时，改善措施的内容依赖于车辆的使用条件或驾驶者的运行条件是否影响燃料效率或车辆自身的状态（例如内燃机由于随时间的变化引起的劣化）是否影响燃料效率而不同。例如，当燃料效率由于车辆使用条件或驾驶者运行条件而劣化时，燃料效率可通过重新考虑使用条件或改变驾驶方式来改进。相反，当燃料效率由于车辆自身的状态而劣化时，有必要检查和维修车辆，以便改进燃料效率，取决于车辆劣化的进展，存在燃料效率可能不能改进太多的可能性。因此，不可能判断燃料效率劣化是否依赖于车辆使用条件或驾驶者运行条件或是依赖于车辆自身的状态。
已经注意，例如，JP-A-2004-60548介绍了使用特定的燃料消耗映射图计算燃料效率的方法，该映射图限定了内燃机的旋转速度、转矩和特定燃料消耗（g/（kW·h））之间的关系。采用上面的方法，基于里程数来计算内燃机当前特定燃料消耗关于初始特定燃料消耗的的校正因子，特定燃料消耗的校正因子乘以已经存储在特定燃料消耗映射图中的值，由此校正特定燃料消耗映射图。于是，通过参照校正后的特定燃料消耗映射图，基于内燃机的旋转速度和转矩，计算内燃机的特定燃料消耗，基于计算得到的特定燃料消耗，计算内燃机的燃料消耗。
发明内容
本发明提供了一种用于车辆的诊断系统和诊断方法，通过实质上消除驾驶者运行条件以及车辆使用条件对燃料效率的影响，其能够计算依赖于车辆自身状态的燃料效率。
本发明第一实施形态涉及一种用于车辆的诊断系统，该车辆由内燃机驱动。诊断系统包含：行驶工况（driving pattern）获取单元，其获取由车辆速度定义的诊断行驶工况；传动系模型存储单元，其存储传动系模型，用于由车辆速度和加速度倒算内燃机的转矩和旋转速度；映射图数据存储单元，其存储映射图数据，在映射图数据中，燃料消耗与内燃机的转矩以及旋转速度相关联；映射图数据更新单元，其基于内燃机上的实际控制的结果来更新映射图数据；燃料效率计算单元，其使用传动系模型来计算在使得车辆根据行驶工况行驶时的内燃机转矩和旋转速度上的变化，并使用计算得到的内燃机转矩与旋转速度的变化以及映射图数据来计算在使得车辆根据行驶工况行驶时的燃料效率。
采用上面的诊断系统，使用传动系模型来计算在使得车辆以诊断行驶工况行驶时在内燃机转矩和旋转速度上的变化，计算得到的内燃机转矩与旋转速度中的变化以及映射图数据被用于计算燃料效率，在所述映射图数据中，燃料消耗与转矩以及旋转速度相关联。由此计算得到的燃料效率在使得车辆在由传动系模式定义的预定条件下根据诊断行驶工况来行驶时被获得，实质上不受到车辆使用条件的影响或驾驶者运行条件的影响。另外，映射图数据基于内燃机上的实际控制的结果来更新，故车辆自身的状态——特别是内燃机的状态——被可靠地反映在燃料效率计算结果上。采用根据第一实施形态的诊断系统，通过基本上消除驾驶着运行条件和车辆使用条件对燃料效率的影响，可以计算依赖于车辆自身状态的燃料效率，并且可以基于计算结果公正地对车辆进行诊断。
在诊断系统中，传动系模型存储单元可被配置为，在组成传动系模型的系数或常数中，与车辆规格相关联的系数或常数是可重写的。
采用该诊断系统，通过基于车辆的测量到的状态重写与车辆规格相关联的系数或常数，可以进一步准确计算车辆自身状态决定的燃料效率。
在诊断系统中，映射图数据更新单元可使用内燃机的转矩和旋转速度以及燃料消耗的相应的实际值来更新映射图数据。
采用上面的诊断系统，通过将内燃机的转矩和旋转速度以及燃料消耗的相应的实际值用于更新映射图数据，可以可靠地将内燃机状态反映在映射图数据上。
在上面的诊断系统中，映射图数据更新单元可使用内燃机的旋转速度和燃料消耗的相应的实际值以及需要的转矩来更新映射图数据。
采用上面的诊断系统，通过将内燃机的燃料消耗和旋转速度的相应的实际值以及需要的转矩用于更新映射图数据，即使是在没有用于测量转矩的装置时，可以可靠地将内燃机的状态反映在映射图数据上。
在诊断系统中，映射图数据更新单元可使用内燃机的旋转速度和燃料消耗的相应的实际值以及由内燃机的运行状态推定的推定转矩来更新映射图数据。
采用上面的诊断系统，通过使用内燃机的旋转速度和燃料消耗的相应的实际值以及由内燃机的运行状态推定的推定转矩，即使是在没有用于测量转矩的装置的情况下，可以可靠地将内燃机的状态反映在映射图数据上。
在诊断系统中，映射图数据更新单元可由汽缸内压力传感器所测量的汽缸内压力来计算推定转矩。
采用上面的诊断系统，通过使用由汽缸内压力传感器测量的汽缸内压力，可以以高的准确度推定转矩。
诊断系统还可包含：警示单元，其将由燃料效率计算单元计算得到的燃料效率与预定的基准值进行比较，并在计算得到的燃料效率关于基准值发生劣化时发布警示。
采用上面的诊断系统，当燃料效率劣化时发布警示，故可以促使车辆的驾驶者或用户检查和维修车辆。
在诊断系统中，行驶工况可由车辆速度和加速度定义。在诊断系统中，行驶工况可在用于巡航行驶的巡航模式中受到调节，并可在满足进行巡航行驶的预定条件时使用传动系模型开始计算。在诊断系统中，行驶工况可为在日本的10-15模式中调节的行驶工况，或在美国的LA#4模式中调节的行驶工况。
顺便提及，不是用于诊断车辆状态的燃料效率，而是用于评估驾驶者的车辆运行条件的燃料效率可通过JP-A-2004-60548介绍的方法计算。燃料效率不仅依赖于驾驶者对车辆的运行条件变化，而且在车辆状态变化时——例如当内燃机由于随时间的变化而劣化时。在这种情况下，内燃机的旋转速度和转矩与特定燃料消耗之间的关系发生变化，然而，该关系在JP-A-2004-60548介绍的方法中是恒定的。特定的燃料消耗通过依赖于里程数的校正因子来校正。然而，里程数和校正因子之间的关系是恒定的，车辆的实际状态不被反映。
为了诊断车辆状态，有必要计算反映车辆实际状态的燃料效率，特别是反映内燃机的实际状态。为上述目的，重要的是，在必要时，更新用于计算燃料效率的映射图数据，然而，这里存在问题。
首先，用于计算燃料效率的映射图数据受欢迎地配置为使得燃料消耗与内燃机的转矩以及旋转速度相关联。然而，它们的关系依赖于用于内燃机控制的发动机参数值而变化。在这些发动机参数中，点火定时是典型的。当其他发动机参数值恒定时，当点火定时为对于最优转矩的最小点火提前角（下面称为“MBT”）时转矩是最大的，结果，燃料效率是最优的。内燃机受到控制，以便尽可能地实现处于MBT的运行。因此，映射图数据受欢迎地配置为使得，在点火定时为MBT时，燃料消耗与内燃机的转矩以及旋转速度相关联。另外，当映射图数据基于作为MBT的点火定时时，映射图数据的更新定时也受欢迎地设置在内燃机以MBT运行时。
然而，依赖于驾驶者对车辆的运行条件，内燃机常常运行在除MBT以外的点火定时。因此，如果映射图数据的更新定时被限制为当内燃机以MBT运行时，存在难以以足够的频度进行更新的可能。当更新频率低时，映射图数据难以充分反映内燃机的实际状态，因此，难以准确进行基于燃料效率的诊断。
于是，诊断系统可进一步包含：转矩特性模型存储单元，其存储转矩特性模型，转矩特性模型代表内燃机上的控制中使用的特定发动机参数和内燃机的转矩之间的关系；数据获取单元，其在映射图数据被更新的更新定时获取内燃机的旋转速度和转矩及燃料消耗的相应的值以及所述特定发动机参数的值；更新转矩值产生单元，其在所获取的所述特定发动机参数的值不同于特定值时，使用转矩特性模型，由所获取的转矩值，产生与所述特定值对应的转矩更新值，其中，映射图数据更新单元可将映射图数据的这样的燃料消耗值更新为所获取的燃料消耗值：该值与内燃机的所获取的旋转速度值以及所获取的转矩值或所产生的转矩更新值对应。
采用上面的诊断系统，内燃机的旋转速度和转矩以及燃料消耗的相应值以及特定发动机参数值在映射图被更新的更新定时被获取。于是，映射图数据的燃料消耗值——其对应于所获取的转矩值和所获取的发动机旋转速度值——被更新为所获取的燃料消耗值。另外，当所获取的特定发动机参数值不同于特定值时，由所获取的转矩值，将代表特定发动机参数和内燃机转矩之间关系的转矩特性模型用于产生转矩更新值，转矩更新值与所述特定值对应。于是，与所产生的转矩更新值以及所获取的发动机旋转速度值对应的映射图数据的燃料消耗值被更新为所获取的燃料消耗值。通过这种方式，采用该诊断系统，无论特定发动机参数值是否为特定值，每当映射图数据更新定时到来时，可以更新映射图数据。因此，通过高效地更新映射图数据，可以将内燃机的实际状态充分反映在燃料效率计算结果上。
在诊断系统中，当所获取的所述特定发动机参数的值与所述特定值一致时，映射图数据更新单元可将映射图数据的这样的燃料消耗值更新为所获取的燃料消耗值：该值与内燃机的所获取的旋转速度值以及所获取的转矩值对应，并且，当所获取的所述特定发动机参数的值不同于所述特定值时，映射图数据更新单元可将映射图数据中这样的燃料消耗值更新为所获取的燃料消耗值：该值与内燃机的所获取的旋转速度值以及所产生的转矩更新值对应。
在该诊断系统中，所述特定发动机参数可以为点火定时，所述特定值为为了得到最佳转矩的最小点火提前角（下面称为“MBT”）。
采用上述诊断系统，可以计算当内燃机以MBT运行时实现的最大燃料效率，故而可以在燃料效率方面公正地诊断车辆。另外，映射图数据基于作为MBT的点火定时。然而，即使在当内燃机以除MBT以外的点火定时运行时获取数据时，数据可用于更新映射图数据，故映射图数据的更新定时不限于内燃机以MBT运行时。
在该诊断系统中，所述特定发动机参数可以为空气-燃料比，所述特定值可以为化学计算（stoichiometric）的空气-燃料比。在该诊断系统中，所述特定发动机参数为直接喷射发动机的燃料喷射定时、EGR率和阀定时中的至少一个。
在诊断系统中，在获取与内燃机的转矩和旋转速度的同样的值对应的多个燃料消耗值时，映射图数据更新单元可将映射图数据的燃料消耗值更新为所述多个燃料消耗值的平均值。
采用上面的诊断系统，与内燃机的转矩和旋转速度的相同值对应的多个燃料消耗值被获取，映射图数据的燃料消耗值被更新为所述多个燃料消耗值的平均值。因此，通过减小所获取数据中包含的噪音的影响，可以改进更新的准确性。
本发明的第二实施形态涉及一种用于由内燃机驱动的车辆的诊断方法。该诊断方法包含：获取由车辆速度定义的诊断行驶工况；存储传动系模型，传动系模型用于由车辆速度和加速度倒算内燃机的转矩以及旋转速度；存储映射图数据，在映射图数据中，燃料消耗与内燃机的转矩以及旋转速度相关联；基于内燃机上的实际控制的结果，更新映射图数据；使用传动系模型，计算当使得车辆根据行驶工况行驶时在内燃机旋转速度和转矩中的变化；使用计算得到的内燃机旋转速度和转矩中的变化以及映射图数据，计算当使得车辆根据行驶工况行驶时的燃料效率。
附图说明
由下面结合附图对本发明的示例性实施例的介绍，将会明了本发明的前述以及其他目的、特征和优点。图中相似的标号用于表示相似的元件，在附图中：
图1为一原理图，其示出了根据本发明第一实施例的车辆诊断系统的配置实例；
图2为一图表，其示出了根据本发明第一实施例的诊断行驶工况的实例；
图3为根据本发明第一实施例的传动系模型的概念图；
图4为一流程图，其示出了在本发明第一实施例中执行的燃料效率诊断的过程；
图5为一流程图，其示出了在本发明第一实施例中执行的燃料效率计算的过程；
图6为一流程图，其示出了根据对本发明第一实施例的第一替代性实施例的燃料效率计算过程的部分，其中，车辆装有转矩转换器型自动变速器（torque converter automatic transmission）；
图7为一原理图，其示出了根据本发明第二实施例的用于车辆的诊断系统的构造；
图8为根据本发明第二实施例的燃料消耗映射图的概念图；
图9为根据本发明第二实施例的转矩特性模型的概念图；以及
图10为一流程图，其示出了在本发明第二实施例中执行的更新燃料消耗映射图的过程。
具体实施方式
下面，将参照图1-图5介绍本发明的第一实施例。
第一实施例
第一实施例中的车辆或诊断目标为这样的车辆：其由内燃机（下面简称为发动机）驱动。车辆包含传动系中的手动变速器或电磁离合器型自动变速器。发动机的类型不受限制。根据当前实施例的诊断系统被实现为为车辆提供的控制器的功能之一。图1示出了在车辆控制器用作诊断系统的情况下的配置框图。图1所示的配置以这样的方式实际上实现：控制器的CPU根据存储在控制器的存储器中的程序运行。
如图1所示，诊断系统由五个元件2、4、6、8、10构成。构成诊断系统的元件中的一个为行驶模式数据存储单元2，其存储诊断行驶模式数据。行驶模式数据通过车辆速度V定义诊断行驶工况。当行驶模式数据以图表表达时，行驶模式数据在图2中示出。除了车辆速度V以外，诊断行驶工况可通过加速度等来定义。行驶工况的特定实例可以为在10-15模式中调节的行驶工况或在美国的LA#4模式中调节的行驶工况。行驶模式数据存储单元2中存储的行驶模式数据可在外部重新写入。也就是说，行驶模式数据存储单元2能够从外部获取行驶模式数据。注意，预定的行驶工况（例如巡航模式）可由驾驶者输入，以便测量燃料效率。另外，存储器可预先存储这样的程序：其在预定运行模式——例如自动巡航——被检测到时自动执行诊断。
诊断系统的元件包含燃料效率计算单元4。燃料效率计算单元4使用燃料效率模式来计算车辆的燃料效率（即燃料消耗和里程数之间的关系）。燃料效率模型为用于由行驶模式数据来计算燃料效率的计算模型。下面，使用燃料效率模型计算的燃料效率被称为模式燃料效率X[km/l]。燃料效率模型由传动系模型和燃料消耗映射图构成，并被存储在诊断系统中。图3为传动系模型的概念图。如图所示，传动系模型对从发动机到轮胎（驱动轮）的转矩和旋转的传送特性进行建模。通过以相反的方向计算传动系模型，发动机旋转速度Ne和发动机转矩Te可由行驶模式数据倒算。也就是说，可以基于各个驱动轮的转矩和旋转特性来计算发动机旋转速度Ne和发动机转矩Te。在燃料消耗映射图中，发动机中的燃料消耗q[g/s]与发动机旋转速度Ne[rpm]以及发动机转矩（即发动机的旋转轴的转矩）Te[Nm]相关联。使用传送系模型和燃料消耗映射图计算模式燃料效率X的方法将在下面详细介绍。
诊断系统的元件包含燃料效率OBD单元6。燃料效率OBD单元6执行使用燃料效率模型计算的模式燃料效率X的燃料效率诊断。于是，基于燃料效率诊断的结果，车舱中的警示灯（未示出）用于警示驾驶者或用户。诊断系统执行燃料效率诊断的方法将在下面详细介绍。
另外，诊断系统的元件包含映射图数据更新单元8。映射图数据更新单元8基于发动机上的实际控制的结果来学习发动机旋转速度、发动机转矩、燃料消耗之间的关系，并以预定间隔基于学习结果来更新燃料消耗映射图。然而，学习仅仅在发动机处于正常控制状态时由映射图数据更新单元8来进行。正常控制状态意味着这样的状态：不进行特殊的控制，例如冷启动时的触媒加热运行，以及用于触媒再生的燃料过量供给（rich spike）控制。用于学习的信息为由用于发动机旋转速度的曲轴角度传感器测量的实际值，以及由燃料消耗的燃料喷射量计算的实际值。当发动机具有转矩传感器时，用于发动机转矩的由转矩传感器测量的实际值可被用作用于学习的信息。在不具有转矩传感器的发动机中，如果为任何汽缸设置汽缸内的传感器（CPS），基于汽缸内压力计算的推定转矩可被用作用于学习的信息。另外，在既不具有转矩传感器又不具有汽缸内压力差传感器的发动机中，基于入口气流速率、点火定时和空气-燃料比计算的推定转矩可用作用于学习的信息，或者，由加速器操作量等计算的所需转矩（即车辆驾驶者需要的转矩）可被用作用于学习的信息。注意，下面将在第二实施例中详细介绍基于发动机上的实际控制结果的更新。
另外，诊断系统的元件包含模型数据输入单元10。构成传动系模型的多条数据——具体而言，例如车辆重量和轮胎直径的车辆规格数据，例如滚动摩擦系数的多种损耗系数，变速器的换档模式，等等——可从模型数据输入单元10来输入。例如，当轮胎直径和/或滚动摩擦系数由于轮胎更换而变化时，传动系模型的数据也被重新写入，以便将传动系模型更新为根据实际车辆的最新模型。
下面，将参照图4所示的流程图来介绍根据第一实施例的诊断系统执行的燃料效率诊断过程。如图4所示，在燃料效率诊断的第一步骤S2中，燃料效率计算单元4使用燃料效率模型来计算模式燃料效率X。此步骤的过程以相对较长的预定间隔执行，或在预定定时——例如发动机起动的定时——上执行。下面将介绍使用燃料效率模型的燃料效率计算的特定过程。
在接下来的步骤S4中，燃料效率OBD单元6作出判断。燃料效率OBD单元6判断由燃料效率计算单元4计算的模式燃料效率X是否满足下面的不等式表达的关系。
X>d·Xini
Xini为基准值，且为新车时的测量值或目录值。系数d小于1。d的值被设置为这样的值：在其上，至少是在满足上述关系（不等式）时，在燃料效率方面，可判断车辆自身是否存在问题。
当满足上面的关系时（步骤S4中的是），重复步骤S2的过程和步骤S4的判断。
当不满足上面的关系时（步骤S4中的否），也就是说，当模式燃料效率X超过可允许值且劣化时，燃料效率OBD单元6执行步骤S6的过程。燃料效率OBD单元6点亮或闪烁车舱内的警示灯，例如仪表面板上的警示灯，以便警示驾驶者。
如将在下面介绍的，使用燃料效率模型计算的模式燃料效率X为依赖于车辆自身状态确定的燃料效率，并为用于评估燃料效率的公平的指标（index），其较不可能受到车辆使用条件和驾驶者运行条件的影响。因此，模式燃料效率X的劣化意味着存在车辆中已经发生问题的可能性。在根据第一实施例的诊断系统中，当作为燃料效率诊断的结果判断为模式燃料效率X劣化时，燃料效率OBD单元6发出警示。因此，可以促使驾驶者检查和维修车辆。
图5为一流程图，其示出了在步骤S2中由燃料效率计算单元4执行的燃料效率计算过程。如图5所示，步骤S2的过程包含从步骤S202到步骤S214的过程。如上面所介绍的，燃料效率模型由传动系模型和燃料消耗映射图构成。从步骤S202到步骤S210的过程对应于传动系模型的计算。燃料消耗映射图在步骤S212的过程中使用。
在燃料效率计算的第一步骤S202中，存储在行驶模式数据存储单元2中的行驶模式数据被载入燃料效率计算单元4。燃料效率计算单元4从行驶模式数据中获取车辆速度V[m/s]，并基于车辆速度V计算加速度α[m/s2]。特别地，从由行驶模式数据调节的行驶工况的开始到结束，以预定的时间间隔获取车辆速度V（例如，1秒的间隔）。于是，加速度α[m/s2]基于所获取的车辆速度和上述时间间隔来计算。
在下面的步骤S204中，燃料效率计算单元4基于车辆速度和加速度α来计算行驶阻抗Rall[N]。行驶阻抗Rall[N]可通过空气阻抗Rair和滚动阻抗Rroll如下面的公式所示来计算。
Rall=Rair+Rroll
阻抗Rair和Rroll使用预先经验地制备的映射图或使用物理公式来计算。这些映射图和物理公式构成传动系模型的一部分。另外，在计算使用的常数和系数中，可依赖于车辆的状态变化的常数，例如车辆重量和各个轮胎的滚动摩擦系数，可通过模型数据输入单元10重新写入。
在接下来的步骤S206中，燃料效率计算单元4使用下面的公式，基于车辆速度V来计算轮胎旋转速度Na[rpm]，基于行驶阻抗Rall来计算轮胎转矩Ta[Nm]。这里，R为轮胎的有效半径，并且也可通过模型数据输入单元10重新写入。
Na=V/（2·π·R）
Ta=Rall·R
在接下来的步骤S208中，燃料效率计算单元4使用下面的公式，基于轮胎旋转速度Na来计算推进轴（propeller shaft）旋转速度Np[rpm]，基于轮胎转矩Ta来计算推进轴转矩Tp[Nm]。这里，iD为差动齿轮Tp的差速比[在图3中用“D/F”表示]，ΔTD为差动齿轮中的转矩损耗。ΔTD的值使用物理公式计算，或使用事先经验地制备的映射图来计算。
Np=Na·iD
Tp=Ta/iD+ΔTD
在下面的步骤S210中，燃料效率计算单元4使用下面的公式，基于推进轴旋转速度Np来计算发动机旋转速度Ne[rpm]，基于推进轴转矩Tp来计算发动机转矩Te[Nm]。
Ne=Np·iM
Te=Tp/iM+ΔTM+ΔTE+IE·iD·iM·α/R
这里，iM为变速器的齿轮比（在图3中用“T/M”表示），IE为发动机惯性力矩。在第一实施例中，变速器为手动变速器。齿轮比iM的值根据预定的换挡模式（shift pattern）来确定。换挡模式为当变速器为电磁离合器型自动变速器时在变速器上的控制中使用的换挡模式，并为当变速器为手动变速器时在燃料效率方面可被看为最优的虚拟换挡模式。换挡模式还构成传动系模型的一部分。ΔTM为变速器中的转矩损耗。ΔTE为发动机（图3中的发动机）中的转矩损耗。ΔTE和ΔTM的相应值使用物理公式或使用预先经验地制备的映射图来计算。
通过从步骤S202到步骤S210的过程，当车辆以在行驶模式数据中调节的行驶工况行驶时的发动机转矩Te和发动机旋转速度Ne各自以预定的时间间隔计算。在下面的步骤S212中，燃料效率计算单元将步骤S210中的计算结果应用到燃料消耗映射图，并从在行驶模式数据中调节的行驶工况开始到结束时以预定时间间隔（这里，1秒钟的时间间隔）计算燃料消耗q[g/s]。
在最后的步骤S214中，如下面的公式所示，使用车辆速度V的时间积分和燃料效率的时间积分，燃料效率计算单元4计算模式燃料效率X：
X=ρ·∫Vdt/∫qdt×103
每个时间积分的积分间隔的范围从在行驶模式数据中调节的行驶工况的开始点到结束点。上面的公式中的ρ为燃料密度。
如上所述，在根据第一实施例的诊断系统中，当车辆以诊断行驶模式行驶时的发动机转矩和发动机旋转速度的变化使用传送系模型来计算，于是，计算结果和燃料消耗映射图用于计算车辆的模式燃料效率。通过根据第一实施例的诊断系统计算的模式燃料效率为当车辆在传动系模型定义的预定条件下以诊断行驶模式行驶时的燃料效率，故而，车辆的使用条件对燃料效率的影响和驾驶者的运行条件对燃料效率的影响得到抑制。另外，燃料消耗映射图的数据由映射图数据更新单元8基于发动机上的实际控制的结果来更新，故车俩自身的状态——特别地，发动机的状态——被可靠地反映在模式燃料效率的计算结果上。注意，基于发动机上的实际控制的结果的更新将在第二实施例中详细介绍。
上面介绍了本发明的第一实施例，然而，本发明的实施形态不限于上面介绍的第一实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的实施形态可以以多种形式修改。
第一替代性实施例
例如，本发明的实施形态可应用到装有转矩转换器型自动变速器的车辆。在这种情况下，图5所示的流程图中仅仅步骤S210的过程必须由图6所示的流程图中的步骤S220、S222、S224和S226的过程替换。
将介绍图6的流程图。在步骤S220中，转矩转换器旋转速度Nc和转矩转换器转矩Tc基于推进轴旋转速度Np和推进轴转矩Tp来计算。使用用于上述计算的映射图、物理公式或经验公式对转矩转换器的传送特性进行建模的转矩转换器模型。在步骤S222中，发动机旋转速度Ne和发动机转矩Te由转矩转换器旋转速度Nc和转矩转换器转矩Tc来计算。
需要变速器的齿轮比iM以计算转矩转换器旋转速度Nc和转矩转换器转矩Tc，基于换档位置确定齿轮比iM。换档位置在步骤S226中选择。在步骤S226中，换档位置通过基于在步骤S224中计算的节流阀开度θ参照换档线映射图来选择。在步骤S224中，节流阀开度θ基于在步骤S222中计算的发动机转矩Te和发动机旋转速度Ne通过参照预先制备的映射图来确定。
下面，将参照图7-图10介绍本发明的第二实施例。
第二实施例
第二实施例的车辆或诊断目标为由内燃机（下面，简称为发动机）驱动的车辆。对于车辆装备的发动机为火花点火式发动机，其空气燃料比被控制为化学计算的空气燃料比。其他的发动机规格不受限制。根据第二实施例的诊断系统被实现为对于车辆设置的控制器的功能之一。图7示出了在车辆控制器用作诊断系统的情况下的配置框图。图7所示的配置以这样的方式虚拟地实现：控制器的CPU根据存储在控制器的存储器中的程序来运行。下面，相似的标号表示与第一实施例中的部件类似的部件，省略与第一实施例重复的介绍。
图8为燃料消耗映射图的概念图。如图所示，根据第二实施例的映射图数据更新单元8获取发动机的发动机旋转速度Ne和MBT转矩TMBT，将由这些发动机旋转速度Ne和MBT转矩TMBT规定的燃料消耗值更新为当前获取的值q。MBT转矩为当点火定时为对于最佳转矩的最小点火提前角（下面称为“MBT”）时从发动机输出的转矩。关于同样的发动机旋转速度和燃料消耗，当点火定时为MBT时，转矩最大，结果，燃料效率也是最优的。因此，在图8所示的燃料消耗映射图中，当点火定时为MBT时，燃料消耗与发动机的转矩和旋转速度相关联。
映射图数据更新单元8从发动机实际控制的结果获取用于更新燃料消耗映射图的数据。然而，发动机并不必然以MBT运行。在燃料效率方面，希望发动机尽可能地以MBT运行，然而，实际上，发动机常常在除MBT以外的点火定时运行。因此，如果燃料消耗映射图的更新定时限制为当点火定时为MBT时，难以以充分的频度进行更新。
于是，在除MBT以外的点火定时上，根据第二实施例的映射图数据更新单元8将获取的发动机转矩Te转换为MBT转矩，并使用转换得到的MBT转矩更新燃料消耗映射图。转矩特性模型用于上述转换。第二实施例中使用的转矩特性模型为统计模型，其中，点火定时和转矩之间的关系用数学表达式表示。当发动机旋转速度恒定时，统计模型可用下面的数学表达式表示。
F(SA)=a*SA2+b*SA+c
在上面的数学表达式中，a、b、c为常数，并通过经验确定。为各个发动机旋转速度制备的上面的数学表达式所示的统计模型可被看作根据第二实施例的转矩特性模型。
转矩特性模型被存储在映射图数据更新单元8中。图9为存储在映射图数据更新单元8中的转矩特性模型的概念图。图9所示的转矩曲线为转矩特性模型。如图9所示，假设燃料消耗映射图更新时获取的点火定时为SA，此时的转矩为TSA。另外，假设此时的燃料消耗为q。于是，假设在点火定时SA和转矩TSA规定的转矩曲线上，MBT的转矩为TMBT。第二实施例基于化学计算的运行，故燃料消耗值在转矩曲线上的任何位置相同。在点火定时SA时产生转矩TSA需要的燃料消耗q等于在MBT处产生转矩TMBT需要的燃料消耗。映射图数据更新单元8将由发动机旋转速度Ne和转矩TMBT规定的燃料消耗值更新为当前获取的值q。
然而，仅仅在发动机处于通常受控状态时，由映射图数据更新单元8进行学习。通常受控状态意味着不进行特殊控制的状态。这里，特殊控制意味着上面介绍的转矩特性模型不能用于表示点火定时和转矩之间的关系的控制。例如，特殊控制包括富运行（rich operation）和贫运行（leanoperation），其积极地将空气-燃料比从化学计算的空气燃料比移开。另外，特殊控制还包括将阀定时固定在特定位置以及在冷启动时执行的控制。这是因为转矩特性模型基于阀定时依赖于环境受到控制。另外，特殊控制还包含触媒加热运行，其以大的量故意滞后点火定时。
图10为一流程图，其示出了更新上面介绍的燃料消耗映射图的过程。在燃料效率诊断的第一步骤S12中，在燃料消耗映射图被更新的更新定时上，映射图数据更新单元8被指示为更新燃料消耗映射图。更新定时可被设置在车辆从先前状态行驶预定距离时。或者，更新定时可被设置在从先前状态起预定时间段已经过去时。
在接下来的步骤S14中，获取当前运行状态的多条数据。这里，所获取的数据为发动机旋转速度Ne、点火定时SA、发动机转矩Te以及燃料消耗q。当发动机装有转矩传感器时，转矩传感器测量的实际值被获取为发动机转矩Te。在不具有转矩传感器的发动机中，如果为任何汽缸设置了汽缸内传感器，可获取基于汽缸内压力计算的推定转矩。
在接下来的步骤S16中，判断当前点火定时SA是否为MBT。在当前点火定时SA为MBT时，过程进行到步骤S20。在步骤S20中，当前发动机旋转速度Ne和发动机转矩Te在燃料消耗映射图上规定的燃料消耗值被更新为当前获取的值q。
在当前点火定时不是MBT时，过程经由步骤S18的处理进行到步骤S20。在步骤S18中，转矩特性模型用于推定处于MBT的转矩TMBT。在接下来的步骤S20中，当前发动机旋转速度Ne和推定MBT转矩TMBT在燃料消耗映射图上规定的燃料消耗值被更新为当前获取的值q。
如上所述，采用根据第二实施例的诊断系统，无论点火定时是否为MBT，每当燃料消耗映射图的更新定时到来时，燃料消耗映射图可被更新。因此，燃料消耗映射图的更新定时不限于发动机以MBT运行时，燃料消耗映射图的高效更新使得可以充分将发动机实际状态反映在燃料效率计算结果上。
本发明的第二实施例如上面所介绍，然而，本发明的实施形态不限于上面的第二实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的实施形态可以以多种形式修改。例如，本发明的实施形态可以修改为下面的替代性实施例。
第二替代性实施例
在上面的第二实施例中，燃料消耗映射图基于在更新指示被发布时获取的一组燃料消耗数据来更新。实际上，存在燃料消耗实际测量值中的变化，故存在这样的可能：如果使用一组燃料消耗数据进行更新，误差被包含在内。因此，受欢迎的是，所获取的燃料消耗值与发动机转矩和发动机旋转速度相关联地被存储。于是，受欢迎的是，当预定数量（例如10个）的与同一发动机转矩以及发动机旋转速度对应的燃料消耗值被获取时，燃料消耗映射图借助所述预定数量的燃料消耗数据的平均值来更新。通过这样做，可以减小所获取数据中包含的噪音的影响，以改进燃料消耗映射图的更新准确性。
第三替代性实施例
另外，在上面的第二实施例中，使用了代表点火定时与发动机转矩之间的关系的转矩特性模式。这是根据本发明的实施形态的转矩特性映射图的实例，也就是说，代表发动机上的控制中使用的特定发动机参数与发动机转矩之间的关系的转矩特性映射图的实例。特定的发动机参数不限于点火定时。空气-燃料比、对于直接喷射发动机的燃料喷射定时、EGR率、阀定时等可用作特定发动机参数，或者，其全部可用作特定发动机参数。例如，当特定发动机参数为空气燃料比时，化学计算的空气燃料比可被设置为特定值，如同第二实施例中的MBT一样。在这种情况下，在当前空气燃料比不同于化学计算的空气燃料比时，代表空气燃料比和转矩的转矩特性模式被使用，以便使得由获取矩的转值计算与化学计算的空气燃料比对应的更新转矩值成为可能。

Claims (17)

1.一种用于车辆的诊断系统，该车辆由内燃机驱动，该诊断系统包含：
行驶工况获取单元（2），其获取由车辆速度定义的诊断行驶工况；
传动系模型存储单元，其存储传动系模型，传动系模型用于由车辆速度和加速度倒算内燃机的转矩和旋转速度；
映射图数据存储单元，其存储映射图数据，在映射图数据中，燃料消耗与内燃机的转矩和旋转速度相关联；
映射图数据更新单元（8），其基于内燃机上的实际控制的结果来更新映射图数据；以及
燃料效率计算单元（4），其使用传动系模型来计算当使得车辆根据行驶工况行驶时在内燃机旋转速度和转矩中的变化，并使用计算得到的内燃机旋转速度和转矩中的变化以及映射图数据来计算在使得车辆根据行驶工况行驶时的燃料效率。
2.根据权利要求1的诊断系统，其中，
传动系模型存储单元被配置为，在组成传动系模型的系数或常数中，与车辆规格相关联的系数或常数是可重写的。
3.根据权利要求1或2的诊断系统，其中，
映射图数据更新单元（8）使用内燃机的转矩和旋转速度以及燃料消耗的相应的实际值来更新映射图数据。
4.根据权利要求1或2的诊断系统，其中，
映射图数据更新单元（8）使用内燃机的旋转速度和燃料消耗的相应的实际值以及需要的转矩来更新映射图数据。
5.根据权利要求1或2的诊断系统，其中，
映射图数据更新单元（8）使用内燃机的旋转速度和燃料消耗的相应的实际值以及由内燃机的运行状态推定的推定转矩来更新映射图数据。
6.根据权利要求5的诊断系统，其中，
映射图数据更新单元（8）由汽缸内压力传感器所测量的汽缸内压力来计算推定转矩。
7.根据权利要求1或2的诊断系统，还包含：
警示单元，其将由燃料效率计算单元（4）计算得到的燃料效率与预定的基准值进行比较，并在计算得到的燃料效率关于基准值发生劣化时发布警示。
8.根据权利要求1或2的诊断系统，其中，
行驶工况由车辆速度和加速度定义。
9.根据权利要求1或2的诊断系统，其中，
行驶工况在用于巡航行驶的巡航模式中受到调节，并在满足进行巡航行驶的预定条件时使用传动系模型开始计算。
10.根据权利要求1或2的诊断系统，其中，
行驶工况为在日本的10-15模式中调节的行驶工况，或在美国的LA#4模式中调节的行驶工况。
11.根据权利要求1或2的诊断系统，还包含：
转矩特性模型存储单元，其存储转矩特性模型，转矩特性模型代表内燃机上的控制中使用的特定发动机参数和内燃机的转矩之间的关系；
数据获取单元，其在映射图数据由映射图数据更新单元（8）进行更新时获取内燃机的旋转速度和转矩及燃料消耗的相应的值以及所述特定发动机参数的值；以及
更新转矩值产生单元，其在所获取的所述特定发动机参数的值不同于特定值时，使用转矩特性模型，由所获取的转矩值，产生与所述特定值对应的转矩更新值，其中，
映射图数据更新单元（8）将映射图数据的这样的燃料消耗值更新为所获取的燃料消耗值：该值与内燃机的所获取的旋转速度值以及所获取的转矩值或所产生的转矩更新值对应。
12.根据权利要求11的诊断系统，其中，
当所获取的所述特定发动机参数的值与所述特定值一致时，映射图数据更新单元（8）将映射图数据的这样的燃料消耗值更新为所获取的燃料消耗值：该值与内燃机的所获取的旋转速度值以及所获取的转矩值对应，且
当所获取的所述特定发动机参数的值不同于所述特定值时，映射图数据更新单元（8）将映射图数据中这样的燃料消耗值更新为所获取的燃料消耗值：该值与内燃机的所获取的旋转速度值以及所产生的转矩更新值对应。
13.根据权利要求11的诊断系统，其中，
所述特定发动机参数为点火定时，所述特定值为为了得到最佳转矩的最小点火提前角。
14.根据权利要求11的诊断系统，其中，
所述特定发动机参数为空气-燃料比，所述特定值为化学计算的空气-燃料比。
15.根据权利要求11的诊断系统，其中，
所述特定发动机参数为直接喷射发动机的燃料喷射定时、EGR率和阀定时中的至少一个。
16.根据权利要求11的诊断系统，其中，
在获取与内燃机的转矩和旋转速度的同样的值对应的多个燃料消耗值时，映射图数据更新单元（8）将映射图数据的燃料消耗值更新为所述多个燃料消耗值的平均值。
17.一种用于由内燃机驱动的车辆的诊断方法，其包含：
获取由车辆速度定义的诊断行驶工况；
存储传动系模型，传动系模型用于由车辆速度和加速度倒算内燃机的转矩以及旋转速度；
存储映射图数据，在映射图数据中，燃料消耗与内燃机的转矩以及旋转速度相关联；
基于内燃机上的实际控制的结果，更新映射图数据；
使用传动系模型，计算当使得车辆根据行驶工况行驶时在内燃机旋转速度和转矩中的变化；以及
使用计算得到的内燃机旋转速度和转矩中的变化以及映射图数据，计算当使得车辆根据行驶工况行驶时的燃料效率。
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