CN103213544B - 一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认系统和方法，该档位确认系统包括数据处理器、车辆运行数据采集模块、结果输出模块和配置存储器，该配置存储器中存储有发动机万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比以及轮胎滚动半径，该车辆运行数据采集模块采集车辆的当前车速、发动机转速和发动机扭矩并传输至数据处理器，该数据处理器则在调用配置存储器中发动机万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比和轮胎滚动半径的基础上确定当前档位和经济档位，该数据处理器在经济档位不等于当前档位时通过结果输出模块输出经济档位。本发明能实时判断车辆经济档位，改变司机不良驾驶行为，起到降低油耗的作用。

Description

一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认系统和方法
技术领域
本发明涉及车辆领域，更具体的说是涉及一种发动机驱动车辆经济行驶档位的确认系统和方法。
背景技术
随着当前油价的高涨，节能减排和低碳生活已在国内外受到广泛的关注，其中汽车的油耗与排放则成为城市最重要的燃油消耗与污染来源之一。除了鼓励人们更多采用公共交通工具以外，如何降低车辆油耗也成为一大重点，通过采用高效的发动机和执行更严格的排放标准都能够改善车辆的油耗与排放，同时让驾驶者采用更节油的驾驶方式也能显著的降低车辆的油耗。据福特公司研究表明，经过节油驾驶培训的驾驶员短期内能降低燃油消耗25％，在一到一年半的长时间内比未经过培训的驾驶员节油15％。但随着时间越长，培训的效果逐渐降低，开发一种能够随时培训、提醒司机节油驾驶的技术具有很高的价值。
针对上述考虑，中国发明专利申请201010157270.5公开了柴油整车经济档位及经济车速段智能提醒装置，其基于车辆等速油耗曲线上的数据来确定当前车速下的经济档位，并通过显示模块来告知驾驶人员；但是由于其在实施时，需先通过整车实验或整车计算软件CRUISE模拟计算，确定满载和空载状态下，各档等速时的扭矩(用于整车载荷判断)；又还要实验或模拟计算出各个载荷、各个档位下的等速油耗曲线(用于经济车速段判断依据)；故其会存在如下缺陷：
一、其计算结果的准确性完全依赖于仿真的计算结果，而仿真的计算结果不可避免会存在偏差，故会影响到结果的准确性；
二、由于其需要存储大量的等速油耗曲线，故需要较多的处理器和存储资源，从而具有占据空间大和成本高的问题；
三、其对于不同配置的车辆、售出后车辆配置变更、或者因磨损等因素而导致动力参数改变的情形，还必须重新计算等速油耗曲线，从而具有实际应用受限的问题。
有鉴于此，本发明人针对现有经济档位提醒装置的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认系统，以解决现有技术中存在准确性差、数据量大以及实际应用范围窄的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认系统，其中，包括数据处理器以及与数据处理器相连的车辆运行数据采集模块、结果输出模块和配置存储器，该配置存储器中存储有发动机万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比以及轮胎滚动半径，该车辆运行数据采集模块采集车辆的当前车速、发动机转速和发动机扭矩并传输至数据处理器，该数据处理器则在调用配置存储器中发动机万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比和轮胎滚动半径的基础上确定当前档位和经济档位，该数据处理器在经济档位不等于当前档位时通过结果输出模块输出经济档位。
进一步，该档位确认系统还包括与配置存储器相连的车辆信息配置模块，该车辆信息配置模块接收车辆配置的数据信息并将数据信息转换为万有特性曲线、速比及轮胎滚动半径而存储在配置存储器中。
进一步，该车辆配置的数据信息包括发动机型号、变速箱型号、主减速比及轮胎滚动半径。
进一步，该档位确认系统还包括显示设备，该显示设备与结果输出模块相连而将经济档位显示出来。
本发明的第二目的在于提供一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认方法，其包括如下步骤：
①、预存车辆的发动机万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比以及轮胎滚动半径；
②、采集车辆行驶时的发动机转速、发动机扭矩以及车速；
③、根据发动机转速、轮胎滚动半径、车速以及主减速比计算出当前速比，并根据变速箱各档速比判断出当前档位；
④、模拟换挡并计算出其它档位下的发动机转速和发动机扭矩；
⑤、基于发动机万有特性中燃油消耗率曲线，计算出各个档位下的燃油消耗率；比较各个档位的燃油消耗率，并基于最小燃油消耗率而确定出经济档位；
⑥、判断该经济档位是否为当前档位，若不是则输出经济档位。
进一步，在步骤④中，若某一档位计算出来的发动机转速和发动机扭矩落在发动机万有特性曲线之外，则在步骤⑤中取消对该档位的燃油消耗率计算。
采用上述结构后，本发明所需求的万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比以及轮胎滚动半径等参数均可以由相应总成生产厂家准确提供，而车辆运行数据则可以通过相应电控系统通信取得，故与现有技术相比，本发明不需要通过整车动力参数的仿真计算或整车试验，所需数据易于取得能快速适应车辆配置的变更，从而使得本发明在准确性、占据空间以及实际应用范围等方面均优于现有技术；同时本发明亦能实时判断车辆经济档位，改变司机不良驾驶行为，起到降低油耗的作用。
附图说明
图1为本发明涉及一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认系统较佳实施例的结构原理框图；
图2为本发明较佳实施例中发动机万有特性曲线的示意图；
图3为本发明涉及档位确认方法较佳实施例在判断经济档位时的流程图。
图中：
档位确认系统      100
数据处理器        1   车辆运行数据采集模块  2
结果输出模块      3   配置存储器            4
车辆信息配置模块  5   显示设备              6
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1所示，本发明涉及的一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认系统100，其至少包括数据处理器1、车辆运行数据采集模块2、结果输出模块3和配置存储器4，该数据处理器1为整个档位确认系统100的处理核心，其具体可以采用诸如单片机等微处理器来实现，该车辆运行数据采集模块2、结果输出模块3和配置存储器4则均与微处理器相连。
该配置存储器4中存储有发动机万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比以及轮胎滚动半径。优选地，为了具有更大的应用范围，该档位确认系统100还包括车辆信息配置模块5，该车辆信息配置模块5与配置存储器4相连，如此该车辆信息配置模块5可以接收车辆配置的数据信息并将数据信息转换为万有特性曲线、速比及轮胎滚动半径而存储在配置存储器4中；该车辆配置的数据信息即为发动机型号、变速箱型号、主减速比及轮胎滚动半径。
该车辆运行数据采集模块2采集车辆的当前车速、发动机转速和发动机扭矩并传输至数据处理器1，其具体是通过总线和传感器信号来实现。
该数据处理器1则调用配置存储器4中发动机万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比和轮胎滚动半径，并结合车辆运行数据采集模块2获得的当前车速、发动机转速和发动机扭矩，而确定当前档位和经济档位，并且在经济档位不等于当前档位时，通过结果输出模块3输出经济档位。具体地，该档位确认系统100还包括显示设备6，该显示设备6与结果输出模块3相连而将经济档位显示出来。
为了让本发明能够更加清楚地被公开，本发明还提供一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认方法，其包括如下步骤：
①、预存车辆的发动机万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比以及轮胎滚动半径；
②、采集车辆行驶时的发动机转速、发动机扭矩以及车速；
③、根据发动机转速、轮胎滚动半径、车速以及主减速比计算出当前速比，并根据变速箱各档速比判断出当前档位；
④、模拟换挡并计算出其它档位下的发动机转速和发动机扭矩；
⑤、基于发动机万有特性中燃油消耗率曲线，计算出各个档位下的燃油消耗率；比较各个档位的燃油消耗率，并基于最小燃油消耗率而确定出经济档位；
⑥、判断该经济档位是否为当前档位，若不是则输出经济档位。
优选地，在步骤④中，若某一档位计算出来的发动机转速和发动机扭矩落在发动机万有特性曲线之外，则在步骤⑤中取消对该档位的燃油消耗率计算。
下面结合图2和图3所示出的具体实施例来具体阐述上述档位确认方法，如图2所示，其为一个具有四档变速箱车辆中发动机的万有特性曲线。
当前档位为2档，其发动机转速为a，工作点为A。在车速不变的前提下，发动机输出功率不变，不同档位下发动机转速值分别是图中b，c，d，三条转速线与经过A点的等功率线P的交点，即是发动机在当前车速下不同档位的工作点，B、C、D三点。其中C点在发动机外特性以外，说明当前车速下发动机不能工作在C点档位下，即在进行燃油消耗率计算时予以排除。
在万有特性曲线图上，越靠近中心的点，其燃油消耗率越低，发动机经济性越好，由图可知B点发动机燃油消耗率最低，其车辆百公里油耗：在车速不变的情况下，v、P都是常量，因此燃油消耗率最低的工作点油耗最低。因此B点所对应的档位就是当前车速下的经济档位。
本发明的实现过程如图3所示：事先将发动机万有特性中燃油消耗率曲线、变速箱各档速比in、主减速比i0和轮胎滚动半径r存储在配置存储器4中。而在车辆行驶时则实时采集车辆当前发动机转速n、扭矩T和车速v。
并根据公式而计算得到当前速比i，并根据变速箱速比参数与当前速比i之间的对应关系而判断出当前所在档位。
接着进行模拟换挡，具体是根据公式和其中i’为新档位下变速箱的速比，计算出新档位下发动机转速n’与扭矩T’。由于在发动机万有特性曲线上，燃油消耗率是转速与扭矩的函数be＝f(n,T)。由此根据计算出的各档位的转速与扭矩值，查询存储单元中的发动机MAP，就可以确定各个档位下发动机的燃油消耗率。
如果存在燃油消耗率最低的档位，且不为当前档位，则此档位即为该车速下的经济档位。档位确认系统100则将该档位数据输出，供仪表或其他显示设备6使用。而当当前档位就是经济档位时，则直接显示经济行驶提示；当经济档位高于当前档位时，发出升档提醒；当经济档位低于当前档位时，则发出降档提醒。
当本发明实施在不同车辆上或因改装、维修等情况更换出现变更车辆传动系的情况，通过车辆信息配置模块5即可迅速准确地变更配置存储器4中的车辆发动机万有特性曲线中的燃油消耗率、变速箱各档速比in、主减速比i0以及轮胎滚动半径r，如此可达到立即适应的功效。
综上所述，本发明至少具有如下优点：
一、本发明以发动机万有特性为决策依据，不需要进行整车实验与仿真，从而减少匹配工作量及对整车参数的依赖，即具有运算数据量小和实际应用面广的功效。
二、本发明所需参数：万有特性曲线、主减速比、变速箱速比、轮胎滚动半径均可以从相应厂家取得或直接由车辆配置表或产品铭牌获得，即通过简单的配置就可以适用于不同配置、不同厂家的多数车辆上。
三、本发明可以利用通信接口输出档位信息，并可以直接利用车辆现有的仪表、车载电脑、指示灯或设备自身显示设备6进行经济档位提醒。
四、本发明可以实时监控车辆档位状态，提醒司机采用适当的档位，从而起到节油减排的作用，并同时降低因使用不当档位而造成车辆损伤的问题。
简而言之，本发明的重点在于：采用基于发动机万有特性曲线上发动机工作点的分析方式，通过分析不同档位下发动机工作点的油耗状态来确定车辆经济档位。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (2)

1.一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认方法，其特征在于，包括如下步骤：
①、预存车辆的发动机万有特性曲线、变速箱各档速比、主减速比以及轮胎滚动半径；
②、采集车辆行驶时的发动机转速、发动机扭矩以及车速；
③、根据发动机转速、轮胎滚动半径、车速以及主减速比计算出当前速比，并根据变速箱各档速比判断出当前档位；
④、模拟换挡并计算出其它档位下的发动机转速和发动机扭矩；
⑤、基于发动机万有特性中燃油消耗率曲线，计算出各个档位下的燃油消耗率；比较各个档位的燃油消耗率，并基于最小燃油消耗率而确定出经济档位；
⑥、判断该经济档位是否为当前档位，若不是则输出经济档位。
2.如权利要求1所述的一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认方法，其特征在于，在步骤④中，若某一档位计算出来的发动机转速和发动机扭矩落在发动机万有特性曲线之外，则在步骤⑤中取消对该档位的燃油消耗率计算。
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