CN109388775A - 发动机损耗计算方法及发动机损耗计算装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发动机损耗计算方法及发送机损耗计算装置，发动机损耗计算方法包括：获取汽车处于空档状态的加速度；获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩；依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得到发动机损耗。采用换挡前后的动力关系，抵消汽车动力学上难以计算的部分力学因素，计算出车辆当前的发动机损耗。相比传统的方法，本发明不必对汽车进行拆卸来检查发动机，而是只需要利用汽车已有的CAN总线数据进行计算，即可得到发动机损耗，实现对发动机的自动检测，具有方便、实时、自动、易用、有效等特点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种发动机损耗计算方法及发动机损耗计算装置。
背景技术
汽车发动机经过长期的运行使用，都会出现损耗现象。发动机损耗是由多种原因造成的，例如由于长期磨损，导致内部零件之间的空隙变大咬合不紧，引起对外输出功率下降；或是由于长期燃烧汽柴油引起积碳，导致发动机内部阻力变大，引起对外输出功率下降。
通常对于发动机损耗，驾驶员通常都是明显感到发动机异常才去维修，这样损耗已经到达一定严重的程度，错过最佳维修时机。由于发动机的拆卸非常麻烦，因此也不能经常性的拆开发动机检测损耗情况。这就为发动机损耗的监测带来极大的困难。
公开号为CN 104925052 A的中国专利提出了一种用于具有发动机、马达和变速器的动力传动系统的方法，所述方法包括：根据基于提供给马达的电池功率、马达功率输出和估计的马达功率损耗而调整的马达功率损耗项来操作动力传动系统，使得马达功率损耗项随时间改变并收敛至常数值，从而指示实际的马达功率损耗。
然而上述方法需要基于马达的电池功率，不适用于普通的汽车发动机损耗计算。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种发动机损耗计算方法和发送机损耗计算装置，能够自动计算汽车发动机的损耗。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种发动机损耗计算方法，包括：
获取汽车处于空档状态的加速度；
获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩；
依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得到发动机损耗。
本发明的另一个技术方案为：
一种发动机损耗计算装置，包括：处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取汽车处于空档状态的加速度；
获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩；
依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得存储到发动机损耗。
本发明的有益效果在于：采用换挡前后的动力关系，抵消汽车动力学上难以计算的部分力学因素，计算出车辆当前的发动机损耗。相比传统的方法，本发明不必对汽车进行拆卸来检查发动机，而是只需要利用汽车已有的CAN总线数据进行计算，即可得到发动机损耗，实现对发动机的自动检测，具有方便、实时、自动、易使用、可靠性高等特点。
附图说明
图1为本发明实施例的发动机损耗计算方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一的发动机损耗计算方法的流程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得到发动机损耗。
请参照图1，本发明提供：
一种发动机损耗计算方法，包括：
获取汽车处于空档状态的加速度；
获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩；
依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得到发动机损耗。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：利用汽车已有的CAN总线数据进行计算，自动计算出发动机损耗，实现对发动机的自动检测，具有方便、实时、自动、易用、有效等特点。
进一步的，依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得到发动机损耗，具体包括：
将不同空档状态的加速度以及对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩代入公式M×(A1-L)×ig×ig0/r＝m(1+δ)(a1-a2)；
其中，M为发动机输出的最大扭矩，A1为所述非空档状态的发动机输出扭矩，L为发动机损耗，ig为当前档位速比，ig0为汽车的主减速比，m为汽车的质量，δ为转动惯量，a1为非空档状态的加速度，a2为空档状态的加速度；
依据所述公式计算得到发动机损耗。
从上述描述可知，上述公式除了发动机损耗L和汽车的质量m是未知的，其他参数都可以通过CAN总线获得或者通过查找产品参数得到，因此，通过两个方程式即可求解出发动机损耗。
进一步的，获取汽车处于空档状态的加速度之前，还包括：
实时获取汽车的速度和发动机输出扭矩；
依据所述速度计算得到加速度；
标记计算得到的加速度和获取到的发动机输出扭矩的状态，所述状态包括空档状态和非空挡状态；将同一时刻获取到的加速度和发动机输出扭矩关联；
按照获取顺序依次存储关联后的加速度和发动机输出扭矩。
从上述描述可知，加速度可通过速度进行差分计算获得，而速度和发动机输出扭矩可直接由传感器检测得到，将加速度和发动机输出扭矩关联后依次缓存，以便后续计算使用。
进一步的，获取汽车处于空档状态的加速度，具体包括：
若出现空档信号，则记录当前的加速度。
进一步的，获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，具体包括：
从存储的加速度中获取与所述当前的加速度顺序最接近的非空档状态的加速度；
依据与所述当前的加速度顺序最接近的非空档状态的加速度，获取对应的发动机输出扭矩。
从上述描述可知，由于前面已经是顺序存储加速度和发动机输出扭矩，因此当出现空档信号时，直接读取顺序最接近的非空挡状态的加速度和发动机输出扭矩即可，读取速度快，运算效率高。
进一步的，计算得到发动机损耗之后，还包括：
若发动机损耗大于预设值，则发出警告。
从上述描述可知，当检测到发动机损耗有增大趋势时，可发出警告，提醒司机进行维修。
本发明的另一个技术方案为：
一种发动机损耗计算装置，包括：处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取汽车处于空档状态的加速度；
获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩；
依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得存储到发动机损耗。
从上述描述可知，本发明发动机损耗计算装置的有益效果在于：利用汽车已有的CAN总线数据，即可自动计算出发动机损耗，实现对发动机的自动检测，具有方便、实时、自动、易用、有效等特点。
进一步的，依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得到发动机损耗，具体包括：
将不同空档状态的加速度以及对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩代入公式M×(A1-L)×ig×ig0/r＝m(1+δ)(a1-a2)；
其中，M为发动机输出的最大扭矩，A1为所述非空档状态的发动机输出扭矩，L为发动机损耗，ig为当前档位速比，ig0为汽车的主减速比，m为汽车的质量，δ为转动惯量，a1为非空档状态的加速度，a2为空档状态的加速度；
依据所述公式计算得到发动机损耗。
进一步的，获取汽车处于空档状态的加速度之前，还包括：
实时获取汽车的加速度和发动机输出扭矩；
依据所述速度计算得到加速度；
标记计算得到的加速度和获取到的发动机输出扭矩的状态，所述状态包括空档状态和非空挡状态；将同一时刻获取到的加速度和发动机输出扭矩关联；
按照获取顺序依次存储关联后的加速度和发动机输出扭矩。
进一步的，获取汽车处于空档状态的加速度，具体包括：
若出现空档信号，则记录当前的加速度。
获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，具体包括：
从存储的加速度中获取与所述当前的加速度顺序最接近的非空档状态的加速度；
依据与所述当前的加速度顺序最接近的非空档状态的加速度，获取对应的发动机输出扭矩。
下面是本发明的具体实施例，在描述本发明的实施例之前，先对本发明的原理进行说明：
发动机通过燃烧燃料产生扭矩输出，其所能够输出的最大扭矩记为M，M是一个发动机的最大输出性能，一般由发动机自身型号决定，是一个可查的发动机产品参数。在汽车内部CAN总线上，发动机会根据当前燃料的燃烧量和燃烧速度估算当前扭矩，并对外输出扭矩数据，供其它器件如变速箱、刹车系统、车身稳定系统等使用。发动机自己估算的当前输出扭矩以当前扭矩百分比A的形式输出，则当前发动机输出扭矩T为最大扭矩乘以当前扭矩百分比，如下列公式(1)所示：
T＝M×A (1)
本发明所计算的发动机损耗以发动机扭矩损失百分比L来衡量。由于发动机磨损、积碳等造成发动机实际输出扭矩低于发动机自身估算扭矩，则实际发动机输出扭矩T’为当前发动机输出的扭矩百分比扣除发动机扭矩损失百分比再乘以最大扭矩，如下列公式(2)所示：
T’＝M×(A-L) (2)
如何方便有效的计算出L即是本发明所提出的方法。
根据汽车动力学原理，发动机实际输出扭矩T’，需要经过变速系统传递，最终才能转化为汽车前进的驱动力F，转化公式如下列公式(3)所示：
其中ig为当前档位速比，ig0为汽车的主减速比，r为汽车轮胎半径。
根据力学原理，汽车当有所受合力Fa等于质量m与加速度a的乘积，如公式(4)所示：
Fa＝ma (4)
而汽车当前所受合力是发动机提供的前进力与外界对汽车的阻力的差值，如公式(5)所示：
Fa＝F-Frot-Fslope-Facc-Fwin (5)
其中Frot是指汽车轮胎与地面摩擦阻力，Fslope是指坡度的重力阻力，Facc是指汽车加速引起的克服转动惯量的阻力，Fwin是汽车受到的风阻，他们的计算公式分别如公式(6)-(9)所示：
Frot＝mgμ其中μ为路面摩擦系数，g为重力加速度 (6)
Fslope＝mgθ其中θ为道路坡度 (7)
Facc＝mδa其中a为加速度，δ为转动惯量 (8)
公式(9)中的Cd为空气密度，H为汽车迎风面积，Va为迎风风速，包括车前进速度和当前外界风速。
将公式(2)代入公式(3)，然后将公式(3)(4)(6)(7)(8)(9)代入公式(5)，整理得到公式(10)：
在公式(10)中，M是发动机的可查参数，A是发动机实时输出的数据，ig，ig0，r，H，δ都是可查参数，a是车辆加速度，可计算得到，g为重力加速度常数。理论上需要计算L，还需要知道汽车当前总质量m、当前汽车所处道路摩擦系数μ、当前道路坡度θ、当前迎面风速Va及当时的空气密度Cd。而实际上，这些参数都是难以得到的，其中μ和θ是会随着汽车的行驶而不断变化的外部因素，Va和Cd是气象因素，随着时间季节而不断变化，而汽车当前自身重量，特别是对于客货运车来说也是动态变化的。
为了解决上述问题，有效的计算发动机损耗百分比L，本发明利用车辆换档切入空档的一瞬间的状态和换档前最临近的状态差分，通过差分运算抵消上述难以计算的参数。方法为：假设在切入空档前的一个状态，发动机输出扭矩百分比为A1，此时加速度为a1，坡度为θ1，摩擦系数为μ1，迎面风速为Va1，空气密度为Cd1，则代入公式(10)可得到公式(11)：
在切入空档的时该，由于发动机已经与传动系统脱离，因此此时不管发动机输出力是多少，都没有用到车辆行驶的力学平衡方程上，所以公式(10)左边项为0。假设切入空档时的加速度为a2，坡度为θ2，摩擦系数为μ2，迎面风速为Va2，空气密度为Cd2，则代入公式(10)可得到公式(12)：
将公式(11)与公式(12)相减，得到公式(13)：
由于换档是在一个较短时间内完成的，因此前后间隔很短暂。此时前后道路摩擦系数μ1≈μ2，道路坡度θ1≈θ2，迎面风速和空气密度也近似相等把这些相等因素代入式(13)可得到公式(14)：
M×(A1-L)×ig×ig0/r＝m(1+δ)(a1-a2) (14)
此时，在公式(14)中，除了需要计算的发动机损耗L，只有质量m是未知数。因此，这是一个二元一次方程。
我们知道，只有一个方程式的二元一次方程是无法求解的，至少需要两个二无一次方程构成方程组，才能求解。因此，本发明采用两次以上的换档时刻的前后差分，即可得到两个方程构成方程组，求解未知数L和m。
请参照图2，本发明的实施例一为：
一种发动机损耗计算方法，包括：
S1：实时从汽车的CAN总线上获取速度和发动机输出扭矩；实时检测空档信号；
S2：对速度进行差分计算得到加速度；
S3：标记所述加速度和发动机输出扭矩的状态，所述状态包括空档状态和非空挡状态；
S4：将同一时刻获得的加速度和发动机输出扭矩关联；
S5：按照获取顺序依次将关联后的加速度和发动机输出扭矩存储至缓存中；
S6：若出现空档信号，则记录当前的加速度a2；
S7：从缓存数据中读取与所述当前的加速度a2顺序最接近的非空挡状态的加速度a1；
S8：依据所述非空挡状态的加速度a1读取对应的非空挡状态的发动机输出扭矩A1；
S9：将上述非空挡状态的发动机输出扭矩A1、非空挡状态的加速度a1以及当前的加速度a2代入公式M×(A1-L)×ig×ig0/r＝m(1+δ)(a1-a2)，即上述公式(14)，得到一方程式；其中，M为发动机输出的最大扭矩，A1为所述非空档状态的发动机输出扭矩，L为发动机损耗，ig为当前档位速比，ig0为汽车的主减速比，m为汽车的质量，δ为转动惯量，a1为非空档状态的加速度，a2为空档状态的加速度；
S10：判断方程式的数量是否大于等于2；若是，则进入S11；若否则进入S1；
S11：依据两个方程式求解出发动机损耗；
S12：若发动机损耗大于预设值，则发出警告。
需要说明的是，上述根据速度计算出加速的时间很短，可以默认计算出加速的时刻与获取发动机输出扭矩的时刻相同，如当前时刻获得第二速度和第二发动机输出扭矩，利用前一个时刻获得的第一速度和第二速度计算得到加速度的时刻与获得第二发动机输出扭矩的时刻基本是相同的。
请参照图2，本发明的实施例二为：
一种发动机损耗计算装置，包括：处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
S1：实时从汽车的CAN总线上获取速度和发动机输出扭矩；实时检测空档信号；
S2：对速度进行差分计算得到加速度；
S3：标记所述加速度和发动机输出扭矩的状态，所述状态包括空档状态和非空挡状态；
S4：将同一时刻获得的加速度和发动机输出扭矩关联；
S5：按照获取顺序依次将关联后的加速度和发动机输出扭矩存储至缓存中；所述缓存可与所述存储器为同一存储设备；
S6：若出现空档信号，则记录当前的加速度a2；
S7：从缓存数据中读取与所述当前的加速度a2顺序最接近的非空挡状态的加速度a1；
S8：依据所述非空挡状态的加速度a1读取对应的非空挡状态的发动机输出扭矩A1；
S9：将上述非空挡状态的发动机输出扭矩A1、非空挡状态的加速度a1以及当前的加速度a2代入公式M×(A1-L)×ig×ig0/r＝m(1+δ)(a1-a2)，得到一方程式；其中，M为发动机输出的最大扭矩，A1为所述非空档状态的发动机输出扭矩，L为发动机损耗，ig为当前档位速比，ig0为汽车的主减速比，m为汽车的质量，δ为转动惯量，a1为非空档状态的加速度，a2为空档状态的加速度；
S10：判断方程式的数量是否大于等于2；若是，则进入S11；若否则进入S1；
S11：依据两个方程式求解出发动机损耗；
S12：若发动机损耗大于预设值，则发出警告。
综上所述，本发明提供的发动机损耗计算方法和发动机损耗计算装置，通过对换档前后状态进行差分，联立数学方程式求解得到发动机损耗的方法，计算数据实时、准确，计算方法简单、有效，具有方便、易使用、可靠性高的特点，能够帮助司机自动监测发动机损耗，当发动机损耗有增大趋势时，可及时向司机发出维修警告，确保发动机得到及时维修，提高了汽车的安全性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种发动机损耗计算方法，其特征在于，包括：
获取汽车处于空档状态的加速度；
获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩；
依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得到发动机损耗。
2.根据权利要求1所述的发动机损耗计算方法，其特征在于，依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得到发动机损耗，具体包括：
将不同空档状态的加速度以及对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩代入公式M×(A1-L)×ig×ig0/r＝m(1+δ)(a1-a2)；
其中，M为发动机输出的最大扭矩，A1为所述非空档状态的发动机输出扭矩，L为发动机损耗，ig为当前档位速比，ig0为汽车的主减速比，m为汽车的质量，δ为转动惯量，a1为非空档状态的加速度，a2为空档状态的加速度；
依据所述公式计算得到发动机损耗。
3.根据权利要求1所述的发动机损耗计算方法，其特征在于，获取汽车处于空档状态的加速度之前，还包括：
实时获取汽车的速度和发动机输出扭矩；
依据所述速度计算得到加速度；
标记计算得到的加速度和获取到的发动机输出扭矩的状态，所述状态包括空档状态和非空挡状态；
将同一时刻获取到的加速度和发动机输出扭矩关联；
按照获取顺序依次存储关联后的加速度和发动机输出扭矩。
4.根据权利要求3所述的发动机损耗计算方法，其特征在于，获取汽车处于空档状态的加速度，具体包括：
若出现空档信号，则记录当前的加速度。
5.根据权利要求4所述的发动机损耗计算方法，其特征在于，获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，具体包括：
从存储的加速度中获取与所述当前的加速度顺序最接近的非空档状态的加速度；
依据与所述当前的加速度顺序最接近的非空档状态的加速度，获取对应的发动机输出扭矩。
6.根据权利要求1所述的发动机损耗计算方法，其特征在于，计算得到发动机损耗之后，还包括：
若发动机损耗大于预设值，则发出警告。
7.一种发动机损耗计算装置，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取汽车处于空档状态的加速度；
获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩；
依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得存储到发动机损耗。
8.根据权利要求7所述的发动机损耗计算装置，其特征在于，依据两次以上的空档状态的加速度，及两次以上的空档状态分别对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，计算得到发动机损耗，具体包括：
将不同空档状态的加速度以及对应的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩代入公式M×(A1-L)×ig×ig0/r＝m(1+δ)(a1-a2)；
其中，M为发动机输出的最大扭矩，A1为所述非空档状态的发动机输出扭矩，L为发动机损耗，ig为当前档位速比，ig0为汽车的主减速比，m为汽车的质量，δ为转动惯量，a1为非空档状态的加速度，a2为空档状态的加速度；
依据所述公式计算得到发动机损耗。
9.根据权利要求7所述的发动机损耗计算装置，其特征在于，获取汽车处于空档状态的加速度之前，还包括：
实时获取汽车的速度和发动机输出扭矩；
依据所述速度计算得到加速度；
标记计算得到的加速度和获取到的发动机输出扭矩的状态，所述状态包括空档状态和非空挡状态；
将同一时刻获取到的加速度和发动机输出扭矩关联；
按照获取顺序依次存储关联后的加速度和发动机输出扭矩。
10.根据权利要求9所述的发动机损耗计算装置，其特征在于，获取汽车处于空档状态的加速度，具体包括：
若出现空档信号，则记录当前的加速度。
获取与所述空档状态时间最接近的非空档状态的加速度和发动机输出扭矩，具体包括：
从存储的加速度中获取与所述当前的加速度顺序最接近的非空档状态的加速度；
依据与所述当前的加速度顺序最接近的非空档状态的加速度，获取对应的发动机输出扭矩。
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