CN110056442A - 基于大数据纠偏模式下的通用型汽车精确油耗计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于大数据纠偏模式下的通用型汽车精确油耗计算方法，涉及测量发动机用的液体燃料流量的方法技术领域。包括如下步骤：读取OBDII PID 0x10的值，计算出空气流量airFlowRate；读取OBD II PID 0x11的值，得到标准喷油速率mpg的值；读取OBD II PID5的值，得出第一次修正燃油喷出速率mpg1；读取OBD II PID 6/8的值，得出第二次修正燃油喷出速率mpg2；读取OBD II PID 0x7/9的值，计算出第三次修正燃油喷出速率mpg3；读取OBD II PID10‑13的值，计算出第4次燃油喷出速率mpg4，结合汽车网评大数据平台的数据自动加权生成纠偏参数。通过使用所述方法，符合OBD II标准的车辆可以精准的计算出行程油耗，可与车载电脑油耗数据进行比对方便车主选择更经济的行车路线，覆盖面大，无需车主配置，使用方便。

Description

基于大数据纠偏模式下的通用型汽车精确油耗计算方法

一、技术领域

[1.1]本发明涉及测量发动机用的液体燃料流量的方法技术领域，尤其涉及基于大数据纠偏模式下的通用型汽车精确油耗计算方法。

二、背景技术

[2.2]OBD作为一个专有名词的缩写，其全称为On Board Diagnostics，中文翻译为“车载诊断系统”，这个系统随时监控发动机的运行状况和尾气后处理系统的工作状态，一旦发现有可能引起排放超标的情况，会马上发出警示。当系统出现故障时，故障灯(MIL)或检查发动机(Check Engine)警告灯亮，同时OBD系统会将故障信息存入存储器，通过标准的诊断仪器和诊断接口可以以故障码的形式读取相关信息。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。

[2.3]初期不同厂商之间的OBD系统之间各行其是、互不兼容，所以为了统一标准，美国汽车工程师协会(SAE)1988年制定了OBD-II标准。OBD-II实行标准的检测程序，并且具有严格的排放针对性，用于实时监测汽车尾气排放情况。作为一个监测尾气排放的系统，OBD在后来的发展中开始逐渐扩大了自己的控制范围，随着车辆的各种传感器及电子化程度的提高，OBD将各项监测功能都纳入到了自己的管辖范围内。现在所说到的OBD其实指的是整个车辆控制系统的集合体，但由于只是OBD接口外露在外面为人所熟知而已。

[2.4]早期的OBD接口使用基于ISO协议的K-Line通讯方式，通过计算机标准的串口通讯方式与外接设备相连接，由于其半双工的通信效率比较低，所以这种通讯方式基本已经被淘汰。近几年的技术进步使得新的总线系统也就CAN-BUS通讯方式成为了主流，CAN-BUS同样使用了基于ISO的协议，但它属于网络型分布，具有很强的可扩展性.欧洲也制订了从2000年跟欧III同时生效的指令70/220/EEC 98/69/EC)附件XI。该指令适用于欧III和欧IV排放法规，内容包括：(1)所有车辆必须装备OBD系统，其设计、制造和安装应能确保车辆在整个生命期内识别劣化类型和故障类型。

[2.5]国内市场也在2008年7月份开始强制规定所有市场上出售的车辆都必须配备这个协议，这个协议的普及让车辆检测工作得到了大大的简化，一台检测仪就可以对多个品牌的车辆进行检测。OBD接口作为车载监控系统的通讯接口，除了读取故障码以供修车外，首要的功能就是可以提供车辆的各种工况数据，除了车辆仪表显示的数据外，实际在行车电脑中所记录的数据要多的多，包括很多无行车电脑显示屏配置的车辆，其实各项油耗记录、电池电压、空燃比、节气门开度、爆震数量等数据在系统中都是有记录的，理论上可以从OBD口中读取发动机ECU的瞬时油耗。

[2.6]但现存的问题是，瞬时油耗，在OBD II中并无定义，因为仅仅供本车仪表及车载电脑使用，不同车型不同年款的设计工程师，各自地定义了相关数据的传输方式，数据格式，用走仪表盘数据方式做出来的产品，只能以专车专用方式销售，市场狭小；或者走诊断仪方式，对不同车型不同年款的车辆配以不同的协议，在使用中提前进行配置(现在修理厂所用的诊断仪即是利用这个方式)，成本高昂，并且对于车主来说使用不便。

[2.7]市面上现有的通用型油耗计算方法，是通过在OBD口中读取已经定义了的OBD IIPID 0x23来计算，利用A/F理论值为14.7这个特性来计算，但是前提之一，就是发动机是闭环控制。而实际上，为了满足发动机各种工况的要求，混合气的空燃比不能都采用闭环控制，而是采用闭环和开环相结合的策略，加上mass air flow sensor的读数误差，导致实际算出来的误差很大。

三、发明内容

[3.8]本发明所要解决的技术问题是提供基于大数据纠偏模式下的基于大数据纠偏模式下的通用型汽车精确油耗计算方法，通过使用所述方法，符合OBD II标准的车辆可以精准的计算出行程油耗，方便车主选择更经济的行车路线，覆盖面大，无需车主配置，使用方便。

[3.9]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于大数据纠偏模式下的通用型汽车精确油耗计算方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

[3.10](1)控制器读取OBDII PID 0x10的值V1和M1，如果M1为FF，则以V1计算空气流量airFlowRate＝V1*256/100；否则以M1计算空气流量airFlowRate＝M1*25 7/100；

[3.11](2)控制器读取OBD II PID 0x11的值V2，根据公式V2*100/255获取节气门位置传感器数值acceleratorPedalPosition，若90％＞acceleratorPedalPosition＞10％，设理想空燃比ratio＝14.7，若acceleratorPedalPosition＞90％，则设理想空燃比ratio＝13.38/acceleratorPedalPosition，若acceleratorPedalPosition＜10％，则设理想空燃比ratio＝15.35/(1+acceleratorPedalPosition)，计算出空气流量airFlowRate与理想空燃比ratio的比值，得到标准喷油速率mpg的值；

[3.12](3)控制器读取OBD II PID5的值V3，根据公式V3-40计算出水温engineCoolant，如果水温engineCoolant小于92℃，根据公式[(92-engineCoolant)/363+1]*mpg计算出第一次修正燃油喷出速率mpg1，如果水温engineCoolant＞92℃，则mpg1＝mpg

[3.13](4)控制器读取OBD II PID 6/8的值V4和V5，根据公式(V4-128)*100/128和公式(V5-128)*100/128，计算出发动机缸组一和缸组二的短期燃油修正值t1和t2，然后将t1和t2进行平均，得出平均短期燃油修正比t，根据公式mpg1*(t+1)，得出第二次修正燃油喷出速率mpg2；

[3.14](5)控制器读取OBDII PID 0x7/9的值V6和V7，根据公式(V6-128)*100/128和公式(V7-128)*100/128得到发动机缸组一和缸组二的燃油修正比p1和p2，然后将p1和p2进行平均，得到平均长期燃油修正比p，根据公式mpg2*(p+1)，得出第三次修正燃油喷出速率mpg3；

[3.15](6)控制器读取OBDII PID10-13的值，读出发动机1-4氧传感器的值oxygenSensorl-oxygenSensor4四个值，取平均数oxygenSensorAvg，按公式(oxygenSensorAvg/1023+1)mpg3，计算出第4次燃油喷出速率mpg4；

[3.16](7)用第4次燃油喷出速率mpg4以时间t计算积分，根据公式fuel＝L*∫ f(mpg4)d(t)mpg4得出行程油耗fuel。其中L为汽车网评平台依据其平台上千万份数据自动赋加的权重参数。

[3.17]进一步的技术方案在于：所述控制器通过CAN-BUS读取OBDII中的相关值。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过使用所述方法，符合OBD II标准的车辆可以精准的计算出行程油耗，方便车主选择更经济的行车路线，覆盖面大，无需车主配置，使用方便。

四、附图说明

[4.19]OBD说明书附图中的图是本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

[4.20]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[4.21]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

[4.22]理论依据

[4.23]A、氧传感器具有一种特性，氧传感器通过检测发动机废气中氧的含量向ECU反馈混合气的浓度信息，它安装在三元催化剂之前的排气管上。在空燃比附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态(小电动势：0伏)通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态(大电动势：1伏)通知(ECU)电脑。ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。

[4.24]B、短效燃油修正是一种控制程序。当pcm进入闭环控制操作后利用燃油系统监控器来检查和调整短效和长效值。一旦PCM进入闭环操作燃油系统监控器就会连续不停的运行。PCM监测着燃油供给系统的当前状态并将这个数值与喷油控制策略决定的理想值相比较。如果需要对喷油量进行微调PCM就增加或减小stFuelTrim(短效燃油修正)。进行微调的原因是因为燃油供给系统当前实时的值与策略决定的理想值有差异产生偏离。Pcm将燃油修正值看的极为重要，对于任何一个故障码所存储的所有冻结数据帧数据中都将包含和(长效燃油修正)。简单的理解就是发动机工作就是在进行燃烧。燃料与空气混合但是得有一个最合理的比例。电脑存储器中存储了这个合理的比例值他是..如果燃油因为某种原因喷入量过大或是小都是不合理的电脑需要对喷油脉冲宽度进行适当的调节。那短效燃油修正就是电脑进行调节的工具。至于调节的效果是不是正确或说与标准相差多少呢这就有一个度量的值即符号表示。如果数据流显示值说明现在系统中的燃油混合气与理论值相比稍稀控制系统正在进行加浓。那加多少就表示加这个表示单位来自于的积分器。它的表示方法是使用的数表示。0为理想数值，即小于0表示即系统显示混合气浓需要减油与相比需要减。大于0使用表示说明系统混合气稀需要增加燃油。系统始终试图将燃油混合比调整到理想状态所以正常的修正状态是这个数是不停的变化努力接近。

[4.25]C、长期燃油调整值是由短期燃油调整值得到，并代表了燃油偏差的长期修正值。如果长期燃油调整显示0％表示为了保持PCM所控制的空燃比，供油量正合适；如果长期燃油调整显示的是低于0％的负值，则表明混合气过浓，喷油量正在减少(喷油脉宽减小)；如果长期燃油调整显示的是高于0％的正值，则表明混合气过稀，PCM正在通过增加供油量(喷油脉宽增大)进行补偿。长期燃油调整的数值可以表示动力控制模块已经补偿了多少。尽管短期燃油调整可以更频繁地对燃油供给量进行范围较广的小量调整，但长期燃油调整可以表示出短期燃油调整向稀薄或浓稠方向调整的趋势。长期燃油调整可以在较长时间后将朝所要求的方向明显地改变供油量。

[4.26]D、混合气空燃比与冷却水温有关，随着温度增加，空燃比逐渐变大。汽车喷油量控制，主要分为三种控制方式：冷起动和冷却水温度低时通常采用开环控制方式。由于起动转速低、冷却水温度低、燃油挥发性差，需对燃油进行一定的补偿。混合气空燃比与冷却水温度有关，随着温度增加，空燃比逐渐变大。部分负荷和怠速运行时此时可分为两种情况：若为了获得最佳经济性，可采用开环控制方式，将空燃比控制在比化学计量比大的稀混合气状态下工作。为了获得低的排放，并有较好的燃油经济性，必须采用电控汽油喷射系统加三元催化转化器，进行空燃比闭环控制。节气门全开(WOT)时：为了获得最大的发动机功率和防止发动机过热，采用开环控制，将混合气空燃比控制在12.5～13.5范围内。此时发动机内混合气燃烧速度最快，燃烧压力最高，因而输出功率也就越大。

[4.27]氧传感器、水温感应器、节气门位置传感器、是所有车辆都具有的部件，并且以上参数都在ISO15031中有定义，属于标准数据，并且绝大多数车辆都能从OBD口中读出。

[4.28]A、短期燃油修正实际值可以通过PID 06/08计算出来，(V-128)*100/128，PID值大于128表示混合气被加浓，小于表示燃油被减稀。长期燃油修正实际值可以从PID 07/09计算出来，实际值(百分数)等于(V-128)*100/128，PID值大于128表示混合气被加浓，小于128表示燃油被减稀。

[4.29]B、氧传感器读数可以从PID 14-1B算出，实际值等于(V/200+(M-128)*100/128)；水温可以通过PID 05算出，实际制等于V-40；节气门位置可以从PID 11算，实际开度(百分比)为V*100/255，水温传感器由PID 05算出，实际值等于V-40(摄氏度)。

[4.30]根据以上数据同特性，实时计算出喷油量修正值，修正汽车瞬时喷油量，将瞬时喷油量以时间为横轴进行积分，得出行程耗油量。

[4.31]因此本发明所述方法如下：如图1所述本发明公开了一种基于大数据纠偏模式下的通用型汽车精确油耗计算方法，所述方法包括如下步骤：

[4.32](1)控制器读取OBDII PID 0x10的值V1，并根据公式V1*256/100计算出空气流量airFlowRate，此时，车辆CANBUS上数据的格式是一个字节；或控制器读取OBDII PID0x10的值M1根据公式((M1*256)+M1)/100计算出空气流量airFlowRate，此时，车辆CANBUS上数据的格式是两个字节，如果M1的值为FF，则M1值无效；

[4.33](2)控制器读取OBD II PID 0x11的值V2，根据公式V2*100/255获取节气门位置传感器数值acceleratorPedalPosition，若90％＞acceleratorPedalPosition＞10％，设理想空燃比ratio＝14.7，若acceleratorPedalPosition＞90％，则设理想空燃比ratio＝13.38/acceleratorPedalPosition，若acceleratorPedalPosition＜10％，则设理想空燃比ratio＝15.35/(1+acceleratorPedalPosition)，计算出空气流量airFlowRate与理想空燃比ratio的比值，得到标准喷油速率mpg的值；

4.34](3)控制器读取OBD II PID5的值V3，根据公式V3-40计算出水温engineCoolant，如果水温engineCoolant小于92℃，根据公式[(92-engineCoolant)/363+1]*mpg计算出第一次修正燃油喷出速率mpg1，如果水温engineCoolant＞92℃，则按mpg1＝mpg

[4.35](4)控制器读取OBD II PID 6/8的值V4和V5，根据公式(V4-128)*100/128和公式(V5-128)*100/128，计算出发动机缸组一和缸组二的短期燃油修正值t1和t2，然后将t1和t2进行平均，得出平均短期燃油修正比t，根据公式p1*(t+1)，得出第二次修正燃油喷出速率mpg2；

[4.36](5)控制器读取OBDII PID 0x7/9的值V6和V7，根据公式(V6-128)*100/128和公式(V7-128)*100/128得到发动机缸组一和缸组二的燃油修正比p1和p2，然后将p1和p2进行平均，得到平均长期燃油修正比p，根据公式mpg2*(p+1)，得出第三次修正燃油喷出速率mpg3；

[4.37](6)控制器读取OBDII PID10-13的值，读出发动机1-4氧传感器的值oxygenSensor1-oxygenSensor4，做平均得出平均数值oxygenSensorAvg，按公式(oxygenSensorAvg/1023+1)mpg3，计算出第4次燃油喷出速率mpg4；

[4.38](7)用第4次燃油喷出速率mpg4以时间t计算积分，根据公式fuel＝L*∫ f(mpg4)d(t)mpg4得出行程油耗fuel。其中L为汽车网评平台大数据动态调整的权重参数。

[4.39]本发明的特点在于通过瞬时油耗累计求和除以累计时间算得平均油耗。因为瞬时油耗是发动机ECU用喷油量除以车速，再除以时间，所以仪表盘上显示的瞬时油耗不准(有两个因素，一个是车速误差，另外一个是做除法的约数，对于V同M，就是车辆CANBUS上数据的格式，如果是一个字节，就是V，如果是两个字节，就是V同M，如果M的值为FF，则M值无效，相关定义在汽车工程师协会定义的SAEJ1979规范中。

[4.40]通过使用所述方法，符合OBD II标准的车辆可以精准的计算出行程油耗，方便车主选择更经济的行车路线，覆盖面大，无需车主配置，使用方便。

Claims (1)

1.基于大数据纠偏模式下的通用型汽车精确油耗计算方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

(1)控制器读取OBDII PID 0x10的值V1，并根据公式V1*256/100计算出空气流量airFlowRate，此时，车辆CANBUS上数据的格式是一个字节；或控制器读取OBDII PID 0x10的值M1根据公式((M1*256)+M1)/100计算出空气流量airFlowRate，此时，车辆CANBUS上数据的格式是两个字节，如果M1的值为FF，则M1值无效；

(2)控制器读取OBD II PID 0x11的值V2，根据公式V2*100/255获取节气门位置传感器数值acceleratorPedalPosition，若90％＞acceleratorPedalPosition＞10％，设理想空燃比ratio＝14.7，若acceleratorPedalPosition＞90％，则设理想空燃比ratio＝13.38/acceleratorPedalPosition，若acceleratorPedalPosition＜10％，则设理想空燃比ratio＝15.35/(1+acceleratorPedalPosition)，计算出空气流量airFlowRate与理想空燃比ratio的比值，得到标准喷油速率mpg的值；

(3)控制器读取OBD II PID5的值V3，根据公式V3-40计算出水温engineCoolant，如果水温engineCoolant小于92℃，根据公式[(92-engineCoolant)/363+1]*mpg计算出第一次修正燃油喷出速率mpg1，如果水温engineCoolant＞92℃，则按mpg1＝mpg；

(4)控制器读取OBD II PID 6/8的值V4和V5，根据公式(V4-128)*100/128和公式(V5-128)*100/128，计算出发动机缸组一和缸组二的短期燃油修正值t1和t2，然后将t1和t2进行平均，得出平均短期燃油修正比t，根据公式p1*(t+1)，得出第二次修正燃油喷出速率mpg2；

(5)控制器读取OBDII PID 0x7/9的值V6和V7，根据公式(V6-128)*100/128和公式(V7-128)*100/128得到发动机缸组一和缸组二的燃油修正比p1和p2，然后将p1和p2进行平均，得到平均长期燃油修正比p，根据公式mpg2*(p+1)，得出第三次修正燃油喷出速率mpg3；

(6)控制器读取OBDII PID10-13的值，读出发动机1-4氧传感器的值oxygenSensor1-oxygenSensor4，做平均得出平均数值oxygenSensorAvg，按公式(oxygenSensorAvg/1023+1)mpg3，计算出第4次燃油喷出速率mpg4；

(7)用第4次燃油喷出速率mpg4以时间t计算积分，根据公式fuel＝L*∫f(mpg4)d(t)mpg4得出行程油耗fuel，其中L为汽车网评平台大数据动态调整的权重参数。