CN1579830A - 车辆运行状况评估系统及其评估方法 - Google Patents

Abstract

一种车辆运行状况评估系统包括：自动控制装置(10，27)，用于设置车辆目标运行状况并控制车辆以实现目标运行状况；以及显示装置(4)，安装在车辆上。该系统根据车辆的运行状况，确定是否执行了使燃油经济性恶化的操作；根据车辆的运行状况，确定自动控制装置(10，27)的运行状态；根据车辆的运行状况和自动控制装置(10，27)的运行状态，计算作为因为使燃油经济性恶化的操作而过量消耗的油量的过量油耗；以及将计算的过量油耗显示在显示装置(4)上。

Description

车辆运行状况评估系统及其评估方法

技术领域

本发明涉及用于评估燃油经济性以及其他车辆运行状况的系统。

背景技术

日本专利局于2000年公开的JP2000-205925A披露的燃油经济性显示装置根据发动机控制单元输出的喷油脉冲信号计算油耗、根据车速传感器输出的车速脉冲信号计算行驶距离以及通过将计算的行驶距离除以油耗来计算并显示燃油经济性。然而，仅显示燃油经济性不能充分说明有助于提高驾驶技术，因为不知道驾驶员如何具体改进驾驶操作以增强燃油经济性，而且不知道通过改进驾驶操作可以在多大程度上进一步增强燃油经济性。

发明内容

Miyama，inc在日本专利申请P2002-362185中建议了一种车辆评估系统，其中在设置了手动变速器的车辆进行使燃油经济性恶化的迅速加速或其他操作时，计算这样消耗的额外油量(过量油耗)并对驾驶员显示该额外油量。因为在驾驶操作使燃油经济性恶化时立即显示过量油耗，驾驶员可以学习驾驶操作，驾驶操作是使燃油经济性恶化的原因，而且这可以作为改进驾驶操作的参考。

然而，在该系统中，检测加速器操作量、手动变速器的档位(速比)、车速以及其他运行状况，然后，计算过量油耗。因此，在试图将该系统应用于设置了恒速控制装置(自动车速控制器)的车辆时，不能根据加速器操作量和发动机转速计算发动机输出，因为在恒速控制装置工作时，加速器被压下，并因此不能计算过量油耗。

在将该系统进一步应用于设置了具有变矩器的自动变速器的车辆时，涡轮与变矩器泵内出现打滑，因为变矩器的传动效率，发动机所做的功与驱动轮实际所做的功存在差异，而且不能准确计算过量油耗。

在设置了恒速控制装置、自动变速器或其他自动控制装置的车辆内，驾驶员的驾驶意图不直接与发动机转速或转速比相对应。换句话说，在应用了恒速控制装置的车辆内，驾驶员的驾驶意图就表现为送到恒速控制装置的诸如保持车速或加速以及减速的命令，而在应用了自动变速器的车辆内，驾驶员的驾驶意图就表现为加速器操作量。因此，不能采用在加速和恒速行驶时以可能的程度使用较高档的指示方法。

本发明的目的是对驾驶员显示有用信息以改进驾驶技术，而且在设置了恒速控制装置、具有变矩器的自动变速器或另一种自动控制装置的车辆内，通过改进驾驶操作增强燃油经济性。

本发明提供了一种车辆运行状况评估系统，该评估系统包括：自动控制装置，用于设置车辆目标运行状况，并控制车辆以实现目标运行状况；控制器，用于：根据车辆的运行状况，确定是否执行了使燃油经济性恶化的操作；根据车辆的运行状况，确定自动控制装置的运行状态；以及根据车辆的运行状况和自动控制装置的运行状态，计算作为因为使燃油经济性恶化的操作而过量消耗的油量的过量油耗，以及显示装置，用于显示计算的过量油耗。

根据本发明，根据车辆的运行状况，确定安装在车辆内的自动控制装置的运行状态，考虑到自动控制装置的运行状态，计算因为快加速度(rapid acceleration)或使燃油经济性恶化的其他驾驶方式过量消耗的油量，并对驾驶员显示它。因为将使燃油经济性恶化的驾驶立即显示为增加的过量油耗，所以驾驶员可以知道使燃油经济性恶化的驾驶操作，因此参考它可以改进驾驶操作。驾驶员可以知道他/她的驾驶操作使燃油经济性恶化的程度，而且可以提示驾驶员改进他/她的驾驶技术。

在包括用作自动控制装置的恒速控制装置或具有变矩器的自动变速器的车辆内，驾驶员不能直接控制档位，但是根据本发明，可以对驾驶员显示因为在恒速控制装置设置不适当的车速、或者因为自动改变车速期间不适当的加速器操作量而过量消耗的油量，而且，即使在具有恒速控制装置、自动变速器或其他自动控制装置的车辆内，仍可以改进驾驶技术。

采用可以根据车辆运行状况检测自动控制装置的运行状态的方法，更容易将该系统安装到车辆内，而且可以防止自动控制装置因为信号线工作等发生故障。

以下将参考附图详细说明本发明的优选实施例及其优点。

附图说明

图1是示出根据本发明的车辆运行状况评估系统的结构的方框图；

图2是恒速控制装置的输出控制装置的原理图；

图3示出恒速控制装置的另一个输出控制装置的例子；

图4是示出对应于喷油脉冲宽度和发动机转速的发动机转矩与油耗比之间关系的发动机综合性能曲线图；

图5A和5B示出发动机综合性能曲线图；图5A是示出对应于加速器操作量(或者对应于加速器操作量、节气门开度(throttleopening)的值)和发动机转速的油耗比与发动机转矩之间关系的图；图5B是示出对应于加速器操作量(或者对应于加速器操作量的值)和发动机转速的油耗比与发动机转矩之间关系的图；

图6是具有变矩器的自动变速器的原理图；

图7是示出变矩器的传动效率、转矩比以及输入/输出转速比之间关系的特性曲线图；

图8是示出其中自动产生发动机综合性能曲线图的油耗比数据的情况的原理图；

图9是示出根据变矩器的运行状况计算发动机转矩、油耗比以及油耗的计算过程的流程图；

图10是示出用于计算剩余驱动力、计算的剩余驱动力比的计算过程以及剩余驱动力比的显示处理过程的流程图；

图11是示出恒速控制判定过程的流程图；

图12是示出油耗与发动机转速和发动机转矩之间关系的特性曲线图；

图13是示出显示器配置的示意图；

图14是用于说明电平表显示格式中的变化。

具体实施方式

附图中的图1是示出根据本发明的车辆运行状况评估系统的结构的方框图，而且示出应用于设置了诸如自动巡航控制器的恒速控制装置10和具有变矩器20的自动变速器27的车辆的情况。该系统包括：安装在车辆上、作为评估对象的车载单元1以及用于监测车辆的监测计算机2。

车载单元1包括：计算单元3，其包括CPU、存储器以及输入/输出接口；显示器4，例如LCD；存储卡读取器/记录器5；以及内置加速度传感器6。显示器4安装在车辆内驾驶员容易观看的位置。

计算单元3接收车辆输入的车速(驱动轮或驱动桥的转速)信号、发动机30的转速信号、冷却液温度信号、加速器操作量信号、油温信号、选择杆位置信号、档位信号以及其他信号，并接收内置加速度传感器6输出的加速度信号。

可以从变速器控制单元或发动机控制单元获得车辆输出信号，而且还可以直接从用于检测这些信号的传感器获得车辆输出信号，而不使用变速器控制单元和发动机控制单元。档位信号是自动变速器27(或变速器控制单元)输出的信号。设置每个档的速比，以便根据档位信号知道变速器27的速比。

变速器27包括：超速开关，用于设置是否允许换到最高档(例如，5个前进档情况下的第五档)；L区，用于保证档位处于第一档，这样提高传动功率；2区，利用第一档和第二档进行换档；3区，用于利用第一档至第三档进行换档；D区，在正常运行状况下采用的自动换档模式；R区，用于倒车档；N区，用于将变速器27定位在中心位置；以及P区，用于停车。

恒速控制装置10控制自动变速器27的档位以及发动机30的输出，以实现驾驶员设置的目标车速。

恒速控制装置10包括：起动开关，用于起动恒速控制；加速器开关，用于发出加速命令(提高车速)；减速器开关，用于发出减速命令(降低车速)；以及恢复开关，用于控制恢复恒速控制，以使驾驶员自由设置车速。在诸如制动踏板操作和低于预定下限的车速的预定条件成立时，释放恒速控制。恒速控制装置10包括用于控制发动机30的节气门开度(或者喷油量)以使车速与设置的车速一致的输出控制装置41。

图2示出输出控制装置41。加速器7的运动通过钢丝索18传递到输出调节杆17，并传递到诸如汽油机的节气门和柴油机的直列式喷油泵的输出调节机构12。利用传感器16检测输出调节机构12的操作量(输出控制装置41的操作量)。根据此配置，即使为了减少刚压下加速器7之后的初始加速过程产生的烟雾，将阻尼器(缓冲器(dashpot))设置在输出调节机构12与加速器7之间，仍可以正确检测输出调节机构12的操作量(输出控制装置41的操作量)。

在接通恒速控制装置10并设置目标车速时，致动器14操作并转动鼓轮(drum)13以保持设置的目标车速。鼓轮13与输出调节杆17绕同一个轴O转动。在致动器14利用钢丝索以逆时针方向转动鼓轮13时，鼓轮13的触动器(pick up)15的端部推动输出调节杆17，逆时针方向转动，并增加发动机30的输出。

在车速升高到高于所设置的目标车速时，致动器14以顺时针方向转动输出调节杆17，并减少发动机30的输出。在恒速控制装置10在以这样的方式运行时，即使脚与加速器7分离，输出调节杆17仍保持要求的位置以保持所设置的目标车速。如果不压下加速器7，则加速器操作量为0，但是通过利用传感器16检测输出调节机构12的操作量，可以检测加速器操作量(输出控制装置41的运行状态)的等效值。

输出控制装置41并不局限于如图2所示的使用机械致动器14的输出控制装置，它还可以对发送到喷油阀的喷油脉冲宽度进行控制并保持恒速，如图3所示。在输出控制装置41的控制单元19内，在设置目标车速时，而且在实际车速低于目标值的容许偏差范围时，将当前车速(实际车速)与目标车速进行比较，使喷油脉冲宽度增宽，或者，相反，在实际车速高于目标值时，使喷油脉冲宽度变窄，从而控制发动机转速以保持所设置的目标车速。在包括共轨式燃油喷射机构的柴油机内，或者在包括电子喷油阀的汽油机内，这是可能的恒速控制。

在这种情况下，如图4所示，示出(对应于喷油脉冲宽度和发动机转速的)发动机转矩与油耗比之间关系的综合性能曲线图。然后，参考该图研究发动机转矩与油耗比，根据发动机转速和转矩可以求得发动机输出，如下所述，然后，根据发动机输出和油耗比加速油耗。

在共轨式(common rail)柴油机中，存在有效降低低速期间或者高速期间的脉冲宽度以避免产生过多的烟雾的情况，图4中的虚线A示出这种情况。

在恒速控制装置10不工作时，将加速器7的操作量用作输出控制装置41的运行状态，而在恒速控制装置10工作时，将传感器16的输出用作输出控制装置41的运行状态。

根据上述信号、从存储卡7读取的车辆规格数据、发动机综合性能曲线图以及其他计算数据，计算单元3计算燃油经济性和其他运行状况。将所计算的运行状况显示在显示器4上，并利用存储卡读取器/记录器5将它记录到存储卡7上。

通常，发动机综合性能曲线图是示出油耗比(BSFC)与发动机转速和发动机转矩转矩关系的图，如图5A所示，但是，在这种情况下，不便处理之处在于必须计算发动机转矩来求得油耗比。由于上述原因，在此，将加速器操作量(或者加速器操作量或者节气门开度的等效值)重写为垂直轴，而将发动机转速重写为水平轴，如图5B所示，使用重写的图，从而将油耗比和发动机转矩存储到各网格上。

监测计算机2包括车辆数据库和监测软件，并通过存储卡7与车载单元1一起对运行状况计算过程所需的数据以及在行驶时记录的运行状况计算结果进行处理，存储卡7是可以读、写的记录介质。监测计算机2用于自动产生车辆的发动机综合性能曲线图，将发动机综合性能曲线图和计算运行状况所需的数据记录到存储卡7上，以及利用车载单元1分析并显示记录在存储卡7上的数据。

随后，图6示出具有变矩器20的自动变速器27。

变矩器20包括油泵叶轮23、涡轮转子22以及定子24。油泵叶轮23与发动机30的曲轴31一起旋转。功率通过液体从油泵叶轮23传递到涡轮转子22。

如果与油泵叶轮23相比，涡轮转子22的转速低，则转子24改变液流的方向，并提高转矩。涡轮转子22的转速nt与油泵叶轮23的转速np(等效于发动机转速Ne)之比是输入/输出转速比θ。

在涡轮转子22的转速nf约为油泵叶轮23的转速np的0.8倍(输入/输出转速比θ约为0.8)时，单向离合器25脱开，而定子24开始空转。接着，在输入/输出转速比θ高的区域内，不会出现因为存在变矩器20而提高转矩的问题。输入轴29的转速与涡轮转子22的转速相同，因为涡轮转子22通过输出轴26用花键接合到自动变速器27的输入轴29。

根据发动机30的转速和涡轮转子22的转速，求得输入/输出转速比θ；根据图7所示的、事先产生的变矩器的特性曲线图，求得传动效率η；计算因为变矩器20打滑过多消耗的油量。

首先，参考发动机综合性能曲线图，根据输出控制装置41的运行状况和发动机30的转速，求得转矩和油耗比。接着，根据发动机转速以及所获得的发动机转矩计算发动机输出，并通过将发动机输出乘以油耗比，计算单位时间的油耗。根据对应于档位的转速比以及驱动桥或驱动轮的转速，间接获得涡轮转子22的转速。对于电子控制自动变速器，可以根据控制单元输出的档位信号，确定档位，或者，对于机械自动变速器，根据控制单元内的管道油压，确定档位。

通过将车速乘以行驶阻力，计算车辆克服阻力工作的工作效率。工作效率除以变速器的下游部分(section downstream)的传动比(例如，0.97)，求得输入轴29接收的工作效率。输入到输入轴29的工作效率与发动机的工作效率之比等于变矩器20的传动效率η。

因为变矩器20打滑产生的过量油耗等于发动机消耗的油量的(1-η)倍。可以直接从图7获得传动效率η，但是该图中的值是设计值，或理想状态下的值。因为温度以及燃油特性的变化，而且因为变矩器20的性能变坏，所以变矩器20的传动效率η发生变化。因为上述原因，所以使用通过计算获得的值更实际。

在提高车速时，而且在发动机30的转速Ne与涡轮转子22的转速nt变得互相相等时，确定锁止离合器已经接合，换句话说，锁止条件成立，而且所计算的输入/输出转速比θ和传动效率η均为1。

以下将说明该系统的具体内容。

1.要评估车辆的设置数据

在利用该系统评估车辆的运行状况时，从车辆数据库中选择要由监测计算机2评估的车辆。选择的项目的例子包括制造商名称、型号、制造年份、发动机类型、怠速时的发动机转速、车辆的毛重、匹配的齿轮机构(deferential gear unit)的减速比、每个档位的变速器的速比、导风板(wind deflector)的类型、车体类型以及轮胎尺寸。分别选择要评估车辆的各项目。

在选择完成时，自动选择：最大发动机转矩、最大发动机转矩时的发动机转速、最大驱动力、最小油耗比、最小油耗比时的发动机转速以及其他发动机性能数据；正面投影表面积、空气阻力系数以及其他车体特性数据；以及发动机转速与发动机转动脉冲之间的关系、车速与车速脉冲之间的关系等。然后，将选择的数据写入存储卡7。

在选择的数据中，可以从产品样本、维护手册以及制造商分发的其他文件中，提取发动机性能数据和车体特性数据，因此，在建立数据库时，不需要实际进行道路试验来采集这些数据。还可以根据安装在每个车辆内的发动机控制单元的输出信号，获取发动机转速与发动机转动脉冲之间的关系以及车速与车速脉冲之间的关系。

为了利用监测计算机2建立发动机综合性能曲线图，根据事先根据存储在车辆数据库内的、要评估车辆的转矩准备的几种类型的典型转矩图形，对要评估车辆进行转矩图形验证。

具有类似转矩图形的发动机的油耗比具有大致相同的特性，而与发动机类型(发动机排量等)无关，因此，从与事先准备的典型转矩图形对应的油耗比特性数据内选择与要评估车辆的转矩图形对应的油耗比特性数据。然后，通过将该选择的油耗比特性数据与最小油耗比(是实际值)组合在一起，计算余下的运行状况的油耗比，并生成发动机综合性能曲线图的油耗比数据。

在要评估车辆的发动机具有类似转矩图形时，只需提供一个油耗比特性数据，而且还无需验证该转矩图形。

图8示出其中自动生成发动机的综合性能曲线图的油耗比数据的情况。如上所述，如果知道转矩图形，则知道发动机的油耗比特性，因此，如果给出一个最小油耗比(是实际值)，则在此后，利用相应比值作为乘数，可以求得所有运行状况下的油耗比。根据存储在数据库内的发动机输出特性，获得发动机的综合性能曲线图的转矩数据。

因此，自动产生包括油耗比数据和发动机转矩数据的发动机综合性能曲线图，并将产生的图记录到存储卡7。

一旦将计算运行状况所需的数据写入存储卡7，则将存储卡7插入车载单元1的存储卡读取器/记录器5内，并将计算运行状况所需的数据读入车载单元1。

2.传感器的初调以及发动机的综合性能曲线图的校正

一旦读取了所需的数据，就对加速器操作量传感器和内置加速度传感器6进行初调。通过在加速器处于释放状态下和处于完全压下状态下，检测该传感器的输出值，对加速器操作量传感器进行初调，而安装在该装置上的杆对内置加速度传感器6进行初调。

在完成传感器的初调时，接着，车辆实际行驶，根据此时测量的数据，校正上述发动机综合性能曲线图的转矩数据。进行这种校正的基础是在发动机的产品样本性能与实际性能之间存在差异，而且为了准确计算运行状况，必须校正该差异。根据在将车载单元1安装到车辆后以及在此第一行驶期间测量的数据进行该校正过程。

具体地说，车辆在第一跟踪条件下(加速器操作量高于70％)行驶，计算节气门全开期间的转矩数据，而车辆在第二跟踪条件下(加速器操作量在30％至70％之间)行驶，测量规定转矩下的发动机转速和加速器操作量。利用公路坡度0、水温、加速状态以及空车状态的规定值设置每种跟踪条件，并利用下面的等式(1)计算发动机转矩Te[N·m]。

$\mathrm{Te}=\frac{R\·r}{\mathrm{it}\·\mathrm{if}\·{\mathrm{\η}}_1}...\left(1\right)$

R[N]是利用下述等式(8)至(13)计算的行驶阻力，r[m]是轮胎的动负荷半径，it是当前档位的速比，if是齿轮机构的减速比，η₁是自动变速器27之后的传动效率。

将变矩器20安装在发动机30与自动变速器27之间。在释放锁止离合器时，在变矩器20内出现打滑现象，因此，计算的发动机转矩与实际发动机转矩之间存在差异。由于上述原因，对根据上述等式(1)计算的发动机转矩Te进行如下校正。

首先，根据变矩器20的转矩比t，利用下面的等式(2)表示发动机转矩Te与传递到变矩器20的输出轴29的转矩Te’之间的关系。

Te’＝Te·t                              …(2)

根据图7所示的特性曲线图，可以将变矩器20的传动效率η表示为h＝e·t，因此，如果失速转矩比是t₁，则根据下面的等式(3)可以求得转矩比t。

$t=t_1-\left(\frac{(t_1-1)\·e}{0.8}\right)(0\≤e\≤0.8)...\left(3\right)$

t＝1(0.8≤e)

在e小于0.8时，变矩器20处于变换区(converter range)，在变换区，油泵叶轮23与涡轮转子22之间发生打滑，而在e大于0.8时，变矩器20处于耦合区，在耦合区，油泵叶轮23的转速与涡轮转子22的转速互相匹配。

随后，根据发动机30所做的功Le和传递到变矩器20的输出轴29的功Le’，求得因为变矩器20打滑消耗的功ΔLe。利用下面的等式(4)计算传递到变矩器20的输出轴29的功Le’[N·m/sec]。

${\mathrm{Le}}^{\′}=\frac{\mathrm{\π}\·{\mathrm{Te}}^{\′}\·\mathrm{nt}}{30}=\frac{\mathrm{\π}}{30}\·\frac{R\·r}{\mathrm{it}\·\mathrm{if}\·{\mathrm{\η}}_1}\·\frac{V\·1000}{2\mathrm{\πr}\·60}\·\mathrm{it}\·\mathrm{if}$

$=\frac{R\·V}{3.6\·{\mathrm{\η}}_1}...\left(4\right)$

nt[rpm]是涡轮转子22的转速。

传递到变矩器20的输出轴29的功Le’为Le’＝η·Le，因此，利用下面的等式(5)表示发动机30所做的功Le。

$\mathrm{Le}=\frac{{\mathrm{Le}}^{\′}}{\mathrm{\η}}=\frac{1}{\mathrm{\η}}\·\frac{R\·V}{3.6\·{\mathrm{\η}}_1}...\left(5\right)$

因此，利用下面的等式(6)表示因为变矩器20打滑消耗的功ΔLe。

$\mathrm{\ΔLe}=(1-\mathrm{\η})\·\mathrm{Le}=\frac{1-\mathrm{\η}}{\mathrm{\η}}\·\frac{R\·V}{3.6\·{\mathrm{\η}}_1}...\left(6\right)$

此外，利用下面的等式(7)表示因为变矩器20打滑消耗的转矩(TC损耗转矩)ΔTe。

$2\mathrm{\πnp}\·\mathrm{\ΔTe}=\frac{1-\mathrm{\η}}{\mathrm{\η}}\·\frac{R\·V}{3.6\·{\mathrm{\η}}_1}$

$\mathrm{\ΔTe}=\frac{1}{2\mathrm{\πnp}}\·\frac{1-\mathrm{\η}}{\mathrm{\η}}\·\frac{R\·V}{3.6\·{\mathrm{\η}}_1}...\left(7\right)$

         ΔTe＝(1-η)·Te

np[rpm]是油泵叶轮23的转速。为了校正根据上述等式(1)计算的发动机转矩Te，仅需要加上TC损耗转矩ΔTe。

然后，根据测量的和计算的数据，校正发动机综合性能曲线图的转矩数据。通过根据以满负荷和部分负荷行驶时的行驶数据进行校正，可以将发动机的综合性能曲线图的转矩数据校正到基本准确的值。

以下说明确定变矩器20的运行状况是在变换区，还是在耦合区(包括锁止状态)的过程：根据从自动变速器27获得的档位信号得知在使用的档，因此，在假定该区为耦合区情况下，则利用对应于档位的速比求得发动机转速，然后，将求得的发动机转速与实际发动机转速进行比较，而且如果它们二者匹配，则确定该区为耦合区(或者锁止状态)。

3.根据行驶数据计算并确定运行状况

一旦以上述方式获得了具有精确转矩数据的发动机综合性能曲线图，就开始计算并确定将用于进行评估的运行状况。更具体地说，首先，计算基本数据，然后，利用该基本数据的计算结果，计算、确定运行状况。

3.1计算基本数据

计算滚动阻力系数μr，行驶阻力R以及驱动力F，其作为用于计算运行状况的基本数据。

滚动阻力系数μr是在计算如下所述的滚动阻力Rr时使用的数据，而且该系数根据路面条件(干燥、雨天、露水、雪或其他天气条件)、轮胎类型、磨损程度以及其他条件发生变化。在加速器的操作量为20％而且选择杆处于N区时，测量用于计算滚动阻力系数μr的数据，然后，测量用于计算滚动阻力系数μr的所需数据。更具体地说，根据开始减速时的车速v1[m/sec]和预定时间长度Δt[sec(秒)]之后的车速v2，利用下面的等式(8)，计算滚动阻力系数μr。

$\mathrm{\μr}=\frac{1}{g}\·\frac{v1-v2}{\mathrm{\Δt}}...\left(8\right)$

在该等式中，g是重力加速度(＝9.8[m/sec²])(在其他等式中也同样)。

分别求得坡度阻力Rs[N]、加速阻力Ra[N]、空气阻力RI[N]以及滚动阻力Rr[N]，然后，根据下面的等式(9)计算行驶阻力R[N]。

R＝Rr+RI+Rs+Ra                      …(9)

根据包括加速度传感器6检测的垂直方向的加速度与根据车速信号计算的车辆前行/倒车加速度α之间的差值求得坡度角θ，然后，利用下面的等式(10)计算坡度阻力Rs。

Rs＝M·g·sinθ                     …(10)

M[kg]是车辆的毛重。

加速阻力Ra是因为在车辆加速或者减速行驶时的惯性力产生的阻力。根据等效于旋转部分的质量Mr[kg]、车辆的毛重M[kg]以及根据车速信号计算的车辆前行/倒车加速度α[m/sec²]，利用下面的等式(11)，计算加速阻力Ra。

Ra＝α·(M+Mr)                          …(11)

空气阻力RI是车辆在行驶时冲击空气产生的阻力。根据空气密度p[kg/m³]、空气阻力系数Cd、正面投影表面积A[m²]以及车速V[m/sec]，利用下面的等式(12)，计算空气阻力RI。

$\mathrm{RI}=\frac{1}{2}\·\mathrm{\ρ}\·\mathrm{Cd}\·A\·V^2...\left(12\right)$

滚动阻力Rr是在轮胎与路面之间产生的阻力。根据车辆的毛重M[kg]以及滚动阻力系数ηr，利用下面的等式(13)，计算滚动阻力Rr。

Rr＝ηr·M·g                           …(13)

驱动力F[N]是利用发动机30的输出移动车辆的力。根据参考发动机综合性能曲线图获得的发动机转矩Te[N·m]、当前档位的速比it、齿轮机构的减速比if、自动变速器27的下游部分的传动效率η1以及轮胎的动负荷半径r[m]，利用下面的等式(14)，计算驱动力F。

$F=\frac{\mathrm{Te}\·\mathrm{it}\·\mathrm{if}\·{\mathrm{\η}}_1}{r}...\left(14\right)$

3.2运行状况的计算和确定

利用以上计算的基本数据计算并确定运行状况。计算并确定运行状况的过程包括：计算油耗和燃油经济性、计算剩余驱动力和剩余驱动力比、计算过量油耗、确定怠速、确定快加速度和快减速度、确定过速、确定换到高档的可能性、确定恒速行驶以及确定发动机无负荷空转。以下将说明这些计算和确定过程。

(1)计算油耗和燃油经济性

通过参考发动机综合性能曲线图，根据发动机转速Ne(＝油泵叶轮23的转速np)，而且根据利用发动机转速Ne和加速器操作量AOA(或恒速控制装置10的传感器16的输出)获得的发动机转矩Te[N·m]，计算油耗。

以下将参考图9所示的流程图说明计算设置了变矩器20的车辆的油耗和发动机转矩的过程。

在步骤S11，读取检测的发动机转速Ne作为变矩器20的油泵叶轮23的转速np。

在步骤S12，读取输入到计算单元3的车速V[km/h]、对应于档位的速比it、减速比if、轮胎的动负荷半径r[m]、失速转矩比t1以及自动变速器27之后的功率传动效率。

在步骤S13，利用下面的公式计算涡轮转子22的转速nt[rpm]。

$\mathrm{nt}=\frac{V\·\mathrm{it}\·\mathrm{if}\·1000}{2\·\mathrm{\π}\·r\·60}$

在步骤S14，利用下面的公式计算变矩器20的输入/输出转速比θ。

θ＝nt/np

在步骤S15，确定输入/输出转速比θ是否在变换区内。如果输入/输出转速比θ大于预定值，则确定在耦合区内，并在步骤S17计算的转矩t比为1。例如，在耦合点，将预定值设置为速比0.8。如果输入/输出转速比θ小于预定值，则确定在变换区内，处理过程进入步骤S16，然后，根据失速转矩比t₁，利用上述等式(3)计算转矩比t。

$t=t_1-\frac{t_1-1}{0.8}\·\mathrm{\θ}$

在步骤S18，利用下面的公式计算变矩器20的功率传动效率η。

η＝t·θ

在步骤S19，确定功率传动效率η是否为1，然后，如果不是1，则处理过程进入步骤S20。如果是1，则处理过程进入步骤S27，然后，以手动变速情况相同的方式，计算油耗Q和燃油经济性FC。

在步骤S20，根据发动机转速Ne和加速器操作量AOA，参考图5B所示的发动机综合性能曲线图，计算发动机转矩Te[N·m]。作为一种选择，可以利用下面的等式(15)计算发动机转矩Te。

$\mathrm{Te}=\frac{(\mathrm{Rr}+\mathrm{RI}+\mathrm{Rs}+\mathrm{Ra})\·r}{t\·\mathrm{it}\·\mathrm{if}\·{\mathrm{\η}}_1}...\left(15\right)$

在步骤S21，利用下面的等式(16)计算单位时间内发动机30所做的功Le[kW]。

$\mathrm{Le}=\frac{2\mathrm{\π}\·\mathrm{Te}\·\mathrm{np}}{60\·1000}...\left(16\right)$

在步骤S22，根据发动机转速Ne和加速器操作量AOA，通过参考图5B所示的发动机综合性能曲线图，计算油耗比BSFC[g/kW·h]。

在步骤S23，根据功Le、行使时间h以及燃油密度ρ，利用下面的等式(17)计算油耗Q[l]。

$Q=\frac{\mathrm{Le}\·\mathrm{BSFC}\·h}{\mathrm{\ρ}}...\left(17\right)$

在步骤S24，利用上面的等式(6)，计算因为变矩器打滑消耗的功ΔLe，而在步骤S25，利用上面的等式(7)，计算因为变矩器20打滑消耗的TC损耗转矩ΔTe。

在步骤S26，根据行使时间h、油耗比BSFC以及因为变矩器打滑消耗的功ΔLe，利用下面的等式，计算因为变矩器20打滑消耗的油耗Qtc[l](TC油耗)。

$\mathrm{Qtc}=\frac{\mathrm{\ΔLe}\·\mathrm{BSFC}\·h}{\mathrm{\ρ}}...\left(18\right)$

利用上述过程，可以计算因为变矩器20打滑消耗的油耗。

在恒速控制装置10正在工作时，将传感器16的输出变换为加速器操作量，然后，根据变换的值和参考图5B所示的曲线图获得的发动机转速，计算油耗比BSFC和发动机转矩Te。作为一种选择，可以准备图5所示的以传感器16的输出为垂直轴的综合性能曲线图，然后，在恒速控制装置10工作时，可以参考该独立准备的曲线图，计算油耗比BSFC和发动机转矩Te。

另一方面，在步骤S27，根据发动机转速Ne和利用发动机转速和加速器操作量AOA通过参考图5A所示的发动机综合性能曲线图获得的发动机转矩Te[N·m]，利用下面的等式(19)求得发动机输出Pe[kW]。

$\mathrm{Pe}=\frac{\mathrm{\π}\·\mathrm{Te}\·N}{30}\·\frac{1}{1000}...\left(19\right)$

根据发动机输出Pe、利用发动机转速Ne和加速器操作量AOA通过参考发动机综合性能曲线图求得的油耗比BSFC[g/kW·h]、燃油密度p[kg/l]以及行使时间h[h]，利用下面的等式(20)，计算油耗Q[l]。

$Q=\frac{\mathrm{BSFC}\·\mathrm{Pe}\·h}{\mathrm{\ρ}\·1000}...\left(20\right)$

在步骤S28，计算燃油经济性FC，并将它显示在显示器4上。根据油耗Q[l]和通过积分根据车速信号求得的车速V[km/h]获得的行驶距离D[km]，利用下面的等式(21)计算燃油经济性FC[km/l]。

$\mathrm{FC}=\frac{D}{Q}...\left(21\right)$

例如，可以计算过去预定时间长度的平均燃油经济性或当前的瞬时燃油经济性作为燃油经济性。在与过去燃油经济性数据进行比较并取平均燃油经济性的最佳值时，记录该值作为最佳燃油经济性。

(2)计算剩余驱动力和剩余驱动力比。

剩余驱动力Fex是由发动机30传递的驱动力F减去行驶阻力R(不包括加速阻力Ra的值)获得的值。如果剩余驱动力Fex为负，则车辆减速，而如果为正，则车辆加速。如果剩余驱动力Fex非常大，则正在消耗不必要的驱动力，而且可以确定，需要立即进行换档杆操作，或者需要进行使加速器操作恢复正确操作量的操作。

图10示出用于计算剩余驱动力、剩余驱动力比的计算过程，而且还示出专门用于将计算的剩余驱动力比显示在显示器4上的处理过程。计算单元3以预定时间间隔重复执行该处理过程。

在步骤S31，首先，确定发动机转速Ne是否为0。如果发动机转速Ne不为0，则处理过程进入步骤S32和S33，然后，确定恒速控制装置10是否在工作。如果发动机转速Ne不为0，则处理过程进入步骤S52和S53，将剩余驱动力Fex设置为0，而且不在显示器4上显示运行状况。

在步骤S32，执行图11所示的恒速控制检测过程。在恒速控制检测过程中，根据车辆的行驶情况，确定恒速控制装置10是否在工作。

在步骤S61，首先，确定发动机转速Ne是否在预定范围内。如果不在预定范围内，则处理过程进入步骤S70，然后，确定正常行驶(恒速控制装置10未工作)。如果在预定范围内，则处理过程进入步骤S62，确定车速V的波动是否在预定范围内(例如，10[km/h])，而且如果车速V的波动不在预定范围内，则处理过程进入步骤S70，然后，确定正常行驶。如果车速V的波动不在预定范围内，则处理过程进入步骤S63。车速V的波动是当前车速V与预定周期之前的车速Vold的差值。例如，如果每100[msec]执行一次图10所示的处理过程，则车速V的波动就是当前车速V与20个周期之前(2秒之前)的车速Vold的差值。

在步骤S63，确定当前车速V是否在恒速控制装置10可以设置的范围内。如果在车速V的预定范围(例如，35[Km/h]至90[km/h])内，则处理过程进入步骤S64。如果不在预定范围内，则不执行恒速控制，因此，处理过程进入步骤S70，并确定正常行驶。

在步骤S64，确定加速器操作量AOA是否为0。如果加速器操作量AOA不为0，则压下油门踏板，因此，处理过程进入步骤S70，并确定正常行驶。如果加速器操作量AOA为0，则处理过程进入步骤S66。

在步骤S65，确定该档是否是恒速控制期间使用的档，如果该档是恒速控制期间使用的档，则处理过程进入步骤S66，而如果不是，则处理过程进入步骤S70，并确定正常行驶。

在步骤S66，如果车辆在恒速控制下，则开始子例程。

在步骤S67，确定加速器操作量AOA是否为0。如果加速器操作量AOA不为0，则压下加速器，因此，处理过程进入步骤S70，并确定正常行驶。然而，如果加速器操作量AOA为0，则处理过程进入步骤S68，确定该档是否是恒速控制期间使用的档，而如果该档是恒速控制期间使用的档，则处理过程进入步骤S69，并确定恒速控制。如果不是，则处理过程进入步骤S70，并确定正常行驶。

执行步骤S61至步骤S70，根据车辆的运行状况，间接检测恒速控制装置10的运行状态，然后，处理过程返回图10所示的流程图。

在图10所示的步骤S33，根据步骤S32的检测结果，确定是否在对车辆进行恒速控制。如果在对车辆进行恒速控制，则处理过程进入步骤S36。如果车辆在正常行驶，则处理过程进入步骤S34。

在步骤S34和S35，确定加速器操作量AOA和车速V是否分别为0。如果加速器操作量AOA或车速V不为0，则处理过程进入步骤S52和S53，并将剩余驱动力Fex设置为0。在这种情况下，在显示器4上什么也不显示。

在步骤S36，确定当前是否换档了，换句话说，确定自动变速器27输出的档位信号是否从先前执行时间开始发生了变化。如果确定当前换档了，则处理过程进入步骤S52和S53，将剩余驱动力Fex设置为0，而且在显示器4上什么也不显示。

如果确定当前没有换档，则处理过程进入步骤S37，然后，确定当前车速V是否高于规定的车速Vs，档位是否在最高档(5个前进档变速器的第五档)。例如，对于在普通公路上行驶，将规定车速Vs设置为50[km/h]，而对于在高速公路上行驶，将规定车速Vs设置为80[km/h]。在车速高于规定车速Vs而且档位处于最高档时，处理过程进入步骤S48，根据存在的因为变矩器20打滑消耗的TC损耗转矩，计算因为过速产生的剩余驱动力Fex。

在步骤S48，根据上述等式(7)，计算因为变矩器20打滑消耗的TC损耗转矩ΔTe，然后，如果TC损耗转矩ΔTe为0，则处理过程进入步骤S49，然后，计算过速期间的剩余驱动力Fex。

在步骤S49，分别计算当前车速V下的空气阻力Ra和规定车速Vs下的空气阻力Ras，并计算它们二者之间的差值作为剩余空气阻力Raex。计算剩余空气阻力Raex与剩余驱动力Fex相加的结果(该剩余驱动力是由驱动力F减去不包括加速阻力的行驶阻力R获得的)，作为因为过速产生的剩余驱动力Fex。一旦计算了因为过速引起的剩余驱动力Fex，处理过程就进入步骤S51，然后，利用下面的等式(22)计算剩余驱动力比Rfex[％]，并将它显示在显示器4上。

$\mathrm{Rfex}=\frac{\mathrm{Fex}}{F\max }\·100...\left(22\right)$

Fmax是最大驱动力。然而，在车辆以恒速行驶而且对应于剩余空气阻力Raex的当前驱动力F的该比值[％]大于剩余驱动力比Rfex时，将该比值显示在显示器4上，而不显示上述剩余驱动力比Rfex。

然而，在步骤S48，在因为变矩器20打滑消耗的转矩ΔTe不是0时，处理过程进入步骤S50，在步骤S49获得的、将对应于转矩ΔTe的驱动力值与剩余驱动力Fex相加的结果用作过速的剩余驱动力Fex，处理过程进入步骤S51，然后，计算剩余驱动力比Rfex，并将它显示在显示器4上。

在步骤S37，在车速V低于规定车速Vs时，或者在档位不在最高档时，处理过程进入步骤S38，确定选择杆是否处于D区。如果确定在D区，则处理过程进入步骤S40，并根据存在的因为变矩器20打滑消耗的转矩ΔTe，计算剩余驱动力Fex。

在步骤S40，以与步骤S48同样的方式，求得因为变矩器20打滑消耗的转矩ΔTe，而且在ΔTe为0时，处理过程进入步骤S42，利用当前驱动力F减去不包括加速阻力的行驶阻力R，计算剩余驱动力Fex。

然而，在转矩ΔTe不为0时，处理过程进入步骤S41，计算对应于转矩ΔTe的驱动力与由当前驱动力F减去不包括加速阻力的行驶阻力R获得的值相加的结果，作为剩余驱动力Fex。在步骤S43，利用上述等式(22)，计算剩余驱动力比Rfex，并将它显示在显示器4上。

如果在步骤S38确定选择杆不处于D区，则处理过程进入步骤S39，然后，确定是否可以通过将选择杆移动到D区换到较高档。以下说明确定是否可以换到较高档的过程。

假定通过将选择杆移到D区可以换到较高档，获得发动机转速Neup，而且，此时，参考综合性能曲线图，根据发动机转速Neup获得在满负荷情况下换到较高档时的发动机转矩Teupmax。然后，根据满负荷情况下的发动机转矩Teupmax，计算在满负荷情况下换到较高档时的驱动力Fupmax(最大驱动力)。如果换到较高档后的发动机转速Neup高于规定转速，而且换到较高档时的最大驱动力Fupmax低于行驶阻力R(＝Rs+RI+Rr)，则确定可以换到较高档，而如果不高于，则确定不能换到较高档。

如果不能换到较高档，则处理过程进入步骤S40，而如果可以换到较高档，则处理过程进入步骤S44。在步骤S44，根据存在的因为变矩器20打滑消耗的转矩ΔTe，计算因为不正确操作选择杆而产生的剩余驱动力Fex。

在步骤S44，以与步骤S40和S48同样的方式，求得因为变矩器20打滑消耗的TC损耗转矩ΔTe，在TC损耗转矩ΔTe为0时，处理过程进入步骤S45，而在TC损耗转矩ΔTe不为0时，处理过程进入步骤S46。

在步骤S45，通过利用当前油耗Q减去经过换到较高档预期发生的油耗Qup(以下说明该方法)，求得因为不正确操作选择杆产生的过量油耗Qexup。然后，将因为不正确操作选择杆产生的过量油耗Qexup变换为驱动力，并计算因为不正确操作选择杆产生的剩余驱动力Fex。通过利用发动机转矩与利用等式(19)和(20)求得的油耗之间的关系表达式，将过量油耗变换为转矩，并通过进一步将该转矩代入等式(18)，执行变换为驱动力的过程。

通过采用上述方法，在在2区或L区行驶时，即使在选择杆移到D区后并在D区行驶时，可以换到较高档，仍可以计算剩余驱动力Fex。

另一方面，在步骤S46，以与步骤S45同样的方式，求得因为不正确操作选择杆产生的剩余驱动力Fex，通过将因为变矩器20打滑消耗的TC损耗转矩ΔTe的驱动力变换值与该剩余驱动力Fex相加，求得因为不正确操作选择杆而产生的剩余驱动力Fex。通过采用该方法，在在D区、2区或其他区行驶时，可以计算剩余驱动力Fex，而且不存在锁止，但是一旦操作选择杆并在D区行驶，就可以换到较高档。

在步骤S47，将在步骤S45或步骤S46求得的、因为不正确操作选择杆而产生的剩余驱动力Fex和在换到较高档时的最大驱动力Fmax代入上述等式(22)，然后，计算剩余驱动力比Rfex，并将它显示到显示器4上。

然而，在车辆以恒速行驶而且当前驱动力F与因为不正确操作选择杆产生的剩余驱动力Fex之比大于剩余驱动力比Rfex时，将该比值显示在显示器4上，而不显示剩余驱动力比Rlex。

(3)计算过量油耗

过量油耗Qex是因为使燃油经济性恶化的操作过量消耗的油量，计算实际消耗与假定没有执行可能使燃油经济性恶化的操作的情况下的油耗之间的差值作为过量油耗。过量油耗Qex使得可以得知过量消耗油量，换句话说，可以得知通过改进驾驶技术可以节省的油量。

计算因为使用剩余驱动力产生的过量油耗Qexf、因为过速产生的过量油耗Qexsp、因为不正确操作选择杆产生的过量油耗Qexup、因为无负荷空转产生的过量油耗Qexrc以及因为怠速产生的过量油耗Qexidl之和作为过量油耗Qex。

因为使用剩余驱动力产生的过量油耗Qexf是使用上述剩余驱动力Fex过量消耗的油量，并根据剩余驱动力Fex计算过量油耗Qexf。在变矩器20的转矩比t小于1时，利用上述等式(7)，而在变矩器20的转矩比t为1时，根据剩余驱动力Fex，利用下面的等式(23)，求得剩余转矩Tex[N·m]。

$\mathrm{Tex}=\frac{\mathrm{Fex}\·r}{\mathrm{it}\·\mathrm{if}\·{\mathrm{\η}}_1}...\left(23\right)$

在该式中，r[m]是轮胎的动负荷半径，it是当前档位的速比，if是齿轮机构的减速比，η₁是自动变速器27下游部分的传动效率。

在转矩比t为1时，根据剩余转矩Tex，利用下面的等式(24)，计算剩余输出Pex，而在转矩比t小于1时，利用上面的等式(6)计算剩余输出Pex。

$\mathrm{Pex}=\frac{\mathrm{\π}\·\mathrm{Tex}\·\mathrm{Ne}}{30\·1000}...\left(24\right)$

根据剩余输出Pex，利用下面的等式(25)，计算因为使用剩余驱动力产生的过量油耗Qexf。

$\mathrm{Qexf}=\frac{\mathrm{Pex}\·\mathrm{BSFC}\·h}{\mathrm{\ρ}\·1000}...\left(25\right)$

将因为使用剩余驱动力产生的过量油耗Qexf的总和记录到存储卡7。

因为过速产生的过量油耗Qexsp是因为以比规定车速Vs高的车速行驶产生增加的空气阻力而过量消耗的油量。例如，对于在普通公路上行驶，将规定车速Vs设置为50[km/h]，而对于在高速公路上行驶，将规定车速Vs设置为80[km/h]。根据过速时的油耗Q与规定车速时的预期油耗Qs之间的差值，计算因为过速产生的过量油耗Qexsp。

具体地说，首先，在行驶阻力R(＝Rr+Rs+Ra)作为同样条件情况下，利用下面的等式(26)，计算利用当前空气阻力RI减去因为过速而增加的部分空气阻力(＝当前空气阻力RI-规定车速空气阻力RIs)、规定车速时的驱动力Fs。

$F=\frac{\mathrm{Ne}\·\mathrm{it}\·\mathrm{if}\·{\mathrm{\η}}_1}{r}=\mathrm{Rr}+\mathrm{RI}+\mathrm{Rs}+\mathrm{Ra}...\left(26\right)$

根据规定车速时的驱动力Fs，在变矩器20的转矩比小于1时，利用上面的等式(15)，求得规定车速时的发动机转矩Tes，而在变矩器20的转矩比t为1时，利用下面的等式(27)，求得规定车速时的发动机转矩Tes[N·m]。

$\mathrm{Ts}=\frac{\mathrm{Fs}\·r}{\mathrm{it}\·\mathrm{if}\·{\mathrm{\η}}_1}...\left(27\right)$

此外，利用下面的等式(28)获得规定车速Vs时的发动机转速Nes[rpm]。

$\mathrm{Nes}=\frac{\mathrm{Vs}\·\mathrm{it}\·\mathrm{if}\·1000}{2\mathrm{\π}\·60}...\left(28\right)$

参考发动机综合性能曲线图，计算对应于规定车速时的发动机转速Nes的油耗比BSFC[g/kW·h]和发动机转矩，并进一步根据规定车速时的发动机转矩Tes，利用下面的等式(29)，求得规定车速时的发动机输出Pes[kW]。

$\mathrm{Pes}=\frac{\mathrm{\π}\·\mathrm{Tes}\·\mathrm{Nes}}{30\·1000}...\left(29\right)$

然后，利用下面的等式(30)，求得规定车速时的油耗Qs[l]，并通过利用当前油耗Q减去规定车速时的油耗Qs，计算因为过速产生的过量油耗Qexsp。

$\mathrm{Qs}=\frac{\mathrm{Pes}\·\mathrm{BSFC}\·h}{\mathrm{\ρ}\·1000}...\left(30\right)$

将计算的过速时的过量油耗Qexsp的总和记录到存储卡7。

因为不正确操作选择杆产生的过量油耗Qexup是在因为驾驶员操作选择杆疏忽而使发动机30的工作点落在可接受的油耗比范围外，而且尽管处于通过将选择杆移到D区可以换到较高档的运行状况下，仍在L区或2区工作时，过量消耗的油量。

根据当前油耗Q与通过将选择杆移到D区并换到较高档预期的油耗Qup的差值，计算因为不正确操作选择杆产生的过量油耗Qexup。更具体地说，利用下面的等式(31)，计算换到较高档后的发动机转矩Teup[N·m]。

$\mathrm{Teup}=\mathrm{Te}\×\frac{\mathrm{it}}{\mathrm{itup}}\×\frac{{\mathrm{\η}}_1}{{\mathrm{\η}}_1\mathrm{up}}...\left(31\right)$

在该等式中，it是当前速比，itup是换到较高档后的速比，η₁是当前传动效率，η₁up是换到较高档后的传动效率。

利用下面的等式(32)，计算换到较高档后的发动机输出Peup[kW]。

$\mathrm{Peup}=\frac{\mathrm{\π}\·\mathrm{Teup}\·\mathrm{Neup}}{30\·1000}...\left(32\right)$

参考发动机综合性能曲线图，计算对应于换到较高档后的发动机转矩Teup和发动机转速Neup的油耗比BSFC[g/kW·h]，然后，利用下面的等式(33)，计算换到较高档后的预期油耗Qup。

$\mathrm{Qup}=\frac{\mathrm{Peup}\·\mathrm{BSFC}\·h}{\mathrm{\ρ}\·1000}...\left(33\right)$

h[小时]是车辆的行使时间。通过利用当前油耗Q减去该预期油耗Qup，计算因为不正确操作选择杆产生的过量油耗Qexup，并将其总和记录到存储卡7。

因为无负荷空转产生的过量油耗Qexrc是在车辆停止时无负荷空转过量消耗的油量。通过首先利用下面的等式(34)求得输出Peidl，计算因为无负荷空转产生的过量油耗Qexrc。

$\mathrm{Peidl}=\frac{\mathrm{\π}\·\mathrm{Teind}\·\mathrm{Ne}}{30\·1000}...\left(34\right)$

Teind是克服主运动系统、气门操纵系统、辅助设备等内的摩擦转动发动机本身所需的指示转矩。

将怠速期间的输出Peidl代入下面的等式(35)，计算怠速期间的油耗Qidl。

$\mathrm{Qidl}=\frac{\mathrm{Peidl}\·\mathrm{BSFC}\·h}{\mathrm{\ρ}\·1000}...\left(35\right)$

h[h]是车辆的行使时间。BSFC是怠速期间的油耗比。然后，通过利用当前油耗Q减去怠速期间的油耗Qidl，计算因为无负荷空转产生的过量油耗Qexrc，并将其总和记录到存储卡7。

怠速期间的过量油耗Qexidl是预定时间长度(例如，20秒)或更长时间的怠速消耗的油量，而且将怠速状况成立时的油耗Q直接用作过量油耗Qexidl。将其总和记录到存储卡7。

上面计算的、将因为使用剩余驱动力产生的过量油耗Qexf、因为过速产生的过量油耗Qexsp、因为不正确操作选择杆产生的过量油耗Qexup、因为无负荷空转产生的过量油耗Qexrc以及因为怠速产生的过量油耗Qesidl相加的结果构成过量油耗Qex，并将过量油耗Qex显示在显示器4的运行状况显示区43，如下所述。

如下所述，通过利用发动机综合性能曲线图获得理想行驶时消耗的油量，然后利用实际油耗减去该理想油耗，可以求得过量油耗Qex。

图12示出发动机综合性能曲线图的例子，理想行驶是改变车速以通过该图中的阴影区所示的、其中发动机工作点实现高油耗比的区域的行驶过程。在图12中，如果在每个档，发动机的工作点从C₁移动到D₁，则可以有效使用具有小油耗比的区域。如果使用的档位不正确，而且进行操作使得从C₂移动到D₂，或者从C₃移动到D₃，则即使做同样的功，仍消耗过量燃油。转速更高，而且加速时间更长，达到在C₃到D₃的线上不产生转矩的程度。

因此，理想操作是在第三档，发动机的工作点取从C₁到D₁路径，然后换到较高档；在第四档，发动机的工作点取从C₁到D₁的路径，然后再换到较高档；以及发动机的工作点取从C₁到目标车速的路径的操作过程。在具有自动变速器的车辆中，调节加速器操作量以实现上述工作点，因为自动变速器的控制装置根据车速和加速器操作量确定各档。

为了计算实际油耗量，以特定行驶间隔记录发动机转速与转矩的组合，而且还记录所使用的档。以此为基础，利用下面的等式(36)，计算每小时的油耗q[l/h]。

$q=\mathrm{BSFC}\·\frac{\mathrm{\π}\·\mathrm{Te}\·N}{30}\·\frac{1}{\mathrm{\ρ}}\·\frac{1}{{10}^6}...\left(36\right)$

通过对时间积分q，可以计算油耗。ρ[kg/l]是燃油密度。

另一方面，为了计算理想油耗，假定改变车速以便在最接近图12所示C₁到D₁路径的工作点行驶同样距离和同样时间，进行同样的计算。

(4)确定加速度和快加速度

通过将加速度确定值(例如，被设置为0.2[m/sec²])与加速度传感器6检测的加速度，或者与根据利用车速信号检测的车速计算的加速度进行比较，确定加速度，而且在检测的加速度超过规定加速度时，确定实现了该加速度。

在确定了加速度时，进一步确定它是否是快加速度(rapidacceleration)。通过将检测的加速度与快加速度确定值(例如，被设置为0.7[m/sec²])进行比较，根据驾驶员的驾驶技术等级(如下所述的电平表(level meter)等级，或者与加速度有关的等级)，确定快加速度，而且，如果检测的加速度超过快加速度确定值，则确定实现了该快加速度。

以这样的方式设置快加速度确定值，即，驾驶技术等级越高，该值越小，因此，例如，在驾驶技术等级为最低等级E时，将快加速度确定值设置为0.7[m/sec²]，而且，随着等级的升高，自动更新为较小的值。

将实现上述加速度的时间和实现该快加速度的时间分别记录到存储卡7。

(5)确定减速度和快减速度

以上述确定加速度和快加速度的同样方式进行确定，而且在检测的减速度高于减速度确定值(例如，设置为0.2[m/sec²])时，确定减速度，而在减速度高于快减速度确定值(例如，设置为0.7[m/sec²])时，确定快减速度。根据驾驶技术等级(如下所述的电平表等级，或者与减速度有关的等级)，改变快减速度确定值，并以这样的方式设置快减速度确定值，即，驾驶技术等级越高，该值越小。将实现上述减速度的时间和实现该快减速度的时间分别记录到存储卡7。

(6)确定怠速

在车辆连续停止预定时间长度X(例如，20秒)或者更长时间，而且发动机转速为怠速确定阈值或者更低时，确定该车辆处于怠速。设置预定时间X以排除信号等待时间。将怠速确定阈值设置为小于怠速提升控制(idleup control)下的转速的值，进行怠速提升控制以便在发动机输出用于驱动起重机或用于装卸作业的其他设备时，提高发动机转速。在确定车辆为怠速时，测量怠速时间，并将它记录到存储卡7。还将车辆停止的次数、车辆停止的时间、发动机停止的次数、发动机停止的时间以及其他参数存储到存储卡7。

(7)确定过速

通过将车速与规定车速进行比较，确定过速，而且在车速超过规定车速时，确定该车辆正以过速行驶。预定规定车速，而且对于在普通公路上行驶，将规定车速Vs设置为50[km/h]，而对于在高速公路上行驶，将规定车速Vs设置为80[km/h]。在确定车辆以过速行驶时，将以过速行驶的时间记录到存储卡7。将在普通公路上行驶的时间和在高速公路上行驶的时间记录到存储卡7上。

(8)确定换到较高档的可能性

以图10中的步骤S39的同样方式，计算通过将选择杆移到D区换到较高档时的发动机转速和最大驱动力，而在假定换到较高档时的发动机转速高于规定值时，并且在换到较高档后的最大驱动力大于当前行驶阻力R(Rs+RI+Rr)时，确定可以换到较高档。在确定可以换到较高档时，将时间记录到存储卡7。将以非最高档的档位(5个前进档情况下的第二、第三以及第四档)行驶的时间和加速期间使用的档位一起记录到存储卡7。

(9)确定恒速行驶

根据剩余驱动力，确定车辆是否以恒速行驶，而且在剩余驱动力小而且电平表41(如下所述)不亮时，或者仅在绿方格亮连续固定时间长度或者更长时，确定车辆以恒速行驶。将确定车辆以恒速行驶的时间记录到存储卡7。为了研究恒速行驶频率与完成行使时间之间的关系，还将完成行使时间一起记录到存储卡7。

(10)确定无负荷空转

根据车速、发动机转速以及加速器操作量，确定是否发生无负荷空转，而且在车速为0的状态下，在发动机转速和加速器操作量不为0时，确定发生了无负荷空转。将发生无负荷空转的次数记录到存储卡7。还将车辆停止的次数记录到存储卡7。

4.显示并记录运行状况

如上所述，计算并确定运行状况，并将其结果实时显示在车载单元1的显示器4上。

图13示出显示器4的配置。显示器4包括：电平表41，用于显示剩余驱动力比和其他数据；燃油经济性显示区42，用于显示当前和过去的燃油经济性；运行状况显示区43，用于显示过量油耗的运行状况以及其他数据；告警显示区44，用于在进行快减速度等时，显示告警消息；存储器余量显示区45，用于显示存储卡7的空闲容量；以及时间显示区46，用于选择性地显示连续行使时间以及当前时间。尽管电平表41还可以显示剩余驱动力比之外的值(在图10中的步骤S41、S42、S45、S46、S49以及S50计算的值)，但是以下将集中说明显示剩余驱动力比的情况。

电平表41以条形图形式显示剩余驱动力比的幅值，它包括排列成行的12个方格。随着剩余驱动力比的提高，从该图左侧的方格开始照亮，而且根据驾驶技术等级，改变根据剩余驱动力比照亮的每个方格的颜色和方格的数量。

图14示出根据驾驶技术等级改变电平表41的显示方法的情况。电平表41包括12个被划分为绿色、黄色以及红色的各方格。在最低等级E，不照亮电平表被设置为相当于0％的剩余驱动力比，完全照亮电平表被设置为相当于100％的剩余驱动力比。随着等级的提高，完全照亮电平表的剩余驱动力比将逐渐变小。对于等级D，完全照亮电平表的剩余驱动力比为80％，而对于等级C，为60％。对于等级A，它最后变成40％。

在将剩余驱动力比显示为：0％至40％为绿色，40％至60％为黄色以及60％至100％为红色时，对于最低等级E，绿方格、黄方格以及红方格的数量分别为4，而在随着剩余驱动力的升高，从左侧开始顺序照亮各方格时，驾驶员试图驾驶达到这样的程度，以致可以不照亮红灯(或者黄灯)。因此，驾驶员此时的目标剩余驱动力比约为40％至60％。

在驾驶技术等级升高并增加绿色显示区时，驾驶员试图驾驶以使黄灯不亮。因此，驾驶员此时的目标剩余驱动力比约为40％，而且对于等级E，驾驶员的目标会变得更高。

在驾驶技术等级进一步提高到最高等级A而且照亮的方格的颜色完全为绿色时，驾驶员试图驾驶以减少照亮的绿灯的数量。因此，驾驶员此时的目标剩余驱动力比降到40％或者更低，而驾驶员的目标也升得更高。

改变基于驾驶技术等级的显示方法可以对驾驶员的驾驶技术设置适当目标，而且可以期望开车好手和技术欠佳者改进驾驶技术。

参考图13，而且更详细说明显示器4，在燃油经济性显示区42内显示当前燃油经济性和先前30分钟内燃油经济性的变化，而且驾驶员可以明白燃油经济性如何因为他/她自己的驾驶操作而发生变化的。在燃油经济性优于标准燃油经济性(在这种情况下，5.0[km/l])时，根据与标准燃油经济性的差值，仅照亮中心上部的几个方格，而且在燃油经济性略于标准燃油经济性时，根据与标准燃油经济性的差值，仅照亮中心下部的几个方格。

除了利用上述计算过程计算的过量油耗外，还可以将最佳燃油经济性、到此时的油耗以及其他数据选择性地显示在运行状况显示区43。

在根据上述确定过程确定出现快加速度、出现快减速度、通过操作选择杆可以换到较高档、车辆当前处于怠速或者出现无负荷空转时，根据确定的内容，在告警显示区44对驾驶员显示告警消息。在显示告警消息时，驾驶员特别是可以得知因为过量油耗而使燃油经济性恶化的驾驶操作在增加，而且这可以作为驾驶员改进驾驶操作的参考。告警方法可以是发出告警音，或者播放话音告警消息。

上述配置示出应用了本发明的系统的例子，而且本发明并不局限于上述配置。本发明可以应用于其配置不同于在此示出的配置的系统，而且，例如，可以在车载单元1内建立车辆数据库，而且可以利用车载单元1进行车辆选择并产生综合性能曲线图。还可以利用车载单元1分析并显示记录的运行状况。

在上述实施例中，根据事先准备的油耗比特性曲线图以及特定运行状况下的实际已知油耗比，产生发动机综合性能曲线图，但是，如果可以获得发动机综合性能曲线图，则也可以使用该发动机综合性能曲线图。

可以利用传输到存储卡7方法之外的方法，在车载单元1与监测计算机2之间进行数据处理，而且还可以传输到磁盘或者通过无线进行传输。

根据车辆的运行状况推断恒速控制装置10的运行状态，但是在恒速控制装置10在工作时，可以将表示恒速控制装置10在工作的工作信号从恒速控制装置10输出到发动机控制单元，因此，通过接收该信号，也可以确定恒速控制装置10的运行状态。

上述车辆进一步包括恒速控制装置10和具有变矩器20的自动变速器27，但是本发明可以应用于仅包括其中之一或者之另一的车辆。

本发明还可以应用于包括用于保持车间间隔的装置的车辆，该装置代替恒速控制装置10控制车速以保持设置的车间间隔，或者除了恒速控制装置10之外，车辆还包括该装置，而且可以实现与上述描述的效果相同的效果。

Claims (11)

1.一种车辆运行状况评估系统，该系统包括：

自动控制装置，用于设置车辆目标运行状况，并控制车辆以实现目标运行状况；

控制器，用于：

根据车辆的运行状况，确定是否执行了使燃油经济性恶化的操作；

根据车辆的运行状况，确定自动控制装置的运行状态；以及

根据车辆的运行状况和自动控制装置的运行状态，计算过量油耗，该过量油耗是因为使燃油经济性恶化的操作而过量消耗的油量，以及

显示装置，用于显示计算的过量油耗。

2.根据权利要求1所述的系统，其中控制器进一步用于：

根据未执行使燃油经济性恶化的操作的假定，计算假定油耗；以及

利用实际油耗减去该假定油耗以计算过量油耗。

3.根据权利要求2所述的系统，其中自动控制装置是恒速控制装置，而且在车辆运行状况已经实现预定运行状况时，控制器进一步用于确定恒速控制装置在工作。

4.根据权利要求3所述的系统，其中恒速控制装置具有用于发动机的输出控制装置，而且该控制器进一步用于：

确定输出控制装置的运行状态；以及

根据输出控制装置的运行状态、发动机的转速以及发动机的特性，计算发动机的油耗比以及转矩。

5.根据权利要求4所述的系统，其中该控制器进一步用于：

根据发动机的转矩和转速，计算发动机的输出；以及

通过利用油耗比乘以发动机输出，计算油耗。

6.根据权利要求4所述的系统，其中输出控制装置是利用喷油脉冲控制喷油量的装置，而且该控制器进一步用于根据发动机的转速、喷油脉冲宽度以及发动机的特性，计算发动机的油耗比和转矩。

7.根据权利要求2所述的系统，其中自动控制装置是包括变矩器的自动变速器，而且该控制器进一步用于根据输入/输出转速比，检测自动变速器的运行状态，该输入/输出转速比是发动机转速与变矩器的输出转速之比。

8.根据权利要求7所述的系统，其中该控制器进一步用于：

根据变矩器的输入/输出转速和特性，计算变矩器的转矩比和功率传动效率；以及

根据变矩器的转矩比和功率传动效率，计算因为变矩器打滑过量消耗的油量。

9.根据权利要求8所述的系统，其中该控制器进一步用于：

根据发动机转速、加速器操作量和等效于加速器操作量的值二者之一以及发动机的特性，计算发动机的油耗比和转矩；

根据发动机的转矩和转速，计算发动机的输出；

根据发动机的油耗比和输出，计算油耗；以及

根据油耗和通过将油耗比乘以车辆克服阻力行驶的工作效率获得的油量，计算因为变矩器打滑过量消耗的油量。

10.根据权利要求7所述的系统，其中该控制器进一步用于：

在发动机的实际转速与根据驱动桥或驱动轮的速比和转速计算的发动机转速互相相等时，确定自动变速器处于锁止状态；以及

在自动变速器处于锁止状态时，所计算的变矩器功率传动效率和输入/输出转速比均为1。

11.一种具有自动控制装置的车辆的运行状况评估方法，该自动控制装置设置目标车辆运行状况并控制该车辆以实现目标运行状况，该方法包括：

根据车辆的运行状况，确定是否执行了使燃油经济性恶化的操作；

根据车辆的运行状况，确定自动控制装置的运行状态；以及

根据车辆的运行状况和自动控制装置的运行状态，计算过量油耗，该过量油耗是因为使燃油经济性恶化的操作而过量消耗的油量。

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