專利名稱：交通工具狀態(tài)分析系統(tǒng)及其分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種用于分析例如燃油消耗率這樣的交通工具狀態(tài)的系統(tǒng)及其分析方法。
背景技術(shù)：
由日本專利局在2000年出版的JP-A-2000-205925號(hào)公開(kāi)一種燃油性能價(jià)格比顯示設(shè)備，其根據(jù)從引擎控制單元輸出的燃油噴射脈沖信號(hào)計(jì)算燃油消耗量，根據(jù)從交通工具速度傳感器輸出的交通工具速度脈沖信號(hào)計(jì)算運(yùn)行距離，以及通過(guò)用燃油消耗量除所計(jì)算的運(yùn)行距離來(lái)計(jì)算并顯示燃油消耗率。

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述設(shè)備采用燃油噴射脈沖信號(hào)來(lái)計(jì)算燃油消耗率，即，其假設(shè)交通工具裝備有電子燃油噴射設(shè)備(EGI)，并且它不能用于無(wú)EGI的交通工具或者沒(méi)有燃油噴射脈沖信號(hào)的柴油機(jī)。
現(xiàn)在存在有用于計(jì)算無(wú)EGI的交通工具或柴油機(jī)的燃油消耗率的一種方法，其中通過(guò)查找表明例如引擎轉(zhuǎn)速這樣的運(yùn)行狀態(tài)與剎車特定的燃油消耗之間的關(guān)系的引擎性能圖來(lái)計(jì)算BSFC(“brake specificfuel consumption”剎車特定的燃油消耗)，并且根據(jù)它來(lái)計(jì)算燃油消耗。但是，通常不能夠獲得這種圖形，并且即使它存在也難以獲得。并且，如果后來(lái)由零售店來(lái)裝配該設(shè)備，它必須適合于來(lái)自不同制造商的各種型號(hào)的交通工具，并且實(shí)際上不可能為每種交通工具單獨(dú)準(zhǔn)備這樣的引擎性能圖。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是使得精確計(jì)算燃油消耗率成為可能，而不在系統(tǒng)中采用燃油噴射脈沖信號(hào)來(lái)分析交通工具狀態(tài)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)向駕駛員或管理員顯示包括燃油消耗率在內(nèi)的交通工具狀態(tài)而提供交通工具狀態(tài)的主觀估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于具有引擎的交通工具的交通工具狀態(tài)分析系統(tǒng)，其中包括裝置，用于根據(jù)普通的剎車特定燃油消耗特征數(shù)據(jù)和在一定的引擎運(yùn)行狀態(tài)下的已知實(shí)際剎車特定燃油消耗，估計(jì)在其它運(yùn)行狀態(tài)下的剎車特定的燃油消耗，并且用于產(chǎn)生表示運(yùn)行狀態(tài)與剎車特定燃油消耗之間的關(guān)系的引擎性能圖；裝置，用于通過(guò)根據(jù)所分析的交通工具的運(yùn)行狀態(tài)查找該引擎性能圖而計(jì)算該引擎的剎車特定燃油消耗；裝置，其用于從所計(jì)算的剎車特定燃油消耗和引擎輸出計(jì)算燃油消耗量；以及裝置，其用于從所計(jì)算的燃油消耗量和交通工具運(yùn)行距離來(lái)計(jì)算燃油消耗率。
因此，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)以前準(zhǔn)備的普通BSFC特征數(shù)據(jù)和在要被分析的引擎的特定運(yùn)行狀態(tài)下的實(shí)際BSFC來(lái)自動(dòng)產(chǎn)生表示運(yùn)行狀態(tài)(加速器下壓量和引擎轉(zhuǎn)速、或者節(jié)流閥開(kāi)口和引擎轉(zhuǎn)速)之間的關(guān)系的引擎性能圖以及剎車特定的燃油消耗(BSFC)。BSFC特征數(shù)據(jù)為示出BSFC如何根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)而變化的數(shù)據(jù)，并且它是在其它運(yùn)行狀態(tài)下的BSFC與所存儲(chǔ)的在特定運(yùn)行狀態(tài)下(例如，在BSFC為最小值的運(yùn)行狀態(tài)下)的BSFC的比值。在分析中，通過(guò)查找所產(chǎn)生的引擎性能圖來(lái)計(jì)算BSFC，并且由此計(jì)算燃油消耗量和燃油消耗率。
引擎性能圖可能自動(dòng)產(chǎn)生的原因是BSFC特性基本上獨(dú)立于引擎的類型，從而如果已經(jīng)得知表示BSFC如何根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)而變化的普通的BSFC特性以及在特定運(yùn)行狀態(tài)下的實(shí)際BSFC，則可以根據(jù)該實(shí)際BSFC估計(jì)在其它運(yùn)行狀態(tài)下的所有BSFC。
另外，由于BSFC特性在具有近似扭矩的引擎中實(shí)際上是相同的，如果提供幾個(gè)BSFC特征數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于各個(gè)扭矩參數(shù)，并且BSFC特征數(shù)據(jù)從被分析的交通工具的引擎扭矩參數(shù)中選擇，則可以更加精確地產(chǎn)生任何引擎性能圖，并且可以進(jìn)一步增加燃油消耗率的當(dāng)前計(jì)算精度。
并且，當(dāng)在各種運(yùn)行狀態(tài)下估計(jì)BSFC時(shí)，如果從一個(gè)目錄等等獲得的最佳BSFC被用作為作為參考的實(shí)際BSFC，則不需要對(duì)每種類型的交通工具計(jì)算實(shí)際BSFC。
因此，由于根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)不需要燃油噴射脈沖信號(hào)來(lái)計(jì)算燃油消耗率，則可以在非EGI交通工具或者采用沒(méi)有燃油噴射脈沖信號(hào)的柴油機(jī)的交通工具中計(jì)算燃油消耗率，并且該方法可以用于分析所有類型的交通工具的交通工具運(yùn)行狀態(tài)。另外，由于該引擎性能圖可以從預(yù)定的BSFC特征數(shù)據(jù)和從一個(gè)目錄提取的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，因此不需要為來(lái)自不同汽車制造商的各種類型的交通工具提供引擎性能圖，并且可能增強(qiáng)該分析系統(tǒng)的通用性。
本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)以及其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在本說(shuō)明書(shū)的其它部分中給出并且在附圖中示出。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的交通工具狀態(tài)分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2為描述引擎性能圖的示意圖。
圖3為簡(jiǎn)要示出如何自動(dòng)產(chǎn)生引擎性能圖的BSFC數(shù)據(jù)的示意圖。
圖4為示出交通工具安裝單元的顯示器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5為示出用于分析交通工具狀態(tài)的程序的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，根據(jù)本發(fā)明的交通工具分析系統(tǒng)包括交通工具安裝單元1，其安裝在要被分析的交通工具上，以及管理該交通工具的管理員的計(jì)算機(jī)2。
該交通工具安裝單元1包括計(jì)算單元3、顯示器4、存儲(chǔ)卡讀取器/寫(xiě)入器5和加速度傳感器6。顯示器4安裝在容易由駕駛員所觀看的位置。
交通工具輸出信號(hào)包括交通工具速度信號(hào)、引擎轉(zhuǎn)速信號(hào)、引擎冷卻水溫信號(hào)、加速器下壓量信號(hào)和燃油溫度信號(hào)，以及來(lái)自加速度傳感器6的加速度信號(hào)被輸入到計(jì)算單元3。該交通工具輸出信號(hào)可以從引擎控制單元8獲得，并且還可以直接從輸出這些信號(hào)的傳感器獲得，而不通過(guò)該引擎控制單元。
計(jì)算單元3根據(jù)上述信號(hào)、從存儲(chǔ)卡7讀出的交通工具數(shù)據(jù)信號(hào)以及引擎性能圖計(jì)算交通工具運(yùn)行狀態(tài)，例如燃油消耗率或者額外驅(qū)動(dòng)力。所計(jì)算的交通工具狀態(tài)顯示在顯示器4上，并且由存儲(chǔ)卡讀取器/寫(xiě)入器5記錄在存儲(chǔ)卡7上。
通常，引擎性能圖是如圖2A中所示的表示剎車特定燃油消耗(BSFC)相對(duì)于引擎轉(zhuǎn)速和引擎扭矩的關(guān)系的圖形。對(duì)于每個(gè)引擎轉(zhuǎn)速和引擎扭矩的BSFC存儲(chǔ)在相應(yīng)的方框中。但是，然后需要計(jì)算每個(gè)引擎扭矩，以計(jì)算BSFC，這是不方便的。因此，考慮到這種情況，在本實(shí)施例中，采用重新排列的引擎性能圖。在該重新排列的引擎性能圖中，如圖2B中所示，垂直軸作為加速器下壓量(或者節(jié)流閥開(kāi)口)，水平軸作為引擎轉(zhuǎn)速，并且引擎扭矩和BSFC存儲(chǔ)在每個(gè)方框中。
交通工具數(shù)據(jù)庫(kù)和管理軟件被安裝在管理員的計(jì)算機(jī)2中。該管理員的計(jì)算機(jī)2交換各種類型的數(shù)據(jù)，用于通過(guò)作為讀取/寫(xiě)入記錄介質(zhì)的存儲(chǔ)卡7利用交通工具安裝單元1分析交通工具狀態(tài)，并且當(dāng)交通工具運(yùn)行時(shí)記錄交通工具狀態(tài)的計(jì)算結(jié)果。
管理員的計(jì)算機(jī)2自動(dòng)產(chǎn)生用于被分析的交通工具的引擎性能圖，在存儲(chǔ)卡7上記錄用于計(jì)算交通工具狀態(tài)和引擎性能圖的數(shù)據(jù)，由交通工具安裝單元1分析/顯示存儲(chǔ)卡7上記錄的數(shù)據(jù)，并且當(dāng)提供燃油時(shí)根據(jù)所提供的燃油量校正該引擎性能圖。
在下文中，將詳細(xì)描述該系統(tǒng)。
1.設(shè)置用于被分析的交通工具的數(shù)據(jù)當(dāng)由該系統(tǒng)分析交通工具狀態(tài)時(shí)，首先由管理員的計(jì)算機(jī)2的操作員從交通工具數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)于要分析的交通工具的制造商、交通工具類型、使用年限、引擎形狀、空轉(zhuǎn)速度、總交通工具重量、未級(jí)減速齒輪的齒輪比、擋風(fēng)板的類型、以及車體形狀和輪胎尺寸。
當(dāng)最終選擇時(shí)，從交通工具數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)選擇用于要分析的交通工具的數(shù)據(jù)，例如引擎旋轉(zhuǎn)脈沖速度(引擎轉(zhuǎn)速和引擎旋轉(zhuǎn)脈沖數(shù)之間的關(guān)系)以及交通工具速度脈沖數(shù)(交通工具速度與交通工具速度脈沖數(shù)之間的關(guān)系)。所選擇的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入在存儲(chǔ)卡7中。
在所選擇的數(shù)據(jù)中，可以從由汽車制造商所提供的目錄或服務(wù)手冊(cè)中提取引擎性能數(shù)據(jù)和交通工具車體特征數(shù)據(jù)，從而當(dāng)建立該交通工具數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，該數(shù)據(jù)不需要通過(guò)運(yùn)行該交通工具和性能實(shí)驗(yàn)而獲得。并且，引擎旋轉(zhuǎn)脈沖數(shù)和交通工具速度脈沖數(shù)可以容易地從安裝在交通工具上的引擎控制單元的輸出信號(hào)獲得。
在管理員的計(jì)算機(jī)2中，為了產(chǎn)生引擎性能圖，通過(guò)根據(jù)存儲(chǔ)在交通工具數(shù)據(jù)庫(kù)中的交通工具的扭矩?cái)?shù)據(jù)比較以前提供的用于幾種交通工具類型的代表性扭矩圖，而查找要分析的交通工具的扭矩圖。
具有類似的扭矩圖的引擎的BSFC具有相同的特性，而與引擎類型(排氣量，等等)無(wú)關(guān)，從而用于以前提供的代表性扭矩圖的BSFC特征數(shù)據(jù)選擇對(duì)應(yīng)于被分析的交通工具的扭矩圖的BSFC特征，并且計(jì)算BSFC特征。BSFC數(shù)據(jù)是顯示BSFC如何根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)而變化的數(shù)據(jù)，并且存儲(chǔ)在其它運(yùn)行狀態(tài)下的BSFC相對(duì)于在特定運(yùn)行狀態(tài)下(這是BSFC為最佳值的運(yùn)行狀態(tài))的BSFC的比例。
通過(guò)把所選擇的普通的BSFC特征數(shù)據(jù)與作為實(shí)際數(shù)值的最佳BSFC相結(jié)合，可以計(jì)算在其它運(yùn)行狀態(tài)下的BSFC，并且產(chǎn)生用于引擎性能圖的BSFC數(shù)據(jù)。
當(dāng)所以被分析的交通工具的引擎具有相同的扭矩圖時(shí)，僅僅需要提供一個(gè)BSFC特征數(shù)據(jù)，并且不需要比較上述扭矩圖。
圖3示出如何自動(dòng)產(chǎn)生引擎性能圖的BSFC數(shù)據(jù)。如上文所述，如果扭矩圖為已知，引擎的BSFC特征也是已知的，并且如果提供作為實(shí)際數(shù)值的最佳BSFC，則可以通過(guò)乘以一個(gè)相對(duì)于該數(shù)值的比值而計(jì)算在所有運(yùn)行狀態(tài)下的BSFC。用于引擎性能圖的扭矩?cái)?shù)據(jù)可以從存儲(chǔ)在交通工具數(shù)據(jù)庫(kù)中的引擎輸出特性中提出。
按照這種方式，自動(dòng)產(chǎn)生包括BSFC數(shù)據(jù)和引擎扭矩?cái)?shù)據(jù)的引擎性能圖，并且所產(chǎn)生的圖形存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡7上。
計(jì)算交通工具狀態(tài)所需的各種數(shù)據(jù)被寫(xiě)入在存儲(chǔ)卡7上，存儲(chǔ)卡7被插入到交通工具安裝單元1的存儲(chǔ)卡讀取器/寫(xiě)入器5中，并且由交通工具安裝單元1讀出計(jì)算交通工具狀態(tài)所需的各種數(shù)據(jù)。
2.傳感器的初始化和引擎性能圖的校正當(dāng)完正所需數(shù)據(jù)的讀取時(shí)，加速器下壓量傳感器和加速度傳感器6被初始化。當(dāng)完全壓下加速度踏板以及當(dāng)不壓下該踏板時(shí)，通過(guò)驗(yàn)測(cè)傳感器輸出值，而可以對(duì)加速度壓下量傳感器初始化。加速度傳感器6例如可以通過(guò)使用附加到交通工具安裝單元1上的水平儀氣泡初始化。
當(dāng)加速度傳感器6的初始化完成時(shí)，然后操作該交通工具，并且根據(jù)在此時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)校正引擎性能圖的扭矩?cái)?shù)據(jù)。由于在引擎的標(biāo)稱性能與實(shí)際性能之前存在差異，因此必須執(zhí)行校正，并且需要校正該偏差以計(jì)算精確的交通工具狀態(tài)。當(dāng)在把交通工具安裝單元1安裝到交通工具上之后第一次運(yùn)行該交通工具時(shí)，對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)執(zhí)行校正。
具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)該交通工具在第一狀態(tài)下(加速器下壓量大于70％)，節(jié)流閥完全打開(kāi)的情況下運(yùn)行時(shí)，計(jì)算扭矩?cái)?shù)據(jù)，以及當(dāng)該交通工具在第二狀態(tài)下(加速器下壓量在30％和70％)運(yùn)行時(shí)，測(cè)量在特定扭矩的加速器下壓量和引擎轉(zhuǎn)速。這兩個(gè)狀態(tài)都是對(duì)于零道路坡度、特定的水溫、加速狀態(tài)和空載狀態(tài)而設(shè)置的，并且引擎扭矩由下列方程(1)給出Te=R·rit·if·η-----(1)]]>R是利用在下文中描述的方程(2)-(7)計(jì)算的運(yùn)行阻力[N]，r是動(dòng)態(tài)負(fù)載的輪胎半徑[m]，it是在此時(shí)的排檔位置中的速度比，if是減速比，以及η是發(fā)動(dòng)機(jī)效率。
根據(jù)所計(jì)算數(shù)據(jù)和引擎性能圖的比較校正該引擎性能圖的扭矩?cái)?shù)據(jù)。因此，通過(guò)根據(jù)在全負(fù)載和部分負(fù)載下的運(yùn)行數(shù)據(jù)執(zhí)行校正，引擎性能圖的扭矩?cái)?shù)據(jù)可以校正到相當(dāng)準(zhǔn)確的數(shù)值。
3.根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)的交通工具狀態(tài)的計(jì)算當(dāng)按照這種方式獲得具有精確扭矩?cái)?shù)據(jù)的引擎性能圖時(shí)，開(kāi)始交通工具狀態(tài)的計(jì)算。該計(jì)算涉及計(jì)算額外驅(qū)動(dòng)力和燃油消耗率(平均燃油消耗率，瞬時(shí)燃油消耗率)，并且確定對(duì)燃油消耗量具有大的沖擊的急剎車/急加速。具體來(lái)說(shuō)，首先計(jì)算基本數(shù)據(jù)，并且利用基本數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算交通工具狀態(tài)。
3.1基本數(shù)據(jù)的計(jì)算用于計(jì)算交通工具狀態(tài)的基本數(shù)據(jù)是滾動(dòng)阻力系數(shù)μr、運(yùn)行阻力R和驅(qū)動(dòng)力F。
滾動(dòng)阻力系數(shù)μ是當(dāng)計(jì)算下文中所述的滾動(dòng)阻力Rr時(shí)所用的數(shù)字，并且它根據(jù)道路表面狀況(干、濕、潮濕或雪)、輪胎類型和磨損程度而變化。當(dāng)加速器下壓量為0％時(shí)，測(cè)量用于計(jì)算滾動(dòng)阻力系數(shù)μr的數(shù)據(jù)。例如，如果進(jìn)行設(shè)置，使得在換擋改變時(shí)(短時(shí)間，但是滿足上述條件)執(zhí)行該測(cè)量，則可以測(cè)量計(jì)算滾動(dòng)阻力系數(shù)μr所需的數(shù)據(jù)，而不需要駕駛員以特定的方式來(lái)運(yùn)行該交通工具以進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)下列方程(2)，根據(jù)當(dāng)開(kāi)始減速時(shí)的速度v1[m/sec]和在預(yù)定時(shí)間Δt之后的速度v2[m/sec]計(jì)算滾動(dòng)阻力系數(shù)μr。μr=1g·v1-v2Δt---(2)]]>在方程(2)中的g是重力加速度(＝9.8[m/s2])(在下列方程中相同)。
接著，從爬坡阻力Rs[N]、加速度阻力Ra[N]、空氣阻力Rl[N]和滾動(dòng)阻力Rr[N]通過(guò)如下方程(3)計(jì)算運(yùn)行阻力R[N]
R＝Rr+Rl+Rs+Ra…………(3)爬坡阻力Rs由下列方程(4)計(jì)算Rs＝W·g·sinθ……………(4)θ是從由加速度傳感器6所檢測(cè)的加速度之間的差計(jì)算而計(jì)算的坡度，該加速度包括根據(jù)交通工具速度V[m/sec]所計(jì)算的交通工具在垂直方向上的加速度和縱向方向上的加速度al[m/s2]。W[kg]是總的交通工具重量。
加速度阻力Ra是當(dāng)交通工具加速或減速時(shí)由于慣性作用在交通工具上的阻力，并且由下列方程(5)根據(jù)縱向加速度al[m/s2]和總交通工具重量W[kg]而計(jì)算。
Ra＝al·W……………(5)空氣阻力Rl是由于當(dāng)交通工具運(yùn)行時(shí)交通工具與空氣之間的碰撞而造成的阻力，并且由下列方程(6)根據(jù)空氣密度ρ[kg/m3]、空氣阻力系數(shù)Cd、和正面投影面積A[m2]和交通工具速度V[m/sec]而計(jì)算。Rl=12·ρ·Cd·A·V2---(6)]]>運(yùn)行阻力Rr是輪胎與道路表面之間的阻力，并且由下列方程(7)根據(jù)μr和總交通工具重量W[kg]而計(jì)算。
Rr＝μr·W·g…………………………(7)驅(qū)動(dòng)力F[N]是由于引擎的功率使交通工具運(yùn)動(dòng)的力量，并且由下列方程(8)根據(jù)通過(guò)查找引擎性能圖而獲得的引擎扭矩Te[Nm]、當(dāng)前選擇的排檔位置的速度比it、減速比if、傳動(dòng)效率η和動(dòng)態(tài)負(fù)載的輪胎半徑r[m]而計(jì)算。F=Te·it·if·ηr---(8)]]>3.2交通工具狀態(tài)的計(jì)算當(dāng)如上文所述計(jì)算基本數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行額外驅(qū)動(dòng)力Fe和燃油消耗率rf的計(jì)算，并且執(zhí)行急剎車/急加速的判斷。
額外驅(qū)動(dòng)力(excess drive force)Fex是當(dāng)通過(guò)從由引擎所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力F減去運(yùn)行阻力R所獲得的數(shù)值。如果額外驅(qū)動(dòng)力Fex的數(shù)值為負(fù)數(shù)，則該交通工具正在減速，并且它為正數(shù)，則該交通工具正在加速。計(jì)算額外驅(qū)動(dòng)力Fex是因?yàn)槿绻~外驅(qū)動(dòng)力Fex非常大，可以認(rèn)為正在以極大的驅(qū)動(dòng)力而工作，并且可以判斷需要立即執(zhí)行向上換擋或者把加速器下壓量減少到適當(dāng)?shù)募铀倨飨聣毫俊?br> 為了計(jì)算額外驅(qū)動(dòng)力Fex，還同時(shí)執(zhí)行計(jì)算方程的校正。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)該交通工具以固定的加速器下壓量和固定的引擎轉(zhuǎn)速而運(yùn)行時(shí)，該轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降的狀態(tài)使額外驅(qū)動(dòng)力Fex為0的狀態(tài)，并且當(dāng)該交通工具進(jìn)入到該狀態(tài)時(shí)，如果所計(jì)算的額外驅(qū)動(dòng)力Fex不為0，則校正用于驅(qū)動(dòng)力F的計(jì)算方程(8)，使額外驅(qū)動(dòng)力Fex為0。
并且，為了計(jì)算燃油消耗率rf，通過(guò)如下方程(9)根據(jù)通過(guò)從引擎轉(zhuǎn)速N[rpm]和加速器下壓量查找引擎性能圖而獲得Te[Nm]計(jì)算Pe[kW]。Pe=π·Te·N30·11000---(9)]]>通過(guò)如下方程(10)根據(jù)引擎輸出Pe、通過(guò)根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速N和加速器下壓量查找引擎性能圖而獲得的BSFC、燃油密度ρr和運(yùn)行時(shí)間T計(jì)算燃油消耗量Lf[I]。Lf(l)=BSFC(g/(kW·h))·Pe·(kW)·T(h)ρr·1000(g)---(10)]]>通過(guò)如下方程(11)根據(jù)通過(guò)分析來(lái)自交通工具速度信號(hào)的交通工具速度V獲得的運(yùn)行距離D和燃油消耗量Lf而計(jì)算燃油消耗率rf。rf(km/l)=D(km)Lf(l)---(11)]]>在此，燃油消耗率rf例如可以在過(guò)去十分鐘的平均燃油消耗率，或者是當(dāng)前瞬時(shí)燃油消耗率。如果瞬時(shí)燃油消耗率與以前的燃油消耗率數(shù)據(jù)相比具有最佳數(shù)值，則該數(shù)值被存儲(chǔ)作為最佳燃油消耗率。
為了判斷急剎車/急加速，根據(jù)交通工具速度V的變化量計(jì)算交通工具的縱向加速度al，并且如果該交通工具的縱向加速度al超過(guò)±0.78[m/s2]，則判斷正在進(jìn)行急剎車或急加速。
3.3當(dāng)交通工具靜止時(shí)的數(shù)據(jù)校正如上文所述計(jì)算交通工具狀態(tài)，并且計(jì)算精確的交通工具狀態(tài)，假設(shè)用于計(jì)算的數(shù)據(jù)是精確的。但是，當(dāng)該交通工具靜止時(shí)，可能出現(xiàn)燃油的密度或粘度根據(jù)燃油溫度所供應(yīng)的燃油的變化而變化的情況，并且在負(fù)載變化的情況下，總交通工具重量W和滾動(dòng)阻力系數(shù)μr發(fā)生變化。在這一方面，如果交通工具超過(guò)預(yù)定時(shí)間之內(nèi)保持靜止(例如，大于10分鐘)，則這些數(shù)據(jù)被校正。
具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)如下方程(12)根據(jù)當(dāng)交通工具從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始移動(dòng)之后滿足如下條件時(shí)根據(jù)所測(cè)量的運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算總交通工具重量，該條件為加速器下壓量大于70％、坡度角為0和水溫為特定數(shù)值。W=F-Rlg·μ+v2-v1Δt---(12)]]>
v1[m/sec]為開(kāi)始加速時(shí)的速度，v2[m/sec]為預(yù)定時(shí)間Δt[sec]之后的速度并且Rl[N]是空氣阻力。
但是，當(dāng)空載時(shí)計(jì)算結(jié)果可能小于總交通工具重量，如果當(dāng)交通工具空載時(shí)所計(jì)算的總交通工具重量W是小于總交通工具重量的數(shù)值，則不執(zhí)行總交通工具重量的校正。
由于燃油的密度和粘度受到燃油溫度的影響，它們根據(jù)所檢測(cè)的燃油溫度而計(jì)算，并且通過(guò)在“3.1基本數(shù)據(jù)的計(jì)算”中所述的上述方程(2)根據(jù)在換擋過(guò)程中測(cè)量的運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算滾動(dòng)阻力系數(shù)μr。
4.交通工具狀態(tài)的顯示/記錄當(dāng)如上文所述交通工具狀態(tài)時(shí)，該計(jì)算結(jié)果由顯示器4實(shí)時(shí)地顯示。
如圖4中所示，顯示器4包括額外驅(qū)動(dòng)力計(jì)量器11、平均燃油消耗率計(jì)量器12、瞬時(shí)燃油消耗率計(jì)量器13和急剎車/急加速警告燈14。在該圖中，15為電源燈。
額外驅(qū)動(dòng)力計(jì)量器11顯示作為條形圖的所計(jì)算額外驅(qū)動(dòng)力Fex。它被設(shè)置為使得當(dāng)額外驅(qū)動(dòng)力Fex增加時(shí)該顯示顏色從綠色變?yōu)辄S色和紅色，并且當(dāng)額外驅(qū)動(dòng)力小于目標(biāo)數(shù)值時(shí)在建議的運(yùn)行狀態(tài)過(guò)程中為綠色。
平均燃油消耗率計(jì)量器12顯示在過(guò)去十分鐘內(nèi)的平均燃油消耗，并且瞬時(shí)燃油消耗率計(jì)量器13顯示在當(dāng)前時(shí)間的瞬時(shí)燃油消耗。最佳燃油消耗率可以在平均燃油消耗率計(jì)量器12或瞬時(shí)燃油消耗率計(jì)量器13上閃爍顯示。
當(dāng)由計(jì)算單元3判斷已經(jīng)執(zhí)行急剎車或急加速時(shí)(例如，當(dāng)交通工具縱向加速度超過(guò)±0.78[m/sec]時(shí))，急剎車/急加速警告燈14被點(diǎn)亮以警告駕駛員。還可以使用其它方法來(lái)發(fā)出急剎車/急加速的警告，例如通過(guò)使警告蜂鳴器發(fā)聲或警告消息。
通過(guò)提供顯示器4來(lái)顯示交通工具狀態(tài)，駕駛員可以實(shí)時(shí)注意交通工具，并且可以使用該信息來(lái)提高他的駕駛技能。
5.交通工具狀態(tài)的分析在完成驅(qū)動(dòng)之后，記錄在存儲(chǔ)卡7上關(guān)于交通工具狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)被控制計(jì)算機(jī)2所讀取，并且在已經(jīng)執(zhí)行各種分析之后，該結(jié)果被顯示在管理員的計(jì)算機(jī)2的監(jiān)視器上。
在監(jiān)視器上顯示的信息包括“A運(yùn)行數(shù)據(jù)圖”、“B與第一燃油消耗相關(guān)的條形圖”、“C驅(qū)動(dòng)特性的三維圖”、“D燃油消耗量管理數(shù)據(jù)”，并且所顯示的內(nèi)容可以在管理員方自由選擇。圖5示出在此時(shí)所使用的分析程序。
“A運(yùn)行數(shù)據(jù)圖”包括顯示項(xiàng)“加速器下壓量”、“引擎轉(zhuǎn)速”、“交通工具加速度”、“排檔位置”以及“道路坡度”。這些圖顯示這些參數(shù)如何隨著水平軸上的時(shí)間而變化。
“B與第一燃油消耗相關(guān)的條形圖”包括顯示項(xiàng)“額外驅(qū)動(dòng)力”、“空閑停止”、“空轉(zhuǎn)”、“滑行減速度”、“急剎車/急加速”、“恒定交通工具速度運(yùn)行”、“速度分布”以及“波形運(yùn)行分析”。
在作為一個(gè)顯示項(xiàng)的“額外驅(qū)動(dòng)力”中，該額外驅(qū)動(dòng)力在基于額外驅(qū)動(dòng)力的幅度的三個(gè)狀態(tài)下分類(對(duì)應(yīng)于額外驅(qū)動(dòng)力計(jì)量器的顯示)，以及該顯示示出相對(duì)于總運(yùn)行時(shí)間由每個(gè)階段所占用的時(shí)間。
在“空閑停止”，例如當(dāng)引擎轉(zhuǎn)速為0以及靜止時(shí)間為120秒或更多時(shí)，確定該交通工具處于空閑停止?fàn)顟B(tài)，并且當(dāng)交通工具靜止時(shí)顯示該空閑停止時(shí)間。還顯示由于該空閑停止所節(jié)省的燃油消耗量。
在“空轉(zhuǎn)”中，當(dāng)交通工具速度為0并且引擎轉(zhuǎn)速大于1000[rpm]時(shí)，確定該交通工具處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且顯示空轉(zhuǎn)數(shù)。還顯示由于空轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的燃油消耗量。
在“滑行減速度”中，當(dāng)交通工具縱向加速度在標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)時(shí)，確定該減速度為滑行減速度，并且顯示在總減速度中的滑行減速度的比例。
在“急剎車/急加速”中，當(dāng)交通工具縱向減速度大于參考值時(shí)，該狀態(tài)被確定為急剎車，并且當(dāng)交通工具縱向加速度大于參考值時(shí)，該狀態(tài)被確定為急加速(對(duì)應(yīng)于計(jì)算單元3的判斷)。顯示在總剎車中急剎車的比例，以及在總加速中的急加速的比例。
在“恒定交通工具速度運(yùn)行”中，當(dāng)恒定交通工具速度保持至少10秒，該交通工具被確定為以恒定交通工具速度運(yùn)行。顯示在總運(yùn)行時(shí)間中的恒定交通工具速度運(yùn)行時(shí)間的比例，以及在總運(yùn)行距離中在恒定交通工具速度下運(yùn)行距離的比例。
在“速度分布”中，把不同速度區(qū)域顯示為總運(yùn)行時(shí)間的比例(例如，每20[公里/小時(shí)])。
在“波形運(yùn)行”中，當(dāng)交通工具以恒定交通工具運(yùn)行并且該交通工具速度被保持時(shí)，通過(guò)比較交通工具速度和實(shí)際交通工具速度與一個(gè)閾值之間的差別，計(jì)算該交通工具速度的變化量，并且顯示該比例。
在“C驅(qū)動(dòng)特性的三維圖”中，Z軸作為時(shí)間，并且X軸、Y軸顯示兩個(gè)加速器的下壓量、引擎轉(zhuǎn)速、交通工具速度和排檔位置在“D燃油消耗量管理數(shù)據(jù)”中，顯示運(yùn)行距離、燃油消耗量、燃油消耗率、總交通工具重量和燃油供應(yīng)量。
在此，交通工具狀態(tài)可以原樣或者按照排列表格形式顯示在管理員的計(jì)算機(jī)2的監(jiān)視器上，并且管理員可以更好地掌握該交通工具狀態(tài)，并且可以用它作為估計(jì)交通工具狀態(tài)時(shí)的客觀判斷方法。由于交通工具狀態(tài)被作為特定數(shù)字而示出，改進(jìn)的目標(biāo)值或者控制標(biāo)準(zhǔn)還可以被具體設(shè)置。另外，駕駛員可以通過(guò)觀察所顯示的分析結(jié)果來(lái)提高他自身的駕駛技能，并且由有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員所獲得的對(duì)交通工具狀態(tài)的分析結(jié)果還有助于訓(xùn)練新的駕駛員。
在此，示出顯示在管理員的監(jiān)視器2的監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)的一些例子，但是除了在此所示的數(shù)據(jù)之外的其它數(shù)據(jù)還可以根據(jù)管理員的要求而顯示。
在管理員的計(jì)算機(jī)2中，實(shí)際燃油消耗量可以根據(jù)當(dāng)提供燃油時(shí)的數(shù)據(jù)而計(jì)算，并且進(jìn)行實(shí)際燃油消耗量與通過(guò)計(jì)算而得到的燃油消耗量之間的比較。作為該比較的結(jié)果，當(dāng)通過(guò)計(jì)算所得到的燃油消耗量與實(shí)際燃油消耗量之間的差別超過(guò)特定數(shù)值，則在引擎性能圖的BSFC數(shù)據(jù)中存在錯(cuò)誤，從而該引擎性能圖的BSFC數(shù)據(jù)被校正。例如，如果實(shí)際燃油消耗量大于由計(jì)算得到的燃油消耗量，則存儲(chǔ)在引擎性能圖中的BFSC數(shù)據(jù)被分別校正為大的數(shù)值。
通過(guò)根據(jù)當(dāng)提供額外燃油時(shí)的燃油供應(yīng)量校正引擎性能圖，可以獲得反映各個(gè)交通工具差別和基于時(shí)間的老化的影響的精確引擎性能圖，并且可以進(jìn)一步提高在下一次交通工具運(yùn)行時(shí)的交通工具狀態(tài)的計(jì)算精度。
在以前的實(shí)施例中，上述結(jié)構(gòu)是運(yùn)用本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)例子，但是本發(fā)明不限于此，還可以向系統(tǒng)提供與在此所述結(jié)構(gòu)不同的系統(tǒng)。例如，交通工具數(shù)據(jù)庫(kù)可以包含在交通工具安裝單元1中，并且由交通工具安裝單元1執(zhí)行引擎性能圖的數(shù)據(jù)選擇或自動(dòng)產(chǎn)生。另外，還可以由交通工具安裝單元1執(zhí)行所記錄交通工具狀態(tài)的分析和顯示。
交通工具安裝單元1與控制計(jì)算機(jī)2之間的數(shù)據(jù)交換還可以通過(guò)除了傳送到存儲(chǔ)卡7之外的其它方法來(lái)執(zhí)行，例如它可以傳送到磁盤或通過(guò)無(wú)線通信傳輸。
作為專用權(quán)的本發(fā)明的實(shí)施例在如下權(quán)利要求中定義。
權(quán)利要求
1.一種用于具有引擎的交通工具的交通工具狀態(tài)分析系統(tǒng)，其中包括裝置，用于根據(jù)普通的剎車特定燃油消耗特征數(shù)據(jù)和在一定的引擎運(yùn)行狀態(tài)下的已知實(shí)際剎車特定燃油消耗，估計(jì)在其它運(yùn)行狀態(tài)下的剎車特定的燃油消耗，并且用于產(chǎn)生表示運(yùn)行狀態(tài)與剎車特定燃油消耗之間的關(guān)系的引擎性能圖；裝置，用于通過(guò)根據(jù)所分析的交通工具的運(yùn)行狀態(tài)查找該引擎性能圖而計(jì)算該引擎的剎車特定燃油消耗；裝置，其用于從所計(jì)算的剎車特定燃油消耗和引擎輸出計(jì)算燃油消耗量；以及裝置，其用于從所計(jì)算的燃油消耗量和交通工具運(yùn)行距離來(lái)計(jì)算燃油消耗率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于普通剎車特定燃油消耗特征數(shù)據(jù)被根據(jù)引擎的扭矩圖從以前提供的對(duì)應(yīng)于多個(gè)扭矩圖的剎車特定燃油消耗特征數(shù)據(jù)中選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于最佳特定燃油消耗被用作為已知實(shí)際剎車特定燃油消耗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括用于顯示所計(jì)算的燃油消耗率的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括用于根據(jù)所計(jì)算燃油消耗量與當(dāng)供應(yīng)燃油時(shí)的燃油供應(yīng)量的比較來(lái)校正引擎性能圖的剎車特定燃油消耗數(shù)據(jù)的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于扭矩?cái)?shù)據(jù)與剎車特定燃油消耗數(shù)據(jù)一同存儲(chǔ)在引擎性能圖中，以及該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于根據(jù)當(dāng)交通工具運(yùn)行時(shí)的所測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算的引擎扭矩與通過(guò)查找引擎性能圖所得到的引擎扭矩之間的比較，校正引擎性能圖的扭矩?cái)?shù)據(jù)的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括用于計(jì)算交通工具的驅(qū)動(dòng)力的裝置，用于根據(jù)交通工具重量、滾動(dòng)阻力系數(shù)和交通工具速度計(jì)算運(yùn)行阻力的裝置，用于通過(guò)從驅(qū)動(dòng)力中減去運(yùn)行阻力計(jì)算額外驅(qū)動(dòng)力的裝置，以及用于顯示所計(jì)算的額外驅(qū)動(dòng)力的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括用于根據(jù)交通工具加速度判斷急剎車或急加速度的裝置，以及用于當(dāng)判斷存在急剎車或急加速時(shí)發(fā)出警告的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于用于計(jì)算燃油消耗量的裝置從剎車特定燃油消耗和引擎輸出計(jì)算燃油消耗重量，并且通過(guò)把該重量除以燃油密度而計(jì)算燃油消耗量的裝置，通過(guò)把運(yùn)行距離除以燃油消耗量來(lái)計(jì)算燃油消耗率的用于計(jì)算燃油消耗率的裝置，以及該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于當(dāng)交通工具靜止時(shí)校正燃油密度的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括用于當(dāng)交通工具靜止時(shí)，校正交通工具重量的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括用于根據(jù)當(dāng)加速器關(guān)閉并且離合器被釋放時(shí)的減速度校正滾動(dòng)阻力系數(shù)的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11所述的系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括用于在記錄介質(zhì)上記錄計(jì)算結(jié)果的裝置，以及用于在交通工具的運(yùn)行之后在記錄介質(zhì)上記錄計(jì)算結(jié)果的裝置。
13.一種用于具有引擎的交通工具的交通工具狀態(tài)分析方法，其中包括如下步驟根據(jù)普通的剎車特定燃油消耗特征數(shù)據(jù)和在一定的引擎運(yùn)行狀態(tài)下的已知實(shí)際剎車特定燃油消耗，估計(jì)在其它運(yùn)行狀態(tài)下的剎車特定的燃油消耗，然后產(chǎn)生表示運(yùn)行狀態(tài)與剎車特定燃油消耗之間的關(guān)系的引擎性能圖；通過(guò)根據(jù)所分析的交通工具的運(yùn)行狀態(tài)查找該引擎性能圖而計(jì)算該引擎的剎車特定燃油消耗；從所計(jì)算的剎車特定燃油消耗和引擎輸出計(jì)算燃油消耗量；以及從所計(jì)算的燃油消耗量和交通工具運(yùn)行距離來(lái)計(jì)算燃油消耗率。
全文摘要
通過(guò)根據(jù)從被分析的交通工具的扭矩圖和最佳BSFC預(yù)測(cè)的BSFC特征，估計(jì)相對(duì)于引擎轉(zhuǎn)速和加速器下壓量的BSFC而產(chǎn)生規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)與剎車特定燃油消耗(BSFC)之間的關(guān)系的引擎性能圖。交通工具安裝單元1通過(guò)根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速和加速器下壓量查找引擎性能圖而計(jì)算引擎的BSFC，并且根據(jù)BSFC計(jì)算燃油消耗率。
文檔編號(hào)G01F9/00GK1437006SQ02103469
公開(kāi)日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2002年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月6日
發(fā)明者熊谷聰, 羽室貴生, 長(zhǎng)原秀貴 申請(qǐng)人:米亞馬株式會(huì)社