CN100462264C - 汽车节油提示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车节油提示方法，计算机中存有发动机转速和车速计算模块和各种数据库；采集发动机转速和车速脉冲计算转速V₀和车速V₁，将V₀、V₁分别存放在RAM；由V₀和V₁计算变速比B，通过档位查询表数据库查对应标准变速比X，再查找对应档位D₁，将D₁保存在RAM中；由实测车速V₁查找车速标志位查询表数据库中对应的标准车速V₂，进而查找对应车速标志位Z，选中的Z由0变为1；对应车速与可选档位比对表数据库中的车速标志位Z也由0变为1，由此查找到档位值D₂；将档位查询表数据库中实测档位D₁与车速与可选档位比对表数据库中查找的D₂中最高档位比较；D₁＝D₂不提示，D₁≠D₂时，再检测中断信号，若无中断信号，D₁＜D₂输出“加档”提示。

Description

汽车节油提示方法

技术领域

本发明涉及一种汽车节油提示方法，是通过感知发动机当前工作转速和整车行驶车速后计算出当前工作档位值和可选档位、并判断整车是否等速行驶以及当前工作档位是否是经济档位，告知驾驶员进行加档操作以实现燃油经济性的方法。

背景技术

目前，车辆上尚没有车用节油提示器，在驾驶者未能控制经济档位时，提供声响或语音，提示或提醒驾驶者做出加档操作，使发动机在比较节油的经济区运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车节油提示方法，在驾驶者未能控制经济档位时，用清脆而温柔的女性语音提示驾驶者做出加档操作，以实现燃油经济性。

本发明的技术方案：本发明的汽车节油提示方法包括计算机中存有发动机转速和车速计算模块，其计算机中还存入以下三个数据库：

A)根据发动机在不同转速和不同档位下最小油耗得到的曲线而建立起的能够反映这款发动机的经济工作区的车速与可选档位比对表(1)数据库；

B)建立一个与车速与可选档位比对表(1)数据库对应的车速标志位查询表(2)数据库，车速标志位查询表(2)数据库列出实测车速V1、标准车速V2、车速标志位Z对应关系，作为各标准车速区的选通指针；

C)建立一个档位查询表(3)数据库，在档位查询表(3)数据库中存储档位D₁与标准变速比X的对应关系，以便由实测计算出的变速比B查找对应的标准变速比X，进而找到工作档位值D1；

V1：根据发动机转速通过计算得出车速；

V2：为ECU建立的分段车速；

V₀：指发动机曲轴转速；

D₁：指车辆行驶时变速箱的工作档位；

D₂：指在一定车速下变速箱的可选档位；

X：指变速箱设计确定的各档速比；

B：根据车速和发动机转速之间的关系推算得出的变速箱速比；

具体步骤如下：

(三)采集发动机转速和车速脉冲并计算发动机转速V₀，和车速V₁，并将V₀、V₁分别存放在RAM中指定的二个数据区；

(四)根据实测发动机转速V₀和车速V₁计算出变速比B，通过档位查询表(3)数据库，查找对应的标准变速比X，进而查找对应的档位D₁，并将选中的D₁保存在RAM中指定的数据区；

(三)根据实测车速V₁查找车速标志位查询表(2)数据库中对应的标准车速V₂，进而查找对应的车速标志位Z，选中的Z由0变为1；

(四)对应的车速与可选档位比对表(1)数据库中的车速标志位Z也由0变为1，并由此查找到标准可选档位值D₂；

(五)将档位查询表(3)数据库中档位D₁与车速与可选档位比对表(1)数据库中查找到标准档位值D₂中的最高档位，即经济档位进行比较；

如果D₁＝D₂表示工作档位与经济档位相符，不需要输出提示，以前的数据作废，重新进行上述过程；

如果D₁≠D₂时，再检测中断信号，中断信号包括离合器脱开、油门踏板抬起和踩下制动踏板信号，如果有中断信号，则表示车辆在变速或换档过程中，不需提示，以前的数据作废返回读取新的数据；

D₁≠D₂时，如果没有中断信号，则输出提示信号；

D₁<D₂，计算机输出“加档”提示；

D₁＝D₂，计算机不输出语音提示。

所述的汽车节油提示方法，判断车速是否匀速的具体步骤如下：

1)对车速脉冲信号个数n进行计数，记满n+1＝30个脉冲为一组，同时记录30个脉冲的时间长度t1并保存在RAM中指定的数据区；

2)第一组脉冲时间t1保存后，再进行第二组30个车速脉冲信号及时间t2的读取；

3)计算t1/t2＝λ比值，当λ在1±3％范围之内变化，也就是：1-3％<λ<1+3％区间里视为匀速，并作为车速V₁是否稳定的判断值，当λ<1-3％或λ>1+3％时，表示车速不稳定，需要返回重新读取新的数据，以前的数据作废。

所述的汽车节油提示方法计算机每输出1次语音触发信号，语音电路连续2次语音提示，计算机自动延时3秒，才允许下一次提示。

所述的汽车节油提示方法，在中断和语音提示延时期间，数据采集不中断，新数据代替老数据，老数据溢出。

所述的汽车节油提示方法，B值取其计算值B±(3％～5％)B，以此覆盖标准变速比X，以方便寻找X。

本发明有如下特点和优点：

1、节油提示器仅使用在配备MT或半AT的柴油或汽油的车辆上，只在稳定(等速)行驶工况下对驾驶员是否采用经济档位进行提示。

2、节油提示器发出的声响信号必须是清脆而温柔的女性语音，这样考虑是因为随着国内公路质量的不断提高和汽车普遍的提速，驾驶者多处于注意力高度集中状态，往往会引起眼疲劳，如果采用其它提示(如光信号、振动等)不仅会给驾驶者很大的心理压力，而且提示内容也往往不如声提示那么全面。

3、单片机除能感知发动机转速、车速和判断当前档位是否是经济档位外，还能识别出车辆采用起步、制动(包括紧急制动)、超车加速等特殊工况。若车辆处于这些非等速行驶工况，单片机不做出判断，不发出任何指令；否则判断工作档位是否是经济档位，提示驾驶者做加档操作。

附图说明

图1是车速与可选档位比对表(1)数据库；

图2是车速标志位查询表(2)数据库；

图3是档位查询表(3)数据库；

图4是电路原理图；

图5是计算机工作流程图；

图6是六个档位的车辆等速行驶阻力折算为发动机有效输出的负载曲线与发动机的油耗MAP图的匹配情况图。

具体实施方式

一.工作原理方案

1.本发明使用计算机技术，实时采集发动机转速脉冲信号和车速脉冲信号，并对信号进行整形，隔离和抗干扰处理。档位判断必须在均匀车速下进行。

2.采集发动机每转的转速脉冲信号个数n₀及时间t₀(s)，根据公式V₀＝60/t₀(r/min)，计算出发动机转速V₀。

3.采集车轮每转的车速脉冲信号n₁及时间t(s)。根据公式V₁＝3.6*2πR/t，和已知的车轮滚动半径R(m)，计算出车速V₁(km/h)。

4.根据发动机转速V₀和车速V₁计算出变速箱的变速比B，将B与表(3)中的标准变速比X进行比对，找出对应的工作档位D1。计算出的变速比B取值B±(3％～5％)B，以覆盖和方便找出X。

5.将车速V₁与车速标志位查询表(2)数据库中的标准车速范围V₂进行比对，找出车速标志Z。被选中Z的状态由0变为1，并指向车速与可选档位比对表(1)数据库。从而找出车速与可选档位比对表(1)数据库中在该转速下的几个对应的档位D₂。

6.对车速脉冲进行连续采样，每次读取二组，每组取30个脉冲并测量和保存30个脉冲的时间宽度t1和t2。

7.根据公式t1/t2＝λ，将λ的值限定在1±3％范围内视为匀速，才允许进行档位判定。否则重新读取新的t1和t2。

8.选中的车速标志位Z，指向车速与可选档位比对表(1)数据库中的档位查询数据区，查找出档位D₂。将D1(工作档位)与选中的D₂中最高档位(即经济档位)进行比较。小于D₂输出“加档”信号。

9.在行车过程中，进行换档(踩下离合器)、制动和松开油门的操作时，向计算机发出中断信号。以及不在稳定车速时，计算机停止向语音电路发出信号。

二.电路实施方案图4：

1.车上点火琐ACC档接通12V电源，稳压电路7809输出9V，向40106和4N35供电。

2.7809的输出同时向7805稳压电路供电，7805输出5V电压向单片机和语音电路供电。

3.电路以车身为共用接地点。

4.发动机转速信号送入U1的输入端，车速信号送入U2的输入端。U1和U2是CMOS电路，工作电压可达18V。40106是斯密特反相器，对输入信号有较好的抗干扰和防抖动效果。

5.U1和U2的输出分别到U3和U4的1端，上拉电阻R1和R2向U3和U4提供电源。

6.当U1和U2输出为低电平时，U3和U4无输入电流，U3和U4输出为高阻状态。当U1和U2输出为高电平时，U3和U4有输入电流。U3和U4输出为低阻状态。

7.U3和U4起隔离、电平转换、电平整形和抗干扰作用。U3和U4的3脚分别输出到单片机的2脚3.0和3脚3.1输入端口。

8.随着输入信号的波形，在AT89C2051单片机的P3.0和P3.1输入端口得到5-0V高低电平的方波信号。

9.AT89C2051单片机的4、5脚接6M晶振电路，为单片机提供时钟信号。

10.AT89C2051单片机的18脚P1.6和19脚P1.7是语音触发输出口。当计算机无输出时P1.6输出低电平。有输出时，P1.6输出高电平。

11.单片机的P1.6输出口对应接到HY8010语音集成电路的S1触发端口，当该端口被置为高电平时是触发HY8010输出“加档”语音信号。

12.D1、D2、D3是分别接到油门、制动和离合器踏板开关。制动和离合器踏板踩下或油门踏板抬起时开关闭合，使AT89C2051第6脚P3.2口由高电平变为低电平，输入外部中断信号。此时单片机内部程序中断语音输出程序的运行。

13.HY8010语音集成电路的IRP端口是中断口，当计算机输出2次触发信号后，计算机的P1.3端口输出高电平中断信号，等计算机内部计时3秒钟后，中断信号撤消允许P1.6再次输出触发信号。

14.HY8010语音集成电路的OUT1端口是音频信号输出端口，经过Q1晶体管驱动扬声器发声。

15.HY8010语音集成电路的OSC端口是接上拉电阻端口。

16.程序量小于1K，可以使用AT89C1051单片机，大于1K小于2K使用AT89C2051单片机。大于2K小于4K使用AT89C51单片机。

单片机是整个节油提示器的核心部分，单片机对接受来的发动机转速、车速信号进行处理，计算出当前的工作档位和可选档位，并判断整车是否等速行驶以及当前工作档位是否是经济档位，用清脆而温柔的女性语音告知驾驶员是否加档；同时对来自油门踏板、制动踏板和离合器踏板的信号做出分析，对离合器脱开、油门回零、制动踏板踩下等工况不进行语音提示。

本发明经济档位的确定是依据同车速高档省油原则，下面举例说明：图6是六个档位的车辆等速行驶阻力折算为发动机有效输出的负载曲线与发动机的油耗MAP图的匹配情况，如在车速50km/h时，可用档位有3个，分别为i₄、i₅和i₆。按照车速相等行驶阻力功率相等的原理，对于手动档，可认为各档的效率相等，那么也就认为发动机发出的有效功率相等，可用的3个档位按照档位高低分别对应着三个工作点A’、B’、C’，它们在32.5Kw的等功率线上。而此时三个工作点的油耗率b存在如下事实：b_A′<b_B′<b_C′，即相同车速下，档位越高越省油。

计算机中存有发动机转速和车速计算模块及以下三个数据库：

图1是根据发动机在不同转速和不同档位下最小油耗得到的曲线而建立起的能够反映这款发动机的经济工作区的车速与可选档位比对表(1)数据库；根据图6发动机的万有特性曲线和各档下的车速，建立一个发动机在不同转速和不同档位下以最小油耗得到最大输出范围的曲线。以这个曲线图建立起的数据库应该是能够反映这款发动机的经济工作区。计算机根据实测的车速数据，在车速与可选档位比对表(1)数据库中找到档位D₂中对应的档。其中高档位是最经济的工作状态。Z(Z₁～Z₇)是选通标志位。

图2是一个与车速与可选档位比对表(1)数据库对应的车速标志位查询表(2)数据库，车速标志位查询表(2)数据库列出实测车速V₁、标准车速V₂、车速标志位Z中Z₁～Z₇的对应关系，作为各标准车速区的选通指针；为了配合车速与可选档位比对表(1)数据库的工作，在车速标志位查询表(2)数据库中预先设定标准车速V₂，以实测车速V₁寻找标准车速区V₂，找到后该标准车速区的标志位Z由0变为1，并直接指向车速与可选档位比对表(1)数据库中的Z在该车速下的档位。

图3是一个档位查询表(3)数据库，在档位查询表(3)数据库中存储档位D₁与标准变速比X(X₂～X₈)的对应关系，以便由计算出的变速比B查找对应的标准变速比X，进而找到档位值D₁(工作档位)；

为了找出车辆是否在合理档位下运行，建立一个档位查询表(3)数据库。在此档位查询表(3)数据库中预先设定标准档位下的变速比X，用实测计算出的变速比B₁～B₇查找对应的标准变速比X₂～X₈，便可找到档位值D₁。计算出的值是B，取B±(3％～5％)B来覆盖X，以方便寻找X。

根据不同车型，计算机要分别输入下列数据：

1)发动机转速传感器测到的发动机每转脉冲数、发动机怠速转数加200转/分、发动机最高额定转速加100转/分。

2)轮胎的滚动半径、轮胎每转对应车速传感器上得到的脉冲数。

计算机得电后自动进入初始状态。即所有临时存放数据的寄存器、计数器等全部清零。

计算机初始化后即开始采集信号，采集的信号分二类：

1)一类是脉冲信号，即发动机转速和车速信号。它们是判断整车工作状态的主信号。

2)一类是开关信号，即离合器脱开、油门踏板抬起和踩下制动踏板信号。它们是中断语音输出的信号。

将采集的发动机转速信号和车速信号分别存放在RAM中指定的二个数据区。

调出发动机转速计算子程序，并读取发动机转速信号。根据脉冲信号的时间长度计算出发动机的每分钟转速V₀。保存在RAM中准备调用。

调出车速计算子程序，并读取车速脉冲信号。根据轮胎的滚动半径R、车轮每转脉冲数n₁及脉冲信号的时间长度t，计算出每小时车速V₁。保存在车速标志位查询表(2)数据库准备随时调用。

图5是本发明计算机工作流程图，下面结合流程图说明工作步骤：

(一)判断车速是否匀速，具体步骤如下：

1)对车速脉冲信号进行计数，记满30个脉冲为一组，同时记录30个脉冲的时间长度t1并保存在RAM指定的数据区；

2)第一组脉冲时间t1保存后，再进行第二组车速信号及时间t2的读取；

3)计算t1/t2＝λ，将λ＝1±3％作为车速是否稳定的判断值，当λ<1+3％或λ>1+3％时，表示车速不稳定，需要返回重新读取新的数据，以前的数据作废；当1-3％<λ<1+3％时，表示车速稳定，计算出每小时车速V₁，保存在车速标志位查询表(2)数据库准备随时调用。

(二)采集发动机转速V₀和车速V₁数据分别存放在RAM中二个数据区，调出速比计算子程序，根据实测发动机转速和车速计算出变速比B，通过档位查询表(3)数据库查找对应的标准变速比X，进而找到档位值D₁，并保存当前的D₁；

(三)调出车速指针Z比对子程序，根据实测车速V₁查找车速标志位查询表(2)数据库中对应的标准车速V₂，进而查找对应的车速标志位Z，选中的Z由0变为1；

(四)对应的车速与可选档位比对表(1)数据库中的车速标志位Z₁～Z₇中的一个被选中，也由0变为1，查找到选中的档位值D₂；

(五)将档位查询表(3)数据库中工作档位D₁与车速与可选档位比对表(1)数据库中查找到档位值D₂中的最高档位D₂(即经济档位)比较；

如果D₁＝D₂表示工作档位与经济档位相符，不需要输出提示，以前的数据作废返回读取新的D₁；

如果D₁≠D₂，再检测中断信号，如果有中断信号，则表示车辆在变速或换档过程中，不需提示，以前的数据作废返回读取新的数据；

如果没有中断信号，允许输出时，再将D₁与选中的D₂中高档进行比较，将比较结果输出提示：

D₁<D₂，计算机输出“加档”提示；

D₁＝D₂，计算机不输出语音提示。

输出1次信号后，计算机自动延时3秒，才允许下一次提示。

在中断和语音提示延时期间，数据采集不中断，新数据代替老数据，老数据溢出。

(六)发动机转速计算：

1.设定发动机每转＝n₀个脉冲。

2.检测到n₀个脉冲的时间长度t₀(s)，就可以算出发动机的每分钟的转速。

3.计算公式：V₀＝60/t₀   (r/min)

(七)车速V1的计算：

1.设定车轮运行一周，车速传感器输出n₁个脉冲和时间t(s)，车轮滚动半径R，可用下面公式计算出车速V₁。

2.车速计算公式：V₁＝3.6*2πR/  t(km/h)

(八)行驶中的档位D₁查找：(见表3)

1.根据实际的发动机转速V₀、车速V₁、计算出变速箱变速比B。

2.计算出的变速比B不是档位值，但这速比B一定是某个档位速比X附近的数。所以根据计算出的变速比按B±(3％～5％)B的偏差考虑，其值范围一定覆盖标准速比X，由此判断出工作档位D₁。

(九)车速的标志位Z的确定：(见表2)

1.根据车速传感器和传动比计算的车速V₁，在车速标志位查询表(2)数据库中可以查到V₂。

2.只要是查对上的车速V₂，其标志位Z由0变为1。其余车速的标志位Z均为0。

3.将标志位Z送到车速与可选档位比对表(1)数据库中查找档位D₂。

(十)档位D₁(工作档位)、与被车速标志位Z选中的档位D₂的比对：(见表1)

1.根据车速标志位查询表(2)数据库查出的车速标志位Z，在车速与可选档位比对表(1)数据库中找出允许有几档可操作。

2.根据档位查询表(3)数据库查出的档位D1，与选中的档位D₂中的最高档(即经济档位，仍称作D₂)比较，进行如下判断：

D₁＝D₂：无输出，不提示。

D₁<D₂：输出一次，提示加档。

(十一)中断：

1.当D₁＝D₂时，程序返回重新读取新的数据。

2.当D₁≠D₂时，必须输出语音触发信号。

3.在触发前，要询问是否有中断信号。

4.如果有中断信号，则停止语音触信号发输出。如果没有中断信号，则输出语音触发信号。

(十二)语音提示：

1.设定：同一种状态允许输出触发1次。语音集成电路触发1次，连续发声2次。

2.计算机语音触发信号输出1次就停止输出，等待下一次触发。

3.计算机停止触发后，启动计时器。计时3秒后才允许下一次新的触发。

本发明的核心是计算出汽车当前的工作档位和可选档位，在可选档位中定义最高档位为经济档位，通过比较当前的工作档位是否是经济档位，来提示加档。因此，凡是通过比较当前的工作档位是否是经济档位，来提示加档的，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种汽车节油提示方法，包括计算机中存有发动机转速和车速计算模块，其特征在于：计算机中还存入以下三个数据库：

A)根据发动机在不同转速和不同档位下最小油耗得到的曲线而建立起的能够反映这款发动机的经济工作区的车速与可选档位比对表(1)数据库；

B)建立一个与车速与可选档位比对表(1)数据库对应的车速标志位查询表(2)数据库，车速标志位查询表(2)数据库列出实测车速V1、标准车速V2、车速标志位Z对应关系，作为各标准车速区的选通指针；

C)建立一个档位查询表(3)数据库，在档位查询表(3)数据库中存储的档位D1与标准变速比X的对应关系，以便由实测计算出的变速比B查找对应的标准变速比X，进而找到工作档位值D1；

V1：实测车速，根据发动机转速通过计算得出的车速；

V2：标准车速，为ECU建立的分段车速；

V₀：指发动机曲轴转速；

D₁：指车辆行驶时变速箱的工作档位；

D₂：指在一定车速下变速箱的可选档位；

X：指变速箱设计确定的各档速比；

B：根据车速和发动机转速之间的关系推算得出的变速箱速比；具体步骤如下：

(一)采集发动机转速和车速脉冲并计算发动机转速V₀，和车速V₁，并将V₀、V₁分别存放在RAM中指定的二个数据区；

(二)根据实测发动机转速V₀和车速V₁计算出变速比B，通过档位查询表(3)数据库，查找对应的标准变速比X，进而查找对应的档位D₁，并将选中的D1保存在RAM中指定的数据区；

(三)根据实测车速V₁查找车速标志位查询表(2)数据库中对应的标准车速V₂，进而查找对应的车速标志位Z，选中的Z由0变为1；

(四)对应的车速与可选档位比对表(1)数据库中的车速标志位Z也由0变为1，并由此查找到可选档位值D2；

(五)将档位查询表(3)数据库中档位D1与车速与可选档位比对表(1)数据库中查找到档位值D₂中的最高档位，即经济档位进行比较；

如果D₁＝D₂表示工作档位与经济档位相符，不需要输出提示，以前的数据作废，重新进行上述过程；

如果D₁≠D₂时，再检测中断信号，中断信号包括离合器脱开、油门踏板抬起和踩下制动踏板信号，如果有中断信号，则表示车辆在变速或换档过程中，不需提示，以前的数据作废返回读取新的数据；

D₁≠D₂时，如果没有中断信号，则输出提示信号；

D₁<D₂，计算机输出“加档”提示；

D₁＝D₂，计算机不输出语音提示。

2.根据权利要求1所述的汽车节油提示方法，其特征在于：判断车速是否匀速的具体步骤如下：

1)对车速脉冲信号个数n进行计数，记满n+1＝30个脉冲为一组，同时记录30个脉冲的时间长度t1并保存在RAM中指定的数据区；

2)第一组脉冲时间t1保存后，再进行第二组30个车速脉冲信号及时间t2的读取；

3)计算t1/t2＝λ比值，当λ在1±3％范围之内变化，也就是：1-3％<λ<1+3％区间里视为匀速，并作为车速V₁是否稳定的判断值，当λ<1-3％或λ>1+3％时，表示车速不稳定，需要返回重新读取新的数据，以前的数据作废。

3.根据权利要求1或2所述的汽车节油提示方法，其特征在于：计算机每输出1次语音触发信号，语音电路连续2次语音提示，计算机自动延时3秒，才允许下一次提示。

4.根据权利要求1或2所述的汽车节油提示方法，其特征在于：在中断和语音提示延时期间，数据采集不中断，新数据代替老数据，老数据溢出。

5.根据权利要求1或2所述的汽车节油提示方法，其特征在于：B值取其计算值B±(3％～5％)B，以此覆盖标准变速比X，以方便寻找X。

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