客車(chē)智能省油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

劉辰

摘要：隨著可持續(xù)燃油能源的不斷消耗以及車(chē)輛運(yùn)行成本的不斷增加，為進(jìn)一步優(yōu)化整車(chē)燃油系統(tǒng)，降低整車(chē)燃油消耗，本文針對(duì)客車(chē)燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種智能省油系統(tǒng)。

1、前沿

現(xiàn)有的汽車(chē)省油的方法有很多，比如適當(dāng)?shù)牟扔烷T(mén)、學(xué)會(huì)少踩剎車(chē)、空調(diào)和自然風(fēng)交替使用、合理地規(guī)劃路線(xiàn)和駕駛等都是可以省油的辦法，但是仍然存在一定的缺陷。現(xiàn)有的車(chē)輛省油系統(tǒng)存在的缺陷包括：復(fù)雜工況不易操作以及駕駛員手動(dòng)操作不及時(shí)導(dǎo)致油耗增加的問(wèn)題，以及不能根據(jù)整車(chē)功率需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整達(dá)到節(jié)能的問(wèn)題，對(duì)此本文設(shè)計(jì)了一種智能省油系統(tǒng)。

2、設(shè)計(jì)方案

為了解決現(xiàn)有省油系統(tǒng)復(fù)雜工況不易操作以及駕駛員手動(dòng)操作不及時(shí)導(dǎo)致油耗增加的問(wèn)題，集合現(xiàn)有省油系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)整車(chē)功率需求不能動(dòng)態(tài)調(diào)整達(dá)到節(jié)能的問(wèn)題，智能省油系統(tǒng)可以?xún)?yōu)化改進(jìn)實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)智能省油系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、分析統(tǒng)計(jì)模塊、定位模塊、路況識(shí)別模塊、控制模塊和通訊模塊。數(shù)據(jù)采集模塊用于采集車(chē)輛的運(yùn)行信息集和行駛的道路信息集，該運(yùn)行信息集包含發(fā)動(dòng)機(jī)信息和駕駛信息，發(fā)送機(jī)信息包含發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩和負(fù)荷率，駕駛信息包含油門(mén)踏板開(kāi)度、車(chē)速和加速度;且該道路信息集包含道路坐標(biāo)信息、道路類(lèi)型信息和道路車(chē)輛信息;將運(yùn)行信息集和道路信息集一同通過(guò)通訊模塊傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊。另外，數(shù)據(jù)處理模塊用于接收運(yùn)行信息集和道路信息集并進(jìn)行處理操作，得到發(fā)動(dòng)機(jī)處理信息、駕駛處理信息、道路坐標(biāo)處理信息、道路類(lèi)型處理信息和道路路況處理信息，并將其一同通過(guò)通訊模塊發(fā)送至分析統(tǒng)計(jì)模塊。其次，分析統(tǒng)計(jì)模塊用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到運(yùn)調(diào)值，并將其傳輸至控制模塊。再次，路況識(shí)別模塊用于對(duì)行駛的道路路況進(jìn)行識(shí)別得到道路路況信息，將道路路況信息發(fā)送至控制模塊。最后，控制模塊用于根據(jù)接收的停匹值和道路路況信息對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行進(jìn)行控制;且定位模塊用于對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行位置和行駛的道路坐標(biāo)進(jìn)行定位。

3、操作步驟

智能省油系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊的操作步驟主要分為四步。首先，接收運(yùn)行信息集和道路信息集，獲取發(fā)動(dòng)機(jī)信息中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩和負(fù)荷率以及駕駛信息中的油門(mén)踏板開(kāi)度、車(chē)速和加速度;其次，將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速標(biāo)記為ZSi，i=1，2...n;將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩標(biāo)記為NJi，i=1，2...n;將發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率標(biāo)記為FHi，i=1，2...n;將油門(mén)踏板開(kāi)度標(biāo)記為T(mén)Ki，i=1，2...n;將車(chē)速標(biāo)記為CSi，i=1，2...n;將加速度標(biāo)記為JSi，i=1，2...n;將標(biāo)記的轉(zhuǎn)速、扭矩和負(fù)荷率進(jìn)行歸一化處理并取值組合，得到發(fā)動(dòng)機(jī)處理信息，將標(biāo)記的油門(mén)踏板開(kāi)度、車(chē)速和加速度進(jìn)行歸一化處理并取值組合，得到駕駛處理信息;然后，獲取道路信息集中的道路坐標(biāo)信息、道路類(lèi)型信息和道路車(chē)輛信息;最后，將導(dǎo)流坐標(biāo)信息中的道路經(jīng)緯度標(biāo)記為DJWi，i=1，2...n;設(shè)定不同的道路類(lèi)型均對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的道類(lèi)預(yù)設(shè)值，將道路類(lèi)型信息中的道路類(lèi)型與所有的道路類(lèi)型進(jìn)行匹配獲取對(duì)應(yīng)的道類(lèi)預(yù)設(shè)值并標(biāo)記為DLYi，i=1，2...n;將道路車(chē)輛信息中相鄰的車(chē)輛總數(shù)標(biāo)記為DCZi，i=1，2...n;將標(biāo)記的道路經(jīng)緯度、道類(lèi)預(yù)設(shè)值和車(chē)輛總數(shù)分別進(jìn)行歸一化處理并取值，得到道路坐標(biāo)處理信息、道路類(lèi)型處理信息和道路車(chē)輛處理信息。

分析統(tǒng)計(jì)模塊的的操作步驟主要包括三步。第一、獲取標(biāo)記的轉(zhuǎn)速ZSi、扭矩NJi、負(fù)荷率FHi、油門(mén)踏板開(kāi)度TKi、車(chē)速CSi、加速度JSi;第二、利用公式計(jì)算獲取車(chē)輛的運(yùn)調(diào)值，該公式為：

其中，Qyt表示為運(yùn)調(diào)值，α表示為預(yù)設(shè)的運(yùn)調(diào)修正因子，a1、a2、a3、a4、a5、a6表示為預(yù)設(shè)的不同比例系數(shù)，ZSi0表示為預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，NJi0表示為預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)扭矩，F(xiàn)Hi0表示為預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷率，TKi0表示為預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷率，CSi0表示為預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)速，JSi0表示為預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)加速度;第三、將運(yùn)調(diào)值與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)調(diào)范圍進(jìn)行匹配，若運(yùn)調(diào)值小于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)調(diào)范圍的最小值，則判定車(chē)輛運(yùn)行異常并生成第一匹配信號(hào);若運(yùn)調(diào)值不小于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)調(diào)范圍的最小值且不大于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)調(diào)范圍的最大值，則判定車(chē)輛整車(chē)運(yùn)行正常并生成第二匹配信號(hào);若運(yùn)調(diào)值大于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)調(diào)范圍的最大值，則判定車(chē)輛運(yùn)行異常并生成第三匹配信號(hào)。

路況識(shí)別模塊的操作步驟包括四步。首先，將運(yùn)行車(chē)輛設(shè)定為監(jiān)測(cè)車(chē)輛，以監(jiān)測(cè)車(chē)輛為圓心以及預(yù)設(shè)的半徑設(shè)立監(jiān)測(cè)圈;其次，根據(jù)道路經(jīng)緯度獲取道路的車(chē)道數(shù)并將其標(biāo)記為CDi，i=1，2...n;獲取監(jiān)測(cè)車(chē)輛運(yùn)行的車(chē)道并標(biāo)記為監(jiān)測(cè)車(chē)道;再次，統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)圈內(nèi)監(jiān)測(cè)車(chē)輛在監(jiān)測(cè)車(chē)道上的相鄰車(chē)輛總數(shù)并標(biāo)記為DCZi0，i=1，2...n;獲取監(jiān)測(cè)圈內(nèi)相鄰車(chē)輛的運(yùn)行速度并標(biāo)記為L(zhǎng)YSi，i=1，2...n;獲取監(jiān)測(cè)圈內(nèi)相鄰車(chē)輛與監(jiān)測(cè)車(chē)輛之間的距離并標(biāo)記為JCJi，i=1，2...n;最后，將標(biāo)記的相鄰車(chē)輛總數(shù)、相鄰車(chē)輛的運(yùn)行速度以及相鄰車(chē)輛與監(jiān)測(cè)車(chē)輛之間的距離進(jìn)行歸一化處理并取值組合得到道路路況信息。

控制模塊的操作步驟包括三步。第一、接收停匹值并獲取標(biāo)記處理的相鄰車(chē)輛總數(shù)DCZi0、相鄰車(chē)輛的運(yùn)行速度LYSi以及相鄰車(chē)輛與監(jiān)測(cè)車(chē)輛之間的距離JCJi;第二、利用公式計(jì)算獲取車(chē)輛的調(diào)整系數(shù)，該公式為：

其中，Qtx表示為調(diào)整系數(shù)，β表示為預(yù)設(shè)的運(yùn)調(diào)修正因子，g1、g2、g3和g4表示為預(yù)設(shè)的不同比例系數(shù)，LYSi0表示為相鄰車(chē)輛的最低運(yùn)行速度，JCJi0表示為相鄰車(chē)輛的最短距離，DLYi表示為道類(lèi)預(yù)設(shè)值;第三、將調(diào)整系數(shù)與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整閾值進(jìn)行匹配，若調(diào)整系數(shù)不大于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整閾值，則判定車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)無(wú)需進(jìn)行調(diào)整并生成第一監(jiān)測(cè)信號(hào);若調(diào)整系數(shù)大于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整閾值，則判定車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)需要進(jìn)行調(diào)整并生成第二監(jiān)測(cè)信號(hào);根據(jù)第二監(jiān)測(cè)信號(hào)在預(yù)設(shè)的運(yùn)行模式表中匹配并更改車(chē)輛運(yùn)行模式。

4、結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)研究的智能省油系統(tǒng)通過(guò)采集車(chē)輛運(yùn)行的多種因素?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行處理，為車(chē)輛運(yùn)行的調(diào)整提供了有效的數(shù)據(jù)，克服復(fù)雜工況不易操作以及駕駛員手動(dòng)操作不及時(shí)導(dǎo)致油耗增加的缺陷，進(jìn)而達(dá)到智能省油的目的;另外，智能省油系統(tǒng)提高了數(shù)據(jù)之間計(jì)算的效率以及計(jì)算的準(zhǔn)確性;并通過(guò)對(duì)車(chē)輛運(yùn)行的內(nèi)部數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)相結(jié)合，進(jìn)行車(chē)輛功率符合的動(dòng)態(tài)調(diào)整，最終達(dá)到節(jié)能的目的。