专利名称：用于提高燃料经济性的车内显示器的制作方法
技术领域：
本申请总体上涉及提高燃料经济性的技术领域，更具体地，涉及用于训练驾驶员提高燃料经济性的系统。
背景技术：
现代交通运输依赖不可再生的燃料运行，其面临着燃料储备耗尽、燃料费用上涨以及更严格的排放标准的挑战。这些挑战使车辆拥有者和车辆制造商越来越意识到节约能源的必要性，同时也使过度的燃料消耗成为一个亟待处理的问题。许多引起过度的燃料消耗的因素涉及车辆的总重量、发动机容量、发动机和车辆的设计等。然而，过多的燃料消耗还与个人的驾驶习惯有关，而这方面常被人们所忽略。个人的驾驶习惯会随时间而变化，并且分别在车辆加速和减速操作期间周期性地造成过度的油门动作和不恰当的制动。这种情况不仅会给车上的乘客带来不适，还明显地造成过多的燃料消耗，导致车辆燃料损耗。目前，互联网和其它媒体提供了许多用来训练驾驶员的训练材料和课件。然而，这些材料都没有提供有效的控制油门和刹车踏板的方法来提高燃料经济性。平稳地控制油门和稳定地刹车制动是可教的技能，其可以通过正确的教程被学会。因此，教导和训练驾驶员来提高燃料效率还存在改进的空间。一种解决方案是采用实时驾驶指导或实时教学的方式，因此需要一种在车内可以操作的驾驶员训练系统。这种系统可以实现实时学习，从而提高车辆的整体燃料经济性。
发明内容
本发明的一实施例描绘了一种用于车辆的视觉反馈系统。车辆包括内燃发动机，该内燃发动机连接至操作控制装置和发动机加速度报告仪，该操作控制装置可用来改变发动机的速度，该发动机加速度报告仪报告发动机加速度的量。该操作控制装置和所述发动机机加速度报告仪与创建控制装置相连接，该创建控制装置根据发动机加速度的变化在视觉显示器上生成视觉图像。该创建控制装置因而在视觉显示器上的扇形区域内生成钟摆图像。该钟摆图像配置成响应于发动机加速度报告仪报告的发动机加速度的量而摆动。本发明的另一实施例公开了一种在车辆加速操作时用于提高车辆燃料经济性的方法。车辆包括内燃发动机，该方法包含激活车辆内部的视觉反馈系统。该方法进一步包括，通过操作控制装置来加速和改变发动机的速度。进一步地，发动机机加速度报告仪报告发动机的加速度的量并通过创建控制装置在视觉显示器上显示加速度的量的改变。随后，与操作控制装置和发动机机加速度报告仪相连接的创建控制装置生成扇形区域内的钟摆图像，该钟摆图像响应发动机机加速报告仪报告的发动机加速度的量摆动。
下面描述的附图提出并且说明本发明的多个示例性实施例。在全部附图中，同样的附图标记用于标示同样或类似功能的元件。附图本质上为示例性的并且不按比例绘制。图1为用于提高燃料经济性的车内视觉显示系统的示例性实施例的原理图。图2A是根据本发明的示例性车内视觉显示器在车辆没有加速度时描绘钟摆在扇区的中心。图2B是根据本发明的示例性车内显示器在高速公路驾驶时描绘钟摆向右摆动并且车辆在节省燃料的范围内加速。图2C是根据本发明的示例性车内显示器在城市驾驶时描绘钟摆向左摆动并且车辆在节省燃料的范围内减速。图2D是根据本发明的示例性车内显示器描绘钟摆向右摆动并且车辆在超出节省燃料的范围加速。图3是根据本发明的用于训练驾驶员提高燃料经济性的示例性方法的流程图。
具体实施例方式参考附图作出下面的详细说明。示例性实施例用于说明本发明的主题，而不限定其范围，范围由权利要求限定。鐘述总体上，本发明描述了用于车内系统的在驾驶时提高燃料经济性的方法和系统。为此，该系统采用视觉显示器作为系统的一部分。该视觉显示器连接至车辆的操作控制装置，在车辆操作时，其产生要显示的操作控制装置的变化的图形化表示。该图示的变化是扫过扇形形式的区域的钟摆的形式，其具有为高效率的加速和减速操作限定的部分，该操作消耗最适宜的燃料。也为扫过的表示在类似的加速和减速操作期间燃料消耗过多的区域定义低效率的部分。声音反馈可辅助当钟摆从一部分跨到另一部分区域时的状况。示例性实施例图1示意性地描述了一种示例性车内视觉反馈系统100。系统100总体上包括内燃发动机102，该内燃发动机102连接至操作控制装置104，操作控制装置104配置为通过增加或减小发动机的速度来控制发动机的操作。发动机加速度报告仪106与发动机102链接，其配置为不断地报告发动机102的加速度的量。创建控制装置110通过计算模块108连接到发动机加速度报告仪106和操作控制装置104，其为视觉显示器114提供输入。这些输入能够通过创建控制装置110将发动机的加速度方面显示给驾驶员116，该创建控制装置110配置用来生成视觉图像。进一步地，创建控制装置110还包括形成声音信号的装置，其配置为声音反馈118来补充视觉显示器114。系统100内部还配置有储存所有初步和最终的数据的存储器112，该存储器112可以与计算模块108、创建控制装置110和视觉显示器114链接。上述提到的链接和连接可以通过电缆实现。系统100内的操作控制装置104是与发动机102连接的单元，其配置为需要时使发动机102速度改变，从而使车辆加速或者减速。更具体地，操作控制装置104配置为可由驾驶员116来操纵，其可以是本领域已知的装置，比如油门踏板、节气门控制单元、操纵杆等。这些装置由于它们的广泛常规应用，被本领域技术人员所熟知，因此不再做进一步讨论。可以按照常规的方式将某些接近或者位置传感器配置成它们检测操作控制装置104的操作位置，随后将位置的数据提供给计算模块108。发动机加速度报告仪106是基于微处理器的装置，其配置为发挥计算和报告单元的功能，计算发动机102的加速度的量并报告。发动机加速度报告仪106还包括用于接收输入信号并向计算模块108传送各种指令的已知类型的合适的输入和输出电路。另外，发动机加速度报告仪106配置用于不断地或者在特定的预先设定好的时间间隔内报告发动机102的加速度，该时间间隔通过逻辑子系统(未示出)自动设定，或者由驾驶员116设定。在本发明的一实施例中，可以配置有速度数据传感器，该速度数据传感器与车辆速度计一起不断地测量车辆的速度。通过这种安排测到的速度相关信息也可以形成用于发动机加速度报告仪106的原始数据来计算速度变化率。可以通过发动机加速度报告仪106装有的计时器(未示出)辅助计算该速度变化率，从而形成用于车辆加速度的计算和报告的输入和基础。可以理解，在这样安排之下发动机加速度报告仪106不需要与发动机102链接。在另一实施例中，转速计可以替代速度数据传感器的功能，该转速计可以测量发动机在单位时间的转动次数。另外，转速计也可以配置用来将速度相关的输入提供给发动机加速度报告仪106。加速度相关的信息从而可以在在计时器的协助下，通过计算模块108被处理和报告，最后传送给创建控制装置110。燃料测量仪(未示出)也可以并入发动机102的进气口，该燃料测量仪可以不断地监测和测量燃料进入车辆燃烧室的流量和数量。与燃料测量仪一起还可以相应地放置有传感单元，用来精确检测和报告燃料的流量和数量。然后获取燃料消耗量的分析，相应的数据随后直接供应给计算模块108。根据这些获得的数据，可以计算出车辆的燃料经济性。系统100包括的计算模块108是一种基于微处理器的装置，其包括一个或多个处理器来处理来自操作控制装置104、发动机加速度报告仪106和燃料测量仪的输入信号。通过从燃料测量仪得到的燃料消耗值，计算模块108配置成通过检索存储器112储存的计算方法来计算出燃料经济性值。此外，计算模块108适用于将报告的加速度值、燃料经济性值和操作控制装置104的位置转换成兼容的格式。通过创建控制装置110 (后面阐述)，使取决于操作控制装置104的位置并与计算出的燃料经济性相关的加速操作的这种兼容格式的描绘从而成为可能。进一步地，具有非永久性储存单元的功能的RAM(随机存储器)及/或ROM (直读存储器)，连同相关的输入和输出总线，也配置在计算模块108中，提供暂时的记忆和储存功能。如上面讨论的，系统100中的存储器112配置为与计算模块108、创建控制装置110和视觉显示器114链接，其储存并维护所有的计算值、可变的格式、计算方法、显示配置、声音反馈等。存储器112还可以包括双份非永久性存储器或永久性存储器，使其可以同时既短暂也永久地储存信息。由于操作控制装置104的位置改变造成燃料消耗量随时间而变化，消耗的燃料量适用于通过燃料测量仪不断地被检测。这种不断的传感尤其使相应的燃料经济性能够通过计算模块108计算。可以根据因加速度随时间变化造成的燃料消耗水平的变化不断更新如此计算出的总体燃料经济性。这些数据的不断更新通过创建控制装置110显示到视觉显示器114上。因此，燃料经济性如此计算的值、加速度和操作控制装置的位置配置为形成创建控制装置110的输入，而创建控制装置110进而适用于处理这些值，并在视觉显示器114上生成图像。相对于预定义的视觉范围，该图像在视觉范围内表示燃料消耗速度的变化。更具体地，创建控制装置110是类似计算模块108结构的装置，并且其适用于处理来自计算模块108的输入信号，并将它们转换成视觉显示器114可读的格式。这种转换通过创建控制装置110内配置的逻辑算法协助实现，其可以分析和处理这种原始信号，使其被人所感知和理解。或者，可以在创建控制装置110内安装用途特定的软件，并且配置为读取经计算模块108计算的输入的加速度值、操作控制装置的位置和燃料经济性格式，然后将它们转换成相关的模拟。这种模拟是图像的变化，如上所述，涉及预定义的视觉范围。进一步地，在视觉显示器114显示时，这种模拟可适于被驾驶员116理解。视觉显示器114可以是IXD显示器或者是触摸屏用户界面，可使其与车内其他功能部件相独立，或者也可将视觉显示器114集成到车内已存在的驾驶员界面，用预先安装好的界面启用。定位在仪表板上，该视觉显示器114配置在处于驾驶员116的最佳观察距离。作为对视觉显示器114的补充，创建控制装置110还包括用于创建声音信号的设备。因此，为了驾驶员116可以听见声音反馈118，车内现有的扬声器输出可与创建控制装置110链接。该创建控制装置110处理来自发动机加速度报告仪106和操作控制装置104的输出，可以配置为扬声器提供输入，该扬声器进而提供声音反馈118，其配置为听觉信号作为输出。通过扬声器获得的这种输出可以是音调或者音乐的形式，其与视觉显示器114同步播放或根据检测到的加速度变化播放。或者，某些输出可配置为有声的命令用来指导驾驶员116改正驾驶习惯。可选设备可以使驾驶员116能够在激活声音反馈118和取消激活声音反馈118之间相互切换。上面所述的图像，适于根据车辆加速度的改变而变化，驾驶员116通过操作控制装置104来控制加速度。另一方面，预定义的视觉范围是加速时为了实现最佳燃料经济性要保持的范围，加速度是正值和负值，即减速。按照如上所述，如图2A所示，本发明运用钟摆210的图像。创建控制装置110相应地配置为在扇形区域内生成钟摆210的图像，该扇区是预定义的视觉范围，其涵盖了钟摆210的摆动。钟摆210配置为响应于发动机加速度报告仪106报告的发动机102的加速度的量而摆动，并在视觉显示器114上的预定义的视觉范围内摆动。这种摆动描绘发动机102的加速度的变化，预定义的视觉范围描绘加速和减速区域。更具体地，预定义的视觉范围是预定义的燃料经济性范围。在同一图中，描绘的两部分扇区配置为包括城市部分和高速公路部分。相应地，小的扇区代表城市经济性范围206，并提供城市加速限度204’和城市减速限度204，大的扇区代表高速公路经济性范围208，并提供高速公路加速限度202’和高速公路减速限度202。减速方向212和加速方向212’描绘出钟摆摆210可能摆动的方向，其分别代表车辆的减速和加速。具体地，图2A描绘了钟摆210处在扇形区域中心时的状态。这种状态是操作控制装置104和钟摆210的原始位置，也表示发动机102没有加速度。相应地，发动机加速度报告仪106同样报告没有加速度。图2B说明了发动机102已启动并且驾驶员通过改变操作控制装置104来加速时的状态。图中显示钟摆210穿过了城市加速限度204’，但其落在高速公路加速限度202’的范围内。这种情况表示该加速度不适合在城市内经济地运行，然而有利于高速公路驾驶。图2C是系统100的示例性实施例示意图，描绘了钟摆210朝着减速方向212摆动，但是钟摆210落在城市经济性范围206和高速公路经济性范围208之内，使得这种状态有利于在城市或者闻速公路上减速。图2D示例性说明了钟摆210超过城市加速限度204’和高速公路加速限度202’，使得这种状态不适合在城市内或者高速公路上经济驾驶。这种状态可以定义为硬加速。类似地，在减速操作时，钟摆210超过城市减速限度204和高速公路减速限度202，也同样是不经济的，也可以被定义为硬减速。用扇形区域描绘预定义的燃料经济性范围，应该理解，钟摆210配置为，若发动机102的加速或减速量超出了预定义的燃料经济性范围，则摆动到扇形区域的外面。视觉显示器114上对燃料消耗变化的这种描绘能够使驾驶员为了经济驾驶而保持控制操作控制装置104。因此系统100训练和赋予驾驶员更好的驾驶能力。如上所述，以上说明的系统100生成设计用来帮助驾驶员提高燃料经济性的视觉显示114。系统100因此根据图3描述的方法300来运行，具体描述如下。在步骤302，驾驶员116激活车内视觉反馈系统100。这种激活可以通过位于车辆内的手动输入处理启动，也可以在开始车辆操作时自动启动。进一步，在步骤304，驾驶员116通过操作控制装置104使发动机102加速并且改变发动机102的速度。在接下来的步骤306，发动机加速度报告仪106报告发动机102的加速度的量，发动机加速度报告仪106连接至发动机102，不断地监测加速度值。通过发动机加速度报告仪106报告的发动机加速度数据提供给计算模块108。随后，计算模块108将原始加速度数据转化成创建控制装置110可读的兼容格式。在步骤308，装在燃料进气口的燃料测量仪不断地监测和测量发动机102所消耗的燃料，从而使计算模块108能够计算出发动机102的燃料经济性值。在步骤310，如上面所述，与计算模块108通信的创建控制装置110通过与预定义的视觉范围相关的图像设置加速度的变化以及加速度的量。作为预定义的燃料经济性范围的预定义的视觉范围通过扇形区域描绘。更具体地，在步骤312，创建控制装置110配置为显示钟摆210在扇形区域内摆动的图像。在步骤314，实现描绘发动机102加速度的量的变化的、由驾驶员116通过操作控制装置104控制的钟摆210的摆动。在视觉显示器114上相应地获得的图像，该图像配置为可被驾驶员116理解并能使他得到更好的驾驶技能。声音反馈118可以在钟摆210从一个扇区跨越到另一个扇区的状况下，或者钟摆图像摆到扇形区域外的状况下，辅助使驾驶员116注意到硬加速或者硬减速的情况，而无需观察视觉显示器114。该示例性反馈可配置为铃声、声音指令、连续的蜂鸣音，不同的音调配置为与加速度的变化等直接相关。在另一实施例中，系统100可配置为便携单元或装备，在多个车辆之间提供简单的转移和安装。本发明说明书已提出多个具体示例性实施例，但是本领域技术人员应该明白，在特定实施例和环境实施本发明的主题的过程中会自然地发生这些实施例的变型。还应该明白，这种变型和其它变型落入本发明的范围内。无论这些可能的变型还是上面提出具体的示例都不用于限制本发明的范围。相反，本发明所主张的范围仅由权利要求来限定。
权利要求
1.一种用于车辆的视觉反馈系统，所述车辆包括内燃发动机，其特征在于，所述系统包括: 操作控制装置，其用于操作发动机使发动机的速度增加和减小； 用来报告发动机加速度的量的发动机加速度报告仪； 视觉显示器；以及 创建控制装置，其用来生成用于视觉显示器的视觉图像，所述创建控制装置连接至所述操作控制装置和所述发动机加速度报告仪，所述创建控制装置生成扇形区域内的钟摆图像，所述钟摆图像响应于所述发动机加速度报告仪报告的发动机加速度的量而摆动。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扇形区域包括城市部分和高速公路部分。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，如果下列情况之一发生，则钟摆图像摆动到扇形区域之外: 发动机加速度的量超出预定义的燃料经济性范围；以及 发动机减速度的量超出预定义的燃料经济性范围。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用来形成声音信号的装置，当钟摆图像摆到扇形区域之外时，所述创建控制装置生成声音信号。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当发动机加速度报告仪报告没有加速度时，钟摆图像位于扇形区域的 中心。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，加速度的量是正值和负值中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操作控制装置是油门踏板和节气门控制装置中的至少一种。
8.一种用于在车辆加速操作时提高燃料经济性的方法，所述车辆包括内燃发动机，其特征在于，所述方法包括: 激活车内视觉反馈系统； 通过操作控制装置使发动机的速度加速和改变； 通过发动机加速度报告仪报告发动机的加速度的量；以及 通过创建控制装置在视觉显示器上显示加速度的量的变化，所述创建控制装置连接至所述操作控制装置和所述发动机加速度报告仪， 通过所述创建控制装置生成扇形区域内的钟摆图像，所述钟摆图像响应于所述发动机加速度报告仪报告的发动机加速度的量而摆动。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述扇形区域包括城市部分和高速公路部分。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，如果下列情况之一发生，则钟摆图像摆动到扇形区域之外: 发动机加速度的量超出预定义的燃料经济性范围；以及 发动机减速度的量超出预定义的燃料经济性范围。
全文摘要
本发明公开了一种用于包括发动机的车辆的视觉反馈系统，具体涉及一种用于提高燃料经济性的车内显示器，包括用于改变发动机速度的操作控制装置。连接至发动机的发动机加速度报告仪报告发动机加速度的量。与操作控制装置和发动机加速度报告仪相链接的创建控制装置能够根据发动机速度的变化在视觉显示器上生成图像。因此，创建控制装置生成扇形区域内的钟摆图像，钟摆图像响应于发动机加速度报告仪报告的加速度的量而摆动。
文档编号G09B19/16GK103218935SQ201310014698
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月15日 优先权日2012年1月24日
发明者杰夫·艾伦·格林伯格, 迪恩·门格尔, 赖斯·R·博德纳尔, 桑娅·内马图拉希, 曾福林 申请人:福特全球技术公司