CN108106858A - 一种汽车风噪与油耗及汽车尾气排放的测试系统及方法 - Google Patents

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谢小平
陈丙安
李昌庆
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明公开了一种汽车风噪与油耗及汽车尾气排放的测试系统及方法。所述系统包括美国NI(National Instruments)数据采集卡、LabVIEW 2014工程软件、BSWAMPA466型号声压计、车载尾气检测设备、Notebook Computer等设备。本发明首次将汽车风噪测试与PEMS测试结合在一起，首先通过搭建车载排放测试系统获取汽车逐秒排放数据，再与NI采集的风噪数据建立多元非线性数据模型，然后实现已知其中一种数据(风噪数据或油耗及尾气排放数据)，就能进行另一种数据(油耗及尾气排放数据或风噪数据)的估算。

Description

一种汽车风噪与油耗及汽车尾气排放的测试系统及方法
技术领域
本发明涉及一种对汽车风噪和油耗及尾气排放相结合的测试系统和方法。
背景技术
根据公安部交管局统计，截至2016年底，全国汽车保有量已经超过1.94亿辆，也就是说，平均七个人里面就有一个人拥有一辆汽车。对于数量庞大的汽车，它的尾气排放的问题和行走时的风噪问题足以引起人们的注意。汽车排放测试设备(PEMS：PortableEmission Measurement System)就目前来说价格是相当昂贵的，并且装载在汽车上的过程也是比较复杂的。而汽车风噪的测试技术已经特别成熟，各大整车厂都有相关的设备与技术。而目前尚未有人做风噪与尾气排放之间的研究。若能够建立两者之间的数学模型，那么对于解决它们的现实问题，就会有不可估量的意义。
发明内容
为了更好地解决汽车风噪和环境污染的现实问题，本发明提供了一种风噪测试与油耗及尾气排放的测试方法与系统，将两者联系在一起。此测试方法和系统有利于整车厂对于车辆的性能进行改进，降低其研究整车排放的成本。
本发明所采用的技术方案是一种汽车风噪与PEMS的测试系统及方法。所述系统包括美国NI(National Instruments)数据采集卡、LabVIEW2014工程软件、BSWAMPA466型号声压计、车载尾气检测设备、OBD车载诊断模块、Notebook Computer和多元非线性数学模型。
所述的美国NI(National Instruments)数据采集卡主要用于采集声音信号，连接声压计与便携式电脑，并将采集的风噪信号传到电脑。
所述的LabVIEW 2014工程软件主要用于对风噪信号的处理，显示其时频相频等信号图。
所述的BSWA MPA466型号声压计主要用于采集噪声信号，并且传递给NI数据采集卡。
所述的车载尾气检测设备主要用于采集车辆的排放、油耗等信息，并且将数据传到便携式电脑。
所述的OBD(On-Board Diagnostic，车载诊断系统)车载诊断模块通过OBD2连接器连接车辆OBD诊断口，采集车辆运行过程中包括发动机、催化转化器、颗粒捕集器、氧传感器、排放控制系统、燃油系统、EGR排气再循环系统的实时数据。
所述的Notebook Computer主要用于将NI采集的数据与车载尾气检测设备的信号进行储存和显示。
所述的多元非线性数学模型主要是将风噪数据和油耗及汽车尾气的各类数据通过非线性回归模型联系起来，以实现已知其中一种数据，就能估算其他数据的功能。
本发明公开了一种汽车风噪与油耗及汽车尾气排放的测试系统及方法，包括如下步骤：
步骤1：首先将PEMS系统和风噪测试系统装备到汽车上面；
步骤2：其次用OBD连接器读取车辆的OBD数据，连接到PEMS主机；
步骤3：再将风噪数据通过采集卡，在LAB VIEW软件中进行保存并显示；
步骤5：将风噪数据与PEMS数据的存储在电脑中；
步骤6：根据风噪与排放及油耗数据建立多元非线性数学模型；
步骤7：由所建立的多元非线性数学模型，已知其中一种数据(风噪数据或油耗及尾气排放数据)，就能进行另一种数据(油耗及尾气排放数据或风噪数据)的估算。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.首次将汽车风噪与排放测试设备进行创新型组合，创造出一套新型完整的测试系统；
2.首次将汽车的风噪数据与油耗数据结合分析，同样创造出一套新型完整的测试系统；
3.首次建立起相关的多元非线性数学模型，即风噪与油耗之间的关系、风噪与尾气排放之间的关系。
4.首次可以根据汽车风噪来进行估算汽车的尾气排放与油耗相关的数据；
5.首次可以根据汽车的尾气排放与油耗相关的数据来进行估算汽车的风噪相关数据；
6.根据数学模型可以大大的降低整车研发的成本，有很大的实用价值。
附图说明
图1为；搭载车载排放与风噪测试系统示意图；
图2为：本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
一、本发明技术方案的构思
本发明涉及一种对汽车风噪和油耗及尾气排放相结合的测试系统和方法，其核心是通过建立多元非线性数学模型，从而通过本发明所基于汽车风噪数据的测试方法和油耗及尾气排放数据的测试方法，最终实现已知其中一种数据(风噪数据或油耗及尾气排放数据)，就能进行另一种数据(油耗及尾气排放数据或风噪数据)的估算。
二、具体实施基于汽车风噪数据的测试方法和油耗及尾气排放数据的测试方法流程
汽车风噪测试方法首先通过搭载风噪测试系统，如附图1所示，系统主要由美国NI(National Instruments)数据采集卡、LabVIEW 2014工程软件、BSWA MPA466型号声压计和笔记本电脑等组成，获取汽车实际行驶过程中的风噪数据，并结合油耗及尾气排放数据建立两者的多元非线性估算模型。
其次，油耗及尾气排放测试方法是通过搭载车载排放测试系统，如附图1所示，系统主要由车载尾气检测设备、OBD车载诊断模块、Notebook Computer等组成，获取汽车实际行驶过程尾气中各类污染物气体排放数据，并结合汽车风噪数据建立两者的多元非线性估算模型。
三、具体实施基于汽车风噪数据与油耗及尾气排放数据的数学模型建立流程本发明应用所组建的多元非线性估算模型，在已获取风噪数据的前提下，估算油耗及尾气排放数据，具体步骤如下：
(1)获取汽车瞬时风噪数据P
通过搭载风噪测试系统，借助美国NI(National Instruments)数据采集卡、LabVIEW 2014 工程软件、BSWA MPA466型号声压计和笔记本电脑等设备,得到瞬时风噪数据。
将声压计按照标准固定在汽车的指定位置(主要为车前、车上、车中、车后、车内驾驶员旁边、车内中排等)，然后通过电缆线连接至NI数据采集卡，而NI数据采集卡直接与笔记本电脑相连。最后通过笔记本电脑中的LABVIEW程序读取瞬时风噪数据并存储数据。
(2)根据P-v模型，获得瞬时速度v的数据
根据汽车的风噪和瞬时速度的关系，采用线性回归分析方法建立P-v模型。因此，在已知瞬时风噪数据的情况下，可以求得瞬时速度的数据。
P＝g(v)
式中：
P表示风噪数据，单位为Pascals；
v表示汽车瞬时速度，单位为km/h；
(3)计算汽车的加速度
式中：
vn表示汽车后一个瞬时速度，单位为m/s；
vn-1表示汽车前一个瞬时速度，单位为m/s；
Δt表示前后两个瞬时速度的时间差，单位为s；
a表示加速度，单位为m/s^2；
(4)计算汽车的比功率(VSP)
依照比功率计算推导公式建立数学关系，得到以a和v为自变量的近似计算公式：
VSP＝f(a，v)
式中：
VSP表示汽车的比功率，单位为kw/ton；
(5)计算油耗(FC)
通过分析车辆运动状态与油量消耗的关系，建立一种基于比功率(VSP)划分的油耗模型。这种改进后的比功率油耗模型：
FC＝y(VSP)
式中：
VSP表示汽车的比功率，单位为kw/ton；
FC表示油耗，单位是L/h；
(6)估算尾气排放
通过油耗的计算模型来推导排放气体的排放率的数学关系，排放率的公式为：
Ei＝z(FC)
式中：
FC表示油耗，单位是L/h；
Ei表示第i类污染气体的排放率，单位是g/s；
上述过程建立了由风噪推导油耗与尾气排放率的数学模型。
反过来，已知油耗或者排放的数据同样地可以推到出风噪。
本发明提供了一种汽车风噪与油耗及汽车尾气排放的测试系统及方法，以上所述是本发明创新出的实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种汽车风噪与油耗及汽车尾气排放的测试系统及方法，其特征在于所述方法包括下列步骤：
步骤1：首先将PEMS系统和风噪测试系统装备到汽车上面；
步骤2：其次用OBD连接器读取车辆的OBD数据，连接到PEMS主机；
步骤3：再将风噪数据通过采集卡，在LABVIEW软件中进行保存并显示；
步骤5：将风噪数据与PEMS数据的存储在电脑中；
步骤6：根据风噪与排放及油耗数据建立多元非线性数学模型；
步骤7：由所建立的多元非线性数学模型，已知其中一种数据(风噪数据或油耗及尾气排放数据)，就能进行另一种数据(油耗及尾气排放数据或风噪数据)的估算。
2.根据权利要求1所述的一种汽车风噪与油耗及汽车尾气放的测试系统及方法，其特征在于，本发明应用所组建的多元非线性估算模型，在已获取风噪数据的前提下，估算油耗及尾气排放数据，具体方法过程如下：
(1)获取汽车瞬时风噪数据P
通过搭载风噪测试系统，借助美国NI(National Instruments)数据采集卡、LabVIEW2014工程软件、BSWAMPA466型号声压计和笔记本电脑等设备,得到瞬时风噪数据。
将声压计按照标准固定在汽车的指定位置(主要为车前、车上、车中、车后、车内驾驶员旁边、车内中排等)，然后通过电缆线连接至NI数据采集卡，而NI数据采集卡直接与笔记本电脑相连。最后通过笔记本电脑中的LABVIEW程序读取瞬时风噪数据并存储数据。
(2)根据P-v模型，获得瞬时速度v的数据
根据汽车的风噪和瞬时速度的关系，采用线性回归分析方法建立P-v模型。因此，在已知瞬时风噪数据的情况下，可以求得瞬时速度的数据。
P＝g(v)
式中：
P表示风噪数据，单位为Pascals；
v表示汽车瞬时速度，单位为km/h；
(3)计算汽车的加速度
<mrow> <mi>a</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>v</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
式中：
vn表示汽车后一个瞬时速度，单位为m/s；
vn-1表示汽车前一个瞬时速度，单位为m/s；
Δt表示前后两个瞬时速度的时间差，单位为s；
a表示加速度，单位为m/s^2；
(4)计算汽车的比功率(VSP)
依照比功率计算推导公式建立数学关系，得到以a和v为自变量的近似计算公式：
VSP＝f(a，v)
式中：
VSP表示汽车的比功率，单位为kw/ton；
(5)计算油耗(FC)
通过分析车辆运动状态与油量消耗的关系，建立一种基于比功率(VSP)划分的油耗模型。这种改进后的比功率油耗模型：
FC＝y(VSP)
式中：
VSP表示汽车的比功率，单位为kw/ton；
FC表示油耗，单位是L/h；
(6)估算尾气排放
通过油耗的计算模型来推导排放气体的排放率的数学关系，排放率的公式为：
Ei＝z(FC)
式中：
FC表示油耗，单位是L/h；
Ei表示第i类污染气体的排放率，单位是g/s；
上述过程建立了由风噪推导油耗与尾气排放率的数学模型。
反过来，已知油耗或者排放的数据同样地可以推到出风噪。
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