CN110348136B - 一种基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法，主要发明内容包括采集发动机参数；提出发动机扭矩及排放经验模型；提出模型参数标定优化函数。本发明提出的基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法，步骤清晰、模型简化，适用于工程应用；易于应用于控制系统设计。

Description

一种基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法
技术领域
本发明属于柴油发动机建模技术领域，具体涉及一种基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法。
背景技术
与汽油机相比，柴油机具有更高的燃油经济性和更高的动力输出。然而，柴油机的建模问题一直是难点，特别是针对扭矩输出和NOx排放的建模技术。研究人员提出了很多种建模方法，主要以扭矩为核心的动态建模为主。由于涉及到燃烧及排放动态的描述，大多数的建模方法都较为复杂，很难应用于控制系统设计。总体来看，当前的柴油发动机扭矩及排放建模问题，依然面临以下挑战：1、缺乏简化的、易于应用于控制系统设计的数据拟合模型；2、缺乏简化模型参数标定的优化方法。
发明内容
本发明的目的是要提出一种基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法，该方法易于应用于控制系统设计，步骤清晰、模型简化，适用于工程应用。
本发明提出的一种基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、采集发动机参数，在瞬态工况条件下采集的发动机参数包括：发动机转速ωe、发动机扭矩
Figure BDA0002130300140000011
燃油喷射量
Figure BDA0002130300140000012
发动机废气温度Texhaust、发动机的废气流量
Figure BDA0002130300140000013
和发动机的NOx排放浓度
Figure BDA0002130300140000014
步骤二、提出发动机扭矩及排放经验模型：
Figure BDA0002130300140000015
Figure BDA0002130300140000021
Figure BDA0002130300140000022
Figure BDA0002130300140000023
如公式(1)所示，发动机转速ωe、发动机扭矩
Figure BDA0002130300140000026
和燃油喷射量
Figure BDA0002130300140000025
之间存在着标定关系；如公式(2)所示，发动机废气温度Texhaust主要受到发动机功率的影响，而发动机功率可以标定为ωe和
Figure BDA0002130300140000027
的乘积；如公式(3)所示，发动机的废气流量
Figure BDA0002130300140000028
主要由发动机转速ωe决定；如公式(4)所示，发动机的NOx排放浓度
Figure BDA0002130300140000029
主要取决于
Figure BDA00021303001400000210
Texhaust和
Figure BDA00021303001400000211
其中，b1，2，...，8为需要通过参数标定优化函数和工具箱辨识的模型参数；
步骤三、提出模型参数标定优化函数：
Figure BDA0002130300140000024
其中，tcycle为优化时间长度，参数下标s代表模型公式估计值，下标m代表真实试验测量数据值，利用商用软件中的工具箱辨识，即可得到参数b1，2，...，8的具体数值。
本发明与现有技术相比具有的优点：
1、提出的基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法，步骤清晰、模型简化，适用于工程应用。
2、提出的基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法，易于应用于控制系统设计。
附图说明
图1是本发明提出的基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法示意图。
图2是本发明采集发动机参数的瞬态工况示意图。
图3是本发明参数标定优化的发动机扭矩及排放建模验证效果图。
具体实施方式
本发明提出的一种基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、采集发动机参数，在瞬态工况条件下采集的发动机参数包括：发动机转速ωe、发动机扭矩
Figure BDA0002130300140000031
燃油喷射量
Figure BDA0002130300140000032
发动机废气温度Texhaust、发动机的废气流量
Figure BDA0002130300140000033
和发动机的NOx排放浓度
Figure BDA0002130300140000034
步骤二、提出发动机扭矩及排放经验模型：
Figure BDA0002130300140000035
Figure BDA0002130300140000036
Figure BDA0002130300140000037
Figure BDA0002130300140000038
如公式(1)所示，发动机转速we、发动机扭矩
Figure BDA00021303001400000310
和燃油喷射量
Figure BDA00021303001400000311
之间存在着标定关系；如公式(2)所示，发动机废气温度Texhaust主要受到发动机功率的影响，而发动机功率可以标定为we和
Figure BDA00021303001400000312
的乘积；如公式(3)所示，发动机的废气流量
Figure BDA00021303001400000313
主要由发动机转速we决定；如公式(4)所示，发动机的NOx排放浓度
Figure BDA00021303001400000314
主要取决于
Figure BDA00021303001400000317
Texhaust和
Figure BDA00021303001400000316
其中，b1，2，...，8为需要通过参数标定优化函数和工具箱辨识的模型参数；
步骤三、提出模型参数标定优化函数：
Figure BDA0002130300140000039
其中，tcycle为优化时间长度，参数下标s代表模型公式估计值，下标m代表真实试验测量数据值，利用商用软件中的工具箱辨识，即可得到参数b1，2，...，8的具体数值。
本发明所述的一种基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法，具体实施方式如图1所示，包括以下步骤：1)、采集发动机参数；2)、提出发动机扭矩及排放经验模型；3)、提出模型参数标定优化函数；4)、得到模型参数集合。本发明数据拟合基于ETC瞬态工况下采集的数据，转速ωe和扭矩
Figure BDA0002130300140000041
信号如图2所示。废气流量
Figure BDA0002130300140000046
废气温度Texhaust、燃油喷射量
Figure BDA0002130300140000043
以及NOx排放流量
Figure BDA0002130300140000047
如图3中的“ture”信号所示。经过优化函数标定参数后，得到的模型预测结果如图3中的“estimate”信号所示。利用本发明提出的提出发动机扭矩及排放经验模型和参数标定优化函数，以及商用软件中的工具箱辨识，即可得到参数b1，2，...，8的具体数值，如表1所示。
表1参数标定结果
参数名称 参数值
<![CDATA[b<sub>1</sub>]]> 2.3962e-5
<![CDATA[b<sub>2</sub>]]> -0.5789
<![CDATA[b<sub>3</sub>]]> 0.0319
<![CDATA[b<sub>4</sub>]]> -0.0204
<![CDATA[b<sub>5</sub>]]> 0.00067
<![CDATA[b<sub>6</sub>]]> 403.3523
<![CDATA[b<sub>7</sub>]]> 3.5321e-5
<![CDATA[b<sub>8</sub>]]> -0.0189

Claims (1)

1.一种基于参数标定优化的发动机扭矩及排放建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、采集发动机参数，在瞬态工况条件下采集的发动机参数包括：发动机转速ωe、发动机扭矩
Figure FDA0002130300130000011
燃油喷射量
Figure FDA0002130300130000012
发动机废气温度Texhaust、发动机的废气流量
Figure FDA0002130300130000013
和发动机的NOx排放浓度
Figure FDA0002130300130000014
步骤二、提出发动机扭矩及排放经验模型：
Figure FDA0002130300130000015
公式(1)中发动机转速ωe、发动机扭矩
Figure FDA0002130300130000016
和燃油喷射量
Figure FDA0002130300130000017
之间存在着标定关系；
Figure FDA0002130300130000018
公式(2)中发动机废气温度Texhaust主要受到发动机功率的影响，而发动机功率可以标定为ωe和
Figure FDA0002130300130000019
的乘积；
Figure FDA00021303001300000110
公式(3)中发动机的废气流量
Figure FDA00021303001300000111
主要由发动机转速ωe决定；
Figure FDA00021303001300000112
公式(4)中发动机的NOx排放浓度
Figure FDA00021303001300000113
主要取决于
Figure FDA00021303001300000114
Texhaust和
Figure FDA00021303001300000115
其中，b1，2，...，8为需要通过参数标定优化函数和工具箱辨识的模型参数；
步骤三、提出模型参数标定优化函数：
Figure FDA0002130300130000021
其中，tcycle为优化时间长度，参数下标s代表模型公式估计值，下标m代表真实试验测量数据值，利用商用软件中的工具箱辨识，即可得到参数b1，2，...，8的具体数值。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111337258B (zh) * 2020-02-14 2021-03-23 北京理工大学 一种结合遗传算法和极值搜索算法的发动机控制参数在线标定的装置及方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1408331A2 (en) * 2002-10-11 2004-04-14 General Motors Corporation Real-time nitrogen oxides (NOx) estimation process
JP2007198157A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Hitachi Ltd エンジンの制御装置および制御方法
JP2011027018A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 Hitachi Automotive Systems Ltd エンジン制御装置
AT510912A2 (de) * 2012-03-06 2012-07-15 Avl List Gmbh Verfahren zur Emissionsoptimierung von Verbrennungskraftmaschinen
CN104408271A (zh) * 2014-12-20 2015-03-11 吉林大学 一种基于模型的汽油机标定方法
CN106382166A (zh) * 2016-12-07 2017-02-08 吉林师范大学 基于智能化交通系统的柴油机瞬态排放控制系统及控制方法
CN106545424A (zh) * 2015-09-17 2017-03-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用基于物理的模型估算发动机运行参数及用实验模型调整估算发动机运行参数的系统和方法
CN106640303A (zh) * 2017-01-25 2017-05-10 中国第汽车股份有限公司 柴油机颗粒补集器的再生控制系统
CN106762049A (zh) * 2017-03-14 2017-05-31 吉林师范大学 基于nmpc的两核尿素scr系统排放控制方法
CN106773670A (zh) * 2016-11-23 2017-05-31 吉林师范大学 基于约束h∞反馈增益脉谱表的scr系统尿素喷射控制方法
JP2018178934A (ja) * 2017-04-19 2018-11-15 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 車両の制御装置及び制御方法
CN109411027A (zh) * 2018-12-19 2019-03-01 东风商用车有限公司 一种Urea-SCR控制参数离线标定系统及标定方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013202038B3 (de) * 2013-02-07 2013-07-25 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Korrektur einer mittels einer Brennstoffeinspritzvorrichtung eingespritzten Brennstoffmenge im Betrieb einer Brennkraftmaschine
US9346469B2 (en) * 2014-02-07 2016-05-24 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine and powertrain control

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1408331A2 (en) * 2002-10-11 2004-04-14 General Motors Corporation Real-time nitrogen oxides (NOx) estimation process
JP2007198157A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Hitachi Ltd エンジンの制御装置および制御方法
JP2011027018A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 Hitachi Automotive Systems Ltd エンジン制御装置
AT510912A2 (de) * 2012-03-06 2012-07-15 Avl List Gmbh Verfahren zur Emissionsoptimierung von Verbrennungskraftmaschinen
CN104408271A (zh) * 2014-12-20 2015-03-11 吉林大学 一种基于模型的汽油机标定方法
CN106545424A (zh) * 2015-09-17 2017-03-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用基于物理的模型估算发动机运行参数及用实验模型调整估算发动机运行参数的系统和方法
CN106773670A (zh) * 2016-11-23 2017-05-31 吉林师范大学 基于约束h∞反馈增益脉谱表的scr系统尿素喷射控制方法
CN106382166A (zh) * 2016-12-07 2017-02-08 吉林师范大学 基于智能化交通系统的柴油机瞬态排放控制系统及控制方法
CN106640303A (zh) * 2017-01-25 2017-05-10 中国第汽车股份有限公司 柴油机颗粒补集器的再生控制系统
CN106762049A (zh) * 2017-03-14 2017-05-31 吉林师范大学 基于nmpc的两核尿素scr系统排放控制方法
JP2018178934A (ja) * 2017-04-19 2018-11-15 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 車両の制御装置及び制御方法
CN109411027A (zh) * 2018-12-19 2019-03-01 东风商用车有限公司 一种Urea-SCR控制参数离线标定系统及标定方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Brahma, I and Chi, JN.Development of a model-based transient calibration process for diesel engine electronic control module tables - Part 2: modelling and optimization.《INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINE RESEARCH》.2012,第13卷(第2期),147-168. *
He, L ; Li, L ; (...) ; Song, J.A torque-based nonlinear predictive control approach of automotive powertrain by iterative optimization.《PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART D-JOURNAL OF AUTOMOBILE ENGINEERING》.2012,第226卷(第8期),1016-1025. *
Odhano, SA ; Bojoi, R ; (...) ; Griva, G.Maximum Efficiency per Torque Direct Flux Vector Control of Induction Motor Drives.《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS》.2015,第51卷(第6期),4415-4424. *
张静一,杨福源,欧阳明高,等.基于缸压信号的柴油机NOx排放建模.《车用发动机》.2013,(第4期),24-29. *
赵靖华,洪伟,韩林沛,等.重型柴油机瞬态工况排放和EGR影响的试验研究.《汽车工程》.2014,(第11期),1355-1359. *
赵靖华,胡云峰,刘洪涛,孙博,谭振江.Urea-SCR系统尿素喷射数据驱动预测控制研究.《机械学报》.2017,第49卷(第49期),366-374. *

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