CN113217146A - 基于模型温度修正的发动机gpf模块控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法和系统，发动机连接有GPF模块，控制方法包括：发动机启动后，根据发动机的运行工况计算排气阀门温度，从而计算出GPF模型温度，GPF模块根据该GPF模型温度进行运行控制；控制方法还包括：实时获取高原系数和发动机进气温度，并通过预设的基于进气温度和高原系数的第一修正表，获取第一修正值，从而对GPF模型温度进行修正。与现有技术相比，本发明通过增加高原和温度修正来实现GPF温度模型精度提升，使得排温数据能同时满足高温、高原、低温试验要求。
Description
技术领域
本发明涉及搭载GPF模块的发动机领域，尤其是涉及一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法和系统。
背景技术
目前，为降低颗粒物的排放量，采用从排放后处理的角度引入汽油机颗粒捕集器GPF(Gasoline Particle Filter)的方案。在车辆排气系统中安装GPF之后，车辆使用过程中约90％的碳颗粒排放物会被GPF捕集，当GPF捕集的碳颗粒达到一定阀值时，会激活主动再生功能，通过提高排温、减稀空燃比的方式，使碳颗粒物高温氧化燃烧，从而达到清空GPF的目的。GPF温度模型的准确性对于主动再生具有非常重要的作用，模型温度参与GPF燃烧模型的计算，在GPF整个生命周期内关系着GPF内碳量模型是准确，进而影响GPF的安全性能，因此GPF的温度模型标定至关重要。
现有控制方案策略：联电系统在GPF入口温度传感器存在前提下以传感器实际策略温度为输入计算GPF模型温度，此方法标定简单、模型精度高、受GPF传感器上游模型温度影响小。取消GPF温度传感器后排气系统模型温度计算策略如图1所示：
由发动机转速、负荷、喷油量决定的稳态排气阀温度经过空燃比以及点火角修正后，再由整车断油标志位选择温度模式(扫气模式/断油模式)，再经过动态修正得到排气阀门下游温度；最后以排气阀门下游温度为输入边界计算排气系统各部件温度包括涡轮前后、TWC前后、TWC、GPF前后、GPF模型温度等。
此策略在取消GPF温度传感器三高验证过程中发现，平原的排温数据在满足标准前提下在高原环境中无法满足要求，如果通过优化使得高原满足要求则平原无法满足要求，同一般数据无法覆盖平原、高原环境。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种保证GPF模型温度满足高温、高原、低温等各种工况对GPF温度模型的要求的基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法和系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法，所述发动机连接有GPF模块，所述控制方法包括：发动机启动后，根据发动机的运行工况计算排气阀门温度，从而计算出GPF模型温度，所述GPF模块根据该GPF模型温度进行运行控制；
所述控制方法还包括：
实时获取高原系数和发动机进气温度，并通过预设的基于进气温度和高原系数的第一修正表，获取第一修正值，从而对所述GPF模型温度进行修正。
进一步地，所述基于进气温度和高原系数的修正表的预先构建过程包括：
在相同的稳定工况下，以车辆在海拔高度为零的区域行驶的GPF模型温度为基准温度，在不同的海拔高度下，获取对应的GPF模型温度，并除以所述基准温度，得到不同海拔高度对应的第一修正值；
在不同的稳定工况下，重复获取不同海拔高度对应的第一修正值，得到不同进气温度和海拔高度对应的第一修正值，构成所述基于进气温度和高原系数的第一修正表；
所述对GPF模型温度进行修正具体为，将计算出的GPF模型温度乘以获取的第一修正值，得到修正后的GPF模型温度。
进一步地，判断所述基于第一修正值的GPF模型温度修正结果是否满足预设的预测标准，若不满足，则通过第一修正值对所述GPF模型温度进行修正后还包括以下步骤：
实时获取整车车速和发动机排气流量，并通过预设的基于车速和排气流量的第二修正表，获取第二修正值，并与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加，得到最终的GPF模型温度。
进一步地，所述控制方法还包括：根据所述高原系数，通过预设的基于高原系数用于修正第二修正表的修正曲线，获取第三修正值；通过将该第三修正值与所述第二修正值相乘，对第二修正值进行修正，获取修正后的第二修正值，用于与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加。
进一步地，所述控制方法还包括：对获取的所述第一修正值和第二修正值分别进行滤波。
本发明还提供一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制系统，所述发动机连接有GPF模块，
所述控制系统包括：
模型温度计算模块，用于在发动机启动后，根据发动机的运行工况计算排气阀门温度，从而计算出GPF模型温度，所述GPF模块根据该GPF模型温度进行运行控制；
第一模型温度修正模块，用于实时获取高原系数和发动机进气温度，并通过预设的基于进气温度和高原系数的第一修正表，获取第一修正值，从而对所述GPF模型温度进行修正。
进一步地，所述基于进气温度和高原系数的修正表的预先构建过程包括：
在相同的稳定工况下，以车辆在海拔高度为零的区域行驶的GPF模型温度为基准温度，在不同的海拔高度下，获取对应的GPF模型温度，并除以所述基准温度，得到不同海拔高度对应的第一修正值；
在不同的稳定工况下，重复获取不同海拔高度对应的第一修正值，得到不同进气温度和海拔高度对应的第一修正值，构成所述基于进气温度和高原系数的第一修正表；
所述对GPF模型温度进行修正具体为，将计算出的GPF模型温度乘以获取的第一修正值，得到修正后的GPF模型温度。
进一步地，所述修正系统还包括：
第二模型温度修正模块，用于实时获取整车车速和发动机排气流量，并通过预设的基于车速和排气流量的第二修正表，获取第二修正值，并与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加，得到最终的GPF模型温度。
进一步地，所述第二模型温度修正模块还用于：根据所述高原系数，通过预设的基于高原系数用于修正第二修正表的修正曲线，获取第三修正值；通过将该第三修正值与所述第二修正值相乘，对第二修正值进行修正，获取修正后的第二修正值，用于与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加。
进一步地，所述第一模型温度修正模块还用于：对获取的第一修正值进行滤波，所述第二模型温度修正模块还用于对获取的第二修正值进行滤波。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明为解决现有技术在取消GPF温度传感器后，排温数据无法同时满足平原、高原环境的缺陷，通过增加高原和温度修正来实现GPF温度模型精度提升，对原来排气系统中三元催化器本体、催化器出口、氧传感器等没任何影响，不影响其他模块标定，同时能满足高温、高原、低温试验要求。
附图说明
图1为现有技术中取消GPF温度传感器后的GPF模块控制流程图；
图2为本发明实施例中加入高原和温度修正后的GPF模块控制流程图；
图3为本发明实施例中GPF模型温度的修正逻辑示意图；
图4为本发明实施例中基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法的具体实施流程图；
图中，PEnv_facCorrAlti为高原系数，PFlt_FactFilDevCorr_M为基于进气温度和高原系数的第一修正表，tans为发动机进气温度，ExhMod_tPfilAvrgB1为GPF模型温度，ExhMod_FactFilDev_LT为滤波器，ExhMod_tLTFactFilDev_C为可标定的时间常数，vfzg_w为整车车速，PFlt_mfExhB1为发动机排气流量，PFlt_tDeltatFilDev_M为基于车速和排气流量的第二修正表，PFlt_FactDeltaCorr_C为基于高原系数用于修正第二修正表的修正曲线，ExhMod_tPfilAvrgB1为最终的GPF模型温度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
现有技术中，在GPF入口温度传感器存在的前提下，联电系统以温度传感器实际策略温度为输入计算GPF模型温度，此方法标定简单、模型精度高、受GPF传感器上游模型温度影响小。
目前，可取消GPF入口温度传感器，减少硬件成本和占用空间，如图1所示，取消GPF温度传感器后排气系统模型温度计算策略如下：
由发动机转速、负荷、喷油量决定的稳态排气阀温度经过空燃比以及点火角修正后，再由整车断油标志位选择温度模式(扫气模式/断油模式)，再经过动态修正得到排气阀门下游温度；最后以排气阀门下游温度为输入边界计算排气系统各部件温度包括涡轮前后、TWC前后、TWC、GPF前后、GPF模型温度等，此策略在取消GPF温度传感器三高验证过程中发现，平原的排温数据在满足标准前提下在高原环境中无法满足要求，如果通过优化使得高原满足要求则平原无法满足要求，一般数据无法同时覆盖平原、高原环境。
如图2所示，本实施例基于原策略，提出一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法，通过增加高原、温度修正来实现GPF模型温度的精度提升。具体修正过程参考图3所示。
首先在原策略的基础上求解出GPF模型温度，然后实时获取高原系数和发动机进气温度，并通过预设的基于进气温度和高原系数的第一修正表，获取第一修正值，从而对GPF模型温度进行修正。
第一修正表中，在某一稳定工况下，不同的进气温度和高原系数均对应一个第一修正值。
基于进气温度和高原系数的修正表的预先构建过程包括：
在相同的稳定工况下，以车辆在海拔高度为零的区域行驶的GPF模型温度为基准温度，在不同的海拔高度下，获取对应的GPF模型温度，并除以基准温度，得到不同海拔高度对应的第一修正值；
在不同的稳定工况下，重复获取不同海拔高度对应的第一修正值，得到不同进气温度和海拔高度对应的第一修正值，构成基于进气温度和高原系数的第一修正表；
对GPF模型温度进行修正具体为，将计算出的GPF模型温度乘以获取的第一修正值，得到修正后的GPF模型温度。此处的乘法修正并不局限与乘法，也可替换为除法。
本实施例提供基于进气温度和高原系数的第一修正表的一种示例如表1所示。
表1
| y\x | -30.0 | -9.8 | 9.8 | 30.0 | 50.3 | 69.8 |
| 0.5000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... |
| 0.5999... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... |
| 0.7000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... |
| 0.7999... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... |
| 0.9000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... |
| 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... |
表1中，横轴为进气温度，纵轴为高原系数(高原系数是不同海拔于平原大气压比例，1表示平原，小于1表示不同海拔的高原)，车辆行驶过程种根据所处海拔以及发动机进气温度通过查表可知对应的修正系数，得到修正系数会乘到此时温度模型，对其进行修正，上表修正系数是根据不同海拔实际道路试验得来的，不同排气系统、发动机、整车等上表结果不同。
例：车辆在平原某一稳态工况行驶时模型温度为500度；在海拔系数0.5的高原相同工况模型温度为550，那么上面MAP海拔系数0.5对应的横轴为550/500＝1.1。
上述乘法修正可根据不同海拔系数实际测试得到，但实际使用时，发现会存在个别工况在进行乘法修正后还不能满足修正标准，因此，优选地，本实施例还提出可增加加法修正来进一步修正，具体过程如下：
首先判断基于第一修正值的GPF模型温度修正结果是否满足预设的预测标准，若不满足，则通过第一修正值对GPF模型温度进行修正后还包括以下步骤：
实时获取整车车速和发动机排气流量，并通过预设的基于车速和排气流量的第二修正表，获取第二修正值，并与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加，得到最终的GPF模型温度。
还包括：根据高原系数，通过预设的基于高原系数用于修正第二修正表的修正曲线，获取第三修正值；通过将该第三修正值与第二修正值相乘，对第二修正值进行修正，获取修正后的第二修正值，用于与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加。
本实施例提供基于车速和排气流量的第二修正表的一种示例如表2所示。
表2
| y\x | 0.000 | 500.000 | 1000.0... | 1500.0... | 2000.0... | 2500.0.. |
| 0.0000 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 |
| 30.0000 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 |
| 60.0000 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 |
| 90.0000 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 |
| 120.00... | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 |
| 150.00... | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 | -0.040 |
表2中，横轴为发动机排气流量，纵轴为车速。
本实施例提供基于高原系数用于修正第二修正表的修正曲线的一种示例如表3所示。
表3
| x | 0.5000... | 0.5999... | 0.7000... | 0.7999... | 0.9000... | 1.0000... |
| z | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... | 1.0000... |
表3中，横轴为高原系数，纵轴是用于修正第二修正表的值，主要是用于区分高原以及非高原，第二修正表是根据排气流量以及车速进行加法修正的，无法区分高原及非高原，通过第三修正曲线来提供第三修正值，对第二修正值进行修正，从而使得第二修正值能区分高原及非高原进行适应性改变。
加法修正是为了弥补乘法修正的不足，根据实际情况可用可不用，可以自由灵活的对不同的驾驶工况再进行修正，最终使得排温模型满足要求。
优先地，还可以对获取的第一修正值和第二修正值分别进行滤波，以保证修正后的排温稳定性不跳变，该滤波设有可标定的时间常数，通过改变其大小可以改变滤波作用大小。
综上，本实施例提供的基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法在原来GPF模型温度计算完成基础上对其修正，修正后的温度再作为GPF模块的输入给GPF模块参与GPF功能计算。可单独标定，对原来排气系统中三元催化器本体、催化器出口、氧传感器等没任何影响，不影响其他模块标定，同时能满足高温、高原、低温试验要求。
如图4所示，基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法的具体实施过程总结如下：
S1：启动发动机；
S2：根据发动机转速、负荷计算排气阀门温度；
S3：根据发动及排气阀门温度经过一系列计算得到初始的GPF模型温度，此处的计算过程属于现有技术，不属于本发明的改进重点，再此不做详细描述；
S4：根据初始的GPF模型温度经过高原等修正得到最终的GPF模型温度；
S5：将最终的GPF模型温度作为边界输入给GPF模块参与相关计算；
S6：结束。
通过以上标定策略升级优化，可以保证GPF模型温度满足高温、高原、低温等各种工况对GPF模型温度的要求。
本实施例还提供一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制系统，发动机连接有GPF模块，
控制系统包括：
模型温度计算模块，用于在发动机启动后，根据发动机的运行工况计算排气阀门温度，从而计算出GPF模型温度，GPF模块根据该GPF模型温度进行运行控制；
第一模型温度修正模块，用于实时获取高原系数和发动机进气温度，并通过预设的基于进气温度和高原系数的第一修正表，获取第一修正值，从而对GPF模型温度进行修正。
基于进气温度和高原系数的修正表的预先构建过程包括：
在相同的稳定工况下，以车辆在海拔高度为零的区域行驶的GPF模型温度为基准温度，在不同的海拔高度下，获取对应的GPF模型温度，并除以基准温度，得到不同海拔高度对应的第一修正值；
在不同的稳定工况下，重复获取不同海拔高度对应的第一修正值，得到不同进气温度和海拔高度对应的第一修正值，构成基于进气温度和高原系数的第一修正表；
对GPF模型温度进行修正具体为，将计算出的GPF模型温度乘以获取的第一修正值，得到修正后的GPF模型温度。
第一模型温度修正模块还用于：对获取的第一修正值进行滤波。
修正系统还包括：
第二模型温度修正模块，用于实时获取整车车速和发动机排气流量，并通过预设的基于车速和排气流量的第二修正表，获取第二修正值，并与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加，得到最终的GPF模型温度。
第二模型温度修正模块还用于：根据高原系数，通过预设的基于高原系数用于修正第二修正表的修正曲线，获取第三修正值；通过将该第三修正值与第二修正值相乘，对第二修正值进行修正，获取修正后的第二修正值，用于与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加。
第二模型温度修正模块还用于：对获取的第二修正值进行滤波。
可根据实际情况人为或计算机运行判断基于第一修正值的GPF模型温度修正结果是否满足预设的预测标准，若不满足，则执行上述第二模型温度修正模块。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法，所述发动机连接有GPF模块，所述控制方法包括：发动机启动后，根据发动机的运行工况计算排气阀门温度，从而计算出GPF模型温度，所述GPF模块根据该GPF模型温度进行运行控制；
其特征在于，所述控制方法还包括：
实时获取高原系数和发动机进气温度，并通过预设的基于进气温度和高原系数的第一修正表，获取第一修正值，从而对所述GPF模型温度进行修正。
2.根据权利要求1所述的一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法，其特征在于，所述基于进气温度和高原系数的修正表的预先构建过程包括：
在相同的稳定工况下，以车辆在海拔高度为零的区域行驶的GPF模型温度为基准温度，在不同的海拔高度下，获取对应的GPF模型温度，并除以所述基准温度，得到不同海拔高度对应的第一修正值；
在不同的稳定工况下，重复获取不同海拔高度对应的第一修正值，得到不同进气温度和海拔高度对应的第一修正值，构成所述基于进气温度和高原系数的第一修正表；
所述对GPF模型温度进行修正具体为，将计算出的GPF模型温度乘以获取的第一修正值，得到修正后的GPF模型温度。
3.根据权利要求2所述的一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法，其特征在于，判断所述基于第一修正值的GPF模型温度修正结果是否满足预设的预测标准，若不满足，则通过第一修正值对所述GPF模型温度进行修正后还包括以下步骤：
实时获取整车车速和发动机排气流量，并通过预设的基于车速和排气流量的第二修正表，获取第二修正值，并与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加，得到最终的GPF模型温度。
4.根据权利要求3所述的一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：根据所述高原系数，通过预设的基于高原系数用于修正第一修正表的修正曲线，获取第三修正值；通过将该第三修正值与所述第二修正值相乘，对第二修正值进行修正，获取修正后的第二修正值，用于与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加。
5.根据权利要求3所述的一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：对获取的所述第一修正值和第二修正值分别进行滤波。
6.一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制系统，所述发动机连接有GPF模块，
其特征在于，所述控制系统包括：
模型温度计算模块，用于在发动机启动后，根据发动机的运行工况计算排气阀门温度，从而计算出GPF模型温度，所述GPF模块根据该GPF模型温度进行运行控制；
第一模型温度修正模块，用于实时获取高原系数和发动机进气温度，并通过预设的基于进气温度和高原系数的第一修正表，获取第一修正值，从而对所述GPF模型温度进行修正。
7.根据权利要求6所述的一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制系统，其特征在于，所述基于进气温度和高原系数的修正表的预先构建过程包括：
在相同的稳定工况下，以车辆在海拔高度为零的区域行驶的GPF模型温度为基准温度，在不同的海拔高度下，获取对应的GPF模型温度，并除以所述基准温度，得到不同海拔高度对应的第一修正值；
在不同的稳定工况下，重复获取不同海拔高度对应的第一修正值，得到不同进气温度和海拔高度对应的第一修正值，构成所述基于进气温度和高原系数的第一修正表；
所述对GPF模型温度进行修正具体为，将计算出的GPF模型温度乘以获取的第一修正值，得到修正后的GPF模型温度。
8.根据权利要求7所述的一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制系统，其特征在于，所述修正系统还包括：
第二模型温度修正模块，用于实时获取整车车速和发动机排气流量，并通过预设的基于车速和排气流量的第二修正表，获取第二修正值，并与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加，得到最终的GPF模型温度。
9.根据权利要求8所述的一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制系统，其特征在于，所述第二模型温度修正模块还用于：根据所述高原系数，通过预设的基于高原系数用于修正第二修正表的修正曲线，获取第三修正值；通过将该第三修正值与所述第二修正值相乘，对第二修正值进行修正，获取修正后的第二修正值，用于与通过第一修正值修正后的GPF模型温度相加。
10.根据权利要求8所述的一种基于模型温度修正的发动机GPF模块控制系统，其特征在于，所述第一模型温度修正模块还用于：对获取的第一修正值进行滤波，所述第二模型温度修正模块还用于对获取的第二修正值进行滤波。
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