CN113310704B - 一种车辆排放远程监管系统数据一致性测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆排放远程监管系统数据一致性测试方法，包括如下内容：S1，设备安装，S2，选取多个发动机转速的比对点，S3，测得各比对点的直接挡稳定驱动轮轮边线速度，S4，采用底盘测功机的定速模式，复现步骤S3测得的各车速，待底盘测功机的加载力稳定后，记录此时远程平台接收到的各参数值；并同时记录PEMS设备以及转速传感器测得的实际运行数据；S5，对各项数据参数的实际运行数据与对应的远程平台接收的各参数值进行相关性分析得到数据一致性测试结论。以实现对远程平台接收的数据信号真实性校验，满足排放法规对车载终端数据一致性的要求及发动机和整车生产厂家对整车运行工况采集的真实性保障。

Description

一种车辆排放远程监管系统数据一致性测试方法

技术领域

本发明属于整车测试技术领域，尤其是涉及一种用于验证车载远程终端重型车发动机扭矩等多项传输数据一致性的测试方法，主要用于满足排放法规对车载终端的技术要求及发动机和整车生产厂家对整车运行工况采集的真实性保障。

背景技术

GB17691-2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》附录Q中和北京地方标准DB11/1475-2017附录G中均规定了重型车远程排放管理的车载终端的技术要求，指出生产企业应保证车辆全寿命期内，车载终端向监管平台发送车辆远程排放监管数据，其中主要包括整车数据流信息和OBD信息。国六阶段重型车需要安装远程监控终端设备(即车载终端)，并向企业平台实时发送监控数据，企业平台转发车载终端数据至国家平台进行统一管理。为保证远程平台收到的车载终端传输数据的真实性，需要对重型车实际运行参数与远程平台收到数据的一致性进行测试认证。

重型车实际运行参数传输至远程平台需要经过如图1所示的传输节点，车辆传感器或车辆电子控制单元内置模型产生车辆数据，由车载终端进行读取，并转发至重型车的远程排放服务与管理平台进行接收，即远程平台。

在数据传输过程中，需要满足直采数据与实际整车运行状态一致，数据发送频率为每秒一次，发送数据的错误率与丢包率不超过百分之一。由于传感器的测量原理或车辆电子控制单元内置模型产生车辆数据，测量精度和产品级传感器的生产一致性因素影响，测得数据与实际数值会有所偏差，此偏差应在要求范围之内，以保证数据的可信度。

规范远程排放管理的车载终端发送的以及远程平台接收的数据之后，环保主管部门才能将远程平台的监控数据直接用于车辆的排放计算，进而服务于环保主管部门对企业产品的监管和抽查。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆排放远程监管系统数据一致性测试方法，以实现对远程平台接收的数据信号真实性校验，满足排放法规对车载终端数据一致性的要求及发动机和整车生产厂家对整车运行工况采集的真实性保障。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆排放远程监管系统数据一致性测试方法，所述方法包括如下内容：

S1，将待测车辆放置在底盘测功机上并进行固定，将车辆排气管与PEMS设备相连接；被测车辆安装车载终端并与远程平台信号连接；

S2，选取多个发动机转速的比对点，比对点发动机转速记为n_i,i＝1,2,…；

S3，测得各比对点的直接挡稳定驱动轮轮边线速度，记作第i比对点车速v_i,i＝1,2,…；

S4，采用底盘测功机的定速模式，复现步骤S3测得的各车速，待底盘测功机的加载力稳定后，记录此时远程平台接收到的各参数值；并同时记录PEMS设备以及转速传感器测得的实际运行数据；

S5，对各项数据参数的实际运行数据与对应的远程平台接收的各参数值进行相关性分析得到数据一致性测试结论。

进一步的，所述步骤S3中测得各比对点的直接挡稳定驱动轮轮边线速度到的方法为：

起动被检车辆，逐步加速，变速器接入直接挡，采用加速踏板控制车速，当外接转速表或者发动机转速表的转速稳定指向n_i时，测取当前驱动轮轮边线速度，记作第i比对点车速v_i,i＝1,2…。

进一步的，所述步骤S4中对于各个比对点，测功机采用定速模式，将车速最大值设置为v_i，起动车辆，逐步加速，直至将挡位挂回直接挡，将加速踏板踩到底；

待底盘测功机显示的滚筒的加载力稳定后，记录此时远程平台接收到的发动机参考扭矩、发动机净输出扭矩和摩擦扭矩，记录时间至少为10s；并记录此时远程平台接收到的车速、发动机转速、SCR下游NO_x、发动机燃料流量、进气量、净输出扭矩、摩擦扭矩；

并且，同时记录PEMS设备采集的车辆尾管处的NO_x排放，HC、CO和CO₂排放以及排气量，记录时间至少为10s。

相对于现有技术，本发明所述的方法具有以下优势：

本发明方法实现了对重型车实际运行参数与远程平台收到数据的一致性进行测试认证；通过在底盘测功机上得到发动机的扭矩数值与远程平台接收数据进行对比，利用其稳定的工况和PEMS等排放测试设备的数据采集，可以同时对其他多项数据进行共同验证，不仅大大提高了验证工作效率，还节省了时间、降低了试验成本损耗。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述远程平台的数据传输方式示意图；

图2为本发明实施例所述的被测车辆连接状态图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的远程平台的接收数据参数来源于车辆传感器或车辆电子控制单元ECU内置模型产生车辆数据，由车载终端进行读取，并转发至远程平台；而车辆的实际运行参数由底盘测功机、PEMS设备或排放测试设备、转速传感器等设备实时测量获取。

本发明所用到的测试设备如下表所示：

本实施例用于实时测试车辆的排放的设备选择PEMS设备。

PEMS设备(Portable Emission Measure System)便携式排放测试系统，包括气态排放物和颗粒物数量测试设备，主要的污染物分析设备有HORIBA OBS-ONE、AVL M.O.V.E和SENSORS ECOSTAR，均能测试柴油车尾气中的NOX、THC、CO和CO2气态物以及颗粒物数量等。

底盘测功机，具有非常灵敏的的控制系统和电子惯量模拟装置，使得动态测试变得可能，能够根据试验结果加载阻力，模拟车辆在实际道路上的行驶情况。

本发明实施例需验证的多个参数包括：发动机扭矩、车速、发动机转速、SCR下游NOx、发动机燃料流量、进气量(排气量＝发动机燃料流量+进气量)等数据。

在排放测试领域，发动机扭矩用于直接参与计算循环功，从而计算排放比，保证车载终端的数据流中发动机扭矩、车速、发动机转速、SCR下游NOx、发动机燃料流量、进气量等数据的真实性，即车辆实际运行过程中和远程平台接受数据的一致性是非常必要的。

其中，SCR下游NOx传感器，位于车辆上，反映的是SCR下游NOx的浓度，是环保部门判断整车NOx排放是否超标的判定依据，并且也是发动机及整车厂家在后处理开发及整车实际运行路谱收集的重要参数。SCR:Selective Catalytic Reduction,即选择性催化还原技术。因此，将SCR下游NOx传感器输出值参数作为本发明的其中一个验证数据。

后处理过程中，定量给料单元会根据发动机电控单元ECU给出的指令精确地将与发动机运行工况相匹配的尿素量喷入排气管，尿素分解出的氨与氮氧化物在催化器中经过催化还原反应最后生成无害的氮气(N2)和水(H2O)。该技术能使尾气中NOx被加速还原的同时有效抑制氧化反应,并能在不降低发动机效率的前提下使NOx转化率达到90％,具有较好的燃油经济性与高抗硫性等优点。为满足排放标准,SCR技术已成为中重型柴油机企业首选NOx净化方案,并日趋为人们接受成为柴油机尾气NOx后处理的主流研究方向。

上述实验设备的安装：将底盘测功机安装在环境仓中，将待测车辆放置在底盘测功机上进行试验，底盘测功机通过加载负荷和改变转速可以实现车辆各种工况的模拟。车辆的排气管通过采样管连接PEMS设备，实现车辆尾气的采集。

本发明连接好实验装置之后，采用如下实施步骤进行数据验证：

步骤一：设备连接以及初始准备工作

按照图2所示，对实验设备进行连接，将待测车辆放置在底盘测功机上并采取适当的方法对车辆进行固定，确保试验安全；将车辆排气管与PEMS设备相连接；

被测车辆安装车载终端并与远程平台信号连接，车辆传感器或车辆电子控制单元ECU内置模型产生车辆数据，由车载终端进行读取，并转发至远程平台。

设置底盘测功机的当量惯量，用合适的方法使车辆和底盘测功机达到运转温度。

气体标定包括零标定和量程标定，使用HC、CO和CO₂标准气和零气对PEMS设备或排放测试设备进行标气。

步骤二：选取多个发动机转速的比对点

在发动机怠速转速至额定转速之间选取均布的5个比对点，推荐值为1400r/min，1600r/min，1800r/min，2000r/min，2200r/min，可根据发动机实际转速范围适当调整，保证车辆在步骤四操作过程中能够正常行驶，对于第i比对点，比对点发动机转速记为n_i,i＝1,2,3,4,5。

步骤三：测得各比对点的直接挡稳定驱动轮轮边线速度

起动被检车辆，逐步加速，变速器接入直接挡(自动变速器应置于“D”档)，采用加速踏板控制车速，当外接转速表(外接转速表无法稳定测取转速时，可观察发动机转速表)的转速稳定指向n_i时，测取当前驱动轮轮边线速度，记作第i比对点车速v_i,i＝1,2,3,4,5。

步骤四：采用底盘测功机的定速模式，复现上步测得的各车速，待底盘测功机显示加载力稳定后，记录此时远程平台接收到的发动机参考扭矩、发动机净输出扭矩和摩擦扭矩，为了提高测试精度记录时间不宜过短。

本实施例对于第i比对点，测功机采用定速模式，将车速最大值设置为v_i，起动车辆，逐步加速，直至将挡位挂回直接挡，将加速踏板踩到底。

待底盘测功机显示的滚筒的加载力稳定后，记录此时远程平台接收到的发动机参考扭矩、发动机净输出扭矩和摩擦扭矩，记录时间至少为10s。

待底盘测功机显示的滚筒的加载力稳定后,记录此时远程平台接收到的车速、发动机转速、SCR下游NO_x、发动机燃料流量、进气量、净输出扭矩、摩擦扭矩等数据；

并且，同时记录PEMS设备采集的车辆尾管处的NO_x排放，HC、CO和CO₂排放以及排气量，所述排气量用于计算进气量；并用转速传感器等方法测量发动机实际转速，记录时间至少为10s。

其中，所述HC、CO和CO₂排放用于通过碳平衡方法计算发动机燃料流量，计算方法参考GB 17691-2018或GB/T 27840-2011。

步骤五：比较实验数据，对各项数据参数进行相关性分析得到数据一致性测试结论，完成实验。其中，以上实测数据通过计算或直接比较，即可与平台接收到的数据进行比较。

本实施例的具体计算公式如下：

(1)对发动机扭矩，按式(1)计算绝对误差：

式中：

Δ_i——第i比对点，发动机扭矩的绝对误差，单位为％。

t_ei——第i比对点，远程平台接收到的净输出扭矩示值，单位为％。

t_fi——第i比对点，远程平台接收到的摩擦扭矩示值，单位为％。

T_i——测试车辆发动机在n_i转速对应的最大扭矩值，单位为N·m。

T_r——测试车辆发动机最大基准扭矩，固定值，单位为N·m。

其中，发动机的最大扭矩值，就是指发动机所能输出的最大扭矩，是发动机性能的一个重要参数。一般来说，发动机只在某个转速时或某个转速区间内才有最大扭矩，这个区间就是在标出最大扭矩时给出的转速或转速区间。最大扭矩一般出现在发动机的中、低转速的范围，随着转速的提高，扭矩反而会下降。最大扭矩值和最大基准扭矩均是发动机企业提供的参数，任何一款发动机都会有的标定参数。

(2)对车速，按式(2)计算相对误差：

式中：

δ1_i——第i比对点，车速的相对误差，单位为％。

ν_i'——第i比对点，远程平台接收到的车速示值平均值，单位为km/h。

ν_i——第i比对点，测试车辆的车速；

(3)对发动机转速，按公式(3)计算相对误差：

式中：

δ2_i——第i比对点，发动机转速的相对误差，单位为％；

n_i——第i比对点，远程平台接收到的发动机转速示值平均值，单位为r/min；

N_i——第i比对点，转速传感器示值的平均值，单位为r/min。

(4)对于NOx传感器输出值，即SCR下游NOx参数值，按式(4)计算相对误差：

式中：

δ3_i——第i比对点，NOx传感器输出值的相对误差，单位为％；

NOx_i'——第i比对点，远程平台接收到的下游NOx平均值，单位为ppm；

NOx_i——第i比对点，车辆尾管处PEMS设备实际测量值的平均值，单位为ppm。

(5)对于发动机燃料流量，按式(5)计算相对误差：

/>

式中：

δ4_i——第i比对点，发动机燃料流量的相对误差，单位为％；

Q_i'——第i比对点，远程平台接收到的发动机燃料流量示值平均值，单位为L/h；

Q_i——第i比对点，通过碳平衡方法计算发动机燃料流量的平均值，单位为L/h。

(6)对于进气量，按式(6)计算相对误差：

式中：

δ5_i——第i比对点，进气量的相对误差，单位为％；

q_ai'——第i比对点，远程平台接收到的进气量示值平均值，单位为kg/h；

q_ai——第i比对点，按式(7)计算得到的进气量的平均值，单位为kg/h：

q_a＝q_e-Q·ρ_d·····(7)

式中：

q_a——进气量，单位为kg/h；

q_e——排气量，单位为kg/h，通过PEMS设备测得的排气量；

Q——发动机燃料流量，单位为L/h；

ρ_d——燃油密度，单位为kg/L。

本发明通过在底盘测功机上得到发动机的扭矩数值与远程平台接收数据进行对比，利用其稳定的工况和PEMS等排放测试设备的数据采集，可以同时对其他多项数据进行共同验证，不仅大大提高了验证工作效率，还节省了时间、降低了试验成本损耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种车辆排放远程监管系统数据一致性测试方法，其特征在于，包括如下内容：

S1，将待测车辆放置在底盘测功机上并进行固定，将车辆排气管与PEMS设备相连接；被测车辆安装的车载终端与远程平台信号连接；

S2，选取多个发动机转速的比对点，比对点发动机转速记为n_i，i＝1,2,…；

S3，测得各比对点的直接挡稳定驱动轮轮边线速度，记作第i比对点车速v_i，i＝1,2,…；

S4，采用底盘测功机的定速模式，复现步骤S3测得的各车速，待底盘测功机的加载力稳定后，记录此时远程平台接收到的各参数值；并同时记录PEMS设备以及转速传感器测得的实际运行数据；

S5，对需验证的各项参数的实际运行数据与对应的远程平台接收的参数值进行相关性分析得到数据一致性测试结论；

在所述步骤S2中，在发动机怠速转速至额定转速之间选取均布的多个比对点；

所述需验证的各项参数包括发动机扭矩、车速、发动机转速、SCR下游NOx、发动机燃料流量、进气量；

所述步骤S5对各项参数的实际运行数据与对应的远程平台接收的数据进行相关性分析的方法，包括：

(1)对发动机扭矩，按式(1)计算绝对误差：

式中：

Δ_i为第i比对点，发动机扭矩的绝对误差，单位为％；

t_ei为第i比对点，远程平台接收到的净输出扭矩示值，单位为％；

t_fi为第i比对点，远程平台接收到的摩擦扭矩示值，单位为％；

T_i为测试车辆发动机在n_i转速对应的最大扭矩值，单位为N·m；

T_r为测试车辆发动机最大基准扭矩，固定值，单位为N·m；

(2)对车速，按式(2)计算相对误差：

式中：

δ1_i为第i比对点，车速的相对误差，单位为％；

ν_i'为第i比对点，远程平台接收到的车速示值平均值，单位为km/h；

ν_i为第i比对点，测试车辆的车速；

(3)对发动机转速，按公式(3)计算相对误差：

式中：

δ2_i为第i比对点，发动机转速的相对误差，单位为％；

n_i为第i比对点，远程平台接收到的发动机转速示值平均值，单位为r/min；

N_i为第i比对点，转速传感器示值平均值，单位为r/min；

(4)对于NOx传感器输出值，按式(4)计算相对误差：

式中：

δ3_i为第i比对点，NOx传感器输出值的相对误差，单位为％；

NOx_i'为第i比对点，远程平台接收到的下游NOx平均值，单位为ppm；

NOx_i为第i比对点，车辆尾管处实际测量值的平均值，单位为ppm；

(5)对于发动机燃料流量，按式(5)计算相对误差：

式中：

δ4_i为第i比对点，发动机燃料流量的相对误差，单位为％；

Q_i'为第i比对点，远程平台接收到的发动机燃料流量示值平均值，单位为L/h；

Q_i为第i比对点，通过碳平衡方法计算发动机燃料流量的平均值，单位为L/h；

(6)对于进气量，按式(6)计算相对误差：

式中：

δ5_i为第i比对点，进气量的相对误差，单位为％；

q_ai'为第i比对点，远程平台接收到的进气量示值平均值，单位为kg/h；

q_ai为第i比对点，按式(7)计算得到的进气量的平均值，单位为kg/h：

q_a＝q_e-Q·ρ_d (7)

式中：

q_a为进气量，单位为kg/h；q_e为排气量，单位为kg/h；Q为燃料流量，单位为L/h；ρ_d为燃油密度，单位为kg/L。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S3中测得各比对点的直接挡稳定驱动轮轮边线速度到的方法为：

起动被检车辆，逐步加速，变速器接入直接挡，采用加速踏板控制车速，当外接转速表或者发动机转速表的转速稳定指向n_i时，测取当前驱动轮轮边线速度，记作第i比对点车速v_i，i＝1,2…。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S4中对于各个比对点，测功机采用定速模式，将车速最大值设置为v_i，起动车辆，逐步加速，直至将挡位挂回直接挡，将加速踏板踩到底；

待底盘测功机显示的滚筒的加载力稳定后，记录此时远程平台接收到的发动机参考扭矩、发动机净输出扭矩和摩擦扭矩，记录时间至少为10s；并记录此时远程平台接收到的车速、发动机转速、SCR下游NO_x、发动机燃料流量、进气量、净输出扭矩、摩擦扭矩；

并且，同时记录PEMS设备采集的车辆尾管处的NO_x排放，HC、CO和CO₂排放以及排气量，记录时间至少为10s，其中，所述HC、CO和CO2排放用于通过碳平衡方法计算发动机燃料流量。

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