CN114297803A - 一种柴油机原机NOx模型值非标环境下修正的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柴油机原机NOx模型值非标环境下修正的方法，包括以下步骤：建立温度为纵轴，环境压力为横轴的二维坐标系，根据温度和压力确定5个特征点，以这5个特征点为依据将整个范围划分为10个区域，所述坐标轴的第二象限包括区域1和区域2，所述坐标轴的第三象限包括区域3和区域4，所述坐标轴的第四象限包括区域8和区域9，所述坐标轴的第一象限包括区域5、区域6、区域7、区域10，计算10个区域的修正系数，根据所属区域对应的修正值系数进行修正，得到环境修正系数输出值。本发明能够缩小发动机NOx原排模型值与NOx传感器实测值非标准环境下的偏差，增强后处理系统的运行鲁棒性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油机原机NOx模型值非标环境下修正的方法，属于柴油发动机技术领域。
背景技术
与国五技术相比，国六标准对柴油机排放限制更加严苛，对整个后处理系统的控制精度要求也相应大幅提高。对于国六柴油发动机NOx原机模型值而言，当后处理系统中NOx传感器正常工作时，NOx原机模型值作为参考值，NOx传感器测量值会与其进行相互校验，如果NOx原机模型值与NOx传感器测量值偏差过大，会导致NOx传感器合理性故障，从而实现NOx传感器移除、失效的故障判断；当后处理系统中NOx传感器由于加热或者故障原因未正常工作，此时国六后处理系统的尿素喷射闭环控制会根据NOx原机模型值来进行计算及修正，如果NOx原机模型值偏差过大，会导致尿素过喷或者少喷，尿素过喷有可能会导致尿素结晶严重甚至堵塞后处理器，影响发动机正常运行，而少喷可能会导致相关OBD故障产生并限制扭矩，影响发动机运行。综上所述，NOx原机模型值的准确度尤为重要。
发明内容
本发明目的是提供了一种柴油机原机NOx模型值非标环境下修正的方法，能够缩小发动机NOx原机模型值与NOx传感器实测值“非标”环境下的偏差，增强后处理系统运行的鲁棒性和稳定性。
一种柴油机原机NOx模型值非标环境下修正的方法，包括以下步骤：
1)采集整车及台架数据，包括环境海拔和环境温度；
2)原机NOx模型值与传感器测量值对比；
3)分析判断非标环境的区域并使用MATLAB计算相应区域修正系数，具体方法如下：
3-1)建立温度为纵轴，环境压力为横轴的二维坐标系，根据温度和压力确定5个特征点，分别为：D1代表正常压力和正常温度点、D2代表正常压力和高温点、D3代表正常压力和低温点、D4代表低压和正常温度点、D5代表低压和低温点，所述D3、D2位于纵轴，D4位于横轴，D1位于原点，D5位于第一象限；
3-2)以这5个特征点为依据将整个范围划分为10个区域，所述坐标轴的第二象限包括区域1和区域2，所述区域1和区域2以D3沿水平方向的直线为分界线；所述坐标轴的第三象限包括区域3和区域4，所述区域3和区域4以D2沿水平方向的直线为分界线；所述坐标轴的第四象限包括区域8和区域9，所述区域8和区域9的分界线为D2与D4的连线；所述坐标轴的第一象限包括区域5、区域6、区域7、区域10，所述区域5和区域6的分界线为D3与D5的连线，所述区域6和区域7的分界线为D1与D5的连接线，所述区域7与区域10的分界线为D5与D4的连线，所述区域10与区域5的分界线为D1与D5连线的延长线；
3-3)计算10个区域的修正系数，所述区域1使用D3的修正数据，区域2同时使用D3和D1的修正数据，区域3同时使用D1和D2的修正数据，区域4使用D2的修正数据，区域5使用D5的修正数据，区域6同时使用D1、D3和D5的修正数据，区域7同时使用D1、D4和D5的修正数据，区域8同时使用D1、D2和D4的修正数据，区域9同时使用D2和D4的修正数据，区域10使用D4的修正数据；
3-4)根据输入的温度和压力值判断所属的区域，根据所属区域对应的修正值系数以及修正系数MAP进行修正，得到环境修正系数输出值，将此值与原机NOx模型值相乘得到修正后的NOx模型值。
4)对比修正后的模型值与测量值偏差，如果偏差值不准确则重新进行步骤3，如果偏差足够准确则修正完成。
优选的，所述D1，D2，D3，D4，D5特征点的修正系数计算方法为：
D1修正系数＝1-(D2修正系数+D4修正系数+D5修正系数+
D3修正系数)。
优选的，环境修正系数输出值计算中还加入了高温修正系数MAP_factorofheat，高海拔修正系数MAP_FactorofAltitude，高海拔低温修正系数MAP_FactorofColdAltitude，低温修正系数MAP_FactorofCold，具体公式如下：
环境修正系数输出值_CorrectedFactorofEnvironment
＝D1修正系数+MAP_factorofheat*D2修正系数
+MAP_FactorofAltitude*D4修正系数
+MAP_FactorofColdAltitude*D5修正系数+MAP_FactorofCold
*D3修正系数
优选的，所述高温修正系数MAP_factorofheat默认值为1.05，高海拔修正系数MAP_FactorofAltitude默认值为1.15，高海拔低温修正系数MAP_FactorofColdAltitude默认值为1.25，低温修正系数MAP_FactorofCold默认值为1.1。
本发明的优点在于：此方法基本在MATLAB模型中完成，经过实际测试，与未修正的NOx原机模型值相比，能够缩小发动机NOx原排模型值与NOx传感器实测值非标情况下的偏差，实现对整个后处理系统更加精准的控制，避免尿素过喷或者少喷而导致尿素结晶严重或者排放不达标，进而增强后处理系统运行的鲁棒性和稳定性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明环境修正区域图结构示意图。
图2为本发明使用MATLAB模型进行非标环境下NOx原机修正的流程示意图。
图3为本发明MATLAB修正前后原机NOx值和NOx传感器实测值对比示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本“非标”环境下的修正的方法主要思路是要根据算法将环境温度和环境压力分成若干区域，如上图1所示，在不同环境温度和环境压力下对柴油机原排NOx的模型值进行特定修正，使得柴油机原机NOx在此区域内满足精度要求，同时不会影响别的区域NOx原排模型值。
此算法对区域的划分如上图1所示，根据温度和压力的不同，一共可以确定5个特征点，分别为D1(正常压力和正常温度)，D2(正常压力和高温)，D3(正常压力和低温)，D4(低压和正常温度)，D5(低压和低温)，再以这5个特征点为依据将整个范围划分为10个区域，当输入的温度和压力落在特定区域后就会使用对应的修正方法。各区域说明如下：区域1(使用D3的修正数据)，区域2(同时使用D3和D1的修正数据)，区域3(同时使用D1和D2的修正数据)，区域4(使用D2的修正数据)，区域5(使用D5的修正数据)，区域6(同时使用D1、D3和D5的修正数据)，区域7(同时使用D1、D4和D5的修正数据)，区域8(同时使用D1、D2和D4的修正数据)，区域9(同时使用D2和D4的修正数据)，区域10(使用D4的修正数据)。
上图2中非标环境条件修正模块即为图1中思路在Matlab中的实现，在不同环境温度和环境压力下，得到的修正计算系数是不一样的。如图1中所示，正常压力修正MAP(默认值为975hPa)、高海拔压力修正MAP(默认值为700hPa)、高温修正MAP(默认值为30℃)、低温修正MAP(默认值为0℃)这四组数据可以确定图1中D1(975hPa和20℃)，D2(975hPa和30℃)，D3(975hPa和0℃)，D4(700hPa和20℃)，D5(700hPa和0℃)这五个特征点的具体数值，通过对比现在输入的温度和压力与五个特征点的数值即可以确定落点在图1中10个区域中哪个区域，并使用相应的修正系数。
修正系数的计算方法如下，D2修正系数的计算方法为＝(高温修正MAP-输入温度)/(高温修正MAP-常温修正MAP)，D3修正系数的计算方法为＝(低温修正MAP-输入温度)/(低温修正MAP-常温修正MAP)，D4修正系数的计算方法为＝(高海拔压力修正MAP-输入海拔)/(高海拔压力修正MAP-正常海拔压力修正MAP)，D5修正系数的计算方法＝(低温修正MAP-输入温度)/(低温修正MAP-常温修正MAP)*(高海拔压力修正MAP-输入海拔)/(高海拔压力修正MAP-正常海拔压力修正MAP)。D1修正系数的计算方法为1-(D2修正系数+D3修正系数+D4修正系数+D5修正系数)。
当落点区域为区域1(使用D3的修正数据)，区域5(使用D5的修正数据)，区域4(使用D2的修正数据)，区域10(使用D4的修正数据)时，便只使用相对应的D3、D5、D2、D4修正系数，而当落点区域为区域2(同时使用D3和D1的修正数据)，区域3(同时使用D1和D2的修正数据)，区域6(同时使用D1、D3和D5的修正数据)，区域7(同时使用D1、D4和D5的修正数据)，区域8(同时使用D1、D2和D4的修正数据)，区域9(同时使用D2和D4的修正数据)时，便需要同时使用两个或者三个修正系数。此区域不使用的系数均取0。
同时还加入了根据经验以及试验数据得到的高温修正系数MAP_factorofheat(默认值为1.05)，高海拔修正系数MAP_FactorofAltitude(默认值为1.15)，高海拔低温修正系数MAP_FactorofColdAltitude(默认值为1.25)和低温修正系数MAP_FactorofCold(默认值为1.1)，这四个对于氮氧的经验修正系数将与上述的环境修正系数D2修正系数、D4修正系数、D5修正系数、D3修正系数分别相乘并与D1修正系数一起相加后输入给环境修正系数输出值_CorrectedFactorofEnvironment，此即为环境修正模型的最终输出值，此值将直接乘到氮氧原排模型中。公式如下：
环境修正系数输出值_CorrectedFactorofEnvironment
＝D1修正系数+MAP_factorofheat*D2修正系数
+MAP_FactorofAltitude*D4修正系数
+MAP_FactorofColdAltitude*D5修正系数+MAP_FactorofCold
*D3修正系数
具体计算方法的实例说明如下：
假设一个高原条件下测量不带EGR的点排放值为575ppm，这个点的原机NOx模型值为500ppm，因此高海拔修正系数MAP_FactorofAltitude为1.15。
若此时，压力修正MAP中设定为975hPa，高海拔压力修正MAP中设定700hPa，当前的环境压力为850hPa，温度为常温时。则D2修正系数、D5修正系数、D3修正系数均为0，D4修正系数为(975-850)/(975-700)＝0.455，此时D1修正系数为1-0.455＝0.545。
环境修正系数输出值_CorrectedFactorofEnvironment＝D1修正系数+MAP_FactorofAltitude*D4修正系数＝0.545+1.15*0.455＝1.068
此时的经过非标环境修正的原机NOx排放值为500*1.068＝534ppm。
Claims (4)
1.一种柴油机原机NOx模型值非标环境下修正的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采集整车及台架数据，包括环境海拔和环境温度；
2)原机NOx模型值与传感器测量值对比；
3)分析判断非标环境的区域并使用MATLAB计算相应区域修正系数，具体方法如下：
3-1)建立温度为纵轴，环境压力为横轴的二维坐标系，根据温度和压力确定5个特征点，分别为：D1代表正常压力和正常温度点、D2代表正常压力和高温点、D3代表正常压力和低温点、D4代表低压和正常温度点、D5代表低压和低温点，所述D3、D2位于纵轴，D4位于横轴，D1位于原点，D5位于第一象限；
3-2)以这5个特征点为依据将整个范围划分为10个区域，所述坐标轴的第二象限包括区域1和区域2，所述区域1和区域2以D3沿水平方向的直线为分界线；所述坐标轴的第三象限包括区域3和区域4，所述区域3和区域4以D2沿水平方向的直线为分界线；所述坐标轴的第四象限包括区域8和区域9，所述区域8和区域9的分界线为D2与D4的连线；所述坐标轴的第一象限包括区域5、区域6、区域7、区域10，所述区域5和区域6的分界线为D3与D5的连线，所述区域6和区域7的分界线为D1与D5的连接线，所述区域7与区域10的分界线为D5与D4的连线，所述区域10与区域5的分界线为D1与D5连线的延长线；
3-3)计算10个区域的修正系数，所述区域1使用D3的修正数据，区域2同时使用D3和D1的修正数据，区域3同时使用D1和D2的修正数据，区域4使用D2的修正数据，区域5使用D5的修正数据，区域6同时使用D1、D3和D5的修正数据，区域7同时使用D1、D4和D5的修正数据，区域8同时使用D1、D2和D4的修正数据，区域9同时使用D2和D4的修正数据，区域10使用D4的修正数据；
3-4)根据输入的温度和压力值判断所属的区域，根据所属区域对应的修正值系数以及修正系数MAP进行修正，得到环境修正系数输出值，将此值与原机NOx模型值相乘得到修正后的NOx模型值；
4)对比修正后的模型值与测量值偏差，如果偏差值过大则重新进行步骤3，如果偏差足够准确则修正完成。
2.根据权利要求1所述的柴油机原机NOx模型值非标环境下修正的方法，其特征在于，所述D1，D2，D3，D4，D5特征点的修正系数计算方法为：
D1修正系数＝1-(D2修正系数+D4修正系数+D5修正系数+D3修正系数)。
3.根据权利要求1所述的柴油机原机NOx模型值非标环境下修正的方法，其特征在于，环境修正系数输出值计算中还加入了高温修正系数MAP_factorofheat，高海拔修正系数MAP_FactorofAltitude，高海拔低温修正系数MAP_FactorofColdAltitude，低温修正系数MAP_FactorofCold，具体公式如下：
环境修正系数输出值_CorrectedFactorofEnvironment
＝D1修正系数+MAP_factorofheat*D2修正系数+MAP_FactorofAltitude*D4修正系数+MAP_FactorofColdAltitude*D5修正系数+MAP_FactorofCold*D3修正系数。
4.根据权利要求3所述的柴油机原机NOx模型值非标环境下修正的方法，其特征在于，所述高温修正系数MAP_factorofheat默认值为1.05，高海拔修正系数MAP_FactorofAltitude默认值为1.15，高海拔低温修正系数MAP_FactorofColdAltitude默认值为1.25，低温修正系数MAP_FactorofCold默认值为1.1。
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