CN114352395A - 一种天然气发动机排气温度的预估方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种天然气发动机排气温度的预估方法、装置及设备，该方法包括：首先根据目标天然气发动机的转速和负荷，确定目标天然气发动机的基础排温；然后利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温，接着利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度，进而利用催化老化因子和环境因素对催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，进一步实现对目标天然气发动机排气温度的准确预估。
Description
技术领域
本申请涉及发动机技术领域，具体涉及一种天然气发动机排气温度的预估方法、装置及设备。
背景技术
发动机作为动力输出的主要单元，是机动车最重要的部分之一。发动机的排气依次经过排气门、排气总管、排气歧管、涡轮以及催化器，排气温度模型需要预估其中各处的排气温度，才能实现对天然气发动机排气温度的转预估。其中，最为关键的两处排温预估分别为涡前排温预估和催化器床温预估。涡前排温预估主要用于部件保护，催化器床温预估主要用于催化器效率诊断。
由于发动机排气温度的各个影响因素相互关联，呈现复杂的非线性关系，很难用模型来精确描述，目前在进行天然气发动机排气温度预估时是采用试验拟合的方法，但这种方法使得标定的工作量大大增加，通用性也显著降低，且模型精度易受外部环境及使用因素的影响，导致在某些工况下催化器床温模型值与实际测量值差别较大，导致无法准确预估出催化器床温，在进行催化器效率诊断时，容易发生故障误报。
因此，如何提高催化器床温的预估准确性，以便提高天然气发动机排气温度的预估准确性和催化器效率的诊断准确性，已成为目前亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供了一种天然气发动机排气温度的预估方法、装置及设备，具体技术方案如下：
第一方面，本申请提供了一种天然气发动机排气温度的预估方法，所述方法包括：
获取目标天然气发动机的转速和负荷；并根据所述转速和负荷，确定所述目标天然气发动机的基础排温；
利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对所述基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温；
利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对所述涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度；
利用催化老化因子和环境因素对所述催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便实现对所述目标天然气发动机排气温度的准确预估。
在一种可选的实现方式中，所述根据所述转速和负荷，确定所述目标天然气发动机的基础排温，包括：
根据所述转速和负荷，通过查询预先构建的对照表MAP，确定稳态工况下所述目标天然气发动机的基础排温。
在一种可选的实现方式中，所述排气管表面的散热损失是根据环境因素和排气管路布置及结构确定的。
在一种可选的实现方式中，所述环境因素包括环境温度、环境压力和车速。
第二方面，本申请提供了一种天然气发动机排气温度的预估装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取目标天然气发动机的转速和负荷；并根据所述转速和负荷，确定所述目标天然气发动机的基础排温；
第一修正单元，用于利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对所述基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温；
第二修正单元，用于利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对所述涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度；
第三修正单元，用于利用催化老化因子和环境因素对所述催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便实现对所述目标天然气发动机排气温度的准确预估。
在一种可选的实现方式中，所述获取单元具体用于：
根据所述转速和负荷，通过查询预先构建的对照表MAP，确定稳态工况下所述目标天然气发动机的基础排温。
在一种可选的实现方式中，所述排气管表面的散热损失是根据环境因素和排气管路布置及结构确定的。
在一种可选的实现方式中，所述环境因素包括环境温度、环境压力和车速。
本申请实施例还提供了一种天然气发动机排气温度的预估设备，包括：处理器、存储器、系统总线；
所述处理器以及所述存储器通过所述系统总线相连；
所述存储器用于存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被所述处理器执行时使所述处理器执行上述天然气发动机排气温度的预估方法中的任意一种实现方式。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述天然气发动机排气温度的预估方法中的任意一种实现方式。
在本申请提供的天然气发动机排气温度的预估方法中，首先获取目标天然气发动机的转速和负荷；并根据转速和负荷，确定目标天然气发动机的基础排温；然后利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温，接着，利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度，进而可以利用催化老化因子和环境因素对催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便实现对目标天然气发动机排气温度的准确预估，可见，本申请实施例基于环境温度、催化器老化因子等因素来修正排温模型，同时增加瞬态工况下的动态滤波修正，从而在精确故障诊断的基础上，解决了环境变化、催化器老化等各因素变化导致的排温模型值不准的问题，有效提升排温模型的计算精度，即提高了催化器床温的预测准确率，进而提升了目标天然气发动机排气温度的预估准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种天然气发动机排气温度的预估方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的对涡后排温进行修正的过程示意图；
图3为本申请实施例提供的对催化器床温进行修正的过程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种天然气发动机排气温度的预估装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解本申请提供的技术方案，下面先对本申请技术方案的研究背景进行简单说明。
众所周知，正如背景技术中的描述，发动机的排气依次经过排气门、排气总管、排气歧管、涡轮以及催化器，排气温度模型需要预估其中各处的排气温度，才能实现对天然气发动机排气温度的转预估。其中，最为关键的两处排温预估分别为涡前排温预估和催化器床温预估。涡前排温预估主要用于部件保护，催化器床温预估主要用于催化器效率诊断。
目前采用的预估方法将催化器温度作为催化器效率诊断的使能的条件之一，但没有考虑环境因素、催化器老化对催化器床温模型的修正，导致在某些工况下催化器床温模型值与实际测量值差别较大，催化器进行效率诊断时，催化器实际床温没有达到最佳的工作温度，容易发生故障误报，也进一步导致无法准确预估出天然气发动机排气温度。因此，如何提高催化器床温的预估准确性，以便提高天然气发动机排气温度的预估准确性和催化器效率的诊断准确性，已成为目前亟待解决的问题。
基于此，本申请提出了一种天然气发动机排气温度的预估方法、装置及设备，能够基于环境温度、催化器老化因子等因素来修正排温模型，同时增加瞬态工况下的动态滤波，在精确故障诊断的基础上，解决了环境变化、催化器老化等各因素变化导致的排温模型值不准的问题，有效提升排温模型的计算精度，即提高了催化器床温的预测准确率，进而提升了目标天然气发动机排气温度的预估准确性。
以下将结合附图对本申请实施例提供的天然气发动机排气温度的预估方法进行详细说明。参见图1，其示出了本申请实施例提供的一种天然气发动机排气温度的预估方法的流程图，本实施例可以包括以下步骤：
S101：获取目标天然气发动机的转速和负荷；并根据转速和负荷，确定目标天然气发动机的基础排温。
在本实施例中，将通过本申请实施例实现排气温度预估的任意一个天然气发动机定义为目标天然气发动机。为了实现对天然气发动机排气温度的准确预测。首先，需要获取到目标天然气发动机的转速和负荷，并根据该转速和负荷，确定出目标天然气发动机的基础排温，用以执行后续步骤S102。
其中，一种可选的实现方式是，本步骤S101中“根据转速和负荷，确定目标天然气发动机的基础排温”的实现过程具体可以包括：根据转速和负荷，通过查询预先构建的对照表MAP，确定稳态工况下所述目标天然气发动机的基础排温。
S102：利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温。
在本实施例中，通过步骤S101确定出目标天然气发动机的基础排温后，进一步可以利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温，用以执行后续步骤S103。
具体来讲，如图2所示，在根据目标天然气发动机的转速和负荷，通过查表得到稳态工况下的基础排温后，为了提高涡后排温的预估准确，可以增加EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对得到的基础排温进行修正，同时在瞬态工况进行动态滤波修正，得到涡后排温。
其中，EGR是Exhaust Gas Re-circulation的缩写，即废气再循环的简称。废气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2等多原子气体，而CO2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。
S103：利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度。
在本实施例中，通过步骤S102得到涡后排温后，进一步可以利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度，用以进行后续步骤S104。
具体来讲，如图3所示，得到涡后排温后，在将其作为催化器入口温度之前，考虑了排气管表面的散热损失，并且增加基于车速和排气流量的动态修正以及瞬态工况的滤波时间常数修正。
其中，一种可选的实现方式是，排气管表面的散热损失是根据环境因素和排气管路布置及结构确定的。
S104：利用催化老化因子和环境因素对催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便实现对目标天然气发动机排气温度的准确预估。
在本实施例中，通过步骤S103得到催化器入口温度后，进一步可以利用催化老化因子和环境因素对催化器入口温度进行修正，得到修正后的催化器入口温度，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便进一步实现对目标天然气发动机排气温度的准确预估和催化器效率的准确诊断。
具体来讲，如图3所示，得到催化器入口温度后，在从催化器入口温度到催化器床温的预估计算过程中，充分考虑了催化老化因子和环境因素对于催化器床温的影响，同时在瞬态工况增加了动态滤波时间常数的修正，提高了催化器床温的预估准确性。
其中，一种可选的实现方式是，环境因素包括但不限于环境温度、环境压力和车速等。
综上，在本申请提供的天然气发动机排气温度的预估方法中，首先获取目标天然气发动机的转速和负荷；并根据转速和负荷，确定目标天然气发动机的基础排温；然后利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温，接着，利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度，进而可以利用催化老化因子和环境因素对催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便实现对目标天然气发动机排气温度的准确预估。
可见，本申请实施例基于环境温度、催化器老化因子等因素来修正排温模型，同时增加瞬态工况下的动态滤波修正，从而在精确故障诊断的基础上，解决了环境变化、催化器老化等各因素变化导致的排温模型值不准的问题，有效提升排温模型的计算精度，即提高了催化器床温的预测准确率，进而提升了目标天然气发动机排气温度的预估准确性。
上述实施例详细叙述了本申请方法的技术方案，相应地，本申请还提供了一种天然气发动机排气温度的预估装置，下面对该装置进行介绍。
参见图4，图4是本申请实施例提供的一种天然气发动机排气温度的预估装置的结构图，如图4所示，该装置包括：
获取单元401，用于获取目标天然气发动机的转速和负荷；并根据所述转速和负荷，确定所述目标天然气发动机的基础排温；
第一修正单元402，用于利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对所述基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温；
第二修正单元403，用于利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对所述涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度；
第三修正单元404，用于利用催化老化因子和环境因素对所述催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便实现对所述目标天然气发动机排气温度的准确预估。
可选地，所述获取单元401具体用于：
根据所述转速和负荷，通过查询预先构建的对照表MAP，确定稳态工况下所述目标天然气发动机的基础排温。
可选地，所述排气管表面的散热损失是根据环境因素和排气管路布置及结构确定的。
可选地，所述环境因素包括环境温度、环境压力和车速。
这样，在本申请提供的天然气发动机排气温度的预估装置中，首先获取目标天然气发动机的转速和负荷；并根据转速和负荷，确定目标天然气发动机的基础排温；然后利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温，接着，利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度，进而可以利用催化老化因子和环境因素对催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便实现对目标天然气发动机排气温度的准确预估，
可见，本申请实施例基于环境温度、催化器老化因子等因素来修正排温模型，同时增加瞬态工况下的动态滤波修正，从而在精确故障诊断的基础上，解决了环境变化、催化器老化等各因素变化导致的排温模型值不准的问题，有效提升排温模型的计算精度，即提高了催化器床温的预测准确率，进而提升了目标天然气发动机排气温度的预估准确性。
进一步地，本申请实施例还提供了一种天然气发动机排气温度的预估设备，包括：处理器、存储器、系统总线；
所述处理器以及所述存储器通过所述系统总线相连；
所述存储器用于存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被所述处理器执行时使所述处理器执行上述天然气发动机排气温度的预估方法的任一种实现方法。
进一步地，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述天然气发动机排气温度的预估方法的任一种实现方法。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种天然气发动机排气温度的预估方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标天然气发动机的转速和负荷；并根据所述转速和负荷，确定所述目标天然气发动机的基础排温；
利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对所述基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温；
利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对所述涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度；
利用催化老化因子和环境因素对所述催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便实现对所述目标天然气发动机排气温度的准确预估。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述转速和负荷，确定所述目标天然气发动机的基础排温，包括：
根据所述转速和负荷，通过查询预先构建的对照表MAP，确定稳态工况下所述目标天然气发动机的基础排温。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排气管表面的散热损失是根据环境因素和排气管路布置及结构确定的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境因素包括环境温度、环境压力和车速。
5.一种天然气发动机排气温度的预估装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取目标天然气发动机的转速和负荷；并根据所述转速和负荷，确定所述目标天然气发动机的基础排温；
第一修正单元，用于利用EGR率、环境温度、点火提前角和进气流量对所述基础排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的基础排温进行动态滤波修正，得到涡后排温；
第二修正单元，用于利用排气管表面的散热损失、车速、排气流量对所述涡后排温进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的涡后排温进行动态滤波修正，得到催化器入口温度；
第三修正单元，用于利用催化老化因子和环境因素对所述催化器入口温度进行修正，并在瞬态工况对得到的修正后的催化器入口温度进行动态滤波修正，得到修正后的催化器床温，以便实现对所述目标天然气发动机排气温度的准确预估。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取单元具体用于：
根据所述转速和负荷，通过查询预先构建的对照表MAP，确定稳态工况下所述目标天然气发动机的基础排温。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述排气管表面的散热损失是根据环境因素和排气管路布置及结构确定的。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述环境因素包括环境温度、环境压力和车速。
9.一种天然气发动机排气温度的预估设备，其特征在于，包括：处理器、存储器、系统总线；
所述处理器以及所述存储器通过所述系统总线相连；
所述存储器用于存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被所述处理器执行时使所述处理器执行权利要求1-4任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行权利要求1-4任一项所述的方法。
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- 2022-01-18 CN CN202210055625.2A patent/CN114352395A/zh active Pending
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