CN113530651B - 汽油机催化器窗口的测试方法、电子设备及可读存储介质 - Google Patents

汽油机催化器窗口的测试方法、电子设备及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种汽油机催化器窗口的测试方法、电子设备及可读存储介质中，首先对空燃比进行粗调节，通过以逐步改变空燃比修正量的方式，逐步增大空燃比或减小空燃比，直到空燃比相应达到第二预设边界或第一预设边界，进而可以根据最后两次空燃比修正量创建初始区间，接着进行细调节，使用二分法的思想获取最优目标空燃比，即求取所述初始区间的中点值，判断空燃比按该中点值增大或减小时，空燃比相应的是否超出第一预设边界或第二预设边界，以进一步判断是将该中点值作为新区间的上边界或下边界，直至最终的新区间的中点值与下边界的差值小于预设的最小步长，进而形成催化器窗口。相比现有技术，可以摒弃大量无效点的测试，从而极大节省催化器窗口的测试时间及试验室资源。

Description

汽油机催化器窗口的测试方法、电子设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及汽油机技术领域，特别涉及一种汽油机催化器窗口的测试方法、电子设备及可读存储介质。
背景技术
三元催化器对降低汽油机排放有着至关重要的作用，尾气中的CO、HC、NOX等可以在催化器中相互反应，生成CO2、H2O等物质，以降低尾气对环境和人体的影响。一般而言，当发动机缸内空燃比偏大时，CO和HC转化效率较高，但随着空燃比的增大，NOX转化效率迅速下降。反之，当空燃比偏小时，NOX转化效率较高，但CO和HC转化效率较低。因此，为了同时保证三种污染物较高的转化效率，发动机需要工作在一个较窄的空燃比范围内，该空燃比范围也称之为催化器窗口。
催化器窗口的标定，即目标空燃比修正值的标定，极大影响了发动机的排放水平。此外，它还决定了后氧传感器电压的表现，一般空燃比越小，后氧电压越高。因而它也对发动机控制***中的氧传感器诊断、催化器诊断等需要使用后氧电压的功能有着重要影响。
发动机控制***中一般都存在一个催化器窗口对目标空燃比修正的表。该表的标定方法如下：匹配工程师按发动机常用运行工况，划分若干个转速、负荷断点。随后调节发动机至各个转速、负荷点，固定此时的发动机目标空燃比，等待排放和后氧电压稳定后，记录当前工况。然后，按一定的步长修改目标空燃比，再重复上述测试过程，直至排放、后氧电压在合理范围后，将该目标空燃比的偏移修正量填入表。
由于催化器储氧量的影响，每修改一个步长需要等待较长的时间，以使得排放和后氧电压充分稳定。使用逐个步长的测试方法虽然能够得到不同空燃比下排放和后氧电压更全面的表现，但测试效率较低，耗费了大量工程师的人力和试验室资源。因此，需要开发新的测试方法，在保证测试质量的前提下，提升催化器窗口的测试效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽油机催化器窗口的测试方法、电子设备及可读存储介质，以不影响测试质量的前提下，提高汽油机催化器窗口的测试效率。
基于上述思想，本发明提供一种汽油机催化器窗口的测试方法，包括：
测试理论空燃比时的初始工况，以判断空燃比是否超出第一预设边界；
若超出，则逐步根据当前后氧电压的大小调整空燃比修正量，并根据调整后的所述空燃比修正量减小空燃比，直至空燃比达到第二预设边界，记录最后两次空燃比修正量以创建初始区间；以及，判断空燃比按所述初始区间的中点值减小时，减小后的空燃比是否超出所述第二预设边界，若超出，则将所述中点值作为新区间的下边界，若未超出，则将所述中点值作为新区间的上边界，直至最终的新区间的中点值与下边界的差值小于预设的最小步长，进而将所述最终的新区间作为汽油机催化器窗口；
若未超出，则逐步根据当前后氧电压的大小调整空燃比修正量，并根据调整后的所述空燃比修正量增大空燃比，直至空燃比达到所述第一预设边界，记录最后两次空燃比修正量，以创建初始区间；以及，判断空燃比按所述初始区间的中点值增大时，增大后的空燃比是否超出所述第一预设边界，若超出，则将所述中点值作为新区间的上边界，若未超出，则将所述中点值作为新区间的下边界，直至最终的新区间的中点值与下边界的差值小于预设的最小步长，进而将所述最终的新区间作为汽油机催化器窗口。
可选的，在所述的汽油机催化器窗口的测试方法中，所述汽油机催化器窗口的测试方法还包括：
若逐步减小空燃比，每开始一步，判断当前空燃比是否达到第二预设边界；
若逐步增大空燃比，每开始一步，判断当前空燃比是否达到第一预设边界。
可选的，在所述的汽油机催化器窗口的测试方法中，所述第一预设边界的判断条件为：NOX当前≥NOXLimit和U当前≤Umin中的至少之一满足，其中，
NOX当前表示NOX当前值，NOXLimit表示NOX最大允许值，U当前表示后氧电压当前值，Umin表示后氧电压下限。
可选的，在所述的汽油机催化器窗口的测试方法中，所述第二预设边界的判断条件为：CO当前≥COLimit、HC当前≥HCLimit和U当前≥Umax中的至少之一满足，其中，
CO当前表示CO当前值，COLimit表示CO最大允许值，HC当前表示HC当前值，HCLimit表示HC最大允许值，U当前表示后氧电压当前值，Umax表示后氧电压上限。
可选的，在所述的汽油机催化器窗口的测试方法中，所述依据当前后氧电压的大小调整空燃比修正量的方法包括：
依据当前后氧电压的大小，在预设的步长曲线中查询以获得一步长；
若要减小空燃比，则根据获得的所述步长减小空燃比修正量，若要增大空燃比，则根据获得的所述步长增大空燃比修正量。
可选的，在所述的汽油机催化器窗口的测试方法中，所述预设的步长曲线为步长关于后氧电压与后氧电压上下限之平均值的差值的绝对值的曲线。
可选的，在所述的汽油机催化器窗口的测试方法中，汽油机催化器窗口的测试方法还包括：
在减小或增大空燃比时，若所述空燃比修正量小于或等于预设的目标空燃比修正量的下限，或，大于或等于预设的目标空燃比修正量的上限，则停止减小或增大空燃比。
可选的，在所述的汽油机催化器窗口的测试方法中，，在测试理论空燃比时的初始工况之前，所述汽油机催化器窗口的测试方法还包括：调节汽油机的发动机的转速及负荷至目标值。
基于同一思想，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上所述的方法。
基于同一思想，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的方法。
在本发明提供的汽油机催化器窗口的测试方法、电子设备及可读存储介质中，首先对空燃比进行粗调节，通过以逐步改变空燃比修正量的方式，逐步增大空燃比或减小空燃比，直到空燃比相应达到第一预设边界或第二预设边界，进而可以根据最后两次空燃比修正量创建初始区间，接着进行细调节，使用二分法的思想获取最优目标空燃比，即求取所述初始区间的中点值，判断空燃比按该中点值增大或减小时，空燃比相应的是否超出第一预设边界或第二预设边界，以进一步判断是将所述中点值作为新区间的上边界或下边界，直至最终的新区间的中点值与下边界的差值小于预设的最小步长，进而形成汽油机催化器窗口。如此，相比现有技术，可以摒弃大量无效点的测试，从而极大节省催化器窗口的测试时间及试验室资源。
附图说明
图1为本发明实施例提供的汽油机催化器窗口的测试方法的流程图；
图2为本发明实施例中催化器窗口粗调节的流程图；
图3为本发明实施例中催化器窗口进行空燃比减小细调节的流程图；
图4为本发明实施例中催化器窗口进行空燃比减增大细调节的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的汽油机催化器窗口的测试方法、电子设备及可读存储介质作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如图1所示，本发明实施例提供一种汽油机催化器窗口的测试方法，该方法包括：
步骤S1，测试理论空燃比时的初始工况，以判断空燃比是否超出第一预设边界，若超出，则执行步骤S2，若未超出，则执行步骤S3；
步骤S2，逐步根据当前后氧电压的大小调整空燃比修正量，并根据调整后的所述空燃比修正量减小空燃比，直至空燃比达到第二预设边界，接着执行步骤S4，进而执行步骤S5；
步骤S3，逐步根据当前后氧电压的大小调整空燃比修正量，并根据调整后的所述空燃比修正量增大空燃比，直至空燃比达到所述第一预设边界，记录最后两次空燃比修正量，接着执行步骤S4，进而执行步骤S6；
步骤S4，记录最后两次空燃比修正量；
步骤S5，根据所述最后两次空燃比修正量创建初始区间，判断空燃比按所述初始区间的中点值减小时，减小后的空燃比是否超出所述第二预设边界，若超出，则将所述中点值作为新区间的下边界，若未超出，则将所述中点值作为新区间的上边界，直至最终的新区间的中点值与下边界的差值小于预设的最小步长，进而将所述最终的新区间作为汽油机催化器窗口；
步骤S6，根据所述最后两次空燃比修正量创建初始区间，判断空燃比按所述初始区间的中点值增大时，增大后的空燃比是否超出所述第一预设边界，若超出，则将所述中点值作为新区间的上边界，若未超出，则将所述中点值作为新区间的下边界，直至最终的新区间的中点值与下边界的差值小于预设的最小步长，进而将所述最终的新区间作为汽油机催化器窗口。
即，本发明实施例提供的汽油机催化器窗口的测试方法，首先对空燃比进行粗调节，通过以逐步改变空燃比修正量的方式，逐步增大空燃比或减小空燃比，直到空燃比相应达到第一预设边界或第二预设边界，进而可以根据最后两次空燃比修正量创建初始区间，接着进行细调节，使用二分法的思想获取最优目标空燃比，求取所述初始区间的中点值，判断空燃比按该中点值增大或减小时，空燃比相应的是否超出第一预设边界或第二预设边界，以进一步判断是将所述中点值作为新区间的上边界或下边界，直至最终的新区间的中点值与下边界的差值小于预设的最小步长，进而形成汽油机催化器窗口。如此，相比现有技术，可以摒弃大量无效点的测试，从而极大节省催化器窗口的测试时间及试验室资源。
如前文所述，当空燃比偏大时，CO和HC转化效率较高，反之，当空燃比偏小时，NOX转化效率较高，但CO和HC转化效率较低，另外，空燃比还影响到发动机的后氧传感器电压，一般空燃比越小，后氧电压越高。标定催化器窗口实质上就是标定不同工况下兼顾排放、后氧电压最优的目标空燃比，而由于NOX对空燃比的变化更加敏感，故而，优化催化器窗口时需要优先考虑NOX，因此，较佳的，利用步骤S1进行粗调节时，倾向于寻找目标空燃比尽可能小，但不影响NOX排放的边界工况点。故而步骤S1的粗调节工作首先判断空燃比是否超出第一预设边界，再确定是逐步增大空燃比，还是逐步减小空燃比。其中，所述第一预设边界以NOX的值或后氧电压的值来进行界定，而所述第二预设边界以CO、HC或后氧电压的值来进行界定。
具体的，所述第一预设边界的判断条件为：NOX当前≥NOXLimit和U当前≤Umin中的至少之一满足，其中，NOX当前表示NOX当前值，NOXLimit表示预设的NOX的最大允许值，U当前表示后氧电压当前值，Umin表示预设的后氧电压的下限。
所述第二预设边界的判断条件为：CO当前≥COLimit、HC当前≥HCLimit和U当前≥Umax中的至少之一满足，其中，CO当前表示CO当前值，COLimit表示预设的CO的最大允许值，HC当前表示HC当前值，HCLimit表示预设的HC的最大允许值，U当前表示后氧电压当前值，Umax表示预设的后氧电压的上限。
以下结合上述判断条件的设置对本发明提供的所述汽油机催化器窗口的测试方法的各步骤进行详细说明。
(1)对催化器窗口进行粗调节
如图2所示，首先执行步骤S1，测试理论空燃比时的初始工况(空燃比修正量Δλ为0)，判断空燃比是否超出第一预设边界，亦即测试该初始工况下是否满足NOX＜NOXLimit且后氧电压U＞Umin，若否，则认为此时的空燃比已经达到第一预设边界，故执行步骤S2；若是，则认为此时的空燃比还未达到第一预设边界，还有增大的潜力，故执行步骤S3；
S2，空燃比减小粗调节，逐步减小空燃比，直至达到第二预设边界；其中，一旦CO当前≥COLimit或HC当前≥HCLimit或U当前≥Umax，则认为此时的空燃比已经达到第二预设边界；
S3，空燃比增大粗调节，逐步增大空燃比直至达到第一预设边界；其中，一旦NOX当前≥NOXLimit或U当前≤Umin，则认为此时的空燃比已经达到第一预设边界
S4，记录步骤S2或步骤S3中的最后两次空燃比修正量Δλa和Δλb。
其中，步骤S2和S3中，采用逐步改变空燃比的方式来进行粗调节，可以提高窗口精度。较佳的，每开始一步，均应对工况进行测试，若逐步减小空燃比，则每开始一步，判断当前空燃比是否达到第二预设边界，若逐步增大空燃比，则每开始一步，判断当前空燃比是否达到第一预设边界，以避免采集到无效点。进一步的，也可根据实际工况对空燃比修正量进行调整，以使越接近边界，空燃比修正量越小，进而提高测试精度。例如，本实施例中，根据当前后氧电压的大小来调整空燃比修正量，该依据当前后氧电压的大小改变空燃比修正量的方法具体可包括：依据当前后氧电压的大小，在预设的步长曲线中查询以获得一步长；若要减小空燃比，则根据获得的所述步长减小空燃比修正量，若要增大空燃比，则根据获得的所述步长增大空燃比修正量。其中，所述预设的步长曲线为步长关于后氧电压与后氧电压上下限之平均值的差值的绝对值的曲线：x＝|u当前-(umin+umax)/2|，其中，x表步长step。基于该步长曲线，当后氧电压偏离(umin+umax)/2越大，步长的值越大。
故而，具体来说，如图2所示，步骤S2包括如下步骤：
S21，当前空燃比的工况下，判断是否满足CO当前＜COLimit且HC当前＜
HCLimit且U当前＜Umax，若是，则执行步骤S22；
S22，根据当前后氧电压查询步长step，进而调整空燃比修正量，调整后的空燃比修正量Δλ'＝Δλ-step，根据Δλ'减小当前空燃比λ，得到减小后的空燃比为λ'＝λ+Δλ'，然后在空燃比为λ'的工况下，执行步骤S21；
类似的，如图2所示，步骤S3包括如下步骤：
S31，当前空燃比的工况下，判断是否满足NOX当前＜NOXLimit且U当前＞
Umin，若是，则执行步骤S32；
S32，根据当前后氧电压查询步长step，进而调整空燃比修正量，调整后的空燃比修正量Δλ'＝Δλ+step，根据Δλ'对当前空燃比λ进行增大，得到增大后的空燃比为λ'＝λ+Δλ'，然后在空燃比为λ'的工况下，执行步骤S31。
在步骤S22中，Δλ为负值，在步骤S32中，Δλ为正值。对于空燃比减小粗调节测试而言，随着空燃比减小，后氧电压越接近(Umin+Umax)/2，对应的步长step随之也减小，故而空燃比修正量Δλ减小速度逐步变慢，导致空燃比减小速度逐步变慢。对于空燃比增大粗调节测试而言，随着空燃比增大，后氧电压越接近(Umin+Umax)/2，对应的步长step随之也减小，故而空燃比修正量Δλ增加速度逐步变慢，导致空燃比增大速度逐步变慢，从而可以提高测试精度。
(2)催化器窗口进行细调节
催化器窗口细调节使用二分法的思想获取最优目标空燃比，若对催化器窗口进行粗调节时，是通过逐步减小空燃比的方式来得到所述初始区间，则继续通过减小空燃比的方式来进行细调节；若对催化器窗口进行细调节时，是通过逐步增大空燃比的方式来得到所述初始区间，则继续通过增大空燃比的方式来进行粗调节。
通过步骤S2创建初始区间[Δλa,Δλb]后，在进行细调节时，如图3所示，步骤S5具体包括如下步骤:
S51，求取区间[Δλa,Δλb]的中点值Δλ＝(Δλa+Δλb)/2；
S52，判断区间的中点值与下边界的差值Δλ-Δλa是否小于预设的最小步长stepmin，若否，则执行步骤S53，若是，则结束；
S53，判断空燃比λ按所述初始区间的中点值减小时，减小后的空燃比λ'是否超出所述第二预设边界，即判断空燃比λ'的工况下，是否满足CO当前＜
COLimit且HC当前＜HCLimit且U当前＜Umax，若是，则说明未超出所述第二预设边界，则执行步骤S54，若否，则说明已超出所述第二预设边界，则执行步骤S55；
S54，将Δλ存入新区间上边界Δλb；
S55，将Δλ存入新区间下边界Δλa；
重复S51～S55。
根据步骤S3创建初始区间[Δλa,Δλb]后，在进行细调节时，如图4所示，步骤S6具体包括如下步骤:
S61，求取区间[Δλa,Δλb]的中点值Δλ＝(Δλa+Δλb)/2；
S62，判断区间的中点值与下边界的差值Δλ-Δλa是否小于预设的最小步长stepmin，若否，则执行步骤S63，若是，则结束；
S63，判断空燃比λ按所述初始区间的中点值增大时，增大后的空燃比λ'是否超出所述第一预设边界，即判断空燃比λ'的工况下，是否满足NOX当前＜NOXLimit和U当前＞Umin，若是，则说明未超出所述第一预设边界，故执行步骤S64，若否，则说明已超出所述第一预设边界，则执行步骤S65；
S64，将Δλ存入新区间下边界Δλa；
S65，将Δλ存入新区间上边界Δλb；
重复S61～S65。
根据细调节结果，匹配工程师可以在区间[Δλa,Δλb]内快速寻找到兼顾排放及后氧电压的催化器窗口。
需要说明的是，Umax、Umin、COLimit、HCLimit、NOXLimit、Umax、Umin以及stepmin均可在测试开始之前人为设置。且，所述催化器窗口粗调节和所述催化器窗口细调节在调节发动机转速、负荷至目标值后即可执行，在得到该目标值下的催化器窗口后，切换发动机转速、负荷即可进行下一催化器窗口的测试。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机程序的形式体现出来，该计算机程序可以存储在可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等。故而，本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现本发明实施例或者实施例的某些部分所述的方法。此外，本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，本发明实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
综上所述，本发明提供的汽油机催化器窗口的测试方法、电子设备及可读存储介质，在不影响测试质量的前提下，提高了汽油机催化器窗口的测试效率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽油机催化器窗口的测试方法，其特征在于，包括：
测试理论空燃比时的初始工况，以判断空燃比是否超出第一预设边界；
若超出，则逐步根据当前后氧传感器电压的大小调整空燃比修正量，并根据调整后的所述空燃比修正量减小空燃比，直至空燃比达到第二预设边界，记录最后两次空燃比修正量以创建初始区间；以及，判断空燃比按所述初始区间的中点值减小时，减小后的空燃比是否超出所述第二预设边界，若超出，则将所述中点值作为新区间的下边界，若未超出，则将所述中点值作为新区间的上边界，直至最终的新区间的中点值与下边界的差值小于预设的最小步长，进而将所述最终的新区间作为汽油机催化器窗口；
若未超出，则逐步根据当前后氧传感器电压的大小调整空燃比修正量，并根据调整后的所述空燃比修正量增大空燃比，直至空燃比达到所述第一预设边界，记录最后两次空燃比修正量，以创建初始区间；以及，判断空燃比按所述初始区间的中点值增大时，增大后的空燃比是否超出所述第一预设边界，若超出，则将所述中点值作为新区间的上边界，若未超出，则将所述中点值作为新区间的下边界，直至最终的新区间的中点值与下边界的差值小于预设的最小步长，进而将所述最终的新区间作为汽油机催化器窗口。
2.如权利要求1所述的汽油机催化器窗口的测试方法，其特征在于，所述汽油机催化器窗口的测试方法还包括：
若逐步减小空燃比，每开始一步，判断当前空燃比是否达到第二预设边界；
若逐步增大空燃比，每开始一步，判断当前空燃比是否达到第一预设边界。
3.如权利要求1或2所述的汽油机催化器窗口的测试方法，其特征在于，所述第一预设边界的判断条件为：NOX当前≥NOXLimit和U当前≤Umin中的至少之一满足，其中，
NOX当前表示NOX当前值，NOXLimit表示NOX最大允许值，U当前表示后氧传感器电压当前值，Umin表示后氧传感器电压下限。
4.如权利要求1或2所述的汽油机催化器窗口的测试方法，其特征在于，所述第二预设边界的判断条件为：CO当前≥COLimit、HC当前≥HCLimit和U当前≥Umax中的至少之一满足，其中，
CO当前表示CO当前值，COLimit表示CO最大允许值，HC当前表示HC当前值，HCLimit表示HC最大允许值，U当前表示后氧传感器电压当前值，Umax表示后氧传感器电压上限。
5.如权利要求1所述的汽油机催化器窗口的测试方法，其特征在于，所述根据当前后氧传感器电压的大小调整空燃比修正量的方法包括：
依据当前后氧传感器电压的大小，在预设的步长曲线中查询以获得一步长；
若要减小空燃比，则根据获得的所述步长减小空燃比修正量，若要增大空燃比，则根据获得的所述步长增大空燃比修正量。
6.如权利要求5所述的汽油机催化器窗口的测试方法，其特征在于，所述预设的步长曲线为步长关于后氧传感器电压与后氧传感器电压上下限之平均值的差值的绝对值的曲线。
7.如权利要求1所述的汽油机催化器窗口的测试方法，其特征在于，汽油机催化器窗口的测试方法还包括：
在减小或增大空燃比时，若所述空燃比修正量小于或等于预设的目标空燃比修正量的下限，或，大于或等于预设的目标空燃比修正量的上限，则停止减小或增大空燃比。
8.如权利要求1所述的汽油机催化器窗口的测试方法，其特征在于，在测试理论空燃比时的初始工况之前，所述汽油机催化器窗口的测试方法还包括：调节汽油机的发动机的转速及负荷至目标值。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现权利要求1至8中任一项所述的方法。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至8中任一项所述的方法。
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