CN115017621A - 一种催化器转化效率模型的建模方法 - Google Patents

一种催化器转化效率模型的建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种催化器转化效率模型的建模方法，包括以下步骤：获取汽车发动机在测试工况下的测试数据，测试数据包括催化器温度，催化器温度通过对催化器进行分区测量所得；利用测试数据建立催化器转化效率模型。通过对催化器进行分区测量温度，可获得催化器运行过程中更为精准的温度范围。不仅方便后续进行催化器转化效率模型的调试，还进一步提高了催化器转化效率模型的精确度，使得催化器转化效率模型能够在误差范围内对催化器的转化效率进行预测。

Description

一种催化器转化效率模型的建模方法
技术领域
本发明涉及车辆性能模拟仿真领域，尤其涉及一种催化器转化效率模型的建模方法。
背景技术
催化器是一种安装于汽车排放***中的气体净化装置，其内的催化剂可将排放的尾气净化为对人体无害的气体，但其转化效率受限于车辆的各类状态参数。因此，随着汽车尾气污染的问题日益严重，如何将尾气在催化器中得到最高效率的转化效率，一直是国内外各大汽车厂所关心的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种催化器转化效率模型的建模方法，包括以下步骤：获取汽车发动机在测试工况下的测试数据，所述测试数据包括催化器温度，所述催化器温度通过对所述催化器进行分区测量所得；利用所述测试数据建立催化器转化效率模型。
作为优选方案，在对所述催化器进行分区测量所述催化器温度时，沿尾气在所述催化器内的流动方向在所述催化器上选取多个相互平行的截面；在每个所述截面上均增设至少一个温度测点，进行实时温度测量。
作为优选方案，每个所述截面的中心均设置有第一温度测点；至少一个所述截面上还设置有多个第二温度测点，多个所述第二温度测点以所述第一温度测点为中心环设于相对应的所述截面上。
作为优选方案，所述测试工况包括断油工况，所述测试数据还包括所述催化器的排气流量以及过量空气系数。
作为优选方案，所述尾气包括多种气态排放物，在建立所述催化器转化效率模型的步骤中具体包括：根据所述测试数据获得每个所述气态排放物的转化效率模型；根据多个所述气态排放物的转化效率模型得到所述催化器转化效率模型。
作为优选方案，在根据所述测试数据获得每个所述气态排放物的转化效率模型的步骤之前还包括：对每个所述测试数据进行修正以消除采集所述测试数据的误差。
作为优选方案，利用所述测试数据建立催化器转化效率模型的步骤之后包括：对所述催化器转化效率模型进行调试。
作为优选方案，对所述催化器转化效率模型进行调试的步骤具体包括：对所述催化器转化效率模型输入实测参数以得到所述催化器转化效率模型输出的第一模拟效率；将所述第一模拟效率与所述实测参数对应的气态排放物的转化效率进行比对；判断比对结果是否可行，若不可行，则调整所述催化器转化效率模型的预设参数，若可行，确定所述催化器转化效率模型。
作为优选方案，对所述催化器转化效率模型进行调试的步骤之后还包括：对所述催化器转化效率模型进行验证校对。
作为优选方案，在利用所述测试数据建立催化器转化效率模型的步骤之后还包括：通过所述催化器转化效率模型进行仿真。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种催化器转化效率模型的建模方法，通过获取汽车发动机在测试工况下的测试数据建立催化器转化效率模型。另外，通过对催化器进行分区测量温度，可获得催化器运行过程中更为精准的温度范围。不仅方便后续进行催化器转化效率模型的调试，还进一步提高了催化器转化效率模型的精确度，使得催化器转化效率模型能够在误差范围内对催化器转化效率进行预测。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的催化器转化效率模型的建模方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
现有技术中，大多通过重复实体车辆的排放实验，比对最终实验排放数据来实现气态排放物的优化过程。然而开展排放实验会拉长开发周期，并且排放实验所需的费用昂贵，因此针对排放标定的仿真一直是各大主机厂的热门研究对象。
由于汽油机的燃烧化学反应过程非常复杂，无法对其进行有效的仿真模拟，而现有可查询到的技术中，并没有针对催化器对于排放物的转化效率进行建模并有效用于实际开发的应用案例。
为解决上述问题，本实施例提供了一种催化器转化效率模型的建模方法，包括以下步骤：
获取汽车发动机在测试工况下的测试数据，其中测试数据包括催化器温度，催化器温度通过对催化器进行分区测量所得；
利用测试数据建立催化器转化效率模型。
可以理解的是，通过对催化器进行分区测量温度，获得催化器更为精准的温度范围，不仅方便后续进行催化器转化效率模型的调试，还进一步提高了催化器转化效率模型的精确度。
其中，在对催化器进行分区测量催化器温度时，沿尾气在催化器内的流动方向在催化器上选取多个相互平行的截面，在每个截面上均增设至少一个温度测点，进行实时温度测量。通过此类方法对催化器进行分区测量，可得到尾气经过催化器时催化器内部的实时温度梯度，进而完整测量催化器在催化转化过程中的温度变化情况。示例性地，催化器包括催化器载体，催化器载体包括入气端和排气端，在催化器载体上选取三个相互平行的截面，分别为第一截面、第二截面和第三截面。具体地，第一截面与入气端的距离为5～15mm，第二截面位于入气端和排气端的中间，第三截面与排气端的距离为5～15mm。
其中，每个截面的中心均设置有第一温度测点，从而以形成所需的温度梯度。可选地，为了提高催化器温度梯度的精确性，至少一个截面上还设置有第二温度测点，多个第二温度测点以第一温度测点为中心环设于相对应的截面上，以获取更多的催化器温度。本实施例中，第二温度测点设置在第一截面上。
由于当汽车发动机处于断油工况下时，能够快速冷却运行后的催化器温度，相较于自然冷却催化器，大大节省了测试时间。因此测试工况包括断油工况，测试数据还包括催化器的排气流量以及过量空气系数。
具体地，测试数据还包括车辆状态参数，车辆状态参数包括发动机转速、发动机负荷、点火角、喷油量、喷油角度、进气相位、排气相位和冷却液温度，排气流量包括尾气流入流量和尾气流出流量。测试数据主要通过对汽车发动机单独进行实验获取，其具体步骤如下：
S1、选取测试输入参数，测试输入参数为尾气流入流量和过量空气系数；
S2、在断油工况下，将汽车发动机的尾气流入流量和过量空气系数调整到与测试输入参数相同后记录车辆状态参数，过量空气系数和排气流量；
S3、恢复发动机的供油，以使催化器升温，并实时记录测试数据；
S4、更改测试输入参数，回到步骤S2。
本实施例中，考虑到催化器的尾气包括多种气态排放物，在建立催化器转化效率模型的步骤中具体包括：
根据测试数据获得每个气态排放物的转化效率模型；
根据多个气态排放物的转化效率模型得到催化器转化效率模型。
具体地，在催化器的两端均设置有汽车尾气分析仪，用以分析记录尾气经过催化器转化过程时各气态排放物的流入流出量。其中，气态排放物的流入流量为Q1，相对应的气态排放物的流出流量为Q2，对应的气态排放物的转化效率
Figure BDA0003709744770000051
示例性地，气态排放物包括一氧化碳，氮氧化合物和烃类气体。
由于汽车尾气分析仪分析尾气中各类气态排放物的在尾气中含量以及流量需要一定的时间，由此会产生采集误差。因此，为消除汽车尾气分析仪的采集误差，在根据测试数据获得每个气态排放物的转化效率模型的步骤之前包括：
对每个测试数据进行修正以消除采集测试数据的误差。即通过已消除误差的测试数据进而得到气态排放物的转化效率模型，以提高模型的准确性。具体地，通过比对每个气态排放物进入对应汽车尾气分析仪的时刻与发动机的起转时刻，以消除由于汽车尾气分析仪所带来的采集误差。
进一步地，为提高模型的准确度，在利用测试数据建立催化器转化效率模型的步骤之后，催化器转化效率的建模方法还包括对催化器转化效率模型进行调试。
对催化器转化效率模型进行调试的步骤具体包括：
对催化器转化效率模型输入实测参数以得到催化器转化效率模型输出的第一模拟效率。
将第一模拟效率与实测参数对应的气态排放物的转化效率进行比对。
判断比对结果是否可行，若不可行，则调整催化器转化效率模型的预设参数，若可行，确定催化器转化效率模型。具体地，实测参数是车辆在测试工况下的数据。
示例性地，当第一模拟效率与实测参数对应的气态排放物的转化效率相差10％以上，则需要调整催化器转化效率模型的预设参数。其中，可调整的预设参数包括气态排放物的转化效率参数和催化器温度参数。
进一步地，为确保催化器转化效率模型的准确度，对催化器转化效率模型进行调试的步骤之后还包括：对催化器转化效率模型进行验证校对。
对催化器转化效率模型进行验证校对的步骤具体包括：
对催化器转化效率模型输入校对参数以得到催化器转化效率模型输出的第二模拟效率。
将第二模拟效率与校对参数对应的气态排放物的转化效率进行比对。
判断比对结果是否可行，若不可行，则重新对催化器转化效率模型进行调试，若可行，确定催化器转化效率模型。具体地，校对参数是车辆在非测试工况下的数据。
进一步地，在利用测试数据建立催化器转化效率模型的步骤之后还包括，通过催化器转化效率模型进行仿真。从而将令催化器转化效率模型所输出的转化效率最高的输入数据运用到实际车辆中，以减少整车在开发试验中的工作量，缩短开发周期并节约开发成本。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取汽车发动机在测试工况下的测试数据，所述测试数据包括催化器温度，所述催化器温度通过对所述催化器进行分区测量所得；
利用所述测试数据建立催化器转化效率模型。
2.根据权利要求1所述的催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，还包括：
在对所述催化器进行分区测量所述催化器温度时，沿尾气在所述催化器内的流动方向在所述催化器上选取多个相互平行的截面；
在每个所述截面上均增设至少一个温度测点，进行实时温度测量。
3.根据权利要求2所述的催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，
每个所述截面的中心均设置有第一温度测点；
至少一个所述截面上还设置有多个第二温度测点，多个所述第二温度测点以所述第一温度测点为中心环设于相对应的所述截面上。
4.根据权利要求1至3任一项所述的催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，所述测试工况包括断油工况，所述测试数据还包括所述催化器的排气流量以及过量空气系数。
5.根据权利要求2所述的催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，所述尾气包括多种气态排放物，在建立所述催化器转化效率模型的步骤中具体包括：
根据所述测试数据获得每个所述气态排放物的转化效率模型；
根据多个所述气态排放物的转化效率模型得到所述催化器转化效率模型。
6.根据权利要求5所述的催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，在根据所述测试数据获得每个所述气态排放物的转化效率模型的步骤之前还包括：对每个所述测试数据进行修正以消除采集所述测试数据的误差。
7.根据权利要求1或5所述的催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，利用所述测试数据建立催化器转化效率模型的步骤之后包括：对所述催化器转化效率模型进行调试。
8.根据权利要求7所述的催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，对所述催化器转化效率模型进行调试的步骤具体包括：
对所述催化器转化效率模型输入实测参数以得到所述催化器转化效率模型输出的第一模拟效率；
将所述第一模拟效率与所述实测参数对应的气态排放物的转化效率进行比对；
判断比对结果是否可行，若不可行，则调整所述催化器转化效率模型的预设参数，若可行，确定所述催化器转化效率模型。
9.根据权利要求7所述的催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，对所述催化器转化效率模型进行调试的步骤之后还包括：对所述催化器转化效率模型进行验证校对。
10.根据权利要求1所述的催化器转化效率模型的建模方法，其特征在于，在利用所述测试数据建立催化器转化效率模型的步骤之后还包括：通过所述催化器转化效率模型进行仿真。
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CN117266974A (zh) * 2023-10-08 2023-12-22 湖南大学 一种汽油机催化器的设计方法
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