一种基于成本最优化的发动机排放控制方法技术

本发明专利技术属于发动机控制技术领域，公开一种基于成本最优化的发动机排放控制方法，包括：建立发动机总成本和氮氧化物的原排量的计算模型，发动机总成本包括燃油成本和还原剂成本；确定氮氧化物的最佳原排量，其为发动机总成本最低时对应的氮氧化物的原排量；计算氮氧化物的最大极限原排量；判断氮氧化物的最佳原排量是否小于氮氧化物的最大极限原排量，若是，则确定氮氧化物的目标原排量等于氮氧化物的目标原排量；将当前的氮氧化物的原排量调整至氮氧化物的目标原排量。采用本发明专利技术的基于成本最优化的发动机排放控制方法的发动机的经济性更高，用户用车成本更低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于成本最优化的发动机排放控制方法
本专利技术涉及发动机控制领域，尤其涉及一种基于成本最优化的发动机排放控制方法。
技术介绍
随着环保意识的不断提高以及排放法规的日益严格，诸如进排气控制技术、后处理技术及低温燃烧技术等被应用于发动机上。发动机的NOX排放和燃油经济性一直是对矛盾共同体，即随着NOX排放增加，燃油耗降低，燃油经济性增加，这是目前公认的发动机经济性与排放的关系。现有提高发动机经济性的主要控制方法是在满足排放法规的前提下，增加发动机原排NOX的排放量，以获得较低的燃油耗。但是，这种控制方法忽略了为降低尾排NOX的排放量而消耗的还原剂(尿素)的成本。发动机的使用成本应包括两部分：燃油耗和为满足法规要求所需的还原剂成本。通常燃油耗越低，发动机原排NOX的排放量越大，尿素的使用量随之增加。因此，在满足排放法规的同时，为使用户以较经济的形式使用发动机，不应仅追求燃油经济性，而是要寻求燃油耗和尿素成本的组合最小值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于成本最优化的发动机排放控制方法，采用此排放控制方法运行的发动机的经济性更佳。为实现上述目的，提供以下技术方案：提供一种基于成本最优化的发动机排放控制方法，包括：S1、建立发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NOX-1的计算模型，发动机总成本TCO包括燃油成本和还原剂成本；S2、确定氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best，氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best为发动机总成本TCO最低时对应的氮氧化物的原排量NOX-1；S3、计算氮氧化物的最大极限原排量NOX-1-max；S4、判断氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best是否小于氮氧化物的最大极限原排量NOX-1-max，若是，则跳转至S5；S5、确定氮氧化物的目标原排量NOX-1-target，氮氧化物的目标原排量NOX-1-target等于氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best；S6、将当前的氮氧化物的原排量NOX-1-real调整至氮氧化物的目标原排量NOX-1-target。进一步地，步骤S1还包括：建立二维坐标系，横坐标为发动机转速W，纵坐标为喷油量Q，其中，W的取值范围为(0，w)，Q的取值范围为(0，q)，以得到总工况区域，w和q可标定；将总工况区域划分为多个单元工况区域；同一单元工况区域内的各坐标对应的工况，具有相同的发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NOX-1的计算模型；任意两个单元工况区域，对应不同的发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NOX-1的计算模型。进一步地，将总工况区域划分为多个单元工况区域的划分方法包括：选取n-1个横坐标，以将区间(0，w)划分为n份，设定n-1个横坐标由小到大分别为W1、W2、W3、…、Wn-1，W1大于0，Wn-1小于w，n为大于1的正整数；选取m-1个横坐标，以将区间(0，q)划分为m份，设定m-1个横坐标由小到大分别为Q1、Q2、Q3、…、Qm-1，Q1大于0，Qm-1小于q，m为大于1的正整数；采用n-1条竖线和m-1条横线，将总工况区域划分为n*m个单元工况区域，其中，n-1条竖线均垂直横坐标，n-1条竖线的横坐标分别为W1、W2、W3、…、Wn-1，m-1条横线均垂直于纵坐标，m-1条横线的纵坐标分别为Q1、Q2、Q3、…、Qm-1。进一步地，在工况不变的情况下，发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NOX-1的计算模型的曲线随燃油和还原剂两者的价格比ε变化。进一步地，步骤S1中，燃油成本的计算方法包括：获取当前的发动机转速W以及当前的喷油量Q；根据当前的发动机转速W、当前的喷油量Q以及发动机的气缸数i，计算燃油消耗B，燃油成本等于燃油消耗B和当前燃油价格的乘积。进一步地，步骤S1中，还原剂成本的计算方法包括：获取当前的氮氧化物的原排量NOX-1-real；根据当前的氮氧化物的原排量NOX-1-real以及还原剂的转换常数k，计算还原剂消耗R，还原剂成本等于还原剂消耗R和当前还原剂价格的乘积。进一步地，步骤S3中，所述氮氧化物的最大极限原排量NOX-1-max的计算方法包括：计算氮氧化物的最大极限尾排量NOX-2-max；计算SCR系统的转化效率η；则，NOX-1-max＝NOX-2-max/(1-η)。进一步地，氮氧化物的最大极限尾排量NOX-2-max由发动机转速W、喷油量Q和排放法规查氮氧尾排限值表得到。进一步地，SCR系统的转化效率η的计算方法包括：计算空气消耗A；根据空气消耗A和燃油消耗B，计算废气量E；由废气量E和SCR系统的体积V，计算得到空速Sv；获取SCR系统的温度T；由空速Sv和SCR系统的温度T，得到SCR系统的转化效率η。进一步地，步骤S6中，调整EGR阀的开度，以将当前的所述氮氧化物的原排量NOX-1-real调整至所述氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best；或，步骤S6中，通过调整喷油正时，以将当前的所述氮氧化物的原排量NOX-1-real调整至所述氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的基于成本最优化的发动机排放控制方法，发动机总成本TCO包括燃油成本和还原剂成本两方面，并建立了发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NOX-1的计算模型，通过该计算模型确定对应工况下的氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best，在氮氧化物的目标原排量NOX-1-target小于氮氧化物的最大极限原排量NOX-1-max，即在满足排放法规的前提下，将当前的氮氧化物的原排量NOX-1-real调整至氮氧化物的目标原排量NOX-1-target，以使发动机总成本TCO最小，提高发动机经济性，降低用户用车成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的发动机及后处理系统的示意图；图2为本专利技术实施例提供的基于成本最优化的发动机排放控制方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NOX-1的计算模型；图4为本专利技术实施例提供的燃油消耗B和还原剂消耗R的计算示意图；图5为本专利技术实施例提供的氮氧化物的最大极限原排量NOX-1-max的计算示意图；图6为本专利技术实施例提供的单元工况区域的划分示意图；图7为本专利技术实施例提供的EGR阀开度的调节示意图；图8为本专利技术实施例提供的喷油正时的调节示意图。附图标记：1、发动机转速传感器；2、EGR系统；21、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于成本最优化的发动机排放控制方法，其特征在于，包括：/nS1、建立发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NO

【技术特征摘要】
1.一种基于成本最优化的发动机排放控制方法，其特征在于，包括：
S1、建立发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NOX-1的计算模型，发动机总成本TCO包括燃油成本和还原剂成本；
S2、确定氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best，氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best为发动机总成本TCO最低时对应的氮氧化物的原排量NOX-1；
S3、计算氮氧化物的最大极限原排量NOX-1-max；
S4、判断氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best是否小于氮氧化物的最大极限原排量NOX-1-max，若是，则跳转至S5；
S5、确定氮氧化物的目标原排量NOX-1-target，氮氧化物的目标原排量NOX-1-target等于氮氧化物的最佳原排量NOX-1-best；
S6、将当前的氮氧化物的原排量NOX-1-real调整至氮氧化物的目标原排量NOX-1-target。


2.根据权利要求1所述的基于成本最优化的发动机排放控制方法，其特征在于，步骤S1还包括：
建立二维坐标系，横坐标为发动机转速W，纵坐标为喷油量Q，其中，W的取值范围为(0，w)，Q的取值范围为(0，q)，以得到总工况区域，w和q可标定；
将总工况区域划分为多个单元工况区域；
同一单元工况区域内的各坐标对应的工况，具有相同的发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NOX-1的计算模型；
任意两个单元工况区域，对应不同的发动机总成本TCO和氮氧化物的原排量NOX-1的计算模型。


3.根据权利要求2所述的基于成本最优化的发动机排放控制方法，其特征在于，将总工况区域划分为多个单元工况区域的划分方法包括：
选取n-1个横坐标，以将区间(0，w)划分为n份，设定n-1个横坐标由小到大分别为W1、W2、W3、…、Wn-1，W1大于0，Wn-1小于w，n为大于1的正整数；
选取m-1个横坐标，以将区间(0，q)划分为m份，设定m-1个横坐标由小到大分别为Q1、Q2、Q3、…、Qm-1，Q1大于0，Qm-1小于q，m为大于1的正整数；
采用n-1条竖线和m-1条横线，将总工况区域划分为n*m个单元工况区域，其中，n-1条竖线均垂直横坐标，n-1条竖线的横坐标分别为W1、W2、W3、…、Wn-1，m-1条横线均垂直于纵坐标，m-1条横线的纵坐标分别为Q1、Q2、Q3、…、Qm-1。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张展腾，黄成海，王鹏，李子非，李丽，孙爱洲，
申请(专利权)人：一汽解放汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32