專利名稱：模擬各種發(fā)動機工況來評估排放物測試設備的方法和系統(tǒng)的制作方法
模擬各種發(fā)動機工況來評估排放物測試設備的方法和系統(tǒng)技術領域
本公開涉及用于模擬各種發(fā)動機工況來評估發(fā)動機排放物測試設備的方法和系 統(tǒng)。
背景技術：
這里提供的背景技術是為了大體呈現(xiàn)公開內(nèi)容的背景。截止到本發(fā)明背景部分中 描述的目前命名的發(fā)明人的工作以及本說明書的各方面不另外視為在提交時的現(xiàn)有技術， 其既不明確也不隱含地被認為是抵觸本公開的現(xiàn)有技術。
排放物測試設備測量發(fā)動機輸出的排氣內(nèi)的排放物水平。排放物測試設備可以用 于確保車輛符合排放物標準。排放物標準調(diào)節(jié)車輛會產(chǎn)生的排放物的量。排放物測試設備 測量的排放物水平必須是準確且可重復的以便確保排放物測試的結果有效。
已經(jīng)研發(fā)了用于評估排放物測試設備的準確性和可靠性的系統(tǒng)和方法。這些系統(tǒng) 和方法通常將物質(zhì)噴射到朝向排放物測試設備流動的空氣中。所述物質(zhì)類似于發(fā)動機輸出 的排放物，不過所述物質(zhì)是從發(fā)動機之外的來源噴射的。這些系統(tǒng)和方法沒有在真實條件 下評估排放物測試設備，并且因此不會如所希望的那樣準確地評估排放物測試設備。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)包括發(fā)動機控制模塊、氣門控制模塊和水平確定模塊。 發(fā)動機控制模塊基于指定相對于時間的所需速度的預定時序來控制安裝在發(fā)動機測功機 和底盤測功機中一者內(nèi)的發(fā)動機。氣門控制模塊控制氣門將第一量的物質(zhì)噴射到排氣系統(tǒng) 內(nèi)從而模擬發(fā)動機輸出排放物。水平確定模塊基于預定時序和第一量確定排氣系統(tǒng)內(nèi)的排 放物的排放物水平。
本發(fā)明還提供了以下方案。
方案1. 一種系統(tǒng)，包括發(fā)動機控制模塊，該發(fā)動機控制模塊基于相對于時間指定所需速度的預定時序來控制 安裝在發(fā)動機測功機和底盤測功機中一者內(nèi)的發(fā)動機；氣門控制模塊，該氣門控制模塊控制氣門將第一量的物質(zhì)噴射到排氣系統(tǒng)內(nèi)從而模擬 所述發(fā)動機輸出排放物；以及水平確定模塊，該水平確定模塊基于所述預定時序和所述第一量確定所述排氣系統(tǒng)內(nèi) 的所述排放物的排放物水平。
方案2.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機被安裝在所述發(fā)動機測功機內(nèi)， 所述所需速度是發(fā)動機轉速，并且所述預定時序相對于時間指定發(fā)動機負載。
方案3.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機被安裝在所述底盤測功機上的 車輛內(nèi)并且所述所需速度是車輪速度。
方案4.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中所述物質(zhì)包括液體物質(zhì)、固體物質(zhì)和二氧化 碳中的至少一者。
方案5.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中所述水平確定模塊基于所述所需速度和實 際速度之間的差來調(diào)節(jié)所述排放物水平。
方案6.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，還包括功率確定模塊，其基于所述所需速度確定 所述發(fā)動機的所需功率輸出并且基于實際速度確定所述發(fā)動機的實際功率輸出。
方案7.根據(jù)方案6所述的系統(tǒng)，其中所述水平確定模塊基于所述所需功率輸出 和所述實際功率輸出之間的差來調(diào)節(jié)所述排放物水平。
方案8.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，還包括質(zhì)量確定模塊，其在所述預定時序期間確 定所述排放系統(tǒng)輸出的排放物的總質(zhì)量。
方案9.根據(jù)方案8所述的系統(tǒng)，其中所述質(zhì)量確定模塊基于所述排放物水平和 實際速度確定所述總質(zhì)量。
方案10.根據(jù)方案9所述的系統(tǒng)，還包括量調(diào)節(jié)模塊，其調(diào)節(jié)所述第一量從而將 所述總質(zhì)量增加到預定質(zhì)量。
方案11. 一種方法，包括基于相對于時間指定所需速度的預定時序來控制安裝在發(fā)動機測功機和底盤測功機 中一者內(nèi)的發(fā)動機；控制氣門將第一量的物質(zhì)噴射到排氣系統(tǒng)內(nèi)從而模擬所述發(fā)動機輸出排放物；以及 基于所述預定時序和所述第一量確定所述排氣系統(tǒng)內(nèi)的所述排放物的排放物水平。
方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中所述發(fā)動機被安裝在所述發(fā)動機測功機 內(nèi)，所述所需速度是發(fā)動機轉速，并且所述預定時序相對于時間指定發(fā)動機負載。
方案13.根據(jù)方案11所述的方法，其中所述發(fā)動機被安裝在所述底盤測功機上 的車輛內(nèi)并且所述所需速度是車輪速度。
方案14.根據(jù)方案11所述的方法，其中所述物質(zhì)包括液體物質(zhì)、固體物質(zhì)和二氧 化碳中的至少一者。
方案15.根據(jù)方案11所述的方法，還包括基于所述所需速度和實際速度之間的 差來調(diào)節(jié)所述排放物水平。
方案16.根據(jù)方案11所述的方法，還包括基于所述所需速度確定所述發(fā)動機的 所需功率輸出，并且基于實際速度確定所述發(fā)動機的實際功率輸出。
方案17.根據(jù)方案16所述的方法，還包括基于所述所需功率輸出和所述實際功 率輸出之間的差來調(diào)節(jié)所述排放物水平。
方案18.根據(jù)方案11所述的方法，還包括在所述預定時序期間確定所述排放系 統(tǒng)輸出的排放物的總質(zhì)量。
方案19.根據(jù)方案18所述的方法，還包括基于所述排放物水平和實際速度確定 所述總質(zhì)量。
方案20.根據(jù)方案19所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述第一量從而將所述總質(zhì)量增 加到預定質(zhì)量。
通過本文下面提供的詳細描述，本公開的進一步應用領域將變得明顯。應理解詳 細描述和具體示例意在僅作為說明性的目的，并且不意圖限制本公開的范圍。
通過詳細描述和附圖，將更全面地理解本公開，其中圖1是根據(jù)本公開原理的排放物測試系統(tǒng)的功能框圖；圖2是根據(jù)本公開原理的排放物控制系統(tǒng)的功能框圖；圖3是示出根據(jù)本公開原理的排放物控制方法的第一流程圖；以及 圖4是示出根據(jù)本公開原理的排放物控制方法的第二流程圖。
具體實施方式
下面的描述實際上僅是示例性的，決不意圖限制本公開、其應用或用途。為了清晰 的目的，相同附圖標記將在附圖中使用以標識相似元件。如本文使用的，短語A、B和C中的 至少一個應被解釋為使用非排他性邏輯或的邏輯(A或B或C)。應理解，方法中的步驟可以 按不同順序被執(zhí)行而不改變本公開的原理。
如本文使用的，術語模塊可以指代下列各項、作為下列各項的一部分、或者包括下 列各項專用集成電路(ASIC)、電子電路、組合邏輯電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)JAS 代碼的處理器(共享、專用或成組)、提供所述功能的其他適當部件、或者上述一些或全部的 組合，例如片上系統(tǒng)。術語模塊可以包括存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享、專用或 成組)。
上面使用的術語代碼可以包含軟件、固件和/或微代碼，并且可以指代程序、例 程、函數(shù)、類和/或對象。上面使用的術語“共享的”表示來自多個模塊的一些或全部代碼 可以使用單個(共享的)處理器來執(zhí)行。此外，來自多個模塊的一些或全部代碼可以由單個 (共享的)存儲器存儲。上面使用的術語“成組的”表示來自單個模塊的一些或全部代碼可 以采用一組處理器或一組執(zhí)行引擎來執(zhí)行。例如，處理器的多個核和/或多個線程可以被 認為是執(zhí)行引擎。在各種實現(xiàn)方式中，執(zhí)行引擎可以在一個處理器范圍、在多個處理器范圍 和在多個位置的處理器(諸如并行處理布置的多個服務器)范圍內(nèi)成組。此外，來自單個模 塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲器來存儲。
這里描述的設備和方法可以由一個或更多個處理器執(zhí)行的一個或更多個計算機 程序來實現(xiàn)。計算機程序包括存儲在非暫時性有形計算機可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行的指 令。計算機程序還可以包括存儲的數(shù)據(jù)。非暫時性有形計算機可讀介質(zhì)的非限制性示例是 非易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。
根據(jù)本公開原理的系統(tǒng)和方法模擬各種發(fā)動機工況，例如冷啟動和熱啟動，以便 評估排放物測試設備。在發(fā)動機已經(jīng)停機一段允許發(fā)動機冷卻到周圍空氣溫度的時段(例 如12-24小時)之后啟動發(fā)動機時發(fā)生冷啟動。通過在發(fā)動機運轉的同時將一種或更多種 物質(zhì)噴射到發(fā)動機的排氣系統(tǒng)內(nèi)來模擬發(fā)動機工況。物質(zhì)可以包括氣體、液體(例如乙醇) 和/或固體(例如顆粒物)?？梢曰谥付ㄋ杷俣群?或所需負載的預定時序來控制發(fā)動 機。發(fā)動機可以被安裝在底盤測功機上的車輛內(nèi)，并且所需速度可以是車輪速度。可替代 地，發(fā)動機可以被安裝在發(fā)動機測功機上，并且所需速度可以是發(fā)動機轉速。
噴射物質(zhì)來模擬發(fā)動機工況而不是簡單地運轉發(fā)動機來模擬發(fā)動機工況會最小 化與發(fā)動機工況有關的排放物水平的變化(差異)。發(fā)動機的排氣系統(tǒng)內(nèi)的排放物水平繼而 可以更容易確定，并且對于排放物測試設備的評估會更一致。此外，物質(zhì)可以被噴射從而將 發(fā)動機停機后存在于排氣系統(tǒng)內(nèi)的排放物沖出。因此，可以在不用等待發(fā)動機冷卻到周圍空氣溫度的情況下模擬冷啟動。
對于某些物質(zhì)(例如碳氫化合物(HC)或一氧化碳(CO))而言,被噴射到排氣系統(tǒng) 內(nèi)的物質(zhì)的量會相對大于發(fā)動機輸出的物質(zhì)量。因此，由于發(fā)動機輸出的排放物量的差異 所導致的排放物水平的差異可以被忽略。對于另一些物質(zhì)(例如二氧化碳(CO2)),發(fā)動機輸 出的物質(zhì)量可以是顯著更大的。因此相對于發(fā)動機輸出的物質(zhì)量，向排氣系統(tǒng)內(nèi)噴射更大 量的物質(zhì)會是不實際的。
根據(jù)本公開原理的系統(tǒng)和方法可以確定預定時序期間排氣系統(tǒng)輸出的排放物總 質(zhì)量并且調(diào)節(jié)總質(zhì)量以便考慮到發(fā)動機排放物差異?？梢曰谒杷俣群蛯嶋H速度之間的 差來調(diào)節(jié)總質(zhì)量。可以基于發(fā)動機的所需功率輸出和發(fā)動機的實際功率輸出之間的差來調(diào) 節(jié)總質(zhì)量。
根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)和方法可以代替調(diào)節(jié)總質(zhì)量而將物質(zhì)噴射到排氣系統(tǒng) 內(nèi)以便考慮到發(fā)動機排放物差異。被噴射的物質(zhì)的量可以增加所述總質(zhì)量到預定質(zhì)量，該 預定質(zhì)量是大于先前評估期間所觀測到的總質(zhì)量的平均值的預定百分比(例如百分之五)。 預定百分比可以大于或等于先前評估期間所觀測到的總質(zhì)量的差異。這確保了總質(zhì)量不大 于預定質(zhì)量。如果總質(zhì)量小于預定質(zhì)量，則差值可以被噴射到排氣系統(tǒng)內(nèi)。
參考圖1，發(fā)動機系統(tǒng)100包括燃料空氣和燃料來產(chǎn)生扭矩的發(fā)動機102。空氣通 過節(jié)氣門106被抽取到進氣歧管104內(nèi)。節(jié)氣門106調(diào)節(jié)流入進氣歧管104內(nèi)的空氣質(zhì)量 流量。進氣歧管104內(nèi)的空氣被分配到一個或更多個汽缸108內(nèi)。雖然發(fā)動機102被描述 為具有四個汽缸，不過發(fā)動機102能夠包括更多或更少的汽缸。
燃料噴射器(未示出)噴射燃料，該燃料在空氣通過進氣口被吸入汽缸108時與空 氣結合。燃料噴射器可以是與電子或機械燃料噴射系統(tǒng)關聯(lián)的噴射器，或者可以是與化油 器或其他系統(tǒng)關聯(lián)的噴嘴或端口，用于使燃料與進氣空氣混合。燃料噴射器被控制成提供 汽缸108內(nèi)的所需空氣-燃料(A/F)比。
進氣門110選擇性地打開和關閉以便使得空氣/燃料混合物能夠進入汽缸108。 活塞(未示出)壓縮汽缸108內(nèi)的空氣/燃料混合物?；鸹ㄈ?12起燃空氣/燃料混合物， 從而驅動汽缸108內(nèi)的活塞。活塞驅動曲軸(未示出)來產(chǎn)生驅動扭矩。當排氣門114處于 打開位置時汽缸108內(nèi)的排氣被驅離排氣口。
排氣流動通過排氣歧管116并且排氣在排氣系統(tǒng)118內(nèi)被處理。排氣系統(tǒng)118包 括催化轉換器120和消音器122。催化轉換器120減少排氣內(nèi)的排放物。消音器122減少 排氣所發(fā)出的噪音的量。排氣系統(tǒng)118可以包括各種構造(例如串聯(lián)和/或并聯(lián))的多個催 化轉換器。此外，排氣系統(tǒng)118可以包括其他排放物減少裝置，例如柴油顆粒過濾器(DPF) 或選擇性催化還原(SCR)催化劑。離開排氣系統(tǒng)118的排氣由排放物測試設備124分析。 排放物測試設備124測量排氣內(nèi)的排放物水平。
發(fā)動機102被安裝在測功機126上。測功機126可以是聯(lián)接到發(fā)動機102的發(fā)動 機測功機。替代性地，測功機126可以是底盤測功機，并且發(fā)動機102可以被安裝在位于測 功機126上的車輛內(nèi)。在任意情況下，測功機126例如使用電動馬達在發(fā)動機102上施加負載。
控制模塊128輸出發(fā)動機控制(EC)信號130來控制發(fā)動機102并且輸出測功機 控制(DC)信號132來控制測功機126?？刂颇K128可以基于指定相對于時間的所需速度和/或所需負載的預定時序來控制發(fā)動機102和測功機126。如果測功機126是發(fā)動機測 功機，則預定時序可以指定所需速度和所需負載二者，并且所需速度可以是發(fā)動機轉速。如 果測功機126是底盤測功機，則預定時序可以僅指定所需速度，并且所需速度可以是車輪 速度。此外，控制模塊128可以控制駕駛員界面(未示出)來顯示所需速度，并且駕駛員可 以控制節(jié)氣門106來實現(xiàn)所需速度。替代性地，控制模塊128可以使用機器人駕駛員(未示 出)來控制節(jié)氣閥門106。
控制模塊128輸出氣門控制(VC)信號134、136來相應地控制氣門138、140?？刂?模塊128打開氣門138從而從催化轉換器120上游噴射第一物質(zhì)142、第二物質(zhì)144和/或 第三物質(zhì)146?？刂颇K128打開氣門140從而從催化轉換器120下游噴射第一物質(zhì)142、 第二物質(zhì)144和/或第三物質(zhì)146。氣門138、140中的每個可包括多個氣門以便獨立地控 制物質(zhì)142、144、146的噴射。此外，氣門138、140可以由能夠將物質(zhì)142、144、146噴射至Ij 排氣系統(tǒng)內(nèi)的噴射器或其他裝置所代替。
傳感器148輸出指示出流入進氣歧管104內(nèi)的空氣的質(zhì)量流速的空氣質(zhì)量流量 (MAF)信號150。傳感器152輸出指示出循環(huán)通過發(fā)動機102的冷卻劑的溫度的發(fā)動機冷 卻劑溫度(ECT)信號154。傳感器156輸出指示出發(fā)動機102的轉速的發(fā)動機轉速(ES)信 號158。雖然傳感器156被顯示為安裝在發(fā)動機102上，不過傳感器156可以安裝在測功 機126上。排放物測試設備124輸出指示出排氣系統(tǒng)118內(nèi)的排放物的水平的排放物水平 (EL)信號160。測功機126輸出指示出發(fā)動機102產(chǎn)生的扭矩量的發(fā)動機扭矩(ET)信號 162。ET信號162可以指示發(fā)動機102處所測量的扭矩或者車輪(未示出)處測量的扭矩。 控制模塊128接收MAF信號150、ECT信號154、ES信號158、EL信號160和ET信號162。
參考圖2，控制模塊128包括模擬各種發(fā)動機工況(例如冷啟動或熱啟動)以便評 估排放物測試設備的各種模塊。模擬時序安排(simulation scheduling)模塊202存儲指 定相對于時間的所需速度和/或所需負載的預定時序。預定時序可以指定相對于時間的發(fā) 動機狀態(tài)和氣門位置。發(fā)動機狀態(tài)指示出何時啟動或停止發(fā)動機102。氣門位置指示出何 時打開或關閉氣門138、140。模擬時序安排模塊202輸出預定時序和/或預定時序中指定 的參數(shù)。
發(fā)動機控制模塊204可以基于預定時序控制發(fā)動機102。發(fā)動機控制模塊204可 以基于預定時序中指定的發(fā)動機狀態(tài)來啟動或停止發(fā)動機102?？梢韵鄬τ跁r間以及/或 者相對于ECT信號154指定發(fā)動機狀態(tài)。發(fā)動機控制模塊204可以基于預定時序中指定的 所需速度來控制發(fā)動機102的速度。所需速度可以是發(fā)動機轉速或車輪速度。發(fā)動機控制 模塊204可以控制駕駛員界面來顯示發(fā)動機狀態(tài)和/或所需速度，并且響應地，駕駛員可以 啟動或停止發(fā)動機102并且控制發(fā)動機102的轉速。
發(fā)動機控制模塊204可以基于預定時序中指定的所需扭矩來控制發(fā)動機102的轉 速。由聯(lián)接到底盤測功機的發(fā)動機所輸出的扭矩通常根據(jù)車輪速度而定。車輪速度和發(fā)動 機扭矩之間的關系可以實現(xiàn)在查找表和/或等式中。發(fā)動機控制模塊204可以使用這種關 系來基于所需扭矩控制發(fā)動機102的轉速。發(fā)動機控制模塊204可以輸出EC信號130來 控制發(fā)動機102。
測功機控制模塊206基于預定時序中指定的所需負載來控制測功機126所施加的 負載。測功機控制模塊206輸出DC信號132來控制測功機126。氣門控制模塊208基于預定時序中指定的氣門位置來打開或關閉氣門138、140。氣門控制模塊208輸出VC信號 134,136來控制氣門138U40o
水平確定模塊210確定發(fā)動機102輸出的和/或氣門138、140噴射的排放物水平。 排放物可以包括碳氫化合物、碳氧化物、二氧化碳、氮氧化物和/或乙醇。水平確定模塊210 可以基于預定時序和排放物水平之間的預定關系來確定排放物水平。例如，排放物水平可 以關聯(lián)于所需速度、所需負載和/或氣門位置。預定關系可以體現(xiàn)在等式和/或查找表中。 水平確定模塊210輸出排放物水平。
水平確定模塊210可以基于排氣流速以及物質(zhì)噴射速率和排放物產(chǎn)出速率中的 一者或多者來確定排放物水平。物質(zhì)噴射速率是物質(zhì)142、144、146中的一種或更多種物質(zhì) 被噴射到排氣系統(tǒng)118中的速率。排放物產(chǎn)出速率是發(fā)動機102產(chǎn)生排放物的速率。水平 確定模塊210可以基于MAF信號150和/或基于從位于排氣系統(tǒng)118內(nèi)的傳感器(未不出) 接收到的輸入來確定排氣流速。水平確定模塊210可以基于氣門位置確定物質(zhì)噴射速率。 水平確定模塊210可以基于所需速度和/或所需負載來確定排放物產(chǎn)出速率。
對于一些物質(zhì)(例如碳氫化合物或一氧化碳)而言，噴射到排氣系統(tǒng)118內(nèi)的物質(zhì) 的量相對于發(fā)動機102輸出的物質(zhì)的量可以是相對較大的。因此，由于發(fā)動機102輸出的 排放物量的差異所導致的排放物水平的差異可以被忽略。對于這些物質(zhì)，水平確定模塊210 可以基于噴射到排氣系統(tǒng)118內(nèi)的物質(zhì)量而與發(fā)動機102輸出的排放物的量無關地確定排 放物水平。
對于另一些物質(zhì)，例如二氧化碳，發(fā)動機102輸出的物質(zhì)量可以顯著較大。因此， 相對于發(fā)動機102輸出的物質(zhì)量，向排氣系統(tǒng)118內(nèi)噴射更大量的物質(zhì)會是不實際的。對 于這些物質(zhì)，水平確定模塊210可以基于噴射到排氣系統(tǒng)118內(nèi)的物質(zhì)量以及發(fā)動機102 輸出的排放物的量來確定排放物水平。
水平確定模塊210可以基于所需速度和實際速度之間的差來調(diào)節(jié)排放物水平。實 際速度可以是發(fā)動機轉速或車輪速度。實際速度可以基于ES信號158被確定?？商娲兀?可以基于從車輪速度傳感器(未示出)接收的輸入來確定實際速度。水平確定模塊210可以 在實際速度大于所需速度時增加排放物水平并且在實際速度小于所需速度時減小排放物 水平。
水平確定模塊210可以基于發(fā)動機102的所需功率輸出和發(fā)動機102的實際功率 輸出之間的差來調(diào)節(jié)排放物水平。水平確定模塊210可以基于發(fā)動機102的所需能量輸出 和發(fā)動機102的實際能量輸出之間的差來調(diào)節(jié)排放物水平。當實際功率或能量輸出大于所 需功率或能量輸出時排放物水平可以增加，并且當實際功率或能量輸出小于所需功率或能 量輸出時排放物水平可以減小。
功率確定模塊212確定發(fā)動機102的所需功率輸出和發(fā)動機102的實際功率輸 出。功率確定模塊212基于預定時序中指定的所需速度和/或所需扭矩來確定所需功率輸 出。如果測功機126是發(fā)動機測功機，則功率確定模塊212可以基于ES信號158和/或ET 信號162所指示出的發(fā)動機扭矩來確定實際功率輸出。如果測功機126是底盤測功機，則 功率確定模塊212可以基于來自車輪速度傳感器的輸出和/或ET信號162所指示出的車 輪扭矩來確定實際功率輸出。在此方面，所需功率輸出和實際功率輸出可以在發(fā)動機102 或車輪處來指定。水平確定模塊210可以相對于時間對所需功率輸出和實際功率輸出求積分以便相應地確定所需能量輸出和實際能量輸出。
質(zhì)量確定模塊214確定預定時序期間排氣系統(tǒng)118輸出的排放物的累積質(zhì)量或總 質(zhì)量。質(zhì)量確定模塊214可以基于排放物水平和排氣流速來確定總質(zhì)量。質(zhì)量確定模塊214 可以基于排放物水平和排氣流速的乘積來確定排放物流速，并且通過相對于時間對排放物 流速求積分來確定總質(zhì)量。因此，總質(zhì)量可以是在給定時間段上排放物水平和排氣流速的 乘積。
質(zhì)量確定模塊214可以基于在基于所需參數(shù)和實際參數(shù)之間的差來調(diào)節(jié)排放物 水平之前的排放物水平來確定總質(zhì)量。質(zhì)量確定模塊214之后可以基于所需參數(shù)和實際參 數(shù)之間的差來調(diào)節(jié)總質(zhì)量。替代性地，質(zhì)量確定模塊214可以基于在基于所需參數(shù)和實際 參數(shù)之間的差來調(diào)節(jié)排放物水平之后的排放物水平來確定總質(zhì)量。質(zhì)量確定模塊214輸出 總質(zhì)量。
量調(diào)節(jié)模塊216基于總質(zhì)量調(diào)節(jié)物質(zhì)(例如二氧化碳)的噴射量。量調(diào)節(jié)模塊216 可以基于總質(zhì)量和預定質(zhì)量之間的差來調(diào)節(jié)噴射量。預定質(zhì)量可以是大于先前評估期間觀 測到的總質(zhì)量的平均值的預定百分比(例如百分之五)。預定百分比可以大于或等于先前評 估期間觀測到的總質(zhì)量的差異。這確保了總質(zhì)量不大于預定質(zhì)量。如果總質(zhì)量小于預定質(zhì) 量，則所述差可以被噴射到排氣系統(tǒng)118中。
質(zhì)量確定模塊214可以重復地確定總質(zhì)量，并且量調(diào)節(jié)模塊216可以重復地調(diào)節(jié) 預定時序期間的噴射量。替代性地，質(zhì)量確定模塊214可以確定總質(zhì)量，并且量調(diào)節(jié)模塊 216可以以周期間隔調(diào)節(jié)噴射量。例如，在預定時序結束時以及/或者模擬的發(fā)動機工況 (例如冷啟動或熱啟動)結束時，總質(zhì)量可以被確定并且噴射量可以被調(diào)節(jié)。氣門控制模塊 208控制氣門138、140從而基于從量調(diào)節(jié)模塊216接收到的輸入來調(diào)節(jié)噴射量。
設備評估模塊218基于水平確定模塊210確定的排放物水平和排放物測試設備 124測量的排放物水平來評估排放物測試設備124。設備評估模塊218經(jīng)由EL信號160接 收測量的排放物水平。設備評估模塊218可以基于確定的排放物水平和測量的排放物水平 之間的差來確定測量誤差。測量誤差表明排放物測試設備124的準確度和可靠性。
控制模塊128所包括的模塊可以被實現(xiàn)成獨立于控制模塊128?？刂颇K128所 包括的模塊可以執(zhí)行圖3和圖4所示方法中的部分。圖3和圖4所示方法的部分可以結合。 僅為了說明目的，在圖1的發(fā)動機系統(tǒng)100的背景下描述圖3和圖4所示的方法。
參考圖3，用于模擬各種發(fā)動機工況(例如冷啟動或熱啟動)以評估排放物測試設 備的方法開始于300。在302，方法預調(diào)校發(fā)動機系統(tǒng)100。冷發(fā)動機輸出的排放物的幅值 和變化大于暖或熱發(fā)動機輸出的排放物的幅值和變化。因此，發(fā)動機系統(tǒng)100被預調(diào)校成 確保發(fā)動機102是暖或熱的，從而減少發(fā)動機102輸出的排放物的幅值和變化。
方法可以通過運轉發(fā)動機102直到發(fā)動機102的溫度大于或等于預定溫度來預調(diào) 校發(fā)動機系統(tǒng)100?？梢曰贓CT信號154來確定發(fā)動機102的溫度。預定溫度大于發(fā)動 機系統(tǒng)100的常態(tài)休止溫度(normal resting temperature)。例如,發(fā)動機系統(tǒng)100的休 止溫度可以是75華氏度(°F)或大約24攝氏度(°C)。發(fā)動機102可以運轉確保發(fā)動機102 的溫度大于或等于預定溫度的預定時段。在304，方法停止發(fā)動機102。
在306，方法將第一物質(zhì)142噴射到排氣系統(tǒng)118中。第一物質(zhì)142被噴射到排氣 系統(tǒng)118中從而沖走可能存在于排氣系統(tǒng)118中的排放物。繼而，方法可以模擬冷啟動而不用等待允許發(fā)動機102冷卻到周圍空氣的溫度的時段(例如12至24小時)。此外，可以 在發(fā)動機102是暖或熱的時模擬冷啟動，使得發(fā)動機102輸出的排放物的幅值和變化被減 小(例如接近零)。
第一物質(zhì)142可以在催化轉換器120上游和/或催化轉換器120下游被噴射到排 氣系統(tǒng)118內(nèi)。與在催化轉換器120上游相比，更大量的第一物質(zhì)142可以在催化轉換器 120下游被噴射。第一物質(zhì)142可以是預定濃度的被干燥處理的純空氣或環(huán)境空氣。此外， 第一物質(zhì)142可以被加熱。不過第一物質(zhì)142的溫度可以小于催化轉換器120的溫度。
在308，方法重啟發(fā)動機102。在310，方法基于預定時序控制發(fā)動機102。預定時 序可以相對于時間指定所需速度。所需速度可以是發(fā)動機轉速或車輪速度。預定時序可以 相對于時間指定所需負載，并且可以基于所需負載來控制測功機126。
在312，方法將第二物質(zhì)144噴射到排氣系統(tǒng)118內(nèi)。第二物質(zhì)144可以被噴射到 排氣系統(tǒng)118內(nèi)以便模擬冷啟動。第二物質(zhì)144可以在催化轉換器120上游和/或催化轉 換器120下游被噴射。
可以通過第二物質(zhì)144的化學構成和/或通過重啟發(fā)動機102所導致的排放物的 銳增(spike)來模擬冷啟動。為了模擬冷啟動，第二物質(zhì)144可以包括預定量的碳氫化合 物和一氧化碳。因為這些量是已知的，并且由于在302處的預調(diào)校原因，發(fā)動機102輸出的 排放物的量相對于這些量是低的，排氣系統(tǒng)118輸出的排放物的量可以被準確確定。
在314，方法將第三物質(zhì)146噴射到排氣系統(tǒng)118內(nèi)。第三物質(zhì)146可以被噴射到 排氣系統(tǒng)118內(nèi)以便模擬熱啟動。第三物質(zhì)146可以在催化轉換器120上游和/或催化轉 換器120下游被噴射。方法可以抑制在噴射第二物質(zhì)144后噴射第三物質(zhì)146預定時段。
可以由于第三物質(zhì)146的化學構成來模擬熱啟動。如同第二物質(zhì)144，第三物質(zhì) 146可以包括預定量的碳氫化合物和一氧化碳。不過，冷啟動可以包括在主要時段(例如20 秒)的排放物銳增，而熱啟動可以包括逐漸減少到零的低水平排放物。因此，第三物質(zhì)146 所包括的預定量可以小于第二物質(zhì)144中包括的預定量。因為噴射的量是已知的并且在發(fā) 動機102被預調(diào)校且重啟后發(fā)動機102產(chǎn)生接近零的排放物，所以排氣系統(tǒng)118輸出的排 放物的量可以被準確確定。方法結束于316。
方法可以通過抑制噴射第三物質(zhì)146而在不模擬熱啟動的情況下模擬冷啟動。方 法可以通過抑制噴射第二物質(zhì)144且在發(fā)動機102啟動后預定時段內(nèi)抑制噴射第三物質(zhì) 146從而在不模擬冷啟動的情況下模擬熱啟動。方法可以噴射其他物質(zhì)并且可以模擬除冷 啟動或熱啟動之外的發(fā)動機工況。例如，其他物質(zhì)可以包括液體(例如乙醇)和/或固體(例 如顆粒物質(zhì))。
參考圖4，用于在考慮到所需參數(shù)和實際參數(shù)之間的差的同時模擬各種發(fā)動機工 況的方法開始于400。方法可以確定排放物(例如二氧化碳)水平，其相對于所產(chǎn)生的其他 排放物水平被發(fā)動機大量地輸出。相對于發(fā)動機所輸出的這些排放物的量，將這些物質(zhì)大 量地噴射到排氣系統(tǒng)中會是可實現(xiàn)的。因此，方法考慮到了預定時序中指定的所需參數(shù)和 基于測量確定的實際參數(shù)之間的差。
在402，方法基于預定時序控制發(fā)動機102。預定時序可以相對于時間指定所需速 度。所需速度可以是發(fā)動機轉速或車輪速度。預定時序可以相對于時間指定所需負載，并 且方法可以基于所需負載來控制測功機126。
在404，方法將第一量的物質(zhì)(例如二氧化碳)噴射到排氣系統(tǒng)118內(nèi)。第一量可 以是預定的且/或可以在預定時序中被指定。第一量可以被配置成模擬發(fā)動機工況，例如 冷啟動或熱啟動。
在406，方法基于預定時序確定發(fā)動機102輸出的排放物水平。方法可以基于預定 時序和排放物水平之間的預定關系來確定排放物水平。例如，排放物水平可以關聯(lián)于所需 速度和/或所需負載或扭矩。預定關系可以實現(xiàn)在等式和/或查找表中。
在408，方法基于被噴射到排氣系統(tǒng)118內(nèi)的物質(zhì)的第一量以及發(fā)動機102輸出的 排放物水平來確定排氣系統(tǒng)118輸出的排放物的總質(zhì)量。方法可以通過相對于時間對排放 物水平求積分來確定發(fā)動機102輸出的排放物的第二量。方法可以基于第一量和第二量的 和來確定總質(zhì)量。
在410，方法調(diào)節(jié)排氣系統(tǒng)118輸出的排放物的總質(zhì)量以便考慮到所需參數(shù)和實 際參數(shù)之間的差。方法可以基于預定時序內(nèi)指定的所需速度和基于測量確定的實際速度之 間的差來調(diào)節(jié)總質(zhì)量。可以基于ES信號158或基于來自車輪速度傳感器的輸出來確定實 際速度。
方法可以基于發(fā)動機102的所需功率輸出和發(fā)動機102的實際功率輸出之間的差 來調(diào)節(jié)總質(zhì)量?？梢曰陬A定時序中指定的所需速度和/或所需扭矩來確定所需功率輸 出?？梢曰趯嶋H速度和/或實際扭矩來確定實際功率輸出。可以基于來自測功機126的 輸出來確定實際扭矩。
方法可以基于實際參數(shù)和排放物水平或總質(zhì)量之間的預定關系來調(diào)節(jié)總質(zhì)量。例 如，排放物水平或總質(zhì)量可以關聯(lián)于實際速度和/或實際功率輸出。預定關系可以等同于 用于基于所需參數(shù)確定排放物水平的關系。
在412，方法調(diào)節(jié)被噴射到排氣系統(tǒng)118內(nèi)的物質(zhì)的第一量以便考慮到所需參數(shù) 和實際參數(shù)之間的差。方法可以調(diào)節(jié)第一量以代替調(diào)節(jié)排氣系統(tǒng)118輸出的排放物的總質(zhì) 量。例如，如果實際速度小于所需速度，則方法可以噴射額外量的物質(zhì)而不是減少總質(zhì)量以 便考慮到排放物水平的差。
方法可以調(diào)節(jié)第一量以便將總質(zhì)量增加到一預定質(zhì)量，該預定質(zhì)量是大于先前評 估期間觀測的總質(zhì)量的平均值的預定百分比(例如百分之五)。預定百分比可以大于或等于 先前評估期間觀測的總質(zhì)量的差異以確?？傎|(zhì)量小于預定質(zhì)量。如果總質(zhì)量小于預定質(zhì) 量，則方法可以將所述差噴射到排氣系統(tǒng)118內(nèi)。在預定時序期間方法可以重復地確定總 質(zhì)量并且重復地調(diào)節(jié)第一量。
在414，方法評估排放測試設備124。方法可以基于根據(jù)所需和/或實際參數(shù)確定 的總質(zhì)量和根據(jù)來自排放物測試設備124的輸出確定的總質(zhì)量之間的差來確定測量誤差。 在416，方法結束。
本公開的廣泛教導可以實現(xiàn)為各種形式。因此，雖然本公開包含特定示例，但本公 開的真正范圍不應被如此限制，因為在本領域技術人員學習附圖、說明書和權利要求的基 礎上，其他修改將對本領域技術人員來說變得明顯。
權利要求
1.一種系統(tǒng)，包括 發(fā)動機控制模塊，該發(fā)動機控制模塊基于相對于時間指定所需速度的預定時序來控制安裝在發(fā)動機測功機和底盤測功機中一者內(nèi)的發(fā)動機； 氣門控制模塊，該氣門控制模塊控制氣門將第一量的物質(zhì)噴射到排氣系統(tǒng)內(nèi)從而模擬所述發(fā)動機輸出排放物；以及 水平確定模塊，該水平確定模塊基于所述預定時序和所述第一量確定所述排氣系統(tǒng)內(nèi)的所述排放物的排放物水平。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機被安裝在所述發(fā)動機測功機內(nèi)，所述所需速度是發(fā)動機轉速，并且所述預定時序相對于時間指定發(fā)動機負載。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機被安裝在所述底盤測功機上的車輛內(nèi)并且所述所需速度是車輪速度。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述物質(zhì)包括液體物質(zhì)、固體物質(zhì)和二氧化碳中的至少一者。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述水平確定模塊基于所述所需速度和實際速度之間的差來調(diào)節(jié)所述排放物水平。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括功率確定模塊，其基于所述所需速度確定所述發(fā)動機的所需功率輸出并且基于實際速度確定所述發(fā)動機的實際功率輸出。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述水平確定模塊基于所述所需功率輸出和所述實際功率輸出之間的差來調(diào)節(jié)所述排放物水平。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括質(zhì)量確定模塊，其在所述預定時序期間確定所述排放系統(tǒng)輸出的排放物的總質(zhì)量。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述質(zhì)量確定模塊基于所述排放物水平和實際速度確定所述總質(zhì)量。
10.一種方法，包括 基于相對于時間指定所需速度的預定時序來控制安裝在發(fā)動機測功機和底盤測功機中一者內(nèi)的發(fā)動機； 控制氣門將第一量的物質(zhì)噴射到排氣系統(tǒng)內(nèi)從而模擬所述發(fā)動機輸出排放物；以及 基于所述預定時序和所述第一量確定所述排氣系統(tǒng)內(nèi)的所述排放物的排放物水平。
全文摘要
本發(fā)明涉及模擬各種發(fā)動機工況來評估排放物測試設備的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本公開原理的系統(tǒng)包括發(fā)動機控制模塊、氣門控制模塊和水平確定模塊。該發(fā)動機控制模塊基于相對于時間指定所需速度的預定時序來控制安裝在發(fā)動機測功機和底盤測功機中一者內(nèi)的發(fā)動機。氣門控制模塊控制氣門將第一量的物質(zhì)噴射到排氣系統(tǒng)內(nèi)從而模擬所述發(fā)動機輸出排放物。該水平確定模塊基于所述預定時序和所述第一量確定所述排氣系統(tǒng)內(nèi)的所述排放物的排放物水平。
文檔編號G01M15/10GK103018051SQ20121035352
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2011年9月21日
發(fā)明者D.B.奈吉 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司