2015-06-12 19:30:27 來(lái)源:蓋世汽車(chē)網(wǎng)

如今，無(wú)論是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)還是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，都變得越來(lái)越高效，也越來(lái)越復(fù)雜。可變氣門(mén)正時(shí)、直噴、渦輪增壓及各種廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)早已讓人眼花繚亂，而發(fā)動(dòng)機(jī)終究還需要追求燃油經(jīng)濟(jì)性。

工程師稱，如果想控制致動(dòng)器的復(fù)雜排列，便需要配備精確快速的傳感器來(lái)衡量歧管中的氣流及排放出的氮氧化物。當(dāng)?shù)贸鰯?shù)據(jù)后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)便可以提前或延遲點(diǎn)火、開(kāi)啟氣閥及調(diào)節(jié)渦輪增壓器氣流，以使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最佳性能的同時(shí)還能控制廢氣排放。

不過(guò)工程師仍面臨復(fù)雜性和高成本的挑戰(zhàn)?；裟犴f爾汽車(chē)軟件業(yè)務(wù)總經(jīng)理Chris Greentree稱，更改制動(dòng)器參數(shù)工作量龐大，且用于測(cè)量氮氧化物或渦輪增壓器轉(zhuǎn)速的單個(gè)傳感器的價(jià)格動(dòng)輒數(shù)百美元，成本過(guò)高。

此外，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，實(shí)體傳感器往往需要達(dá)到足夠溫度才會(huì)起作用，即使已達(dá)到溫度，傳感器的工作原理使得其反應(yīng)仍可能略有延遲，而這也是傳感器的劣勢(shì)之一。

因此，虛擬傳感器可能將成為一種較為理想的替代選擇，其省去了硬件傳感器與軟件工具，成本大大降低。

為了創(chuàng)建一個(gè)測(cè)試氮氧化物的虛擬傳感器，霍尼韋爾研究團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)傳感器提供的數(shù)據(jù)對(duì)相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行建模及校準(zhǔn)，這些項(xiàng)目包括氣缸壓力和溫度、空氣/燃油比、氣缸氣流量、濕度以及背壓式傳感器。

上述項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果對(duì)于氮氧化物產(chǎn)生數(shù)量意義重大，如果建模成功的話，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氮氧化物就能被準(zhǔn)確預(yù)估出來(lái)，同時(shí)也可以免去實(shí)體傳感器。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室建立的數(shù)據(jù)來(lái)形成統(tǒng)計(jì)反應(yīng)曲面，這些統(tǒng)計(jì)模型無(wú)需運(yùn)用物理學(xué)原理便能預(yù)測(cè)出傳感器響應(yīng)，不過(guò)其結(jié)果只是近似值，其實(shí)用性也受限于搜集的數(shù)據(jù)量。

霍尼韋爾則開(kāi)發(fā)出OnRAMP，該工具允許工程師將第一性原理模型嵌入ECU，從而創(chuàng)建虛擬傳感器。第一性原理模型在功能上同0D或1D系統(tǒng)類(lèi)似，不過(guò)想比傳統(tǒng)系統(tǒng)模型，OnRAMP操作更簡(jiǎn)單，運(yùn)行速度也更快。

Chris Greentree解釋稱，OnRAMP“麻雀雖小，五臟俱全”，其運(yùn)用了理想氣體定律、伯努利方程及質(zhì)量和能量守恒定律。用戶使用DoE搜集數(shù)據(jù)并對(duì)OnRAMP模型進(jìn)行校準(zhǔn)，從而更好地控制虛擬傳感器。

霍尼韋爾OnRAMP具體分為5類(lèi)虛擬傳感器：發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物傳感器;選擇性催化還原中床氨傳感器;廢氣循環(huán)流速傳感器;渦輪增壓器速度傳感器;新鮮空氣流速傳感器。