利用远程排放管理终端数据监控在用车SCR效率的方法

利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法
技术领域
1.本发明属于车辆scr效率监控技术领域，具体为一种利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法。


背景技术：

2.在全球对发动机排放限值要求越来越严苛的情况下，选择性催化反应(selective catalytic reduction，scr)已经成为降低柴油车nox排放的常规手段，在柴油机产品开发过程中，scr标定是最重要的内容之一，scr标定过程复杂，目的是保证产品在检验检测的各项型式试验过程中满足法规要求，然而，由于实际道路路况复杂多样，驾驶员驾驶习惯也不尽相同，柴油机的排放检测的型式试验nox排放并不能完全代表在用车的实际道路nox排放，并且，即使新车的nox排放检测合格，车辆在长时间使用后scr可能发生老化，存在很高的nox超标风险。
3.2018年8月发布gb17691-2018《重型柴油车污染物排放限值及测试方法(中国第六阶段)》对柴油车远程监控平台提出明确要求，从6b阶段开始，生产企业应保证车辆在全寿命期内，要求进行排放数据发送，由生态环境主管部门和生产企业进行接收，并利用这些数据对在用车的排放进行监管。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，解决了背景技术中提到的问题。
5.为了解决上述问题，本发明提供了技术方案：
6.一种利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，包括以下步骤：
7.s1、读入远程排放终端产生的数据，并导入发动机基准扭矩；
8.s2、通过数据清洗单元，去除远程排放终端数据中存在的无效数据以及错误数据，完成有效数据提取；
9.s3、采用移动窗口法计算，按照时间序列将车辆运行的有效数据划分成连续的窗口，根据scr上游和下游的nox传感器测量值计算每个窗口内的转化效率，移动窗口的大小根据scr上游nox质量积分值确定，当nox质量积分到一定阈值时计算一次scr转化效率；
10.s4、判定scr效率是否正常。
11.作为优选，所述s1中远程排放终端包括数据处理单元、数据采集模块、数据类型检测模块、数据分类模块和网络通信模块，所述数据采集单元用于采集汽车排放参数，并将采集到的燃比、燃料流速和行驶距离发送给数据类型检测模块；所述数据类型检测模块用于根据排放参数检测燃油类型，并将判断结果发送给数据分类模块；所述数据分类模块用于根据判断结果将不同燃油类型的数据进行区别归类；所述网络通讯模块用于将远程排放终端与监控客户端建立远程通信，实现车辆行驶数据的传输。
12.作为优选，所述s2中数据清洗单元包括数据提取模块、数据解码模块、真伪验证模
块、数据分析模块和数据清理单元，所述数据提取模块用于提取远程排放终端中汇总的汽车排放参数数据，并将数据发送给数据解码模块；所述数据解码模块用于将接收的数据解码，并将解码后的数据发送给真伪验证模块；所述真伪验证模块用于对数据的真伪进行验证，并将验证后的数据发送给数据分析模块；所述数据分析模块用于对数据进行分析，判断数据的类型，并将数据发送给数据清理单元，所述数据清理单元用于将不符合检测的数据从系统中清除。
13.作为优选，所述s2中无效数据包括以下内容：
14.a、环境条件不适合：高原环境下发动机燃烧发生恶化，导致scr转化效率发生异常；
15.b、nox传感器露点检测未完成：依据scr前、后nox传感器的测量值，在nox传感器露点检测完成之前，nox传感器测量值为假值，不能用于scr转化效率的计算；
16.c、scr工作条件不适合：根据还原剂和scr催化剂的特性，温度较低还原剂参与反应，或scr转化效率较低，而温度超过一定数值后进入dpf再生过程，导致scr转化效率低，scr处于不正常的工作条件下，不适合进行scr效率的计算；
17.d、排气流量不适合：不适合的空速范围导致scr转化效率下降，且空速受排气流量或进气流量影响，排气流量或进气流量与发动机转速和扭矩关系密切，产生的数据不适合进行scr效率的计算。
18.作为优选，所述s3中积分的阈值需根据机型的基准扭矩对积分阈值做归一化处理
19.所述积分的阈值的计算公式为：m
lmt
＝a*t
std
20.其中，m
lmt
为nox质量积分的阈值，单位为g；t
std
为发动机基准扭矩，单位为n
·
m；a为调节系数，单位为g/(n
·
m)，一般取值范围为0.05-0.1。
21.作为优选，所述s3中nox测量值为浓度，且质量积分阈值的测量值为重量，所述nox浓度转换为质量流量的计算公式为：
22.mf
nox
＝c
nox
*46*(mf
air
+mf
fuel
*0.835)*277.78/29/1000000000
23.其中，mf
nox
为nox的质量流量，单位为g/s；c
nox
为nox传感器测量值，单位为ppm；mf
air
为进气流量，单位为kg/h；mf
fuel
为燃油流量，单位为l/h。
24.作为优选，所述数据采集模块的频率为1hz，当mf
nox
积分值超过m
lmt
时计算一次scr效率，其计算公式为：
25.eff
scr
＝(m
nox
_
up-m
nox
_
down
)/m
nox
_
up
*100％
26.其中，ef
fscr
为scr的转化效率，单位为％；m
nox_up
为scr上游nox质量积分值，单位为g；m
nox_down
为scr下游nox质量积分值，单位为g。
27.作为优选，所述s4中对scr效率是否正常判定的公式为：
28.eff
scr
≥eff
norm
*b，效率正常
29.eff
scr
《eff
norm
*b，效率低
30.其中，eff
norm
为scr正常工作时的一般转化效率，为了防止误判，加入调节系数b，b取值范围为0.75～0.85.
31.作为优选，所述s4中计算scr效率时，须参考obd数据流，若存在nox控制系统的相关故障，具体包括反应剂供给、反应剂质量、反应剂消耗量、喷嘴工作、因篡改导致故障等方面故障，可能导致scr工作不正常，导致转化效率下降，在评估scr转化效率时应排除此类状
况。
32.本发明的有益效果是：
33.1、利用现行柴油车排放标准要求上传的数据项作为基础，不需要增加额外的数据项，也不需要增加测试设备，成本零增加，既可以帮助监管部门加大监管力度和覆盖范围，又可以帮助发动机生产厂家节省昂贵测试设备费用。
34.2、通过对上传的数据进行清理和处理，建立scr效率评估模型，可以有效监控在用车的scr效率，间接实现对在用车的实际道路nox排放监控，可快速识别nox超标嫌疑车辆，及时进行问题追踪及整改。
附图说明：
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
39.图1是本发明工作流程示意图；
40.图2是利用本方法评估scr效率正常的示意图；
41.图3是利用本方法评估scr效率低的示意图。
具体实施方式：
42.如图1、图2和图3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
43.实施例1：
44.利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，包括以下步骤：
45.s1、读入远程排放终端产生的数据，并导入发动机基准扭矩；
46.s2、通过数据清洗单元，去除远程排放终端数据中存在的无效数据以及错误数据，完成有效数据提取；
47.s3、采用移动窗口法计算，按照时间序列将车辆运行的有效数据划分成连续的窗口，根据scr上游和下游的nox传感器测量值计算每个窗口内的转化效率，移动窗口的大小根据scr上游nox质量积分值确定，当nox质量积分到一定阈值时计算一次scr转化效率；
48.s4、判定scr效率是否正常；
49.通过对上传的数据进行清理和处理，建立scr效率评估模型，可以有效监控在用车的scr效率，间接实现对在用车的实际道路nox排放监控，对生产企业而言，可快速识别nox超标嫌疑车辆，及时进行问题追踪及整改；对环境保护部门而言，可实现全时段全地域的在用车排放监管，提升效率，降低成本。
50.实施例2：
51.所述s1中远程排放终端包括数据处理单元、数据采集模块、数据类型检测模块、数据分类模块和网络通信模块，所述数据采集单元用于采集汽车排放参数，并将采集到的燃比、燃料流速和行驶距离发送给数据类型检测模块；所述数据类型检测模块用于根据排放参数检测燃油类型，并将判断结果发送给数据分类模块；所述数据分类模块用于根据判断结果将不同燃油类型的数据进行区别归类；所述网络通讯模块用于将远程排放终端与监控客户端建立远程通信，实现车辆行驶数据的传输；
52.可以对道路汽车参数进行实时采集，判断燃料类型，并根据燃料类型对汽车参数数据进行分类管理上传，能提高前端的处理能力，从而方便后续的检测。
53.所述s2中数据清洗单元包括数据提取模块、数据解码模块、真伪验证模块、数据分析模块和数据清理单元，所述数据提取模块用于提取远程排放终端中汇总的汽车排放参数数据，并将数据发送给数据解码模块；所述数据解码模块用于将接收的数据解码，并将解码后的数据发送给真伪验证模块；所述真伪验证模块用于对数据的真伪进行验证，并将验证后的数据发送给数据分析模块；所述数据分析模块用于对数据进行分析，判断数据的类型，并将数据发送给数据清理单元，所述数据清理单元用于将不符合检测的数据从系统中清除；
54.可以对数据进行验证管理，从而将无法使用的数据剔除，避免无关数据或错误数据对检测结果产生影响。
55.所述s2中无效数据包括以下内容：
56.a、环境条件不适合：高原环境下发动机燃烧发生恶化，导致scr转化效率发生异常；
57.b、nox传感器露点检测未完成：依据scr前、后nox传感器的测量值，在nox传感器露点检测完成之前，nox传感器测量值为假值，不能用于scr转化效率的计算；
58.c、scr工作条件不适合：根据还原剂和scr催化剂的特性，温度较低还原剂参与反应，或scr转化效率较低，而温度超过一定数值后进入dpf再生过程，导致scr转化效率低，scr处于不正常的工作条件下，不适合进行scr效率的计算；
59.d、排气流量不适合：不适合的空速范围导致scr转化效率下降，且空速受排气流量或进气流量影响，排气流量或进气流量与发动机转速和扭矩关系密切，产生的数据不适合进行scr效率的计算。
60.所述s3中积分的阈值需根据机型的基准扭矩对积分阈值做归一化处理
61.所述积分的阈值的计算公式为：m
lmt
＝a*t
std
62.其中，m
lmt
为nox质量积分的阈值，单位为g；t
std
为发动机基准扭矩，单位为n
·
m；a为调节系数，单位为g/(n
·
m)，一般取值范围为0.05-0.1。
63.所述s3中nox测量值为浓度，且质量积分阈值的测量值为重量，所述nox浓度转换为质量流量的计算公式为：
64.mf
nox
＝c
nox
*46*(mf
air
+mf
fuel
*0.835)*277.78/29/1000000000
65.其中，mf
nox
为nox的质量流量，单位为g/s；c
nox
为nox传感器测量值，单位为ppm；mf
air
为进气流量，单位为kg/h；mf
fuel
为燃油流量，单位为l/h。
66.所述数据采集模块的频率为1hz，当mf
nox
积分值超过m
lmt
时计算一次scr效率，其计算公式为：
67.eff
scr
＝(m
nox
_
up-m
nox
_
down
)/m
nox
_
up
*100％
68.其中，ef
fscr
为scr的转化效率，单位为％；m
nox_up
为scr上游nox质量积分值，单位为g；m
nox_down
为scr下游nox质量积分值，单位为g。
69.所述s4中对scr效率是否正常判定的公式为：
70.eff
scr
≥eff
norm
*b，效率正常
71.eff
scr
《eff
norm
*b，效率低
72.其中，eff
norm
为scr正常工作时的一般转化效率，为了防止误判，加入调节系数b，b取值范围为0.75～0.85；
73.所述s4中计算scr效率时，须参考obd数据流，若存在nox控制系统的相关故障，具体包括反应剂供给、反应剂质量、反应剂消耗量、喷嘴工作、因篡改导致故障等方面故障，可能导致scr工作不正常，导致转化效率下降，在评估scr转化效率时应排除此类状况。
74.实施例3：
75.通过数据采集单元采集汽车排放参数，并将采集到的燃比、燃料流速和行驶距离发送给数据类型检测模块，数据类型检测模块根据排放参数检测燃油类型，并将判断结果发送给数据分类模块；数据分类模块根据判断结果将不同燃油类型的数据进行区别归类；网络通讯模块将远程排放终端与监控客户端建立远程通信，实现车辆行驶数据的传输，通过数据提取模块提取远程排放终端中汇总的汽车排放参数数据，并将数据发送给数据解码模块；数据解码模块将接收的数据解码，并将解码后的数据发送给真伪验证模块；真伪验证模块对数据的真伪进行验证，并将验证后的数据发送给数据分析模块；数据分析模块对数据进行分析，判断数据的类型，并将数据发送给数据清理单元，数据清理单元将不符合检测的数据从系统中清除，不符合检测的数据分为环境条件不适合、nox传感器露点检测未完成、scr工作条件不适合和排气流量不适合；其中环境条件不适合针对高原环境下发动机燃烧可能发生恶化，导致scr转化效率发生异常，因此，高原环境下不进行scr转化效率的评估，这与gb17691-2018标准关于海拔高于2400m暂停obd相关监控的要求相符，由于大气压力与海拔存在一定联系，可用远程排放终端的大气压力数据项进行筛选；nox传感器露点检测未完成，本评估方法计算scr转化效率主要依据scr前、后nox传感器的测量值，在nox传感器露点检测完成之前，nox传感器测量值为假值，不能用于scr转化效率的计算。露点检测是否完成可用远程排放终端的scr上游nox传感器输出值和scr下游nox传感器输出值数据项进行筛选；scr工作条件不适合，根据还原剂和scr催化剂的特性，当温度较低时，可能没有还原剂参与反应，或者scr转化效率较低，而温度超过一定数值后，很可能进入了dpf再生过
程，scr转化效率也很低，scr处于不正常的工作条件下，不适合进行scr效率的计算，scr工作环境是否合适，可用远程排放终端的scr入口温度和scr出口温度数据项进行筛选；排气流量不适合，空速是scr转化效率的重要影响因素，不适合的空速范围可能导致scr转化效率的下降，而空速受排气流量或进气流量影响，排气流量或进气流量与发动机转速和扭矩关系密切，因此，排气流量可用远程排放终端的发动机净输出扭矩和发动机转速数据项进行筛选；采用移动窗口法计算，按照时间序列将车辆运行的有效数据划分成连续的窗口，根据scr上游和下游的nox传感器测量值计算每个窗口内的转化效率，移动窗口的大小根据scr上游nox质量积分值确定，当nox质量积分到一定阈值时计算一次scr转化效率，通过公式m
lmt
＝a*t
std
参照机型的基准扭矩对积分阈值做归一化处理，通过mf
nox
＝c
nox
*46*(mf
air
+mf
fuel
*0.835)*277.78/29/1000000000将nox浓度转换为质量流量，参考obd数据流对scr效率是否正常进行判定，若判断结果为eff
scr
≥eff
norm
*b，则表示scr效率正常，如图2所示，若判读结果为eff
scr
《eff
norm
*b，则表示scr效率低，如图3所示。
76.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、读入远程排放终端产生的数据，并导入发动机基准扭矩；s2、通过数据清洗单元，去除远程排放终端数据中存在的无效数据以及错误数据，完成有效数据提取；s3、采用移动窗口法计算，按照时间序列将车辆运行的有效数据划分成连续的窗口，根据scr上游和下游的nox传感器测量值计算每个窗口内的转化效率，移动窗口的大小根据scr上游nox质量积分值确定，当nox质量积分到一定阈值时计算一次scr转化效率；s4、判定scr效率是否正常。2.根据权利要求1所述的利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，其特征在于，所述s1中远程排放终端包括数据处理单元、数据采集模块、数据类型检测模块、数据分类模块和网络通信模块，所述数据采集单元用于采集汽车排放参数，并将采集到的燃比、燃料流速和行驶距离发送给数据类型检测模块；所述数据类型检测模块用于根据排放参数检测燃油类型，并将判断结果发送给数据分类模块；所述数据分类模块用于根据判断结果将不同燃油类型的数据进行区别归类；所述网络通讯模块用于将远程排放终端与监控客户端建立远程通信，实现车辆行驶数据的传输。3.根据权利要求1所述的利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，其特征在于，所述s2中数据清洗单元包括数据提取模块、数据解码模块、真伪验证模块、数据分析模块和数据清理单元，所述数据提取模块用于提取远程排放终端中汇总的汽车排放参数数据，并将数据发送给数据解码模块；所述数据解码模块用于将接收的数据解码，并将解码后的数据发送给真伪验证模块；所述真伪验证模块用于对数据的真伪进行验证，并将验证后的数据发送给数据分析模块；所述数据分析模块用于对数据进行分析，判断数据的类型，并将数据发送给数据清理单元，所述数据清理单元用于将不符合检测的数据从系统中清除。4.根据权利要求1所述的利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，其特征在于，所述s2中无效数据包括以下内容：a、环境条件不适合：高原环境下发动机燃烧发生恶化，导致scr转化效率发生异常；b、nox传感器露点检测未完成：依据scr前、后nox传感器的测量值，在nox传感器露点检测完成之前，nox传感器测量值为假值，不能用于scr转化效率的计算；c、scr工作条件不适合：根据还原剂和scr催化剂的特性，温度较低还原剂参与反应，或scr转化效率较低，而温度超过一定数值后进入dpf再生过程，导致scr转化效率低，scr处于不正常的工作条件下，不适合进行scr效率的计算；d、排气流量不适合：不适合的空速范围导致scr转化效率下降，且空速受排气流量或进气流量影响，排气流量或进气流量与发动机转速和扭矩关系密切，产生的数据不适合进行scr效率的计算。5.根据权利要求1所述的利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，其特征在于，所述s3中积分的阈值需根据机型的基准扭矩对积分阈值做归一化处理：所述积分的阈值的计算公式为：m
lmt
＝a*t
std
其中，m
lmt
为nox质量积分的阈值，单位为g；t
std
为发动机基准扭矩，单位为n
·
m；a为调
节系数，单位为g/(n
·
m)，一般取值范围为0.05-0.1。6.根据权利要求1所述的利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，其特征在于，所述s3中nox测量值为浓度，且质量积分阈值的测量值为重量，所述nox浓度转换为质量流量的计算公式为：mf
nox
＝c
nox
*46*(mf
air
+mf
fuel
*0.835)*277.78/29/1000000000其中，mf
nox
为nox的质量流量，单位为g/s；c
nox
为nox传感器测量值，单位为ppm；mf
air
为进气流量，单位为kg/h；mf
fuel
为燃油流量，单位为l/h。7.根据权利要求2所述的利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，其特征在于，所述数据采集模块的频率为1hz，当mf
nox
积分值超过m
lmt
时计算一次scr效率，其计算公式为：eff
scr
＝(m
nox
_
up-m
nox
_
down
)/m
nox
_
up
*100％其中，ef
fscr
为scr的转化效率，单位为％；m
nox_up
为scr上游nox质量积分值，单位为g；m
nox_down
为scr下游nox质量积分值，单位为g。8.根据权利要求1所述的利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，其特征在于，所述s4中对scr效率是否正常判定的公式为：eff
scr
≥eff
norm
*b，效率正常eff
scr
<eff
norm
*b，效率低其中，eff
norm
为scr正常工作时的一般转化效率，为了防止误判，加入调节系数b，b取值范围为0.75～0.85。9.根据权利要求1所述的利用远程排放管理终端数据监控在用车scr效率的方法，其特征在于，所述s4中计算scr效率时，须参考obd数据流，若存在nox控制系统的相关故障，具体包括反应剂供给、反应剂质量、反应剂消耗量、喷嘴工作、因篡改导致故障等方面故障，可能导致scr工作不正常，导致转化效率下降，在评估scr转化效率时应排除此类状况。

技术总结
本发明公开了一种利用远程排放管理终端数据监控在用车SCR效率的方法，包括以下步骤：读入远程排放终端产生的数据，并导入发动机基准扭矩；数据清洗，完成有效数据提取；采用移动窗口法计算SCR转化效率，本发明利用现行柴油车排放标准要求上传的数据项作为基础，不需要增加额外的数据项，也不需要增加测试设备，成本零增加，既可以帮助监管部门加大监管力度和覆盖范围，又可以帮助发动机生产厂家节省昂贵测试设备费用；通过对上传的数据进行清理和处理，建立SCR效率评估模型，可以有效监控在用车的SCR效率，间接实现对在用车的实际道路NOx排放监控，可快速识别NOx超标嫌疑车辆，及时进行问题追踪及整改。问题追踪及整改。问题追踪及整改。


技术研发人员：裴毅强 刘春涛 张帆 秦静 施泰峰 李志强 吴春玲
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/6/14