本发明创造属于发动机测试技术领域，尤其是涉及一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置和方法。
背景技术：
随着市场机动车的增加，能源消耗和环境污染问题日益凸显，国家也出台更为严苛的油耗和排放限值法规促使主机厂和车企加快节能减排的研究，2018年国家发布了《gb30510-2018重型商用车辆燃料消耗量限值》，不同设计总质量的货车燃料消耗量较上一阶段限值降低了11.5％-15.4％，马上颁布的四阶段油耗会对整车油耗要求更低，因此非常有必要在车辆研发前期进行车辆的油耗、排放评估。发动机在环(engine-in-the-loop，eil)仿真认为是硬件在环(hardware-in-the-loop，hil)仿真的一种特殊型式，可以在发动机台架上采用真实的发动机，通过搭建整车和驾驶员模型，开展整车循环工况试验，从而精确、真实地评估发动机瞬态工况下的排放和燃油经济性。
但是在进行柴油机eil台架试验时，由于排气管路和后处理系统没有像整车一样在不同车速下受环境风力吹拂的真实条件，后处理件在发动机高负荷瞬态工况运转后会持续保持较高的温度，使得scr一直处于高转化效率，导致eil测试的排放与实际整车测试存在较大偏差，尤其是nox排放物受后处理温度影响更为明显。
因此，需要开发一种用于用于发动机在环台架柴油机后处理温度控制装置，使得在发动机在eil整车循环工况过程中尾气后处理系统接近整车实际状态，以此提高eil排放测试的准确度。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置和方法，以解决柴油机eil台架试验时，由于排气管路和后处理系统没有像整车一样在不同车速下受环境风力吹拂的真实条件，后处理件在发动机高负荷瞬态工况运转后会持续保持较高的温度，使得scr一直处于高转化效率，导致eil测试的排放与实际整车测试存在较大偏差的问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置，包括输入系统、控制方式选择开关、控制方式第一通道、控制方式第二通道、变频系统、驱动风扇的三相驱动电机；
所述输入系统输出端与控制方式选择开关被控制端连接，所述控制方式选择开关的控制端分别连接控制方式第一通道输入端、控制方式第二通道输入端，所述控制方式第一通道的输出端、控制方式第二通道的输出端分别与变频系统的输入端连接，所述变频系统的输出端与三相驱动电机连接。
进一步的，所述控制方式第一通道包括第一模拟量信号输出通道，所述变频系统包括控制器输入信号电路，所述第一模拟量信号输出通道的输入端与控制方式选择开关控制端连接，所述第一模拟量信号输出通道的输出端与控制器输入信号电路的输入端连接。
进一步的，所述控制方式第二通道包括目标温度信号与实际温度信号对比模块、第二模拟信号输出通道，所述目标温度模块与实际温度信号对比模块的输入端连接控制方式选择开关控制端连接，所述目标温度信号与实际温度信号对比模块输入端还连接有实际排气温度采样模块，目标与实际信号对比模块的输出端与第二模拟信号输出通道的接收端连接，所述第二模拟信号输出通道的输出端与信号控制输入信号电路的输入端连接。
进一步的，所述变频系统还包括整流器，所述整流器输入端连接有220v电源，整流器输出端连接控制信号输入信号电路。
进一步的，所述变频系统还包括主控制电路、驱动电路、逆变器，所述控制器输入信号电路包括多个输出端，其中一个输出端与逆变器输入端连接，另一个输出端与主控制电路输入端连接，所主控制电路的其中一输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接逆变器的输入端，所述逆变器的输出端连接三相驱动电机，所述主控制电路另一个输出端连接有输出显示模块。
一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制方法，包括以下步骤：
s1、eil在环系统将计算得到目标车速或者输入的目标后处理排气温度输入给温度控制装置，通过控制方式选择开关选择控制方式第一通道或控制方式第二通道计算出模拟信号量；并将模拟量信号输出给控制器输入信号电路；
s2、通过控制器输入信号电路计算获得目标控制频率，将目标控制频率传输给主控制电路；
s3、通过主控制电路进一步对需求频率、电压进行计算，同时对输出的电压、电流、频率进行检测，频率通过模拟信号输出给puma系统进行实时显示监控；
s4、驱动电路将主控制电路运算后的脉冲控制信号进行功率放大，输入给逆变器，逆变器产生交流电频率的更改，从而改变外置三相电动机运行速度。
进一步的，所述步骤s1中控制方式第一通道计算模拟信号量过程如下：
根据eil系统计算出的车速值，通过脚本公式转换为对应的0-10v模拟量信号。
进一步的，所述步骤s2中控制方式第二通道计算模拟信号量过程如下：
将整车工况采集的温度传感器obd数据作为数列输入给eil系统，将输入的温度与实时采集的温度进行比较，通过比较结果增大或者减小模拟通道输出的0-10v模拟量信号。
相对于现有技术，本发明创造所述的具有以下优势：
(1)本发明所述的处理温度控制装置和方法，提高eil方法测试排气污染物的精度，利用此方法可以实现在台架上对进入整车后处理系统排气温度进行控制，结合eil试验系统可以在研发前期评估车辆排放水平。
(2)本发明所述的处理温度控制装置和方法可以在台架上针对后处理系统的保温措施进行台架验证，确保研发方案在搭载车辆后满足法规要求。
(3)本发明所述的处理温度控制装置和方法可以对车辆在实际道路行驶过程中后处理系统受环境影响的因素进行评估，可评价不同外界风力强度下pems的排放。
(4)本发明所述的处理温度控制装置和方法可以减少主机厂对原型车、转毂的依赖，可以直接在发动机台架评估该系统搭载不同车型的排放和油耗水平，用于初步筛选出高风险车型。
(5)本发明所述的处理温度控制装置和方法eil台架上有无风机的对比，在没有风机吹拂的情况下，c-wtvc累计nox排放接近于0.1g，处于非常低的水平。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的有无风机对nox排放的影响走势图；
图2为本发明创造实施例所述的ell在环系统流程图；
图3为本发明创造实施例所述的一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置和方法流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1至图3所示，一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置，包括输入系统、控制方式选择开关、控制方式第一通道、控制方式第二通道、变频系统、驱动风扇的三相驱动电机；
所述输入系统输出端与控制方式选择开关被控制端连接，所述控制方式选择开关的控制端分别连接控制方式第一通道输入端、控制方式第二通道输入端，所述控制方式第一通道的输出端、控制方式第二通道的输出端分别与变频系统的输入端连接，所述变频系统的输出端与三相驱动电机连接。
所述控制方式第一通道包括第一模拟量信号输出通道，所述变频系统包括控制器输入信号电路，所述第一模拟量信号输出通道的输入端与控制方式选择开关控制端连接，所述第一模拟量信号输出通道的输出端与控制器输入信号电路的输入端连接。
所述控制方式第二通道包括目标温度信号与实际温度信号对比模块、第二模拟信号输出通道，所述目标温度信号与实际温度信号对比模块的输入端连接控制方式选择开关控制端连接，所述目标温度信号与实际信号对比模块输入端还连接有实际排气温度采样模块，目标温度信号与实际温度信号对比模块的输出端与第二模拟信号输出通道的接收端连接，所述第二模拟信号输出通道的输出端与信号控制输入信号电路的输入端连接。
所述变频系统还包括整流器，所述整流器输入端连接有220v电源，整流器输出端连接控制信号输入信号电路。
所述变频系统还包括主控制电路、驱动电路、逆变器，所述控制器输入信号电路包括多个输出端，其中一个输出端与逆变器输入端连接，另一个输出端与主控制电路输入端连接，所主控制电路的其中一输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接逆变器的输入端，所述逆变器的输出端连接三相驱动电机，所述主控制电路另一个输出端连接有输出显示模块。
如图1至图3所示，一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制方法，包括以下步骤：
s1、eil在环系统将计算得到目标车速或者输入的目标后处理排气温度输入给温度控制装置，通过控制方式选择开关选择控制方式第一通道或控制方式第二通道计算出模拟信号量；并将模拟量信号输出给控制器输入信号电路；
s2、通过控制器输入信号电路计算获得目标控制频率，将目标控制频率传输给主控制电路；
s3、通过主控制电路进一步对需求频率、电压进行计算，同时对输出的电压、电流、频率进行检测，频率通过模拟信号输出给puma系统进行实时显示监控；
s4、驱动电路将主控制电路运算后的脉冲控制信号进行功率放大，输入给逆变器，逆变器产生交流电频率的更改，从而改变外置三相电动机运行速度。
如图3所示，所述步骤s1中控制方式第一通道计算模拟信号量过程如下：
根据eil系统计算出的目标车速值，通过脚本公式转换为对应的0-10v模拟量信号。
根据目标车速控制方法如下：在后处理温度控制装置中设置0-10v模拟信号输出通道(定义变量名v_fan)，设置0-10v线性对应0-100％调节频率，并通过程序与vsm目标车速(定义变量名v_act)关联，根据读取到的车速信号进行模拟量信号变换输出，改变三相驱动电机前逆变器生成交流电频率，从而控制风机的运行频率，具体对应关系需要根据在测发动机模型车辆进行调整；例如v_fan输出程序方案如下：
publicv_fan//定义变量v_fan
ifv_act<＝20then
v_fan＝20//车速小于等于20km/h风机风力频率为最大频率的20％
elseif20<v_act<＝60
v_fan＝v_act*1.5//车速大于20km/h,小于等于60km/h，风机风力数值为车速乘以1.5
elseifv_act>60
v_fan＝100//车速大于60km/h，风机风力频率为最大频率的100％
endif。
如图3所示，所述步骤s2中控制方式第二通道计算模拟信号量过程如下：
将整车工况采集的温度传感器obd数据作为数列输入给eil系统，将输入的温度与实时采集的温度进行比较，通过比较结果增大或者减小模拟通道输出的0-10v模拟量信号；
根据目标后处理前排气温度控制方法如下：根据整车工况测试瞬态采集的后处理温度传感器数据，以数组形式输入给后处理温度控制装置作为该工况下每个瞬时目标排气温度(定义变量名t_dem)，在eil台架进行测试时，需要在后处理件前加装k型热电偶进行温度实时采集(定义变量名t_exh2)，并在发动机运行过程中进行实际温度和目标温度的对比，同样在后处理温度控制装置中设置0-10v模拟信号输出通道(定义变量名v_fan)，设置0-10v线性对应0-100％调节频率，根据对比的结果进行模拟输出信号的增大或者减小，以此实现三项电动机风机运行频率的更改。
例如v_fan输出程序方案如下：
publicv_fan//定义变量v_fan
v_fan＝0//设置初始v_fan值
ift_exh2<＝t_demthen
v_fan＝v_fan-10//t_exh2小于等于t_edm，风机风力数值减10
elseift_exh2＞t_dem
v_fan＝v_fan 10//t_exh2小于等于t_edm，风机风力数值加10
endif
受模拟量信号通道范围限制，v_fan小于0，实际输出为0，v_fan大于100，实际输出为100，即风机控制输出的最大频率。
如图3所示，具体控制方法如下：
在avlvsm中搭建车辆模型及驾驶员模型，输入需求的驾驶工况目标车速后，vsm根据输入的车辆模型参数和驾驶员模型参数计算发动机转速和扭矩，同时将数据作为目标转速和扭矩通过test.bed.connect输入给puma系统，通过控制测功机和油门实现发动机目标工况。
在不改变发动机运行工况的前提下，后处理温度排气温度的控制可以通过两种方法进行。在装置中可进行控制方式的选择，分别根据目标车速或目标后处理前排气温度进行控制，该装置主要组成部分说明：
eil在环系统将计算得到目标车速或者输入的目标后处理排气温度输入给温度控制装置，通过控制方式选择开关进行后处理温度控制装置控制方式选择，单次测试只能采用一种控制方式运行。
控制方式①：
根据eil系统计算出的车速值，通过脚本公式转换为对应的0-10v模拟量信号，并利用模拟量信号输出通道输出给控制器输入信号电路，模拟量信号输出0-10v分别对应控制器0hz到最大允许使用的频率，一般为50hz，这样可以通过实时计算车速值获得目标控制频率，主控制电路进一步对需求频率、电压进行计算，同时对输出的电压、电流、频率进行检测，频率通过模拟信号输出给puma系统进行实时显示监控。驱动电路将主控制电路运算后的脉冲控制信号进行功率放大，输入给逆变器，以此实现经过逆变器产生交流电频率的更改，从而改变外置三相电动机(用于驱动风扇扇叶)的运行转速。为了保护电路安全，在逆变器和三相电动机之间添加保护电路，如常见的过流短路保护电路。
整流器：将220v交流电转变为直流电，一是用于提供出逆变器工作的直流电的源头，二是转变为直流电可用于整个装置控制电路供电。
根据目标车速控制方法如下：在后处理温度控制装置中设置0-10v模拟信号输出通道(定义变量名v_fan)，设置0-10v线性对应0-100％调节频率，并通过程序与vsm目标车速(定义变量名v_act)关联，根据读取到的车速信号进行模拟量信号变换输出，改变三相电动机前逆变器生成交流电频率，从而控制风机的运行频率，具体对应关系需要根据在测发动机模型车辆进行调整。例如v_fan输出程序方案如下：
publicv_fan//定义变量v_fan
ifv_act<＝20then
v_fan＝20//车速小于等于20km/h风机风力频率为最大频率的20％
elseif20<v_act<＝60
v_fan＝v_act*1.5//车速大于20km/h,小于等于60km/h，风机风力数值为车速乘以1.5
elseifv_act>60
v_fan＝100//车速大于60km/h，风机风力频率为最大频率的100％
endif
控制方式②：
将整车工况采集的温度传感器obd数据作为数列输入给eil系统，将输入的温度与实时采集的温度进行比较，通过比较结果增大或者减小模拟通道输出的0-10v模拟量信号，后续步骤同控制方式①，实时改变外置三项电机(驱动风扇扇叶)的运行转速。
根据目标后处理前排气温度控制方法如下：根据整车工况测试瞬态采集的后处理温度传感器数据，以数组形式输入给后处理温度控制装置作为该工况下每个瞬时目标排气温度(定义变量名t_dem)，在eil台架进行测试时，需要在后处理件前加装k型热电偶进行温度实时采集(定义变量名t_exh2)，并在发动机运行过程中进行实际温度和目标温度的对比，同样在后处理温度控制装置中设置0-10v模拟信号输出通道(定义变量名v_fan)，设置0-10v线性对应0-100％调节频率，根据对比的结果进行模拟输出信号的增大或者减小，以此实现三项电动机风机运行频率的更改。例如v_fan输出程序方案如下：
publicv_fan//定义变量v_fan
v_fan＝0//设置初始v_fan值
ift_exh2<＝t_demthen
v_fan＝v_fan-10//t_exh2小于等于t_edm，风机风力数值减10
elseift_exh2＞t_dem
v_fan＝v_fan 10//t_exh2小于等于t_edm，风机风力数值加10
endif
受模拟量信号通道范围限制，v_fan小于0，实际输出为0，v_fan大于100，实际输出为100，即风机控制输出的最大频率。
最佳实施方式如下：
根据目标车速控制：
1、测试相似整车滑行过程中不同车速下经过迎风面对排气管路及后处理系统吹拂的风力(滑行标准参照gbt27840-2011附录c)。
2、在eil系统中搭建整车模型、驾驶员模型。
3、在后处理温度控制装置中选择目标车速控制方法，根据整车测试的风量在台架上对风机控制的程序公式进行修正，在台架上实现整车驾驶时后处理系统风力吹拂的模拟。
4、在保持风机跟随目标车速变化，在发动机台架上结合eil系统进行整车工况测试(c-wtvc、中国工况、pems等)。
5、在每个车速下适量增大风机频率，可以验证pems循环工况中随着后处理散热增加，排放劣化的程度。
根据目标后处理前排气温度控制：
1、参考已有的整车工况数据库数据和发动机排量，选择一些恶劣工况数据进行组合，特别是针对一些温度低于240℃的工况片段，组个一组后处理前排气温度数据作为目标温度输入给温度控制装置。
2、在eil系统中搭建整车模型、驾驶员模型，在在后处理温度控制装置中选择目标后处理前排气温度控制方法。
3、在eil系统测试运行过程中进行目标和实际采集到的温度数据比较。
根据比较的结果调整逆变器交流电产生的频率，从而控制风机的频率。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
1.一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置，其特征在于：包括输入系统、控制方式选择开关、控制方式第一通道、控制方式第二通道、变频系统、驱动风扇的三相驱动电机；
所述输入系统输出端与控制方式选择开关被控制端连接，所述控制方式选择开关的控制端分别连接控制方式第一通道输入端、控制方式第二通道输入端，所述控制方式第一通道的输出端、控制方式第二通道的输出端分别与变频系统的输入端连接，所述变频系统的输出端与三相驱动电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置，其特征在于：所述控制方式第一通道包括第一模拟量信号输出通道，所述变频系统包括控制器输入信号电路，所述第一模拟量信号输出通道的输入端与控制方式选择开关控制端连接，所述第一模拟量信号输出通道的输出端与控制器输入信号电路的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置，其特征在于：所述控制方式第二通道包括目标温度信号与实际温度信号对比模块、第二模拟信号输出通道，所述目标与实际信号对比模块的输入端连接控制方式选择开关控制端连接，所述目标温度信号与实际温度信号对比模块输入端还连接有实际排气温度采样模块，目标温度信号与实际温度信号对比模块的输出端与第二模拟信号输出通道的接收端连接，所述第二模拟信号输出通道的输出端与信号控制输入信号电路的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置，其特征在于：所述变频系统还包括整流器，所述整流器输入端连接有220v电源，整流器输出端连接控制信号输入信号电路。
5.根据权利要求1所述的一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制装置，其特征在于：所述变频系统还包括主控制电路、驱动电路、逆变器，所述控制器输入信号电路包括多个输出端，其中一个输出端与逆变器输入端连接，另一个输出端与主控制电路输入端连接，所主控制电路的其中一输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接逆变器的输入端，所述逆变器的输出端连接三相驱动电机，所述主控制电路另一个输出端连接有输出显示模块。
6.一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制方法，其特征在于包括以下步骤：
s1、eil在环系统将计算得到目标车速或者输入的目标后处理排气温度输入给温度控制装置，通过控制方式选择开关选择控制方式第一通道或控制方式第二通道计算出模拟信号量；并将模拟量信号输出给控制器输入信号电路；
s2、通过控制器输入信号电路计算获得目标控制频率，将目标控制频率传输给主控制电路；
s3、通过主控制电路进一步对需求频率、电压进行计算，同时对输出的电压、电流、频率进行检测，频率通过模拟信号输出给puma系统进行实时显示监控；
s4、驱动电路将主控制电路运算后的脉冲控制信号进行功率放大，输入给逆变器，逆变器产生交流电频率的更改，从而改变外置三相电动机运行速度。
7.根据权利要求6所述的一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制方法，其特征在于：所述步骤s1中控制方式第一通道计算模拟信号量过程如下：
根据eil系统计算出的车速值，通过脚本公式转换为对应的0-10v模拟量信号。
8.根据权利要求6所述的一种用于柴油发动机在环的后处理温度控制方法，其特征在于：所述步骤s2中控制方式第二通道计算模拟信号量过程如下：
将整车工况采集的温度传感器obd数据作为数列输入给eil系统，将输入的温度与实时采集的温度进行比较，通过比较结果增大或者减小模拟通道输出的0-10v模拟量信号。
技术总结