2015-06-12 19:30:27 來源:蓋世汽車網(wǎng)

如今，無論是汽油發(fā)動機還是柴油發(fā)動機，都變得越來越高效，也越來越復(fù)雜。可變氣門正時、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)動機終究還需要追求燃油經(jīng)濟性。

工程師稱，如果想控制致動器的復(fù)雜排列，便需要配備精確快速的傳感器來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)動機控制單元(ECU)便可以提前或延遲點火、開啟氣閥及調(diào)節(jié)渦輪增壓器氣流，以使發(fā)動機獲得最佳性能的同時還能控制廢氣排放。

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

此外，當(dāng)發(fā)動機啟動后，實體傳感器往往需要達(dá)到足夠溫度才會起作用，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)建一個測試氮氧化物的虛擬傳感器，霍尼韋爾研究團(tuán)隊首先通過傳感器提供的數(shù)據(jù)對相關(guān)項目進(jìn)行建模及校準(zhǔn)，這些項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。

上述項目的測試結(jié)果對于氮氧化物產(chǎn)生數(shù)量意義重大，如果建模成功的話，發(fā)動機排出的氮氧化物就能被準(zhǔn)確預(yù)估出來，同時也可以免去實體傳感器。

通過實驗室建立的數(shù)據(jù)來形成統(tǒng)計反應(yīng)曲面，這些統(tǒng)計模型無需運用物理學(xué)原理便能預(yù)測出傳感器響應(yīng)，不過其結(jié)果只是近似值，其實用性也受限于搜集的數(shù)據(jù)量。

霍尼韋爾則開發(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)類似，不過想比傳統(tǒng)系統(tǒng)模型，OnRAMP操作更簡單，運行速度也更快。

Chris Greentree解釋稱，OnRAMP“麻雀雖小，五臟俱全”，其運用了理想氣體定律、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類虛擬傳感器：發(fā)動機氮氧化物傳感器;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。