本发明涉及电控柴油发动机技术领域，具体地涉及一种构建发动机出口烟度估算模型的方法、一种使用发动机出口烟度估算模型限制燃油喷射量的方法、一种发动机出口烟度预测方法、一种限制燃油喷射量的系统、一种用于限制燃油喷射量的设备和一种计算机可读存储介质。
背景技术：
目前根据发动机烟度限制发动机喷油量的方案，当发动机在一定转速和喷射油量下，空燃比小于一定值时，限制喷射油量；现有方案主要考虑空燃比对烟度的影响，但实际中发动机的烟度，还受废气再循环(exhaustgasrecirculation，egr)率、轨压、主喷提前角等因素的影响；如果只考虑空燃比，发动机在运行过程中，存在空燃比很高但烟度排放很小的现象，但由于现有发动机方案的限制喷射油量机制直接判断空燃比阈值，则当空燃比增高并达到限制喷射油量的阈值时，就会执行限制喷射油量的操作，该操作不仅属于错误的执行操作，并且还影响了发动机动力；或者存在空燃比很小但烟度排放很大的现象，由于未达到空燃比阈值而尚未限制喷射油量，但发动机烟度排放量已经处于需要通过调整喷油量进行限制的区间，导致发动机烟度排放限制失效的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种限制燃油喷射量的方法及其系统，现有技术存在发动机烟度排放限制失效或限制操作介入的准确性低等技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种构建发动机出口烟度估算模型的方法，该方法包括：
s1)确定影响发动机出口烟度的参量集和确定所述参量集内每个参量的影响水平；
s2)根据所有影响水平的大小关系和每个参量的变化所造成的发动机出口烟度的变化，确定与每个参量对应的影响因子并形成影响因子集合，再根据所述影响因子集合构建估算模型。
具体的，步骤s1)中参量集包括：
发动机扭矩和发动机转速；
还包括：废气再循环率、轨压、燃油喷射量、喷射参量、空燃比和喷射角度中至少一个参量。
具体的，步骤s1)中确定所述参量集内每个参量的影响水平，包括：
获取每两个参量所对应的发动机出口烟度，确定相对影响水平，根据所有相对影响水平确定每个参量的影响水平。
具体的，步骤s2)中根据所述影响因子集合构建估算模型，包括：
将所述影响因子集合中所有影响因子的乘积关系作为估算模型，并将所述影响因子集合中所有影响因子的量的乘积值作为所述估算模型的发动机出口烟度。
具体的，还包括：
s3)获取与所述影响因子集合中所有影响因子当前量的乘积值对应的所述估算模型的估算发动机出口烟度，并获取与所述影响因子集合中每个影响因子当前量对应的参量的当前参数，并形成当前参数集，度量在所述当前参数集工况下的实际发动机出口烟度；
s4)根据所述估算发动机出口烟度和所述实际发动机出口烟度，结合所述阈值条件选择地调整所述影响因子当前量。
本发明实施例提供一种使用发动机出口烟度估算模型限制燃油喷射量的方法，该方法包括：
s1)获取影响发动机出口烟度的参量集的当前参数集，通过所述当前参数集确定与所述参量集中参量对应的影响因子当前量；
s2)通过所有影响因子当前量结合预设估算模型获得估算发动机出口烟度，再根据所述估算发动机出口烟度限制燃油喷射量。
具体的，步骤s2)中根据所述估算发动机出口烟度限制燃油喷射量，包括：
s201)根据所述估算发动机出口烟度确定当前油量最大增加率；
s202)获取当前燃油喷射量，通过所述当前油量最大增加率和所述当前燃油喷射量确定最大燃油喷射量。
本发明实施例提供一种发动机出口烟度预测方法，该方法包括：
s1)获取样本数据，其中，所述样本数据包括具有对应关系的实际发动机出口烟度和影响发动机出口烟度的参量集，所述参量集中每个参量具有实际参数；
s2)选定机器学习模型并设置损失量，通过所述样本数据结合所述机器学习模型和损失量进行训练，训练完成后获得用于发动机出口烟度的预测模型；
s3)获取所述参量集的当前参数集，再通过所述当前参数集结合预测模型获得预测发动机出口烟度。
本发明实施例提供一种限制燃油喷射量的系统，该系统包括：
估算模组，用于接收影响发动机出口烟度的参量集的当前参数集，且用于根据所述当前参数集结合预设估算模型获得估算发动机出口烟度；
限制模组，用于接收当前燃油喷射量和所述估算发动机出口烟度，用于根据所述当前燃油喷射量和所述估算发动机出口烟度获得最大燃油喷射量且还用于将所述最大燃油喷射量更新为当前最大燃油喷射量。
可选的，所述估算模组被配置有第一数据表或第一拟合曲线，其中，所述第一数据表或所述第一拟合曲线至少具有所述参量集内任意一个参量的每个参数与影响因子当前量的数值对应关系；
所述估算模组用于根据所述当前参数集利用所述第一数据表或所述第一拟合曲线确定所有影响因子当前量且用于通过所有影响因子当前量结合预设估算模型获得估算发动机出口烟度。
可选的，所述限制模组被配置有第二数据表或第二拟合曲线，其中，所述第二数据表或所述第二拟合曲线具有每个发动机出口烟度与油量最大增加率的数值对应关系；
所述限制模组用于根据所述估算发动机出口烟度利用所述第二数据表或所述第二拟合曲线确定当前油量最大增加率且用于通过所述当前油量最大增加率和所述当前燃油喷射量结合预设映射关系获得最大燃油喷射量。
再一方面，本发明实施例提供一种用于限制燃油喷射量的设备，包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的方法。
又一方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行前述的方法。
对应上述内容，本发明通过引入具有多个参量的参量集以及确定每个参量的影响因子(重要性)，进行估算烟度模型的构建；
本发明额外增加了发动机转速扭矩、废气再循环率、轨压、喷射参量、发动机转速和喷射角度，具有多维度特性和限制操作介入的准确性；
本发明提供了确定影响因子的方式；
本发明可以通过所有影响因子的量结合乘积关系获取估算烟度；
本发明可以通过估算烟度和与实际参数集对应的实际烟度的烟度差，结合阈值条件，调整不适合用于估算烟度的影响因子的当前量；
本发明可以通过油量最大增加率和烟度关系来获取最大燃油喷射量，从而实现限制燃油喷射量的目的；
本发明提供了利用机器学习进行烟度预测的方式；
本发明可以通过数据表或拟合曲线形式直接查询对应关系获得烟度值和最大油量增加率，相比复杂规则的计算和多策略的阈值判断的方案，在克服发动机烟度排放限制失效的问题基础上还具有高实用性和低成本性。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1为本发明实施例的主要系统架构示意图；
图2为本发明实施例的基于转速扭矩与影响因子的对应关系示意图；
图3为本发明实施例的空燃比与其影响因子的对应关系示意图；
图4为本发明实施例的egr率与其影响因子的对应关系示意图；
图5为本发明实施例的燃油喷射量与其影响因子的对应关系示意图；
图6为本发明实施例的轨压与其影响因子的对应关系示意图；
图7为本发明实施例的转速与其影响因子的对应关系示意图；
图8为本发明实施例的喷射角度与其影响因子的对应关系示意图；
图9为本发明实施例的烟度与油量最大增加率的对应关系示意图；
图10为本发明实施例的烟度与油量最大增加率的拟合曲线示意图；
图11为本发明实施例的估算烟度与参考烟度的偏差情况示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
实施例1
本实施例提供一种构建发动机出口烟度估算模型的方法，该方法包括：
s1)确定影响发动机出口烟度的参量集和确定所述参量集内每个参量的影响水平；
s2)根据所有影响水平的大小关系和每个参量的变化所造成的发动机出口烟度的变化，确定与每个参量对应的影响因子并形成影响因子集合，再根据所述影响因子集合构建估算模型；
具体的，步骤s1)中参量集包括：
发动机扭矩和发动机转速；
还包括：废气再循环率、轨压、燃油喷射量(当前)、喷射参量、空燃比和喷射角度中至少一个参量；
喷射参量根据具体发动机情况还可以包括各个喷射点位角度和各个喷射点位油量(主喷油量和提前角、预喷油量与提前角、后喷油量与喷射角度)，参量集还可以增加废气流量等参量。
具体的，步骤s1)中确定所述参量集内每个参量的影响水平，包括：
获取每两个参量所对应的发动机出口烟度，确定相对影响水平，根据所有相对影响水平确定每个参量的影响水平；
可以采集发动机在台架上的稳态和瞬态的数据，利用影响水平或相对影响水平，确定出每个参量对应的影响因子，以及每个参量多个参数中每参数所对应的影响因子当前量，如图2-图8；
具体的，步骤s2)中根据所述影响因子集合构建估算模型，包括：
将所述影响因子集合中所有影响因子的乘积关系作为估算模型，并将所述影响因子集合中所有影响因子的量的乘积值作为所述估算模型的发动机出口烟度so，即：
其中，sbase是由发动机扭矩和发动机转速所确定的基础烟度且具有量纲mg/m3，fi为i影响因子的量，i影响因子可以是afr影响因子(对应空燃比)、egr影响因子(对应egr率)、fuel影响因子(对应燃油喷射量)、rp影响因子(对应轨压)、speed影响因子(对应转速)和soi影响因子(对应喷射角度)，a为{afr,egr,fuel,rp,speed,soi}；
影响水平可通过参量的参数变化与烟度实测值变化的瞬态和稳态数据进行度量，再根据喷射角相对轨压的相对影响水平为小(可由对比实验得出)，通过进行多次台架采集实验和/或仿真实验确定喷射角的影响因子波动范围是1至3，轨压为1至60，并且喷射角的影响水平小于轨压的影响水平。
具体的，还包括：
s3)获取与所述影响因子集合中所有影响因子当前量(例如空燃比为15时，afr影响因子当前量为17)的乘积值对应的所述估算模型的估算发动机出口烟度，并获取与所述影响因子集合中每个影响因子当前量对应的参量的当前参数，并形成当前参数集，度量在所述当前参数集工况下的实际发动机出口烟度；
s4)根据所述估算发动机出口烟度和所述实际发动机出口烟度，结合所述阈值条件选择地调整所述影响因子当前量；
根据实际发动机情况设置阈值条件，阈值条件可以评价烟度排放与实际的烟度排放的差异，可以选择的调整影响因子当前量，以让差异符合阈值条件。
实施例2
基于实施例1，本实施例提供使用发动机出口烟度估算模型限制燃油喷射量的方法，该方法包括：
s1)获取影响发动机出口烟度的参量集的当前参数集，通过所述当前参数集确定与所述参量集中参量对应的影响因子当前量；
s2)通过所有影响因子当前量结合预设估算模型获得估算发动机出口烟度，再根据所述估算发动机出口烟度限制燃油喷射量；
具体的，步骤s2)中根据所述估算发动机出口烟度限制燃油喷射量，包括：
s201)根据所述估算发动机出口烟度确定当前油量最大增加率；
s202)获取当前燃油喷射量，通过所述当前油量最大增加率和所述当前燃油喷射量确定最大燃油喷射量；
例如，当前发动机转速1000rpm，扭矩150n·m，空燃比为25，egr率0.4，燃油喷射量10mg/stroke，轨压800bar，没有预喷和后喷，主喷提前角为2.5deg；则通过图2-图8，可得发动机出口的烟度大小为：
so＝sbase×fafr×fegr×ffuel×frp×fspeed×fsoi
＝1.7×3×2×1.2×2×0.755×1.05(mg/m3)
≈19.4mg/m3
可以再通过图9所确定拟合曲线图10可得当前油量最大增加率r0＝0.384，单位为1/s，s为秒；
配置预设映射关系在系统步长为0.1秒(s)时使得最大燃油喷射量fmax满足：
fmax＝f0×(1+r0×0.1)
其中，f0为当前燃油喷射量，则此时
fmax＝10×(1+0.384×0.1)＝10.384mg/stroke
图11为估算烟度与参考烟度的偏差情况示意图，横坐标referencepmoutrate为参考烟度，纵坐标为simulatedpmoutrate为估算烟度。
实施例3
对于烟度预测，本发明实施例提供发动机出口烟度预测方法，该方法包括：
s1)获取样本数据，其中，所述样本数据包括具有对应关系的实际发动机出口烟度和影响发动机出口烟度的参量集，所述参量集中每个参量具有实际参数；样本数据还可以分为测试集和训练集，测试集具有对应关系的实际发动机出口烟度和影响发动机出口烟度的参量集，训练集可以具有该对应关系也可以具有随机对应关系；
s2)选定机器学习模型并设置损失量，通过所述样本数据结合所述机器学习模型和损失量进行训练，训练完成后获得用于发动机出口烟度的预测模型；损失量用于描述训练过程中测试集的预测烟度和训练集的预测烟度的差距；
s3)获取所述参量集的当前参数集，再通过所述当前参数集结合预测模型获得预测发动机出口烟度。
实施例4
本发明实施例提供一种限制燃油喷射量的系统，该系统包括：
估算模组，用于接收影响发动机出口烟度的参量集的当前参数集，且用于根据所述当前参数集结合预设估算模型获得估算发动机出口烟度；
限制模组，用于接收当前燃油喷射量和所述估算发动机出口烟度，用于根据所述当前燃油喷射量和所述估算发动机出口烟度获得最大燃油喷射量且还用于将所述最大燃油喷射量更新为当前最大燃油喷射量；
该系统可以设置于发动机控制模组；该系统还可以具有配置模组，用于运维时对估算模组相对当前发动机进行调试、修改影响因子当前量或增减参量集；
可选的，所述估算模组被配置有第一数据表或第一拟合曲线，其中，所述第一数据表或所述第一拟合曲线至少具有所述参量集内任意一个参量的每个参数与影响因子当前量的数值对应关系；
所述估算模组用于根据所述当前参数集利用所述第一数据表或所述第一拟合曲线确定所有影响因子当前量且用于通过所有影响因子当前量结合预设估算模型获得估算发动机出口烟度。
可选的，所述限制模组被配置有第二数据表或第二拟合曲线，其中，所述第二数据表或所述第二拟合曲线具有每个发动机出口烟度与油量最大增加率的数值对应关系；
所述限制模组用于根据所述估算发动机出口烟度利用所述第二数据表或所述第二拟合曲线确定当前油量最大增加率且用于通过所述当前油量最大增加率和所述当前燃油喷射量结合预设映射关系获得最大燃油喷射量。
本发明系统用于柴油发动机的控制模组，从多个维度考虑发动机烟度排放相关参数，比如：发动机转速、发动机扭矩、发动机喷射油量、空燃比、egr率、主喷油量和提前角、预喷油量与提前角、后喷油量与喷射角度、轨压、废气流量等参数，综合模拟计算发动机出口的烟度，当模拟计算的烟度大于一定限值时，限制燃油喷射量的增加速率，从而限制了烟度排放物，因此采用本发明多维变量计算的方法，可比只考虑空燃比的方法控制更精确。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。