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混动/增程发动机低利用率的累积热后果与维护性热策略

大纲的完整展开版——讲师授课蓝本 / 学员自学材料

F4-03 混动/增程发动机低利用率的累积热后果与维护性热策略

课程代码 F4-03 · 板块 F 动力总成与整车其他热源 / F4 混动专属热管理 时长 约 4 小时(5 讲 + 1 次实操) 适合对象 混动/增程条线的系统、耐久与售后技术工程师,尤其是做发动机侧耐久与维护性策略的(专家向选修;纯电与商用车条线选修) 前置 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 机油热管理与机油冷却器设计 · F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机)· F4-02 发动机与电驱热源的协同与切换 发动机与电驱热源的协同与切换 · B2-02 混动(HEV/PHEV)热管理架构与工作模式切换 混动(HEV/PHEV)热管理架构与工作模式切换 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义


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把「这台车发动机很少转」变成能进评审的数 第 1 讲 1.1~1.2:三条分布 + 四个累积统计量的分工 1.4(口径承接 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 的四件事,⛔ 别自己另定一套)
判一台车的机油液位上升是不是燃油稀释 第 2 讲 2.3:四条可观测量必须同向 · 第 5 讲 5.5:售后来路分流 稀释与内漏的第一刀在 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 第 2 讲,本课只接稀释那一支
解释冷起动排放为什么随里程越来越差 第 3 讲 3.2~3.5:四条失活来路 · 3.6:T50 逐次上移 F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 第 9 讲(单次机理与判别法),本课只管累积那一侧
设计一版维护性强制运行的触发门限与保持时长 第 4 讲 4.1~4.3:双门限、触发量、滞回与四档升级 第 4 讲 4.4(让步排序)· 台架整定流程 ⇒ K6-11 混动/增程热管理标定:热请求门限、余热接管与 PTC 交叠退出、暖机分阶段
回答「用户投诉停车时发动机自己转」 第 4 讲 4.7(非故障策略通道)· 第 5 讲 5.6(售后话术) K5-01 OBD/UDS 诊断与故障码(DTC)设计(故障通道与非故障通道的划分)
设计一条能验收这类策略的耐久试验 第 5 讲 5.3~5.4:按累积量验收 + 成对试验 第 1 讲 1.5(数据来源三档各自的代价)
判本次强制运行到底该不该执行 第 4 讲 4.4~4.5:让步排序与择机优先 F4-02 发动机与电驱热源的协同与切换 第 4 讲(起机的边际能量账 ΔE_marginal)

⛔ 本课不覆盖:整车热负荷谱与极端工况定义 → B1-01 整车热平衡与全工况热负荷谱分析 B1-03 极端工况定义:高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡(它们管负荷上界,本课管欠载下界,两张表互不替代);油温窗口的成因、油-水/油-气冷却器的 ε-NTU 选型、粘温关系与主油道油压校核 → F3-01 机油热管理与机油冷却器设计;油膜「多薄算破裂」、膜厚比 λ、齿面胶合线与氧化寿命线 → F3-04 润滑失效判据与油温上限的推导:动压/弹流油膜、λ 膜厚比、齿面胶合与氧化寿命线(本课只用其结论);催化器起燃机理与 T50 的定义、快速起燃工程手段(推迟点火/二次空气/近耦合布置/EHC)、以及高温侧热老化与烧结的温度上限 → F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机);为供暖起机与热泵/PTC 的能量最优判据、边际抵扣 ΔE_marginal、热请求—授权协议的字段与拒绝原因码 → B2-02 混动(HEV/PHEV)热管理架构与工作模式切换 B2-05 增程式(REEV)热管理架构与热源协同 F4-02 发动机与电驱热源的协同与切换;DTC 链路的使能条件、阈值、去抖、成熟与老化、冻结帧、故障通道与非故障通道的划分 → K5-01 OBD/UDS 诊断与故障码(DTC)设计;渐变劣化的趋势/基线辨识方法 → K5-05 在役健康度与渐变衰减辨识:从车端信号到服务决策;门限的台架整定、扫描顺序、初态复位与放行清单 → K6-11 混动/增程热管理标定:热请求门限、余热接管与 PTC 交叠退出、暖机分阶段;车队信号表定义、事件抓帧与带宽预算 → K7-04 车队数据回流的车端实现:信号表定义、事件抓帧与带宽/存储预算。

★ 以及不给的数:任何一个平台的油温达标阈值 T_th、T50 的取值、强制运行的触发门限与保持时长、稀释判定的分档限值、循环重复次数与环境温档、机油消耗率与灰分限值——它们由本项目自己的台架实测、油品与催化剂供应商数据、以及所引标准的现行版本给出。本课给的是这些量该建在什么统计量上、长什么形式,与拿到它们的路。凡本课确实给出的数值,一律在当场标明它属于哪一类(物性/标准值 · 行业典型区间 · 平台相关量的典型参考值 · 教学假设值),⛔ 不混着写。

图1 本课五讲的因果链与四条边界。画面主体是一条自左向右的横向主链,由五个编号方框串成:第一格「低利用率画像与累积统计量」,第二格「燃油稀释与乳化」,第三格「催化剂累积失活与 T50 漂移」,第四格「维护性强制运行的门限与时长」,第五格「诊断、验证与售后」。第一格用双线边框标注为「本课的度量基础,后四讲全部建在它上面」;第二格与第三格并列在第一格右侧、上下排开,各用一条箭头从第一格引出,箭头上分别标注「油侧后果」与「排气侧后果」;两格再各引一条箭头汇入第四格,第四格内部画一条竖分割线,左半写「油侧门限与保持时长」、右半写「催化器侧门限与保持时长」,分割线旁标注「两侧要求不同,不得共用一个门限」;第四格再引一条箭头到第五格。主链下方另有一条自第五格指回第一格的回流虚线箭头,标注「验证与售后回来的数据修正统计量口径」。主链上方横排四个虚线边界框,各用一条带禁止符号的短线连到它所限制的那一格:第一个框写「负荷上界与极端工况 属主 B1-01 与 B1-03」连到第一格;第二个框写「油温窗口成因与油冷器选型 属主 F3-01;油膜与胶合判据 属主 F3-04」连到第二格;第三个框写「起燃机理、T50 定义与快速起燃手段 属主 F2-03」连到第三格;第四个框写「热请求协议与边际能量账 属主 F4-02、B2-02;门限台架整定 属主 K6-11;诊断链路 属主 K5-01」跨连到第四格与第五格。图右下角一个小框写「本课只在『发动机存在但极少运转』这一工况上成立」。全图不出现任何数值、门限或时长。本图为结构示意,框的大小与箭头长短不代表重要度或时间尺度,⛔ 不得据图取值。
图1 该读出三件事:① 后四讲全部建在第 1 讲的统计量上——统计量口径没定死,后面每一条门限都失去可比性;② 油侧与催化器侧是两条平行的后果链,它们在第 4 讲汇合时仍然分设门限,⛔ 不合并;③ 四个虚线框标的是本课不重讲的属主,读者要那些内容时直接去对应的课,⛔ 不必在本课里找。本图为结构示意,⛔ 不得据图取值。

引言:里程少不等于损伤少,只是把损伤换了一种

一台插电混动车交到用户手上,用了三年,仪表上的发动机运转小时数只有几十个钟头。按照燃油车养成的直觉,这是一台被「省着用」的发动机——磨损少、寿命长、保养可以往后拖。

而售后现场看到的却是另一回事:保养时机油液位比加注量还高,油样发出去测回来黏度是降的;耐久抽检的冷起动排放一年比一年逼近临界;用户抱怨「停车充电的时候发动机自己转起来了,是不是坏了」。

这三件事互相看起来毫无关系,实际上是同一个原因的三个出口。这门课要说清的第一件事就是它:

低利用率不是把损伤变少了,是把损伤模式从「机械磨损」换成了「化学累积」。机械磨损随运转时间累积,运转少就少;化学累积随没能达到工作温度的那些运转累积,运转越短、越频繁,累积越快。⇒ 在这条轴上,里程少的车反而更糟。

钉子①:「发动机很少转」不是一个判据,它连一个量都不是

这句话在评审会上出现的频率极高,而它答不了任何一个要紧的问题:很少转是多短一次?一天转几次?转起来之后有没有到过工作温度?到了以后待了多久?

这四个问题各自对应一个可测的量,而它们互相不能替代。第 1 讲把「很少转」拆成三条分布与四个累积统计量,把它从一句印象变成一组能进指标定义文件、能在两个团队之间比较的数。⇒ 没有这一步,后面四讲的每一条门限都建在沙子上。

钉子②:这一类劣化对常规诊断天然免疫

再往前一步,还有一件让它更难处理的事:它在任何一帧数据里都不异常。

油温传感器读数合理、催化器温度合理、油压合理、氧传感器合理——K5-01 OBD/UDS 诊断与故障码(DTC)设计 的电气类诊断(断路、短路、超量程)与合理性类诊断(信号之间对不上)会把它们全部放行,而且放行是对的:这些信号确实都在合理范围内。失效判据根本不在这一次行程里,它在几百次行程的累积里。

⇒ 这就给出本课的第二条硬口径:要接住这类失效,诊断输入必须是跨点火周期保存的累积量,⛔ 不是实时值。实时油温只能回答「现在冷不冷」,回答不了「这台车这三年冷了多久」。

钉子③:能救回来的只有一半,另一半只能在设计与油品侧解决

最后一件必须在开课就说清的,是期望管理。第 4 讲要讲的「维护性强制运行」是一件要烧油、要制造噪声、要付一次冷起动排放代价的事。它值不值,取决于它救回来的是哪一部分损伤。

第 3 讲会把催化剂失活拆成四条来路,按可逆/不可逆分成两组:可逆的那两条(硫存储、未燃 HC 与沉积覆盖)值得用一次高温运行去换;不可逆的那两条(P/Zn/Ca 灰分中毒、高温侧的烧结)无论跑多少次强制运行都救不回来,它们的解法在机油消耗控制与油品灰分选择那一侧。

⇒ 一个把这两组混为一谈的策略,会得到一个昂贵而无效的结论:不停地强制运行,指标不见好转,而用户投诉在涨。


第 1 讲 低利用率使用画像与累积欠温统计量

本讲交付:① 把「发动机很少转」落成三条可测分布的定义;② 四个累积统计量各自管什么、以及为什么不能互相替代;③ 一条挑选触发量的硬判据(「一次长途能不能把它拉回来」);④ 与 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 已有口径的对接关系——哪些直接沿用、哪些是本课新增;⑤ 数据来源三档各自的代价与适用边界。

本讲不交付:油温达标阈值 T_th 的取值与判定测点(⇒ 由本平台指标定义文件写明,来源判据在 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计);负荷谱与极端工况定义(⇒ B1-01 整车热平衡与全工况热负荷谱分析 B1-03 极端工况定义:高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡);车端信号表与事件抓帧的实现(⇒ K7-04 车队数据回流的车端实现:信号表定义、事件抓帧与带宽/存储预算)。

1.1 「很少转」要落到三条分布上,缺一条就会得出相反的结论

先说清为什么是三条、而不是一个数。

设想两台车,都是「一年发动机运转 60 小时」:

  • 甲车:一年跑了 12 次长途,每次 5 小时。
  • 乙车:一年 1200 次短程,每次 3 分钟。

同一个「60 小时」,两台车在本课关心的每一件事上都站在相反的两端:甲车每次都跑透了工作温度、燃油和水分蒸得干干净净、催化器长时间在起燃温度以上;乙车一次也没到过,每次冷起动都在未起燃的载体上留一层未燃烃,油里的燃油只进不出。

⇒ 运转总时长这个量,把最重要的信息平均掉了。要留住它,必须用分布:

# 分布 定义 它单独回答的问题
① 单次运行时长分布 t_run 每一个运行段(一次起机到一次停机)的时长,取分布而非均值 这台车有没有机会把温度推上去?分布的左半部分占比多高
② 起停次数分布 n_start 每日/每周的起机次数 每次冷起动的单次冲击发生了多少回(排放尖峰、缸壁湿壁、催化器覆盖各按次累积)
③ 发动机运行时长占比 发动机 on 时长 / 整车行驶时长 这台车在多大程度上是「发动机存在但极少运转」——它是判断本课是否适用的入口量

为什么必须取分布,⛔ 不能取均值。把 t_run 取成均值,会犯一个方向固定的错:少数长段会把多数短段拉高。上面乙车如果一年里穿插了两次长途,均值立刻好看,而那 1200 次三分钟的运行一次也没变。⇒ 平均值在这条轴上系统性偏乐观,⛔ 不是随机误差。

★ F4-02 发动机与电驱热源的协同与切换 在讲冷凝时已经点过同一件事:冷凝同时依赖单次运行时长分布与停机时长分布两张分布,只给均值会把最坏的那一群用户平均掉。本课要的分布是同一类东西,⛔ 不必重取。

一次「起机」从哪一刻起算——这条必须与 F4-02 发动机与电驱热源的协同与切换 逐字对齐。F4-02 发动机与电驱热源的协同与切换 的约定是从喷油着火那一刻起算,理由是排放尖峰从燃烧开始,而曲轴被电机拖转的那一小段既没有燃烧也没有排放。本课沿用这一条,⛔ 不另定。

⚠ 这不是一句客套的承接。混动上「发动机转起来」有好几种形态:被电机拖转(无喷油)、着火但只发电、着火并参与驱动。如果统计侧从「转速大于零」起算而策略侧从「着火」起算,两边的 n_start 会差出一截,而这个差不会报错——两边各自都自洽,只有在把两个数放进同一张表时才显形。⇒ 交接时必须逐字核对起点,⛔ 不假定同义。

图2 同一个运转总时长下的两种使用画像与三条可测分布。上半部分左右并列两联,共用一条无刻度的横向时间轴。左联标题「甲车:少次长段」,时间轴上画少数几条很宽的实心运行段色块,段与段之间留很长的空白;右联标题「乙车:多次短段」,同一条时间轴上画大量很窄的实心运行段色块,密集排布。两联之间正中一个醒目方框写「运行总时长相同」,用两条引线分别连到左右两联。下半部分横排三个统计图框,各对应一条分布,均无纵轴刻度值。第一框标题「① 单次运行时长分布 t_run」,画两条叠放的直方图轮廓,甲车的分布重心明显偏右、乙车的分布重心明显偏左并在最左侧堆起一个高峰,横轴标注「单次运行时长」,框内加注「看左半部分的占比,⛔ 不看均值」。第二框标题「② 起停次数分布 n_start」,画两根高度悬殊的柱,甲车的柱很矮、乙车的柱很高,横轴标注「每日起机次数」,框内加注「一次起机=从喷油着火起算,口径同 F4-02」。第三框标题「③ 发动机运行时长占比」,画两条长度悬殊的横条,均落在同一条从零到百分之百的底标尺上但不标任何刻度值,框内加注「本课是否适用的入口量」。三框下方横贯一条灰带,写「三条分布互不替代:①管有没有机会升温,②管冷起动冲击发生了几次,③管这台车是不是低利用率」。最底一行写「均值在这条轴上系统性偏乐观,⛔ 不是随机误差」。全图不出现任何时长、次数或百分比数值。本图为定性对照示意,段数、段宽与柱高均为构造值、不代表任何平台,⛔ 不得据图取值。
图2 两联用的是同一个运转总时长,这是本图的全部要点。要读出三件事:① 一个总时长可以对应完全相反的两种画像,⇒ 总时长这个量本身不能当判据用;② 三条分布各回答一个不同的问题,⛔ 不能用一条代替另外两条;③ ① 号分布必须看左半部分的占比——那才是本课关心的人群,用均值看会把它们平均掉。本图为定性对照示意,段数与柱高均为构造值,⛔ 不得据图取值。

1.2 四个累积统计量:各管一件事,⛔ 互不替代

三条分布描述的是使用,还不是后果。把使用换算成后果,要四个累积统计量。它们的分工必须一次说清,否则会出现「用一个指标覆盖四件事」这个最常见的错法。

统计量 符号 单位 它管的那一件事 属主
油温达标率(=暖机完成率) r_warm % 有没有到窗口——通过/不通过型 定义沿用 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 7.3
油温欠温积分 I_under K·s 离窗口差多远、差了多久——连续量 定义沿用 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 7.3
催化器有效暴露比 f_T50 无量纲(比值) 排放侧:催化器真正在干活的时间占比 本课首定
起停次数分布 n_start 次/日 或 次/周 每次冷起动的单次冲击发生了多少回 本课首定(口径承接 F4-02 发动机与电驱热源的协同与切换 的起算点)

沿用而非重定义,这一条要说透。F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 第 7 讲已经把 r_warm 与 I_under 定义完了,本课逐字沿用:

  • r_warm = 达标运行段数 / 总运行段数,按运行段统计(⛔ 不按行程);
  • I_under = ∫(T_th − T_oil,sump) dt,积分区间是该段从起机点到停机点、且被积函数取正值的那一部分;单位 K·s。

⛔ 本课不另起新符号,也不改口径。这不是省事,是一条硬纪律:这两个量会同时出现在油品分析报告、标定文档、耐久试验报告与售后工单里,一门课换一个写法,四份文件就没法放进同一张表。⇒ 见到别处写成 R_warm、UD_oil、暖机率、欠温时长这类形式的,一律回到 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 的定义核对是不是同一个量,⛔ 不按字面同义收下。

本课新增的两个。

f_T50——催化器有效暴露比:

f_T50 = ∫ 1{T_cat ≥ T50} dt ⁄ ∫ 1{engine on} dt

分子是催化器床温在起燃温度以上的时长,分母是发动机运行总时长;式中 1{·} 是指示函数(条件成立取 1、否则取 0)。⇒ 1 − f_T50 就是未燃 HC 吸附与沉积累积的窗口,第 3 讲要用它。

⚠ 这个量有一个必须写进定义的坑:T50 本身随失活上移。F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 已经把 T50 的书写纪律钉死了——它是「约定水平=50%」这一档的专名,报它必须带四个限定:哪种组分(HC / CO / NOx 三条曲线位置不同)· 哪个空速(统一取标态基准的 GHSV)· 哪个升温速率 · BOL 还是 EOL。⇒ 算 f_T50 时,T50 须取当次实测或估计值,⛔ 不能取新车值;用新车值会把劣化算轻,而且是越劣化算得越轻——正好在最需要报警的时候最不敏感。

★ 这是一个反馈结构,第 3 讲 3.6 会画出来:失活让 T50 上移 ⇒ f_T50 下降 ⇒ 覆盖累积更快 ⇒ T50 继续上移。它自我强化,⛔ 不是线性劣化。

n_start:口径见 1.1,起算点从喷油着火起,与 F4-02 发动机与电驱热源的协同与切换 一致。

为什么四个都要,⛔ 不能只留一个。逐对说明它们为什么不可替代:

  • r_warm 与 I_under:r_warm 是通过/不通过型,它只回答「达没达标」;两段都不达标时,一段差 5 K 一分钟、一段差 40 K 二十分钟,r_warm 给出完全相同的判定,而 I_under 差着两个量级。⇒ r_warm 适合当看板指标,I_under 适合当触发量(第 4 讲用它)。
  • 油侧两个与 f_T50:油温进窗口不等于催化器进了起燃温度,两者的时间常数、目标温度与达成条件都不同(第 4 讲 4.1 展开)。用油侧指标代替排气侧,会得到「油达标了所以排放没问题」这个不成立的推论。
  • 三个累积量与 n_start:前三个都是时长型,它们对「一次很长的欠温」和「很多次短欠温」不作区分;而缸壁湿壁、冷起动排放尖峰、催化器覆盖这三件事是按次发生的。⇒ n_start 是唯一能看见「次数」这一维的量。

1.3 挑触发量的硬判据:一次长途能把它拉回来的,一律不能当触发量

这一节只有一条判据,但它能挡掉本课最贵的一类错法。

判据:把候选指标算到某个时刻,然后设想这台车紧接着跑一次高温长途。如果这次长途能把该指标拉回合格,它就不能当触发量。

为什么。触发量的作用是累积损伤的代理。而损伤是不可逆的:这三个月攒下的燃油稀释、酸值上升、活性位覆盖,不会因为周末跑了一趟高速就消失(可逆的那一部分要靠第 4 讲的强制运行主动去烧,⛔ 不是自动复位)。⇒ 一个能被一次长途冲回去的指标,与损伤之间的对应关系就断了。

套用一遍:

候选指标 一次长途能拉回吗 能不能当触发量
平均油温 能——几小时高油温直接把均值抬上去 ⛔ 不能
最近 N 段的 r_warm(滑动窗) 能——窗口滑过去之后短段全部出窗 ⛔ 不能(可作看板,⛔ 不作触发)
距上次成功强制运行的时长/里程 部分能 ⚠ 只能作兜底,⛔ 不作主触发(4.2 展开)
累计 I_under(自上次成功强制运行起累加) 不能——高油温段的被积函数取正值部分为零,只是不再增加,⛔ 不会减少 ✅ 可以
累计的 (1 − f_T50)·t_engine,on 不能——同上,只增不减 ✅ 可以

★ 判据背后的数学性质是单调不减:I_under 的被积函数取的是 max(0, T_th − T_oil),油温高于阈值时贡献恰好为零。⇒ 它只会停住,不会倒退。这正是「不可抵消」这四个字的准确含义。

⚠ 一处必须说清的分寸:「不可抵消」不等于「永不清零」。第 4 讲的策略会在一次成功完成的强制运行之后把累加器清零——那是策略主动做的一次结算,⛔ 不是指标自己被行为冲回去了。两者的区别是:前者有一个明确的、可记录、可审计的事件;后者是悄悄发生的。⇒ 清零必须记事件(第 5 讲 5.1 把它列为诊断输入之一)。

图3 可抵消指标与不可抵消指标在同一段使用历史上的走向对比。整图共用一条无刻度的横向时间轴,轴上方用一条状态带表示这台车的使用历史:先是一长串密集的窄色块标注「一段时间的短程使用」,随后是一个很宽的色块标注「一次高温长途」,其后又是密集的窄色块。轴下方并列画三条随时间演化的曲线,各占一层,三层共用横轴、纵轴均无刻度。第一层标题「平均油温(可抵消)」,曲线在短程段缓慢下行,进入长途段后急速抬升越过一条水平的合格参考线,长途结束后停在线上方,层右端标注「被一次长途拉回合格,而损伤一点没少」并画一个禁止符号加注「⛔ 不能当触发量」。第二层标题「滑动窗 r_warm(可抵消)」,曲线呈锯齿状,短程段下降、长途段跃升,窗口滑过后再次下降,层右端标注「⚠ 可作看板,⛔ 不作触发」。第三层标题「累计 I_under(不可抵消)」,曲线在短程段持续单调上升,进入长途段后变成一段完全水平的平台,长途结束后继续上升,层右端标注「长途期间只是停住、⛔ 不会下降」。在第三层曲线的水平平台处画一个放大气泡,气泡内写「被积函数取 max(0, T_th − T_oil),油温高于阈值时贡献恰为零」。第三层曲线右侧还画一条竖直的阶跃向下箭头落回零点,箭头旁标注「唯一的下降由策略主动结算:一次成功完成的强制运行,须记事件」。图底一行横贯灰带写「判据:设想紧接着跑一次高温长途,能被它拉回合格的指标一律不能当触发量」。全图不出现任何温度、时长或积分数值。本图为定性走向示意,三条曲线的形状与幅度均为构造值、不代表任何平台,⛔ 不得据图取值。
图3 三条曲线走在同一段使用历史上,差别全在指标的构造方式。要读出三件事:① 前两条在那一次长途处被拉回合格,而车上的损伤一点没少 ⇒ 它们与损伤脱钩,⛔ 不能当触发量;② 第三条在长途段只是变平——「不可抵消」的准确含义是单调不减,⛔ 不是「一直涨」;③ 它唯一的下降是那支阶跃箭头,即策略主动结算,那是一个必须记录的事件,⛔ 不是自动复位。本图为定性走向示意,⛔ 不得据图取值。

1.4 统计口径:四件事沿用 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计,本课再加两件

先说承接关系,免得写成两套。F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 7.4 已经把油侧的统计口径定死成四件事,本课全部沿用:

# 要件 沿用的口径
① 统计单元 运行段:发动机一次起机到一次停机(⛔ 不按行程、⛔ 不按里程)
② 起算时刻 起机点;本课进一步与 F4-02 发动机与电驱热源的协同与切换 对齐为喷油着火那一刻
③ 达标阈值与判定测点 T_th 与测点由本平台指标定义文件写明;⚠ 油底壳温 T_oil,sump 与主油道温 T_oil,gal 从来不是同一个数,换测点达标率就变
④ I_under 的定义与单位 T_th 与实际油温之差对时间的积分,未达标即为正,单位 K·s

★ ③ 这一条在低利用率场景下比在别处更要紧:两个测点恰恰在暖机段差得最大。主油道的油刚流经缸体、被壁面加热过,油底壳那一大坨油还是凉的。⇒ 而本课关心的全部时间都在暖机段——在这里换一个测点,I_under 会变化到让两版标定不可比的程度。

本课新增两件,因为催化器侧与车队数据带来了油侧没有的问题:

# 新增要件 本课定的口径 ⛔ 常见错法与后果
⑤ T50 的取值基准 算 f_T50 时 T50 取当次实测或估计值,并随数据一起交付它的四个限定(组分 / GHSV / 升温速率 / BOL 还是 EOL) 取新车 BOL 值 ⇒ 劣化被系统性算轻,且越劣化越不敏感
⑥ 缺数据段的处理 二选一并写进指标定义:整段丢弃,或按最坏假设补(缺失期间视为全程欠温);⛔ 不许按前后插值 按插值补 ⇒ 恰好把「传感器在冷段不出数」这一类系统性缺失填成合格;两个团队一个丢弃一个补 ⇒ 同一份数据算出两个数

⚠ ⑥ 这一条不是理论风险。低利用率的运行段本来就短,一段数据丢掉几秒,占比可能是两位数;而缺失往往不是随机的——总线在某些工况下不广播、温度低于量程下限时读数被钳位、抓帧策略在短段上没触发。非随机缺失按插值补,等于把最脏的那一段替换成最干净的假数据。

⇒ 于是本课给出一条能照着念的六问清单,收下任何一份低利用率统计报告之前逐条问:

  1. 你按什么切?(运行段 / 行程 / 里程)
  2. 从哪一刻算起?(喷油着火 / 转速大于零 / 上电)
  3. 阈值多少、测哪个点?(T_th 与测点必须成对出现)
  4. 欠温怎么积、单位是什么?(应为 K·s)
  5. f_T50 里的 T50 取的哪一版?四个限定齐不齐?
  6. 缺数据怎么处理?缺失占比多少?

★ 前四问逐字来自 F3-01 机油热管理与机油冷却器设计 7.4 的四问清单,后两问是本课新增。六个都答得上来才收下;答不上来的那一项,就是这份数据的失效边界,⛔ 不是可以商量的细节。

图4 四个累积统计量的分工与六件口径的属主分工。图分上下两区。上区标题「四个统计量:各管一件事」,横排四个方框,每框三行文字。第一框「r_warm 油温达标率」,第二行写「有没有到窗口」,第三行写「通过/不通过型 · 单位 %」,框下用一条连线标注「定义属主 F3-01」。第二框「I_under 油温欠温积分」,第二行写「离窗口差多远、差了多久」,第三行写「连续量 · 单位 K·s」,框下同样标注「定义属主 F3-01」,并在框上另加一枚醒目角标写「第 4 讲的触发量建在它上面」。第三框「f_T50 催化器有效暴露比」,第二行写「排放侧:催化器真正在干活的时间占比」,第三行写「无量纲 · 1 减它就是覆盖累积窗口」,框下标注「本课首定」。第四框「n_start 起停次数」,第二行写「每次冷起动的单次冲击发生了几回」,第三行写「次/日 或 次/周」,框下标注「本课首定,起算点承接 F4-02」。四框之间用带禁止符号的短横线两两隔开,隔线上统一写「⛔ 互不替代」。下区标题「六件口径:缺一件两套数据不可比」,横排六个较小的编号框:①统计单元=运行段;②起算时刻=喷油着火;③阈值 T_th 与判定测点成对给出;④I_under 定义与单位 K·s;⑤T50 取当次值并带四个限定;⑥缺数据整段丢弃或按最坏假设补。前四框用一种底色并在其下方画一条横括号标注「沿用 F3-01 7.4,⛔ 本课不改」,后两框用另一种底色并在其下方画一条横括号标注「本课新增」。第③框旁引出一个小注写「油底壳温与主油道温在暖机段差得最大,而本课全部时间都在暖机段」。第⑥框旁引出一个小注并加禁止符号写「⛔ 不许按前后插值:缺失往往不是随机的」。图底一行横贯灰带写「六问清单:按什么切 · 从哪刻算 · 阈值与测点 · 积分与单位 · T50 取哪版 · 缺数据怎么处理」。全图不出现任何阈值、温度或占比数值。本图为分工与承接关系示意,框的大小与排列次序不代表重要度,⛔ 不得据图取值。
图4 该读出三件事:① 四个统计量是四把不同的尺,隔线上的禁止符号是本图最要紧的一处——用一把代替其余三把是本课最常见的错法;② 六件口径里前四件属主在 [F3-01 机油热管理与机油冷却器设计](/academy/topic/F3-01/),本课逐字沿用而不改,⇒ 读者手上若已有那套口径文件,直接复用即可;③ 后两件(T50 取值基准、缺数据处理)是催化器侧与车队数据带来的新问题,油侧那四件覆盖不到。本图为承接关系示意,⛔ 不得据图取值。

1.5 数据来源三档:准确度、样本量与代表性,三者不可兼得

统计量定义完了,下一个问题是数据从哪儿来。三档来源各有各的强项与致命伤,而没有任何一档能单独支撑一版触发门限。

档 来源 强项 致命伤 用它做什么
① 整车实测(工程样车、带完整测点) 口径最准:测点齐、采样率高、缺数据少 样本极少,且驾驶员与路线都是被安排的 ⇒ 代表不了真实使用画像 标定统计算法本身、验证信号链、给车队数据做真值对照
② 车队回流(量产车批量上传) 样本量最大,画像真实 采样偏置:愿意联网上传的用户、信号可用的车型年、抓帧策略触发的工况,三重筛选都不是随机的 求使用画像分布,定门限的取值;⚠ 须做分层加权
③ 台架构造循环(环境舱+底盘测功机) 可重复、初态可复位、可做成对试验 代表性须另证——它是人造的,与真实画像的对应关系要单独论证 验证策略有效性(第 5 讲的成对试验)、扫门限

采样偏置这一条要多说两句,因为它的方向是固定的。车队数据的三重筛选,每一重都偏向使用强度更高的车:常联网的车通常也是常开的车;信号完整的往往是较新的车型年;事件抓帧在短运行段上更容易漏触发(段还没跑完,触发条件没满足)。⇒ 三重叠加,回流数据会系统性低估低利用率人群的占比——而那正是本课的目标人群。

⇒ 处置是分层加权:先按使用强度(比如按月均行驶里程或月均起机次数)分层,再按各层在整个保有量中的真实占比加权,⛔ 不用原始样本直接求平均。★ 分层加权的口径与 B1-01 整车热平衡与全工况热负荷谱分析 做负荷谱时用的是同一套方法,⛔ 不必另建一套;本课只提出分层变量要选使用强度这一条差异——B1-01 整车热平衡与全工况热负荷谱分析 分层多按环境与负荷分,那在这里抓不到偏置。

本课对车端的要求只有一句:要哪几路信号、采样率下限是多少。车端信号表定义、事件抓帧实现与带宽/存储预算,属主是 K7-04 车队数据回流的车端实现:信号表定义、事件抓帧与带宽/存储预算,本课⛔ 不重讲。本课提出的最小信号集:

  • 发动机 on/off 状态(须能分出「着火」与「被拖转」);
  • 油温(须写明测点,与指标定义文件里的 ③ 一致);
  • 催化器床温(多数平台是模型推的估计量而非实测,⚠ 交付时须标明它是估计量,F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 已就这一点立过纪律);
  • 环境温度;
  • SOC 与车速(用于分辨这次运行是驱动、SOC 还是策略叫起来的)。

采样率下限:温度类信号的采样周期必须显著小于最短运行段的时长,否则一个三分钟的运行段只落下寥寥几个点,I_under 的积分误差会大到指标本身失去意义。⚠ 具体取值是平台相关量(受总线负载、存储预算与抓帧策略约束),⇒ 典型参考值:温度类信号采样周期常见落在 0.1~1 s 区间,工程上一个常用的锚点是 1 s(对分钟量级的运行段能给出几十到上百个采样点)。⚠ 这是典型参考值,⛔ 不是验收依据,须按本平台的最短运行段分布与存储预算实测确认;拿到它的路 ⇒ 用 ① 档整车实测数据做一次降采样敏感性试验:把高采样率数据逐级抽稀,看 I_under 在哪一级开始偏离超过可接受范围,那一级就是本平台的下限。

1.6 边界:负荷上界与欠载下界是两张表,⛔ 互不替代

最后把本讲与负荷侧的关系钉一次。

B1-01 整车热平衡与全工况热负荷谱分析 的整车热负荷谱与 B1-03 极端工况定义:高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡 的极端工况定义,管的是负荷上界:多热、多久、最坏的那些角落工况在哪里。它们回答的问题是「散热能力够不够」。

本课管的是欠载下界:多冷、多久、最短的那些运行段有多短。回答的问题是「热量攒不攒得起来」。

⇒ 两张表互不替代,而且方向相反:

  • 负荷谱的最坏工况在分布的右尾(长时间高负荷),本课的最坏工况在分布的左尾(大量极短运行段);
  • 负荷谱做加权时把长途工况的权重给足,本课做加权时必须把短程用户的权重给足;
  • 一台在负荷谱上完全没问题的车,在本课的指标上可能是最差的那一台。

⚠ 一处实际会踩的坑:两张表常常复用同一份车队数据。同一份数据、两种加权,得到两组结论——这本身没错,错在只做了一次加权就两边都用。⇒ 交付时须写明这份统计用的是哪一套分层与加权,⛔ 不假定另一边能直接引用。

本课不重建负荷谱、不重定 corner case;需要它们时直接去 B1-01 整车热平衡与全工况热负荷谱分析 与 B1-03 极端工况定义:高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡。

后面还有 4 讲正文 · 关键公式 · 案例拆解 · 常见误区 · 动手做

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