CN102269609B - 一种egr流量计及应用该流量计的egr闭环控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种反应灵敏的EGR流量计及应用该流量计的EGR闭环控制方法，可以为整车在匹配EGR时进行定量标定，提高标定准确性，缩短EGR标定时间。该EGR流量计包括测量单元和电压显示单元，测量单元由一个惠斯登桥电路构成，其中第一桥臂、第二桥臂由两个阻值相同的电阻构成，第三桥臂由一个热线构成，第四桥臂由一个固定阻值电阻和一个可变电阻串联而成，第一桥臂与第三桥臂的串联电路的两端连接有电源；惠斯登桥电路的输出端与电压显示单元连接。所述ECU根据可变电阻两端的电压值计算出实时EGR率，并根据实时EGR率与预先设定的标定EGR率的偏差来调整电磁阀的开度，使实时EGR率等于标定EGR率。
Description
技术领域
本发明属于发动机制造技术领域，特别涉及到一种带废气再循环装置（EGR）的内燃机所使用的EGR流量计及应用该流量计的EGR闭环控制方法。
背景技术
排气再循环（Exhaust Gas Recirculation）为汽车用小型内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术，可以降低排出气体中的氮氧化物（NOx）及提高燃料消费率。目前EGR流量通过EGR阀进行控制，EGR阀主要有机械式和电子控制式两种形式，其中机械式EGR阀利用进排气压差变化来实现废气再循环，一般在EGR率较低（5％－15％）时采用，并且精度较差；电子式EGR阀前期需要进行大量的试验标定确定EGR阀开度，在实际使用中无法对EGR阀工作情况进行有效监控，因此无法实时判断EGR阀工作情况，存在一定风险。
发动机使用的热式空气质量流量计的工作条件要求较高，其测量计的特性参数取决于传感器与空气间的热传导，以及传感器上的热传导率和进气空气的空气动力状态。传感器上的污物影响其热传导和热传导率，传感器附近的污物影响进气状态。在重污染时，特性会发生漂移。EGR气体杂质较多，不能直接使用热式空气质量流量计进行测量。
发明内容
本发明的第一个目的是提出一种反应灵敏的EGR流量计，通过对EGR气体温度测量，可以实现实时拟合出EGR质量流量。
本发明的EGR流量计包括测量单元和电压显示单元，所述测量单元由一个惠斯登桥电路构成，第一桥臂与第三桥臂串联，第二桥臂与第四桥臂串联，其中第一桥臂、第二桥臂由两个阻值相同的电阻构成，第三桥臂由一个热线构成，第四桥臂由一个固定阻值电阻和一个可变电阻串联而成，第一桥臂与第三桥臂的串联电路的两端连接有电源；第一桥臂与第三桥臂的接点以及第二桥臂与第四桥臂的接点作为所述惠斯登桥电路的输出端与电压显示单元连接。
热线的电阻作为一个桥臂，当EGR气体流过热线时，其较高的温度会使得热线电阻增大，使电桥失去平衡。这时可以通过调整可变电阻来调整电桥平衡，利用电压显示单元监测惠斯登桥电路的输出电压，以使惠斯登桥电路的输出电压值恢复至原基础值，使电桥恢复平衡。此时通过测量可变电阻的电压值的变化即可测量出EGR气体流量，即可变电阻的电压值是EGR流量的单值函数只需通过大量试验来标定可变电阻电压与流量的关系，拟合流量、电压曲线即可。
进一步地，上述的EGR流量计还包括一个放大单元，所述惠斯登桥电路的输出端经过放大单元后连接至电压显示单元。EGR流量计中，热线的电阻一般只有4欧姆左右，通过热线的电流不能超过10 mA，电流过大的话会造成测量误差，一般控制在5 ～8 mA 之间即可。这样加在热线上的电压只有30 mV左右，需要进行电压信号的放大以利于数据分析及相应控制。
进一步地，所述热线套有金属铸铝合金护套。由于EGR气体中有大量杂质，为了保护热线，须在热线外围包上保护护套，可以防止热线在EGR系统中过快磨损，提高其使用寿命。
本发明的第二个目的是提出应用上述流量计的EGR闭环控制方法，可以为整车在匹配EGR时进行定量标定，提高标定准确性，缩短EGR标定时间。
本发明的EGR闭环控制方法包括安装于发动机EGR中冷器出气口处的EGR流量计、安装于发动机EGR中冷器进气口处的电磁阀、ECU以及发动机进气空气流量计，所述ECU 分别与所述EGR流量计的可变电阻的两端、电磁阀相连，关键在于所述ECU根据可变电阻两端的电压值计算出实时EGR率，并根据实时EGR率与预先设定的标定EGR率的偏差来调整电磁阀的开度，使实时EGR率等于标定EGR率。
具体来说，所述ECU根据下述公式计算出实时EGR率： 
，其中：EGR表示发动机实时EGR率；mEGR表示利用EGR流量计测量出的EGR气体的质量流量；m进气表示发动机进气的质量流量，m进气与所述可变电阻两端的电压值成正比，需要事先通过大量试验来标定可变电阻电压与流量的关系，拟合流量、电压曲线。
所述ECU根据发动机转速信号及进气量判断EGR系统是否开始工作，只有在EGR系统开始工作时，ECU才打开EGR流量计的电源，并同时控制EGR阀打开，以节省电源及保护EGR阀。
进一步地，当实时EGR率与标定EGR率的偏差超过5%时，ECU关闭EGR阀并进行报警，以防止过大的EGR率造成发动机的损坏，保障发动机正常工作。
本发明的EGR流量计反应灵敏，测量准确，应用该流量计的EGR闭环控制方法，可以为整车在匹配EGR时进行定量标定，提高标定准确性，缩短EGR标定时间。
附图说明
图1是本发明的EGR流量计的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的EGR流量计包括测量单元、放大单元5和电压显示单元6，所述测量单元由一个惠斯登桥电路构成，第一桥臂1与第三桥臂3串联，第二桥臂2与第四桥臂4串联，其中第一桥臂1、第二桥臂2由两个1.2千欧的电阻构成，第三桥臂3由一个4欧左右阻值的热线7构成，所述热线套有金属铸铝合金护套；第四桥臂4由一个3.4千欧的固定阻值电阻和一个最大阻值为1千欧的可变电阻串联而成，第一桥臂1与第三桥臂3的串联电路的两端连接有电源；第一桥臂1与第三桥臂3的接点以及第二桥臂2与第四桥臂4的接点作为所述惠斯登桥电路的输出端，该输出端经过放大单元5后连接至电压显示单元6。
上述流量计的EGR闭环控制方法安装于发动机EGR中冷器出气口处的EGR流量计、安装于发动机EGR中冷器进气口处的电磁阀、ECU以及发动机进气空气流量计，所述ECU 分别与所述EGR流量计的可变电阻的两端、电磁阀相连，ECU根据可变电阻两端的电压值计算出实时EGR率，并根据实时EGR率与预先设定的标定EGR率的偏差来调整电磁阀的开度，使实时EGR率等于标定EGR率。
具体来说，所述ECU根据下述公式计算出实时EGR率：
，其中：EGR表示发动机实时EGR率；mEGR表示利用EGR流量计测量出的EGR气体的质量流量；m进气表示发动机进气的质量流量，m进气与所述可变电阻两端的电压值成正比，需要事先通过大量试验来标定可变电阻电压与流量的关系，拟合流量、电压曲线。
所述ECU根据发动机转速信号及进气量判断EGR系统是否开始工作，只有在EGR系统开始工作时，ECU才打开EGR流量计的电源，并同时控制EGR阀打开，以节省电源及保护EGR阀。
当实时EGR率与标定EGR率的偏差超过5%时，ECU关闭EGR阀并进行报警，以防止过大的EGR率造成发动机的损坏，保障发动机正常工作。
Claims (7)
1.一种EGR流量计，其特征在于包括测量单元和电压显示单元，所述测量单元由一个惠斯登桥电路构成，第一桥臂与第三桥臂串联，第二桥臂与第四桥臂串联，其中第一桥臂、第二桥臂由两个阻值相同的电阻构成，第三桥臂由一个热线构成，第四桥臂由一个固定阻值电阻和一个可变电阻串联而成，第一桥臂与第三桥臂的串联电路的两端连接有电源；所述惠斯登桥电路的输出端与电压显示单元连接。
2.根据权利要求1所述的EGR流量计，其特征在于还包括一个放大单元，所述惠斯登桥电路的输出端经过放大单元后连接至电压显示单元。
3.根据权利要求1或2所述的EGR流量计，其特征在于所述热线套有金属铸铝合金护套。
4.一种应用权利要求1所述的EGR流量计的EGR闭环控制方法，包括安装于发动机EGR中冷器出气口处的EGR流量计、安装于发动机EGR中冷器进气口处的电磁阀、ECU以及发动机进气空气流量计，所述ECU 分别与所述EGR流量计的可变电阻的两端、电磁阀相连，其特征在于所述ECU根据可变电阻两端的电压值计算出实时EGR率，并根据实时EGR率与预先设定的标定EGR率的偏差来调整电磁阀的开度，使实时EGR率等于标定EGR率。
5.根据权利要求4所述的EGR闭环控制方法，其特征在于所述ECU根据下述公式计算出实时EGR率： ，其中：EGR表示发动机实时EGR率；mEGR表示利用EGR流量计测量出的EGR气体的质量流量；m进气表示发动机进气的质量流量，m进气与所述可变电阻两端的电压值成正比。
6.根据权利要求4或5所述的EGR闭环控制方法，其特征在于所述ECU根据发动机转速信号及进气量判断EGR系统是否开始工作，只有在EGR系统开始工作时，ECU才打开EGR流量计的电源，并同时控制EGR阀打开。
7.根据权利要求4或5所述的EGR闭环控制方法，其特征在于当实时EGR率与标定EGR率的偏差超过5%时，ECU关闭EGR阀并进行报警。
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