CN104929784A - Egr阀的自学习方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EGR阀自学习方法，所述EGR阀进行自学习的激活条件包括：所述ECU的电源开关断电或上电，且整车的实际行车里程大于所述ECU内预设行车里程；并且，该EGR阀以PWM占空比为控制信号，采用开环控制，平缓地使EGR阀实现全关、全开。通过该EGR阀自学习方法能够有效提升自学习值的准确性，确保EGR阀控制精度及工作可靠性。

Description

EGR阀的自学习方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种EGR阀的自学习方法。

背景技术

EGR(Exhaust Gas Recirculation)为废气再循环，即将发动机排出的废气重新引入进气管和新鲜气体混合后进入燃烧室进行燃烧。

EGR阀安装于发动机上，用于控制进入进气系统的再循环废气量。

随着排放法规的不断升级，EGR技术需要精确控制进入发动机的废气量。具体地，通过ECU(Electronic Control Unit)调节EGR阀的开度，从而精确控制进入发动机的废气量。如此，通过废气参与燃烧以降低燃烧室的温度，改善燃烧环境、降低发动机负担、有效减少NO_x的排放。。

在EGR技术中EGR阀为最关键的部件，其工作性能的可靠性直接制约了废气量控制的精确性。大多数EGR阀为直流电机驱动，其EGR阀内集成位置传感器，其输出开度与反馈电压呈线性关系，如图1所示，其实线为原始特性曲线。由于EGR阀安装于废气环境中，在长期的使用过程中，一方面高温废气影响EGR阀内传感器特性的输出，另一方面随着时间的推移，由于大量积碳和结焦附于阀片外表面、阀片不断磨损等原因导致特性曲线发生改变，其EGR阀的零点产生漂移，图1中虚线为漂移后的特性曲线。因此，需要通过ECU重新检测、记录EGR阀在全开、全闭时反馈的电压值，并以此重新制定传感器输出的特性曲线。重新制定传感器输出特性曲线的过程称为EGR阀自学习，其EGR阀自学习是否成功直接关系到EGR阀的控制精度，进而影响发动机的排放控制。

现有技术中，广泛采用的自学习方法是，当一个驾驶循环结束(或开始)时，即T15(ECU电源开关的简称)断电或是上电后ECU通过控制EGR阀全开、全关动作进行自学习，通过进行5～10次的自学习。如图2所示，现行的EGR阀自学习的控制策略采用闭环控制，具体地，首先，EGR阀在各个工况下实现标定一个设定开度，该设定值与EGR阀内的位置传感器反馈的实际开度值进行比较，获得偏差值；然后，偏差值通过一个PID(Proportion Integration Differentiation)控制器输出控制EGR阀实际位置开度的PWM(Pulse Width Modulation)占空比信号，从而，通过该信号的不断调节，使阀的实际开度到达标定好的设定开度。

上述EGR阀自学习的方法存在以下缺点：

第一、采用上述EGR阀自学习时，只要T15进行断电、上电就进入自学习，存在并未进行真正行驶状态或是行驶时间较短、行驶里程较少，而传感器并未出现实质性的漂移，此时EGR阀没有必要进行学习，且长时间频繁的学习也易导致EGR阀的可靠性降低，甚至还会出现学习的错误。

第二、采用上述闭环控制进行EGR阀自学习，以标定的开度直接控制EGR阀进行自学习，当EGR阀长期使用后，存在其达到全开、全关位置的开度值产生漂移，因此，采用此方法时EGR阀可无法达到实际的全开、全关位置，如此，必然导致自学习失败。

第三、采用上述EGR阀自学习的方法时，为了使其全开、全闭将标定的开度增大(例如设定开度150％)，实际值最大只能到100％，此时产生较大的偏差值，经闭环后输出一个较大的PWM占空比，从而会产生过于猛烈的扭矩力，严重损坏EGR阀。

有鉴于此，亟待针对上述问题，优化EGR阀自学习方法，提升EGR阀自学习的准确性，确保EGR阀的控制精度和工作可靠性。

发明内容

本发明的目的为提供一种EGR阀自学习方法，通过该EGR阀自学习方法有效提升自学习值的准确性，确保EGR阀控制精度及工作可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种EGR阀自学习方法，发动机的ECU控制所述EGR阀的动作，所述EGR阀的自学习方法的激活条件包括：所述ECU的开关断电或上电，且整车的实际行车里程大于所述ECU内预设行车里程。

可选地，所述激活条件还包括：大气环境温度在所述ECU预设的温度范围之内和/或实际发动机转速小于所述ECU内预设发动机转速。

可选地，所述激活条件还包括：发动机的冷却液温度、机油压力、环境压力中至少一者在预设的范围内。

可选地，所述激活条件成立时，进行如下步骤：

所述ECU发送控制所述EGR阀动作指令信号，所述EGR阀进行全关动作、全开动作，并获得全关信号值、全开信号值；

所述ECU接收所述全关信号值、所述全开信号值，判断所述全关信号值、所述全开信号值是否可信；

若可信，则所述实际行车里程清零，且所述ECU存储所述全关信号值、所述全开信号值；

若不可信，所述实际行车里程保留且继续累加，作为下一次自学习的激活条件。

可选地，所述ECU发送的动作指令信号为对应所述全关动作、所述全开动作的预设的PWM占空比信号；

执行全关动作，所述PWM占空比由当前状态值至所述EGR阀的全关机械顶点状态值平缓递减；

执行全开动作，所述PWM占空比由当前状态值至所述EGR阀的全开机械顶点状态值平缓递增。

可选地，对应所述全关机械顶点状态值、所述全开机械顶点状态值的所述PWM占空比均持续一定时间。

可选地，步骤S3中所述全关信号、所述全开信号的可信性判断条件包括：

C1、反馈的所述全关信号或所述全开信号对应的电压值与之前自学习获得的所述全关信号或所述全开信号对应的电压值之差的绝对值是否小于预设值；

C2、反馈的所述全关信号或所述全开信号对应的电压值与所述EGR阀原始状态的所述全关信号或所述全开信号对应的电压值之差的绝对值是否小于预设值；

若C1为是，则可信，若C1为否，则不可信；或，

若C2为是，则可信，若C2为否，则不可信；或，

若C1和C2均为是，则可信，若两者任一者为否，则不可信。

可选地，若可信，还执行下述步骤：所述ECU控制所述EGR阀由自学习状态进入工况状态。

可选地，若不可信，还执行下述步骤：所述ECU控制所述EGR阀沿用上一次学习获得的全关信号值、全开信号值。

可选地，若不可信的次数大于预定次数，则进行如下步骤：

所述ECU发送信号至车载诊断系统，发出报警信号。

采用上述EGR阀自学习方法，其自学习的激活条件包括：ECU的开关断电或上电，并且，整车的实际行车里程大于ECU内预设行车里程；也就是说，两个条件同时满足时才启动EGR阀自学习的程序。与现有技术相比，以上述条件作为自学习的激活条件，能够在进入真正的驾车行驶，且具有一定行驶里程时进行自学习，如此，可规避EGR位置传感器的信号未产生漂移而进行的无效自学习，消除在此种情况下产生的错误学习结果。并且，采用该EGR阀自学习方法大大减少了不必要、高频的EGR阀自学习过程，降低EGR阀的磨损、增强EGR阀的可靠性。

附图说明

图1为EGR阀原始特性曲线与偏移后特性曲线对比示意图；

图2为现行的EGR阀自学习的控制逻辑图；

图3为具体实施例中EGR阀自学习方法的控制逻辑图；

图4为具体实施例中EGR阀进行自学习的激活条件逻辑图；

图5为具体实施例中EGR阀进行自学习状态的指令控制逻辑图；

图6为具体实施例中PWM占空比控制EGR阀动作的示意图；

图7为具体实施例中EGR阀自学习值可信性检测的逻辑图。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种EGR阀自学习方法，通过该EGR阀自学习方法能够有效提升自学习值的准确性，确保EGR阀控制精度及工作可靠性。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3和图4所示，图3为具体实施例中EGR阀自学习方法的控制逻辑图；图4为具体实施例中EGR阀进行自学习的激活条件逻辑图。

本发明提供一种EGR阀自学习方法，EGR阀通过ECU调节开度，从而精确控制进入发动机的废气量。当ECU电源开关T15断电或上电时，EGR阀才可以进入自学习，在本发明中，仅以T15断电时进行自学习为例进行详细说明，其上电过程中EGR阀的自学习方法可一并参见该具体实施例。

其T15断电为EGR阀进行自学习的必要激活条件，EGR阀自学习的激活条件应同时包括，整车的实际行车里程大于ECU内预设的行车里程。也就是说，EGR阀启动自学习过程必须同时满足两个条件：T15断电、实际行车里程大于预设的行车里程。

与现有技术相比，EGR阀采用上述条件作为自学习的激活条件，能够使EGR阀在整车进入真正行驶后才进行自学习，消除行驶时间短、行驶里程较少而EGR阀内位置传感器未发生漂移时，EGR阀进行自学习出现的错误。并且，采用该EGR阀自学习方法大大减少了不必要、高频的EGR阀自学习过程，降低EGR阀的磨损、增强EGR阀的可靠性。

其预设的行车里程的设定应当为代表整车已积累了一定的行驶路程，并且，位置传感器的信号存在可能开始出现漂移的现象。以此为预设的行车里程能够优化EGR阀自学习的启动，提升其有效性。

在一种具体实施例中，如图3所示，该EGR阀自学习方法具体包括如下步骤：

S1、判断EGR阀进行自学习的激活条件是否成立，若是，则进入步骤S2，若否，则EGR阀进入等待状态。

具体激活条件必须同时满足上述两个条件，以充分提高EGR阀自学习的准确性。

S2、ECU控制EGR阀进入自学习状态，具体地，ECU发送控制EGR阀动作指令信号，由当前的状态进入全关状态、再进入全开状态，从而完成一个完整的自学习过程。此时，EGR阀的位置传感器获得在全关、全开位置时的全关信号值、全开信号值。

当EGR阀进入自学习状态时，可由当前状态先进入全开状态，再进入全关状态，两者的顺序并不对自学习的结果产生影响。

其全关、全开位置指的是EGR阀达到真正机械顶点时，其完全关闭无任何间隙、完全打开至继续打开空间的位置。

在具体方案中，为了实现EGR阀达到机械顶点，ECU发送的控制信号为PWM占空比的信号。与现有技术中采用特定开度作为控制信号相比，本方案中发送的PWM占空比能够使EGR阀在一定的电压、电流的作用下到达机械顶点，如此，进一步提升了EGR阀自学习的准确性。

S3、ECU接收EGR阀自学习反馈的全关信号值、全开信号值，并判断全关信号值、全开信号值是否可信；

若是，即其可信，自学习成功，进入步骤S4；

若否，即其不可信，自学习失败，执行步骤S5。

上述全关信号值、全开信号值是否可信即判断此次自学习过程得到的数值是否合理，是否符合EGR阀漂移产生的数值规律，不会产生过渡漂移的数值。例如，可通过该数值与对应的原始数值对比，判断其产生的偏差值是否在一定范围内，若偏差值在一定范围内，则可信，说明此次自学习成功，否则，不可信，自学习失败。

S4、实际行车里程清零，ECU将自学习获得的全关信号值、全开信号值存储。

ECU将该次可信的自学习值存入EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-only Memory)中，从而用于之后的EGR阀正常工况状态，以调节控制进入发动机的废气量。

S5、当自学习失败，即该次的自学习值不可信时，实际行车里程保留且继续累加，作为下一次自学习的激活条件。

同时，该EGR阀自学习方法的过程为开环控制，有效避免了闭环控制导致的EGR阀无法达到机械顶点的现象，确保在长期使用后，EGR阀仍能达到真正的全关、全闭位置，提升自学习结果的准确性。从而，提高EGR阀在工况状态下的控制精度及工作可靠性，有效确保发动机可靠稳定的工作状态。

在又一具体实施例中，EGR阀进行自学习的激活条件还包括大气环境温度在预设温度范围内。也就是说，将此激活条件作为辅助激活条件，判断工况环境中的大气环境温度(x)是否在ECU内预设的温度。即A≤x≤B，(A，B代表预设环境温度的两端值)。如此设置，能够确保EGR阀内的位置传感器是否处于良好的工作状态下，确保此时EGR阀进行自学习获得的自学习值的准确性。

预设的温度范围具体值根据位置传感器的工况要求而设定，不同的位置传感器的工作温度不同，应根据实际情况而设定，该范围只需满足位置传感器稳定、可靠的工作均可。因此，该预设的温度范围具体值并不对本申请请求保护的技术方案构成限制。

进一步地，还可将发动机转速作为激活条件。即实际发动机转速小于ECU内预设发动机转速。也就是说，在EGR阀进行自学习时应使发动机的转速在一定范围内，以避免自学习时对EGR阀及发动机的损坏。

预设发动机转速设定在近怠速状态的转速，避免T15断电进行EGR阀自学习产生冲击，减少发动机的振动。在具体方案中，选取发动机制动后，中间某一转速为预设发动机转速；当为T15上电时，可选取发动机启动后，在到达最大转速之前的某一中间转速为预设转速。

需要说明的是，预设发动机转速规避EGR阀自学习过程对发动机的冲击，又能确保EGR阀准确可靠的自学习过程。

还可进一步优化EGR阀自学习方法，确保EGR阀自学习的准确性。具体地，其激活条件还包括：发动机的冷却液温度、机油压力、环境压力中至少一者在预设范围内。

针对上述实施例中的激活条件，如图4所示，可将发动机冷却液温度作为激活条件之一，当实际发动机冷却液温度(y)在一定预设发动机冷却液温度范围内，即C≤y≤D，(C，D代表预设发动机冷却液温度的两端值)。

当然，机油压力、环境压力等能够反映发动机状态的参数均可作为EGR阀自学习的激活条件，只要能够反映发动机处于正常工作状态的激活条件均可，以避免不必要的EGR阀自学习过程。

可通过上述参数综合反映发动机状态，也可择一确定发动机状态，具体设定可根据实际工况需求而设定，只需能够准确反映发动机处于正常工作状态均可。

当EGR阀自学习激活条件成立后，ECU发送控制信号，可按照图5示出的控制逻辑，EGR阀由工况状态进入自学习状态，在开环动作指令下工作。

在又一具体实施例中，进一步优化EGR阀的动作。具体地，在步骤S2中，当执行全关动作时，PWM占空比由当前状态值至EGR阀的全关机械顶点状态值平缓递减；当执行全开动作时，PWM占空比由当前状态值至EGR阀的全开机械顶点状态值平缓递增。如此设置，能够有效减少EGR阀的阀片与阀体的摩擦，避免冲击，平缓稳定的进行落座。

需要说明的是，本方案中，定义PWM占空比向负向变化(减小)时，代表给予EGR阀关闭动作方向的电压(电流)，而PWM占空比向正向变化(增大)，代表给予EGR阀代开动作方向的电压(电流)；当然，两者也可互换，即定义PWM占空比值递减时，EGR阀执行打开动作，而PWM占空比值递增时，EGR阀执行关闭动作。

进一步地，为了确保EGR阀准确到达全关、全开机械顶点状态，可使对应全关机械顶点状态值、全开机械顶点状态值的PWM占空比均持续一定时间。

结合图6所示，本方案以EGR阀实现全关时的PWM占空比为-20％，全开时的PWM占空比为20％为例详细阐述EGR阀的动作控制方法。当然，不同的EGR阀全关、全开的PWM占空比值不同，在此，仅以上述参数为例阐述本方案。

具体地，EGR阀执行全关动作时，PWM占空比的值由当前状态至全关状态分为三个阶段，首先，PWM占空比在300ms内由当前状态值递减至-8％，然后，在500ms内由-8％递减至-20％，到达使EGR阀处于全关的全关机械顶点状态值-20％时，该此值作用300ms，以确保EGR阀无间隙的关闭。

当EGR阀执行全开动作时，PWM占空比在300ms内由-20％递增至8％，然后，在500ms内由8％缓慢递增为20％，并将此值维持300ms，实现EGR阀的完全打开。

通过上述缓慢的开环控制实现了EGR阀以较大扭矩但速度缓慢的运动到相应的机械顶点，减少了机械碰撞，且保证了EGR阀自学习的准确性，增强了EGR阀的控制精度及可靠性。

通过全关、全开动作，即在图中t0～t1时间范围内，EGR阀完成一个完整的自学习过程。为了自学习的准确性，该过程可循环进行多次，具体可设定5～10次。

需要说明的是，并不局限三个阶段，还可分为四个、五个等多个阶段，只需使PWM占空比由当前状态值平缓变化至机械顶点值均可，特别是使其在靠近要到达的机械顶点值时保持平缓、稳定。

还需说明的是，为了实现PWM占空比的平缓变化，并不局限上述方式，还可使其连续平滑的进行变化，也就是说，PWM占空比的值由当前状态值机械顶点状态值形成平滑曲线。只需实现在PWM占空比接近机械顶点值时缓慢的变化，避免产生骤变，以保护EGR阀的方式均可。

针对EGR阀自学习的结果，步骤S3针对全关信号、全开信号的可信性进行判断，其判断条件包括：

C1、反馈的全关信号或全开信号对应的电压值与之前自学习获得的全关信号或全开信号对应的电压值之差的绝对值是否小于预设值；

C2、反馈的全关信号或全开信号对应的电压值与EGR阀原始状态的全关信号或全开信号对应的电压值之差的绝对值是否小于预设值；

若C1为是，则可信，若C1为否，则不可信；或，

若C2为是，则可信，若C2为否，则不可信；或，

若C1和C2均为是，则可信，若两者任一者为否，则不可信。

也就是说，上述两个可信性判断条件可择一用于对学习值进行可信性判断，优选采用两个条件对学习值进行可信性判断，如此，能够更加准确、可靠的判断EGR阀的自学习是否成功。

具体方案中，以全关信号的判断为例进行解释说明，如图7所示。ECU接收全关反馈的电压，即为EGR阀自学习获得的全关信号，判断，该次全关反馈的电压值与前一次全关电压值之差的绝对值是否小于预设值；该次全关反馈的电压值与原始全关电压值之差的绝对值是否小于预设值。

当上述两绝对值均小于对应的预设值时，则此次学习值可信，EGR阀自学习成功。

针对以上实施例，若在步骤S3中，其获得的全关信号值、全开信号值可信，ECU控制EGR阀由自学习状态进入工况状态。该ECU切换EGR阀控制逻辑状态的步骤，可与步骤S4同时执行，也可在执行步骤S4之后，或在步骤S3与步骤S4之间进行，两者并不相互干涉。

若在步骤S3中，其获得的全关信号值、全开信号值不可信，EGR阀沿用上一次可信的自学习值，确保EGR阀在发动机运行过程时的工况状态下，有效工作。

为了进一步确保EGR阀的可靠性，当不可信的次数大于预设次数时，也就是说，当自学习失败的次数达到一定的值时，ECU发送信号至车载诊断系统，发出报警信号，以警示操作人员，该EGR阀的工作状态处于错误状态。

以上对本发明所提供的一种EGR阀的自学习方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种EGR阀的自学习方法，发动机的ECU控制所述EGR阀的动作，其特征在于，所述EGR阀的自学习方法的激活条件包括：所述ECU的开关断电或上电，且整车的实际行车里程大于所述ECU内预设行车里程。

2.根据权利要求1所述的EGR阀的自学习方法，其特征在于，所述激活条件还包括：大气环境温度在所述ECU预设的温度范围之内和/或实际发动机转速小于所述ECU内预设发动机转速。

3.根据权利要求2所述的EGR阀的自学习方法，其特征在于，所述激活条件还包括：发动机的冷却液温度、机油压力、环境压力中至少一者在预设的范围内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的EGR阀的自学习方法，其特征在于，所述激活条件成立时，进行如下步骤：

所述ECU发送控制所述EGR阀动作指令信号，所述EGR阀进行全关动作、全开动作，并获得全关信号值、全开信号值；

所述ECU接收所述全关信号值、所述全开信号值，判断所述全关信号值、所述全开信号值是否可信；

若可信，则所述实际行车里程清零，且所述ECU存储所述全关信号值、所述全开信号值；

若不可信，所述实际行车里程保留且继续累加，作为下一次自学习的激活条件。

5.根据权利要求4所述的EGR阀的自学习方法，其特征在于，所述ECU发送的动作指令信号为对应所述全关动作、所述全开动作的预设的PWM占空比信号；

执行全关动作，所述PWM占空比由当前状态值至所述EGR阀的全关机械顶点状态值平缓递减；

执行全开动作，所述PWM占空比由当前状态值至所述EGR阀的全开机械顶点状态值平缓递增。

6.根据权利要求5所述的EGR阀的自学习方法，其特征在于，对应所述全关机械顶点状态值、所述全开机械顶点状态值的所述PWM占空比均持续一定时间。

7.根据权利要求4所述的EGR阀自学习方法，其特征在于，步骤S3中所述全关信号、所述全开信号的可信性判断条件包括：

C1、反馈的所述全关信号或所述全开信号对应的电压值与之前自学习获得的所述全关信号或所述全开信号对应的电压值之差的绝对值是否小于预设值；

C2、反馈的所述全关信号或所述全开信号对应的电压值与所述EGR阀原始状态的所述全关信号或所述全开信号对应的电压值之差的绝对值是否小于预设值；

若C1为是，则可信，若C1为否，则不可信；或，

若C2为是，则可信，若C2为否，则不可信；或，

若C1和C2均为是，则可信，若两者任一者为否，则不可信。

8.根据权利要求4所述的EGR阀自学习方法，其特征在于，若可信，还执行下述步骤：所述ECU控制所述EGR阀由自学习状态进入工况状态。

9.根据权利要求4所述的EGR阀的自学习方法，其特征在于，若不可信，还执行下述步骤：所述ECU控制所述EGR阀沿用上一次学习获得的全关信号值、全开信号值。

10.根据权利要求4所述的EGR阀的自学习方法，其特征在于，若不可信的次数大于预定次数，则进行如下步骤：

所述ECU发送信号至车载诊断系统，发出报警信号。