CN106285981B - 一种基于阀体及进气压力传感器的egr流量计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于阀体及进气压力传感器的EGR流量计算方法，其特征在于：进气节流阀体通过调节叶片开度控制空气流量，并把开度信号发送给ECU控制器；EGR阀体通过调节阀门开度控制EGR气体流量，并把阀门开度信号提供给ECU控制器；进气温度压力传感器采集歧管内的温度压力信号，并把信号发送给ECU控制器；EGR气体温度压力传感器采集EGR管路中的废弃温度压力信号，并把信号发送给ECU控制器。其采用主充模型与次充模型计算EGR流量，其中主充模型是利用发动机原配部件进气压力传感器计算流经进气歧管的流体流量，次充模型是利用发动机原配部件进气节流阀体开度计算流经进气节流阀体的空气流量。

Description

一种基于阀体及进气压力传感器的EGR流量计算方法
技术领域
本发明涉及一种基于阀体及进气压力传感器的EGR流量计算方法，属于发动机电子控制领域。
背景技术
内燃机在各气缸内燃烧气体燃料混合物，以驱动活塞往复运动。活塞驱动曲轴，为传动系提供驱动扭矩，进而驱动车辆行驶。燃烧过程所产生的废气通过排气歧管从发动机中排出，并且由废气系统进行处理。
发动机系统通常包括一种废气回流或废气再循环（EGR）系统，该系统使废气回流返回各个气缸种，改变燃烧环境，限制燃烧所用的氧气量，能够降低燃烧温度，以减少发动机的氮氧化物排放。配合调整点火定时和燃料喷射定时，EGR系统还能够提高燃料经济性和/或发动机性能。因此EGR流量需要被识别，并加以控制。目前的EGR流量控制要么添加空气流量传感器进行测量计算，要么添加文丘里设备进行测量计算，而本发明不需要添加额外传感器就可以计算出EGR流量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于阀体及进气压力传感器的EGR流量计算方法，适用于安装有EGR阀体与进气节流阀体的发动机，用于计算EGR流量大小，进一步计算发动机负荷，控制发动机运转状态，其采用主充模型与次充模型计算EGR流量，其中主充模型是利用发动机原配部件进气压力传感器计算流经进气歧管的流体流量，次充模型是利用发动机原配部件进气节流阀体开度计算流经进气节流阀体的空气流量。结合EGR系统的布置形式，废气回流注入位置位于进气节流阀体下游，进气压力传感器的上游，因此两者之差就是EGR流量。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于阀体及进气压力传感器的EGR流量计算方法，由进气节流阀体、EGR阀体、进气温度压力传感器、EGR气体温度压力传感器组成，其特征在于：进气节流阀体通过调节叶片开度控制空气流量，并把开度信号发送给ECU控制器；EGR阀体通过调节阀门开度控制EGR气体流量，并把阀门开度信号提供给ECU控制器；进气温度压力传感器采集歧管内的温度压力信号，并把信号发送给ECU控制器；EGR气体温度压力传感器采集EGR管路中的废弃温度压力信号，并把信号发送给ECU控制器；ECU控制器根据采集的信号以及内部算法可以算出流经进气歧管的总气体流量，以及流经进气节流阀体的空气流量；具体步骤如下：
1）ECU控制器根据当前发动机工况需求控制EGR阀体与进气节流阀体开启一定开度,该开度能够提供发动机正常运行所需要的空气量；
2）ECU控制器采集进气温度压力传感器信号，并根据信号数值计算流经歧管的气体总流量，视之为主充流量；
3）ECU控制器根据进气节流阀体的开度计算流经进气节流阀体的空气流量，视之为次充流量；
4）ECU控制器将步骤2、3中计算的主充流量与次充流量相减求得EGR气体的流量；
5）ECU控制器将步骤4中求得的EGR气体流量与工况需求流量作对比，进行闭环调节EGR阀体开度，达到步骤4中计算的EGR气体流量与工况需求的EGR气体流量相当。
所述的计算流经进气节流阀体的空气流量是根据阀体流量特性得出：
Figure 372738DEST_PATH_IMAGE001
，其中R与K是与气体性质相关的常数，
Figure 352195DEST_PATH_IMAGE002
是标准状态下的空气流量，
Figure 194249DEST_PATH_IMAGE003
是当前流量下的节气门流通面积，与节气门开度相关，
Figure 589459DEST_PATH_IMAGE004
是标准状态下的气体压力，
Figure 466148DEST_PATH_IMAGE005
是标准状态下的温度，而
Figure 342138DEST_PATH_IMAGE006
，其中
Figure 671488DEST_PATH_IMAGE007
是当前状态下的空气流量，FAC是与传感器③所测温度压力相关的修正系数。
所述的流经歧管的总气体流量基于传感器计算得出：
Figure 870389DEST_PATH_IMAGE008
，其中
Figure 601584DEST_PATH_IMAGE009
为传感器③测量的进气压力，Factor是质量流量与压力的转换系数。
上述两种方法是没有EGR系统的发动机常用的空气流量计算方法，并且是互为校验的冗余算法，通常情况下
Figure 657265DEST_PATH_IMAGE010
，而带有EGR系统的发动机，特别是开启EGR阀后，EGR气体流进进气歧管，导致
Figure 411594DEST_PATH_IMAGE011
，其偏差表示进气歧管状态下的EGR流量，即
Figure 210923DEST_PATH_IMAGE012
，而EGR阀当前开度所对应的流量
Figure 796625DEST_PATH_IMAGE013
，其中FAC1是与传感器④所测温度压力相关的修正系数。
本发明的积极效果：
1.在没有增加其它流量测量装置的前提下，能够用算法实现EGR气体流量的识别。
2.即使采用附加流量测量装置进行EGR气体流量测量，本发明也可以作为所加装置是否可信的评判依据。
本发明是用闭环的方法取代了以往开环的控制方法，使得EGR管路在受到污染，管径变小时，系统能够自知，且通过闭环的方法调整EGR阀开度，如图3所示用
Figure 288786DEST_PATH_IMAGE014
去闭环发动机的EGR流量，而不用
Figure 530412DEST_PATH_IMAGE015
如图2所示，使得EGR流量的控制更精确，响应性也更好。
附图说明
图1是发动机进气系统与EGR系统示意图。
图2是
Figure 867852DEST_PATH_IMAGE016
作为反馈值的控制效果图。
图3是
Figure 576570DEST_PATH_IMAGE017
作为反馈值得控制效果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图1所示，一种基于阀体及进气压力传感器的EGR流量计算方法，由1-进气节流阀体、2-EGR阀体、3-进气温度压力传感器、4-EGR气体温度压力传感器组成，其特征在于：进气节流阀体通过调节叶片开度控制空气流量，并把开度信号发送给ECU控制器；EGR阀体通过调节阀门开度控制EGR气体流量，并把阀门开度信号提供给ECU控制器；进气温度压力传感器采集歧管内的温度压力信号，并把信号发送给ECU控制器；EGR气体温度压力传感器采集EGR管路中的废弃温度压力信号，并把信号发送给ECU控制器。ECU控制器根据采集的信号以及内部算法可以算出流经进气歧管的总气体流量，以及流经进气节流阀体的空气流量；具体步骤如下：1）ECU控制器根据当前发动机工况需求控制EGR阀体与进气节流阀体开启一定开度；2）ECU控制器采集进气温度压力传信号，并根据信号数值计算流经歧管的气体总流量，视之为主充流量；3）ECU控制器根据进气节流阀体的开度计算流经进气节流阀体的空气流量，视之为次充流量； 4）ECU控制器将步骤2、3中计算的主充流量与次充流量相减求得EGR气体的流量；5）ECU控制器将步骤4中求得的EGR气体流量与工况需求流量作对比，进行闭环调节EGR阀体开度，达到步骤4中计算的EGR气体流量与工况需求的EGR气体流量相当。
该方法测量EGR气体流量有两个前提：
1、 要求EGR废气按照图1形式，从进气节流阀体下游进入歧管；
2、 EGR阀关闭时，即EGR气体流量为零，要求根据进气节流阀体开度计算的空气流量与根据进气温度压力传感器计算的气体流量相当。
满足以上两个前提后，ECU基于内部原有的算法，便能准确计算流经进气节流阀体的空气流量与歧管内的总气体流量。基于本专利要求的系统布置方式，歧管内的总气体包含流经进气节流阀体的空气与流经EGR阀体的废气，因此ECU计算出来的两个流量之差，就是EGR气体引起的。以此来计算EGR气体流量，并用于对EGR阀开度的闭环控制。
所述的计算流经进气节流阀体的空气流量的方法根据阀体流量特性得出：
Figure 911736DEST_PATH_IMAGE018
，其中R与K是与气体性质相关的常数，
Figure 702975DEST_PATH_IMAGE019
是标准状态下的空气流量，
Figure 844106DEST_PATH_IMAGE020
是当前流量下的节气门流通面积，与节气门开度相关，
Figure 404400DEST_PATH_IMAGE021
是标准状态下的气体压力，
Figure 238364DEST_PATH_IMAGE022
是标准状态下的温度，而
Figure 189003DEST_PATH_IMAGE023
，其中
Figure 133825DEST_PATH_IMAGE024
是当前状态下的空气流量，FAC是与传感器③所测温度压力相关的修正系数。
所述的流经歧管的总气体流量基于传感器计算得出：
Figure 548626DEST_PATH_IMAGE025
，其中
Figure 553491DEST_PATH_IMAGE026
为传感器③测量的进气压力，Factor是质量流量与压力的转换系数。
上述两种方法是没有EGR系统的发动机常用的空气流量计算方法，并且是互为校验的冗余算法，通常情况下
Figure 991425DEST_PATH_IMAGE027
，而带有EGR系统的发动机，特别是开启EGR阀后，EGR气体流进进气歧管，导致
Figure 477289DEST_PATH_IMAGE028
，其偏差表示进气歧管状态下的EGR流量，即
Figure 12176DEST_PATH_IMAGE029
，而EGR阀当前开度所对应的流量
Figure 125625DEST_PATH_IMAGE030
，其中FAC1是与传感器④所测温度压力相关的修正系数。

Claims (1)

1.一种基于阀体及进气压力传感器的EGR流量计算方法，由进气节流阀体、EGR阀体、进气温度压力传感器、EGR气体温度压力传感器组成，进气节流阀体通过调节叶片开度控制空气流量，并把开度信号发送给ECU控制器；EGR阀体通过调节阀门开度控制EGR气体流量，并把阀门开度信号提供给ECU控制器；进气温度压力传感器采集歧管内的温度压力信号，并把信号发送给ECU控制器；EGR气体温度压力传感器采集EGR管路中的废弃温度压力信号，并把信号发送给ECU控制器；ECU控制器根据采集的信号以及内部算法能够算出流经进气歧管的总气体流量，以及流经进气节流阀体的空气流量；具体步骤如下：
1)ECU控制器根据当前发动机工况需求控制EGR阀体与进气节流阀体开启一定开度,该开度能够提供发动机正常运行所需要的空气量；
2)ECU控制器采集进气温度压力传感器信号，并根据信号数值计算流经歧管的气体总流量，视之为主充流量；
3)ECU控制器根据进气节流阀体的开度计算流经进气节流阀体的空气流量，视之为次充流量；
4)ECU控制器将步骤2、3中计算的主充流量与次充流量相减求得EGR气体的流量；
5)ECU控制器将步骤4中求得的EGR气体流量与工况需求流量作对比，进行闭环调节EGR阀体开度，达到步骤4中计算的EGR气体流量与工况需求的EGR气体流量相当；
其特征在于：计算流经进气节流阀体的空气流量的方法根据阀体流量特性得出：
Figure FDA0002599855460000011
其中R与k是与气体性质相关的常数，
Figure FDA0002599855460000012
是标准状态下的空气流量，At是当前流量下的节气门流通面积，与节气门开度相关，p0是标准状态下的气体压力，T0是标准状态下的温度，而
Figure FDA0002599855460000013
其中
Figure FDA0002599855460000014
是当前状态下的空气流量，FAC是与干流传感器③所测温度压力相关的修正系数；
所述的流经歧管的总气体流量基于传感器计算得出：
mt＝Factor×Psensor，其中Psensor为干流传感器③测量的进气压力，Factor是质量流量与压力的转换系数；
当没有EGR系统的发动机常用的空气流量计算方法，并且是互为校验的冗余算法时
Figure FDA0002599855460000015
而当带有EGR系统的发动机，开启EGR阀后，EGR气体流进进气歧管，导致
Figure FDA0002599855460000016
Figure FDA0002599855460000017
其偏差表示进气歧管状态下的EGR流量，即
Figure FDA0002599855460000018
而EGR阀当前开度所对应的流量
Figure FDA0002599855460000021
其中FAC1是与支流传感器④所测温度压力相关的修正系数。
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