CN106640344A - 用于计算发动机的进气温度、中冷器效率的方法及发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于计算发动机的进气温度的方法、计算中冷器效率的方法及发动机。本发明通过将温度压力传感器安装在进气歧管位置用以测量进气歧管处的气体温度T22，通过具体的模型计算反推进气温度T21，该温度压力传感器安装在进气歧管上，受发动机厂家控制，安装方便、设计简单。其具体逻辑集成于发动机自带的电子控制单元中，管路设计不需要更改，节约成本，配套简单。

Description

用于计算发动机的进气温度、中冷器效率的方法及发动机
技术领域
本发明涉及对发动机的进气温度的计算，具体涉及用于计算发动机的进气温度的方法、计算中冷器效率的方法及发动机。
背景技术
废气再循环(Exhaust Gas Recirculation，简称EGR)是将柴油机或汽油机产生的废气的一部分引出排气管路，并通过一个控制阀、比如EGR阀将适量的废气引入进气管路中与新鲜空气混合，再进入燃烧室参与燃烧的一种排放控制技术。由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃烧却吸收大量的热量，进而降低了气缸中混合气的燃烧温度，从而减少了NOx的生成量。
如图1所示，整个EGR工作过程如下：进气通过进气管路进入并经过增压器增压，随后进气被中冷器冷却后通过节流阀控制流量后进入发动机，如图1中下方示出的箭头方向所示。进气进入发动机参与燃烧，燃烧产生的废气的一部分经由EGR冷却器入口进入EGR冷却器进行冷却，随后这部分废气经由EGR阀控制流量后与后续的进气混合一同进入发动机。燃烧产生的废气的另一部分经由排气管路驱动增压器压缩进气后经排气蝶阀作为排气排出，如图1中上方示出的箭头方向所示。
发动机需要测量其进气歧管处的温度T22、中冷后的温度T21，如图1所示，其中T20与T21用以监控中冷器的冷却效率，T22用以计算进入发动机气缸的总的进气量(新鲜进气+废气)，目前采用的方案为在中冷器后节流阀前安装一个进气温度传感器用以测量T21，在已知T32的前提下利用一个模型公式计算T22值，这种方案的弊端：
1)中冷器后节流阀前的这段管路不受发动机厂家控制，整车匹配困难，进气温度压力传感器安装于此特别不方便；
2)节流阀属于一个单独的零部件，如若在节流阀前重新设计一段管路不但其连接复杂，且存在漏气风险；
3)一旦模型计算的T22存在偏差，那么进入发动机的进气量计算就存在偏差，而进入发动机的进气量是决定喷油的基本信号，工程要求比较高。
发明内容
本发明的目的是解决上述缺陷，特别是使发动机厂家无需特别设计节流阀前的这段管路。上述目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提供了一种用于计算发动机的进气温度的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：利用设置在发动机进气歧管处的温度压力传感器来测量进气歧管处的气体温度T22；
S2：计算EGR冷却器前的气体温度T31，其中气体温度T31经过标定获得；
S3：计算EGR废气流量m_EGR_Ds，并将EGR废气流量m_EGR_Ds与台架标定废气流量C1对比，其中EGR废气流量m_EGR_Ds＝m22-m21，其中，m22代表进入发动机的总进气量，其由所述温度压力传感器测得的气体温度T22、气体压力P22利用理想气体状态方程计算获得；m21代表新鲜进气量，其由进气流量传感器直接测量获得；
S4：若EGR废气流量m_EGR_Ds大于台架标定废气流量C1，则将EGR冷却器后的气体温度T32确定为气体温度T31减去EGR冷却器的标定温度降T_diff_EGR，若EGR废气流量m_EGR_Ds小于台架标定废气流量C1，则将气体温度T32确定为气体温度T22，所述台架标定废气流量C1是为了防止EGR阀全关时废气流量小范围波动造成的误判；
S4：根据公式(1)计算进气温度T21：
其中facT21是通过发动机转速和喷油量标定的进气温度T21的修正系数。
另外，EGR冷却器的标定温度降T_diff_EGR是根据公式(2)计算得到的：
T_diff_EGR＝eta_cool*(T31-T_eng) (2)
其中，eta_cool代表EGR冷却器的冷却效率，其是台架标定量；T_eng代表发动机出水温度，其通过温度传感器测量获得。
另外，所述台架标定废气流量C1为1、2、3、4或5。
本发明还提供了一种用于计算中冷器冷却效率的方法，所述方法基于中冷器入口的气体温度T20和进气温度T21来计算中冷器的冷却效率，其中，进气温度T21是根据前述的用于计算发动机的进气温度的方法得到的，T20是由环境温度传感器测得的环境温度T0经标定获得。
本发明还提供了一种发动机，所述发动机至少包括电子控制单元，所述电子控制单元配置成用于执行前述的用于计算发动机的进气温度的方法以及前述的用于计算中冷器冷却效率的方法。
本发明的优点在于：
本发明将进气温度压力传感器安装于进气歧管上，温度压力传感器安装于此方便，可以受发动机厂家的控制，并且因温度压力传感器不设置在节流阀前而不存在漏气风险。
进气温度压力传感器安装于进气歧管上，进入发动机的进气量计算偏差较小，能够提供更精确的喷油信号。
采用模型计算反推进气在中冷器后节流阀前的气体温度，管路设计不需要更改，使得节约成本，配套简单。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示意性地示出了发动机及EGR系统；
图2示意性地示出了根据本发明实施方式的用于计算发动机的进气温度的方法的逻辑图；
图3示意性地示出了根据本发明实施方式的用于计算发动机的进气温度的方法的另一部分逻辑图；
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图2和图3所示，本发明提供了一种用于计算发动机的进气温度的方法，该方法包括：
S1：利用设置在发动机进气歧管处的温度压力传感器来测量进气歧管处的气体温度T22；
S2：计算EGR冷却器前的气体温度T31，其中气体温度T31经过标定获得；
S3：计算EGR废气流量m_EGR_Ds，并将EGR废气流量m_EGR_Ds与台架标定废气流量C1(其理论值为零，但在本实施方式中例如为1、2、3、4或5，所述台架标定废气流量C1是为了防止EGR阀全关时废气流量小范围波动造成的误判)对比，其中EGR废气流量m_EGR_Ds＝m22-m21，其中，m22代表进入发动机的总进气量，其由所述温度压力传感器测得的气体温度T22、气体压力P22利用理想气体状态方程(例如pV＝nRT)计算获得；m21代表新鲜进气量，其由进气流量传感器直接测量获得；
S4：若EGR废气流量m_EGR_Ds大于台架标定废气流量C1(这种情况例如表示有废气流量进入发动机)，则将EGR冷却器后的气体温度T32确定为气体温度T31减去EGR冷却器的标定温度降T_diff_EGR，若EGR废气流量m_EGR_Ds小于台架标定废气流量C1(这种情况例如表示基本没有废气流量进入发动机)，则将气体温度T32确定为气体温度T22(这是因为基本没有废气流量进入发动机，气体温度T32基本等于气体温度T22)；
S4：根据公式(1)计算进气温度T21：
其中facT21是通过发动机转速和喷油量标定的进气温度T21的修正系数(其例如是通过查询Asmod_facT21Cor_MAP得到的)。
另外，EGR冷却器的标定温度降T_diff_EGR是根据公式(2)计算得到的：
T_diff_EGR＝eta_cool*(T31-T_eng) (2)
其中，eta_cool代表EGR冷却器的冷却效率，其是台架标定量(其例如是通过m_EGR_Ds和EGR冷却器旁通阀开度查询标定MAP得到的)；T_eng代表发动机出水温度，其通过温度传感器测量获得。
本发明还提供了一种用于计算中冷器冷却效率的方法，所述方法基于中冷器入口的气体温度T20和进气温度T21来计算中冷器的冷却效率，其中，进气温度T21是前述的用于计算发动机的进气温度的方法得到的，T20是由环境温度传感器测得的环境温度T0经标定获得，T0由发动机自带的环境温度传感器直接测量获得。
本发明还提供了一种发动机，该发动机至少包括电子控制单元，该电子控制单元配置成用于执行前述的用于计算发动机的进气温度的方法以及前述的用于计算中冷器冷却效率的方法。
本发明将进气温度压力传感器安装于进气歧管上，温度压力传感器安装于此方便，可以受发动机厂家的控制，并且因温度压力传感器不设置在节流阀前而不存在漏气风险。
进气温度压力传感器安装于进气歧管上，进入发动机的进气量计算偏差较小，能够提供更精确的喷油信号。
采用模型计算反推进气在中冷器后节流阀前的气体温度，管路设计不需要更改，使得节约成本，配套简单。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种用于计算发动机的进气温度的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：利用设置在发动机进气歧管处的温度压力传感器来测量进气歧管处的气体温度T22；
S2：计算EGR冷却器前的气体温度T31，其中气体温度T31经过标定获得；
S3：计算EGR废气流量m_EGR_Ds，并将EGR废气流量m_EGR_Ds与台架标定废气流量C1对比，其中EGR废气流量m_EGR_Ds＝m22-m21，其中，m22代表进入发动机的总进气量，其由所述温度压力传感器测得的气体温度T22、气体压力P22利用理想气体状态方程计算获得；m21代表新鲜进气量，其由进气流量传感器直接测量获得；
S4：若EGR废气流量m_EGR_Ds大于台架标定废气流量C1，则将EGR冷却器后的气体温度T32确定为气体温度T31减去EGR冷却器的标定温度降T_diff_EGR，若EGR废气流量m_EGR_Ds小于台架标定废气流量C1，则将气体温度T32确定为气体温度T22，所述台架标定废气流量C1是为了防止EGR阀全关时废气流量小范围波动造成的误判；
S4：根据公式(1)计算进气温度T21：
T 21 = fac T 21 m 22 * T 22 - m _ E G R _ D s * T 32 m 21 - - - ( 1 ) ,
其中facT21是通过发动机转速和喷油量标定的进气温度T21的修正系数。
2.根据权利要求1所述的用于计算进气温度的方法，其特征在于，EGR冷却器的标定温度降T_diff_EGR是根据公式(2)计算得到的：
T_diff_EGR＝eta_cool*(T31-T_eng) (2)
其中，eta_cool代表EGR冷却器的冷却效率，其是台架标定量；T_eng代表发动机出水温度，其通过温度传感器测量获得。
3.根据权利要求1所述的用于计算进气温度的方法，其特征在于，所述台架标定废气流量C1为1、2、3、4或5。
4.一种用于计算中冷器冷却效率的方法，其特征在于，所述方法基于中冷器入口的气体温度T20和进气温度T21来计算中冷器的冷却效率，其中，进气温度T21是根据权利要求1至3中任一项所述的用于计算发动机的进气温度的方法得到的，T20是由环境温度传感器测得的环境温度T0经标定获得。
5.一种发动机，其特征在于，所述发动机至少包括电子控制单元，所述电子控制单元配置成用于执行根据权利要求1至3中任一项所述的用于计算发动机的进气温度的方法以及根据权利要求4所述的用于计算中冷器冷却效率的方法。
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