CN110966110B - 一种发动机废气再循环方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种发动机废气再循环方法及装置，首先获取发动机的实际输出的第一工作参数和目标输出的第二工作参数；然后根据第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，并判断所述偏差参数是否小于第一阈值；当所述偏差参数小于所述第一阈值时，说明发动机工作在正常状态下，可以直接根据第二工作参数求得进气废气比；当所述偏差参数大于所述第一阈值时，说明发动机工作在异常状态下，可以综合第二工作参数和偏差参数求得进气废气比。如此，通过比较发动机理论输出和实际输出的差值，判断发动机的工作状态，从而使用不同的方法计算进气废气比以控制发动机的废气再循环，使得废气再循环系统在发动机异常工作状态下也可以正常工作。

Description

一种发动机废气再循环方法及装置
技术领域
本申请涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机废气再循环方法及装置。
背景技术
发动机废气再循环技术(Exhaust Gas Re-circulation，EGR)是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的二氧化碳等不能燃烧的气体，这些气体比热容较高，可以吸收大量的热，从而降低气缸中混合气的最高燃烧温度，起到减少氮氧化合物的生成量的作用，减少环境污染。
目前，EGR技术是通过计算发动机的理论输出功率或扭矩，结合当前发动机转速计算EGR率(进气废气比，即进入气缸的废气和混合气之比)的。根据发动机的期望输出值和当前工作情况确定进气废气比，从而在达到输出需求的情况下，尽可能的减少污染物的排放。
但是，由于发动机零件老化或燃料纯度变差等原因，发动机的实际输出扭矩或功率无法达到理论输出扭矩或功率，但此时控制系统仍然会根据需求的理论扭矩进行EGR率的计算和控制，导致进入发动机的废气较多引起发动机熄火，具有较大的事故隐患。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种发动机废气再循环方法及装置，旨在提供一种能够用于复杂工况下的废气再循环技术。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种发动机废气再循环方法，所述方法包括：
获取第一工作参数，所述第一工作参数包括发动机实际输出功率和/或发动机实际输出扭矩；
获取第二工作参数，其中，所述第二工作参数包括发动机理论输出功率和/或发动机理论输出扭矩；
根据所述第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，判断所述偏差参数是否大于第一阈值，所述第一阈值是预先存储在发动机控制系统中的；
当所述偏差参数小于所述第一阈值时，根据所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环；
当所述偏差参数大于所述第一阈值时，根据所述偏差参数和所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环。
可选地，所述根据所述第二工作参数计算进气废气比包括：
获取发动机当前转速；
将所述第二工作参数、所述发动机当前转速带入循环曲线公式进行计算，得到进气废气比。
可选地，所述根据所述偏差参数和所述第二工作参数计算进气废气比包括：
根据所述第二工作参数计算理论进气废气比；
根据所述偏差参数计算循环修正值；
根据所述理论进气废气比和循环修正值计算进气废气比。
可选地，所述根据所述第二工作参数计算理论进气废气比包括：
获取发动机当前转速；
将所述第二工作参数、所述发动机当前转速带入循环曲线公式进行计算，得到理论进气废气比。
可选地，所述根据所述偏差参数计算循环修正值包括：
获取发动机当前转速；
将所述偏差参数、所述发动机当前转速带入修正曲线公式进行计算，得到循环修正值。
可选地，当所述发动机为气体发动机时，所述在根据所述第二工作参数或根据第二工作参数和偏差参数计算进气废气比还包括：
通过化学传感器检测燃料中甲烷含量，并根据所述甲烷含量计算缩放修正系数；
根据所述缩放修正系数对所述进气废气比进行修正。
可选地，当所述偏差参数大于所述第一阈值时，所述方法还包括：
判断所述偏差参数是否大于第二阈值；
当所述偏差参数大于所述第二阈值时，发出报警指令。
一种发动机废气再循环装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取第一工作参数，所述第一工作参数包括发动机实际输出功率和/或发动机实际输出扭矩；
第二获取模块，用于获取第二工作参数，其中，所述第二工作参数包括发动机理论输出功率和/或发动机理论输出扭矩；
比较模块，用于根据所述第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，判断所述偏差参数是否大于第一阈值，所述第一阈值是预先存储在发动机控制系统中的；
第一计算模块，用于当所述偏差参数小于所述第一阈值时，根据所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环；
第二计算模块，用于当所述偏差参数大于所述第一阈值时，根据所述偏差参数和所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环。
可选地，所述第二计算模块包括：
理论计算模块，用于根据所述第二工作参数计算理论进气废气比；
修正计算模块，用于根据所述偏差参数计算循环修正值；
修正模块，用于根据所述理论进气废气比和循环修正值计算进气废气比。
可选地，当所述发动机为气体发动机时，所述装置还包括：
甲烷检测模块，用于通过化学传感器检测燃料中甲烷含量，并根据所述甲烷含量计算缩放修正系数；
缩放修正模块，用于根据所述缩放修正系数对所述进气废气比进行缩放修正。
本申请实施例提供了一种发动机废气再循环方法及装置，首先获取发动机的实际输出的第一工作参数和理论输出的第二工作参数然后根据第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，并判断所述偏差参数是否小于第一阈值；当所述偏差参数小于所述第一阈值时，说明发动机工作在正常状态下，可以直接根据第二工作参数求得进气废气比；当所述偏差参数大于所述第一阈值时，说明发动机工作在异常状态下，可以综合第二工作参数和偏差参数求得进气废气比。如此，通过比较发动机理论输出和实际输出的差值，判断发动机的工作状态，从而使用不同的方法计算进气废气比以控制发动机的废气再循环，使得发动机在异常工作状态下不会因废气再循环系统出现熄火、爆震等问题，提升了废气再循环系统的适用范围。
附图说明
为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的发动机废气再循环方法流程图。
图2为本申请实施例提供的一种特殊的发动机废气再循环方法流程图。
图3为本申请实施例提供的发动机废气再循环装置的一种结构示意图。
图4为本申请实施例提供的发动机废气再循环装置的一种结构示意图。
图5为本申请实施例提供的发动机废气再循环装置的一种结构示意图。
具体实施方式
对于发动机而言，对于发动机而言，当气缸中燃烧温度过高时，会产生大量的氮氧化合物，污染环境。为解决该问题，可以采用废气再循环技术(Exhaust Gas Re-circulation，EGR)，将燃烧产生的废气通过气歧管与空气混合，共同进入气缸燃烧。如此，一方面降低了气缸内氧气的浓度，减缓燃烧速度；另一方面废气中二氧化碳等不能燃烧的气体可以吸收大量的热，从而降低气缸温度；最终起到降低污染物生成的效果。
目前，为了在保证发动机正常使用的前提下，尽可能的减少污染物的排放，EGR技术可以根据发动机的理论输出功率(或扭矩)结合当前发动机的转速，计算进气废气比(EGR率)，即进入气缸的废气和混合气之比。但是，在一些特殊情况下，如发动机零件老化或燃料质量突然变差时，发动机可能无法达到预期的理论输出功率(或扭矩)，例如发动机的理论输出功率为20千瓦，但是实际输出功率只有15千瓦，此时根据20千瓦计算进气废气比进行废气再循环，会进一步降低发动机的输出功率，甚至导致发动机熄火等严重故障。同理，在一些其他情况下，如燃料质量突然变好时，发动机短期的输出功率(或扭矩)可能超过理论需求功率(或扭矩)，此时按照理论需求值计算进气废气比可能导致发动机性能恶化，甚至持续爆震等严重故障。
为了给出能够在复杂工况下工作的废气再循环的技术方案，本申请提供了一种发动机废气再循环方法及装置，以下将从发动机的控制系统的角度对本申请优选实施例进行说明。需要特别指出的是，本申请可以用于工作条件恶劣的发动机，也可以用于其他工作环境温度的发动机。
参见图1，图1为本申请实施例提供的发动机废气再循环方法流程图，包括：
S101：获取第一工作参数。
本实施例中，控制系统可以先获取发动机的第一工作参数。其中，所述第一工作参数表示当前状态下发动机的实际输出值，包括发动机的实际输出功率和/或发动机的实际输出扭矩，控制系统可以通过传感器进行检测。
S102：获取第二工作参数。
本实施例中，控制系统可以根据发动机当前的第二工作参数，所述第二工作参数表示当前状态下对发动机输出的理论需求值，包括发动机的理论输出功率和/或发动机的理论输出扭矩。
具体地，控制系统可以根据当前发动机负载计算第二工作参数，例如根据发动机输出轴转速和扭矩预测第二工作参数；还可以根据用户需求计算第二工作参数，例如对于汽车发动机，控制系统可以直接通过油门开度信息计算发动机的第二工作参数；对于发电用的发动机，控制系统可以接收用户设定的目标输出值和能量转化效率计算发动机的第二工作参数。
S103：根据所述第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，判断所述偏差参数是否大于第一阈值。
在确定第二工作参数后，控制系统可以根据第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数。例如，控制系统可以使用第一工作参数减去第二工作参数，使用得到的差值绝对值作为偏差参数；也可以使用第一工作参数除以第二工作参数，将得到的商减去1并求绝对值，将该绝对值作为偏差参数。
在计算得到偏差参数后，控制系统可以判断偏差参数是否大于控制系统中预先存储的第一阈值，并根据比较结果执行步骤S104-1或S104-2。
S104-1：当所述偏差参数小于所述第一阈值时，根据所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气循环系统进行废气再循环。
当计算得到的偏差参数小于第一阈值时，控制系统可以直接根据第二工作参数计算进气废气比，并根据计算得到的结果控制废气再循环系统进行废气再循环。
具体地，控制系统可以先通过传感器获取发动机当前转速；并将第二工作参数和发动机当前转速带入循环曲线公式进行计算，得到进气废气比。其中，循环曲线公式是一个多元函数，可以是在发动机生产时直接写入控制系统中的，也可以是控制系统通过联网或技术人员手动对其更新的。
S104-2：当偏差参数大于所述第一阈值时，根据偏差参数和第二工作参数计算进气废气比以便控制废气再循环系统进行废气再循环。
如果计算得到的偏差参数大于第一阈值，控制系统可以使用偏差参数和第二工作参数共同计算进气废气比，并根据计算得到的结果控制废气再循环系统进行废气再循环。
具体地，控制系统可以先按照步骤S104-2所述的方法，根据发动机当前转速和第二工作参数计算理论进气废气比，再利用偏差参数对所述理论进气废气比进行修正，使用修正后的结果控制废气再循环系统。
例如，在一些实现方法中，当偏差参数为第一工作参数和第二工作参数之商与1的差值绝对值时，可以直接使用理论进气废气比乘以或除以偏差参数，得到修正后的进气废气比；在一些其他的实现方式中，可以获取发动机当前转速，将所述偏差参数和发动机当前转速带入修正曲线公式，计算得到循环修正值，并利用循环修正值对理论进气废气比进行修正。其中，修正曲线公式是一个多元函数，可以是在发动机生产时直接写入控制系统中的，也可以是控制系统通过联网或技术人员手动对其更新的。
在一些可能的实现方式中，当偏差参数大于第一阈值时，控制系统还可以判断所述偏差参数是否大于第二阈值，并在确定偏差参数大于所述第二阈值时，发出报警指令。其中，第二阈值代表此时发动机实际输出功率(或扭矩)远小于(或远大于)理论输出功率(或扭矩)，可能代表发动机或检测系统出现故障，此时发动报警指令可以提醒技术人员对发动机进行检修。
本实施例提供了一种发动机废气再循环方法，首先获取发动机的实际输出的第一工作参数和理论输出的第二工作参数；然后根据第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，并判断所述偏差参数是否小于第一阈值；当所述偏差参数小于所述第一阈值时，说明发动机工作在正常状态下，可以直接根据第二工作参数求得进气废气比；当所述偏差参数大于所述第一阈值时，说明发动机工作在异常状态下，可以综合第二工作参数和偏差参数求得进气废气比。如此，通过比较发动机理论输出和实际输出的差值，判断发动机的工作状态，从而使用不同的方法计算进气废气比以控制发动机的废气再循环，使得发动机在异常工作状态下不会因废气再循环系统出现熄火、爆震等问题，提升了废气再循环系统的适用范围。
除此以外，对于一些用于发电的气体发动机，特别是使用沼气等发酵气体的发动机，由于燃气成分不稳定，进气废气比需要在较大范围内进行调整。为此，本申请还提供了相应的进气废气比修正方法，参见图2提供的特殊的发动机废气再循环方法流程图，包括：
S201：获取第一工作参数。
S202：获取第二工作参数。
S203：根据所述第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，判断所述偏差参数是否大于第一阈值。
S204：当所述偏差参数小于所述第一阈值时，根据所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环。
至此，本实施例各个步骤与图1所示的实施例一致。
S205：当偏差参数大于所述第一阈值时，根据偏差参数和第二工作参数计算进气废气比。
本实施例中，当偏差参数大于第一阈值时，控制系统可以根据偏差参数和第二工作参数计算进气废气比，具体计算过程与图1所示的实施例一致。但是在计算得到进气废气比后，继续执行步骤S206。
S206：通过化学传感器检测燃料中甲烷含量，根据所述甲烷含量计算缩放修正系数，根据所述缩放修正系数对进气废气比进行修正。
由于沼气等发酵气体主要可燃成分为甲烷，控制系统可以通过化学传感器检测燃料中的甲烷含量，并根据甲烷含量计算缩放修正系数，从而对进气废气比进行修正。例如，当检测到甲烷含量较低时，控制系统可以根据缩放修正系数缩小进气废气比，提高进入气缸的甲烷含量，保证发动机的正常工作。
如此，通过对燃料成分进行检测，并根据检测结果缩放进气废气比，可以减少燃料成分对废气再循环系统的影响，提高本申请提供的发动机废气再循环系统的稳定性和适用范围。
以上为本申请实施例提供发动机废气再循环方法的一些具体实现方式，基于此，本申请还提供了对应的装置。下面将从功能模块化的角度对本申请实施例提供的上述装置进行介绍。
参见图3所示的废气再循环装置的结构示意图，该装置300包括：
第一获取模块310，用于获取第一工作参数，所述第一工作参数包括发动机实际输出功率和/或发动机实际输出扭矩。
第二获取模块320，用于获取第二工作参数，其中，所述第二工作参数包括发动机理论输出功率和/或发动机理论输出扭矩。
比较模块330，用于根据所述第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，判断所述偏差参数是否大于第一阈值，所述第一阈值是预先存储在发动机控制系统中的。
第一计算模块340，用于当所述偏差参数小于所述第一阈值时，根据所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环。
第二计算模块350，用于当所述偏差参数大于所述第一阈值时，根据所述偏差参数和所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环。
本实施例提供了一种发动机废气再循环装置，首先获取发动机的实际输出的第一工作参数和理论输出的第二工作参数；然后根据第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，并判断所述偏差参数是否小于第一阈值；当所述偏差参数小于所述第一阈值时，说明发动机工作在正常状态下，可以直接根据第二工作参数求得进气废气比；当所述偏差参数大于所述第一阈值时，说明发动机工作在异常状态下，可以综合第二工作参数和偏差参数求得进气废气比。如此，通过比较发动机理论输出和实际输出的差值，判断发动机的工作状态，从而使用不同的方法计算进气废气比以控制发动机的废气再循环，使得发动机在异常工作状态下不会因废气再循环系统出现熄火、爆震等问题，提升了废气再循环系统的适用范围。
可选地，参见图4，在图3所示装置的基础上，所述第二计算模块350包括：
理论计算模块351，用于根据所述第二工作参数计算理论进气废气比；
修正计算模块352，用于根据所述偏差参数计算循环修正值；
修正模块353，用于根据所述理论进气废气比和循环修正值计算进气废气比。
如此，通过偏差参数计算循环修正值并对理论进气废气比进行修正，可以得到符合发动机当前工作状态的进气废气比，从而对发动机的废气再循环系统进行控制。
可选地，参见图5，在图3所示装置的基础上，所述装置300还包括：
甲烷检测模块360，用于通过化学传感器检测燃料中甲烷含量，并根据所述甲烷含量计算缩放修正系数。
缩放修正模块370，用于根据所述缩放修正系数对所述进气废气比进行缩放.
如此，通过对燃料成分进行检测，并根据检测结果缩放进气废气比，可以减少燃料成分对废气再循环系统的影响，提高本申请提供的发动机废气再循环系统的稳定性和适用范围。
本申请实施例中提到的“第一工作参数”、“第二工作参数”“第一获取模块”等名称中的“第一”、“第二”只是用来做名字标识，并不代表顺序上的第一、第二。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤，可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(英文：read-only memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如路由器等网络通信设备)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中第一获取模块和第二获取模块可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本申请示例性的实施方式，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种发动机废气再循环方法，其特征在于，所述方法包括：
获取第一工作参数，所述第一工作参数包括发动机实际输出功率和/或发动机实际输出扭矩；
获取第二工作参数，其中，所述第二工作参数包括发动机理论输出功率和/或发动机理论输出扭矩；
根据所述第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，判断所述偏差参数是否大于第一阈值，所述第一阈值是预先存储在发动机控制系统中的；
当所述偏差参数小于所述第一阈值时，根据所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环；
当所述偏差参数大于所述第一阈值时，根据所述偏差参数和所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环；
当所述发动机为气体发动机时，所述在根据所述第二工作参数或根据所述第二工作参数和所述偏差参数计算所述进气废气比还包括：
通过化学传感器检测燃料中甲烷含量，并根据所述甲烷含量计算缩放修正系数；
根据所述缩放修正系数对所述进气废气比进行修正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二工作参数计算进气废气比包括：
获取发动机当前转速；
将所述第二工作参数、所述发动机当前转速带入循环曲线公式进行计算，得到进气废气比。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏差参数和所述第二工作参数计算进气废气比包括：
根据所述第二工作参数计算理论进气废气比；
根据所述偏差参数计算循环修正值；
根据所述理论进气废气比和循环修正值计算进气废气比。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二工作参数计算理论进气废气比包括：
获取发动机当前转速；
将所述第二工作参数、所述发动机当前转速带入循环曲线公式进行计算，得到理论进气废气比。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏差参数计算循环修正值包括：
获取发动机当前转速；
将所述偏差参数、所述发动机当前转速带入修正曲线公式进行计算，得到循环修正值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述偏差参数大于所述第一阈值时，所述方法还包括：
判断所述偏差参数是否大于第二阈值；
当所述偏差参数大于所述第二阈值时，发出报警指令。
7.一种发动机废气再循环装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取第一工作参数，所述第一工作参数包括发动机实际输出功率和/或发动机实际输出扭矩；
第二获取模块，用于获取第二工作参数，其中，所述第二工作参数包括发动机理论输出功率和/或发动机理论输出扭矩；
比较模块，用于根据所述第一工作参数和第二工作参数计算偏差参数，判断所述偏差参数是否大于第一阈值，所述第一阈值是预先存储在发动机控制系统中的；
第一计算模块，用于当所述偏差参数小于所述第一阈值时，根据所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环；
第二计算模块，用于当所述偏差参数大于所述第一阈值时，根据所述偏差参数和所述第二工作参数计算进气废气比，以便控制废气再循环系统进行废气再循环；
当所述发动机为气体发动机时，所述装置还包括：
甲烷检测模块，用于通过化学传感器检测燃料中甲烷含量，并根据所述甲烷含量计算缩放修正系数；
缩放修正模块，用于根据所述缩放修正系数对所述进气废气比进行缩放修正。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块包括：
理论计算模块，用于根据所述第二工作参数计算理论进气废气比；
修正计算模块，用于根据所述偏差参数计算循环修正值；
修正模块，用于根据所述理论进气废气比和循环修正值计算进气废气比。
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