CN111219271B - 废气涡轮增压发动机进气歧管egr气体混合温度的确定方法，存储介质及系统 - Google Patents

废气涡轮增压发动机进气歧管egr气体混合温度的确定方法，存储介质及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法，存储介质及系统。通过获取EGR阀前端的废气温度，EGR阀出口的废气气体流量，EGR冷却器中介质的温度，设定采样周期，利用热力学方法，确定EGR冷却器输出处的气体温度；再基于EGR冷却器输出处的气体温度，大气温度及采样周期，确定废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度。本发明通过两步法确定计算得到废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体温度，无需增加传感器，减少零部件，避免安装连接等问题，降低成本，计算确定的温度精度高。

Description

废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法， 存储介质及系统
技术领域
本发明属于气涡轮增压发动机排气(废气)循环EGR控制技术，具体涉及一种EGR气体温度的确定技术；特别是废气涡轮增压发动机进气歧管 EGR气体混合温度的确定技术。
背景技术
涡轮增压是目前车用发动机上应用最广的增压方式。EGR控制技术内容多，控制复杂。排气(废气)循环末端与新鲜空气汇合后进入进气歧管，汇入至进气系统中汇入点处的温度(进气歧管的进气温度)之间关系到发动机进气效率以及发动机的动力性。如CN108843464A公开一种柴油机再循环废气冷却器用旁通阀的控制方法，其中EGR阀的控制就涉及发动机进气歧管温度TEngIn，该文献并没有公开发动机进气歧管温度TEngIn如何确定。当然可以采用温度传感器检测得到，这需要增加零部件，以及解决空间布局连接结构问题。
发明内容
本发明的目的地在于提供一种废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法，存储介质及系统，以实现该处温度的确定。
本发明的技术方案之一为：废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法，获取EGR阀前端的废气温度，EGR阀出口的废气气体流量，EGR冷却器中介质的温度，设定采样周期，利用热力学方法，确定 EGR冷却器输出处的气体温度；再基于EGR冷却器输出处的气体温度，大气温度及采样周期，确定废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度。
上述废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度可以是发动机进气管的新鲜空气与EGR气体交汇混合处位置的温度，也可以是混合后进气歧管气体的温度。
进一步的技术方案为：所述采样是发动机转速达到设定值时开始。
进一步的技术方案为：确定EGR冷却器输出处的气体温度的方法：
Figure BDA0002389492010000011
其中，TEGRCooler为EGR阀前端(即EGR阀进气处)的废气温度，Δt为第n-1 次到n次的每次采样周期，TCoolant为EGR冷却器中介质的温度，CExh为废气的比热容，KHex为2-10之间的常数，dmEGR(n)为n采样时刻EGR阀出口的废气气体流量，f1(dmEGR(n))为热交换系数。
进一步的技术方案为：确定废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的方法是：
Figure BDA0002389492010000021
其中，TEGRHexOut(n)是n采样时刻EGR冷却器输出处的气体温度，dmEGR(n)为 n采样时刻EGR阀出口的废气气体流量，f2(dmEGR(n))为热交换系数，TAmb为大气温度，KHMixpiont为2-10之间的常数，CExh为废气的比热容。
进一步的技术方案为：EGR冷却器中介质的温度为发动机水温。
本发明通过两步法确定计算得到废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度，无需增加传感器，减少零部件，避免安装连接等问题，降低成本。计算确定的温度精度高。
本发明的技术方案之二为：存储介质，它包含执行指令，所述执行指令在有数据处理装置处理时，该数据处理装置执行上述所述的废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法。
由于上述计算方法分两步，存储介质适应范围广，执行运行响应快。
本发明的技术方案之三为：包括数据采集单元：用于采集热力学数据；
数据处理装置：用于执行权利要求上述所述的废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法。
进一步的，所述数据处理装置是电子控制单元ECU。
本系统部件少，执行运行响应快。
附图说明
图1涉及本发明发动机进气歧管EGR示意图。
具体实施方式
下列具体实施方式用于对本发明权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1所示，它是排气(废气)循环EGR废气进入发动机段的示意。废气管1顺废气流动方向依次上设有EGR阀前温度传感器2，EGR阀3，EGR冷却器4，废气管1末端是发动机燃烧后排气管排出的气体，发动机进气管5是进入进气管的新鲜空气。连接联通的位置A处是燃烧废气与发动机进气管的新鲜空气的交汇混合处废气的温度，不是混合气的温度，也不是进气温度。确定该处的温度，我们设定一个起始采样时刻点，只有达到该采样时刻点，我们开始确定A处的温度。本实施例设定的起始采样时刻点是：当发动机转速达到设定值时刻，本实施例中设定的发动机转速为 650rpm，即起动后发动机转速第一次达到650rpm的时刻开始。
确定A处的温度分两步，第一步首先确定EGR冷却器4输出处的温度 TEGRHexOut(n)。通过EGR阀前温度传感器2获取EGR阀前端废气温度 TEGRCooler；获取EGR冷却器中介质的温度TCoolant，该温度TCoolant可以通过传感采集得到，也可以将该温度等同于发动机的水温，可以直接利用现有发动机水温传感器采集得到。设定采样周期Δt；它是第n-1次到n次的每次采样周期，本实施例的采样周期Δt为0.01s。获取开始采样后的EGR阀出口的废气气体流量dmEGR(n)，即采样时刻n的废气气体流量。该流量值可以通过传感器检测获取，也可以通过预估得到。
基于上述获取的热力学参数，利用热力学方法，计算EGR冷却器输出处的气体温度，方法如下：
Figure BDA0002389492010000031
其中，TEGRCooler为EGR阀前端的废气温度，Δt为第n-1次到n次的每次采样周期，TCoolan为当前发动机的水温，由发动机水温传感器采集得到，CExh为1.063KJ/(Kg.℃)(废气的比热容)，KHex为8，dmEGR(n)为n采样时刻 EGR阀出口的废气气体流量，由流量传感器检测得到，f1(dmEGR(n))为热交换系数,n为正整数。
Figure BDA0002389492010000032
如果废气流量不在上表中，可依据上表利用比例法计算相应的f1(dmEGR(n))。
上述方法表征了当前时刻下的热交换后EGR气体温度与上一时刻的热交换后EGR气体温度之间的关系。
EGR冷却器输出处采样起始时刻的温度TEGRHexOut(0)可以基于EGR阀前端的废气温度TEGRCooler，EGR冷却器的换热效率，阀出口的废气气体流量计算得到，CN108843464A《一种柴油机再循环废气冷却器用旁通阀的控制方法》公开了该方法。
第二步，在计算得到采样时刻n的确定EGR冷却器4输出A处的温度 TEGRHexOut(n)，获取发动机进气管4内进入的大气温度TAmb，由大气温度传感器检测获取，利用热力学方法，计算A处的混合气体的温度TEGRMixpoint(n)：
Figure BDA0002389492010000041
其中，TEGRHexOut(n)是n采样时刻EGR冷却器输出处的气体温度，dmEGR(n)为 n采样时刻EGR阀出口的废气气体流量，f2(dmEGR(n))为热交换系数，TAmb为大气温度，KHMixpiont为2-10之间的常数，取3，CExh为废气的比热容1.063 KJ/(Kg.℃),采样周期Δt为0.01s。
其中f2(dmEGR(n))为热交换系数为，n为正整数。
Figure BDA0002389492010000042
如果废气流量不在上表中，可依据上表利用比例法计算相应的 f2(dmEGR(n))。
上述表征了当前时刻下的进气系统中汇入点处的EGR气体温度与上一时刻的进气系统中汇入点处的EGR气体温度之间的关系。
A处采样起始时刻的温度为：TEGRMixpoint(0)＝TEGRHexOut(0)
由此可以得到进气系统中汇入A点处的EGR气体温度，该温度作为发动机进气门进气口的温度计算依据。
基于上述方法形成的软件。以存储介质为载体，通过执行指令在数据处理装置处理时，该数据处理装置执行该软件方法。
基于上述方法的系统，包括数据采集单元包括EGR阀前温度传感器，发动机水温传感器，大气温度传感器，废气流量传感器(或者通过预估得到)；采集热力学数据；采集到的热力学数据输送到电子控制单元ECU，通过指令执行软件程序计算，EGR冷却器4输出的温度TEGRHexOut(n)和A处的废气温度TEGRMixpoint(n)。

Claims (6)

1.一种废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法，其特征是，获取EGR阀前端的废气温度，EGR阀出口的废气气体流量，EGR冷却器中介质的温度，设定采样周期，利用热力学方法，确定EGR冷却器输出处的气体温度；再基于EGR冷却器输出处的气体温度，大气温度及采样周期，确定废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度；所述确定EGR冷却器输出处的气体温度的方法：
Figure FDA0003068313040000011
其中，TEGRCooler为EGR阀前端的废气温度，Δt为第n-1次到n次的每次采样周期，TCoolant为EGR冷却器中介质的温度，CExh为废气的比热容，KHex为2-10之间的常数，dmEGR(n)为n采样时刻EGR阀出口的废气气体流量，f1(dmEGR(n))为热交换系数；确定废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的方法是：
Figure FDA0003068313040000012
其中，TEGRHexOut(n)是n采样时刻EGR冷却器输出处的气体温度，dmEGR(n)为n采样时刻EGR阀出口的废气气体流量，f2(dmEGR(n))为热交换系数，TAmb为大气温度，KHMixpiont为2-10之间的常数，CExh为废气的比热容。
2.如权利要求1所述废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法，其特征是，所述采样是发动机转速达到设定值时开始。
3.如权利要求1所述废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法，其特征是，其特征是EGR冷却器中介质的温度为发动机水温。
4.一种存储介质，其特征是，它包含执行指令，所述执行指令在有数据处理装置处理时，该数据处理装置执行权利要求1-3任一所述的废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法。
5.一种废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定系统，其特征在于：包括数据采集单元：用于采集热力学数据；
数据处理装置：用于执行权利要求1-3任一所述的废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定方法。
6.如权利要求5所述废气涡轮增压发动机进气歧管EGR气体混合温度的确定系统，所述数据处理装置是电子控制单元ECU。
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