CN112901361B - Egr系统混合阀目标开度确定方法 - Google Patents

Egr系统混合阀目标开度确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种EGR系统混合阀目标开度确定方法，当混合阀开度控制激活后，根据发动机运行参数确定混合阀初始开度，然后根据优先级依次递减逐个判定五种工况条件是否满足，若上一条件不满足且当前条件满足，则根据当前条件确定混合阀目标开度变化率；若以上五种工况条件均不满足，混合阀目标开度变化率为第六开度变化率；最后，根据混合阀初始开度、混合阀目标开度变化率以及混合阀控制周期确定混合阀目标开度。本发明可以精确控制EGR系统中混合阀开度，既保证了增压能力的稳定性，同时提高了EGR率控制的响应精度和准确性，从而提高了混合阀开度控制在EGR率控制过程的重要作用。

Description

EGR系统混合阀目标开度确定方法
技术领域
本发明涉及汽车废气再循环技术领域，具体地指一种EGR系统混合阀目标开度确定方法。
背景技术
由于EGR可以实现降低油耗，减少HC排放，是采用RDE实车驾驶循环达到国6B的好的解决方案。EGR相对于高压EGR是在涡轮后取气，因此涡轮效率没有损失，在部分工况下还需要通过调整混合阀开度，通过调节EGR阀出口的压力，从而提高EGR阀两侧的压力差而提高EGR率。目前虽然已有EGR系统，但是目前研究主要还是集中在EGR阀的控制上，针对混合阀的目标开度控制来说还是空白。
混合阀不控制是应该为全开状态，确保进入增压器压缩机的废气流量和压力正常，从而保证足够的增压能力。但是在一些工况下，混合阀开度需要降低，用以降低EGR出口的压力，从而提高EGR率。混合阀开度降低会导致增压能力不足。因此需要在不同工况下选定不同的混合阀目标开度。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种EGR系统混合阀目标开度确定方法，该方法既保证了增压能力的稳定性，同时提高了EGR率控制的响应精度和准确性。
为实现上述目的，本发明提供一种EGR系统混合阀目标开度确定方法，当混合阀开度控制激活后，根据发动机运行参数确定混合阀初始开度，然后根据优先级依次递减逐个判定以下条件是否满足，若上一条件不满足且当前条件满足，则根据当前条件确定混合阀目标开度变化率；
条件一：若空气流量变化率大于预设空气流量变化率，混合阀目标开度变化率为第一开度变化率；
条件二：若混合阀从全开状态切换到非全开状态，混合阀目标开度变化率为第二开度变化率；
条件三：若混合阀从非全开状态切换到全开状态，混合阀目标开度变化率为第三开度变化率；
条件四：若目标EGR变化率大于预设EGR变化率，且节气门压比变化率小于预设节气门压比变化率，混合阀目标开度变化率为第四开度变化率；
条件五：若目标EGR率大于预设EGR率，且节气门压比小于预设节气门压比，混合阀目标开度变化率为第五开度变化率；
条件六：若以上五种条件均不满足，混合阀目标开度变化率为第六开度变化率；
最后，根据混合阀初始开度、混合阀目标开度变化率以及混合阀控制周期确定混合阀目标开度。
进一步地，混合阀初始开度的确定方法包括，根据发动机转速和发动机目标进气密度标定目标EGR率，调节混合阀开度使实际EGR率等于目标EGR率，此时的混合阀开度即为混合阀初始开度。
进一步地，所述目标EGR率的标定方法包括，在发动机台架试验时，在不同的发动机转速和发动机目标进气密度工况下，使发动机稳定性指标COV满足设定标准，且油耗最低时的EGR率为当前工况下的目标EGR率。
进一步地，所述第二开度变化率绝对值小于第三开度变化率。
进一步地，所述第四开度变化率绝对值大于第五开度变化率绝对值。
进一步地，所述第二开度变化率和所述第三开度变化率的确定方法为，当混合阀在全开状态非全开状态之间切换时，进气歧管压力波动幅度小于预设进气歧管压力波动幅度。
进一步地，所述第四开度变化率的确定方法包括，在满足条件四的工况下，当混合阀开度变化率小于第四开度变化率时，目标EGR率控制响应时间小于预设响应时间，且目标EGR率超调率小于预设超调率。
进一步地，所述第五开度变化率的确定方法包括，在满足条件五的工况下，当混合阀开度变化率小于第五开度变化率时，目标EGR率控制响应时间小于预设响应时间，且目标EGR率超调率小于预设超调率。
进一步地，所述第六开度变化率的确定方法包括，在条件六的工况下，当混合阀开度变化率小于第六开度变化率时，目标EGR率控制响应时间小于预设响应时间，且目标EGR率超调率小于预设超调率。
进一步地，所述混合阀目标开度Pct(n)为
Pct(n)＝Pct(n-1)+dPct×Δt
其中，Pct(n-1)为上一控制周期的混合阀目标开度，Pct(0)为混合阀初始开度，dPct为混合阀目标开度变化率，Δt为混合阀控制周期。
本发明的有益效果：本发明在进入混合阀开度控制时，根据各判定条件的重要性确定混合阀目标开度变化率，从而精确控制EGR系统中混合阀开度。既保证了增压能力的稳定性，同时提高了EGR率控制的响应精度和准确性，从而提高了混合阀开度控制在EGR率控制过程的重要作用。
附图说明
图1为本发明混合阀目标开度确定方法流程图。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。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，一种EGR系统混合阀目标开度确定方法，正常工况下，混合阀为全开未激活状态，在一些特殊工况中，需要通过调节混合阀的开度来调节EGR阀的出口压力，提高EGR阀两侧的压差，从而提高EGR率。当混合阀开度控制激活后，需要确定混合阀的目标开度，首先根据发动机运行参数确定混合阀初始开度，然后根据优先级依次递减逐个判定条件一至条件五是否满足，若上一条件不满足且当前条件满足，则根据当前条件确定混合阀目标开度变化率；最后，根据混合阀初始开度、混合阀目标开度变化率以及混合阀控制周期确定混合阀目标开度。
一、确定混合阀初始开度。
本实施例中，混合阀初始开度的确定方法为，根据发动机转速和发动机目标进气密度标定目标EGR率，详见表1。调节混合阀开度使实际EGR率等于目标EGR率，此时的混合阀开度即为混合阀初始开度。由于目标EGR率由发动机转速和发动机目标进气密度标定，而目标EGR率与混合阀初始开度存在对应关系，因此混合阀初始开度也可通过发动机转速和发动机目标进气密度标定，详见表2。
本实施例中，目标EGR率的标定方法为，在发动机台架试验时，在不同的发动机转速和发动机目标进气密度工况下，使发动机稳定性指标COV小于3％，且油耗最低时的EGR率为当前工况下的目标EGR率，由于EGR率越大油耗越低，因此此时的EGR率为该工况下的最大EGR率。
表1目标EGR率标定表
Figure BDA0002942660460000051
表2混合阀初始开度标定表
Figure BDA0002942660460000052
Figure BDA0002942660460000061
二、确定混合阀目标开度变化率
条件一：若空气流量变化率大于预设空气流量变化率，混合阀目标开度变化率为第一开度变化率。
本实施例中，为了避免在任意工况下对新鲜空气流量的影响超过5％，第一开度变化率为±15％/s。第一开度变化率最小，避免对新鲜空气流量造成影响；当空气流量变化大，表明新鲜空气的请求变化大，满足了进入气缸的新鲜空气流量足够且快速响应，避免对新鲜空气流量造成影响，从而对动力性影响较小。
条件二：若混合阀从全开状态切换到非全开状态，混合阀目标开度变化率为第二开度变化率。
本实施例中，第二开度变化率的确定方法为，当混合阀从全开状态(非激活状态)切换到非全开状态(激活状态)时，进气歧管压力波动幅度小于5kPa，第二开度变化率为-32％/s。此时如果第二开度变化率过大，可能会造成对混合阀出口压力造成突然波动的过程，从而影响增压的控制稳定性。
条件三：若混合阀从非全开状态切换到全开状态，混合阀目标开度变化率为第三开度变化率。
本实施例中，第三开度变化率的确定方法为，当混合阀从非全开状态(激活状态)切换到全开状态(非激活状态)时，进气歧管压力波动幅度小于5kPa，第二开度变化率为-48％/s。此时如果第三开度变化率过大，可能会造成对混合阀出口压力造成突然波动的过程，从而影响增压的控制稳定性。
本实施例中，第二开度变化率绝对值小于第三开度变化率。其原因是混合阀开度在降低，此时对增压系统来说需要迅速提高增压能力，但是此时废气涡轮增压压力控制的迟滞性，会导致压力增加能力延迟，需要通过控制节气门从而控制进气压力，但是节气门的控制不一定能够有足够能力来维持进气压力的请求(在进气压力请求超过增压压力时)，因此需要限制混合阀开度降低的变化率；但是如果混合阀开度在增大，对于增压控制能力是提高的，即使需要降低进气压力，可通过关闭节气门快速响应来降低进气压力。
条件四：若目标EGR变化率大于预设EGR变化率，且节气门压比变化率小于预设节气门压比变化率，混合阀目标开度变化率为第四开度变化率。
本实施例中，第四开度变化率的确定方法为，在满足条件四的工况下，当混合阀开度变化率小于第四开度变化率时，目标EGR率控制响应时间小于0.5s，且目标EGR率超调率小于3％。通过试验发现预设EGR率变化率为120/s，预设节气门压比变化率为0.98/s，第四开度变化率为±450％/s。
条件五：若目标EGR率大于预设EGR率，且节气门压比小于预设节气门压比，混合阀目标开度变化率为第五开度变化率。
如果目标EGR率较大，但节气门压比较小，说明通过调节节气门无法快速响应EGR率，此时需要较大的混合阀开度变化率来响应EGR率的请求，但是过大可能导致EGR率控制超调。本实施例中，第五开度变化率的确定方法为，在满足条件五的工况下，当混合阀开度变化率小于第五开度变化率时，目标EGR率控制响应时间小于0.5s，且目标EGR率超调率小于3％。通过试验发现预设EGR率为0.15，预设压比为0.98，第五开度变化率为±120％/s。
本实施例中，第四开度变化率绝对值大于第五开度变化率绝对值。因为此时EGR率变化大，节气门压比变化却较小，此时在即将发生的时刻里，无法通过节气门来快速响应EGR率的变化，需要通过快速调节混合阀来增大节气门前后压比的变化，从而实现EGR率的变化。
条件六：若以上五种条件均不满足，混合阀目标开度变化率为第六开度变化率；
本实施例中，第六开度变化率的确定方法为，在条件一至条件五均不满足的工况下，当混合阀开度变化率小于第六开度变化率时，目标EGR率控制响应时间小于0.5s，且目标EGR率超调率小于3％。通过试验确定第六开度变化率为±80％/s。
以上六种条件的优化级依次降低，当条件一满足时，则混合阀目标开度变化率为第一开度变化率，不再进行条件二至条件六的判断，当条件一不满足，则进行条件二的判断，依此进行。
三、确定混合阀目标开度。
本实施例中，混合阀目标开度Pct(n)为
Pct(n)＝Pct(n-1)+dPct×Δt
其中，Pct(n-1)为上一控制周期的混合阀目标开度，Pct(0)为混合阀初始开度，dPct为混合阀目标开度变化率，Δt为混合阀控制周期。
最后，根据混合阀目标开度控制混合阀的实际开度，从而达到控制EGR率的目的。

Claims (10)

1.一种EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：当混合阀开度控制激活后，根据发动机运行参数确定混合阀初始开度，然后根据优先级依次递减逐个判定以下条件是否满足，若上一条件不满足且当前条件满足，则根据当前条件确定混合阀目标开度变化率，混合阀用于调节EGR废气与新鲜空气的比例；
条件一：若空气流量变化率大于预设空气流量变化率，混合阀目标开度变化率为第一开度变化率；
条件二：若混合阀从全开状态切换到非全开状态，混合阀目标开度变化率为第二开度变化率；
条件三：若混合阀从非全开状态切换到全开状态，混合阀目标开度变化率为第三开度变化率；
条件四：若目标EGR变化率大于预设EGR变化率，且节气门压比变化率小于预设节气门压比变化率，混合阀目标开度变化率为第四开度变化率；
条件五：若目标EGR率大于预设EGR率，且节气门压比小于预设节气门压比，混合阀目标开度变化率为第五开度变化率；
条件六：若以上五种条件均不满足，混合阀目标开度变化率为第六开度变化率；
最后，根据混合阀初始开度、混合阀目标开度变化率以及混合阀控制周期确定混合阀目标开度。
2.根据权利要求1所述的EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：混合阀初始开度的确定方法包括，根据发动机转速和发动机目标进气密度标定目标EGR率，调节混合阀开度使实际EGR率等于目标EGR率，此时的混合阀开度即为混合阀初始开度。
3.根据权利要求2所述的EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：所述目标EGR率的标定方法包括，在发动机台架试验时，在不同的发动机转速和发动机目标进气密度工况下，使发动机稳定性指标COV满足设定标准，且油耗最低时的EGR率为当前工况下的目标EGR率。
4.根据权利要求1所述的EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：所述第二开度变化率绝对值小于第三开度变化率。
5.根据权利要求1所述的EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：所述第四开度变化率绝对值大于第五开度变化率绝对值。
6.根据权利要求1所述的EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：所述第二开度变化率和所述第三开度变化率的确定方法为，当混合阀在全开状态非全开状态之间切换时，进气歧管压力波动幅度小于预设进气歧管压力波动幅度。
7.根据权利要求1所述的EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：所述第四开度变化率的确定方法包括，在满足条件四的工况下，当混合阀开度变化率小于第四开度变化率时，目标EGR率控制响应时间小于预设响应时间，且目标EGR率超调率小于预设超调率。
8.根据权利要求1所述的EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：所述第五开度变化率的确定方法包括，在满足条件五的工况下，当混合阀开度变化率小于第五开度变化率时，目标EGR率控制响应时间小于预设响应时间，且目标EGR率超调率小于预设超调率。
9.根据权利要求1所述的EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：所述第六开度变化率的确定方法包括，在条件六的工况下，当混合阀开度变化率小于第六开度变化率时，目标EGR率控制响应时间小于预设响应时间，且目标EGR率超调率小于预设超调率。
10.根据权利要求1所述的EGR系统混合阀目标开度确定方法，其特征在于：所述混合阀目标开度Pct(n)为
Pct(n)＝Pct(n-1)+dPct×Δt
其中，n为当前第n个控制周期，Pct(n-1)为上一控制周期的混合阀目标开度，Pct(0)为混合阀初始开度，dPct为混合阀目标开度变化率，Δt为混合阀控制周期。
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