CN113250864A - Egr流量诊断方法、诊断系统及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EGR流量诊断方法,包括:检测进气歧管的总进气流量、发动机转速、进气歧管的气体温度以及进气歧管的实际压力;根据总进气流量、发动机转速以及气体温度计算出进气歧管的理论压力;将进气歧管的实际压力与进气歧管的理论压力进行比较;当实际压力与理论压力的绝对差值小于或等于第一预设阈值时,则确认EGR流量为正常状态;当实际压力小于理论压力,且实际压力与理论压力的绝对差值大于或等于第二预设阈值时,则确认EGR流量为低流量故障;当实际压力大于理论压力,且实际压力与理论压力的绝对差值大于或等于第三预设阈值时,则确认EGR流量为高流量故障。本发明可以准确的检测出EGR流量故障。本发明公开了一种EGR流量诊断系统和汽车。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机控制技术领域,特别是涉及一种EGR流量诊断方法、诊断系统及汽车。
背景技术
随着汽车排放法规的日益严苛,对汽车燃油利用率的提高也变得迫切。由于在小负荷时能减少泵气损失,在大负荷时能明显抑制爆震,允许增大压缩比以提高热效率,降低发动机热负荷和缸内燃烧温度,减小传热损失,EGR(废气再循环,Exhaust GasRecirculation)系统在增压式汽油机上得到了较为广泛的应用。
发动机工作时,如果出现EGR系统管路堵塞等故障,将会导致过少的废气进入发动机的气缸内参与燃烧,可能会出现爆震等问题;如果出现EGR阀在某一位置卡死,导致EGR阀无法正常关闭,将会导致过多的废气进入发动机的气缸内参与燃烧,容易造成燃烧不稳定等问题。因此,需要对EGR的流量进行检测,保证合理的废气量参与发动机的缸内燃烧,改善发动机的经济性。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种EGR流量诊断方法、诊断系统及汽车,以解决现有技术中无法准确检测EGR流量故障的问题。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
本发明提供一种EGR流量诊断方法,所述方法包括:
将进气歧管的实际压力Pm_measure与进气歧管的理论压力Pm_calculate进行比较;
当进气歧管的实际压力Pm_measure与进气歧管的理论压力Pm_calculate的绝对差值小于或等于第一预设阈值时,则确认EGR流量为正常状态;
当进气歧管的实际压力Pm_measure小于进气歧管的理论压力Pm_calculate,且进气歧管的实际压力Pm_measure与进气歧管的理论压力Pm_calculate的绝对差值大于或等于第二预设阈值时,则确认EGR流量为低流量故障;
当进气歧管的实际压力Pm_measure大于进气歧管的理论压力Pm_calculate,且进气歧管的实际压力Pm_measure与进气歧管的理论压力Pm_calculate的绝对差值大于或等于第三预设阈值时,则确认EGR流量为高流量故障。
检测EGR阀的上游温度T0以及EGR阀的前、后压力;
根据EGR阀的前、后压力计算出EGR阀的绝对压比Pr;
式中,Aeff为有效流通截面积,ρis为EGR阀处的气体密度,ρ0为EGR阀上游滞流密度,Uis为EGR阀处的等熵速度,CD为流通系数,AR为参考流通面积,Pr为绝对压比,R为气体常数,T0为EGR阀上游温度,γ为比热比。
进一步地,计算所述理论压力Pm_calculate的公式为:
进一步地,所述确认EGR流量为低流量故障和高流量故障具体为:
检测进气歧管的实际压力Pm_measure小于进气歧管的理论压力Pm_calculate的第一持续时间,当第一持续时间大于预设时间时,则确认EGR流量为低流量故障;
检测进气歧管的实际压力Pm_measure大于进气歧管的理论压力Pm_calculate的第二持续时间,当第二持续时间大于预设时间时,则确认EGR流量为高流量故障。
本发明还提供一种EGR流量诊断系统,所述诊断系统用于如上所述的EGR流量诊断方法,所述诊断系统包括:依次连接的进气管、进气歧管、发动机、排气歧管、排气管以及将所述排气管与所述进气管连通的废气回流管;
所述进气管上依次设有流量传感器、混合阀、压气机、中冷器以及节气门;
所述进气歧管上设有第一温度传感器和压力传感器,所述第一温度传感器用于检测所述进气歧管的气体温度Tm,所述压力传感器用于检测所述进气歧管的实际压力Pm_measure;
所述排气管上依次设有涡轮机和催化器,所述涡轮机与所述压气机连接;
所述废气回流管连接至所述流量传感器的下游,所述废气回流管设有EGR冷却器、EGR阀以及与所述EGR阀并联的压差传感器,所述EGR阀的上游设置有第二温度传感器,所述第二温度传感器用于检测所述EGR阀的上游温度T0。
进一步地,所述进气管上还设有与所述压气机并联的第一旁通管;所述排气管上还设有与所述涡轮机并联的第二旁通管。
本发明还提供一种汽车,所述汽车包括如上所述的EGR流量诊断系统。
本发明有益效果在于:EGR流量诊断方法包括:检测进气歧管的总进气流量、发动机转速、进气歧管的气体温度以及进气歧管的实际压力;根据总进气流量、发动机转速以及气体温度计算出进气歧管的理论压力;将进气歧管的实际压力与进气歧管的理论压力进行比较;当实际压力与理论压力的绝对差值小于或等于第一预设阈值时,则确认EGR流量为正常状态;当实际压力小于理论压力,且实际压力与理论压力的绝对差值大于或等于第二预设阈值时,则确认EGR流量为低流量故障;当实际压力大于理论压力,且实际压力与理论压力的绝对差值大于或等于第三预设阈值时,则确认EGR流量为高流量故障。本发明通过将压力传感器检测到进气歧管的实际压力与计算出进气歧管的理论压力进行比较,可以准确的检测出EGR流量故障以及故障类型,从而可以通过EGR阀准确的调节EGR流量,以保证EGR流量按照需求量进入发动机气缸,实现发动机扭矩、喷油量、点火角的精确控制,从而改善发动机动力、油耗、排放等方面的性能。
附图说明
图1是本发明中EGR流量诊断系统的结构示意图;
图2是本发明中EGR流量诊断方法的流程示意图之一;
图3是本发明中EGR流量诊断方法的流程示意图之二。
图中:进气管101、第一旁通管101a、流量传感器11、压气机12、中冷器13、节气门14、第一温度传感器15、压力传感器16、混合阀17、进气歧管102、发动机20、排气歧管201、排气管202、第二旁通管202a、废气回流管203、涡轮机21、催化器22、EGR冷却器23、EGR阀24、压差传感器25、第二温度传感器26。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的EGR流量诊断方法、诊断系统及汽车的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下:
图1是本发明中EGR流量诊断系统的结构示意图,图2是本发明中EGR流量诊断方法的流程示意图之一,图3是本发明中EGR流量诊断方法的流程示意图之二。
如图1所示,本发明提供的一种EGR流量诊断系统,所述诊断系统包括:依次连接的进气管101、进气歧管102、发动机20、排气歧管201、排气管202、将排气管202与进气管101连通的废气回流管203以及安装于进气管101上的混合阀17,混合阀17用于调节EGR阀24后端的压力,与EGR阀24共同作用将排气管202中的部分废气经废气回流管203引入进气管101中与新空气进行混合,然后一同流入发动机20的气缸中参加反应。
其中,进气管101上依次设有流量传感器11、压气机12、中冷器13以及节气门14,混合阀17位于流量传感器11与压气机12之间,流量传感器11用于检测进气管101的进气流量即检测新空气进入发动机20的流量,当然,进气管101还设有与压气机12并联的第一旁通管101a,第一旁通管101a上设有阀门,以控制压气机12两端的压力,主要起到泄压作用。
进气歧管102上设有第一温度传感器15和压力传感器16,第一温度传感器15用于检测进气歧管102的气体温度Tm,压力传感器16用于检测进气歧管102的实际压力Pm_measure。
排气管202上依次设有涡轮机21和催化器22,涡轮机21与压气机12连接,催化器22可设有两个,可减少废气对空气的污染,当然,在靠近涡轮机21的催化器22两端可设置氧传感器(图未示),以监测废气的气体成分。排气管202上还设有与涡轮机21并联的第二旁通管202a,第二旁通管202a上设有阀门,以控制参与涡轮机21工作的废气量。
废气回流管203连接至流量传感器11和混合阀17的下游,废气回流管203设有EGR冷却器23、EGR阀24以及与EGR阀24并联的压差传感器25,EGR阀24的上游设置有第二温度传感器26,第二温度传感器26用于检测EGR阀24的上游温度T0,即EGR阀24靠近排气管202的一端的温度。压差传感器25用于检测EGR阀24的前后压差和其中一端的压力值,从而可计算出EGR阀24的前、后压力,当然,也可在EGR阀24的前端和后端分别设置一个压力传感器,以检测EGR阀24的前、后压力,并不以此为限。
至于本发明中的EGR流量诊断系统更详细的介绍请参考现有中的EGR循环系统,这里不再赘述。
本发明还提供一种汽车,所述汽车包括如上所述的EGR流量诊断系统。
如图2和图3所示,本发明还提供一种EGR流量诊断方法,所述方法用于上述EGR流量诊断系统中,所述方法包括:
步骤S1:检测进气歧管102的总进气流量发动机转速n、进气歧管102的气体温度Tm以及进气歧管102的实际压力Pm_measure。其中,总进气流量为进气管101的进气流量与废气回流管203的废气流量之和,即发动机转速n可以通过发动机上自带的信号盘及转速传感器检测得到,信号盘及转速传感器安装在曲轴上,进气歧管102的气体温度Tm通过进气歧管102上的第一温度传感器15检测得到,进气歧管102的实际压力Pm_measure通过进气歧管102上的压力传感器16检测得到。
进一步地,进气管101的进气流量通过进气管101上的流量传感器11检测得到,废气回流管203的废气流量则是通过计算得到,当然,在其他实施例中,废气回流管203的废气流量也可通过流量传感器检测得到,但是流量传感器用于废气回流管203上,会导致检测结果不准确,误差较大,但并不排除此实施方式。
检测EGR阀24的上游温度T0以及EGR阀24的前、后压力,其中,EGR阀24的上游温度T0通过位于EGR阀24的上游的第二温度传感器26检测得到,EGR阀24的前、后压力通过与EGR阀24并联的压差传感器25检测得到,压差传感器25先检测EGR阀24的前后压差和其中一端的压力值,从而可计算出EGR阀24的前、后压力,当然,在其他实施例中,也可在EGR阀24的前端和后端分别设置一个压力传感器,以检测EGR阀24的前、后压力,并不以此为限。
进一步地,根据EGR阀24的前、后压力计算出EGR阀24的绝对压比Pr;
式中,Aeff为有效流通截面积,ρis为EGR阀处的气体密度,ρ0为EGR阀上游滞流密度,Uis为EGR阀处的等熵速度,CD为流通系数,AR为参考流通面积,Pr为绝对压比,R为气体常数,T0为EGR阀上游温度,γ为比热比。式中,除上游温度T0和绝对压比Pr的其他参数,可根据上游温度T0、绝对压比Pr以及发动机台架标定结果查表得到,至于计算废气流量更详细的公式请参考现有技术,这里不再赘述。
其中,计算理论压力Pm_calculate的公式为:
式中,为总进气流量,n为发动机转速,Tm为进气歧管温度,ηv为气缸充气效率,Vc为气缸容积,Mmix为混合气体摩尔质量(约为空气的摩尔质量,取29g/mol),N为发动机缸数,i为冲程系数(对于二冲程发动机i=1,四冲程发动机i=2)。式中,除上总进气流量发动机转速n以及气体温度Tm的其他参数,可根据进气流量发动机转速n、气体温度Tm以及发动机台架标定结果查表得到,这里不再赘述。
例如:四缸四冲程发动机,有:
步骤S3:将进气歧管102的实际压力Pm_measure与进气歧管102的理论压力Pm_calculate进行比较,具体为:
当进气歧管102的实际压力Pm_measure与进气歧管102的理论压力Pm_calculate的绝对差值小于或等于第一预设阈值时,即|Pm_measure-Pm_calculate|≤K1,则确认EGR流量为正常状态;
当进气歧管102的实际压力Pm_measure小于进气歧管102的理论压力Pm_calculate,且进气歧管102的实际压力Pm_measure与进气歧管102的理论压力Pm_calculate的绝对差值大于或等于第二预设阈值时,即|Pm_measure-Pm_calculate|≥K2,或Pm_calculate-Pm_measure≥K2,则确认EGR流量为低流量故障。例如,当EGR系统出现管路堵塞、对外漏气等故障时,流经EGR阀24的废气并没有完全流经进气歧管102,即实际流经进气歧管102的废气流量小于流经EGR阀24的废气流量,此时进气歧管102的压力传感器测到的实际压力Pm_measure会小于使用流经EGR阀24的废气流量计算得到的进气歧管102的理论压力Pm_calculate。
当进气歧管102的实际压力Pm_measure大于进气歧管102的理论压力Pm_calculate,且进气歧管102的实际压力Pm_measure与进气歧管102的理论压力Pm_calculate的绝对差值大于或等于第三预设阈值时,即|Pm_measure-Pm_calculate|≥K3,或Pm_measure-Pm_calculate≥K3,则确认EGR流量为高流量故障。例如,当EGR系统中出现EGR阀24卡滞无法完全关闭、或阀板缺损等故障时,会出现发动机20运行工况下没有EGR率需求时,有EGR气体流入进气管101,并经进气歧管102进入发动机气缸内。由于控制器没有打开EGR阀的指令,控制器检测到的EGR阀是处于关闭状态,检测或计算出来的流经EGR阀的废气质量流量此时,进气歧管102的压力传感器测到的实际压力Pm_measure大于使用流经EGR阀24的废气流量计算得到的进气歧管102的理论压力Pm_calculate。
其中,K1<K2,K1<K3,K1、K2、K3可根据实际情况进行设定,例如可根据发动机的不同型号来设定。
本实施例中,EGR流量诊断方法还包括:
检测进气歧管102的实际压力Pm_measure小于进气歧管102的理论压力Pm_calculate的第一持续时间,当第一持续时间大于预设时间(例如0.5s)时,则确认EGR流量为低流量故障;
检测进气歧管102的实际压力Pm_measure大于进气歧管的102理论压力Pm_calculate的第二持续时间,当第二持续时间大于预设时间(例如0.5s)时,则确认EGR流量为高流量故障。其中,预设时间的大小可根据实际情况进行设定,例如可根据发动机的不同型号来设定,以减少检测故障时出现误判的情况。
本实施例中,EGR流量诊断方法还包括:
根据进气歧管102的实际压力Pm_measure与进气歧管102的理论压力Pm_calculate的比较结果,调节废气回流管流入进气管的废气流量。例如,当EGR流量为低流量故障或高流量故障时,通过控制EGR阀24来调节废气回流管流入进气管的废气流量,从而使实际压力Pm_measure与理论压力Pm_calculate差值减小。当然,当故障超出EGR阀24调节的范围时,发出预警(例如仪表盘的图案提醒,或语音提醒),以提示用户EGR流量为低流量故障或高流量故障,从而可以使用户及时的去修理。
综上,本发明通过将压力传感器16检测到进气歧管102的实际压力Pm_measure与计算出进气歧管102的理论压力Pm_calculate进行比较,可以准确的检测出EGR流量故障以及故障类型,从而可以通过EGR阀24准确的调节EGR流量,以保证EGR流量按照需求量进入发动机气缸,实现发动机扭矩、喷油量、点火角的精确控制,从而改善发动机动力、油耗、排放等方面的性能。
在本文中,所涉及的上、下、左、右、前、后等方位词是以附图中的结构位于图中以及结构相互之间的位置来定义的,只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解,所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。还应当理解,本文中使用的术语“第一”和“第二”等,仅用于名称上的区分,并不用于限制数量和顺序。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限定,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰,为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种EGR流量诊断方法,其特征在于,所述方法包括:
将进气歧管的实际压力Pm_measure与进气歧管的理论压力Pm_calculate进行比较;
当进气歧管的实际压力Pm_measure与进气歧管的理论压力Pm_calculate的绝对差值小于或等于第一预设阈值时,则确认EGR流量为正常状态;
当进气歧管的实际压力Pm_measure小于进气歧管的理论压力Pm_calculate,且进气歧管的实际压力Pm_measure与进气歧管的理论压力Pm_calculate的绝对差值大于或等于第二预设阈值时,则确认EGR流量为低流量故障;
当进气歧管的实际压力Pm_measure大于进气歧管的理论压力Pm_calculate,且进气歧管的实际压力Pm_measure与进气歧管的理论压力Pm_calculate的绝对差值大于或等于第三预设阈值时,则确认EGR流量为高流量故障。
7.根据权利要求1所述的EGR流量诊断方法,其特征在于,所述确认EGR流量为低流量故障和高流量故障具体为:
检测进气歧管的实际压力Pm_measure小于进气歧管的理论压力Pm_calculate的第一持续时间,当第一持续时间大于预设时间时,则确认EGR流量为低流量故障;
检测进气歧管的实际压力Pm_measure大于进气歧管的理论压力Pm_calculate的第二持续时间,当第二持续时间大于预设时间时,则确认EGR流量为高流量故障。
8.一种EGR流量诊断系统,其特征在于,所述诊断系统用于如权利要求1-7任一项所述的EGR流量诊断方法,所述诊断系统包括:依次连接的进气管(101)、进气歧管(102)、发动机(20)、排气歧管(201)、排气管(202)以及将所述排气管(202)与所述进气管(101)连通的废气回流管(203);
所述进气管(101)上依次设有流量传感器(11)、混合阀(17)、压气机(12)、中冷器(13)以及节气门(14);
所述进气歧管(102)上设有第一温度传感器(15)和压力传感器(16),所述第一温度传感器(15)用于检测所述进气歧管(102)的气体温度Tm,所述压力传感器(16)用于检测所述进气歧管(102)的实际压力Pm_measure;
所述排气管(202)上依次设有涡轮机(21)和催化器(22),所述涡轮机(21)与所述压气机(12)连接;
所述废气回流管(203)连接至所述流量传感器(11)的下游,所述废气回流管(203)设有EGR冷却器(23)、EGR阀(24)以及与所述EGR阀(24)并联的压差传感器(25),所述EGR阀(24)的上游设置有第二温度传感器(26),所述第二温度传感器(26)用于检测所述EGR阀(24)的上游温度T0。
9.根据权利要求8所述的EGR流量诊断方法,其特征在于,所述进气管(101)上还设有与所述压气机(12)并联的第一旁通管(101a);所述排气管(202)上还设有与所述涡轮机(21)并联的第二旁通管(202a)。
10.一种汽车,其特征在于,所述汽车包括如权利要求9所述的EGR流量诊断系统。
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