CN113738521B - 一种用于天然气发动机的egr流量计量系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于天然气发动机的EGR流量计量系统及方法。EGR流量计量系统包括天然气发动机、增压器、混合器、第一文丘里管、第二文丘里管、EGR阀及天然气气轨，第一文丘里管的喉口直径大于第二文丘里管的喉口直径；混合器的出气口连接天然气发动机的进气口，用于混合空气、EGR废气及天然气；混合器的其中一个进气口连接增压器的增压器压气机，混合器的另一个进气口连接天然气气轨，发动机的EGR废气出口依次连接第一文丘里管、第二文丘里管及EGR阀后连接至混合器的第三个进气口；天然气发动机的排气口连接增压器的增压器涡轮机。本发明能满足天然气发动机对不同负荷工况的EGR流量精度要求。

Description

一种用于天然气发动机的EGR流量计量系统及方法
技术领域
本发明涉及天然气发动机EGR流量计量技术领域，尤其涉及一种用于天然气发动机的EGR流量计量系统及方法。
背景技术
随着国六排放法规的实施，国家对于各项排放污染物的控制越来越严格，因此，目前天然气发动机国六阶段的技术路线普遍为当量燃烧+EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环系统)，也就是将天然气发动机燃烧后的废气再送入天然气发动机中利用，从而能够有效降低NOX等排放污染物。而如何精准控制EGR流量成为国六燃气机控制系统中的重中之重。现有技术普遍采用单一文丘里管来进行废气EGR流量的计量，单一文丘里管因结构尺寸已完全固定，但天然气发动机的部分工作区域比较敏感，此部分区域的EGR流量计量精度可以满足要求；但天然气发动机有些工作区域较为宽泛，在这些工作区域必定存在EGR流量计量精度不满足要求的现象。另外，单一文丘里管由于文丘里管内部加工尺寸精度误差的影响，也会加剧EGR流量测量的不准确性，造成整个发动机进气系统的控制精度控制出现偏差。文丘里管上的压差传感器、压力传感器在测量不同范围内的压力信号及压差信号时，也会存在输出信号与实际信号偏差较大的问题，进而造成文丘里管计量的EGR流量精度存在偏差。国六阶段的天然气发动机由于上述综合因素引起EGR流量计量的偏差，会造成排放污染物的升高，以及发动机气耗的差异性，进而影响发动机和后处理器的使用寿命。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种能满足天然气发动机对不同负荷工况的EGR流量精度要求的用于天然气发动机的EGR流量计量系统及方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于天然气发动机的EGR流量计量系统，包括天然气发动机、增压器、混合器、第一文丘里管、第二文丘里管、EGR阀及天然气气轨，所述第一文丘里管的喉口直径大于所述第二文丘里管的喉口直径；所述混合器的出气口连接所述天然气发动机的进气口，用于混合空气、EGR废气及天然气；所述混合器的其中一个进气口连接所述增压器的增压器压气机，所述混合器的另一个进气口连接所述天然气气轨，所述发动机的EGR废气出口依次连接所述第一文丘里管、所述第二文丘里管及所述EGR阀后连接至所述混合器的第三个进气口；所述天然气发动机的排气口连接所述增压器的增压器涡轮机。
作为上述用于天然气发动机的EGR流量计量系统的可选方案，所述EGR流量计量系统还包括设于所述天然气发动机和所述第一文丘里管之间的EGR冷却器和单向阀，以及设于所述增压器和所述混合器之间的进气中冷器和电子节气门。
作为上述用于天然气发动机的EGR流量计量系统的可选方案，所述EGR流量计量系统还包括进气温度压力传感器和氧传感器，所述进气温度压力传感器设于所述天然气发动机的进气口处，所述氧传感器设于所述增压器的增压器涡轮机排气口处。
作为上述用于天然气发动机的EGR流量计量系统的可选方案，所述第一文丘里管上设置有第一入口压力传感器，所述第一入口压力传感器用于测量所述第一文丘里管入口废气的压力；
所述第一文丘里管上设置有入口温度传感器，所述入口温度传感器用于测量所述第一文丘里管入口废气的温度；
所述第一文丘里管上设置有第一压差传感器，所述第一压差传感器用于测量所述第一文丘里管入口与所述第一文丘里管喉口的压力差；
所述第二文丘里管上设置有第二入口压力传感器，所述第二入口压力传感器用于测量所述第二文丘里管入口废气压力；
所述第二文丘里管上设置有第二压差传感器，所述第二压差传感器用于测量所述第二文丘里管入口与所述第二文丘里管喉口的压力差。
作为上述用于天然气发动机的EGR流量计量系统的可选方案，所述EGR流量计量系统还包括ECU控制单元，所述第一入口压力传感器、所述入口温度传感器、所述第一压差传感器、所述第二入口压力传感器、所述第二入口压力传感器、所述进气温度压力传感器、所述氧传感器、所述EGR阀、所述电子节气门、所述增压器及所述天然气气轨均与所述ECU控制单元连接。
一种基于上述用于天然气发动机的EGR流量计量系统的EGR流量计量方法，包括如下步骤：
A、当天然气发动机进气口处的进气混合气瞬时压力变化率≤20％时，天然气发动机处于稳态工况，EGR流量计量方法如下：
A1、当天然气发动机处于需求EGR流量高于100kg/h的稳态工作区域时，即需求EGR流量范围为100kg/h-250kg/h时，判定第一文丘里管的EGR修正流量有效，选取第一文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机进气系统的控制计算；
A2、当天然气发动机处于需求EGR流量低于100kg/h的稳态工作区域时，即需求EGR流量范围为0-100kg/h时，判定第二文丘里管的EGR修正流量有效，选取第二文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机进气系统的控制计算；
B、当天然气发动机进气口处的进气混合气瞬时压力变化率大于20％时，天然气发动机处于瞬态工况，EGR流量计量方法如下：
B1、当天然气发动机的需求EGR流量处于高于120kg/h的瞬态工作区域时，判定第一文丘里管的EGR修正流量有效，取第一文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机系统的控制计算；
B2、当天然气发动机的需求EGR流量处于低于80kg/h的瞬态工作区域时，判定第二文丘里管的EGR修正流量有效，选取第二文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机系统的控制计算；
B3、当天然气发动机的需求EGR流量处于在80-120kg/h时，将第一文丘里管的EGR修正流量和第二文丘里管的EGR修正流量进行插值计算后参与天然气发动机系统的控制计算。
作为上述用于天然气发动机的EGR流量计量方法的可选方案，文丘里管的流量计量公式如下：
Figure BDA0003237602590000041
式中，P为文丘里管入口压力，TEGR为文丘里管入口温度；R为理想气体常数，其值为287.0J/(kg·k)，△P为文丘里管入口与喉口的压差；Ar为文丘里管有效面积。
作为上述用于天然气发动机的EGR流量计量方法的可选方案，最终参与到天然气发动机进气系统流量计算的EGR流量为文丘里管输出的原始计算流量MEGgrRaw乘以修正系数Fac，在整个发动机工作区域内，控制单元中通过拟合天然气发动机台架上排放设备测量的EGR率后反算的标准EGR流量与文丘里管原始计算流量MEGgrRaw形成一个函数，通过天然气发动机目前运行的工况得到各个工作区域的Fac，通过修正系数Fac乘以文丘里管原始计算流量MEGgrRaw后，得到最终参与到天然气发动机进气系统流量计算的EGR修正流量。
一种车辆，所述车辆包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任一所述的天然气发动机的EGR流量计量方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一所述的天然气发动机的EGR流量计量方法。
本发明的有益之处在于：在天然气发动机的EGR流量计量系统中设置了第一文丘里管和第二文丘里管，第一文丘里管的喉口直径大于第二文丘里管的喉口直径，根据天然气发动机的不同工况，选择不同文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机进气系统的控制计算，满足了天然气发动机的在不同负荷工作区域时对不同需求EGR流量的精度控制要求，实现了天然气发动机在不同负荷运行工作时，能够灵活选取第一文丘里管或者第二文丘里管中输出精度更高的EGR流量输出参与发动机EGR流量控制，进而有效提高进入天然气发动机的EGR流量的精度，实现精准控制进入气缸的EGR率，实现精准控制发动机的缸内燃烧的混合气成分，进而精准控制发动机的缸内燃烧情况，能够有效提高发动机的热效率，能够有效降低NOX等污染物的排放和延长天然气发动机及后处理器使用寿命的目标。
附图说明
图1是本发明中天然气发动机的EGR流量计量系统的结构示意图；
图2是本发明中文丘里管的结构示意图；
图3是本发明中天然气发动机的EGR流量计量方法的流程图。
附图标记：
11、天然气发动机；111、发动机进气道；112、发动机排气管；12、EGR冷却器；13、单向阀；14、第一文丘里管；141、第一入口压力传感器；142、入口温度传感器；143、第一压差传感器；15、第二文丘里管；151、第二入口压力传感器；152、第二压差传感器；16、EGR阀；17、混合器；18、进气温度压力传感器；19、天然气气轨；20、电子节气门；21、进气中冷器；22、增压器；221、增压器压气机；222、增压器涡轮机；23、氧传感器；24、ECU控制单元。
具体实施方式
以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供了一种用于天然气发动机的EGR流量计量系统。如图1所示，EGR流量计量系统包括天然气发动机11、增压器22、混合器17、第一文丘里管14、第二文丘里管15、EGR阀16及天然气气轨19，请结合图1及图2，第一文丘里管14的喉口直径大于第二文丘里管15的喉口直径，因此第一文丘里管14也可以称为大文丘里管，第二文丘里管15也可以称为小文丘里管。第一文丘里管14通过很短的一段管路与第二文丘里管15连接。
混合器17的出气口连接天然气发动机11的进气口，混合器17用于混合空气、EGR废气及天然气，然后将混合后的气体送入发动机进气道111。混合器17包括三个进气口，分别是新鲜空气入口、EGR废气入口和天然气入口。新鲜空气入口连接增压器22的增压器压气机221。如图1所示，增压器22包括增压器压气机221和增压器压气机222。增压器压气机221用于向天然气发动机11中送入新鲜空气，增压器压气机222用于将天然气发动机11的废气排出。混合器17的天然气入口连接天然气气轨19，天然气气轨19能控制天然气的进气量。发动机的EGR废气出口(参考图1，EGR废气出口也就是发动机排气管112的六缸出口处)依次连接第一文丘里管14、第二文丘里管15及EGR阀16后连接至混合器17的EGR废气入口。天然气发动机11的排气口连接增压器22的增压器压气机222。
EGR阀16为智能EGR阀16，EGR阀16直接安装在混合器17上面，这样可以缩短EGR阀16至混合器17的管路长度，可以有效提高控制EGR废气进入缸内的速率，提高整个发动机进气系统的响应速率。EGR阀16安装在第二文丘里管15下游，可以有效防止排气脉动对EGR阀16开度控制的影响，间接提高了控制进入混合器17的EGR废气流量的精度。
如图1所示，EGR流量计量系统还包括设于天然气发动机11和第一文丘里管14之间的EGR冷却器12和单向阀13。EGR冷却器12的上游连接发动机排气管112六缸出口处，下游连接单向阀13，用于冷却从天然气发动机排气管112取出的废气，防止文丘里管上的传感器因废气温度过高导致使用寿命的下降。另外，利用EGR冷却器12冷却EGR废气，降低EGR废气温度，可以有效防止EGR废气对混合气体进行加热，造成发动机缸内有较高的爆震风险。单向阀13安装在EGR冷却器12后、文丘里管前，可用于控制EGR废气的气流流动方向，防止从EGR冷却器12出来的废气回流，从而保证充足的EGR废气进入文丘里管，保证发动机有较大的EGR率。另外，单向阀13可以消除部分排气脉动，消除排气脉动后可有效消除排气脉动造成的传感器测量误差，保证传感器测量信号的准确性。
单向阀13后与第一文丘里管14连接，第一文丘里管14通过很短的一段管路与第二文丘里管15连接，为本发明的EGR流量计量系统的核心装置。于一实施例中，第一文丘里管14的喉口直径约为18mm，第二文丘里管15的喉口直径约为13mm，第一文丘里管14与第二文丘里管15的喉口直径比大约为1.38。当然，第一文丘里管14与第二文丘里管15的喉口直径比不限于此，可根据发动机的运行特性进行其他选型。
如图2所示，第一文丘里管14上设置有第一入口压力传感器141，用于测量第一文丘里管14入口的EGR废气压力，第一文丘里管14上还设置有入口温度传感器142，用于测量第一文丘里管14入口EGR废气的温度，第一文丘里管14上设置有第一压差传感器143，第一压差传感器143用于测量第一文丘里管14入口与第一文丘里管14喉口的压力差。第二文丘里管15上设置有第二入口压力传感器151，第二入口压力传感器151用于测量第二文丘里管15入口废气压力，第二文丘里管15上设置有第二压差传感器152，第二压差传感器152用于测量第二文丘里管15入口与第二文丘里管15喉口的压力差。
如图1所示，EGR流量计量系统还包括设于增压器22和混合器17之间的进气中冷器21和电子节气门20。进气中冷器21的上游与增压器压气机221连接，下游与电子节气门20连接。进气中冷器21位于增压器压气机221后，能够有效冷却压气机出口的新鲜空气，降低进气的温度，从而降低混合后的混合气温度，降低爆震风险。
请继续参考图1，EGR流量计量系统还包括进气温度压力传感器18和氧传感器23，进气温度压力传感器18设于天然气发动机11的进气口处，氧传感器23设于增压器压气机222的排气口处。进气温度压力传感器18安装在混合器17后、发动机进气道111前，本发明中发动机的负荷是通过进气温度压力传感器18和所有发动机都具备的转速信号结合来区分的发动机的负荷状态的，进气温度压力传感器18输出的压力信号也用于计算发动机的压力变化率，用于区分发动机的瞬态和稳态工况。
如图1所示，EGR流量计量系统还包括ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)控制单元，ECU控制单元24用于对整个EGR流量计量系统的工作进行控制。EGR流量计量系统中的所有传感器及执行器均与ECU控制单元24连接。具体的，传感器包括第一入口压力传感器141、入口温度传感器142、第一压差传感器143、第二入口压力传感器151、第二入口压力传感器151、进气温度压力传感器18、氧传感器23，均与ECU控制单元24连接，ECU控制单元24接收传感器传输的信号。执行器包括EGR阀16、电子节气门20、增压器22及天然气气轨19，均与ECU控制单元24连接，ECU控制单元24接收执行器的信号及调节执行器的动作。
本发明中，文丘里管的流量计量公式如下：
Figure BDA0003237602590000101
流量计量的单位为式中kg/h。上式中，P为文丘里管入口压力，单位hpa；TEGR为文丘里管入口温度，单位℃；R为理想气体常数，其值为287.0J/(kg·k)；△P为文丘里管入口与喉口的压差，单位hpa；Ar为文丘里管有效面积，单位cm2。
本发明中，压力变化率的计算方式如下：
Figure BDA0003237602590000102
压力变化率的单位为hpa/ms。上式中，Pi为第tims的混合气进气压力，Pi-1为第ti- 1ms的混合气进气压力。
实施例二
基于实施例一所述的用于天然气发动机的EGR流量计量系统，本发明还提供一种用于天然气发动机的EGR流量计量方法。参考图3，EGR流量计量方法包括如下步骤：
S100、当天然气发动机进气口处的进气混合气瞬时压力变化率
Figure BDA0003237602590000103
≤20％时(也就是是当天然气发动机进气口处的进气混合气瞬时压力变化率≤压力变化率阈值时)，天然气发动机处于稳态工况，EGR流量计量方法如下：
S110、当天然气发动机处于需求EGR流量高于100kg/h的稳态工作区域时(也就是当天然气发动机处于需求EGR流量高于EGR流量阈值的稳态工作区域时)，即需求EGR流量范围为100kg/h-250kg/h时，判定第一文丘里管的EGR修正流量有效，选取第一文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机进气系统的控制计算；
具体的，100kg/h为天然气发动机的EGR流量阈值，天然气发动机的EGR计量流量区间为0-250kg/h，压力变化率阈值为20％。但阈值的设定不限于此，可根据不同天然气发动机的性能指标要求进行重新预设EGR流量阈值和压力变化率阈值。
S120、当天然气发动机处于需求EGR流量低于100kg/h的稳态工作区域时，即需求EGR流量范围为0-100kg/h时，判定第二文丘里管的EGR修正流量有效，选取第二文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机进气系统的控制计算；
S200、当天然气发动机进气口处的进气混合气瞬时压力变化率
Figure BDA0003237602590000111
大于20％时，天然气发动机处于瞬态工况，EGR流量计量方法如下：
S210、当天然气发动机的需求EGR流量处于高于120kg/h(100kg/h*120％)的瞬态工作区域时，判定第一文丘里管的EGR修正流量有效，取第一文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机系统的控制计算；
S220、当天然气发动机的需求EGR流量处于低于80kg/h(100kg/h*80％)的瞬态工作区域时，判定第二文丘里管的EGR修正流量有效，选取第二文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机系统的控制计算；
S230、当天然气发动机的需求EGR流量处于在80-120kg/h(100kg/h±20％)时，将第一文丘里管的EGR修正流量和第二文丘里管的EGR修正流量进行插值计算后参与天然气发动机系统的控制计算。
通过上述EGR流量计量方法，在天然气发动机处于不同的工况下，采用不同的文丘里管的EGR修正流量来参与天然气发动机系统的控制计算，可以满足天然气发动机对不同负荷工况的EGR流量精度要求。
与实施例一类似的，本发明的EGR流量计量方法中，文丘里管的流量计量公式如下：
Figure BDA0003237602590000121
式中，P为文丘里管入口压力，TEGR为文丘里管入口温度；R为理想气体常数，其值为287.0J/(kg·k)，△P为文丘里管入口与喉口的压差；Ar为文丘里管有效面积。
EGR流量计量方法中，提到的文丘里管的EGR修正流量，是因为最终参与计算的不是文丘里管实际测量的流量值，而是经过修正的修正流量值。最终参与到天然气发动机进气系统流量计算的EGR流量为文丘里管输出的原始计算流量MEGgrRaw乘以修正系数Fac，在整个发动机工作区域内，控制单元中通过拟合天然气发动机台架上排放设备测量的EGR率后反算的标准EGR流量与文丘里管原始计算流量MEGgrRaw形成一个函数，通过天然气发动机目前运行的工况得到各个工作区域的Fac，通过修正系数Fac乘以文丘里管原始计算流量MEGgrRaw后，得到最终参与到天然气发动机进气系统流量计算的EGR修正流量。
与实施例一类似的，本发明的EGR流量计量方法中，压力变化率的计算方式如下：
Figure BDA0003237602590000122
压力变化率的单位为hpa/ms。上式中，Pi为第tims的混合气进气压力，Pi-1为第ti- 1ms的混合气进气压力。
实施例三
本发明实施例三还在于提供一种车辆，车辆的组件可以包括但不限于：车辆本体、一个或者多个处理器，存储器，连接不同系统组件(包括存储器和处理器)的总线。
存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的用于天然气发动机的EGR流量计量方法对应的程序指令。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的用于天然气发动机的EGR流量计量方法。
存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实施例四
本发明实施例四还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种用于天然气发动机的EGR流量计量方法，该用于天然气发动机的EGR流量计量包括如下步骤：
S100、当天然气发动机进气口处的进气混合气瞬时压力变化率
Figure BDA0003237602590000131
≤20％时，天然气发动机处于稳态工况，EGR流量计量方法如下：
S110、当天然气发动机处于需求EGR流量高于100kg/h的稳态工作区域时，即需求EGR流量范围为100kg/h-250kg/h时，判定第一文丘里管的EGR修正流量有效，选取第一文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机进气系统的控制计算；
S120、当天然气发动机处于需求EGR流量低于100kg/h的稳态工作区域时，即需求EGR流量范围为0-100kg/h时，判定第二文丘里管的EGR修正流量有效，选取第二文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机进气系统的控制计算；
S200、当天然气发动机进气口处的进气混合气瞬时压力变化率
Figure BDA0003237602590000141
大于20％时，天然气发动机处于瞬态工况，EGR流量计量方法如下：
S210、当天然气发动机的需求EGR流量处于高于120kg/h(100kg/h*120％)的瞬态工作区域时，判定第一文丘里管的EGR修正流量有效，取第一文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机系统的控制计算；
S220、当天然气发动机的需求EGR流量处于低于80kg/h(100kg/h*80％)的瞬态工作区域时，判定第二文丘里管的EGR修正流量有效，选取第二文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机系统的控制计算；
S230、当天然气发动机的需求EGR流量处于在80-120kg/h(100kg/h±20％)时，将第一文丘里管的EGR修正流量和第二文丘里管的EGR修正流量进行插值计算后参与天然气发动机系统的控制计算。
当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的用于天然气发动机的EGR流量计量方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分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计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上述实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种EGR流量计量方法，其特征在于，采用用于天然气发动机的EGR流量计量系统进行计量，该用于天然气发动机的EGR流量计量系统包括天然气发动机(11)、增压器(22)、混合器(17)、第一文丘里管(14)、第二文丘里管(15)、EGR阀(16)及天然气气轨(19)，所述第一文丘里管(14)的喉口直径大于所述第二文丘里管(15)的喉口直径；所述混合器(17)的出气口连接所述天然气发动机(11)的进气口，用于混合空气、EGR废气及天然气；所述混合器(17)的其中一个进气口连接所述增压器(22)的增压器(22)压气机，所述混合器(17)的另一个进气口连接所述天然气气轨(19)，所述发动机的EGR废气出口依次连接所述第一文丘里管(14)、所述第二文丘里管(15)及所述EGR阀(16)后连接至所述混合器(17)的第三个进气口；所述天然气发动机(11)的排气口连接所述增压器(22)的增压器(22)涡轮机；包括如下步骤：
A、当天然气发动机进气口处的进气混合气瞬时压力变化率≤20％时，天然气发动机处于稳态工况，EGR流量计量方法如下：
A1、当天然气发动机处于需求EGR流量高于100kg/h的稳态工作区域时，即需求EGR流量范围为100kg/h-250kg/h时，判定第一文丘里管的EGR修正流量有效，选取第一文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机进气系统的控制计算；
A2、当天然气发动机处于需求EGR流量低于100kg/h的稳态工作区域时，即需求EGR流量范围为0-100kg/h时，判定第二文丘里管的EGR修正流量有效，选取第二文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机进气系统的控制计算；
B、当天然气发动机进气口处的进气混合气瞬时压力变化率大于20％时，天然气发动机处于瞬态工况，EGR流量计量方法如下：
B1、当天然气发动机的需求EGR流量处于高于120kg/h的瞬态工作区域时，判定第一文丘里管的EGR修正流量有效，取第一文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机系统的控制计算；
B2、当天然气发动机的需求EGR流量处于低于80kg/h的瞬态工作区域时，判定第二文丘里管的EGR修正流量有效，选取第二文丘里管的EGR修正流量参与天然气发动机系统的控制计算；
B3、当天然气发动机的需求EGR流量处于在80-120kg/h时，将第一文丘里管的EGR修正流量和第二文丘里管的EGR修正流量进行插值计算后参与天然气发动机系统的控制计算。
2.根据权利要求1所述的EGR流量计量方法，其特征在于，用于天然气发动机的EGR流量计量系统还包括设于所述天然气发动机(11)和所述第一文丘里管(14)之间的EGR冷却器(12)和单向阀(13)，以及设于所述增压器(22)和所述混合器(17)之间的进气中冷器(21)和电子节气门(20)。
3.根据权利要求2所述的EGR流量计量方法，其特征在于，用于天然气发动机的EGR流量计量系统还包括进气温度压力传感器(18)和氧传感器(23)，所述进气温度压力传感器(18)设于所述天然气发动机(11)的进气口处，所述氧传感器(23)设于所述增压器(22)的增压器(22)涡轮机排气口处。
4.根据权利要求3所述的EGR流量计量方法，其特征在于，所述第一文丘里管(14)上设置有第一入口压力传感器(141)，所述第一入口压力传感器(141)用于测量所述第一文丘里管(14)入口废气的压力；
所述第一文丘里管(14)上设置有入口温度传感器(142)，所述入口温度传感器(142)用于测量所述第一文丘里管(14)入口废气的温度；
所述第一文丘里管(14)上设置有第一压差传感器(143)，所述第一压差传感器(143)用于测量所述第一文丘里管(14)入口与所述第一文丘里管(14)喉口的压力差；
所述第二文丘里管(15)上设置有第二入口压力传感器(151)，所述第二入口压力传感器(151)用于测量所述第二文丘里管(15)入口废气压力；
所述第二文丘里管(15)上设置有第二压差传感器(152)，所述第二压差传感器(152)用于测量所述第二文丘里管(15)入口与所述第二文丘里管(15)喉口的压力差。
5.根据权利要求4所述的EGR流量计量方法，其特征在于，用于天然气发动机的EGR流量计量系统还包括ECU控制单元(24)，所述第一入口压力传感器(141)、所述入口温度传感器(142)、所述第一压差传感器(143)、所述第二入口压力传感器(151)、所述进气温度压力传感器(18)、所述氧传感器(23)、所述EGR阀(16)、所述电子节气门(20)、所述增压器(22)及所述天然气气轨(19)均与所述ECU控制单元(24)连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的EGR流量计量方法，其特征在于，文丘里管的流量计量公式如下：
Figure FDA0003842223090000031
式中，P为文丘里管入口压力，TEGR为文丘里管入口温度；R为理想气体常数，其值为287.0J/(kg·k)，△P为文丘里管入口与喉口的压差；Ar为文丘里管有效面积。
7.根据权利要求1-5任一项所述的EGR流量计量方法，其特征在于，最终参与到天然气发动机进气系统流量计算的EGR流量为文丘里管输出的原始计算流量MEGgrRaw乘以修正系数Fac，在整个发动机工作区域内，控制单元中通过拟合天然气发动机台架上排放设备测量的EGR率后反算的标准EGR流量与文丘里管原始计算流量MEGgrRaw形成一个函数，通过天然气发动机目前运行的工况得到各个工作区域的Fac，通过修正系数Fac乘以文丘里管原始计算流量MEGgrRaw后，得到最终参与到天然气发动机进气系统流量计算的EGR修正流量。
8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一项所述的EGR流量计量方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的EGR流量计量方法。
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