CN114856843A - 一种排气量计算方法、egr气量控制方法及egr系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆技术领域，公开了一种排气量计算方法、EGR气量控制方法及EGR系统，该排气量计算方法包括：依据第一温度传感器实时获取第一排气温度；比较设定排气温度与第一排气温度，若设定排气温度与第一排气温度不相同，则通过温度调节器调节排气总管内气体的温度，直至通过第二温度传感器测得排气总管内气体的温度与设定排气温度相同，为第二排气温度；依据第一排气温度、第二排气温度和输入至温度调节器的电流值计算排气总量。能够得到精确的排气总量，依据该排气总量能够得到精确的目标EGR气量，依据该目标EGR气量能够精确的调节EGR阀的开度，从而精确的控制EGR率，操作步骤简单，可靠性高，且适用于车辆运行的各个工况。

Description

一种排气量计算方法、EGR气量控制方法及EGR系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种排气量计算方法、EGR气量控制方法及EGR系统。
背景技术
对于车辆而言，为了减少空气污染，需要降低汽车发动机尾气排放。目前，为有效控制汽车的尾气排放量，大多采用EGR(ExhaustGasRecirculation，废气再循环)排放系统，将排气管中的部分排气引入进气系统，与新鲜的空气进行混合，使得进气充量的性质发生变化，进而降低燃烧过程的温度，且减少氮氧化合物的排放。
目前，现有的控制EGR率的方法大多都是依据实验室通过前期大量实验获得的标定MAP调节EGR率，例如现有的一种排气量计算方法，其依据目标EGR率从MAP中获取目标EGR气体质量和目标EGR气体温度，再依据目标EGR气体质量和目标EGR气体温度调节EGR阀的开度，再通过EGR阀调节EGR气体的流量，以实现控制EGR率。但由于发动机在实际运行时，各个工况中差异较大，采用上述控制方法导致EGR率的控制精度低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种排气量计算方法、EGR气量控制方法及EGR系统，以解决现有技术中的EGR率的控制精度低的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种排气量计算方法，EGR系统包括排气总管、第一温度传感器、温度调节器和第二温度传感器，所述第一温度传感器、所述温度调节器和所述第二温度传感器沿所述排气总管的排气方向依次间隔设置于所述排气总管内，所述第二温度传感器用于测量所述温度调节器周围的气体的温度，所述排气量计算方法包括：
依据所述第一温度传感器实时获取第一排气温度；
比较设定排气温度与所述第一排气温度，若所述设定排气温度与所述第一排气温度不相同，则通过所述温度调节器调节所述排气总管内气体的温度，直至通过所述第二温度传感器测得所述排气总管内气体的温度与所述设定排气温度相同，为第二排气温度；
依据所述第一排气温度、所述第二排气温度和输入至所述温度调节器的电流值计算排气总量。
作为优选，若所述设定排气温度与所述第一排气温度不相同，则通过所述温度调节器调节所述排气总管内气体的温度，直至通过所述第二温度传感器测得所述排气总管内气体的温度与所述设定排气温度相同的具体步骤包括：
若所述设定排气温度大于所述第一排气温度，则调节所述温度调节器为制热模式，直至通过所述第二温度传感器测得所述排气总管内气体的温度与所述设定排气温度相同；
若所述设定排气温度小于所述第一排气温度，则调节所述温度调节器为制冷模式，直至通过所述第二温度传感器测得所述排气总管内气体的温度与所述设定排气温度相同。
作为优选，通过调节输入至所述温度调节器的电流的电流值和电流方向，使得所述温度调节器能切换为所述制冷模式或所述制热模式。
作为优选，依据所述第一排气温度、所述第二排气温度和输入至所述温度调节器的电流值计算排气总量的计算公式为：
Figure BDA0003650777510000031
其中，m表示排气总量，kg；I表示所述温度调节器的电流值，A；R表示所述温度调节器调节温度的等效电阻值，Ω；ΔT表示所述第一排气温度和所述第二排气温度的差值的绝对值，℃；Δt表示温度调节时长，s；c表示气体的比热系数，J/(kg*℃)。
一种EGR气量控制方法，其依据上述的排气量计算方法计算得到的排气总量控制EGR气量，所述EGR气量控制方法包括：
依据所述排气总量、目标EGR率和车辆的进气量计算目标EGR气量；
依据实时EGR气量和所述目标EGR气量调节EGR阀的开度。
作为优选，依据目标EGR率、所述排气总量和进入气缸内的空气的量计算目标EGR气量的计算公式为：
目标EGR气量＝排气总量*A％＝(车辆的进气量+排气总量*A％)*目标EGR率；
其中，A％为目标EGR气量占排气总量的占比系数，A为正数。
作为优选，获取所述实时EGR气量的具体步骤包括：
获取车辆的转速、扭矩和油耗参数；
依据所述转速、所述扭矩和所述油耗参数计算实时EGR率；
依据车辆的进气量和所述实时EGR率计算所述实时EGR气量。
作为优选，依据实时EGR气量和所述目标EGR气量调节EGR阀的开度的具体步骤包括：
比较所述实时EGR气量和所述目标EGR气量的大小；
若所述实时EGR气量大于所述目标EGR气量，则控制调小所述EGR阀的开度，使得所述实时EGR气量等于所述目标EGR气量；
若所述实时EGR气量小于所述目标EGR气量，则控制调大所述EGR阀的开度，使得所述实时EGR气量等于所述目标EGR气量。
一种EGR系统，其应用上述的EGR气量控制方法，所述EGR系统包括EGR系统包括所述排气总管、所述第一温度传感器、所述温度调节器和第二温度传感器，所述第一温度传感器、所述温度调节器和所述第二温度传感器沿所述排气总管的排气方向依次间隔设置于所述排气总管内。
作为优选，所述EGR系统还包括控制器，所述控制器与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述温度调节器均电连接，所述控制器能够依据所述第一温度传感器和所述第二温度传感器测量的温度控制输入至所述温度调节器的电流的电流值和电流方向。
本发明的有益效果：
本发明的目的在于提供一种排气量计算方法，该排气量计算方法包括：依据第一温度传感器实时获取第一排气温度；比较设定排气温度与第一排气温度，可以理解的是，先通过第一温度传感器测排气总管内的第一排气温度，再比较第一排气温度和设定排气温度，若设定排气温度与第一排气温度不相同，则通过温度调节器调节排气总管内气体的温度，直至通过第二温度传感器测得排气总管内气体的温度与设定排气温度相同，为第二排气温度；依据第一排气温度、第二排气温度和输入至温度调节器的电流值计算排气总量。该排气量计算方法，通过设置于排气总管内的温度调节器调节排气总管内的气体的第一实时温度与设定排气温度相同，再依据第一排气温度、第二排气温度和输入至温度调节器的电流的电流值计算排气总量，可以理解的是，如此设置能够得到精确的排气总量。
本发明还提供一种EGR气量控制方法，依据目标EGR率和上述排气总量能够计算得到精确的目标EGR气量，再依据目标EGR气量和实时EGR气量调节EGR阀的开度，从而能够准确的控制实时EGR气量与目标EGR气量相同，从而实现精确的控制EGR率，操作步骤简单，且可靠性高，且该排气量计算方法适用于车辆运行的各个工况。
本发明还提供一种EGR系统，该EGR系统包括排气总管、第一温度传感器、温度调节器和第二温度传感器，第一温度传感器、温度调节器和第二温度传感器沿排气总管的排气方向依次间隔设置于排气总管内，第二温度传感器用于测量温度调节器周围的气体的温度。该EGR系统通过采用上述的EGR气量控制方法，能够精确的控制EGR率。
附图说明
图1是本发明的具体实施例提供的EGR系统的结构示意图；
图2是本发明的具体实施例提供的通过排气量计算方法和EGR气量控制方法控制EGR率的流程图。
图中：
1、排气总管；
2、第一温度传感器；
3、温度调节器；
4、第二温度传感器；
5、控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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。
本发明提供一种EGR系统，如图1所示，该EGR系统包括排气总管1、第一温度传感器2、温度调节器3和第二温度传感器4，第一温度传感器2、温度调节器3和第二温度传感器4沿排气总管1的排气方向依次间隔设置于排气总管1内，第二温度传感器4用于测量温度调节器3周围的气体的温度。可以理解的是，流入至排气总管1内的气体依次经过第一温度传感器2、温度调节器3和第二温度传感器4，第二温度传感器4相对温度调节器3远离第一温度传感器2，通过设置温度调节器3，能够通过温度调节器3对排气总管1内的气体进行制热或制冷，以使第二温度传感器4测量的气体的温度为通过温度调节器3调节后的温度，以便于通过第二温度传感器4检测温度调节器3是否将气体的温度调节成目标排气温度。以使排气总管1内排出的气体的温度与设定排气温度相同，从而使得部分流入EGR内的气体的实时温度与设定排气温度相同，从而保证流入EGR内的EGR气量。可以理解的是，目标排气温度的值和设定排气温度的值相同。
优选地，如图1所示，第二温度传感器4和温度调节器3之间的间距小于第一温度传感器2和温度调节器3之间的间距。从而保证第二温度传感器4的测量准确性。
其中，如图1所示，EGR系统还包括控制器5，控制器5与第一温度传感器2、第二温度传感器4和温度调节器3均电连接，控制器5能够依据第一温度传感器2和第二温度传感器4测量的温度控制输入至温度调节器3的电流的电流值和电流方向。具体地，控制器5依据第一温度传感器2和第二温度传感器4测量的温度实时调节温度调节器3的电流的电流值和电流方向，以使温度调节器3能够快速高效的调节排气总管1内的气体的温度到达设定排气温度。具体地，控制器5可为车辆的控制器。
本发明还提供一种排气量计算方法和一种EGR气量控制方法，先依据排气量计算方法计算得到精确的排气总量，再通过EGR气量控制方法控制调节EGR阀的开度，具体地，依据目标EGR率和该排气总量能够计算得到精确的目标EGR气量，再依据目标EGR气量和实时EGR气量调节EGR阀的开度，从而能够准确的控制实时EGR气量与目标EGR气量相同，从而能够精确的控制EGR率，操作步骤简单，可靠性高，且该排气量计算方法适用于车辆运行的各个工况。
如图2所示，该排气量计算方法具体包括以下步骤：
S100、依据第一温度传感器2实时获取第一排气温度。
S200、比较设定排气温度与第一排气温度，若设定排气温度与第一排气温度不相同，则通过温度调节器3调节排气总管1内气体的温度，直至通过第二温度传感器4测得排气总管1内气体的温度与设定排气温度相同，为第二排气温度。
具体地，若设定排气温度与第一排气温度不相同，则通过温度调节器3调节排气总管1内气体的温度，直至通过第二温度传感器4测得排气总管1内气体的温度与设定排气温度相同的具体步骤包括：
若设定排气温度大于第一排气温度，则进行S210。
S210、调节温度调节器3为制热模式，直至通过第二温度传感器4测得排气总管1内气体的温度与设定排气温度相同。
若设定排气温度小于第一排气温度，则进行S220。
S220、调节温度调节器3为制冷模式，直至通过第二温度传感器4测得排气总管1内气体的温度与设定排气温度相同。
可以理解的是，第二排气温度的值与设定排气温度的值相同。
具体地，通过调节输入至温度调节器3的电流的电流值和电流方向，使得温度调节器3能切换为制冷模式或制热模式。具体地，温度调节器3利用珀耳帖效应实现切换为制冷模式或制热模式，其中，珀耳帖效应是指当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。其中，温度调节器3的具体结构属于现有技术，在此不再赘述。
S300、依据第一排气温度、第二排气温度和输入至温度调节器3的电流值计算排气总量。
具体地，依据第一排气温度、第二排气温度和输入至温度调节器3的电流值计算排气总量的计算公式为：
Figure BDA0003650777510000091
其中，m表示排气总量，kg；I表示温度调节器3的电流值，A；R表示温度调节器3调节温度的等效电阻值，Ω；ΔT表示第一排气温度和第二排气温度的差值的绝对值，℃；Δt表示温度调节时长，s；c表示气体的比热系数，J/(kg*℃)。
从而实现依据第一排气温度、第二排气温度和输入至温度调节器3的电流值精确的计算出加热时长内的排气总量。
如图2所示，该EGR气量控制方法在计算出排气总量之后执行，具体包括以下步骤：
S400、依据排气总量、目标EGR率和车辆的进气量计算目标EGR气量。
具体地，依据排气总量、目标EGR率和车辆的进气量计算目标EGR气量的计算公式为：
目标EGR气量＝排气总量*A％＝(车辆的进气量+排气总量*A％)*目标EGR率；
其中，A％为目标EGR气量占排气总量的占比系数，A为正数。
从而通过气总量和目标EGR率精确的计算出目标EGR气量。
S500、依据实时EGR气量和目标EGR气量调节EGR阀的开度。
具体地，依据实时EGR气量和目标EGR气量调节EGR阀的开度的具体步骤包括：
S510、比较实时EGR气量和目标EGR气量的大小。
若实时EGR气量大于目标EGR气量，则进行S520。
S520、控制调小EGR阀的开度，使得实时EGR气量等于目标EGR气量。
若实时EGR气量小于目标EGR气量，则进行S530。
530、控制调大EGR阀的开度，使得实时EGR气量等于目标EGR气量。
从而通过调节EGR阀的开度，准确的控制实时EGR气量与目标EGR气量相同，从而实现精确的控制EGR率，操作步骤。
从而，通过设置于排气总管1内的温度调节器3调节排气总管1内的气体的第一实时温度与设定排气温度相同，再依据第一排气温度、第二排气温度和输入至温度调节器3的电流值计算排气总量，可以理解的是，如此设置能够得到精确的排气总量，再依据该排气总量和目标EGR率计算得到精确的目标EGR气量，再依据目标EGR气量和实时EGR气量调节EGR阀的开度，从而能够准确的控制实时EGR气量与目标EGR气量相同，从而实现精确的控制EGR率，操作步骤简单，且可靠性高，且该排气量计算方法适用于车辆运行的各个工况。
其中，在步骤S500中，依据实时EGR气量和目标EGR气量调节EGR阀的开度，则需预先获取实时EGR气量，获取实时EGR气量的具体步骤包括：
获取车辆的转速、扭矩和油耗参数。
依据转速、扭矩和油耗参数计算实时EGR率。其中，依据转速、扭矩和油耗参数计算实时EGR率的计算方法属于现有技术，在此不再赘述。
依据车辆的进气量和实时EGR率计算实时EGR气量。具体地，实时EGR气量＝车辆的进气量*实时EGR率。从而计算得到车辆的实时EGR气量。
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 (10)

1.一种排气量计算方法，其特征在于，EGR系统包括排气总管(1)、第一温度传感器(2)、温度调节器(3)和第二温度传感器(4)，所述第一温度传感器(2)、所述温度调节器(3)和所述第二温度传感器(4)沿所述排气总管(1)的排气方向依次间隔设置于所述排气总管(1)内，所述第二温度传感器(4)用于测量所述温度调节器(3)周围的气体的温度，所述排气量计算方法包括：
依据所述第一温度传感器(2)实时获取第一排气温度；
比较设定排气温度与所述第一排气温度，若所述设定排气温度与所述第一排气温度不相同，则通过所述温度调节器(3)调节所述排气总管(1)内气体的温度，直至通过所述第二温度传感器(4)测得所述排气总管(1)内气体的温度与所述设定排气温度相同，为第二排气温度；
依据所述第一排气温度、所述第二排气温度和输入至所述温度调节器(3)的电流值计算排气总量。
2.根据权利要求1所述的排气量计算方法，其特征在于，若所述设定排气温度与所述第一排气温度不相同，则通过所述温度调节器(3)调节所述排气总管(1)内气体的温度，直至通过所述第二温度传感器(4)测得所述排气总管(1)内气体的温度与所述设定排气温度相同的具体步骤包括：
若所述设定排气温度大于所述第一排气温度，则调节所述温度调节器(3)为制热模式，直至通过所述第二温度传感器(4)测得所述排气总管(1)内气体的温度与所述设定排气温度相同；
若所述设定排气温度小于所述第一排气温度，则调节所述温度调节器(3)为制冷模式，直至通过所述第二温度传感器(4)测得所述排气总管(1)内气体的温度与所述设定排气温度相同。
3.根据权利要求2所述的排气量计算方法，其特征在于，通过调节输入至所述温度调节器(3)的电流的电流值和电流方向，使得所述温度调节器(3)能切换为所述制冷模式或所述制热模式。
4.根据权利要求1所述的排气量计算方法，其特征在于，依据所述第一排气温度、所述第二排气温度和输入至所述温度调节器(3)的电流值计算排气总量的计算公式为：
Figure FDA0003650777500000021
其中，m表示排气总量，kg；I表示所述温度调节器(3)的电流值，A；R表示所述温度调节器(3)调节温度的等效电阻值，Ω；ΔT表示所述第一排气温度和所述第二排气温度的差值的绝对值，℃；Δt表示温度调节时长，s；c表示气体的比热系数，J/(kg*℃)。
5.一种EGR气量控制方法，其特征在于，依据权利要求1-4任一项所述的排气量计算方法计算得到的排气总量控制EGR气量，所述EGR气量控制方法包括：
依据所述排气总量、目标EGR率和车辆的进气量计算目标EGR气量；
依据实时EGR气量和所述目标EGR气量调节EGR阀的开度。
6.根据权利要求5所述的EGR气量控制方法，其特征在于，依据目标EGR率、所述排气总量和进入气缸内的空气的量计算目标EGR气量的计算公式为：
目标EGR气量＝排气总量*A％＝(车辆的进气量+排气总量*A％)*目标EGR率；
其中，A％为目标EGR气量占排气总量的占比系数，A为正数。
7.根据权利要求5所述的EGR气量控制方法，其特征在于，获取所述实时EGR气量的具体步骤包括：
获取车辆的转速、扭矩和油耗参数；
依据所述转速、所述扭矩和所述油耗参数计算实时EGR率；
依据车辆的进气量和所述实时EGR率计算所述实时EGR气量。
8.根据权利要求5所述的EGR气量控制方法，其特征在于，依据实时EGR气量和所述目标EGR气量调节EGR阀的开度的具体步骤包括：
比较所述实时EGR气量和所述目标EGR气量的大小；
若所述实时EGR气量大于所述目标EGR气量，则控制调小所述EGR阀的开度，使得所述实时EGR气量等于所述目标EGR气量；
若所述实时EGR气量小于所述目标EGR气量，则控制调大所述EGR阀的开度，使得所述实时EGR气量等于所述目标EGR气量。
9.一种EGR系统，其特征在于，应用权利要求6-8任一项所述的EGR气量控制方法，所述EGR系统包括所述排气总管(1)、所述第一温度传感器(2)、所述温度调节器(3)和第二温度传感器(4)，所述第一温度传感器(2)、所述温度调节器(3)和所述第二温度传感器(4)沿所述排气总管(1)的排气方向依次间隔设置于所述排气总管(1)内，所述第二温度传感器(4)用于测量所述温度调节器(3)周围的气体的温度。
10.根据权利要求9所述的EGR系统，其特征在于，所述EGR系统还包括控制器(5)，所述控制器(5)与所述第一温度传感器(2)、所述第二温度传感器(4)和所述温度调节器(3)均电连接，所述控制器(5)能够依据所述第一温度传感器(2)和所述第二温度传感器(4)测量的温度控制输入至所述温度调节器(3)的电流的电流值和电流方向。
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