CN114962023A - 一种低压egr系统的egr阀控制方法 - Google Patents

一种低压egr系统的egr阀控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114962023A
CN114962023A CN202210756041.8A CN202210756041A CN114962023A CN 114962023 A CN114962023 A CN 114962023A CN 202210756041 A CN202210756041 A CN 202210756041A CN 114962023 A CN114962023 A CN 114962023A
Authority
CN
China
Prior art keywords
egr valve
control
egr
learning
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210756041.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114962023B (zh
Inventor
鲁盼
秦龙
岳永召
赵宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongfeng Motor Group Co Ltd
Original Assignee
Dongfeng Motor Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongfeng Motor Group Co Ltd filed Critical Dongfeng Motor Group Co Ltd
Priority to CN202210756041.8A priority Critical patent/CN114962023B/zh
Publication of CN114962023A publication Critical patent/CN114962023A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114962023B publication Critical patent/CN114962023B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0077—Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2441—Methods of calibrating or learning characterised by the learning conditions
    • F02D41/2445—Methods of calibrating or learning characterised by the learning conditions characterised by a plurality of learning conditions or ranges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1409—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0404—Throttle position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414—Air temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

本发明属于汽车废气再循环系统技术领域，具体涉及一种低压EGR系统的EGR阀控制方法。本发明提供了一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，针对EGR阀特性，对EGR阀闭环PID控制进行优化，识别出不同EGR阀零件和EGR阀不同生命周期下的控制特性，以提高EGR阀闭环动态控制精度为目的；确定了I项参数自学习的条件，以保证自学习的准确性，进而提高EGR阀闭环控制的精度；确定了I项参数自学习的四种工况，并进行不同工况下的自学习更新存储，以及不同工况下过渡时I项值设定，得出最终I项学习值，能够进一步提升EGR阀闭环控制的精度，并保证控制系统的稳定性。

Description

一种低压EGR系统的EGR阀控制方法
技术领域
本发明属于汽车废气再循环系统技术领域，具体涉及一种低压EGR系统的EGR阀控制方法。
背景技术
由于低压EGR(废气再循环系统)可以实现降低油耗，减少HC排放，是采用RDE(实际行驶污染物排放)实车驾驶循环达到国6B的好的解决方案。低压EGR相对于高压EGR是在涡轮后取气，因此涡轮效率没有损失，且其可近乎全工况下均使用EGR，对改善燃油效率更为显著，但是由于其压差低，需要采用大口径的阀才可以满足流量的要求。在部分工况下还需要通过增压混合阀，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。
EGR阀受废气污染等因素，容易在阀体内形成积碳，造成实际EGR率和目标EGR率出现偏差，那么系统会基于EGR率的偏差的反馈来调整EGR阀的开度，从而导致系统并未及时准确控制EGR阀位置，导致控制出现延迟，延时控制过程中会出现控制振荡转速和动力不稳的现象发生，引起EGR率偏差，对降油耗和减排放效果都有一定影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的不足，提供一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，对EGR阀闭环控制进行优化，能够提高EGR阀的闭环动态控制精度。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：
一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，采用如下控制策略：
A，根据目标EGR阀开度与实际EGR阀开度，利用PI算法输出PWM1占空比来控制实际EGR阀开度跟随目标EGR阀开度；
B，根据目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率，利用PID算法输出PWM2占空比来控制实际EGR阀开度变化率跟随目标EGR阀开度变化率；
C，将PWM1和PWM2相加，得到最终用于控制EGR阀的PWM控制占空比，具体相加算法如下：
PWM＝PWM1+k×PWM2+(1-k)×PWM2(z)
式中，PWM2(z)为上一个时间采样周期的PWM2，k为滤波系数；
D，进行目标EGR阀开度与实际EGR阀开度的闭环PI控制I项参数自学习和目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习，并将PI控制I项参数值和PID控制I项参数值存储起来，待下次发动机运行到同等工况下时，直接运用上次学习到的所述PI控制I项参数值和PID控制I项参数值分别作为PI控制和PID控制的I项初始值，进行EGR阀闭环控制。
进一步的，所述控制方法包括如下步骤：
S1，判断目标EGR阀开度与实际EGR阀开度的闭环PI控制I项参数自学习条件是否满足，若是，则采用自学习更新后的PI控制I项参数值进行后续步骤，若否，则采用自学习更新前的PI控制I项参数值进行后续步骤；
S2，判断目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习条件是否满足，若是，则采用自学习更新后的PID控制I项参数值进行后续步骤，若否，则采用自学习更新前的PID控制I项参数值进行后续步骤；
S3，进行不同工况下的PI控制I项参数自学习更新存储和PID控制I项参数自学习更新存储；
S4，进行不同工况之间过渡情况下的I项参数值设定；
S5，确定最终PI控制I项参数值和最终PID控制I项参数值；
S6，将所述最终PI控制I项参数值与所述最终PID控制I项参数值相加之和作为EGR阀闭环控制参数。
进一步的，所述目标EGR阀开度与实际EGR阀开度的闭环PI控制I项参数自学习条件，包括：
1)发动机转速在预设范围内，且进入I项自学习的发动机转速波动在预设波动范围内；
2)进气温度在预设范围内，且进入I项自学习的进气温度波动在预设波动范围内；
3)发动机水温在预设范围内；
4)进气密度在预设范围内，且进入I项自学习的进气密度波动在预设波动范围内；
5)未出现EGR系统任一零部件故障；
6)EGR阀处于闭环控制；
7)目标废气流量在预设范围内；
8)EGR废气气体流量和有效面积稳定；
9)目标EGR阀开度与目标EGR阀开度差在预设范围内；
10)目标EGR阀开度变化率在预设范围内；
11)当前工况未切换的时间超过预设值。
进一步的，所述目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习条件，包括：
1)发动机转速在预设范围内，且进入I项自学习的发动机转速波动在预设波动范围内；
2)进气温度在预设范围内，且进入I项自学习的进气温度波动在预设波动范围内；
3)发动机水温在预设范围内；
4)进气密度在预设范围内，且进入I项自学习的进气密度波动在预设波动范围内；
5)未出现EGR系统任一零部件故障；
6)EGR阀处于闭环控制；
7)目标废气流量在预设范围内；
8)EGR废气气体流量和有效面积稳定；
9)目标EGR阀开度与目标EGR阀开度差在预设范围内；
10)目标EGR阀开度变化率在预设范围内；
11)目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率之差在预设范围内；
12)节气门开度变化率稳定；
13)混合阀开度变化率稳定；
14)当前工况未切换的时间超过预设值。
进一步的，所述目标废气流量在预设范围内，
具体为：|rhoDesRaw(N)-rhoDesFilter(N)＜min[rhoDesRaw(N)，rhoDesFilter(N)]×rRhoLim条件连续满足时间达到预设时间TRho，其中：
rhoDesFilter(N)＝KRho×[rhoDesRaw(N)-rhoDesFilter(N-1)]+rhoDesFilter(N-1)
式中，rhoDesRaw为目标废气流量，rhoDesRaw(N)为第N个采样周期的目标废气流量，rhoDesFilter为一阶低通滤波后的目标废气流量，rhoDesFilter(N)为第N个采样周期的滤波后的目标废气流量，rhoDesFilter(N-1)为第N-1个采样周期的滤波后的目标废气流量，N＝1,2,3…，rhoDesFilter(0)等于第0个采样周期时的目标废气流量rhoDesRaw(0)；采样周期间隔Δt；
KRho为系数：
Figure BDA0003719562460000041
其中m为发动机缸数，n为发动机转速，kRho为气量滤波系数，rRhoLim为修正系数。
进一步的，所述EGR废气气体流量和有效面积稳定，
具体为：|fEGRValve(N)-fEGRValveFliter(N)＜min[fEGRValveFliter(N)，fEGRValve(N)]×rEGRValveLim条件连续满足时间达到预设时间TEGRValve，其中：
Figure BDA0003719562460000042
fEGRValveFliter(N)＝KEGRValve×[fEGRValve(N)-fEGRValveFliter(N-1)]+fEGRValveFliter(N-1)
式中，R为气体常数，T为EGR阀入口气体温度，ppre为EGR阀入口气体压力，pOut为EGR阀出口气体压力，
Figure BDA0003719562460000043
为EGR阀出口气体压力与入口气体压力之比的函数；
fEGRValve(N)为第N个采样周期的fThr，fEGRValveFliter为一阶低通滤波后的fEGRValve，fEGRValveFliter(N)为第N个采样周期的滤波后的fEGRValve，fEGRValveFliter(N-1)为第N-1个采样周期的滤波后的fEGRValve，N＝1,2,3…，fEGRValveFliter(0)等于0；采样周期间隔Δt；
KEGRValve为系数：
Figure BDA0003719562460000044
其中m为发动机缸数，n为发动机转速，kEGRValve为滤波系数，rEGRValveLim为修正系数。
进一步的，所述不同工况具体为：
工况一：节气门未全开，且混合阀未处于节流状态；
工况二：节气门未全开，且混合阀处于节流状态；
工况三：节气门全开，且混合阀未处于节流状态；
工况四：节气门全开，且混合阀处于节流状态；
所述PI控制I项参数自学习更新存储具体为：将所述不同工况的实时目标EGR阀开度、EGR阀目标出口压力与出口实际压力之比下的PI控制中的I项分别存储起来，待后面达到同样工况时，将本轮PI控制I项存储值与上一轮的PI控制I项存储值进行一阶低通滤波后，作为新的PI控制I项学习值补偿至闭环控制中；
所述PID控制I项参数自学习更新存储具体为：将所述不同工况的目标EGR阀开度、EGR阀目标出口压力与出口实际压力之比下的PID控制中的I项分别存储起来，待后面达到同样工况时，将本轮PID控制I项存储值与上一轮的PID控制I项存储值进行一阶低通滤波后，作为新的PID控制I项学习值补偿至闭环控制中。
进一步的，所述不同工况之间过渡情况下的I项参数值变化率不超过预设范围，所述I项参数值最大变化率绝对值由实时发动机转速n、实时负荷rhoAirAct、EGR阀入口温度T共同决定。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
1、提供了一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，针对EGR阀特性，对EGR阀闭环PID控制进行优化，识别出不同EGR阀零件和EGR阀不同生命周期下的控制特性，以提高EGR阀闭环动态控制精度为目的；
2、确定了目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习的条件，以及目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习的条件，以保证自学习的准确性，进而提高EGR阀闭环控制的精度；
3、确定了I项参数自学习的四种工况，并进行不同工况下的自学习更新存储，以及不同工况下过渡时I项值设定，得出最终I项学习值，能够进一步提升EGR阀闭环控制的精度，并保证控制系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例中低压EGR系统的架构图；
图2为本发明控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本发明提出了一种低压EGR系统的EGR阀控制方法。
如图1所示，所述低压EGR系统包括：空滤，增压器压缩机，节气门，发动机，增压器涡轮机，催化器，颗粒物捕集器，EGR冷却器，EGR阀，EGR温度传感器，EGR压差传感器，流量计和线性氧传感器、混合阀。
其中，增压器压缩机，用于压缩新鲜空气进行增压；增压器涡轮机，通过控制增压器的废气旁通阀开度，从而控制涡轮机的工作效率，从而实现不同的增压能力。
所述低压EGR系统相对于传统非低压EGR系统而言，增加的零部件有：EGR冷却器，EGR温度传感器，EGR阀，EGR压差传感器，混合阀，流量计和氧传感器；
具体的，所述流量计安装在空滤和混合阀之间，用于检测进入发动机的新鲜空气流量；
所述混合阀，用于调节EGR阀出口的压力，提高EGR阀两端的压差，提高EGR率；
所述氧传感器，安装在压缩机与节气门之间，靠近节气门，用于检测进入气缸的混合气流量；
所述EGR冷却器，起冷却废气的作用，用于提高废气流量和降低废气温度；
所述EGR阀，起节流作用，用于控制进入气缸的废气流量；
所述EGR温度传感器，用于检测进入EGR阀的废气温度，即EGR阀入口气体温度；
所述EGR压差传感器，用于检测EGR两侧之间的废气压力之差。
进一步的，由于低压EGR系统管路较长，具有严重的系统迟滞，因此本发明的低压EGR阀采用双PID控制方法，即根据目标EGR阀开度与实际EGR阀开度做PI控制，同时目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率同样也做PID控制，以提高EGR系统的响应性。其中目标EGR阀开度既是根据目标EGR率换算得到(CN112523878B《一种基于EGR率的EGR阀闭环控制方法》)，有公开技术，本发明不做详细介绍。
更进一步的，本发明提出的一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，具体控制策略如下：
A，根据目标EGR阀开度与实际EGR阀开度，利用PI算法输出PWM1占空比来控制实际EGR阀开度跟随目标EGR阀开度；
B，根据目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率，利用PID算法输出PWM2占空比来控制实际EGR阀开度变化率跟随目标EGR阀开度变化率；
C，将PWM1和PWM2相加，得到最终用于控制EGR阀的PWM控制占空比，具体相加算法如下：
PWM＝PWM1+k×PWM2+(1-k)×PWM2(z)，对PWM2的控制进行滤波目的是基于相位变化率的占空比调节会影响到EGR阀开度的变化，避免造成控制超调；
其中，PWM2(z)为上一个时间采样周期的PWM2，k为滤波系数，本实例由发动机转速和EGR阀目标开度和EGR阀实际开度之差rEGRErr共同决定，在相同转速下，rEGRErr绝对值越大，滤波系数k越小。本实例在不同转速下标定得到；最终标定依据为，保证EGR率控制精度在±1％以内：
Figure BDA0003719562460000071
Figure BDA0003719562460000081
D，进行目标EGR阀开度与实际EGR阀开度的闭环PI控制I项参数自学习和目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习，并将PI控制I项参数值和PID控制I项参数值存储起来，待下次发动机运行到同等工况下时，直接运用上次学习到的所述PI控制I项参数值和PID控制I项参数值分别作为PI控制和PID控制的I项初始值，进行EGR阀闭环控制。
如图2所示，所述EGR阀控制方法，包括如下步骤：
S1，判断I项自学习条件是否满足，若是，则继续执行后续步骤，若否，则将旧的I项学习值与PID之和作为闭环控制参数；
S2，进行不同工况下的自学习更新存储；
S3，进行不同工况下过渡时I项值设定；
S4，得出最终I项学习值；
S5，将新的I项学习值与PID之和作为闭环控制参数。
进一步的，I项的学习需要在发动机工况稳定的时候进行，以保证自学习的准确性，所述I项自学习条件具体为：
1)发动机转速在预设范围内(本实例取750rpm-6000rpm)，且进入I项自学习的发动机转速波动在预设波动范围内(本实例取±30rpm)；
2)进气温度在预设范围内(本实例取-50℃--80℃)，且进入I项自学习的进气温度波动在预设波动范围内(本实例取±2.5℃)；
3)发动机水温在预设范围内。保证发动机燃烧情况较好；(本实例取30℃-108℃)；
4)进气密度在预设范围内(本实例取140mg/l—2800mg/l)，且进入I项自学习的进气密度波动在预设波动范围内(本实例取±15mg/l)；
5)未出现EGR系统任一零部件故障；
6)EGR阀处于闭环控制；
7)目标废气流量在预设范围内，具体如下：
rhoDesFilter(N)＝KRho×[rhoDesRaw(N)-rhoDesFilter(N-1)]+rhoDesFilter(N-1)
其中，rhoDesRaw为目标废气流量，rhoDesRaw(N)为第N个采样周期的目标废气流量，rhoDesFilter为一阶低通滤波后的目标废气流量，rhoDesFilter(N)为第N个采样周期的滤波后的目标废气流量，rhoDesFilter(N-1)为第N-1个采样周期的滤波后的目标废气流量，N＝1,2,3…，rhoDesFilter(0)等于第0个采样周期时的目标废气流量rhoDesRaw(0)；采样周期间隔Δt本实例为10ms。KRho为系数：
Figure BDA0003719562460000091
(本实例发动机缸数为4，kRho的标定时转速为1000rpm，
Figure BDA0003719562460000092
如此设置的目的是为了归一化处理，在不同缸数和转速下，无需做特别标定，只需要标定4缸机和转速为1000rpm的kRho，从而减少标定测试工作)，其中m为发动机缸数，n为发动机转速，kRho为气量滤波系数，本实例取0.02。
在|rhoDesRaw(N)-rhoDesFilter(N)|＜min[rhoDesRaw(N)，rhoDesFilter(N)]×rRhoLim条件连续满足时间达到TRho后表示目标废气流量处于稳定状态(气量波动较小)。其中，rRhoLim本实例取0.05，TRho本实例取0.4s。
8)EGR废气气体流量和有效面积稳定，具体如下：
首先EGR阀作为节流阀体有：
Figure BDA0003719562460000093
其中，
Figure BDA0003719562460000094
为EGR阀处气体流量，AEGRValve为EGR阀有效面积，R为气体常数，T为EGR阀入口气体温度，ppre为EGR阀入口气体压力，pOut为EGR阀出口气体压力，
Figure BDA0003719562460000101
为EGR阀出口气体压力与入口气体压力之比的函数，本实例取值如下：
Figure BDA0003719562460000102
基于此，EGR阀气体流量和有效面积稳定采用
Figure BDA0003719562460000103
稳定，即
Figure BDA0003719562460000104
稳定。
引入公式，fEGRValveFliter(N)＝KEGRValve×[fEGRValve(N)-fEGRValveFliter(N-1)]+fEGRValveFliter(N-1)
其中，fEGRValve(N)为第N个采样周期的fThr，fEGRValveFliter为一阶低通滤波后的fEGRValve，fEGRValveFliter(N)为第N个采样周期的滤波后的fEGRValve，fEGRValveFliter(N-1)为第N-1个采样周期的滤波后的fEGRValve，N＝1,2,3…，fEGRValveFliter(0)等于0；采样周期间隔Δt本实例为10ms。KEGRValve为系数：
Figure DA00037195624659129875
(本实例发动机缸数为4，kEGRValve的标定时转速为1000rpm，
Figure BDA0003719562460000106
如此设置的目的是为了归一化处理，在不同缸数和转速下，无需做特别标定，只需要标定4缸机和转速为1000rpm的kEGRValve，从而减少标定测试工作)，其中m为发动机缸数，n为发动机转速，kEGRValve为滤波系数，本实例取0.03。
在|fEGRValve(N)-fEGRValveFliter(N)|＜min[fEGRValveFliter(N)，fEGRValve(N)]×rEGRValveLim条件连续满足时间达到TEGRValve后表示EGR阀处于稳定状态(EGR阀有效面积和气量波动较小)。其中，rEGRValveLmi本实例取0.05，TEGRValve本实例取0.25s。
9)目标EGR阀开度与目标EGR阀开度差在预设范围内，本实例取±1.5％；
10)目标EGR阀开度变化率在预设范围内,本实例取±20％/s；
11)当前工况未切换(工况未切换是指工况未从其中一种切换到另外一种)的时间超过预设值(避免切换工程中I项值不同影响相应工况的学习准确性，本实例所述预设值取1min)。
在以上所有条件均满足后，则才允许进入目标EGR阀开度与实际EGR阀开度的闭环PI控制I项参数自学习。一旦其中任一条件不满足，则终止学习，本次学习值失效，PI控制I项参数学习值本次不更新。
在以上所有条件均满足后，同时以下条件满足：
12)目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率之差在预设范围内,本实例取±25％/s。
13)节气门开度变化率稳定，本实例取±12％/s。
14)混合阀开度变化率稳定，本实例取±18％/s。
则才允许进入目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习。一旦其中任一条件不满足，则终止学习，本次学习值失效，PID控制I项参数学习值本次不更新。
进一步的，所述不同工况下的自学习更新存储，具体包括如下步骤：
S1,将自学习值划分成以下四种工况：
工况一：节气门未全开(本次采样周期，节气门入口气体压力和出口气体压力之差超过预设值A，本实例取0.8kPa；或者，上一个采样周期(周期间隔为Δt，本实例为10ms)节气门入口气体压力和出口气体压力之差不超过预设值A，但本次采样周期节气门入口气体压力和出口气体压力之差超过预设值B，本实例取0.3kPa。都认为本次采样周期节气门未全开)，且混合阀未处于节流状态(本次采样周期，混合阀开度超过预设值C，本实例取70％；或者，上一个采样周期(周期间隔为Δt，本实例为10ms)混合阀开度不超过预设值C，但本次采样周期混合阀开度超过预设值D，本实例取68％。都认为本次采样周期混合阀未处于节流状态)；
工况二：节气门未全开，且混合阀处于节流状态(本次采样周期，混合阀开度不超过预设值D；或者，上一个采样周期(周期间隔为Δt，本实例为10ms)混合阀开度超过预设值D，但本次采样周期混合阀开度不超过预设值C。都认为本次采样周期混合阀处于节流状态)；
工况三：节气门全开(本次采样周期，节气门入口气体压力和出口气体压力之差不超过预设值A；或者，上一个采样周期(周期间隔为Δt，本实例为10ms)节气门入口气体压力和出口气体压力之差超过预设值B，但本次采样周期节气门入口气体压力和出口气体压力之差不超过预设值A。都认为本次采样周期节气门全开)，且混合阀未处于节流状态；
工况四：节气门全开，且混合阀处于节流状态。
如此设计这4种工况的原因是：节气门未全开时节气门的节流效果好，节气门处流量控制较为稳定，整个混合气流量控制更为稳定，有利于EGR率的控制精度达成；同样混合阀处于节流状态时，混合阀压力控制更为稳定，EGR率控制精度更高。因此不同工况下控制效果不一样，从而闭环控制参数也有差异。
S2，将以上四种工况下的实时目标EGR阀开度、EGR阀目标出口压力与出口实际压力之比下(节气门状态(全开或非全开)、混合阀状态(节流或未节流)、目标节气门开度、节气门出口目标压力与节气门入口实际压力之比工况下)的PI控制(EGR阀目标开度和实际开度闭环PI)中的I项分别存储起来。待后面在同样工况(以上四种工况之一)的实时目标EGR阀开度、EGR阀目标出口压力与出口实际压力之比时(所述同样工况，是指节气门状态(全开或非全开)、混合阀状态(节流或未节流)、目标节气门开度、节气门出口目标压力与节气门入口实际压力之比均相同)，将本轮PI控制I项存储值与上一轮的PI控制I项存储值进行一阶低通滤波后，作为新的PI控制I项学习值补偿至闭环控制中，所述PI控制I项学习值会在车辆下电后保存起来。
S3，将以上四种工况下的实时目标EGR阀开度、EGR阀目标出口压力与出口实际压力之比下(节气门状态(全开或非全开)、混合阀状态(节流或未节流)、目标节气门开度、节气门出口目标压力与节气门入口实际压力之比工况下)的PID控制(EGR阀目标开度变化率和实际开度变化率闭环PID)中的I项分别存储起来。待后面在同样工况(以上四种工况之一)的实时目标EGR阀开度、EGR阀目标出口压力与出口实际压力之比时(所述同样工况，是指节气门状态(全开或非全开)、混合阀状态(节流或未节流)、目标节气门开度、节气门出口目标压力与节气门入口实际压力之比均相同)，将本轮PID控制I项存储值与上一轮的PID控制I项存储值进行一阶低通滤波后，作为新的PID控制I项学习值补偿至闭环控制中，所述PID控制学习值会在车辆下电后保存起来。
S4，将两个I项学习值做加法，如果其中一个I项未更新，则采用上一次学习的I项与之做加法。
进一步的，在两种工况之间I项值过渡的变化率被限制在预设范围内，以保证控制系统的稳定性。
其中，变化率最大最小值绝对值由实时发动机转速n、实时负荷rhoAirAct、EGR阀入口温度T共同决定：
I项学习值过渡工况下的最大变化率绝对值为：f(n,rhoAirAct)×f(n,T)，即变化率绝对值被限制在其范围内，提供稳态误差和改善积分饱和。
其中n为实时发动机转速，rhoAirAct为进入气缸的新鲜空气密度代替，本发明表征发动机实时负荷，f(n,rhoAirAct)为实时发动机转速n和实时负荷rhoAirAct的函数，取值如下表：
Figure BDA0003719562460000131
f(n,T)为实时发动机转速n和EGR阀入口温度T的函数，取值如下表：
Figure BDA0003719562460000132
Figure BDA0003719562460000141
综上所述，采用本发明的一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，针对EGR阀特性，对EGR阀闭环PID控制进行优化，识别出不同EGR阀零件和EGR阀不同生命周期下的控制特性，以提高EGR阀闭环动态控制精度为目的。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，其特征在于，采用如下控制策略：
A，根据目标EGR阀开度与实际EGR阀开度，利用PI算法输出PWM1占空比来控制实际EGR阀开度跟随目标EGR阀开度；
B，根据目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率，利用PID算法输出PWM2占空比来控制实际EGR阀开度变化率跟随目标EGR阀开度变化率；
C，将PWM1和PWM2相加，得到最终用于控制EGR阀的PWM控制占空比，具体相加算法如下：
PWM＝PWM1+k×PWM2+(1-k)×PWM2(z)
式中，PWM2(z)为上一个时间采样周期的PWM2，k为滤波系数；
D，进行目标EGR阀开度与实际EGR阀开度的闭环PI控制I项参数自学习和目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习，并将PI控制I项参数值和PID控制I项参数值存储起来，待下次发动机运行到同等工况下时，直接运用上次学习到的所述PI控制I项参数值和PID控制I项参数值分别作为PI控制和PID控制的I项初始值，进行EGR阀闭环控制。
2.根据权利要求1所述的一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
S1，判断目标EGR阀开度与实际EGR阀开度的闭环PI控制I项参数自学习条件是否满足，若是，则采用自学习更新后的PI控制I项参数值进行后续步骤，若否，则采用自学习更新前的PI控制I项参数值进行后续步骤；
S2，判断目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习条件是否满足，若是，则采用自学习更新后的PID控制I项参数值进行后续步骤，若否，则采用自学习更新前的PID控制I项参数值进行后续步骤；
S3，进行不同工况下的PI控制I项参数自学习更新存储和PID控制I项参数自学习更新存储；
S4，进行不同工况之间过渡情况下的I项参数值设定；
S5，确定最终PI控制I项参数值和最终PID控制I项参数值；
S6，将所述最终PI控制I项参数值与所述最终PID控制I项参数值相加之和作为EGR阀闭环控制参数。
3.根据权利要求2所述的一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，其特征在于，所述目标EGR阀开度与实际EGR阀开度的闭环PI控制I项参数自学习条件，包括：
1)发动机转速在预设范围内，且进入I项自学习的发动机转速波动在预设波动范围内；
2)进气温度在预设范围内，且进入I项自学习的进气温度波动在预设波动范围内；
3)发动机水温在预设范围内；
4)进气密度在预设范围内，且进入I项自学习的进气密度波动在预设波动范围内；
5)未出现EGR系统任一零部件故障；
6)EGR阀处于闭环控制；
7)目标废气流量在预设范围内；
8)EGR废气气体流量和有效面积稳定；
9)目标EGR阀开度与目标EGR阀开度差在预设范围内；
10)目标EGR阀开度变化率在预设范围内；
11)当前工况未切换的时间超过预设值。
4.根据权利要求2所述的一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，其特征在于，所述目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率的闭环PID控制I项参数自学习条件，包括：
1)发动机转速在预设范围内，且进入I项自学习的发动机转速波动在预设波动范围内；
2)进气温度在预设范围内，且进入I项自学习的进气温度波动在预设波动范围内；
3)发动机水温在预设范围内；
4)进气密度在预设范围内，且进入I项自学习的进气密度波动在预设波动范围内；
5)未出现EGR系统任一零部件故障；
6)EGR阀处于闭环控制；
7)目标废气流量在预设范围内；
8)EGR废气气体流量和有效面积稳定；
9)目标EGR阀开度与目标EGR阀开度差在预设范围内；
10)目标EGR阀开度变化率在预设范围内；
11)目标EGR阀开度变化率与实际EGR阀开度变化率之差在预设范围内；
12)节气门开度变化率稳定；
13)混合阀开度变化率稳定；
14)当前工况未切换的时间超过预设值。
5.根据权利要求3或4所述的一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，其特征在于，所述目标废气流量在预设范围内，
具体为：|rhoDesRaw(N)-rhoDesFilter(N)|＜min[rhoDesRaw(N)，rhoDesFilter(N)]×rRhoLim条件连续满足时间达到预设时间TRho，其中：
rhoDesFilter(N)＝KRho×[rhoDesRaw(N)-rhoDesFilter(N-1)]+rhoDesFilter(N-1)
式中，rhoDesRaw为目标废气流量，rhoDesRaw(N)为第N个采样周期的目标废气流量，rhoDesFilter为一阶低通滤波后的目标废气流量，rhoDesFilter(N)为第N个采样周期的滤波后的目标废气流量，rhoDesFilter(N-1)为第N-1个采样周期的滤波后的目标废气流量，N＝1,2,3…，rhoDesFilter(0)等于第0个采样周期时的目标废气流量rhoDesRaw(0)；采样周期间隔Δt；
KRho为系数：
Figure FDA0003719562450000031
其中m为发动机缸数，n为发动机转速，kRho为气量滤波系数，rRhoLim为修正系数。
6.根据权利要求3或4所述的一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，其特征在于，所述EGR废气气体流量和有效面积稳定，
具体为：|fEGRValve(N)-fEGRValveFliter(N)|＜min[fEGRValveFliter(N)，fEGRValve(N)]×rEGRValveLim条件连续满足时间达到预设时间TEGRValve，其中：
Figure FDA0003719562450000032
fEGRValveFliter(N)＝KEGRValve×[fEGRValve(N)-fEGRValveFliter(N-1)]+fEGRValveFliter(N-1)
式中，R为气体常数，T为EGR阀入口气体温度，ppre为EGR阀入口气体压力，pOut为EGR阀出口气体压力，
Figure FDA0003719562450000041
为EGR阀出口气体压力与入口气体压力之比的函数；
fEGRValve(N)为第N个采样周期的fThr，fEGRValveFliter为一阶低通滤波后的fEGRValve，fEGRValveFliter(N)为第N个采样周期的滤波后的fEGRValve，fEGRValveFliter(N-1)为第N-1个采样周期的滤波后的fEGRValve，N＝1,2,3…，fEGRValveFliter(0)等于0；采样周期间隔Δt；
KEGRValve为系数：
Figure FDA0003719562450000042
其中m为发动机缸数，n为发动机转速，kEGRValve为滤波系数，rEGRValveLim为修正系数。
7.根据权利要求2所述的一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，其特征在于，所述不同工况具体为：
工况一：节气门未全开，且混合阀未处于节流状态；
工况二：节气门未全开，且混合阀处于节流状态；
工况三：节气门全开，且混合阀未处于节流状态；
工况四：节气门全开，且混合阀处于节流状态；
所述PI控制I项参数自学习更新存储具体为：将所述不同工况的实时目标EGR阀开度、EGR阀目标出口压力与出口实际压力之比下的PI控制中的I项分别存储起来，待后面达到同样工况时，将本轮PI控制I项存储值与上一轮的PI控制I项存储值进行一阶低通滤波后，作为新的PI控制I项学习值补偿至闭环控制中；
所述PID控制I项参数自学习更新存储具体为：将所述不同工况的目标EGR阀开度、EGR阀目标出口压力与出口实际压力之比下的PID控制中的I项分别存储起来，待后面达到同样工况时，将本轮PID控制I项存储值与上一轮的PID控制I项存储值进行一阶低通滤波后，作为新的PID控制I项学习值补偿至闭环控制中。
8.根据权利要求2所述的一种低压EGR系统的EGR阀控制方法，其特征在于，所述不同工况之间过渡情况下的I项参数值变化率不超过预设范围，所述I项参数值最大变化率绝对值由实时发动机转速n、实时负荷rhoAirAct、EGR阀入口温度T共同决定。
9.一种采用权利要求1至8中任一项所述控制方法的低压EGR系统，包括空滤，增压器压缩机，节气门，发动机，增压器涡轮机，催化器，颗粒物捕集器，其特征在于，所述低压EGR系统还包括EGR冷却器，EGR温度传感器，EGR阀，EGR压差传感器，混合阀，流量计和氧传感器；
所述氧传感器，安装在压缩机与节气门之间且靠近节气门的位置，用于检测进入气缸的混合气流量；
所述EGR冷却器，用于冷却废气；
所述EGR阀，用于控制进入气缸的废气流量；
所述EGR温度传感器，用于检测进入EGR阀的废气温度
所述EGR压差传感器，用于检测EGR两侧之间的废气压力之差。
10.一种汽车，其特征在于：包括如权利要求9所述的低压EGR系统。
CN202210756041.8A 2022-06-29 2022-06-29 一种低压egr系统的egr阀控制方法 Active CN114962023B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210756041.8A CN114962023B (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种低压egr系统的egr阀控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210756041.8A CN114962023B (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种低压egr系统的egr阀控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114962023A true CN114962023A (zh) 2022-08-30
CN114962023B CN114962023B (zh) 2023-04-14

Family

ID=82968061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210756041.8A Active CN114962023B (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种低压egr系统的egr阀控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114962023B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115450775A (zh) * 2022-10-21 2022-12-09 东风汽车集团股份有限公司 一种egr阀目标开度的控制方法
CN115750116A (zh) * 2022-10-31 2023-03-07 东风汽车集团股份有限公司 一种vvt相位闭环自适应控制方法、设备及存储介质

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060207580A1 (en) * 2005-03-18 2006-09-21 Ken Hardman Electronic exhaust gas recirculation valve control
CN101573525A (zh) * 2006-12-28 2009-11-04 三菱电机株式会社 Egr阀控制装置
CN104929784A (zh) * 2015-06-08 2015-09-23 潍柴动力股份有限公司 Egr阀的自学习方法
WO2017042868A1 (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 日産自動車株式会社 排気再循環制御方法及び排気再循環制御装置
EP3293390A1 (fr) * 2016-09-07 2018-03-14 PSA Automobiles SA Système de commande d'un actionneur d'une vanne by-pass d'un échangeur thermique d'egr
CN107882644A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 长城汽车股份有限公司 具有低压egr系统的egr率控制方法、系统及车辆
CN110284978A (zh) * 2019-06-21 2019-09-27 安徽航瑞航空动力装备有限公司 基于单边驱动的egr阀自学习方法
CN110748409A (zh) * 2019-10-17 2020-02-04 东风汽车集团有限公司 废气涡轮发动机增压闭环自适应系统及控制方法
CN112523878A (zh) * 2020-11-10 2021-03-19 东风汽车集团有限公司 一种基于egr率的egr阀闭环控制方法
CN113027626A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 一汽解放汽车有限公司 一种egr阀控制系统及其控制方法
CN114233486A (zh) * 2021-11-12 2022-03-25 潍柴动力股份有限公司 一种egr阀的控制方法、装置及ecu
WO2022074957A1 (ja) * 2020-10-06 2022-04-14 日立Astemo株式会社 電子制御装置及びエンジン制御システム

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060207580A1 (en) * 2005-03-18 2006-09-21 Ken Hardman Electronic exhaust gas recirculation valve control
CN101573525A (zh) * 2006-12-28 2009-11-04 三菱电机株式会社 Egr阀控制装置
CN104929784A (zh) * 2015-06-08 2015-09-23 潍柴动力股份有限公司 Egr阀的自学习方法
WO2017042868A1 (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 日産自動車株式会社 排気再循環制御方法及び排気再循環制御装置
EP3293390A1 (fr) * 2016-09-07 2018-03-14 PSA Automobiles SA Système de commande d'un actionneur d'une vanne by-pass d'un échangeur thermique d'egr
CN107882644A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 长城汽车股份有限公司 具有低压egr系统的egr率控制方法、系统及车辆
CN110284978A (zh) * 2019-06-21 2019-09-27 安徽航瑞航空动力装备有限公司 基于单边驱动的egr阀自学习方法
CN110748409A (zh) * 2019-10-17 2020-02-04 东风汽车集团有限公司 废气涡轮发动机增压闭环自适应系统及控制方法
CN113027626A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 一汽解放汽车有限公司 一种egr阀控制系统及其控制方法
WO2022074957A1 (ja) * 2020-10-06 2022-04-14 日立Astemo株式会社 電子制御装置及びエンジン制御システム
CN112523878A (zh) * 2020-11-10 2021-03-19 东风汽车集团有限公司 一种基于egr率的egr阀闭环控制方法
CN114233486A (zh) * 2021-11-12 2022-03-25 潍柴动力股份有限公司 一种egr阀的控制方法、装置及ecu

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115450775A (zh) * 2022-10-21 2022-12-09 东风汽车集团股份有限公司 一种egr阀目标开度的控制方法
CN115450775B (zh) * 2022-10-21 2023-11-21 东风汽车集团股份有限公司 一种egr阀目标开度的控制方法
CN115750116A (zh) * 2022-10-31 2023-03-07 东风汽车集团股份有限公司 一种vvt相位闭环自适应控制方法、设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN114962023B (zh) 2023-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114962023B (zh) 一种低压egr系统的egr阀控制方法
US8601813B2 (en) Controlling exhaust gas recirculation in a turbocharged engine system
JP4534514B2 (ja) ディーゼル機関の制御装置
US7031824B2 (en) Multivariable actuator control for an internal combustion engine
US8630787B2 (en) Controlling exhaust gas recirculation in a turbocharged engine system
EP1963646B1 (en) Controlling exhaust gas recirculation in a turbocharged compression-ignition engine system
US6035640A (en) Control method for turbocharged diesel engines having exhaust gas recirculation
CA2604482C (en) System and method for relieving engine back-pressure
US20090223221A1 (en) Exhaust gas recirculation system for internal combustion engine and method for controlling the same
US6422219B1 (en) Electronic controlled engine exhaust treatment system to reduce NOx emissions
CN112523878B (zh) 一种基于egr率的egr阀闭环控制方法
EP2708721B1 (en) Internal combustion engine control apparatus
KR101951613B1 (ko) 배기 재순환 제어 방법 및 배기 재순환 제어 장치
US8033097B2 (en) Exhaust control device for an internal combustion engine
CN112377315A (zh) 基于可压缩气体方程的egr控制方法与系统
WO2008152491A1 (en) Exhaust gas recirculation system for internal combustion engine and exhaust gas recirculation system control method
EP1719893A1 (en) Method of controlling an internal combustion engine
JP2012136993A (ja) 内燃機関の制御装置
JP5397408B2 (ja) 内燃機関の排気還流制御装置
JP4103264B2 (ja) 圧縮着火エンジンの制御装置
CN115199422A (zh) 一种低压egr系统混合阀的控制方法
CN115075967B (zh) 一种增压直喷汽油机的电子节气门控制方法
EP2642103B1 (en) Exhaust-gas recirculation system and method for exhaust-gas recirculation
US7377240B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
CN110778405B (zh) 控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant