CN115013172A - 一种egr阀入口压力信号异常处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EGR阀入口压力信号异常处理方法,包括在EGR阀入口压力信号异常时,根据废气取气处的排气压力计算得到原始EGR阀入口估算压力;对原始EGR阀入口估算压力进行滤波处理获取滤波后EGR阀入口估算压力;对滤波后EGR阀入口估算压力再次进行滤波处理获取最终EGR阀入口估算压力;对目标EGR率进行滤波,以控制EGR阀响应精度;根据最终EGR阀入口估算压力和采集得到的EGR阀出口压力、EGR阀入口温度和EGR阀有效面积计算获取实际EGR废气流量,并采集新鲜空气流量计算得到实际EGR率;根据滤波后的目标EGR率和实际EGR率对EGR阀进行开度控制,调整实际EGR率接近滤波后的目标EGR率。本发明在EGR阀入口压力出现异常后,对EGR阀入口压力信号进行估算处理,满足EGR率控制精度。
Description
技术领域
本发明属于发动机控制领域,具体涉及一种EGR阀入口压力信号异常处理方法。
背景技术
研究表明EGR系统在改善排放,降低油耗和改善抗爆震能力上有一定优势。目标EGR阀开度和实际EGR率的计算或估算需要依赖与EGR阀入口(即EGR阀上游)压力信号和EGR阀出口(EGR阀下游)压力信号。其中压力信号可以通过传感获得,在其出现异常后,为了保证EGR系统同样可以使用,需要对EGR阀入口压力信号进行估算处理。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种EGR阀入口压力异常信号处理方法,在EGR阀入口压力出现异常后,对EGR阀入口压力信号进行估算处理,保证EGR系统同样可以使用,且同样满足EGR率控制精度。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种EGR阀入口压力信号异常处理方法,包括以下步骤:
在EGR阀入口压力信号异常时,根据废气取气处的排气压力计算得到原始EGR阀入口估算压力;
对原始EGR阀入口估算压力进行滤波处理获取滤波后EGR阀入口估算压力;
对滤波后EGR阀入口估算压力再次进行滤波处理获取最终EGR阀入口估算压力;
对目标EGR率进行滤波,以控制EGR阀响应精度;
根据最终EGR阀入口估算压力和采集得到的EGR阀出口压力、EGR阀入口温度和EGR阀有效面积计算获取实际EGR废气流量,并采集新鲜空气流量计算得到实际EGR率;
根据滤波后的目标EGR率和实际EGR率对EGR阀进行开度控制,调整实际EGR率接近滤波后的目标EGR率。
原始EGR阀入口估算压力的计算方法为:
1)当pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)≥Δp时,则pEGRIneltRaw(N)=pExhaust(N)-Δp;
2)当pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)≤-Δp时,则pEGRIneltRaw(N)=pExhaust(N)+Δp;
3)当-Δp<pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)<Δp时,则pEGRIneltRaw(N)=pEGRIneltRaw(N-1);
式中,pExhaust(N)为第N次采样周期读取到的排气压力;pEGRIneltRaw(N)为第N次采样周期的原始EGR阀入口压力;pEGRIneltRaw(N-1)为第N-1次采样周期的原始EGR阀入口压力,N为正整数;Δp为压力偏差,其初始值取决于发动机转速和气缸新鲜空气进气密度,并不断学习更新。
压力偏差Δp的初始值ΔpBase在发动机台架标定得到,取决于发动机转速和新鲜空气进气密度和点火角效率,在不同大气温度、不同发动机水温和不同发动机进气岐管气体温度下进行测试并取平均值,得到不同发动机转速和不同新鲜空气进气密度下的压力偏差初始值ΔpBase。
压力偏差初始值ΔpBase的标定依据是:在稳态工况下,原始EGR阀入口估算压力与发动机台架布置的EGR阀入口压力传感器读到的压力偏差小于或等于±2.5kPa;稳态工况至少包括任意大气温度、任意发动机水温、任意发动机进气岐管气体温度下,发动机转速和新鲜空气进气密度均稳定。
压力偏差初始值ΔpBase的计算方法为:
ΔpBase=f(n,rhoAir)=f(rSparkEff/rBaseEff)
f(n,rhoAir)为工况参数,由发动机转速n和负荷rho决定,f(rSparkEff/rBaseEff)由发动机真实点火效率rSparkEff和发动机基本点火效率rBaseEff决定。
压力偏差Δp进行更新需满足更新稳态条件,更新稳态条件至少包括:
(1)发动机转速波动在预设范围内;
(2)新鲜空气进气密度波动在预设范围内;
(3)大气压力未更新时间超过第一预设时间T1;
(4)本次驾驶循环下发动机运行时间超过第二预设时间T2;
(5)发动机未出现爆震或者早燃超过第三预设时间T3;
(6)发动机目标空燃比与实际空燃比差异小于或等于预设空燃比差异值;
(7)发动机目标空燃比固定且变化时间小于或等于第四预设时间T4;
(8)发动机飞轮端请求扭矩与飞轮端实际扭矩差异小于或等于预设扭矩差异值。
当满足更新稳态条件后,读取第五预设时间T5周期内的排气压力最大值pExhaustMax、排气压力最小值pExhaustMin以及排气压力平均值pExhaustAvg,并计算压力偏差Δp的修正系数rpAdapt其计算方法为:
4)其他情况下,rpAdapt=0;
更新后的压力偏差Δp=ΔpBase×(1+rpAdapt)。
滤波后EGR阀入口估算压力的计算方法为:
pEGRIneltFilter(N)=pEGRIneltFilter(N-1)+kFilter×[pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)-pEGRIneltFilter(N-1)]
式中,pEGRIneltFilter(N)为第N次采样周期的滤波后EGR阀入口估算压力,kFilter为滤波系数;
其中,kFilter=kB×(1+k1)×(1+k2)×(1+k3)×(1+k4);kB为基础滤波系数,其取值由发动机转速n和进入气缸新鲜空气流量dm共同决定;k1为第一滤波系数,其取值由发动机转速n和大气压力pAmbient共同决定;k2为第二滤波系数,其取值由EGR阀目标开度和EGR阀目标开度变化率共同决定;k3为第三滤波系数,其取值由EGR阀目标开度和EGR阀入口温度共同决定;k4为第四滤波系数,其取值由目标EGR率减去实际EGR率差值及其变化率共同决定。
最终EGR阀入口估算压力的计算方法为:
pEGRIneltEst(N)=pEGRIneltEst(N-1)+kEst×[pEGRIneltFilter(N)-pEGRIneltEst(N-1)]
式中,kEst为最终滤波系数。
滤波后的目标EGR率的计算方法为:
rEGRDsrd(N)=rEGRDsrd(N-1)+kEGRRatio×[rEGRDsrdRaw(N)-rEGRDsrd(N-1)]
式中,rEGRDsrd(N)为在EGR阀入口压力信号异常处理后的第N次采样周期的目标EGR率,rEGRDsrd(N-1)为在EGR阀入口压力信号异常处理后的第N-1次采样周期的目标EGR率,rEGRDsrdRaw(N)为在EGR阀入口压力信号异常处理前的第N次采样周期的目标EGR率,kEGRRatio为EGR率滤波系数。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明在EGR阀入口压力出现异常后,对EGR阀入口压力信号进行估算处理,保证EGR系统同样可以使用,且同样满足EGR率控制精度。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程示意图。
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。
本发明的技术方案为:一种EGR阀入口压力信号异常处理方法。
EGR阀用于直接控制废气流量,废气流量最终引入至发动机气缸。
在EGR阀入口压力信号异常时,根据废气取气处的排气压力(即取气处排气岐管的排气压力)进行估算。排气压力与EGR阀入口压力相隔一段EGR管道,无法直接用排气压力代替。
第一步,如果排气压力为pExhaust,则原始EGR阀入口压力pEGRIneltRaw有:
1)pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)≥Δp,则pEGRIneltRaw(N)=pExhaust(N)-Δp;
2)pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)≤-Δp,则pEGRIneltRaw(N)=pExhaust(N)+Δp;
3)如果-Δp<pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)<Δp,则pEGRIneltRaw(N)=pEGRIneltRaw(N-1)
其中,pExhaust(N)为第N次采样周期读取到的排气压力;pEGRIneltRaw(N)为第N次采样周期的原始EGR阀入口压力;pEGRIneltRaw(N-1)为第N-1次采样周期的原始EGR阀入口压力,N=1,2,3,…,特别地pEGRIneltRaw(0)=pExhaust(0)为EGR系统允许控制激活时初始排气压力;Δp为压力偏差,其初始值取决于发动机转速和气缸新鲜空气进气密度,并不断学习更新。压力偏差Δp的初始值ΔpBase在台架标定得到,取决于发动机转速和新鲜空气进气密度和点火角效率,在不同大气温度、不同发动机水温和不同发动机进气岐管气体温度下进行测试并取平均值,得到不同发动机转速和不同新鲜空气进气密度下的压力偏差,压力偏差的标定依据是:在稳态工况下(发动机转速和新鲜空气进气密度均稳定,任意大气温度、任意发动机水温、任意发动机进气岐管气体温度下),原始EGR阀入口压力pEGRIneltRaw与发动机台架布置的EGR阀入口压力传感器读到的压力偏差不超过±2.5kPa。本实例压力偏差Δp的初始值ΔpBase=f(n,rhoAir)×f(rSparkEff/rBaseEff)为,其中rBaseEff为发动机基本点火效率(即MBT对应的点火提前角减去爆震保护推迟点火提前角而得到的基本点火角对应的点火效率为基本点火效率),rSparkEff为当前工况下发动机真实点火效率:
表1
其中f(n,rhoAir)为工况参数,其标定方法为:rSparkEff/rBaseEff等于1,基于总体设计依据原始EGR阀入口压力pEGRIneltRaw与发动机台架布置的EGR阀入口压力传感器读到的压力偏差不超过±2.5kPa而标定完成;f(rSparkEff/rBaseEff)为工况修正系数,是在f(n,rhoAir)标定完成后,基于总体设计依据原始EGR阀入口压力pEGRIneltRaw与发动机台架布置的EGR阀入口压力传感器读到的压力偏差不超过±2.5kPa,调整不同点火效率而标定完成。
为在发动机台架上,当发动机真实点火效率rSparkEff等于发动机基本点火效率rBaseEff时在不同发动机转速n和负荷rho下基于压力偏差初始值ΔpBase的标定依据确定得到,如表1所示。
表2
r<sub>SparkEff</sub>/r<sub>BaseEff</sub> | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 0.92 | 0.94 | 0.97 | 1 |
f(r<sub>SparkEff</sub>/r<sub>BaseEff</sub>) | 1.025 | 1.024 | 1.022 | 1.021 | 1.018 | 1.015 | 1.013 | 1.01 | 1 |
以上标定表通过调整发动机真实点火效率而得到,如表2所示。
由于发动机台架与整车存在差异,且EGR系统不断老化,需要对压力偏差值不断学习更新,更新需要在稳态工况下进行:
1.发动机转速波动在预设范围内,本实例取±20rpm
2.新鲜空气进气密度波动在预设范围内,本实例取10mgpl
3.大气压力未更新时间超过预设时间T0(大气压力未更新计时器在发动机停机后会保存上一个驾驶循环下的大气压力未更新的时间),本实例取250s;
4.本次驾驶循环下发动机运行时间超过预设时间T1,本实例取25s;
5.发动机未出现爆震或者早燃超过预设时间T2,本实例取10s;
6.发动机目标空燃比与实际空燃比差异不超过预设值,本实例取±0.1%。
7.发动机目标空燃比固定(本实例取14.3,此时发动机燃烧效率最高)未变化超过时间T3,本实例取10s。
8.发动机飞轮端请求扭矩与飞轮端实际扭矩差异不超过预设值,本实例取±5Nm
在以上条件同时满足的条件下,读取一定时间周期T4(本实例取0.8s)内的排气压力最大值pExhaustMax与最小值pExhaustMin,和平均值pExhaustAvg,如果有:
4)其他情况下rpAdapt=0
最终的压力偏差Δp=ΔpBase×(1+rpAdapt)
以上如此设计原始EGR阀入口压力的目的是为了避免排气压力波动过于频繁而造成EGR阀入口压力波动而影响EGR阀控制出现超调等不稳定现象。同时在车辆上根据车辆当前状态进行更新优化。
第二步,根据原始EGR阀入口压力pEGRIneltRaw(N)获取滤波EGR阀入口压力pEGRIneltFilter,滤波的目的是为了保证EGR入口压力信号精度的前提下避免预估的EGR阀入口压力波动过大,导致EGR阀控制振荡。
pEGRIneltFilter(N)=pEGRIneltFilter(N-1)+kFilter×[pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)-pEGRIneltFilter(N-1)]
pEGRIneltFilter(N)为第N次采样周期的滤波EGR发入口压力,特定地N=0时pEGRIneltFilter(0)=pEGRIneltRaw(0),其中kFilter滤波系数,kFilter=kB×(1+k1)×(1+k2)×(1+k3)×(1+k4),
kB由发动机转速n和进入气缸新鲜空气流量dm共同决定,试验发现,发动机转速越高,同样的新鲜空气流量,排气压力越稳定,则EGR阀入口压力越稳定,滤波系数可以越大,压力信号失真率越少;试验发现,新鲜空气流量越大,同样的发动机转速,排气压力越稳定,则EGR阀入口压力越稳定,滤波系数可以越大,压力信号失真率越少,如表3所示。
表3
k1由发动机转速n和大气压力pAmbient共同决定,根据大气压力对滤波系数就行修正,大气压力越小,空气越稀薄,供氧能力越大,发动机燃烧稳定性可能更差,排气压力越不稳定,如表4所示。
表4
k2由EGR阀目标开度和EGR阀目标开度变化率共同决定,在同等EGR阀目标开度下如果EGR阀目标开度变化率越大,滤波系数越小,避免压力变化过快导致EGR阀开度控制出现振荡;在同等EGR阀目标开度变化率下如果EGR阀开度达到一定程度后即使EGR阀开度进一步增大,但是废气流量增加变化较小,估算的EGR阀入口压力滤波系数越小,在达不到流量增加明显效果的前提下,避免EGR阀控制出现超调,如表5所示。
表5
k3由EGR阀目标开度和EGR阀入口温度共同决定,在同等EGR阀目标开度下如果EGR阀入口温度过小或者过大,滤波系数越小,EGR阀温度过小阀片动作不灵敏,EGR阀温度过大避免入口压力变化过快可能导致EGR阀开度控制出现振荡,如表6所示。
表6
k4由EGR率偏差(目标EGR率减去实际EGR率)和EGR率偏差变化率(目标EGR率减去实际EGR率的变化率)共同决定,在同等EGR率偏差下如果EGR率偏差变化率过小或者过大,滤波系数越小,在同等EGR率变化率偏差下如果EGR率偏差过小或者过大,滤波系数越小,EGR阀开度控制出现振荡,如表7所示。
表7
第三步,根据滤波EGR阀入口压力pEGRIneltFilter获取最终估算的EGR阀入口压力pEGRIneltEst,对滤波后的EGR阀再次滤波,以保证最终EGR率控制精度在±1%以内。
pEGRIneltEst(N)=pEGRIneltEst(N-1)+kEst×[pEGRIneltFilter(N)-pEGRIneltEst(N-1)]
其中pEGRIneltEst(N)为第N次采样周期的EGR阀入口估算压力,pEGRIneltEst(N-1)为第N-1次采样周期的EGR阀入口估算压力,kEst为滤波系数,本实例取0.3.
为了控制EGR阀响应精度,保证其精度范围在±1%以内,同样需要对目标EGR率进行滤波:
rEGRDsrd(N)=rEGRDsrd(N-1)+kEGRRatio×[rEGRDsrdRaw(N)-rEGRDsrd(N-1)]
其中rEGRDsrd(N)为在EGR阀入口压力信号异常处理后的第N次采样周期的目标EGR率,rEGRDsrd(N-1)为在EGR阀入口压力信号异常处理后的第N-1次采样周期的目标EGR率,rEGRDsrdRaw(N)为在EGR阀入口压力信号异常但为处理前的第N次采样周期的目标EGR率,kEGRRatio为滤波系数,本实例取0.25。
利用EGR阀入口压力信号和出口压力信号,以及入口温度,EGR阀有效面积等获取实际EGR废气流量,并结合新鲜空气流量获取实际EGR率。根据滤波后的目标EGR率和实际EGR率进行EGR阀开度控制。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种EGR阀入口压力信号异常处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
在EGR阀入口压力信号异常时,根据废气取气处的排气压力计算得到原始EGR阀入口估算压力;
对原始EGR阀入口估算压力进行滤波处理获取滤波后EGR阀入口估算压力;
对滤波后EGR阀入口估算压力再次进行滤波处理获取最终EGR阀入口估算压力;
对目标EGR率进行滤波,以控制EGR阀响应精度;
根据最终EGR阀入口估算压力和采集得到的EGR阀出口压力、EGR阀入口温度和EGR阀有效面积计算获取实际EGR废气流量,并采集新鲜空气流量计算得到实际EGR率;
根据滤波后的目标EGR率和实际EGR率对EGR阀进行开度控制,调整实际EGR率接近滤波后的目标EGR率。
2.根据权利要求1所述的一种EGR阀入口压力异常处理方法,其特征在于,原始EGR阀入口估算压力的计算方法为:
1)当pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)≥Δp时,则pEGRIneltRaw(N)=pExhaust(N)-Δp;
2)当pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)≤-Δp时,则pEGRIneltRaw(N)=pExhaust(N)+Δp;
3)当-Δp<pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)<Δp时,则pEGRIneltRaw(N)=pEGRIneltRaw(N-1);
式中,pExhaust(N)为第N次采样周期读取到的排气压力;pEGRIneltRaw(N)为第N次采样周期的原始EGR阀入口压力;pEGRIneltRaw(N-1)为第N-1次采样周期的原始EGR阀入口压力,N为正整数;Δp为压力偏差,其初始值取决于发动机转速和气缸新鲜空气进气密度,并不断学习更新。
3.根据权利要求2所述的一种EGR阀入口压力异常处理方法,其特征在于,压力偏差Δp的初始值ΔpBase在发动机台架标定得到,取决于发动机转速和新鲜空气进气密度和点火角效率,在不同大气温度、不同发动机水温和不同发动机进气岐管气体温度下进行测试并取平均值,得到不同发动机转速和不同新鲜空气进气密度下的压力偏差初始值ΔpBase。
4.根据权利要求3所述的一种EGR阀入口压力异常处理方法,其特征在于,压力偏差初始值ΔpBase的标定依据是:在稳态工况下,原始EGR阀入口估算压力与发动机台架布置的EGR阀入口压力传感器读到的压力偏差小于或等于±2.5kPa;稳态工况至少包括任意大气温度、任意发动机水温、任意发动机进气岐管气体温度下,发动机转速和新鲜空气进气密度均稳定。
5.根据权利要求3所述的一种EGR阀入口压力异常处理方法,其特征在于,压力偏差初始值ΔpBase的计算方法为:
ΔpBase=f(n,rhoAir)×f(rSparkEff/rBaseEff)
式中,rBaseEff为发动机基本点火效率,rSparkEff为发动机真实点火效率;f(n,rhoAir)为工况参数,由发动机转速n和负荷rho决定;f(rSparkEff/rBaseEff)由发动机真实点火效率rSparkEff和发动机基本点火效率rBaseEff决定。
6.根据权利要求2所述的一种EGR阀入口压力异常处理方法,其特征在于,压力偏差Δp进行更新需满足更新稳态条件,更新稳态条件至少包括:
(1)发动机转速波动在预设范围内;
(2)新鲜空气进气密度波动在预设范围内;
(3)大气压力未更新时间超过第一预设时间T1;
(4)本次驾驶循环下发动机运行时间超过第二预设时间T2;
(5)发动机未出现爆震或者早燃超过第三预设时间T3;
(6)发动机目标空燃比与实际空燃比差异小于或等于预设空燃比差异值;
(7)发动机目标空燃比固定且变化时间小于或等于第四预设时间T4;
(8)发动机飞轮端请求扭矩与飞轮端实际扭矩差异小于或等于预设扭矩差异值。
8.根据权利要求2所述的一种EGR阀入口压力异常处理方法,其特征在于,滤波后EGR阀入口估算压力的计算方法为:
pEGRIneltFilter(N)=pEGRIneltFilter(N-1)+kFilter×[pExhaust(N)-pEGRIneltRaw(N-1)-pEGRIneltFilter(N-1)]
式中,pEGRIneltFilter(N)为第N次采样周期的滤波后EGR阀入口估算压力,kFilter为滤波系数;
其中,kFilter=kB×(1+k1)×(1+k2)×(1+k3)×(1+k4);kB为基础滤波系数,其取值由发动机转速n和进入气缸新鲜空气流量dm共同决定;k1为第一滤波系数,其取值由发动机转速n和大气压力pAmbient共同决定;k2为第二滤波系数,其取值由EGR阀目标开度和EGR阀目标开度变化率共同决定;k3为第三滤波系数,其取值由EGR阀目标开度和EGR阀入口温度共同决定;k4为第四滤波系数,其取值由目标EGR率减去实际EGR率差值及其变化率共同决定。
9.根据权利要求8所述的一种EGR阀入口压力异常处理方法,其特征在于,最终EGR阀入口估算压力的计算方法为:
pEGRIneltEst(N)=pEGRIneltEst(N-1)+kEst×[pEGRIneltFilter(N)-pEGRIneltEst(N-1)]
式中,kEst为最终滤波系数。
10.根据权利要求1所述的一种EGR阀入口压力异常处理方法,其特征在于,滤波后的目标EGR率的计算方法为:
rEGRDsrd(N)=rEGRDsrd(N-1)+kEGRRatio×[rEGRDsrdRaw(N)-rEGRDsrd(N-1)]
式中,rEGRDsrd(N)为在EGR阀入口压力信号异常处理后的第N次采样周期的目标EGR率,rEGRDsrd(N-1)为在EGR阀入口压力信号异常处理后的第N-1次采样周期的目标EGR率,rEGRDsrdRaw(N)为在EGR阀入口压力信号异常处理前的第N次采样周期的目标EGR率,kEGRRatio为EGR率滤波系数。
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