CN115450775B - 一种egr阀目标开度的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EGR阀目标开度的控制方法：通过EGR阀最小位置对应的电压、最大位置对应的电压计算EGR阀目标开度；当判断参数1乘以判断参数2乘以判断参数3大于预设值时，进行开度修正；定义5种EGR率；实时获取当前工况下的5种EGR率的EGR阀目标开度；实时更新当前工况下的5种EGR率的EGR阀目标开度；获得优化后的EGR阀目标开度；如果满足自学习条件，更新EGR阀开度；满足条件后则将任意EGR阀传感器电压对应的EGR阀目标开度进行更新；得到最终的EGR阀目标开度。本发明在发动机运行过程中对开度进行修正，进行自学习更新，以达到实时更新反映EGR阀的真实开度的效果。

Description

一种EGR阀目标开度的控制方法

技术领域

本发明属于发动机控制领域，更具体地，涉及一种EGR阀目标开度的控制方法。

背景技术

近年来，随着人类对生活质量要求的不断提高，中国的汽车保有量不断上升，汽车领域对于安全和环保的技术要求也在不断推进。废气再循环(EGR)，从排气中取废气进入进气系统。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。EGR阀真实开度可能会随着零部件老化或者“废气不干净”积累导致其开度和出现“偏移”。

为解决上述技术问题，专利文献CN202011247319.6《一种目标EGR率的计算方法与系统》据发动机转速和负荷确定基础目标EGR率；根据特殊工况获取对应的修正率；根据基础目标EGR率和各修正率确定初始目标EGR率；根据EGR激活状态条件判断EGR是否激活；根据判断结果划分EGR状态，确定最终目标EGR率。专利文献CN109209659A《一种基于内燃机充量因数的EGR率修正系统和方法》根据各种工况参数对EGR率进行修正。

上述专利技术方案根据发动机转速、负荷及各种工况参数，实现对EGR率的修正，提升车辆的安全性能。但上述EGR率的修正方法仍然存在如下技术问题：(1)这些技术并未考虑EGR阀目标开度会发生偏移而影响控制精度；(2)这些技术无法在稳态工况下对EGR阀目标开度进行自学习更新。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种EGR阀目标开度的控制方法，提出一种EGR阀目标开度的控制方法。其中心思想是，在发动机运行过程中对开度进行修正，以达到实时更新反映EGR阀的真实开度，同时对在稳态工况下对EGR阀目标开度进行自学习更新。从而更准确进行EGR阀的控制，满足EGR系统中EGR率的需求，以利用EGR率的优势来改善车辆性能。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种EGR阀目标开度的控制方法，包括以下步骤：

S100：根据EGR阀最小位置对应的电压、最大位置对应的电压，确定计算EGR阀目标开度；

S200：当判断参数1乘以判断参数2乘以判断参数3大于预设值时，进行开度修正；所述判断参数1、判断参数2、判断参数3根据发动机转速、EGR阀两侧压比、实际EGR率与EGR率偏差查表获得；

S300：定义最小EGR率、当前实际EGR率、目标EGR率、最大EGR率、修正EGR率这5种EGR率；

S400：按照S300中定义的5种EGR率，实时获取当前工况下的5种EGR率的EGR阀目标开度；

S500：实时更新当前工况下的5种EGR率A_i’的EGR阀目标开度B_i’；

S600：根据S500获得的5组EGR率A_i’和其对应的EGR阀目标开度B_i’，得到目标开度的计算参数D_i；

优化后的EGR阀目标开度为：

C_i+1＝max{B_i'，[C_i+k_slope×(D_i-D_i-1)/A_i']}，其中k_slope为过渡系数，i＝2，3，4；C₁＝B₁’，C2＝B₂’；最终标定的效果是，EGR率跟随控制精度达到±1％；

通过公式获得5组EGR率[A₁’,A₂’,A₃’,A₄’,A₅’]对应的EGR阀目标开度[C₁,C₂,C₃,C₄,C₅]；不同EGR率下的基于EGR率修正的EGR阀目标开度Pct_EGRValveComp根据这5组EGR率和对应EGR阀目标开度线性插补获得；

S700：确定EGR阀真实开度自学习条件；

S800：在满足自学习条件时，更新EGR阀开度；

在EGR阀真实开度自学习条件激活后，通过EGR阀目标开度与EGR控制阀有效面积的对应关系，确定学习到的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}；

将每次自学习成功的EGR阀有效开度组成数组，得到Pct_EGRValveLrn[0,1,2,3,4，...]

满足条件后则将任意EGR阀传感器电压对应的EGR阀目标开度进行更新；

S900：得到最终的EGR阀目标开度Pct_{EGRValveFinal}；

Pct_{EGRValveFinal}＝r_Comp×pct_EGRDes+(1-r_Comp)×[(1-r_Lrn)×Pct_EGRValveComp+r_Lrn×Pct_EGRValveLrn]

其中，pctEGRD_es为未经过本算法之前获取的EGR阀目标开度,Pct_EGRValveComp为前面气量学习到的EGR阀修正开度，r_Lrn，r_Comp为学习值的加权系数。

进一步的，步骤S200中当判断参数1乘以判断参数2乘以判断参数3不大于预设值时，不进行开度修正。

进一步的，步骤S300中5种EGR率定义如下：

最小EGR率：当前工况下允许的最小EGR率，EGR率过小会导致EGR阀波动，废气波动严重控制不稳，基于此设计的最小EGR率；

当前实际EGR率：当前工况下实际EGR率；

目标EGR率：当前工况下请求的理想EGR率；

最大EGR率：当前工况下允许的最大EGR率，基于排温保护，爆震保护和发动机本身能力等决定；

修正EGR率：在EGR率精度较低时，通过引入该修正EGR率对EGR率控制精度可提高。

进一步的，步骤S600中为过渡系数取值如下：

k_slope的取值范围取决于，目标EGR率和实际EGR率之差和其偏差变化率：

1)如果EGR率偏差大于±2％，则k_slope取0.25～0.3；

2)如果EGR率偏差不大于±2％，但EGR率偏差变化率大于±40％/s则k_slope取0.20～0.24；

3)其他情况下，k_slope取0.1～0.2。

进一步的，步骤S700中EGR阀真实开度自学习的条件有：

1)发动机转速稳定，发动机转速波动不超过预设范围；

2)目标新鲜空气进气量稳定；

3)EGR阀废气流量和有效面积的特征参数稳定；

4)目标EGR率和实际EGR率之差稳定；

5)实际EGR率在预设范围内，EGR率过小EGR阀抖动，EGR率过大，燃烧稳定性较差；

6)EGR阀出口气体压力与入口气体压力之比不超过预设值；

7)碳罐未开启；

8)曲轴箱通风关闭；

9)流量计读取的新鲜空气流量波动不超过预设范围；

10)EGR阀真实开度自学习次数低于预设次数时，EGR阀真实开度自学习未更新时间超过预设时间T0；EGR阀真实开度自学习次数高于预设次数时，EGR阀真实开度自学习未更新时间超过预设时间T1；T1大于T0。

进一步的，目标新鲜空气进气量稳定的判断方法如下：

根据第N个采样周期的目标新鲜空气进气量、一阶低通滤波后的目标新鲜空气进气量、第N个采样周期的滤波后的目标新鲜空气进气量、第N-1个采样周期的滤波后的目标新鲜空气进气量、周期间隔Δt和判定系数r_RhoLim，可以获得一个判定条件，判定条件连续满足时间达到T_Rho后表示目标新鲜空气进气量处于稳定状态。

进一步的，EGR阀废气流量和有效面积的特征参数稳定的判断方法如下：

根据EGR阀处废气流量和EGR阀片有效面积可以获得特征参数f_EGR，

根据第N个采样周期的f_EGR，一阶低通滤波后的f_EGR，第N个采样周期的滤波后的f_EGR和第N-1个采样周期的滤波后的f_EGR、周期间隔Δt和判定系数r_EGRLim可以获得一个判定条件，判定条件连续满足时间达到T_EGR后表示EGR阀废气流量和有效面积的特征参数处于稳定状态。

进一步的，步骤S800中更新EGR阀开度的方法如下：

在EGR阀真实开度自学习条件激活后，首先计算EGR阀处的废气流量流量计读取的新鲜空气流量/>EGR阀处的混合气流量/>确定EGR阀有效面积A_EGRValve；通过EGR阀目标开度与EGR控制阀有效面积的对应关系，则可以确定学习到的EGR阀有效开度；

将每次自学习成功的EGR阀有效开度组成数组，得到Pct_EGRValveLrn[0,1,2,3,4，...]；

一旦数组中任意有效开度相互之差超过预设值的个数超过预设个数时，同时，开度学习值比学习前的值均偏大或均偏小，则将任意EGR阀传感器电压对应的EGR阀目标开度进行更新，自学习成功的开度取自学习成功后的开度，未进行自学习的开度乘以系数，得到新的开度，则学习值等于学习前的值乘以偏大系数；更新完成后则自学习成功的EGR阀有效开度组成数组个数重新清零。

进一步的，步骤S800中通过EGR阀目标开度与EGR控制阀有效面积的对应关系，确定学习到的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}的方法为：

在EGR阀真实开度自学习条件激活后，首先计算EGR阀处的废气流量流量计读取的新鲜空气流量/>EGR阀处的混合气流量/>

EGR阀处混合气气体流量，A_thr为EGR阀有效面积，R_MixGas为混合气体常数(R_MixGas＝(1-r_EGR)×R_Air+r_EGR×R_EGR，r_EGR为实际EGR率，R_Air为新鲜空气气体常数，R_EGR为废气气体时间常数)，T为EGR阀入口气体温度，p_pre为EGR阀入口气体压力，p_Man为EGR阀出口气体压力，为EGR阀出口气体压力与入口气体压力之比的函数；

则废气流量

再根据公式可以确定EGR阀有效面积A_EGRValve；

EGR学习到的阀目标开度与EGR控制阀有效面积的对应关系由EGR阀本身物理特性决定，则可以确定学习到的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}。

进一步的，步骤S800中满足自学习条件时，更新EGR阀开度，更新方法如下：

S811：如果其对应的自学习成功后的开度中相互之差超过预设值A的个数超过预设个数时，且所有自学习成功后的开度比对应自学习前的开度均偏大或者偏小，则将学习成功的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}作为更新开度Pct_EGRValveLrn；

S812：如果其对应的自学习成功后的开度中相互之差超过预设值B的个数超过预设个数时，且所有自学习成功后的开度比对应自学习前的开度并非全部偏大或者偏小；则整理出自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏大的个数和相对偏小的个数；

自学习不成功的更新开度Pct_EGRValveLrn保持不变，维持读取未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw；

而自学习成功的更新开度Pct_EGRValveLrn有三种情况：

(1)相对偏大的个数是相对偏小的个数的5倍，则自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏小的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn保持为未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw；自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏大的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn为

k₁×Pct_EGRValveRaw+(1-k₁)×Pct_{EGRValveAdpat}，其中k₁为加权系数；

(2)一旦相对偏小的个数是相对偏大的个数的5倍，则自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏大的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn保持为未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw；自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏小的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn为k₂×Pct_EGRValveRaw+(1-k₂)×Pct_{EGRValveAdpat}，其中k₂为加权系数；

其中k₂小于k₁，其设计原理是随着发动机零部件的老化，学习值的权重越来越大；

最后，将自学习成功的EGR阀有效开度组成数组和其对应未学习成功的开度组合全部零，待下一次首次出现自学习开度成功后再重新开始组合；

(3)在以上2种情况都不满足时，学习成功的开度对应的更新开度Pct_EGRValveLrn为k₃×Pct_EGRValveRaw+(1-k₃)×Pct_{EGRValveAdpat}，其中k₃小于k₂；

以上3种情况情况判断的优先级越来越低。

进一步的，在步骤S811中，对自学习不成功的EGR阀开度进行更新，更新方法如下：

其中，Pct_EGRValveRaw(m)为更新前的开度，Pct_EGRValveLrn(m)为更新后的开度，Pct_{EGRValveAdpat}(q)为自学习成功的数组中，序号为q的，自学习后的开度，Pct_EGRValveRaw(q)为自学习成功的数组中，序号为q的，自学习前的开度，其中q取0,1,2,3,4，…。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明一种EGR阀目标开度的控制方法针对EGR阀特性确定的EGR阀目标开度，并根据气量对EGR阀目标开度进行修正，同时在不同EGR系统生命周期内对EGR阀目标开度进行自学习，从而提高不同EGR率和不同生命周期内的EGR阀目标开度闭环控制精度，提高了闭环控制响应速率，从而提高了闭环控制稳定性。

附图说明

图1为本发明EGR阀目标开度的控制方法的流程图。

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。

本发明实施例提供了一种EGR阀目标开度的控制方法，参见图1，该方法主要包括以下步骤：

S100根据EGR阀最小位置对应的电压、最大位置对应的电压，确定计算EGR阀目标开度；

S200当判断参数1乘以判断参数2乘以判断参数3大于预设值时，可进行开度修正(所述判断参数1、判断参数2、判断参数3根据发动机转速、EGR阀两侧压比、实际EGR率与EGR率偏差查表获得)。

S300为了更好的基于EGR率进行EGR阀目标开度的计算修正，提出了5种EGR率，进行分组：最小EGR率(当前工况决定)、当前实际EGR率、目标EGR率、最大EGR率(当前工况决定)、修正EGR率；

S400实时读取当前工况下的5个EGR率的EGR阀目标开度：在发动机起动后，即发动机判缸成功后，5个EGR率下的EGR阀目标开度会在发动机每一次点火冲程均执行一次；

实时读取当前工况下的5个EGR率的EGR阀目标开度的计算方法参见发明人另外一篇授权专利CN202011247310.5《基于可压缩气体方程的EGR控制方法与系统》。

S500实时更新当前工况下的5种EGR率A_i’的EGR阀目标开度B_i’；

S600根据S500获得的5组EGR率A_i’和其对应的EGR阀目标开度B_i’，得到目标开度的计算参数D_i；

优化后的EGR阀目标开度为：

C_i+1＝max{B_i'，[C_i+k_slope×(D_i-D_i-1)/A_i']}，其中k_slope为过渡系数，i＝2，3，4；C₁＝B₁’，C2＝B₂’；最终标定的效果是，EGR率跟随控制精度达到±1％；

通过公式获得5组EGR率[A₁’,A₂’,A₃’,A₄’,A₅’]对应的EGR阀目标开度[C₁,C₂,C₃,C₄,C₅]；不同EGR率下的基于EGR率修正的EGR阀目标开度Pct_EGRValveComp根据这5组EGR率和对应EGR阀目标开度线性插补获得。

S700确定EGR阀真实开度自学习条件；

S800在满足自学习条件时，更新EGR阀开度,得到最终的EGR阀开度。

S900得到最终的EGR阀目标开度Pct_{EGRValveFinal}。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的一种EGR阀目标开度的控制方法，所述步骤S100的EGR阀目标开度定义式为：

单位为％

其中V_EGRPos为EGR阀读取的位置电压，单位为mV；pct_EGR为EGR阀位置电压V_EGRPos对应的开度。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的一种EGR阀目标开度的控制方法，所述步骤S200的具体细节如下：

根据EGR阀两侧压比(即EGR阀出口压力与EGR阀入口压力之比)，发动机转速，实际EGR率与EGR率偏差(EGR偏差等于目标EGR率减去实际EGR率)来确定是否动态优化。

表1

表2

表3

分以下两种情况讨论：

S201：在发动机转速越大，且EGR阀两侧压比越小时，EGR阀节流效果越好，发动机稳定性越高，为了进一步提高控制精度，可以对其开度控制进行优化。在EGR率越大，且EGR率偏差绝对值越大的时候，为了进一步提高控制精度，可以对其开度控制进行优化。判断方法：判断参数1乘以判断参数2乘以判断参数3大于预设值时，本实例取0.75时，进行开度修正，当判断参数1乘以判断参数2乘以判断参数3不大于预设值时，不进行开度修正。

S202：在EGR率较小或者EGR率偏差绝对值较小时为了避免控制过于激进，出现超调，不对现在开度调整优化。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的一种EGR阀目标开度的控制方法，所述步骤S300中5种EGR率定义如下：

最小EGR率：当前工况下允许的最小EGR率，EGR率过小会导致EGR阀波动，废气波动严重控制不稳，基于此设计的最小EGR率。

当前实际EGR率：当前工况下实际EGR率。

目标EGR率：当前工况下请求的理想EGR率。

最大EGR率：当前工况下允许的最大EGR率，基于排温保护，爆震保护和发动机本身能力等决定。

修正EGR率：为了更合理地优化不同EGR率下的EGR阀目标开度计算方法，基于最小EGR率，最大EGR率和当前实际EGR率插补出一个新的中间EGR率，为修正EGR率。该EGR率的计算方法为：

(1)在“当前实际EGR率+最小EGR率”大于“最大EGR率/2”时，修正EGR率，等于“最小EGR率”和“当前实际EGR率-插补余量Y”的最大值。其中，插补余量为固定常数，本实例选择0.08，其选择的依据是，在EGR率精度较低时，通过引入该修正EGR率对EGR率控制精度可提高。

(2)在“当前实际EGR率+最小EGR率”不大于“最大EGR率/2”时，修正EGR率，等于“最大EGR率”和“当前实际EGR率+插补余量Y”的最大值。其中，插补余量为固定常数，本实例选择0.08，其选择的依据是，通过引入该修正EGR率对EGR率控制精度提高1％(在EGR率精度低于2％时)。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的一种EGR阀目标开度的控制方法，所述步骤S400实时读取当前工况下的5个EGR率的EGR阀目标开度包括以下步骤：

在发动机起动后，即发动机判缸成功后，5种EGR率下的EGR阀目标开度会在发动机每一次点火冲程均执行一次(每一次点火冲程执行一次的原因是，迅速更新各个EGR率下的EGR阀目标开度，从而对当时实际气量的EGR阀目标开度迅速进行优化)，各个EGR率设定首次计算的初始值如下：

最小EGR率初始值为：0.01；当前实际EGR率初始值为：0.13；修正EGR率初始值为：0.05；目标EGR率的初始值为0.14，最大EGR率下的初始值为：0.23。

计算各个EGR率的EGR阀目标开度，这个由当前工况下在各个EGR率下的EGR阀目标开度得到。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的一种EGR阀目标开度的控制方法，所述步骤S500实时更新当前工况下的5种EGR率的EGR阀目标开度包括以下步骤：

将各个EGR率从小到大进行排序，形成各个EGR率下对应EGR阀目标开度的数组，如5组EGR率[A₁,A₂,A₃,A₄,A₅]对应的EGR阀目标开度[B₁,B₂,B₃,B₄,B₅]，即A_n(n＝1，2，3，4，5)对应的EGR阀目标开度为B_n。扩充EGR率数组至[A₀,A₁,A₂,A₃,A₄,A₅,A₆]，A₀和A₆为EGR率端点值，其中A₀小于各工况下允许的最小EGR率，A₀可直接设为0；A₆大于各工况下允许的最大EGR率，本实例可直接设为0.24。

在每一次点火冲程执行，且EGR率闭环激活时，依次读取最小EGR率，当前实际EGR率，插补修正的EGR率，目标EGR率和最大EGR率，这里取识别号ID_m，其中m＝1，2，3，4，5。其中ID₁为最小EGR率，ID₂为当前实际EGR率，ID₃为修正EGR率，ID₄为目标EGR率，ID₅为最大EGR率。在当前读取到ID_m识别号对应的EGR率，与依次从A₅到A₁的顺序里寻找到的第一个相同对应的EGR率识别号一致时，假设为A_n。即ID_m与A_n为同一种EGR率(5中EGR率中的一种)。

S501：如果ID_m读取的EGR率大小在A_n-1与A_n+1对应的EGR率之间时，则不更新各EGR率对应的EGR阀目标开度；

S502：如果ID_m读取的EGR率大小不在A_n-1与A_n+1对应的EGR率之间时，且ID_m读取的EGR率小于A_n-1对应的EGR率时，则将EGR率数组比ID_m大的EGR率和对应的EGR阀目标开度往右偏移，直至ID_m对应的EGR率与新的A_n’对应的EGR率保持对应，即ID_m对应的EGR率大小在新的A_n-1’与新A_n+1’之间(或ID_m对应的EGR率为A₅)，则完成偏移；

S503：如果ID_m读取的EGR率大小不在A_n-1与A_n+1对应的EGR率之间时，且ID_m读取的EGR率大于A_n-1对应的EGR率时，则将EGR率数组小于ID_m的EGR率和对应的EGR阀目标开度往左偏移，直至ID_m对应的EGR率与新的A_n’对应的EGR率保持对应，即ID_m对应的EGR率大小在新的A_n-1’与新A_n+1’之间(或ID_m对应的EGR率为A₁)，则完成偏移。

偏移会偏移对应EGR率的ID号，EGR率和对应的EGR阀目标开度。偏移后的EGR率数组为5组EGR率[A₁’,A₂’,A₃’,A₄’,A₅’]对应的EGR阀目标开度[B₁’,B₂’,B₃’,B₄’,B₅’]。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的一种EGR阀目标开度的控制方法，所述步骤S600通过判断参数确定基于EGR率修正的EGR阀目标开度Pct_EGRValveComp包括以下步骤：

确定5组EGR率[A₁’,A₂’,A₃’,A₄’,A₅’]对应的优化后的EGR阀目标开度[C₁,C₂,C₃,C₄,C₅]。

首先将上面5组EGR率和其对应的EGR阀目标开度做乘法，这里称呼为参数D。即得到5组EGR率[A₁’,A₂’,A₃’,A₄’,A₅’]对应的参数[D₁,D₂,D₃,D₄,D₅],即D_i＝A_i’*B_i’,i＝1，2，3，4，5。

则优化后的EGR阀目标开度为：

C_i+1＝max{B_i'，[C_i+k_slope×(D_i-D_i-1)/A_i']}，其中k_slope为过渡系数，i＝2，3，4；C₁＝B₁’，C₂＝B₂’。最终标定的效果是，EGR率跟随控制精度达到±1％。

k_slope的取值范围取决于，目标EGR率和实际EGR率之差和其偏差变化率：

1)如果EGR率偏差(目标EGR率和实际EGR率之差)大于±2％，则k_slope取0.25～0.3；

2)如果EGR率偏差(目标EGR率和实际EGR率之差)不大于±2％，但EGR率偏差变化率大于±40％/s则k_slope取0.20～0.24；

3)其他情况下，k_slope取0.1～0.2。

至此，5组EGR率[A₁’,A₂’,A₃’,A₄’,A₅’]对应的EGR阀目标开度[C₁,C₂,C₃,C₄,C₅]可以全部确定。不同EGR率下的EGR阀目标开度根据这5组EGR率和对应EGR阀目标开度线性插补得到。

通过以上方法可以确定基于EGR率修正的EGR阀目标开度Pct_EGRValveComp

由于EGR阀可能流经有未充分燃烧的废气和颗粒物会残留吸附在阀片上，基于此对EGR阀实际有效开度进行自学习更新。因此，引入EGR阀真实开度的自学习方法，首先判断EGR阀真实开度自学习的条件，在其条件满足后进行。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的一种EGR阀目标开度的控制方法，所述步骤S700中确定EGR阀真实开度自学习的十个条件包括以下步骤：

EGR阀真实开度自学习的条件有：

1.发动机转速稳定，发动机转速波动不超过预设范围，本实例取±

15rpm。

2.目标新鲜空气进气量稳定。

rho_DesFilter(N)＝K_Rho×[rho_DesRaw(N)-rho_DesFilter(N-1)]+rho_DesFilter(N-1)

其中，rho_DesRaw为目标新鲜空气进气量，rho_DesRaw(N)为第N个采样周期的目标新鲜空气进气量，rho_DesFilter为一阶低通滤波后的目标新鲜空气进气量，rho_DesFilter(N)为第N个采样周期的滤波后的目标新鲜空气进气量，rho_DesFilter(N-1)为第N-1个采样周期的滤波后的目标新鲜空气进气量，N＝1,2,3…，rho_DesFilter(0)等于第0个采样周期时的目标新鲜空气进气量rho_DesRaw(0)；采样周期间隔Δt本实例为10ms。K_Rho为系数：(本实例发动机缸数为4，k_Rho的标定时转速为1000rpm，/>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k_Rho，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，k_Rho为新鲜空气气量滤波系数，本实例取0.02。

在rhoDesRaw(N)-rhoDesFilter(N)＜min[rho_DesRaw(N)，rho_DesFilter(N)]×r_RhoLim条件连续满足时间达到T_Rho后表示目标新鲜空气进气量处于稳定状态(气量波动较小)。其中，r_RhoLim本实例取0.05，T_Rho本实例取0.4s。

3.EGR阀废气流量和有效面积的特征参数稳定。

首先EGR阀体有以下公式：

其中，为EGR阀处废气流量，A_EGRValve为EGR阀片有效面积，R为废气的气体常数，T为EGR阀入口气体温度，p_pre为EGR阀入口气体压力，p_EGRValveOut为EGR阀出口气体压力，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：

表4

EGR阀废气流量和有效面积稳定特征参数采用稳定，即特征参数稳定。

引入公式f_EGRFilter(N)＝K_EGR×[f_EGR(N)-f_EGRFilter(N-1)]+f_EGRFilter(N-1)

其中，f_EGR(N)为第N个采样周期的f_EGR，f_EGRFilter为一阶低通滤波后的f_EGR，f_EGRFilter(N)为第N个采样周期的滤波后的f_EGR，f_EGRFilter(N-1)为第N-1个采样周期的滤波后的f_EGR，N＝1,2,3…，f_EGRFilter(0)等于0；采样周期间隔Δt本实例为10ms。K_EGR为系数：(本实例发动机缸数为4，k_EGR的标定时转速为1000rpm，/>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k_Thr，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，k_EGR为EGR阀滤波系数，本实例取0.1。

在f_EGR(N)-f_EGRFilter(N)＜min[f_EGRFilter(N)，f_EGR(N)]×r_EGRLim条件连续满足时间达到T_EGR后表示EGR阀废气流量和有效面积的特征参数处于稳定状态。其中，r_EGRLim本实例取0.12，T_EGR本实例取0.2s。

4.目标EGR率和实际EGR率之差稳定，即波动范围不超过±1％。

5.实际EGR率在预设范围内，本实例取1％和23％之间，EGR率过小

EGR阀抖动，EGR率过大，燃烧稳定性较差；

6.EGR阀出口气体压力与入口气体压力之比不超过预设值，本实例取0.9

7.碳罐未开启；

8.曲轴箱通风关闭；

9.流量计读取的新鲜空气流量波动不超过预设范围，本实例取±0.8％；

10.EGR阀真实开度自学习次数低于预设次数(本实例预设次数取50次)时，EGR阀真实开度自学习未更新时间超过预设时间T0；EGR阀真实开度自学习次数高于预设次数时，EGR阀真实开度自学习未更新时间超过预设时间T1，T1大于T0。(在次数达到预设次数后则减慢学习次数，无需过快学习，EGR阀积碳需要在一定里程后开始。学习过于频繁可能进行无学习。一旦EGR阀真实开度自学习未更新时间超过预设时间T1后，自学习次数清0。)。本实例预设次数取10。

在以上10个条件均满足后，则才允许进入EGR阀真实开度自学习。一旦其中任一条件不满足，则终止学习，本次学习值失效，EGR阀真实开度自学习本次不更新。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的一种EGR阀目标开度的控制方法，所述步骤S800中更新EGR阀开度包括以下步骤：

在EGR阀真实开度自学习条件激活后，首先计算EGR阀处的废气流量流量计读取的新鲜空气流量/>EGR阀处的混合气流量/>/>

阀处混合气气体流量，A_thr为EGR阀有效面积，R_MixGas为混合气体常数(R_MixGas＝(1-r_EGR)×R_Air+r_EGR×R_EGR，r_EGR为实际EGR率，R_Air为新鲜空气气体常数，R_EGR为废气气体时间常数)，T为EGR阀入口气体温度，p_pre为EGR阀入口气体压力，p_Man为EGR阀出口气体压力，/>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：

表5

则废气流量

再根据公式可以确定EGR阀有效面积A_EGRValve。

本实例EGR学习到的阀目标开度与EGR控制阀有效面积的对应关系(EGR阀本身物理特性决定)如下：

表6

则可以确定学习到的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}，如果在表内没有对应的数值就用表内有的相邻值线性插补获得，同时读取未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw，Pct_EGRValveRaw的确定方法参见授权专利CN202011247310.5《基于可压缩气体方程的EGR控制方法与系统》中目标开度的确定方法。即确定了学习前EGR阀开度与学习后EGR阀有效开度的对应关系。将每次自学习成功的EGR阀有效开度组成数组，得到Pct_{EGRValveAdpat}[0,1,2,3,4，...]，其对应的自学习前的开度为Pct_EGRValveRaw[0,1,2,3,4，...]。

需要说明的是：在以下方法设计前，将表6中的EGR控制阀开度(从0％到100％)组成一个自学习不成功的数组。如果在学习过程中学习前的EGR阀开度刚好和该自学习不成功的数组的某个数值一致，则剔除自学习不成功的数组中对应的开度，更新为不属于自学习不成功的数组中的开度。

S810：对自学习成功的开度进行更新。

S811：如果其对应的自学习成功后的开度中相互之差超过预设值A(本实例取5％)的个数超过预设个数(本实例取10)时，且所有自学习成功后的开度比对应自学习前的开度均偏大或者偏小，则将学习成功的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}作为更新开度Pct_EGRValveLrn。

对自学习不成功的开度进行更新：

自学习不成功的更新开度Pct_EGRValveLrn，Pct_EGRValveLrn为自学习前的开度Pct_EGRValveRaw乘以(所有自学习成功后的开度除以对应自学习前的开度中的最小值)即

其中，Pct_EGRValveRaw(m)为更新前的开度，Pct_EGRValveLrn(m)为更新后的开度，Pct_{EGRValveAdpat}(q)为自学习成功的数组中，序号为q的，自学习后的开度，Pct_EGRValveRaw(q)为自学习成功的数组中，序号为q的，自学习前的开度，其中q取0,1,2,3,4，…。

否则自学习不成功的开度不进行更新，保持自学习前的开度。最后，将自学习成功的EGR阀有效开度组成数组和其对应未学习成功的开度组合全部零，待下一次首次出现自学习开度成功后再重新开始组合。

S812：如果其对应的自学习成功后的开度中相互之差超过预设值B(预设值B大于预设值A，本实例取20％)的个数超过预设个数(本实例取10)时，且所有自学习成功后的开度比对应自学习前的开度并非全部偏大或者偏小。则整理出自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏大的个数和相对偏小的个数。

自学习不成功的更新开度Pct_EGRValveLrn保持不变，维持读取未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw

而自学习成功的更新开度Pct_EGRValveLrn有三种情况：

(1)相对偏大的个数是相对偏小的个数的5倍，则自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏小的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn保持为未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw；自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏大的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn为

k₁×Pct_EGRValveRaw+(1-k₁)×Pct_{EGRValveAdpat}，其中k₁为加权系数，本实例取0.95。

(2)一旦相对偏小的个数是相对偏大的个数的5倍，则自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏大的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn保持为未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw；自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏小的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn为

k₂×Pct_EGRValveRaw+(1-k₂)×Pct_{EGRValveAdpat}，其中k₂为加权系数，本实例取0.92。

其中k₂小于k₁，其设计原理是随着发动机零部件的老化，学习值的权重越来越大。

最后，将自学习成功的EGR阀有效开度组成数组和其对应未学习成功的开度组合全部零，待下一次首次出现自学习开度成功后再重新开始组合。

(3)在以上2种情况都不满足时，学习成功的开度对应的更新开度Pct_EGRValveLrn为k₃×Pct_EGRValveRaw+(1-k₃)×Pct_{EGRValveAdpat},k₃取0.5，其中k₃小于k₂,此时未识别出各个开度学习成功后的变化趋势，学习值被认为最精确，其权重最大，以适应发动机零部件的老化。

以上3种情况情况判断的优先级越来越低。

基于以上，则可以确定所有开度(包括自学习成功的开度和未自学习成功的开度)下的更新开度Pct_EGRValveLrn。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的一种EGR阀目标开度的控制方法，所述步骤S900中计算最终的EGR阀目标开度Pct_{EGRValveFinal}方法如下：

则最终的EGR阀目标开度Pct_{EGRValveFinal}取值如下

Pct_{EGRValveFinal}＝r_Comp×pct_EGRDes+(1-r_Comp)×[(1-r_Lrn)×Pct_EGRValveComp+r_Lrn×Pct_EGRValveLrn]

其中，pct_EGRDes为未经过本算法之前获取的EGR阀目标开度,参见授权专利CN202011247310.5《基于可压缩气体方程的EGR控制方法与系统》,Pct_EGRValveComp为前面气量学习到的EGR阀修正开度，r_Lrn为学习值的加权系数，本实例取0.005，r_Comp为学习值的加权系数，本实例取0.98。

以上完成了EGR阀目标开度的控制方法的全部描述。

最后基于EGR阀目标开度，进行EGR阀动作控制，使得EGR阀实际开度跟随目标开度，最终实现EGR率的达成。

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，并不用于限制本发明，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 (11)

1.一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：根据EGR阀最小位置对应的电压、最大位置对应的电压，确定计算EGR阀目标开度；

S200：当判断参数1乘以判断参数2乘以判断参数3大于预设值时，进行开度修正；所述判断参数1、判断参数2、判断参数3根据发动机转速、EGR阀两侧压比、实际EGR率与EGR率偏差查表获得；

S300：定义最小EGR率、当前实际EGR率、目标EGR率、最大EGR率、修正EGR率这5种EGR率；

S400：按照S300中定义的5种EGR率，实时获取当前工况下的5种EGR率的EGR阀目标开度；

S500：实时更新当前工况下的5种EGR率A_i’的EGR阀目标开度B_i’；

S600：根据S500获得的5组EGR率A_i’和其对应的EGR阀目标开度B_i’，得到目标开度的计算参数D_i；

优化后的EGR阀目标开度为：

C_i+1＝max{B_i'，[C_i+k_slope×(D_i-D_i-1)/A_i']}，其中k_slope为过渡系数，i＝2，3，4；C₁＝B₁’，C2＝B₂’；最终标定的效果是，EGR率跟随控制精度达到±1％；

通过公式获得5组EGR率[A₁’,A₂’,A₃’,A₄’,A₅’]对应的EGR阀目标开度[C₁,C₂,C₃,C₄,C₅]；不同EGR率下的基于EGR率修正的EGR阀目标开度Pct_EGRValveComp根据这5组EGR率和对应EGR阀目标开度线性插补获得；

S700：确定EGR阀真实开度自学习条件；

S800：在满足自学习条件时，更新EGR阀开度；

在EGR阀真实开度自学习条件激活后，通过EGR阀目标开度与EGR控制阀有效面积的对应关系，确定学习到的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}；

将每次自学习成功的EGR阀有效开度组成数组，得到Pct_EGRValveLrn[0,1,2,3,4，...]，

满足条件后则将任意EGR阀传感器电压对应的EGR阀目标开度进行更新；

S900：得到最终的EGR阀目标开度Pct_{EGRValveFinal}；

Pct_{EGRValveFinal}＝r_Comp×pct_EGRDes+(1-r_Comp)×

[(1-r_Lrn)×Pct_EGRValveComp+r_Lrn×Pct_EGRValveLrn]

其中，pct_EGRDes为初始的EGR阀目标开度，r_Lrn，r_Comp为学习值的加权系数。

2.根据权利要求1所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：

步骤S200中当判断参数1乘以判断参数2乘以判断参数3不大于预设值时，不进行开度修正。

3.根据权利要求1所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：步骤S300中5种EGR率定义如下：

最小EGR率：当前工况下允许的最小EGR率，EGR率过小会导致EGR阀波动，废气波动严重控制不稳，基于此设计的最小EGR率；

当前实际EGR率：当前工况下实际EGR率；

目标EGR率：当前工况下请求的理想EGR率；

最大EGR率：当前工况下允许的最大EGR率，基于排温保护，爆震保护和发动机本身能力等决定；

修正EGR率：在EGR率精度较低时，通过引入该修正EGR率对EGR率控制精度可提高。

4.根据权利要求1所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：步骤S600中为过渡系数取值如下：

k_slope的取值范围取决于，目标EGR率和实际EGR率之差和其偏差变化率：

1)如果EGR率偏差大于±2％，则k_slope取0.25～0.3；

2)如果EGR率偏差不大于±2％，但EGR率偏差变化率大于±40％/s则k_slope取0.20～0.24；

3)其他情况下，k_slope取0.1～0.2。

5.根据权利要求1所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：步骤S700中EGR阀真实开度自学习的条件有：

1)发动机转速稳定，发动机转速波动不超过预设范围；

2)目标新鲜空气进气量稳定；

3)EGR阀废气流量和有效面积的特征参数稳定；

4)目标EGR率和实际EGR率之差稳定；

5)实际EGR率在预设范围内，EGR率过小EGR阀抖动，EGR率过大，燃烧稳定性较差；

6)EGR阀出口气体压力与入口气体压力之比不超过预设值；

7)碳罐未开启；

8)曲轴箱通风关闭；

9)流量计读取的新鲜空气流量波动不超过预设范围；

10)EGR阀真实开度自学习次数低于预设次数时，EGR阀真实开度自学习未更新时间超过预设时间T0；EGR阀真实开度自学习次数高于预设次数时，EGR阀真实开度自学习未更新时间超过预设时间T1；T1大于T0。

6.根据权利要求5所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：目标新鲜空气进气量稳定的判断方法如下：

根据第N个采样周期的目标新鲜空气进气量、一阶低通滤波后的目标新鲜空气进气量、第N个采样周期的滤波后的目标新鲜空气进气量、第N-1个采样周期的滤波后的目标新鲜空气进气量、周期间隔Δt和判定系数r_RhoLim，可以获得一个判定条件，判定条件连续满足时间达到T_Rho后表示目标新鲜空气进气量处于稳定状态。

7.根据权利要求5所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：EGR阀废气流量和有效面积的特征参数稳定的判断方法如下：

根据EGR阀处废气流量和EGR阀片有效面积可以获得特征参数f_EGR，

根据第N个采样周期的f_EGR，一阶低通滤波后的f_EGR，第N个采样周期的滤波后的f_EGR和第N-1个采样周期的滤波后的f_EGR、周期间隔Δt和判定系数r_EGRLim可以获得一个判定条件，判定条件连续满足时间达到T_EGR后表示EGR阀废气流量和有效面积的特征参数处于稳定状态。

8.根据权利要求1所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：步骤S800中更新EGR阀开度的方法如下：

在EGR阀真实开度自学习条件激活后，首先计算EGR阀处的废气流量流量计读取的新鲜空气流量/>EGR阀处的混合气流量/>确定EGR阀有效面积A_EGRValve；通过EGR阀目标开度与EGR控制阀有效面积的对应关系，则可以确定学习到的EGR阀有效开度；

将每次自学习成功的EGR阀有效开度组成数组，得到Pct_EGRValveLrn[0,1,2,3,4，...]；

一旦数组中任意有效开度相互之差超过预设值的个数超过预设个数时，同时，开度学习值比学习前的值均偏大或均偏小，则将任意EGR阀传感器电压对应的EGR阀目标开度进行更新，自学习成功的开度取自学习成功后的开度，未进行自学习的开度乘以系数，得到新的开度，则学习值等于学习前的值乘以偏大系数；更新完成后则自学习成功的EGR阀有效开度组成数组个数重新清零。

9.根据权利要求1所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：步骤S800中通过EGR阀目标开度与EGR控制阀有效面积的对应关系，确定学习到的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}的方法为：

在EGR阀真实开度自学习条件激活后，首先计算EGR阀处的废气流量流量计读取的新鲜空气流量/>EGR阀处的混合气流量/>

为EGR阀处混合气气体流量，A_thr为EGR阀有效面积，R_MixGas为混合气体常数(R_MixGas＝(1-r_EGR)×R_Air+r_EGR×R_EGR，r_EGR为实际EGR率，R_Air为新鲜空气气体常数，R_EGR为废气气体时间常数)，T为EGR阀入口气体温度，p_pre为EGR阀入口气体压力，p_Man为EGR阀出口气体压力，为EGR阀出口气体压力与入口气体压力之比的函数；

则废气流量

再根据公式可以确定EGR阀有效面积A_EGRValve，式中，p_EGRValveIn为EGR阀入口气体压力，p_EGRValveOut为EGR阀出口气体压力，R为废气的气体常数；

EGR学习到的阀目标开度与EGR控制阀有效面积的对应关系由EGR阀本身物理特性决定，则可以确定学习到的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}。

10.根据权利要求9所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：步骤S800中满足自学习条件时，更新EGR阀开度，更新方法如下：

S811：如果其对应的自学习成功后的开度中相互之差超过预设值A的个数超过预设个数时，且所有自学习成功后的开度比对应自学习前的开度均偏大或者偏小，则将学习成功的EGR阀有效开度Pct_{EGRValveAdpat}作为更新开度Pct_EGRValveLrn；

S812：如果其对应的自学习成功后的开度中相互之差超过预设值B的个数超过预设个数时，且所有自学习成功后的开度比对应自学习前的开度并非全部偏大或者偏小；则整理出自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏大的个数和相对偏小的个数；

自学习不成功的更新开度Pct_EGRValveLrn保持不变，维持读取未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw；

而自学习成功的更新开度Pct_EGRValveLrn有三种情况：

(1)相对偏大的个数是相对偏小的个数的5倍，则自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏小的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn保持为未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw；自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏大的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn为k₁×Pct_EGRValveRaw+(1-k₁)×Pct_{EGRValveAdpat}，其中k₁为加权系数；

(2)一旦相对偏小的个数是相对偏大的个数的5倍，则自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏大的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn保持为未学习前的EGR阀开度Pct_EGRValveRaw；自学习成功后的开度比对应自学习前的开度相对偏小的情况下，更新开度Pct_EGRValveLrn为k₂×Pct_EGRValveRaw+(1-k₂)×Pct_{EGRValveAdpat}，其中k₂为加权系数；

其中k₂小于k₁，其设计原理是随着发动机零部件的老化，学习值的权重越来越大；

最后，将自学习成功的EGR阀有效开度组成数组和其对应未学习成功的开度组合全部零，待下一次首次出现自学习开度成功后再重新开始组合；

(3)在以上2种情况都不满足时，学习成功的开度对应的更新开度Pct_EGRValveLrn为k₃×Pct_EGRValveRaw+(1-k₃)×Pct_{EGRValveAdpat}，其中k₃小于k₂；

以上3种情况情况判断的优先级越来越低。

11.根据权利要求10所述的一种EGR阀目标开度的控制方法，其特征在于：在步骤S811中，对自学习不成功的EGR阀开度进行更新，更新方法如下：

其中，Pct_EGRValveRaw(m)为更新前的开度，Pct_EGRValveLrn(m)为更新后的开度，Pct_{EGRValveAdpat}(q)为自学习成功的数组中，序号为q的，自学习后的开度，Pct_EGRValveRaw(q)为自学习成功的数组中，序号为q的，自学习前的开度，其中q取0,1,2,3,4，…。