CN115931087A - 发动机废气流量测量的修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机废气流量测量的修正方法，该方法通过采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，得出压差信号ΔP，其中正压差可以表征正向流量，负压差可以表征反向流量；进一步通过文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP得出压差积分占比ΔP_prop，然后根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系，查找出当前ΔP_prop和n对应的修正系数，最后将测量流量乘修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。本发明的方法补偿反向气流对废气流量测量的影响，提高废气流量测量的准确性。文丘里管无法识别反向流量，测量流量中会将反向流量当作正向流量来计算，因此利用本发明的修正系数消除反向流量的影响。

Description

发动机废气流量测量的修正方法

技术领域

本发明涉及一种发动机排气测量，具体涉及一种发动机废气流量测量的修正方法。

背景技术

废气再循环系统(Exhaust Gas Recirculation，简称EGR)是将发动机产生的废气的一小部分通过EGR阀再送回气缸进行再度燃烧的技术，是改善发动机排放的有效手段，随着柴油机排放标准的日益严苛，对再循环废气量的测量精度提出了更高要求，目前基于文丘里管的测量方案已无法满足精度要求，进而无法为EGR阀开度控制提供精准的调节控制信号。

现有的发动机废气再循环系统中，基于文丘里管，利用流体的伯努利方程(公式(1))进行再循环废气量的测量：

其中:m为流量，单位G/s；A_eff为文丘里管有效横截面积，单位m²；P_Dif为文丘里管入口与喉口压差，单位Pa；P_Abslt为文丘里管入口压力，单位Pa；R为气体常数(286.9)，单位J/(kg·K)；T为文丘里管入口温度，单位K。

在发动机某些工况时，进气压力会接近甚至大于排气压力(EGR内部)，当EGR阀打开时会产生反向气流。利用文丘里管进行测量，由于文丘里管无法识别反向流量，测量流量中会将反向流量当作正向流量来计算，会导致废气流量测量不准，进而影响发动机排放。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种发动机废气流量测量的修正方法，补偿反向气流对废气流量测量的影响，提高废气流量测量的准确性。

本发明采用的技术方案是：一种发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、计算文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP；

2)、计算单个排气脉冲周期T_seg内压差信号ΔP的总和

及压差信号ΔP的累积个数cnt，并记录最大的压差信号ΔP_MAX＝MAX(ΔP_MAX，ΔP)；

3)、当脉冲周期结束时，记录ΔP_SUM，cnt，ΔP_MAX；

4)、计算压差积分占比ΔP_prop，然后将计时器T复位，并重复步骤1)、2)、3)；

5)、根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n查与修正系数的对应关系表，得到对实际测量废气量的修正系数；测量流量乘以修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。

作为优选，步骤1)具体步骤为：采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，根据公式(2)计算得到文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP，其中正压差可以表征正向流量，负压差可以表征反向流量，

ΔP＝P-P22..........(2)。

作为优选，步骤4)中，

作为优选，步骤2)中，

其中：T_seg：排气脉冲周期，单位:s；τ：冲程数；N：发动机缸数；n：发动机转速，单位：r/min。

作为优选，T_seg为20ms。

作为优选，N＝6。

作为优选，n＝1000rpm/min。

作为优选，τ＝4。

作为优选，步骤5)的具体步骤为：首先从预先生成的压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系中，查找出当前ΔP_prop和n对应的修正系数，然后用该修正系数乘以实际测量废气量，实现对实际测量废气量的修正。

作为优选，压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系是基于各个稳定工况对应的理论废气量与实际测量废气量的比值得到。

本发明取得的有益效果是：通过采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，得出压差信号ΔP，其中正压差可以表征正向流量，负压差可以表征反向流量；而采用文丘里管测量，采集的是文丘里管入口与喉口压差，不能反应出反向气流(即使能反应出反向气流，结果也不准确)。进一步通过文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP得出压差积分占比ΔP_prop，然后根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系，查找出当前ΔP_prop和n对应的修正系数，最后将测量流量乘修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。

本发明的方法补偿反向气流对废气流量测量的影响，提高废气流量测量的准确性。文丘里管无法识别反向流量，测量流量中会将反向流量当作正向流量来计算，因此利用本发明的修正系数消除反向流量的影响。

附图说明

图1为发动机再循环系统示意图；

图2为压差积分占比计算示意图；

图3为本发明的流程图；

图4为EGR实际流量与经过修正的侧梁流量对比曲线图；

图5为EGR实际流量与未经过修正的侧梁流量对比曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

如图1-3所示，一种发动机废气流量测量的修正方法，包括以下步骤：

1)、计算文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP；

2)、计算单个排气脉冲周期T_seg内压差信号ΔP的总和

及压差信号ΔP的累积个数cnt，并记录最大的压差信号ΔP_MAX＝MAX(ΔP_MAX，ΔP)；

3)、当脉冲周期结束时，记录ΔP_SUM，cnt，ΔP_MAX；

4)、计算压差积分占比

然后将计时器T复位，并重复步骤1)、2)、3)；

5)、根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n查与修正系数的对应关系表，得到对实际测量废气量的修正系数；测量流量乘以修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。

通过采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，得出压差信号ΔP，其中正压差可以表征正向流量，负压差可以表征反向流量；而采用文丘里管测量，采集的是文丘里管入口与喉口压差，不能反应出反向气流(即使能反应出反向气流，结果也不准确)。进一步通过文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP得出压差积分占比ΔP_prop，然后根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系，查找出当前ΔP_prop和n对应的修正系数，最后将测量流量乘修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。本发明的方法补偿反向气流对废气流量测量的影响，提高废气流量测量的准确性。文丘里管无法识别反向流量，测量流量中会将反向流量当作正向流量来计算，因此利用本发明的修正系数消除反向流量的影响。

实施例一：一种发动机废气流量测量的修正方法，包括以下步骤：

1)、采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，根据公式(2)计算得到文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP，其中正压差可以表征正向流量，负压差可以表征反向流量，

ΔP＝P-P22..........(2)；

2)、计算单个排气脉冲周期T_seg内压差信号ΔP的总和

及压差信号ΔP的累积个数cnt，并记录最大的压差信号ΔP_MAX＝MAX(ΔP_MAX，ΔP)；

3)、当脉冲周期结束时，记录ΔP_SUM，cnt，ΔP_MAX；

4)、计算压差积分占比

然后将计时器T复位，并重复步骤1)、2)、3)；

5)、根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n查与修正系数的对应关系表，得到对实际测量废气量的修正系数；测量流量乘以修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。

实施例二：一种发动机废气流量测量的修正方法，包括以下步骤：

1)、采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，根据公式(2)计算得到文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP，其中正压差可以表征正向流量，负压差可以表征反向流量，

ΔP＝P-P22..........(2)；

2)、计算单个排气脉冲周期T_seg内压差信号ΔP的总和

及压差信号ΔP的累积个数cnt，并记录最大的压差信号ΔP_MAX＝MAX(ΔP_MAX，ΔP)；

3)、当脉冲周期结束时，记录ΔP_SUM，cnt，ΔP_MAX；

4)、计算压差积分占比

然后将计时器T复位，并重复步骤1)、2)、3)；

5)、根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n查与修正系数的对应关系表，得到对实际测量废气量的修正系数；测量流量乘以修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。

实施例三：一种发动机废气流量测量的修正方法，包括以下步骤：

1)、采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，根据公式(2)计算得到文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP，其中正压差可以表征正向流量，负压差可以表征反向流量，

ΔP＝P-P22..........(2)；

2)、计算单个排气脉冲周期T_seg内压差信号ΔP的总和

及压差信号ΔP的累积个数cnt，并记录最大的压差信号ΔP_MAX＝MAX(ΔP_MAX，ΔP)；

其中：：T_seg：排气脉冲周期，单位:s；τ：冲程数；N：发动机缸数；n：发动机转速，单位：r/min

3)、当脉冲周期结束时，记录ΔP_SUM，cnt，ΔP_MAX；

4)、计算压差积分占比

然后将计时器T复位，并重复步骤1)、2)、3)；

5)、根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n查与修正系数的对应关系表，得到对实际测量废气量的修正系数；测量流量乘以修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。

实施例四：一种发动机废气流量测量的修正方法，包括以下步骤：

1)、采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，根据公式(2)计算得到文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP，其中正压差可以表征正向流量，负压差可以表征反向流量，

ΔP＝P-P22..........(2)；

2)、计算单个排气脉冲周期T_seg内压差信号ΔP的总和

及压差信号ΔP的累积个数cnt，并记录最大的压差信号ΔP_MAX＝MAX(ΔP_MAX，ΔP)；

其中：：T_seg：排气脉冲周期，单位:s；τ：冲程数；N：发动机缸数；n：发动机转速，单位：r/min

3)、当脉冲周期结束时，记录ΔP_SUM，cnt，ΔP_MAX；

4)、计算压差积分占比

然后将计时器T复位，并重复步骤1)、2)、3)；

5)、首先从预先生成的压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系中，查找出当前ΔP_prop和n对应的修正系数，然后用该修正系数乘以实际测量废气量，实现对实际测量废气量的修正。

实施例五：一种发动机废气流量测量的修正方法，包括以下步骤：

1)、采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，根据公式(2)计算得到文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP，其中正压差可以表征正向流量，负压差可以表征反向流量，

ΔP＝P-P22..........(2)；

2)、计算单个排气脉冲周期T_seg内压差信号ΔP的总和

及压差信号ΔP的累积个数cnt，并记录最大的压差信号ΔP_MAX＝MAX(ΔP_MAX，ΔP)；

其中：：T_seg：排气脉冲周期，单位:s；τ：冲程数；N：发动机缸数；n：发动机转速，单位：r/min

3)、当脉冲周期结束时，记录ΔP_SUM，cnt，ΔP_MAX；

4)、计算压差积分占比

然后将计时器T复位，并重复步骤1)、2)、3)；

5)、首先从预先生成的压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系中，查找出当前ΔP_prop和n对应的修正系数，然后用该修正系数乘以实际测量废气量，实现对实际测量废气量的修正；压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系是基于各个稳定工况对应的理论废气量与实际测量废气量的比值得到。

实施例六：以四冲程六缸机为例，排气脉冲周期

当发动机转速为1000rpm/min时，脉冲周期T_seg＝20ms，当计时器T大于等于T_seg时，脉冲周期结束。本发明的一种发动机废气流量测量的修正方法，包括以下步骤：

1)、计算文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP；

2)、计算脉冲周期即20ms内压差信号的和

与这些信号的个数cnt，并记录这些信号中的最大值ΔP_MAX＝MAX(ΔP_MAX，ΔP)；

3)、当脉冲周期结束时，记录ΔP_SUM，cnt，ΔP_MAX；

4)、计算压差积分占比

然后将计时器T复位，并重复步骤1)、2)、3)；

5)、根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n查与修正系数的对应关系表，得到对实际测量废气量的修正系数；

6)、测量流量乘以步骤5)中的修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。

如图4为EGR实际流量与经过修正的测量流量对比曲线图，图中虚线“……”表示独立流量计测量的EGR流量，实线“——”表示经过修正的EGR测量流量；图5为EGR实际流量与未经过修正的测量流量对比曲线图，图中虚线“……”表示独立流量计测量的EGR流量，实线“——”表示未经过修正的EGR测量流量。选取发动机转速800rpm，扭矩1300Nm，EGR阀开度40％，独立流量计测量的EGR流量为18.6kg/h，未经过本专利修正方法修正的测量流量为9kg/h，经过本专利修正方法修正的测量流量为17.5kg/h。修正效果显著。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。

用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。

在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。

应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。

在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、计算文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP；

2)、计算单个排气脉冲周期T_seg内压差信号ΔP的总和

及压差信号ΔP的累积个数cnt，并记录最大的压差信号ΔP_MAX＝MAX(ΔP_MAX，ΔP)；

3)、当脉冲周期结束时，记录ΔP_SUM，cnt，ΔP_MAX；

4)、计算压差积分占比ΔP_prop，然后将计时器T复位，并重复步骤1)、2)、3)；

5)、根据压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n查与修正系数的对应关系表，得到对实际测量废气量的修正系数；测量流量乘以修正系数，得到最终的再循环废气量的实际测量值。

2.根据权利要求1所述的发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：步骤1)具体步骤为：采集文丘里管入口压力信号P和进气歧管压力信号P22，根据公式(2)计算得到文丘里管入口与进气歧管的压差信号ΔP

ΔP＝P-P22..........(2)。

3.根据权利要求1所述的发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：步骤4)中，

4.根据权利要求1所述的发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：步骤2)中，

其中：T_seg：排气脉冲周期，单位:s；τ：冲程数；N：发动机缸数；n：发动机转速，单位：r/min。

5.根据权利要求4所述的发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：T_seg为20ms。

6.根据权利要求4所述的发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：N＝6。

7.根据权利要求4所述的发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：n＝1000rpm/min。

8.根据权利要求4所述的发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：τ＝4。

9.根据权利要求1所述的发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：步骤5)的具体步骤为：首先从预先生成的压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系中，查找出当前ΔP_prop和n对应的修正系数，然后用该修正系数乘以实际测量废气量，实现对实际测量废气量的修正。

10.根据权利要求9所述的发动机废气流量测量的修正方法，其特征在于：压差积分占比ΔP_prop和发动机转速n与修正系数的对应关系是基于各个稳定工况对应的理论废气量与实际测量废气量的比值得到。

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