CN116447028A - 发动机系统egr率的控制方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发动机系统EGR率的控制方法、装置、电子设备和存储介质，包括：获取进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮机质量流量、涡后排气压力；基于进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度；基于进气歧管压力、EGR阀前温度和EGR阀前压力确定EGR阀质量流量；获取新鲜空气质量流量；基于新鲜空气质量流量和EGR阀质量流量确定EGR率。本申请中，不依靠文丘里压差传感器和发动机的排气、压力传感器，利用相应的EGR阀物理模型计算EGR率，能够避免在一些极端工况下导致的引压管出现积液、积碳等问题，进而导致EGR率计算偏差大的情况发生，提高EGR率计算的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及发动机控制技术领域，具体涉及一种发动机系统EGR率的控制方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
为了降低排放，目前的汽车上基本都安装了EGR系统，通过废气的再循环利用，可以减少汽车尾气中氮氧化物的排放，最终达到减少大气污染的目的。
为了实现准确的控制EGR阀门的开度，需要计算准确性和可靠性高的EGR率，目前市场在售的柴油发动机，大多通过文丘里流量计装置测量废气流量来计算EGR率，在瞬态时测量精度较低，存在引压管易积液、积碳，有节流损失等问题，进而导致EGR率的计算精度低；也有采用HFM流量计来计算EGR率时，装置对安装要求比较高，管路布置不同，测量结果和精度相差较大，EGR率计算的可靠性较差。
因此，如何提高计算EGR率可靠性和准确性的技术问题，亟待解决。
发明内容
为解决上述背景技术中阐述的如何提高计算EGR率可靠性和准确性的技术问题。本发明提出一种发动机系统EGR率的控制方法、装置、电子设备和存储介质。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种发动机系统EGR率的控制方法，包括：获取进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮机质量流量、涡后排气压力；基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度；基于所述进气歧管压力、所述EGR阀前温度和所述EGR阀前压力确定EGR阀质量流量；获取新鲜空气质量流量；基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率。
可选地，所述基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度包括：基于所述进气歧管温度确定所述EGR阀前温度；基于所述EGR阀前温度、所述涡轮机质量流量、所述涡后排气压力确定所述EGR阀前压力。
可选地，所述涡后排气压力的确定方法包括：获取DPF压差传感器检测的DPF压差、进气压力和第一标定值，所述第一标定制被配置为所述涡后排气压力的修正参数；基于所述DPF压差、进气压力和第一标定值确定所述涡后排气压力。
可选地，所述涡轮机质量流量的确定方法包括：获取所述新鲜空气质量流量和燃油质量流量；基于所述新鲜空气质量流量和所述燃油质量流量确定所述涡轮机质量流量。
可选地，所述获取新鲜空气质量流量包括：获取进气温度和标定充气效率；基于所述进气温度和所述标定充气效率确定所述新鲜空气质量流量。
可选地，所述基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率之后包括：基于所述EGR率控制EGR阀的开度。
根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种发动机系统EGR率的控制装置，包括：第一获取模块，获取进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮机质量流量、涡后排气压力；第一分析模块，基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度；第二分析模块，基于所述进气歧管压力、所述EGR阀前温度和所述EGR阀前压力确定EGR阀质量流量；第二获取模块，获取新鲜空气质量流量；第三分析模块，基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率。
可选地，发动机系统EGR率的控制装置还包括：第一执行装置，用于基于所述EGR率控制EGR阀的开度。
根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；其中，存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于通过运行存储器上所存储的计算机程序来执行上述任一实施例中的方法步骤。
根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种计算机可读的存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一实施例中的方法步骤。
本申请通过当前发动机系统中现有的进气温度传感器、进气压力传感器、进气歧管压力传感器和进气歧管温度传感器等装置测量相应参数，以及汽车的控制系统能够直接读取的参数结合EGR物理模型进行EGR率的计算，不依靠容易受极端工况影响导致测量精度下降的文丘里流量计、发动机排气温度、排气压力传感器等的测量数据，能够准确的计算全工况下的EGR率，提高EGR率计算的可靠性和准确性，从而有效降低气缸燃烧室的燃烧气体温度，进而使燃烧室内的燃料进行充分燃烧，有利于减少燃料燃烧不充分导致有害气体的产生，以及有利于抑制发动机的爆震，从而在整个工况范围内改善发动机的燃油经济性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请实施例的一种可选的发动机系统EGR率的控制方法的流程示意图；
图2是根据本申请实施例的一种可选的发动机系统EGR率的控制装置的结构框图；
图3是根据本申请实施例的一种可选的电子设备的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术所述，为了实现准确的控制EGR阀门的开度，需要计算准确性和可靠性高的EGR率，目前市场在售的柴油发动机，大多通过文丘里流量计装置测量废气流量来计算EGR率，在瞬态时测量精度较低，存在引压管易积液、积碳，有节流损失等问题，进而导致EGR率的计算精度低；也有采用HFM流量计来计算EGR率时，装置对安装要求比较高，管路布置不同，测量结果和精度相差较大，EGR率计算的可靠性较差。
因此，根据本申请实施例的一个方面，提供了一种发动机系统EGR率的控制方法，参见图1所示，该方法的流程可以包括以下步骤：
S10.获取进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮机质量流量、涡后排气压力。
S20.基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度。
S30.基于所述进气歧管压力、所述EGR阀前温度和所述EGR阀前压力确定EGR阀质量流量。
S40.获取新鲜空气质量流量。
S50.基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率。
在本实施例中，通过当前发动机系统中现有的进气温度传感器、进气压力传感器、进气歧管压力传感器和进气歧管温度传感器等装置测量相应参数，以及汽车的控制系统能够直接读取的参数结合EGR物理模型进行EGR率的计算，不依靠容易受极端工况影响导致测量精度下降的文丘里流量计、发动机排气温度、排气压力传感器等的测量数据，能够准确的计算全工况下的EGR率，提高EGR率计算的可靠性和准确性，从而有效降低气缸燃烧室的燃烧气体温度，进而使燃烧室内的燃料进行充分燃烧，有利于减少燃料燃烧不充分导致有害气体的产生，以及有利于抑制发动机的爆震，从而在整个工况范围内改善发动机的燃油经济性。
作为示例性的实施例，所述基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度包括：基于所述进气歧管温度确定所述EGR阀前温度；基于所述EGR阀前温度、所述涡轮机质量流量、所述涡后排气压力确定所述EGR阀前压力。
在本实施例中，EGR阀前温度可以通过进气歧管温度以及能量平衡方程确定，进气歧管温度可以通过进气歧管温度传感器直接检测，参见式(1)所示：
其中，T3为EGR阀前温度，ζT为涡轮前的热量利用系数，Hu为燃油低热值，be为燃油消耗率，ηm为柴油机机械效率，为总过量空气系数，(μcp)a为柴油机进气管内空气在温度T2时的摩尔定压热容，T2为进气歧管温度传感器检测的进气歧管温度，β0为理论分子变更系数，α为单位质量燃油燃烧所需的理论空气量，(μcp)T为涡轮进口处燃气平均温度为T3时的摩尔定压热容。
示例性的，(μcp)a和(μcp)T可利用下式(2)-(3)计算：
(μcp)a＝27.59+0.0025T2 (2)
上述式(1)-(3)中涉及的其他参数，如涡轮前的热量利用系数、燃油低热值、燃油消耗率、柴油机机械效率、总过量空气系数、理论分子变更系数、单位质量燃油燃烧所需的理论空气量等均可通过ECU直接读取获得。
EGR阀前压力可以基于EGR阀前温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力和涡轮机物理模型计算，参见式(4)所示：
其中，P3为EGR阀前压力，mt为涡轮机质量流量，T3为EGR阀前温度，A为涡轮机有效流通面积，R为废气气体常数，P4为涡后排气压力。式中涡轮机有效流通面积、废气气体常数可以通过ECU直接读取获得，EGR阀前温度可以利用式(1)-(3)所示计算获得。
作为示例性的实施例，式(4)中的涡后排气压力的确定方法包括：获取DPF压差传感器检测的DPF压差、进气压力和第一标定值，所述第一标定制被配置为所述涡后排气压力的修正参数；基于所述DPF压差、进气压力和第一标定值确定所述涡后排气压力。
在本实施例中，涡后排气压力可以基于下式(5)计算获得：
P4＝P1+ΔPDPF+ΔPs (5)
其中，P4为涡后排气压力，P1为环境压力，ΔPDPF为DPF压差，ΔPS为各处管道压差。P1可以通过进气压力传感器检测，ΔPDPF可以通过DPF压差传感器检测，ΔPS可以在台架试验上提前标定，在计算涡后排气压力时，ECU能够直接读取各处管道压差的标定值。
作为示例性的实施例，式(4)中的涡轮机质量流量的确定方法包括：获取所述新鲜空气质量流量和燃油质量流量；基于所述新鲜空气质量流量和所述燃油质量流量确定所述涡轮机质量流量。
在本实施例中，涡轮机质量流量可以基于下式(6)计算获得：
mt＝ma+mf (6)
其中，mt为涡轮机质量流量，ma为新鲜空气质量流量，mf为燃油质量流量。燃油质量流量可以通过ECU读取循环喷油量直接计算得到。
作为示例性的实施例，式(6)中的新鲜空气质量流量的确定方法包括：获取进气温度和标定充气效率；基于所述进气温度和所述标定充气效率确定所述新鲜空气质量流量。
在本实施例中，标定温度为针对当前发动机系统进行台架试验时确定的充气效率，为提前标定完成并存储在ECU内或其他存储单元内，在汽车实际行驶过程中，ECU直接读取进气温度的传感器检测的进气温度值，并结合充气效率即可确定出新鲜空气质量流量。
作为示例性的实施例，所述基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率之后包括：基于所述EGR率控制EGR阀的开度。
在本实施例中，在结合当前发动机系统的工况确定出当前实际的EGR率后，ECU基于该实际计算出的EGR率控制EGR阀的开度，通过计算准确的EGR率对EGR阀进行控制能够减少NOx的生成量，避免容易受极端工况影响导致测量精度下降的文丘里流量计、发动机排气温度、排气压力传感器等，进而导致EGR率计算偏差大的情况发生。
本申请实施例所提供的EGR率控制方法能够在计算EGR率时减少传感器、执行器的使用，降低发动机的故障率，同时基于EGR阀物理模型的EGR率计算方法为主，可以不使用文丘里管流量计及EGR阀前排气温度、排气压力传感器，简单高效的计算EGR率，在降低成本的同时，可满足发动机全工况的应用，提高空气系统计算EGR率的准确性和可靠性。
根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种发动机系统EGR率的控制装置，参见图2所示，包括：
第一获取模块201，获取进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮机质量流量、涡后排气压力；
第一分析模块202，基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度；
第二分析模块203，基于所述进气歧管压力、所述EGR阀前温度和所述EGR阀前压力确定EGR阀质量流量；
第二获取模块204，获取新鲜空气质量流量；
第三分析模块205，基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率。
需要说明的是，该实施例中的第一获取模块201可以用于执行上述步骤S10，该实施例中的第一分析模块202可以用于执行上述步骤S20，该实施例中的第二分析模块203可以用于执行上述步骤S30，该实施例中的第二获取模块204可以用于执行上述步骤S40，该实施例中的第三分析模块205可以用于执行上述步骤S50。
作为示例性的实施例，发动机系统EGR率的控制装置还包括：第一执行装置，用于基于所述EGR率控制EGR阀的开度。
根据本申请实施例的再一个方面，提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口和所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信，所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于通过运行所述存储器上所存储的所述计算机程序来执行上述任一项实施例所述的发动机系统EGR率的控制方法。
图3是根据本申请实施例的一种可选的电子设备的结构框图，如图3所示，包括处理器302、通信接口304、存储器306和通信总线308，其中，处理器302、通信接口304和存储器306通过通信总线308完成相互间的通信，其中，
存储器306，用于存储计算机程序；
处理器302，用于执行存储器306上所存放的计算机程序时，实现如下步骤：
获取进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮机质量流量、涡后排气压力；
基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度；
基于所述进气歧管压力、所述EGR阀前温度和所述EGR阀前压力确定EGR阀质量流量；
获取新鲜空气质量流量；
基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率。
可选地，在本实施例中，上述的通信总线可以是PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)总线、或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括RAM，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如，至少一个磁盘存储器。可选地，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
根据本申请实施例的再一个方面，提供了一种计算机可读的存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项实施例所述的发动机系统EGR率的控制方法。
可选地，在本实施例中，存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
获取进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮机质量流量、涡后排气压力；
基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度；
基于所述进气歧管压力、所述EGR阀前温度和所述EGR阀前压力确定EGR阀质量流量；
获取新鲜空气质量流量；
基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例中对此不再赘述。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、ROM、RAM、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种发动机系统EGR率的控制方法，其特征在于，包括：
获取进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮机质量流量、涡后排气压力；
基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度；
基于所述进气歧管压力、所述EGR阀前温度和所述EGR阀前压力确定EGR阀质量流量；
获取新鲜空气质量流量；
基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率。
2.如权利要求1所述的发动机系统EGR率的控制方法，其特征在于，所述基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度包括：
基于所述进气歧管温度确定所述EGR阀前温度；
基于所述EGR阀前温度、所述涡轮机质量流量、所述涡后排气压力确定所述EGR阀前压力。
3.如权利要求2所述的发动机系统EGR率的控制方法，其特征在于，所述涡后排气压力的确定方法包括：
获取DPF压差传感器检测的DPF压差、进气压力和第一标定值，所述第一标定制被配置为所述涡后排气压力的修正参数；
基于所述DPF压差、进气压力和第一标定值确定所述涡后排气压力。
4.如权利要求2所述的发动机系统EGR率的控制方法，其特征在于，所述涡轮机质量流量的确定方法包括：
获取所述新鲜空气质量流量和燃油质量流量；
基于所述新鲜空气质量流量和所述燃油质量流量确定所述涡轮机质量流量。
5.如权利要求1所述的发动机系统EGR率的控制方法，其特征在于，所述获取新鲜空气质量流量包括：
获取进气温度和标定充气效率；
基于所述进气温度和所述标定充气效率确定所述新鲜空气质量流量。
6.如权利要求1所述的发动机系统EGR率的控制方法，其特征在于，所述基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率之后包括：
基于所述EGR率控制EGR阀的开度。
7.一种发动机系统EGR率的控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，获取进气歧管温度、进气歧管压力、涡轮机质量流量、涡后排气压力；
第一分析模块，基于所述进气歧管温度、涡轮机质量流量、涡后排气压力确定EGR阀前压力和EGR阀前温度；
第二分析模块，基于所述进气歧管压力、所述EGR阀前温度和所述EGR阀前压力确定EGR阀质量流量；
第二获取模块，获取新鲜空气质量流量；
第三分析模块，基于所述新鲜空气质量流量和所述EGR阀质量流量确定EGR率。
8.如权利要求7所述的发动机系统EGR率的控制装置，其特征在于，还包括：
第一执行装置，用于基于所述EGR率控制EGR阀的开度。
9.一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口和所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信，其特征在于，
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于通过运行所述存储器上所存储的所述计算机程序来执行权利要求1-6中任一项所述的发动机系统EGR率的控制方法。
10.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1-6中任一项所述的发动机系统EGR率的控制方法。
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