CN117405389A - 一种egr阀制造偏差的检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EGR阀制造偏差的检测系统和检测方法，属于柴油机阀门的技术领域；其中，EGR阀制造偏差的检测系统包括混合气体管路，混合气体管路的一端连接有空气支路和可燃气体支路，混合气体管路的另一端连接第一支路和第二支路的首端；混合气体管路上安装有扰流混合腔、稳压气罐、稳压阀A、氧传感器A和单向阀；第一支路上安装有EGR阀和截止阀C，第二支路上安装有氧传感器B、截止阀B、增压器、催化氧化器；第一支路和第二支路的末端连接压力调节管路，压力调节管路上安装有稳压腔和稳压阀B。本发明提供一种EGR阀制造偏差的检测系统和检测方法，能够对EGR阀快速、低成本、大批量的检测，防止制造偏差件流入市场。

Description

一种EGR阀制造偏差的检测系统和检测方法

技术领域

本发明涉及柴油机阀门的技术领域，更具体的，涉及一种EGR阀制造偏差的检测系统和检测方法。

背景技术

EGR阀是柴油机排放控制的核心部件之一。它的制造过程中存在着细微偏差，包括几何尺寸偏差、电气信号偏差和自学习零点偏差，这些偏差会直接影响EGR阀开启时的流量。因此，为了确保EGR阀的性能和排放控制的准确性，需要对EGR流量进行测试和校准。

目前，主要的技术方法用于测量EGR流量。其中包括使用流量计测量、使用EGR流量测试台或在实验室中安装在发动机上进行测试。

1、流量计测量：一种常见的方法是使用流量计来直接测量EGR流量。然而，在小量程的情况下，电磁流量计的精确度可能会变差，因为EGR流量相对较小，这就限制了流量计的应用范围和准确度。

2、EGR流量测试台：这种方法是将EGR阀安装在专用的测试台上，通过控制气源压力来测量EGR流量。然而，这种方法要求气源压力必须稳定，并且需要专门的测试设备和设施。

3、实验室中测量：这种方法是在发动机上安装传感器，在实验室环境下进行测试。通过测量排气中二氧化碳浓度和进气歧管内二氧化碳浓度的差异，结合浓度法计算EGR率，并乘以进气流量估算EGR流量。这种方法精度较高，但成本较高、效率低，因为需要专门的实验室设备和复杂的数据分析。

这些现有技术方法在测量EGR流量方面存在一些缺点，包括精确度、成本和效率方面的问题。此外，对于测试EGR流量的目的，通常不需要准确知道流量值的绝对数值，而是需要确认EGR阀的制造偏差是否在可接受范围内。因此，在选择测试方法时，需要综合考虑精确度、成本和效率等因素，以满足实际需求。

发明内容

本发明为实现对EGR阀快速、低成本、大批量的检测，防止制造偏差件流入市场，而提供一种EGR阀制造偏差的检测系统和检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种EGR阀制造偏差的检测系统，包括混合气体管路，

所述混合气体管路的一端连接有空气支路和可燃气体支路用于接收空气和可燃气体，所述混合气体管路的另一端连接第一支路的首端和第二支路的首端；

所述混合气体管路上顺次安装有扰流混合腔、稳压气罐、稳压阀A、氧传感器A和单向阀；

所述第一支路上安装有EGR阀和截止阀C，

所述第二支路上安装有氧传感器B、截止阀B、增压器、催化氧化器；

所述第一支路的末端和第二支路的末端均连接压力调节管路，所述压力调节管路上安装有稳压腔和稳压阀B；

所述EGR阀制造偏差的检测系统还包括EGR电控模块，所述EGR电控模块与氧传感器A、氧传感器B、截止阀B、增压器、截止阀C、EGR阀电性连接。

进一步，所述可燃气体支路上安装有截止阀A，所述截止阀A与所述EGR电控模块电性连接。

进一步，所述稳压气罐上安装有温度压力传感器A，所述温度压力传感器A与所述EGR电控模块电性连接。

进一步，所述催化氧化器包括催化氧化腔以及安装在催化氧化腔中的加热装置，所述加热装置与所述EGR电控模块电性连接。

进一步，所述催化氧化腔内部设置有氧化反应机构。

进一步，所述氧化反应机构为催化氧化机构或者质子交换氧化机构。

进一步，所述稳压腔上安装有温度压力传感器B和氧传感器C，所述温度压力传感器B和所述氧传感器C均与所述EGR电控模块电性连接。

进一步，所述可燃气体为氢气。

一种EGR阀制造偏差的检测方法，基于前述的EGR阀制造偏差的检测系统，EGR阀制造偏差的检测方法采用氧气作为示踪气体，依据浓度法计算EGR率，具体包括：

打开截止阀B、截止阀C和EGR阀；

获取氧传感器A输出的第一氧气浓度Ca、氧传感器B输出的第二氧气浓度Cb、氧传感器C输出的第三氧气浓度Cc，此时氧传感器A、氧传感器B、氧传感器C处的实际氧气浓度相等，定义实际氧气浓度为C；定义氧传感器A、氧传感器B、氧传感器C输出的氧气浓度的测量偏差分别为Δa、Δb、Δc，即C＝Ca+Δa＝Cb+Δb＝Cc+Δc；

通过调节截止阀A得出N组不同的实际氧气浓度C对应的氧传感器A、氧传感器B、氧传感器C的数值，其中，N为正整数；

根据N组不同的实际氧气浓度C对应的氧传感器A、氧传感器B、氧传感器C的数值，计算得到N组Δa-Δb和Δa-Δc的数值；

Δa-Δb和Δa-Δc的计算表达式为：

Δa-Δb＝Cb-Ca，

Δa-Δc＝Cc-Ca；

根据N组不同的实际氧气浓度C及其对应的Δa-Δb和Δa-Δc的数值，绘制以实际氧气浓度C为X轴，Δa-Δb为Y轴的第一线性图；绘制以实际氧气浓度C为X轴，Δa-Δc为Y轴的第二线性图；

通过排气再循环率公式计算EGR率，所述排气再循环率公式为：

其中，Mc为通过EGR阀回到催化氧化器前端的氧化后气体的流量，Mb为通过EGR阀的氧化后气体与由所述空气和所述可燃气体组成的第一混合气体进行混合后的气体的流量。

进一步，检测方法还包括在检测前进行氧传感器A、氧传感器B、氧传感器C的测量精度修正；检测过程中对EGR阀进行M次的开启防卡滞操作，其中，M为正整数；检测过程中对EGR阀进行反向压紧漏气检查；在EGR阀的启动过程中对其零位进行检查；在EGR阀启动后，对其稳定工作位置进行测量，以确保阀门能够保持在预定的开启位置。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供了一种EGR阀制造偏差的检测系统和检测方法，本发明中使用的氧传感器广泛使用，精度高，技术成熟，价格低廉。本发明中的计算结果不受供气气源压力影响。本发明中通过传感器相互对标，消除了传感器测量偏差干扰。因此，本发明提供的EGR阀制造偏差的检测系统和检测方法可测量EGR阀的制造偏差，具有大批量、高效率、成本低、易操作的优点。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的传感器标定的线性图，横坐标为氧传感器测量值，纵坐标为氧传感器测量偏差差异；

图3为测试过程中EGR开度变化图，横坐标为时间，纵坐标为EGR开度；

图4为三个样品测试过程的氧气浓度变化图，横坐标为时间，纵坐标为氧气浓度；

图5为三个样品的EGR率变化图，横坐标为时间，纵坐标为EGR率；

图中标记说明：

1、截止阀A；2、扰流混合腔；3、温度压力传感器A；4、稳压气罐；5、稳压阀A；6、氧传感器A；7、单向阀；8、氧传感器B；9、截止阀B；10、增压器；

11、催化氧化器；1101、催化氧化腔；1102、加热装置；

12、稳压腔；13、温度压力传感器B；14、稳压阀B；15、氧传感器C；16、截止阀C；17、EGR阀；18、EGR电控模块。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图和具体较佳实施例对本发明的技术方案做进一步详细的描述。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种EGR阀制造偏差的检测系统，包括混合气体管路，

所述混合气体管路的一端连接有空气支路和可燃气体支路用于接收空气和可燃气体，所述混合气体管路的另一端连接第一支路的首端和第二支路的首端；

所述混合气体管路上顺次安装有扰流混合腔2、稳压气罐4、稳压阀A5、氧传感器A6和单向阀7；

所述第一支路上安装有EGR阀17和截止阀C16，

所述第二支路上安装有氧传感器B8、截止阀B9、增压器10、催化氧化器11；

所述第一支路的末端和第二支路的末端均连接压力调节管路，所述压力调节管路上安装有稳压腔12和稳压阀B14；

所述EGR阀制造偏差的检测系统还包括EGR电控模块18，所述EGR电控模块18与氧传感器A6、氧传感器B8、截止阀B9、增压器10、截止阀C16、EGR阀17电性连接；

开启增压器10及催化氧化器11内的加热装置1102，氧气浓度下降，氧化后气体经过稳压冷却后经过EGR阀17回流到催化氧化器11进口处，与原始进气混合；氧化反应为避免体积过大膨胀，并不是燃烧反应；温度压力传感器A、B对比可保证气体的温度、压力相近；

实施例2：

在实施例1的基础上，参考图1，所述可燃气体支路上安装有截止阀A1，所述截止阀A1与所述EGR电控模块18电性连接。

进一步，所述稳压气罐4上安装有温度压力传感器A3，所述温度压力传感器A3与所述EGR电控模块18电性连接。

进一步，所述催化氧化器11包括催化氧化腔1101以及安装在催化氧化腔1101中的加热装置1102，所述加热装置1102与所述EGR电控模块18电性连接。

进一步，所述催化氧化腔1101内部设置有氧化反应机构。

进一步，所述氧化反应机构为催化氧化机构或者质子交换氧化机构。

进一步，所述催化氧化机构为催化氧化腔1101内部设置的活性催化剂，所述活性催化剂优选为铂金，在高温后进行催化氧化反应；

所述质子交换氧化机构为催化氧化腔1101内部设置的质子交换膜，所述空气和所述可燃气体组成的第一混合气体经过所述质子交换膜后进行氧化反应。

进一步，所述稳压腔12上安装有温度压力传感器B13和氧传感器C15，所述温度压力传感器B13和所述氧传感器C15均与所述EGR电控模块18电性连接。

进一步，所述可燃气体为氢气。

进一步，所述EGR电控模块18控制截止阀A1、截止阀B9、截止阀C16、增压器10、加热装置1102、待测EGR阀17的开启或关闭；采集温度压力传感器A、B，氧传感器A、B、C，待测的EGR阀17的输出信号；EGR电控模块18内置预设控制过程，控制各执行器、传感器工作，并生成测试结果。

实施例3：

如图1-5所示，本发明提供一种技术方案：一种EGR阀制造偏差的检测方法，基于前述的EGR阀制造偏差的检测系统，EGR阀制造偏差的检测方法采用氧气作为示踪气体；

依据浓度法计算EGR率，可燃气体与空气进入混合腔内，此时氧气浓度Ca，流量Ma；

混合气在增压器驱动下，通过催化氧化腔后，在稳压腔内测得氧气浓度下降为Cc；

部分氧化后气体，通过待测EGR阀回到催化氧化器前端，通过EGR阀流量为Mc；

再次混合后氧气浓度为Cb，混合后流量为Mb；

则有：Ma*Ca+Mc*Cc＝Mb*Cb；Ma+Mc＝Mb；

得到：

同时考虑到氧传感器存在测量量偏差，偏差值分别为Δa、Δb、Δc，修正后的EGR率为：

考虑传感的测量偏差是相对线性的，可以采用相同浓度的气体，即Ca＝Cb＝Cc时刻，计算出Δa-Δb，Δa-Δc的值；

所述EGR阀制造偏差的检测方法具体包括：

打开截止阀B9、截止阀C16和EGR阀17；

获取氧传感器A6输出的第一氧气浓度Ca、氧传感器B8输出的第二氧气浓度Cb、氧传感器C15输出的第三氧气浓度Cc，此时氧传感器A6、氧传感器B8、氧传感器C15处的实际氧气浓度相等，定义实际氧气浓度为C；定义氧传感器A6、氧传感器B8、氧传感器C15输出的氧气浓度的测量偏差分别为Δa、Δb、Δc，即C＝Ca+Δa＝Cb+Δb＝Cc+Δc；

通过调节截止阀A1得出N组不同的实际氧气浓度C对应的氧传感器A6、氧传感器B8、氧传感器C15的数值，其中，N为正整数；

调节截止阀A1的方式具体包括：

1、关闭截止阀A1，打开截止阀B9、截止阀C16和EGR阀17，压缩空气充满系统，氧传感器A、B、C此时实际浓度相等，传感器测量值为Ca‘、Cb’、Cc‘，与真实值之间偏差为Δa’Δb’Δc’,有：

真实浓度＝Ca′+Δa′＝Cb′+Δb′＝Cc′+Δc′

Δa′-Δb′＝Cb′-Ca′

Δa′-Δc′＝Cc′-Ca′

2、打开截止阀A1，调整截至阀A1开度，得出多组浓度值的混合气体，混合气体充满系统，氧传感器A、B、C，此时实际浓度相等，传感器测量值Ca“、Cb’‘、Cc“，与真实值之间偏差为Δa”Δb’‘Δc”,有：

真实浓度＝Ca″+Δa″＝Cb″+Δb″＝Cc″+Δc″

Δa″-Δb″＝Cb″-Ca″

Δa″-Δc″＝Cc″-Ca″

请参阅图2，图2为本发明的传感器标定的线性图，横坐标为氧传感器测量值，纵坐标为氧传感器测量偏差差异；以此类推，测出多组数据，以X轴为浓度C，Y轴为测量偏差Δa-Δb、Δa-Δc，绘制线性关系，后续测试中实际浓度根据图2线性插值计算；

根据N组不同的实际氧气浓度C对应的氧传感器A6、氧传感器B8、氧传感器C15的数值，计算得到N组Δa-Δb和Δa-Δc的数值；

Δa-Δb和Δa-Δc的计算表达式为：

Δa-Δb＝Cb-Ca，

Δa-Δc＝Cc-Ca；

根据N组不同的实际氧气浓度C及其对应的Δa-Δb和Δa-Δc的数值，绘制以实际氧气浓度C为X轴，Δa-Δb为Y轴的第一线性图；绘制以实际氧气浓度C为X轴，Δa-Δc为Y轴的第二线性图；

通过排气再循环率公式计算EGR率，所述排气再循环率公式为：

其中，Mc为通过EGR阀17回到催化氧化器11前端的氧化后气体的流量，Mb为通过EGR阀17的氧化后气体与由所述空气和所述可燃气体组成的第一混合气体进行混合后的气体的流量。

进一步，检测方法还包括在检测前进行氧传感器A6、氧传感器B8、氧传感器C15的测量精度修正；检测过程中对EGR阀17进行M次的开启防卡滞操作，其中，M为正整数；检测过程中对EGR阀17进行反向压紧漏气检查；在EGR阀17的启动过程中对其零位进行检查；在EGR阀17启动后，对其稳定工作位置进行测量，以确保阀门能够保持在预定的开启位置。

请参阅图3，图3为测试过程中EGR开度变化图，横坐标为时间，纵坐标为EGR开度；EGR电控模块预设图3程序，控制EGR阀17开度。其中，

第一阶段：先进行三次大幅度开关，确保阀杆无卡滞干扰，并进行EGR零位自学习；

第二阶段：输出负开度反向压紧EGR阀17并保持一段时间；

第三阶段：根据自学习认为的零位保持一段时间，随后再次开启；

第四阶段：保持一段时间的三个预设固定开度。

请参阅图4，图4是三只EGR阀样品测试过程，氧传感器ABC浓度测量值，其中，横坐标为时间，纵坐标为氧气浓度。

请参阅图5，图5为三个样品的EGR率变化图，横坐标为时间，纵坐标为EGR率；根据公式计算测试过程中的EGR率，其中Δa-Δb、Δa-Δc根据图2插值计算，得到图5。

现有技术中，EGR阀17在自学习策略有很多种，例如，阀杆为克服弹簧力，在真实开启瞬间，驱动电流会出现变化，捕捉到此刻的EGR阀17位置传感器输出电压，作为EGR阀的零点，称为自学习。在第三阶段，EGR阀提前开启，或者延时开启，证明EGR阀17学习值错误，或机械制造偏差，密封不严或者阀杆打开过晚。

如图5所示，EGR阀17的样品1在150秒至160秒时刻提前出现EGR率，提前开启。EGR阀17的样品3在150秒EGR零位置时刻没有异常，但在160秒时刻滞后开启。因此三只EGR样品在零点附近流量为:EGR1>EGR2>EGR3。

计算第四阶段，测得3个稳定开度的EGR率。通过稳定点的EGR率对比，判断三只样品在开启后的流量：EGR1>EGR2>EGR3。

可选的，可以在氧传感器ABC位置加装空气流量传感器，进一步验证计算结果。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种EGR阀制造偏差的检测系统，其特征在于：包括混合气体管路，

所述混合气体管路的一端连接有空气支路和可燃气体支路用于接收空气和可燃气体，所述混合气体管路的另一端连接第一支路的首端和第二支路的首端；

所述混合气体管路上顺次安装有扰流混合腔(2)、稳压气罐(4)、稳压阀A(5)、氧传感器A(6)和单向阀(7)；

所述第一支路上安装有EGR阀(17)和截止阀C(16)，

所述第二支路上安装有氧传感器B(8)、截止阀B(9)、增压器(10)、催化氧化器(11)；

所述第一支路的末端和第二支路的末端均连接压力调节管路，所述压力调节管路上安装有稳压腔(12)和稳压阀B(14)；

所述EGR阀制造偏差的检测系统还包括EGR电控模块(18)，所述EGR电控模块(18)与氧传感器A(6)、氧传感器B(8)、截止阀B(9)、增压器(10)、截止阀C(16)、EGR阀(17)电性连接。

2.根据权利要求1所述的EGR阀制造偏差的检测系统，其特征在于，所述可燃气体支路上安装有截止阀A(1)，所述截止阀A(1)与所述EGR电控模块(18)电性连接。

3.根据权利要求1所述的EGR阀制造偏差的检测系统，其特征在于，所述稳压气罐(4)上安装有温度压力传感器A(3)，所述温度压力传感器A(3)与所述EGR电控模块(18)电性连接。

4.根据权利要求1所述的EGR阀制造偏差的检测系统，其特征在于，所述催化氧化器(11)包括催化氧化腔(1101)以及安装在催化氧化腔(1101)中的加热装置(1102)，所述加热装置(1102)与所述EGR电控模块(18)电性连接。

5.根据权利要求4所述的EGR阀制造偏差的检测系统，其特征在于，所述催化氧化腔(1101)内部设置有氧化反应机构。

6.根据权利要求5所述的EGR阀制造偏差的检测系统，其特征在于，所述氧化反应机构为催化氧化机构或者质子交换氧化机构。

7.根据权利要求1所述的EGR阀制造偏差的检测系统，其特征在于，所述稳压腔(12)上安装有温度压力传感器B(13)和氧传感器C(15)，所述温度压力传感器B(13)和所述氧传感器C(15)均与所述EGR电控模块(18)电性连接。

8.根据权利要求1所述的EGR阀制造偏差的检测系统，其特征在于，所述可燃气体为氢气。

9.一种EGR阀制造偏差的检测方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的EGR阀制造偏差的检测系统，EGR阀制造偏差的检测方法采用氧气作为示踪气体，依据浓度法计算EGR率，具体包括：

打开截止阀B(9)、截止阀C(16)和EGR阀(17)；

获取氧传感器A(6)输出的第一氧气浓度Ca、氧传感器B(8)输出的第二氧气浓度Cb、氧传感器C(15)输出的第三氧气浓度Cc，此时氧传感器A(6)、氧传感器B(8)、氧传感器C(15)处的实际氧气浓度相等，定义实际氧气浓度为C；定义氧传感器A(6)、氧传感器B(8)、氧传感器C(15)输出的氧气浓度的测量偏差分别为Δa、Δb、Δc，即C＝Ca+Δa＝Cb+Δb＝Cc+Δc；

通过调节截止阀A(1)得出N组不同的实际氧气浓度C对应的氧传感器A(6)、氧传感器B(8)、氧传感器C(15)的数值，其中，N为正整数；

根据N组不同的实际氧气浓度C对应的氧传感器A(6)、氧传感器B(8)、氧传感器C(15)的数值，计算得到N组Δa-Δb和Δa-Δc的数值；

Δa-Δb和Δa-Δc的计算表达式为：

Δa-Δb＝Cb-Ca，

Δa-Δc＝Cc-Ca；

根据N组不同的实际氧气浓度C及其对应的Δa-Δb和Δa-Δc的数值，绘制以实际氧气浓度C为X轴，Δa-Δb为Y轴的第一线性图；绘制以实际氧气浓度C为X轴，Δa-Δc为Y轴的第二线性图；

通过排气再循环率公式计算EGR率，所述排气再循环率公式为：

其中，Mc为通过EGR阀(17)回到催化氧化器(11)前端的氧化后气体的流量，Mb为通过EGR阀(17)的氧化后气体与由所述空气和所述可燃气体组成的第一混合气体进行混合后的气体的流量。

10.根据权利要求9所述的EGR阀制造偏差的检测方法，其特征在于，检测方法还包括在检测前进行氧传感器A(6)、氧传感器B(8)、氧传感器C(15)的测量精度修正；检测过程中对EGR阀(17)进行M次的开启防卡滞操作，其中，M为正整数；检测过程中对EGR阀(17)进行反向压紧漏气检查；在EGR阀(17)的启动过程中对其零位进行检查；在EGR阀(17)启动后，对其稳定工作位置进行测量，以确保阀门能够保持在预定的开启位置。