本發(fā)明涉及一種基于閥體及進(jìn)氣壓力傳感器的EGR流量計(jì)算方法，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)在各氣缸內(nèi)燃燒氣體燃料混合物，以驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞驅(qū)動(dòng)曲軸，為傳動(dòng)系提供驅(qū)動(dòng)扭矩，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輛行駛。燃燒過(guò)程所產(chǎn)生的廢氣通過(guò)排氣歧管從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出，并且由廢氣系統(tǒng)進(jìn)行處理。

發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)通常包括一種廢氣回流或廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)，該系統(tǒng)使廢氣回流返回各個(gè)氣缸種，改變?nèi)紵h(huán)境，限制燃燒所用的氧氣量，能夠降低燃燒溫度，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的氮氧化物排放。配合調(diào)整點(diǎn)火定時(shí)和燃料噴射定時(shí)，EGR系統(tǒng)還能夠提高燃料經(jīng)濟(jì)性和/或發(fā)動(dòng)機(jī)性能。因此EGR流量需要被識(shí)別，并加以控制。目前的EGR流量控制要么添加空氣流量傳感器進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，要么添加文丘里設(shè)備進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，而本發(fā)明不需要添加額外傳感器就可以計(jì)算出EGR流量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于閥體及進(jìn)氣壓力傳感器的EGR流量計(jì)算方法，適用于安裝有EGR閥體與進(jìn)氣節(jié)流閥體的發(fā)動(dòng)機(jī)，用于計(jì)算EGR流量大小，進(jìn)一步計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，其采用主充模型與次充模型計(jì)算EGR流量，其中主充模型是利用發(fā)動(dòng)機(jī)原配部件進(jìn)氣壓力傳感器計(jì)算流經(jīng)進(jìn)氣歧管的流體流量，次充模型是利用發(fā)動(dòng)機(jī)原配部件進(jìn)氣節(jié)流閥體開(kāi)度計(jì)算流經(jīng)進(jìn)氣節(jié)流閥體的空氣流量。結(jié)合EGR系統(tǒng)的布置形式，廢氣回流注入位置位于進(jìn)氣節(jié)流閥體下游，進(jìn)氣壓力傳感器的上游，因此兩者之差就是EGR流量。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于閥體及進(jìn)氣壓力傳感器的EGR流量計(jì)算方法，由進(jìn)氣節(jié)流閥體、EGR閥體、進(jìn)氣溫度壓力傳感器、EGR氣體溫度壓力傳感器組成，其特征在于：進(jìn)氣節(jié)流閥體通過(guò)調(diào)節(jié)葉片開(kāi)度控制空氣流量，并把開(kāi)度信號(hào)發(fā)送給ECU控制器；EGR閥體通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度控制EGR氣體流量，并把閥門(mén)開(kāi)度信號(hào)提供給ECU控制器；進(jìn)氣溫度壓力傳感器采集歧管內(nèi)的溫度壓力信號(hào)，并把信號(hào)發(fā)送給ECU控制器；EGR氣體溫度壓力傳感器采集EGR管路中的廢棄溫度壓力信號(hào)，并把信號(hào)發(fā)送給ECU控制器；ECU控制器根據(jù)采集的信號(hào)以及內(nèi)部算法可以算出流經(jīng)進(jìn)氣歧管的總氣體流量，以及流經(jīng)進(jìn)氣節(jié)流閥體的空氣流量；具體步驟如下：

1）ECU控制器根據(jù)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況需求控制EGR閥體與進(jìn)氣節(jié)流閥體開(kāi)啟一定開(kāi)度,該開(kāi)度能夠提供發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行所需要的空氣量；

2）ECU控制器采集進(jìn)氣溫度壓力傳感器信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)數(shù)值計(jì)算流經(jīng)歧管的氣體總流量，視之為主充流量；

3）ECU控制器根據(jù)進(jìn)氣節(jié)流閥體的開(kāi)度計(jì)算流經(jīng)進(jìn)氣節(jié)流閥體的空氣流量，視之為次充流量；

4）ECU控制器將步驟2、3中計(jì)算的主充流量與次充流量相減求得EGR氣體的流量；

5）ECU控制器將步驟4中求得的EGR氣體流量與工況需求流量作對(duì)比，進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)EGR閥體開(kāi)度，達(dá)到步驟4中計(jì)算的EGR氣體流量與工況需求的EGR氣體流量相當(dāng)。

所述的計(jì)算流經(jīng)進(jìn)氣節(jié)流閥體的空氣流量是根據(jù)閥體流量特性得出：

，其中R與K是與氣體性質(zhì)相關(guān)的常數(shù)，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量，是當(dāng)前流量下的節(jié)氣門(mén)流通面積，與節(jié)氣門(mén)開(kāi)度相關(guān)，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓力，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度，而，其中是當(dāng)前狀態(tài)下的空氣流量，F(xiàn)AC是與傳感器③所測(cè)溫度壓力相關(guān)的修正系數(shù)。

所述的流經(jīng)歧管的總氣體流量基于傳感器計(jì)算得出：

，其中為傳感器③測(cè)量的進(jìn)氣壓力，F(xiàn)actor是質(zhì)量流量與壓力的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

上述兩種方法是沒(méi)有EGR系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)常用的空氣流量計(jì)算方法，并且是互為校驗(yàn)的冗余算法，通常情況下，而帶有EGR系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是開(kāi)啟EGR閥后，EGR氣體流進(jìn)進(jìn)氣歧管，導(dǎo)致，其偏差表示進(jìn)氣歧管狀態(tài)下的EGR流量，即，而EGR閥當(dāng)前開(kāi)度所對(duì)應(yīng)的流量，其中FAC1是與傳感器④所測(cè)溫度壓力相關(guān)的修正系數(shù)。

本發(fā)明的積極效果：

1.在沒(méi)有增加其它流量測(cè)量裝置的前提下，能夠用算法實(shí)現(xiàn)EGR氣體流量的識(shí)別。

2.即使采用附加流量測(cè)量裝置進(jìn)行EGR氣體流量測(cè)量，本發(fā)明也可以作為所加裝置是否可信的評(píng)判依據(jù)。

本發(fā)明是用閉環(huán)的方法取代了以往開(kāi)環(huán)的控制方法，使得EGR管路在受到污染，管徑變小時(shí)，系統(tǒng)能夠自知，且通過(guò)閉環(huán)的方法調(diào)整EGR閥開(kāi)度，如圖3所示用去閉環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR流量，而不用如圖2所示，使得EGR流量的控制更精確，響應(yīng)性也更好。

附圖說(shuō)明

圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)與EGR系統(tǒng)示意圖。

圖2是作為反饋值的控制效果圖。

圖3是作為反饋值得控制效果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種基于閥體及進(jìn)氣壓力傳感器的EGR流量計(jì)算方法，由1-進(jìn)氣節(jié)流閥體、2-EGR閥體、3-進(jìn)氣溫度壓力傳感器、4-EGR氣體溫度壓力傳感器組成，其特征在于：進(jìn)氣節(jié)流閥體通過(guò)調(diào)節(jié)葉片開(kāi)度控制空氣流量，并把開(kāi)度信號(hào)發(fā)送給ECU控制器；EGR閥體通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度控制EGR氣體流量，并把閥門(mén)開(kāi)度信號(hào)提供給ECU控制器；進(jìn)氣溫度壓力傳感器采集歧管內(nèi)的溫度壓力信號(hào)，并把信號(hào)發(fā)送給ECU控制器；EGR氣體溫度壓力傳感器采集EGR管路中的廢棄溫度壓力信號(hào)，并把信號(hào)發(fā)送給ECU控制器。ECU控制器根據(jù)采集的信號(hào)以及內(nèi)部算法可以算出流經(jīng)進(jìn)氣歧管的總氣體流量，以及流經(jīng)進(jìn)氣節(jié)流閥體的空氣流量；具體步驟如下：1）ECU控制器根據(jù)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況需求控制EGR閥體與進(jìn)氣節(jié)流閥體開(kāi)啟一定開(kāi)度；2）ECU控制器采集進(jìn)氣溫度壓力傳信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)數(shù)值計(jì)算流經(jīng)歧管的氣體總流量，視之為主充流量；3）ECU控制器根據(jù)進(jìn)氣節(jié)流閥體的開(kāi)度計(jì)算流經(jīng)進(jìn)氣節(jié)流閥體的空氣流量，視之為次充流量； 4）ECU控制器將步驟2、3中計(jì)算的主充流量與次充流量相減求得EGR氣體的流量；5）ECU控制器將步驟4中求得的EGR氣體流量與工況需求流量作對(duì)比，進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)EGR閥體開(kāi)度，達(dá)到步驟4中計(jì)算的EGR氣體流量與工況需求的EGR氣體流量相當(dāng)。

該方法測(cè)量EGR氣體流量有兩個(gè)前提：

1、 要求EGR廢氣按照?qǐng)D1形式，從進(jìn)氣節(jié)流閥體下游進(jìn)入歧管；

2、 EGR閥關(guān)閉時(shí)，即EGR氣體流量為零，要求根據(jù)進(jìn)氣節(jié)流閥體開(kāi)度計(jì)算的空氣流量與根據(jù)進(jìn)氣溫度壓力傳感器計(jì)算的氣體流量相當(dāng)。

滿足以上兩個(gè)前提后，ECU基于內(nèi)部原有的算法，便能準(zhǔn)確計(jì)算流經(jīng)進(jìn)氣節(jié)流閥體的空氣流量與歧管內(nèi)的總氣體流量。基于本專利要求的系統(tǒng)布置方式，歧管內(nèi)的總氣體包含流經(jīng)進(jìn)氣節(jié)流閥體的空氣與流經(jīng)EGR閥體的廢氣，因此ECU計(jì)算出來(lái)的兩個(gè)流量之差，就是EGR氣體引起的。以此來(lái)計(jì)算EGR氣體流量，并用于對(duì)EGR閥開(kāi)度的閉環(huán)控制。

所述的計(jì)算流經(jīng)進(jìn)氣節(jié)流閥體的空氣流量的方法根據(jù)閥體流量特性得出：

，其中R與K是與氣體性質(zhì)相關(guān)的常數(shù)，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量，是當(dāng)前流量下的節(jié)氣門(mén)流通面積，與節(jié)氣門(mén)開(kāi)度相關(guān)，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓力，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度，而，其中是當(dāng)前狀態(tài)下的空氣流量，F(xiàn)AC是與傳感器③所測(cè)溫度壓力相關(guān)的修正系數(shù)。

所述的流經(jīng)歧管的總氣體流量基于傳感器計(jì)算得出：

，其中為傳感器③測(cè)量的進(jìn)氣壓力，F(xiàn)actor是質(zhì)量流量與壓力的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

上述兩種方法是沒(méi)有EGR系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)常用的空氣流量計(jì)算方法，并且是互為校驗(yàn)的冗余算法，通常情況下，而帶有EGR系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是開(kāi)啟EGR閥后，EGR氣體流進(jìn)進(jìn)氣歧管，導(dǎo)致，其偏差表示進(jìn)氣歧管狀態(tài)下的EGR流量，即，而EGR閥當(dāng)前開(kāi)度所對(duì)應(yīng)的流量，其中FAC1是與傳感器④所測(cè)溫度壓力相關(guān)的修正系數(shù)。