一种EGR系统的控制和诊断机构，重型汽车和方法技术方案

本发明专利技术提供一种EGR系统的控制和诊断机构，重型汽车和方法，大气压力传感器测量大气压力；冷却液温度传感器测量发动机冷却液的温度；空气流量传感器测量新鲜空气进气量；进气温度压力传感器计算混合气的流量；EGR阀用于控制进入发动机气缸的废气流量；位置传感器集成在EGR阀上，用于测量EGR阀的实际开度。在目标新鲜空气量计算时，采用静态模型加动态模型相结合的方式进行计算，满足发动机各工况下的控制要求。并且采用EGR废气流量偏差和EGR阀开度偏差两种方式进行判断，可以诊断EGR阀流量低或高、EGR阀卡滞以及EGR阀响应慢等故障，对EGR阀的故障诊断判断更准确，满足用户使用和法规的诊断要求。

【技术实现步骤摘要】
一种EGR系统的控制和诊断机构，重型汽车和方法
本专利技术涉及废气再循环
，尤其涉及一种EGR系统的控制和诊断机构，重型汽车和方法。
技术介绍
随着国家法规对重型汽车尾气的排放要求越来越严格，汽车尾气的排放称为衡量汽车品质的一个重要标准。EGR(废气再循环)是降低柴油机尾气排放的一项重要技术，它把发动机排出的部分废气送回进气歧管，与新鲜空气混合后一起再次进入气缸，使气缸中混合气的氧浓度和最高燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。废气量过多虽然使发动机的NOx排放降低，但是颗粒物排放增加，而且影响发动机的油耗和功率。因此废气量的控制是满足发动机经济性、动力性和排放的重要要求。其中，EGR阀发生故障时，不能按照设定目标工作，会影响发动机的动力性和排放气体成分，如何实现对EGR阀的故障诊断，确保发动机的经济性和动力性，满足排放要求也是当前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种EGR系统的控制和诊断机构，包括：大气压力传感器、冷却液温度传感器、空气流量传感器、进气温度压力传感器、EGR阀、位置传感器以及控制器；大气压力传感器用于测量当前环境下的大气压力，并将检测的大气压力数据传输给控制器；冷却液温度传感器安装于发动机冷却管道上，用于测量发动机冷却液的温度，并将检测的温度数据传输给控制器；空气流量传感器安装于增压器和中冷器的混合气前面的管路上，用于测量新鲜空气进气量，并将检测的新鲜空气进气量数据传输给控制器；>进气温度压力传感器安装于混合气后面的管路上，用于测量混合气的温度和压力，并将检测的混合气的温度和压力数据传输给控制器计算混合气的流量。EGR阀安装于发动机进气管和排气管之间的管路上，用于控制进入发动机气缸的废气流量；位置传感器集成在EGR阀上，用于测量EGR阀的实际开度，并将实际开度数据传输给控制器。进一步需要说明的是，控制器控制发动机气缸的进气量，使进入发动机气缸的进气量等于新鲜空气进气量和通过EGR阀进入气缸的废气量的和。进一步需要说明的是，控制器通过进气温度压力传感器获取温度和压力；控制器通过如下公式计算进气量：其中：n为发动机转速，V为气缸容积，PIntk为进气压力，facVolEff为气缸的充量系数，TIntk为进气温度，KCor为系数。进一步需要说明的是，控制器通过mEGR＝m混合-m新鲜空气获取EGR阀进入气缸的废气流量；通过获取EGR率；控制器通过新鲜空气进气量对EGR阀开度和EGR率进行控制；当得到的废气流量和目标废气流量的偏差超过设定值时，判定为EGR阀有故障。进一步需要说明的是，控制器通过位置传感器获取EGR阀的实际开度，当实际开度与预设开度的偏差超过设定值时，判定为EGR阀有故障。本专利技术还提供一种重型汽车，包括；EGR系统的控制和诊断机构。本专利技术还提供一种EGR系统的控制和诊断方法，方法包括：第一步，判断EGR阀是否处于闭环控制状态；第二步，通过位置传感器测量的EGR阀的实际开度rAct与目标开度rDes的差值rDvt，判断所述差值是否大于设定值rDvtMax；第三步，如果所述差值rDvt大于设定值rDvtMax，则判断EGR阀的实际开度rAct是否大于设定值rOpen；如果大于所述设定值，则EGR阀卡在开启状态；如果不大于所述设定值，则判断EGR阀的实际开度rAct是否小于设定值rClsd；如果小于该设定值，则EGR阀卡在关闭状态；否则，EGR阀卡在中间位置；第四步，如果所述差值rDvt不大于设定值rDvtMax，判断所述差值是否小于设定值rDvtMin；第五步，如果所述差值rDvt小于设定值rDvtMin，则判断EGR阀的实际开度rAct是否大于设定值rOpen；如果大于所述设定值，则EGR阀卡在开启状态；如果不大于所述设定值，则判断EGR阀的实际开度rAct是否小于预设定值rClsd；如果小于所述设定值，则EGR阀卡在关闭状态；否则，EGR阀卡在中间位置；第六步，判定当前实际废气流量mEGRAct与目标废气流量mEGRDes的差值mEGRDvt；当所述差值mEGRDvt大于设定值mEGRDvtMax时，则报出EGR阀流量高的故障。如果所述差值mEGRDvt不大于设定值mEGRDvtMax，判断该值是否小于设定值mEGRDvtMin，如果差值mEGRDvt小于设定值mEGRDvtMin，则报出EGR阀流量低的故障。如果差值rDvt和差值mEGRDvt都在预设范围内，则EGR阀无故障。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术基于新鲜空气进气量对EGR阀的开度进行控制，通过每个工况下燃烧需要的新鲜空气进气量和实际新鲜空气进气量的差值，进行PID控制，得到EGR阀的目标开度，并且通过EGR阀位置传感器测量的EGR阀的实际开度与目标开度的差值进行PID控制，得到最终输出的EGR阀控制的占空比。通过两个PID控制器精确控制每个工况下的新鲜空气进气量和EGR率。在目标新鲜空气量计算时，采用静态模型加动态模型相结合的方式进行计算，满足发动机各工况下的控制要求。并且采用EGR废气流量偏差和EGR阀开度偏差两种方式进行判断，可以诊断EGR阀流量低或高、EGR阀卡滞以及EGR阀响应慢等故障，对EGR阀的故障诊断判断更准确，满足用户使用和法规的诊断要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对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专利技术的一些实施例，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EGR系统的控制和诊断机构示意图；图2为本专利技术实施例的控制逻辑框图；图3为目标进气量的动态模型示意图；图4为本专利技术实施例的控制逻辑框图；图5为方法实施例流程图。具体实施方式本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本专利技术的范围。附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种EGR系统的控制和诊断机构，其特征在于，包括：大气压力传感器、冷却液温度传感器、空气流量传感器、进气温度压力传感器、EGR阀、位置传感器以及控制器；/n大气压力传感器用于测量当前环境下的大气压力，并将检测的大气压力数据传输给控制器；/n冷却液温度传感器安装于发动机冷却管道上，用于测量发动机冷却液的温度，并将检测的温度数据传输给控制器；/n空气流量传感器安装于增压器和中冷器的混合气前面的管路上，用于测量新鲜空气进气量，并将检测的新鲜空气进气量数据传输给控制器；/n进气温度压力传感器安装于混合气后面的管路上，用于测量混合气的温度和压力，并将检测的混合气的温度和压力数据传输给控制器计算混合气的流量；/nEGR阀安装于发动机进气管和排气管之间的管路上，用于控制进入发动机气缸的废气流量；/n位置传感器集成在EGR阀上，用于测量EGR阀的实际开度，并将实际开度数据传输给控制器。/n

【技术特征摘要】
1.一种EGR系统的控制和诊断机构，其特征在于，包括：大气压力传感器、冷却液温度传感器、空气流量传感器、进气温度压力传感器、EGR阀、位置传感器以及控制器；
大气压力传感器用于测量当前环境下的大气压力，并将检测的大气压力数据传输给控制器；
冷却液温度传感器安装于发动机冷却管道上，用于测量发动机冷却液的温度，并将检测的温度数据传输给控制器；
空气流量传感器安装于增压器和中冷器的混合气前面的管路上，用于测量新鲜空气进气量，并将检测的新鲜空气进气量数据传输给控制器；
进气温度压力传感器安装于混合气后面的管路上，用于测量混合气的温度和压力，并将检测的混合气的温度和压力数据传输给控制器计算混合气的流量；
EGR阀安装于发动机进气管和排气管之间的管路上，用于控制进入发动机气缸的废气流量；
位置传感器集成在EGR阀上，用于测量EGR阀的实际开度，并将实际开度数据传输给控制器。


2.根据权利要求1所述的EGR系统的控制和诊断机构，其特征在于，
控制器控制发动机气缸的进气量，使进入发动机气缸的进气量等于新鲜空气进气量和通过EGR阀进入气缸的废气量的和。


3.根据权利要求1或2所述的EGR系统的控制和诊断机构，其特征在于，
控制器通过进气温度压力传感器获取温度和压力；控制器通过如下公式计算进气量：



其中：n为发动机转速，V为气缸容积，PIntk为进气压力，facVolEff为气缸的充量系数，TIntk为进气温度，KCor为系数。


4.根据权利要求1或2所述的EGR系统的控制和诊断机构，其特征在于，
控制器通过
mEGR＝m混合-m新鲜空气
获取EGR阀进入气缸的废气流量；
通过获取EGR率；
控制器通过新鲜空气进气量对EGR阀开度和EGR率进行控制；
当得到的废气流量和目标废气流量的偏差超过设定值时，判定为EGR阀有故障。


5.根据权利要求1或2所述的EGR系统的控制和诊断机构，其特征在于，
控制器通过位置传感器获取EGR阀的实际开度，当实际开度与预设开度的偏差超过...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟霄雁，李毅，齐善东，于江涛，王腾，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37