用於計算發動機的進氣溫度、中冷器效率的方法及發動機與流程
2023-12-01 02:30:36
本發明涉及對發動機的進氣溫度的計算，具體涉及用於計算發動機的進氣溫度的方法、計算中冷器效率的方法及發動機。
背景技術：
廢氣再循環(Exhaust Gas Recirculation，簡稱EGR)是將柴油機或汽油機產生的廢氣的一部分引出排氣管路，並通過一個控制閥、比如EGR閥將適量的廢氣引入進氣管路中與新鮮空氣混合，再進入燃燒室參與燃燒的一種排放控制技術。由於廢氣中含有大量的CO2，而CO2不能燃燒卻吸收大量的熱量，進而降低了氣缸中混合氣的燃燒溫度，從而減少了NOx的生成量。
如圖1所示，整個EGR工作過程如下：進氣通過進氣管路進入並經過增壓器增壓，隨後進氣被中冷器冷卻後通過節流閥控制流量後進入發動機，如圖1中下方示出的箭頭方向所示。進氣進入發動機參與燃燒，燃燒產生的廢氣的一部分經由EGR冷卻器入口進入EGR冷卻器進行冷卻，隨後這部分廢氣經由EGR閥控制流量後與後續的進氣混合一同進入發動機。燃燒產生的廢氣的另一部分經由排氣管路驅動增壓器壓縮進氣後經排氣蝶閥作為排氣排出，如圖1中上方示出的箭頭方向所示。
發動機需要測量其進氣歧管處的溫度T22、中冷後的溫度T21，如圖1所示，其中T20與T21用以監控中冷器的冷卻效率，T22用以計算進入發動機氣缸的總的進氣量(新鮮進氣+廢氣)，目前採用的方案為在中冷器後節流閥前安裝一個進氣溫度傳感器用以測量T21，在已知T32的前提下利用一個模型公式計算T22值，這種方案的弊端：
1)中冷器後節流閥前的這段管路不受發動機廠家控制，整車匹配困難，進氣溫度壓力傳感器安裝於此特別不方便；
2)節流閥屬於一個單獨的零部件，如若在節流閥前重新設計一段管路不但其連接複雜，且存在漏氣風險；
3)一旦模型計算的T22存在偏差，那麼進入發動機的進氣量計算就存在偏差，而進入發動機的進氣量是決定噴油的基本信號，工程要求比較高。
技術實現要素：
本發明的目的是解決上述缺陷，特別是使發動機廠家無需特別設計節流閥前的這段管路。上述目的是通過以下技術方案實現的。
本發明提供了一種用於計算發動機的進氣溫度的方法，其特徵在於，所述方法包括：
S1：利用設置在發動機進氣歧管處的溫度壓力傳感器來測量進氣歧管處的氣體溫度T22；
S2：計算EGR冷卻器前的氣體溫度T31，其中氣體溫度T31經過標定獲得；
S3：計算EGR廢氣流量m_EGR_Ds，並將EGR廢氣流量m_EGR_Ds與臺架標定廢氣流量C1對比，其中EGR廢氣流量m_EGR_Ds＝m22-m21，其中，m22代表進入發動機的總進氣量，其由所述溫度壓力傳感器測得的氣體溫度T22、氣體壓力P22利用理想氣體狀態方程計算獲得；m21代表新鮮進氣量，其由進氣流量傳感器直接測量獲得；
S4：若EGR廢氣流量m_EGR_Ds大於臺架標定廢氣流量C1，則將EGR冷卻器後的氣體溫度T32確定為氣體溫度T31減去EGR冷卻器的標定溫度降T_diff_EGR，若EGR廢氣流量m_EGR_Ds小於臺架標定廢氣流量C1，則將氣體溫度T32確定為氣體溫度T22，所述臺架標定廢氣流量C1是為了防止EGR閥全關時廢氣流量小範圍波動造成的誤判；
S4：根據公式(1)計算進氣溫度T21：
其中facT21是通過發動機轉速和噴油量標定的進氣溫度T21的修正係數。
另外，EGR冷卻器的標定溫度降T_diff_EGR是根據公式(2)計算得到的：
T_diff_EGR＝eta_cool*(T31-T_eng) (2)
其中，eta_cool代表EGR冷卻器的冷卻效率，其是臺架標定量；T_eng代表發動機出水溫度，其通過溫度傳感器測量獲得。
另外，所述臺架標定廢氣流量C1為1、2、3、4或5。
本發明還提供了一種用於計算中冷器冷卻效率的方法，所述方法基於中冷器入口的氣體溫度T20和進氣溫度T21來計算中冷器的冷卻效率，其中，進氣溫度T21是根據前述的用於計算發動機的進氣溫度的方法得到的，T20是由環境溫度傳感器測得的環境溫度T0經標定獲得。
本發明還提供了一種發動機，所述發動機至少包括電子控制單元，所述電子控制單元配置成用於執行前述的用於計算發動機的進氣溫度的方法以及前述的用於計算中冷器冷卻效率的方法。
本發明的優點在於：
本發明將進氣溫度壓力傳感器安裝於進氣歧管上，溫度壓力傳感器安裝於此方便，可以受發動機廠家的控制，並且因溫度壓力傳感器不設置在節流閥前而不存在漏氣風險。
進氣溫度壓力傳感器安裝於進氣歧管上，進入發動機的進氣量計算偏差較小，能夠提供更精確的噴油信號。
採用模型計算反推進氣在中冷器後節流閥前的氣體溫度，管路設計不需要更改，使得節約成本，配套簡單。
附圖說明
通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對於本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用於示出優選實施方式的目的，而並不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：
圖1示意性地示出了發動機及EGR系統；
圖2示意性地示出了根據本發明實施方式的用於計算發動機的進氣溫度的方法的邏輯圖；
圖3示意性地示出了根據本發明實施方式的用於計算發動機的進氣溫度的方法的另一部分邏輯圖；
具體實施方式
下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這裡闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，並且能夠將本公開的範圍完整的傳達給本領域的技術人員。
如圖2和圖3所示，本發明提供了一種用於計算發動機的進氣溫度的方法，該方法包括：
S1：利用設置在發動機進氣歧管處的溫度壓力傳感器來測量進氣歧管處的氣體溫度T22；
S2：計算EGR冷卻器前的氣體溫度T31，其中氣體溫度T31經過標定獲得；
S3：計算EGR廢氣流量m_EGR_Ds，並將EGR廢氣流量m_EGR_Ds與臺架標定廢氣流量C1(其理論值為零，但在本實施方式中例如為1、2、3、4或5，所述臺架標定廢氣流量C1是為了防止EGR閥全關時廢氣流量小範圍波動造成的誤判)對比，其中EGR廢氣流量m_EGR_Ds＝m22-m21，其中，m22代表進入發動機的總進氣量，其由所述溫度壓力傳感器測得的氣體溫度T22、氣體壓力P22利用理想氣體狀態方程(例如pV＝nRT)計算獲得；m21代表新鮮進氣量，其由進氣流量傳感器直接測量獲得；
S4：若EGR廢氣流量m_EGR_Ds大於臺架標定廢氣流量C1(這種情況例如表示有廢氣流量進入發動機)，則將EGR冷卻器後的氣體溫度T32確定為氣體溫度T31減去EGR冷卻器的標定溫度降T_diff_EGR，若EGR廢氣流量m_EGR_Ds小於臺架標定廢氣流量C1(這種情況例如表示基本沒有廢氣流量進入發動機)，則將氣體溫度T32確定為氣體溫度T22(這是因為基本沒有廢氣流量進入發動機，氣體溫度T32基本等於氣體溫度T22)；
S4：根據公式(1)計算進氣溫度T21：
其中facT21是通過發動機轉速和噴油量標定的進氣溫度T21的修正係數(其例如是通過查詢Asmod_facT21Cor_MAP得到的)。
另外，EGR冷卻器的標定溫度降T_diff_EGR是根據公式(2)計算得到的：
T_diff_EGR＝eta_cool*(T31-T_eng) (2)
其中，eta_cool代表EGR冷卻器的冷卻效率，其是臺架標定量(其例如是通過m_EGR_Ds和EGR冷卻器旁通閥開度查詢標定MAP得到的)；T_eng代表發動機出水溫度，其通過溫度傳感器測量獲得。
本發明還提供了一種用於計算中冷器冷卻效率的方法，所述方法基於中冷器入口的氣體溫度T20和進氣溫度T21來計算中冷器的冷卻效率，其中，進氣溫度T21是前述的用於計算發動機的進氣溫度的方法得到的，T20是由環境溫度傳感器測得的環境溫度T0經標定獲得，T0由發動機自帶的環境溫度傳感器直接測量獲得。
本發明還提供了一種發動機，該發動機至少包括電子控制單元，該電子控制單元配置成用於執行前述的用於計算發動機的進氣溫度的方法以及前述的用於計算中冷器冷卻效率的方法。
本發明將進氣溫度壓力傳感器安裝於進氣歧管上，溫度壓力傳感器安裝於此方便，可以受發動機廠家的控制，並且因溫度壓力傳感器不設置在節流閥前而不存在漏氣風險。
進氣溫度壓力傳感器安裝於進氣歧管上，進入發動機的進氣量計算偏差較小，能夠提供更精確的噴油信號。
採用模型計算反推進氣在中冷器後節流閥前的氣體溫度，管路設計不需要更改，使得節約成本，配套簡單。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。