[發(fā)明專利]基于過量空氣系數(shù)的柴油機EGR控制方法及控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310111984.6
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN103195594A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉波瀾;趙長祿;張付軍;崔濤;李繼鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: F02D21/08
• 分類號: F02D21/08
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賀持緩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)及控制方法，特別是關(guān)于一種基于過量空氣系數(shù)的柴油機EGR控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

柴油機作為一種內(nèi)燃機車輛主要的動力源，其具有熱效率高、低速轉(zhuǎn)矩大、良好的耐久性及可靠性等特點，其使用率越來越高。但是，隨著人民環(huán)保意識的不斷提高，柴油機的有害排放物對人類健康和環(huán)境的危害已備受關(guān)注。隨著世界各國排放法規(guī)的日臻完善，對柴油機排放物的限值也在不斷的降低，為了達到排放目標(biāo)降低排放污染，已進行了多種方法的研究。如前處理技術(shù)、推遲噴油、預(yù)噴射技術(shù)、增壓中冷、吸附催化還原技術(shù)、廢氣再循環(huán)技術(shù)、選擇性催化還原技術(shù)等。

廢氣再循環(huán)是通過將排氣中的廢氣重新引入發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，使發(fā)動機進氣充量中惰性氣體的比例增加，同時使進氣充量中的氧含量減少。由于這些惰性氣體不參與燃燒，且有較高的比熱容，提高混合氣的比熱容，使發(fā)動機的最高燃燒溫度得以降低；同時氧含量的減少，一方面減少燃燒的進行，另一方面也降低燃燒速度，從而有效的抑制氮氧化物的生成，降低排氣中的氮氧化物含量。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)作為一種有效的降低柴油機氮氧化物排放的手段而得到廣泛的研究及使用。其優(yōu)點是：使用廢氣再循環(huán)技術(shù)，在原有的發(fā)動機結(jié)構(gòu)上改動較小；廢氣再循環(huán)技術(shù)的使用產(chǎn)生的費用少成本低。

傳統(tǒng)的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的控制方法是基于EGR(廢氣再循環(huán))率進行的，即通過測量廢氣再循環(huán)質(zhì)量流量和新鮮空氣質(zhì)量流量進而計算出EGR率，或者通過測量出進排氣管中的二氧化碳濃度進行EGR率計算，或者通過分別測量有無廢氣再循環(huán)時排氣管溫度進行EGR率計算，最后以EGR率作為控制變量進行廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)控制。但是這種基于EGR率的廢氣再循環(huán)控制方法不能反映廢氣中所含氣體組分，無法真實反映氣缸內(nèi)燃燒時混合氣狀態(tài)；且上述測量EGR率的方法中，有些方法在臺架試驗中可以實現(xiàn)，在實際行駛車輛上無法應(yīng)用；同時進行EGR率的開環(huán)控制，對于瞬態(tài)工況有害污染物排放惡化。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于過量空氣系數(shù)的柴油機EGR控制方法及控制系統(tǒng)，該方法能真實反映氣缸內(nèi)燃燒時混合氣狀態(tài)，并通過傳感器采集車輛運行狀態(tài)，并結(jié)合已標(biāo)定完成的過量空氣系數(shù)Map圖可以進行柴油機EGR系統(tǒng)的實時閉環(huán)控制，降低柴油機氮氧化物的排放。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種基于過量空氣系數(shù)的柴油機EGR控制系統(tǒng)，其特征在于：它包括進氣總管、渦輪增壓器、中冷器、與柴油機各氣缸進口端連通的進氣歧管、與各氣缸出口端連通的排氣歧管、排氣總管、EGR回路、寬域氧傳感器、柴油機控制器、EGR冷卻器和EGR閥；所述進氣總管進口端設(shè)置有所述渦輪增壓器，所述渦輪增壓器的空氣出口經(jīng)所述進氣總管連接所述中冷器，新鮮空氣經(jīng)所述渦輪增壓器后進入所述中冷器冷卻后，經(jīng)各所述進氣歧管進入柴油機各氣缸；柴油機各氣缸出口端經(jīng)各所述排氣歧管與所述排氣總管、EGR回路連通，所述排氣總管末端設(shè)置有所述寬域氧傳感器，且所述寬域氧傳感器位于所述EGR回路外，所述排氣總管出口端經(jīng)所述渦輪增壓器將廢氣排出；所述寬域氧傳感器采集廢氣中的氧含量信號，將氧含量信號轉(zhuǎn)化為電壓/電流信號傳遞給所述柴油機控制器；所述EGR回路上依次設(shè)置有所述EGR冷卻器、EGR閥，流經(jīng)所述EGR回路的廢氣經(jīng)所述EGR冷卻器冷卻后進入所述進氣總管，與新鮮空氣在所述進氣總管內(nèi)混合后經(jīng)各所述進氣歧管進入柴油機各氣缸參與燃燒；經(jīng)所述EGR冷卻器冷卻后的廢氣進入進氣總管的流量由所述EGR閥控制，所述EGR閥的閉合/開啟由一直流電機控制，該直流電機由所述柴油機控制器控制其工作；所述柴油機控制器內(nèi)預(yù)置有預(yù)先標(biāo)定好的過量空氣系數(shù)Map圖。

所述基于過量空氣系數(shù)的柴油機EGR控制系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)速傳感器和油門踏板位置傳感器；所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝在柴油機凸輪軸上，用于采集柴油機運行的轉(zhuǎn)速信號，并將該轉(zhuǎn)速信號傳遞給所述柴油機控制器；所述油門踏板位置傳感器安裝在柴油機油門踏板處，用于采集當(dāng)前的油門信號，并將該油門信號傳遞給所述柴油機控制器；所述柴油機控制器通過接收到的轉(zhuǎn)速信號和油門信號進行最佳過量空氣系數(shù)Map查詢，查得當(dāng)前運行狀態(tài)下的最佳過量空氣系數(shù)值；所述柴油機控制器接收到的由所述寬域氧傳感器傳遞的氧含量信號通過過量空氣系數(shù)Map查詢，得到當(dāng)前運行狀態(tài)下的實際過量空氣系數(shù)值，并將該實際過量空氣系數(shù)值與最佳過量空氣系數(shù)值輸入所述柴油機控制器內(nèi)的PID控制器，控制所述直流電機正反轉(zhuǎn)，進而控制所述EGR閥工作。