[发明专利]基于过量空气系数的柴油机EGR控制方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气再循环（EGR）系统及控制方法，特别是关于一种基于过量空气系数的柴油机EGR控制方法及控制系统。

背景技术

柴油机作为一种内燃机车辆主要的动力源，其具有热效率高、低速转矩大、良好的耐久性及可靠性等特点，其使用率越来越高。但是，随着人民环保意识的不断提高，柴油机的有害排放物对人类健康和环境的危害已备受关注。随着世界各国排放法规的日臻完善，对柴油机排放物的限值也在不断的降低，为了达到排放目标降低排放污染，已进行了多种方法的研究。如前处理技术、推迟喷油、预喷射技术、增压中冷、吸附催化还原技术、废气再循环技术、选择性催化还原技术等。

废气再循环是通过将排气中的废气重新引入发动机的进气系统，使发动机进气充量中惰性气体的比例增加，同时使进气充量中的氧含量减少。由于这些惰性气体不参与燃烧，且有较高的比热容，提高混合气的比热容，使发动机的最高燃烧温度得以降低；同时氧含量的减少，一方面减少燃烧的进行，另一方面也降低燃烧速度，从而有效的抑制氮氧化物的生成，降低排气中的氮氧化物含量。废气再循环系统作为一种有效的降低柴油机氮氧化物排放的手段而得到广泛的研究及使用。其优点是：使用废气再循环技术，在原有的发动机结构上改动较小；废气再循环技术的使用产生的费用少成本低。

传统的废气再循环系统的控制方法是基于EGR(废气再循环)率进行的，即通过测量废气再循环质量流量和新鲜空气质量流量进而计算出EGR率，或者通过测量出进排气管中的二氧化碳浓度进行EGR率计算，或者通过分别测量有无废气再循环时排气管温度进行EGR率计算，最后以EGR率作为控制变量进行废气再循环系统的开环控制。但是这种基于EGR率的废气再循环控制方法不能反映废气中所含气体组分，无法真实反映气缸内燃烧时混合气状态；且上述测量EGR率的方法中，有些方法在台架试验中可以实现，在实际行驶车辆上无法应用；同时进行EGR率的开环控制，对于瞬态工况有害污染物排放恶化。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于过量空气系数的柴油机EGR控制方法及控制系统，该方法能真实反映气缸内燃烧时混合气状态，并通过传感器采集车辆运行状态，并结合已标定完成的过量空气系数Map图可以进行柴油机EGR系统的实时闭环控制，降低柴油机氮氧化物的排放。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于过量空气系数的柴油机EGR控制系统，其特征在于：它包括进气总管、涡轮增压器、中冷器、与柴油机各气缸进口端连通的进气歧管、与各气缸出口端连通的排气歧管、排气总管、EGR回路、宽域氧传感器、柴油机控制器、EGR冷却器和EGR阀；所述进气总管进口端设置有所述涡轮增压器，所述涡轮增压器的空气出口经所述进气总管连接所述中冷器，新鲜空气经所述涡轮增压器后进入所述中冷器冷却后，经各所述进气歧管进入柴油机各气缸；柴油机各气缸出口端经各所述排气歧管与所述排气总管、EGR回路连通，所述排气总管末端设置有所述宽域氧传感器，且所述宽域氧传感器位于所述EGR回路外，所述排气总管出口端经所述涡轮增压器将废气排出；所述宽域氧传感器采集废气中的氧含量信号，将氧含量信号转化为电压/电流信号传递给所述柴油机控制器；所述EGR回路上依次设置有所述EGR冷却器、EGR阀，流经所述EGR回路的废气经所述EGR冷却器冷却后进入所述进气总管，与新鲜空气在所述进气总管内混合后经各所述进气歧管进入柴油机各气缸参与燃烧；经所述EGR冷却器冷却后的废气进入进气总管的流量由所述EGR阀控制，所述EGR阀的闭合/开启由一直流电机控制，该直流电机由所述柴油机控制器控制其工作；所述柴油机控制器内预置有预先标定好的过量空气系数Map图。

所述基于过量空气系数的柴油机EGR控制系统还包括转速传感器和油门踏板位置传感器；所述转速传感器安装在柴油机凸轮轴上，用于采集柴油机运行的转速信号，并将该转速信号传递给所述柴油机控制器；所述油门踏板位置传感器安装在柴油机油门踏板处，用于采集当前的油门信号，并将该油门信号传递给所述柴油机控制器；所述柴油机控制器通过接收到的转速信号和油门信号进行最佳过量空气系数Map查询，查得当前运行状态下的最佳过量空气系数值；所述柴油机控制器接收到的由所述宽域氧传感器传递的氧含量信号通过过量空气系数Map查询，得到当前运行状态下的实际过量空气系数值，并将该实际过量空气系数值与最佳过量空气系数值输入所述柴油机控制器内的PID控制器，控制所述直流电机正反转，进而控制所述EGR阀工作。