[发明专利]电控柴油机EGR系统NOx排放水平监控方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电控柴油机监控方法及系统，特别是关于基于位置传感器的电控柴油机EGR系统NOx排放水平监控方法和装置。

背景技术

随着政府法规的不断升级，法规中要求的柴油机排放限值也在不断降低。这使柴油机生产企业采用了很多新的排气后处理技术以降低排放。EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环技术)就是一种广泛应用的技术。该技术中，通过回引部分废气与新鲜空气共同参与燃烧反应，利用废气中含有的大量惰性气体具有较高的热容比这一特性来降低排放污染物中NOx成分。由于NOx的生成条件是高温富氧，而废气的引入一方面使混合气热容量增大，造成相同量的混合气升高同样温度所需热量增多，从而降低了最高燃烧温度；另一方面，废气对新鲜充气的稀释也相应降低了氧的浓度，从而有效的抑制了NOx的生成。随着技术的进步，现阶段EGR系统多采用基于电控技术的反馈控制，反馈控制的信号源主要包括EGR阀位置传感器和空气流量计两大类。

与此同时，法规中也要求发动机强制安装OBD系统(On-Board Diagnostics，车载诊断系统)。该系统根据汽车行驶状况随时监控发动机排放是否超标，一旦超标，会马上发出警示并采用相应的处理措施。采用OBD系统的目的在于保证发动机使用过程中排放水平满足法规要求标准。因此，发动机必须装备一套NOx排放水平监控系统。该系统将作为OBD系统的一部分，用于实时监控NOx排放水平。对应现有欧四排放标准的OBD法规，NOx排放水平至少应包括四个状态：正常状态，NOx排放超过5g/KWh状态(简称超5状态)，NOx排放超过7g/KWh状态(简称超7状态)，故障状态。

为监控NOx排放水平，可采用NOx传感器实时测量，但是NOx传感器价格较高。对于基于位置传感器的EGR系统，NOx传感器并不是控制系统的必需设备，如能开发替代算法取代NOx传感器的监控功能将能显著节省成本，提高产品竞争力。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于EGR阀位置传感器的柴油机EGR系统NOx排放水平监控方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电控柴油机EGR系统NOx排放水平监控方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)设置一包括发动机传感器、执行器和处理器的控制系统，其中发动机传感器包括EGR阀位置传感器和其他状态传感器，执行器为EGR阀，处理器中设置有发动机管理模块、EGR阀开度转化模块、EGR阀堵塞状态识别模块和NOx排放水平监控模块，在EGR阀开度转化模块中，预设EGR阀位置传感器对应0％开度的电压和对应100％开度的电压，在EGR阀堵塞状态识别模块中预设堵塞偏差开度、堵塞持续时间、恢复偏差开度和恢复持续时间，在NOx排放水平监控模块中预设开度阈值I、II、III、IV，且按顺序依次增大；

2)所述发动机管理系统模块以EGR阀实测开度和发动机其他状态传感器信号为输入，输出EGR阀控制信号和EGR阀控制目标开度；

3)在EGR阀开度转化模块中，以0％开度、预设的0％开度对应位置传感器电压、100％开度、预设的100％开度对应位置传感器电压为已知量，以位置传感器的实测电压为输入，插值计算得到位置传感器实测电压对应的开度，记为EGR阀实测开度，用百分比表示；

4)在EGR阀堵塞状态识别模块中，根据EGR阀实测开度及发动机管理系统模块输出的EGR阀目标开度，判断EGR阀堵塞状态；

5)在NOx排放水平监控模块中，根据EGR阀实测开度和堵塞状态采用滞回算法判断NOx排放水平。

在所述步骤1)中，预设EGR阀位置传感器对应0％开度的电压、对应100％开度的电压、堵塞偏差开度、堵塞持续时间、恢复偏差开度和恢复持续时间、开度阈值I、开度阈值II、开度阈值III、开度阈值IV都根据发动机系统及实际工况标定。

在所述步骤4)中，判断EGR阀堵塞状态的标准如下：

①当前EGR阀堵塞状态为正常时，当EGR阀目标开度与实测开度之差超过预设堵塞偏差开度且持续时间超过预设堵塞持续时间时，则EGR阀堵塞状态跳变为堵塞，否则继续维持正常状态；

②当前EGR阀堵塞状态为堵塞时，当EGR阀目标开度与实测开度之差小于预设恢复偏差开度且持续时间超过预设恢复持续时间时，则EGR阀堵塞状态跳变为正常，否则继续维持堵塞状态。

在所述步骤5)中，将NOx排放水平分为正常、故障、超5和超7四种状态，判断NOx排放水平的方法为：