1.本发明属于废气再循环控制技术领域，尤其涉及一种废气再循环控制方法及系统。
背景技术：
2.废气再循环(exhaust gas recirculation，egr)技术是满足非四排放的关键技术之一，egr即是将排气管中的废气重新引入进气管并参与燃烧的过程，通过egr技术可有效降低燃烧过程中产生的nox。
3.发明人发现，传统废气再循环控制时，没有根据稳态和瞬态不同工况下nox产生的特性进行控制侧的调节，从而导致控制精度较低，以及废气再循环控制过程中nox产生量过高的问题，并且，传统废气再循环控制方法，没有考虑不同工况下脉谱的设置，使得脉谱的设置不能快速的适应废气再循环的瞬态响应，强瞬态作用下，瞬间大量废气通过废气再循环管路进入发动机，出现烟度突然增加的问题。
技术实现要素：
4.本发明为了解决上述问题，提出了一种废气再循环控制方法及系统，本发明采用了新的egr率闭环控制策略，对充气效率进行了修正，考虑到了稳态与瞬态工况的区别标定策略，比例积分微分控制 前馈的控制方法使得egr的响应性更好，让nox的控制更加精准。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本发明提供了一种废气再循环控制方法，包括：
7.获取实际废气流量和废气流量设定值；
8.依据获取的实际废气流量和废气流量设定值，采用比例积分微分控制和前馈控制结合的方法进行废气再循环控制；
9.其中，由废气再循率设定值和进气总量计算得到废气流量，废气流量经过修正系数得到最终的废气流量设定值，稳态时修正系数为1，瞬态加速时，修正系数小于1，瞬态减速时，修正系数大于1；前馈控制采用在不同前馈脉谱之间的切换，正常工况下，前馈脉谱用于加快废气再循环的瞬态响应性，瞬态作用下，前馈脉谱用于减小废气再循环阀的开度。
10.进一步的，获取废气流量设定值时，通过实际进气温度、进气压力和排气压力修正充气效率。
11.进一步的，进气总量m2为：
[0012][0013]
v＝v
_eng
·
λ
[0014]
[0015]
其中：r代表摩尔气体常数；v
_eng
代表发动机排量；λ0代表废气再循环阀关闭状态下不同工况下的发动机充气效率；t
ref
代表标准环境下不同发动机的工况的参考温度；fac代表温度修正系数；f(n，p3-p2)代表每个转速下废气再循环阀开启后进排气压差变化后对充气效率的修正，n代表发动机转速，p3代表排气压力，p2代表进气压力；λ代表非标状态下实际的充气效率。
[0016]
进一步的，修正系数获取方法为：
[0017]
根据每个工况下的设定废气再循环率获取该废气再循环率下实际lambd；
[0018]
将每个工况点的实际lambd填入设定lambd脉谱；
[0019]
每个工况下的设定lambd除以实际lambd得到瞬态下的修正系数。
[0020]
进一步的，实际lambd由排气氧浓度转换得到；排气氧浓度＝((进气总量-发动机燃烧消耗的气量-废气中纯废气量)/(进气总量 油耗量))*氧气浓度。
[0021]
进一步的，废气中纯废气量采用一个时间延迟模块，延时时间根据工况标定。
[0022]
进一步的，发动机运行在正常模式下时前馈值由正常前馈脉谱查表获取，当判断发动机处于强瞬态时，前馈值切换为强瞬态前馈；强瞬态状态判断过程为：分别判断油门变化率、发动机扭矩变化率和转速变化率是否超过标定限值。
[0023]
第二方面，本发明还提供了一种废气再循环控制系统，包括：
[0024]
数据采集模块，被配置为：获取实际废气流量和废气流量设定值；
[0025]
控制模块，被配置为：依据获取的实际废气流量和废气流量设定值，采用比例积分微分控制和前馈控制结合的方法进行废气再循环控制；
[0026]
其中，由废气再循率设定值和进气总量计算得到废气流量，废气流量经过修正系数得到最终的废气流量设定值，稳态时修正系数为1，瞬态加速时，修正系数小于1，瞬态减速时，修正系数大于1；前馈控制采用在不同前馈脉谱之间的切换，正常工况下，前馈脉谱用于加快废气再循环的瞬态响应性，瞬态作用下，前馈脉谱用于减小废气再循环阀的开度。
[0027]
第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的废气再循环控制方法的步骤。
[0028]
第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的废气再循环控制方法的步骤。
[0029]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0030]
1、本发明在获取废气流量时，经过修正系数得到最终的废气流量设定值，具体的，稳态时修正系数为1，瞬态加速时，修正系数小于1，瞬态减速时，修正系数大于1；保证瞬态下烟度更低，更加符合实际，精度更高；采用比例积分微分控制和前馈控制结合的方法进行废气再循环控制，具体的，前馈控制采用在不同前馈脉谱之间的切换，正常工况下，前馈脉谱用于加快废气再循环的瞬态响应性，使得废气再循环的响应性更好，瞬态作用下，前馈脉谱用于减小废气再循环阀的开度，可防止瞬间大量废气通过废气再循环管路进入发动机，降低突加速时的烟度；
[0031]
2、本发明中，通过实际进气温度、进气压力和排气压力修正充气效率，使得进气量计算更加准确，从而使得计算的废气流量更加准确；
[0032]
3、本发明中采用废气再循环率设定值进行闭环控制，而不是直接采用废气流量，
保证了更好的环境适用性，例如高原环境下或者增压器不断老化后，进气压力会随之改变，燃烧状态发生变化，采用废气再循环率闭环可以对废气量进行适应性的调整，保证排放在合理的限制之内；
[0033]
4、本发明中实时lambd修正，保证瞬态下烟度更低，实际的lambd计算采用惰性废气再循环参与计算并运用延时模块，更加符合实际，精度更高；
[0034]
5、本发明中比例积分微分控制 前馈的控制方法使得废气再循环的响应性更好，前馈采用双map形式使得强瞬态下性能标定选择性更大，性能更优。
附图说明
[0035]
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
[0036]
图1为本发明实施例1的废气再循环系统；
[0037]
图2为本发明实施例1的egr控制总体策略；
[0038]
图3为本发明实施例1的实际lambd的获取方法；
[0039]
图4为本发明实施例1的前馈控制模块示意图；
[0040]
图5为本发明实施例1的强瞬态状态判断过程。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0042]
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0043]
egr：exhaust gas recirculation，废气再循环，将发动机排出的废气重新引入进气管和新鲜气体混合后进入燃烧室进行燃烧，此举有效可降低发动机nox排放。
[0044]
ecu：electronic control unit，电子控制单元。
[0045]
egr阀：用于控制再循环的废气量，安装于egr冷却器之前的称为热端egr阀，安装于egr冷却器之后的称为冷端egr阀。
[0046]
vnt：variable nozzle turbine，涡轮机端废气入口处有可改变叶片角度的喷嘴环，喷嘴环可以再完全开启和关闭之间的任意位置，该位置可以按ecu发送的信号达到指定位置，从而调节各发动机转速下的增压器流通能力，以保证增压器的工作效率和响应速度。
[0047]
egr驱动压差δp：p3-p2，p3为涡轮机前排气压力，p2为进气管进气压力(增压器增压压力)。
[0048]
实施例1：
[0049]
针对传统废气再循环控制方法存在的控制精度较低、废气再循环控制过程中nox产生量过高以及瞬间大量废气通过废气再循环管路进入发动机出现烟度突然增加等问题。本实施例提供了一种废气再循环控制方法，包括：
[0050]
获取实际废气流量和废气流量设定值；
[0051]
依据获取的实际废气流量和废气流量设定值，采用比例积分微分控制和前馈控制结合的方法进行废气再循环控制；
[0052]
其中，由废气再循率设定值和进气总量计算得到废气流量，废气流量经过修正系数得到最终的废气流量设定值，稳态时修正系数为1，瞬态加速时，修正系数小于1，瞬态减速时，修正系数大于1；前馈控制采用在不同前馈脉谱之间的切换，正常工况下，前馈脉谱用于加快废气再循环的瞬态响应性，瞬态作用下，前馈脉谱用于减小废气再循环阀的开度。
[0053]
具体的，在获取废气流量时，经过修正系数得到最终的废气流量设定值，具体的，稳态时修正系数为1，瞬态加速时，修正系数小于1，瞬态减速时，修正系数大于1；保证瞬态下烟度更低，更加符合实际，精度更高；采用比例积分微分控制和前馈控制结合的方法进行废气再循环控制，具体的，前馈控制采用在不同前馈脉谱之间的切换，正常工况下，前馈脉谱加快废气再循环的瞬态响应性，使得废气再循环的响应性更好，瞬态作用下，减小前馈脉谱开度，可防止瞬间大量废气通过废气再循环管路进入发动机，降低突加速时的烟度。
[0054]
本实施例中，废气再循环系统对应的硬件配置如图1所示：
[0055]
可选的，在进气总管(egr混合后)上安装进气温度压力传感器，分别测量进入发动机(engine)的气体温度t2和气体压力p2。可以在排气涡轮机前安装压力传感器，测量排气压力p3。可以采用废气文丘里管测量egr废气量。增压器可以设置为普通放气阀增压器，不受控(ecu无法控制增压器)，非vnt增压器。
[0056]
本实施例中，egr控制总体策略见图2所示：
[0057]
可选的，总体控制采用比例积分微分(proportional-integral-derivative control，pid)控制方法，废气流量设定值可以由egr率设定值map计算获取(egr rate map)，其中egr率设定值map可根据不同的工况标定。egr率可以理解为再循环的废气量与吸入气缸的进气总量之比。
[0058]
由安装在发动机上的进气温度压力传感器测量进入发动机的进气压力p2(增压器增压压力)和进气温度t2，进气温度压力传感器计算获取进入发动机的总的进气量m2，计算公式为：
[0059][0060]
v＝v
_eng
·
λ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0061][0062]
其中：r代表摩尔气体常数；v
_eng
代表发动机排量，为已知量，根据实际情况标定获取；λ0代表egr阀关闭状态下\标准环境状态下不同工况下的发动机充气效率，可以在实验室标准环境在标定获取，此处的标准环境具体指参考中冷后温度t
ref
的状态下，例如在标定工况点中冷后温度为50℃；t
ref
代表标准环境下不同发动机的工况的参考温度，可以通过标定获取，例如标定点为50℃固定后，每个工况点都会有一个固定的中冷后温度，t
ref
为基于转速n和喷油量的map；fac代表温度修正系数，可以通过标定获取；f(n，p3-p2)代表每个转速下egr阀开启后进排气压差变化后对充气效率的修正，可以通过标定获取，n代表发动机转速；λ代表非标状态下实际的充气效率，可以根据实际的进气温度t和f(n，p3-p2)共同决定。
[0063]
实际废气流量可以由安装在发动机egr管路上的废气文丘里管获取，计算公式见公式(4)所示：
[0064][0065]
其中：δp为安装于文丘里管上的压差传感器测量的压差；cε为流出系数，表示通过装置的实际流量与理论流量之间关系的系数；β为直径比，文丘里管喉口直径与入口直径之比；d为文丘里管喉口直径；ρ为文丘里管入口气体的密度，具体由入口气体的温度和压力计算获得。
[0066]
由egr率设定值与进气总量m2获取废气流量，废气流量经过lambd修正系数a得到最终的废气流量设定值，其中lamnd修正系数获取方法：
[0067]
ecu根据每个工况下的设定egr率获取该egr率下实际lambd；
[0068]
将每个工况点的实际lambd填入设定lambd脉谱(map)；
[0069]
每个工况下的设定lambd除以实际lambd得到瞬态下的修正系数a。
[0070]
其中，实际lambd的获取方法如图3所示：
[0071]
废气量m egr可以由安装于egr管路上的废气文丘里管获取；
[0072]
egfvctl_ro2airref_c为氧气在大气中的质量分数0.2315；排气氧浓度egfvctl_ro2modval与实际lambd(egfvctl_rlamactval)的转换公式为：
[0073][0074]
其中，o2为排气氧浓度egfvctl_ro2modval。
[0075]
排气氧浓度egfvctl_ro2modval的获取方法见图3所示：
[0076]
egfvctl_ro2modval＝((进气量m2-发动机燃烧消耗的气量-egr废气中纯废气量)/(进气量m2 油耗量))*氧气浓度。
[0077]
其中：考虑到废气再循环延迟的实际情况，egr废气中纯废气量采用一个时间延迟模块，延时时间可根据工况标定(time delay)。排气废气中是含有氧气的，egr再循环废气中也是含有一定量的氧气的：megr/lambd计算的就是egr中的纯废气量(惰性egr量)。
[0078]
前馈控制模块由两部分构成，如图4所示，正常工况下的前馈map和强瞬态前馈map，发动机运行在正常模式下时前馈值由正常前馈map查表获取，当判断发动机处于强瞬态时，前馈值切换为强瞬态前馈，一般情况下，强瞬态前馈map标定开度较小，例如0％。
[0079]
其中，强瞬态状态判断过程如图5所示：
[0080]
分别判断油门变化率、发动机扭矩变化率和转速变化率是否超过标定限值；
[0081]
基于发动机转速标定状态时间延迟cur，保证强瞬态状态能延迟一段时间(例如1s)，此功能的设置可保证发动机瞬态时egr的控制稳定。
[0082]
采用基于lambd的修正和前馈控制的优点：
[0083]
稳态时将发动机的实际lambd填入设定lambd脉谱，修正系数为1，无修正存在；瞬态时实际lambd与设定lambd不相同，存在修正，例如，加速时，实际lambd会小于该工况下的设定lambd，修正系数小于1，废气流量设定值会变小，egr的实际开度也会变小，这样会降低发动机的瞬态烟度，提高加速动力性，减速时，进气量相对充足，nox较高，此时修正系数大于1，egr的开度会变大，对降低nox有好的作用。根据瞬态的强弱不同，修正也不尽相同，瞬态强度越大，修正越明显。
[0084]
前馈采用不同map之间的切换，正常工况下，前馈map的设置与标定可加快egr的瞬
态响应性，强瞬态作用下，前馈map切换为开度相对较小的开度(例如0％)，可使egr阀快速关闭，这样可防止瞬间大量废气通过egr管路进入发动机，降低突加速时的烟度。
[0085]
实施例2：
[0086]
本实施例提供了一种废气再循环控制系统，包括：
[0087]
数据采集模块，被配置为：获取实际废气流量和废气流量设定值；
[0088]
控制模块，被配置为：依据获取的实际废气流量和废气流量设定值，采用比例积分微分控制和前馈控制结合的方法进行废气再循环控制；
[0089]
其中，由废气再循率设定值和进气总量计算得到废气流量，废气流量经过修正系数得到最终的废气流量设定值，稳态时修正系数为1，瞬态加速时，修正系数小于1，瞬态减速时，修正系数大于1；前馈控制采用在不同前馈脉谱之间的切换，正常工况下，前馈脉谱用于加快废气再循环的瞬态响应性，瞬态作用下，前馈脉谱用于减小废气再循环阀的开度。
[0090]
所述系统的工作方法与实施例1的废气再循环控制方法相同，这里不再赘述。
[0091]
实施例3：
[0092]
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了实施例1所述的废气再循环控制方法的步骤。
[0093]
实施例4：
[0094]
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了实施例1所述的废气再循环控制方法的步骤。
[0095]
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。