一种基于GPF被动再生的EGR率优化控制方法与流程

一种基于gpf被动再生的egr率优化控制方法
技术领域
1.本发明属于发动机控制技术领域，更具体地，涉及一种基于gpf被动再生的egr率优化控制方法。


背景技术：

2.研究表明egr系统在降低nox，降低油耗和改善抗爆震能力上有一定优势。egr废气降低燃烧温度，避免爆震，抑制点火提前角推迟。
3.在gpf被动再生时，如果egr率过大会造成排气系统温度过低，gpf再生效果较差；同样在gpf再生请求结束后，可以适当提高egr率来降低燃烧温度。
4.基于此，提出了一种基于egr率的gpf被动再生优化控制方法，用于改善gpf被动再生效果的同时避免造成排放中nox增高。
5.cn202011247319.6《一种目标egr率的计算方法与系统》据发动机转速和负荷确定基础目标egr率；根据特殊工况获取对应的修正率；根据基础目标egr率和各修正率确定初始目标egr率；根据egr激活状态条件判断egr是否激活；根据判断结果划分egr状态，确定最终目标egr率。本发明从节气门开度、歧管压差以及最小点火角进行初始目标egr率计算，能够准确计算目标egr率，并且引入egr控制激活条件，对最终目标egr率进行二次修正。该专利根据点火角情况调节egr率的变化，但是并未考虑egr和gpf的配合控制。
6.cn202110717601.4《发动机基本点火效率的计算方法、计算机设备及存储介质》对发动机基本点火效率进行基于气量的学习更新。该专利未考虑egr和gpf的配合控制。


技术实现要素：

7.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于gpf被动再生的egr率优化控制方法在不改变硬件成本的基础上，提出了一种基于egr率的gpf被动再生优化控制方法，既改善gpf再生效果的同时，避免造成排放中nox增高。
8.为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种基于gpf被动再生的egr率优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.s100：默认状态下，egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
设为1；在满足条件s1时，gpf被动再生控制时的egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
取决于发动机转速变化率dn
eng
和火路扭矩变化率dm
engspark
；
10.条件s1为同时满足以下条件：
11.1)gpf被动再生请求状态满足；
12.2)发动机处于断油工况；
13.s200：在条件s1从满足到不满足后，更新egr率修正因子r
egrcompgpfneg re ng
；
14.r
egrcompgpfneg reng
(n)＝[r
egrcompgpfneg reng
(n-1)+δt
×
f(n,rho)]
×
(1+r
egradpationrationeg
)，n＝1,2,3，
…
；
[0015]
直至r
egrcompgpfneg reng
(n)等于预设值r
egrcompgpfnegrengmax
后，再以一定预设变化率降低
到1后不再变化维持为1(默认状态)；其中δt为采样周期，r
egrcompgpfnegreng
(n)为第n次采样周期的egr率修正因子，r
egrcompgpfnegreng
(n-1)为第n-1次采样周期的egr率修正因子；r
egrcompgpfnegreng
(0)为以上条件从满足到不满足的触发时刻，此时r
egrcompgpfnegreng
(0)取被动再生满足结束时刻的egr率修正因子；f(n,rho)为发动机转速n和进入气缸新鲜空气进气密度rho的补偿系数；r
egradpationrationeg
为gpf被动再生工况下的egr率自学习修正因子；
[0016]
s300：根据工况分级对egr率修正因子r
egrcompgpfneg reng
进行自学习修正；
[0017]
s400：将gpf被动再生控制时的egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
与原始的egr率做乘法，得到最终的egr率。
[0018]
进一步地，步骤s200中，所述补偿系数f(n,rho)可通过发动机转速n和进入气缸新鲜空气进气密度rho标定表格简易获得；
[0019]
标定效果为：在不发生爆震，且燃烧稳定性cov不超过3％的前提下nox排放最小；
[0020]
标定方法是根据标定效果，调整各个参数，逐步确定范围，先粗标、再精标。
[0021]
进一步地，所述步骤s300中根据工况分级对egr率修正因子r
egrcompgpfneg reng
进行自学习修正的方法为：
[0022]
出现爆震的工况：出现爆震时，将egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
复位为1；如果egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
复位为1后仍然出现爆震，则将egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
降低为预设值。
[0023]
进一步地，所述步骤s300中根据工况分级对egr率修正因子r
egrcompgpfneg reng
进行自学习修正的方法为：
[0024]
没出现爆震下的工况1：没出现爆震，且被动再生结束时间超过t’，且同时满足条件s2时，根据发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|是否大于预设值，对于egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
进行自学习修正；
[0025]
其中t’取值范围为1s～1.5s；
[0026]
没出现爆震下的工况2：没出现爆震，且被动再生结束时间不超过t’或不满足条件s2时，不对egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
进行自学习修正。
[0027]
进一步地，所述条件s2为同时满足以下条件：
[0028]
(1)发动机转速闭环控制激活；
[0029]
(2)飞轮电气负载变化范围不超过预设值；
[0030]
(3)发动机与传动系统的链接状态不变；
[0031]
(4)发动机水温在预设范围内，本实例取30℃～90℃；
[0032]
(5)变速箱档位未发生变化；
[0033]
(6)以上条件满足超过预设时间t1。
[0034]
进一步地，所述没出现爆震下的工况1中，对于egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
进行自学习修正的方法如下：
[0035]
当满足条件s3时，egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
修正为r
egrcompgpfnegrengmax
×kspeeddiff
；
[0036]
条件s3为：
[0037]
发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于预设值n
speeddiffmargin
，且发动机转速
差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于上一采样周期的发动机转速差n
speeddiff
绝对值且上一采样周期的发动机转速差绝对值大于上上一采样周期的发动机转速差绝对值其中为上一个采样周期内的发动机转速差；为上上一个采样周期内的发动机转速差；
[0038]
所述k
speeddiff
由发动机转速n与实际转速差n
speeddiff
共同决定，作为怠速调控的修正因子；k
speeddiff
可通过发动机转速n和转速差n
speeddiff
标定表格简易获得
[0039]
标定依据：保证转速波动在
±
15rpm以内下尽可能提高egr率；
[0040]
标定方法是根据标定效果，调整各个参数，逐步确定范围，先粗标、再精标。
[0041]
进一步地，发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于预设值n
speeddiffmargin
时间超过t1，说明当前仍然需要进一步降低egr率，则gpf被动再生工况下的egr率自学习状态为gpf被动再生工况下的egr率向下学习状态，即gpf被动再生工况下的egr率自学习修正因子r
egradpationrationeg
需要降低；
[0042]
进一步地，所述没出现爆震下的工况1中，对于egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
进行自学习修正的方法如下：
[0043]
当满足条件s4时，egr率修正因子修正为
[0044]
[1-r
egrcompgpfposreng1
(r
afr
,n)]
×
[1-r
egrcompgpfposreng2
(r
sparkeff
,n)]
×
[1-r
egrcompgpfposreng3
(t
gpftemp
,n)]
×
(1+r
egradpationrationeg
)；
[0045]
式中：r
egrcompgpfposreng1
(r
afr
,n)是空燃比r
afr
与发动机转速确定的修正因子，该修正因子通过标定试验得到的标定表查表得到；
[0046]regrcompgpfposreng2
(r
sparkeff
,n)是点火效率r
sparkeff
和发动机转速确定的修正因子，该修正因子通过标定试验得到的标定表查表得到；
[0047]regrcompgpfposreng3
(t
gpftemp
,n)是gpf温度t
gpftemp
和发动机转速确定的修正因子，该修正因子通过标定试验得到的标定表查表得到；
[0048]regradpationrationeg
是基于转速波动自学习的修正因子，车辆下线时，该修正因子r
egradpationrationeg
为0，并在发动机整个生命周期中不断自学习，该学习值会下电后存储在控制器的eeprom里；
[0049]
条件s4为：
[0050]
发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|不大于预设值n
speeddiffmargin
但大于预设值n
speeddiffmargin1
，或发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|不大于上一采样周期的发动机转速差n
speeddiff
绝对值或上一采样周期的发动机转速差绝对值大于上上一采样周期的发动机转速差绝对值
[0051]
进一步地，所述没出现爆震下的工况1中，对于egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
进行自学习修正的方法如下：
[0052]
当不满足条件s3或s4时，egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
修正为
[0053]
[1-r
egrcompgpfposreng1
(r
afr
,n)]
×
[1-r
egrcompgpfposreng2
(r
sparkeff
,n)]
×
[1-r
egrcompgpfposreng3
(t
gpftemp
,n)]
×
(1+r
egradpationrationeg
)；
[0054]
条件s3为：
[0055]
发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于预设值n
speeddiffmargin
，且发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于上一采样周期的发动机转速差n
speeddiff
绝对值且上一采样周期的发动机转速差绝对值大于上上一采样周期的发动机转速差绝对值
[0056]
条件s4为：
[0057]
发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|不大于预设值n
speeddiffmargin
但大于预设值n
speeddiffmargin1
，或发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|不大于上一采样周期的发动机转速差n
speeddiff
绝对值或上一采样周期的发动机转速差绝对值大于上上一采样周期的发动机转速差绝对值
[0058]
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0059]
(1)本发明在不改变硬件成本的基础上，提出了基于gpf被动再生的egr率优化控制方法，既改善gpf再生效果的同时，避免造成排放中nox增高；
[0060]
(2)本发明根据工况分级对egr率进行自学习修正。
附图说明
[0061]
图1为本发明实施例一种基于gpf被动再生的egr率优化控制方法的流程示意图；
具体实施方式
[0062]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0063]
一种基于gpf被动再生的egr率优化控制方法，包括如下步骤：
[0064]
1.一种基于gpf被动再生的egr率优化控制方法，包括如下步骤：
[0065]
s100：默认状态下，egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
设为1；在满足条件s1时，gpf被动再生控制时的egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
取决于发动机转速变化率dn
eng
和火路扭矩变化率dm
engspark
；
[0066]
条件s1为同时满足以下条件：
[0067]
1)gpf被动再生请求状态满足；
[0068]
2)发动机处于断油工况；
[0069][0070]
同样的火路扭矩变化率，转速变化率越大，egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
越大，避免egr率变化对转速波动影响较大；同样的转速变化率，火路扭矩变化率越大，egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
越小，为了尽快排气系统升温而进行再生。
[0071]
s200：在条件s1从满足到不满足后，更新egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
；
[0072][0073]
直至r
egrcompgpfnegreng
(n)等于预设值r
egrcompgpfnegrengmax
后(本实例r
egrcompgpfnegrengmax
取1.186，此时目的是为了降低再生结束后nox排放过高)，再以一定预设变化率降低到1后不再变化维持为1(默认状态)；其中δt为采样周期(本实例取10ms)，r
egrcompgpfnegreng
(n)为第n次采样周期的egr率修正因子，r
egrcompgpfnegreng
(n-1)为第n-1次采样周期的egr率修正因子；r
egrcompgpfnegreng
(0)为以上条件从满足到不满足的触发时刻，此时r
egrcompgpfnegreng
(0)取被动再生满足结束时刻的egr率修正因子；f(n,rho)为发动机转速n和进入气缸新鲜空气进气密度rho的补偿系数；r
egradpationrationeg
为gpf被动再生工况下的egr率自学习修正因子；
[0074][0075]
发动机转速n越高，同样的进入气缸新鲜空气进气密度rho，补偿系数f(n,rho)越大，此时发动机燃烧稳定性越好，egr率可以快速增加；同样的发动机转速n，进入气缸新鲜空气进气密度rho越高，补偿系数f(n,rho)越大，此时发动机燃烧稳定性越好，egr率可以快速增加。最终标定结果取决于在不发生爆震，且燃烧稳定性cov不超过3％的前提下nox排放最小。
[0076]
所述补偿系数f(n,rho)可通过发动机转速n和进入气缸新鲜空气进气密度rho标定表格简易获得；
[0077]
标定效果为：在不发生爆震，且燃烧稳定性cov不超过3％的前提下nox排放最小；
[0078]
标定方法是根据标定效果，调整各个参数，逐步确定范围，先粗标、再精标。
[0079]
s300：根据工况分级对egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
进行自学习修正；
[0080]
出现爆震的工况：出现爆震时，将egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
复位为1；如果egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
复位为1后仍然出现爆震，则将egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
降低为预设值。
[0081]
没出现爆震下的工况1：没出现爆震，且被动再生结束时间超过t’，且同时满足条件s2时，根据发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|是否大于预设值，对于egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
进行自学习修正；
[0082]
其中t’取值范围为1s～1.5s；
[0083]
所述条件s2为同时满足以下条件：
[0084]
(1)发动机转速闭环控制激活；
[0085]
(2)飞轮电气负载变化范围不超过预设值，本实例取
±
3nm；(飞轮电气负载是指与飞轮连接的用电设备消耗的扭矩，比如空调，发电机等)
[0086]
(3)发动机与传动系统的链接状态不变；
[0087]
(4)发动机水温在预设范围内，本实例取30℃～90℃；
[0088]
(5)变速箱档位未发生变化；
[0089]
(6)以上条件满足超过预设时间t1。
[0090]
没出现爆震下的工况2：没出现爆震，且被动再生结束时间不超过t’或不满足条件s2时，不对egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
进行自学习修正。
[0091]
没出现爆震下的工况1又分为三种情况：
[0092]
1)发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于预设值n
speeddiffmargin
(本实例取100rpm，转速波动过大)，且发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于上一采样周期的发动机转速差n
speeddiff
绝对值且上一采样周期的发动机转速差绝对值大于上上一采样周期的发动机转速差绝对值说明当前工况容易发生转速波动，且转速波动进一步增大。此时egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
取r
egrcompgpfnegrengmax
×kspeeddiff
[0093]kspeeddiff
由发动机转速n和目标转速与实际转速差n
speeddiff
共同决定，作为怠速调控的修正因子。同样发动机转速，转速差n
speeddiff
越大，egr率修正因子越小，降低对转速波动的影响；同样的转速差，发动机转速越大，egr率修正因子越大，egr率对转速异常波动不明显，此时尽可能使用egr的优势，其标定依据是保证转速波动在
±
15rpm以内下尽可能提高egr率。
[0094]
转速差n
speeddiff
取最近n次采样周期内(单个采样周期为10ms)之前的转速差最大值和最小值。n与发动机转速有关，转速越低，n值越小，转速越大，n值越大，主要原因是转速越低，转速波动更能感受到车辆稳定性；转速越高，如果n值过小会造成egr率调控过于频繁而降低了egr的作用优势。
[0095]
表1
[0096][0097]
表2
[0098][0099]
此时如果检测到发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于预设值n
speeddiffmargin
时间超过t1(本实例取0.5s)，说明当前仍然需要进一步降低egr率，则gpf被动再生工况下的egr率自学习状态为gpf被动再生工况下的egr率向下学习状态，即gpf被动再生工况下的egr率自学习修正因子r
egradpationrationeg
需要降低。
[0100]
2)发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|不大于预设值n
speeddiffmargin
但大于预设值n
speeddiffmargin1
(n
speeddiffmargin1
取发动机转速波动设计精度要求n
speeddiffprecision
(gpf再生的转速波动设计要求本实例取45rpm)的预设倍数k1，即n
speeddiffprecision
×
k1，本实例k1取1.2，即本实例n
speeddiffmargin1
取54rpm，即转速波动在发动机转速波动设计精度要求k1倍以下的转速波动误差由转速控制进行调节)，或发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|不大于上一采样周期的发动机转速差n
speeddiff
绝对值或上一采样周期的发动机转速差绝对值大于上上一采样周期的发动机转速差绝对值其中为上一个采样周期内的发动机转速差；为上上一个采样周期内的发动机转速差；
[0101]
说明当前工况转速波动在削弱。此时gpf再生工况下的egr率修正因子取
[0102]
[1-r
egrcompgpfposreng1
(r
afr
,n)]
×
[1-r
egrcompgpfposreng2
(r
sparkeff
,n)]
×
[1-r
egrcompgpfposreng3
(t
gpftemp
,n)]
×
(1+r
egradpationrationeg
)；
[0103]
式中：r
egrcompgpfposreng1
(r
afr,n
)是空燃比r
afr
与发动机转速确定的修正因子，该修正因子通过标定试验得到的标定表查表得到；
[0104]regrcompgpfposreng2
(r
sparkeff
,n)是点火效率r
sparkeff
和发动机转速确定的修正因子，
[0105]
该修正因子通过标定试验得到的标定表查表得到；
[0106]regrcompgpfposreng3
(t
gpftemp
,n)是gpf温度t
gpftemp
和发动机转速确定的修正因子，该修
正因子通过标定试验得到的标定表查表得到；
[0107]regradpationrationeg
是基于转速波动自学习的修正因子，车辆下线时，该修正因子r
egradpationrationeg
为0，并在发动机整个生命周期中不断自学习，该学习值会下电后存储在控制器的eeprom里；
[0108]
一段时间t2(t2与发动机转速n有关)。在t2时间到达后，以一定速率r1(本实例为0.02/10ms)提高egr率。但是，如果一旦检测到发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于预设值n
speeddiffmargin
，说明当前仍然需要进一步降低egr率，则gpf被动再生工况下的egr率自学习状态为gpf被动再生工况下的egr率向下学习状态，即gpf被动再生工况下的egr率自学习修正因子r
egradpationrationeg
需要降低。
[0109]
如果在此过程中未检测到发动机转速差n
speeddiff
绝对值|n
speeddiff
|大于预设值n
speeddiffmargin
时间超过t3(本实例取0.8s)，说明当前仍然需要进一步降低egr率，则gpf被动再生工况下的egr率自学习状态为gpf被动再生工况下的egr率向上学习状态，即gpf被动再生工况下的egr率自学习修正因子r
egradpationrationeg
可以增加。
[0110]
表3
[0111][0112]
3)在以上两个条件均不满足时，gpf被动再生工况下egr率修正因子取
[0113]
[1-r
egrcompgpfposreng1
(r
afr
,n)]
×
[1-r
egrcompgpfposreng2
(r
sparkeff
,n)]
×
[1-r
egrcompgpfposreng3
(t
gpftemp
,n)]
×
(1+r
egradpationrationeg
)
[0114]
。如果检测到上一采样周期gpf被动再生工况下的egr率自学习状态为gpf被动再生工况下的egr率向上学习状态，则gpf被动再生工况下的egr率自学习修正因子r
egradpationrationeg
以一定速率k2＝0.002/10ms增大；如果检测到上一采样周期gpf被动再生工况下的egr率自学习状态为gpf被动再生工况下的egr率向下学习状态，则gpf被动再生工况下的egr率自学习修正因子r
egradpationrationeg
以一定速率k3＝-0.005/10ms增大。向下学习速率要高于向上学习速率，避免gpf主动再生工况下转速波动的发生。
[0115]
以上三个条件的优先级越来越低。
[0116]
被动再生的自学习因子都会在车辆下电后保存，首次未学习的初始值均为0。
[0117]
如果在被动再生结束超过预设时间t0(本实例取10s)且未进入转速闭环，gpf被动再生控制时的egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
直接复位为1。
[0118]
最后将gpf被动再生控制时的egr率修正因子r
egrcompgpfnegreng
与原始的egr率做乘法，得到最终的egr率
[0119]
原始的egr率的计算方法请参考《cn112459910b一种目标egr率的计算方法与系统》。
[0120]
以上所有标定参数的确定方法为避免爆震且燃烧稳定性cov不超过3％的前提下nox含量最低的情况下确定出来的。
[0121]
以上完成了全部的基于egr率的gpf被动再生控制方法。
[0122]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于
限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。