一种在线的氢发动机EGR率测算和闭环控制系统及控制方法
本发明涉及一种在线的氢发动机EGR率测算和闭环控制系统及其方法，所述系统包括空气流量计、氢气流量计、进气压力传感器、EGR温度传感器、EGR压力传感器、发动机转速传感器、ECU电控单元、换热阀、EGR阀和计算机；所述空气流量计、氢气流量计、进气压力传感器、EGR温度传感器、EGR压力传感器和发动机转速传感器分别连接至ECU电控单元的输入端，用于将相关信号传输至ECU电控单元；所述EGR阀和换热阀连接至ECU电控单元的输出端，由ECU电控单元控制其开度；所述计算机与ECU电控单元互联。本发明有效解决了氢发动机EGR率测算精度差、波动大和成本高的问题，并对EGR率和EGR温度形成了闭环的控制，同时可实现不同温度和不同含水量的废气进入再循环。
发明专利
CN202311442596.6
2023-11-01
CN117432537A
2024-01-23
F02D41/00(2006.01)
大连理工大学
卢耀;冯立岩;夏雨;阙锦浩;赵华志
116024 辽宁省大连市高新园区凌工路2号
大连东方专利代理有限责任公司
何圣斐%李洪福
辽宁;21
1.一种在线的氢发动机EGR率测算和闭环控制系统，其特征在于：所述系统包括空气流量计、氢气流量计、进气压力传感器、EGR温度传感器、EGR压力传感器、发动机转速传感器、ECU电控单元、换热阀、EGR阀和计算机；所述空气流量计、氢气流量计、进气压力传感器、EGR温度传感器、EGR压力传感器和发动机转速传感器分别连接至ECU电控单元的输入端，用于将相关信号传输至ECU电控单元；所述EGR阀和换热阀连接至ECU电控单元的输出端，由ECU电控单元控制其开度；所述计算机与ECU电控单元互联。 2.权利要求1所述的一种在线的氢发动机EGR率测算和闭环控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： S1：首先在计算机输入所需的目标EGR率和EGR温度； S2：ECU控制单元接收到目标EGR率和EGR温度的信息，即控制打开EGR阀和换热阀到一定的初始开度，使氢发动机进行EGR工况并通过冷却液对参与再循环的废气进行降温冷却； S3：ECU控制单元首先根据实时的发动机转速和进气压力信号匹配数据库中该工况下无EGR时的空气体积流量数据该信息通过对氢发动机的提前标定获得，并保存在ECU控制单元中； S4：ECU控制单元根据采集的当前进行EGR时的空气质量流量数据由公式计算出当前的空气体积流量/>其中ρair为环境温度下的空气密度； 根据公式计算出当前EGR的体积流量VEGR； ECU控制单元根据空气流量计和氢气流量计测得的空气质量流量和氢气质量流量，由公式计算出当前工况的过量空气系数，其中/>为实测的氢气质量流量，l0表示氢气的化学计量空燃比，根据计算为34.3； 根据过量空气系数λ和氢气燃烧的反应式确定废气的成分和摩尔分数，氢气燃烧的理论反应方程式如下所示： 进一步的，根据过量空气系数、废气的成分和摩尔分数，由公式确定废气的摩尔质量MEGR； 根据理想状态气体方程PV＝nRT和质量公式m＝ρV，获得变种公式用于确定EGR的密度ρEGR，其中PEGR为实测的EGR的压力，TEGR为实测的经冷却后的EGR温度，R表示理想气体常数，为8.314J/(mol·K)； 根据公式mEGR＝ρEGR·VEGR计算出EGR的质量流量； 根据公式计算出当前工况下的EGR率REGR； S5：ECU电控单元根据实时测量的EGR温度和EGR压力，由Antoine方程计算出当前EGR中水分的饱和温度T；其中A、B和C为Antoine常数； S6：ECU电控单元将实时采集的数据信息和计算结果反馈到计算机进行实时显示，并将采集的EGR温度数据和计算的EGR率结果与目标EGR温度和目标EGR率对比；ECU控制单元根据结果，利用PID原理调节换热阀和EGR阀的开度，然后再将EGR温度和EGR率结果进行反馈对比，再根据结果进行调节；如此循环往复，直至当前采集的EGR温度数据和计算的EGR率结果与目标基本吻合。