阅读说明：本技术 发动机egr系统和发动机egr系统的诊断策略 (engine EGR system and diagnostic strategy for engine EGR system ) 是由 崔亚彬 张士伟 刘义佳 关松 于 2018-11-30 设计创作，主要内容包括：一种发动机EGR系统和发动机EGR系统的诊断策略,发动机EGR系统包括：EGR管路,所述EGR管路上设有EGR冷却器和EGR阀,所述EGR阀的进气端与所述EGR冷却器的出气端相连；压差传感器,所述压差传感器的进口端可选择性地与所述EGR管路上的第一点和第二点中的一个连通,所述第一点位于所述EGR冷却器的进气端,所述第二点位于所述EGR冷却器的出气端、所述EGR阀的进气端之间,所述压差传感器的出口端与所述EGR管路相连,且连接点位于所述EGR阀的出气端；控制器,所述控制器与所述压差传感器通讯连接。本发明的发动机EGR系统可实现EGR冷却器、EGR阀的堵塞情况检测,有助于准确调节EGR率,避免因为EGR率调节不准确的问题造成发动机爆燃以及油耗增加。(An engine EGR system and diagnostic strategy for an engine EGR system, the engine EGR system comprising: the EGR pipeline is provided with an EGR cooler and an EGR valve, and the air inlet end of the EGR valve is connected with the air outlet end of the EGR cooler; a differential pressure sensor having an inlet end selectively communicable with one of a first point and a second point on the EGR conduit, the first point being located at an inlet end of the EGR cooler, the second point being located between an outlet end of the EGR cooler and an inlet end of the EGR valve, an outlet end of the differential pressure sensor being coupled to the EGR conduit, and a coupling point being located at an outlet end of the EGR valve; and the controller is in communication connection with the differential pressure sensor. The engine EGR system can realize the detection of the blockage condition of the EGR cooler and the EGR valve, is beneficial to accurately adjusting the EGR rate, and avoids the problems of engine detonation and oil consumption increase caused by the inaccurate adjustment of the EGR rate.)

发动机EGR系统和发动机EGR系统的诊断策略

技术领域

本发明涉及发动机制造技术领域，具体而言，涉及一种发动机EGR系统和发动机EGR系统的诊断策略。

背景技术

环境问题，能源危机，苛刻的排放及油耗法规的出台，为内燃机行业提出了严峻的挑战。降油耗、降排放是目前最核心的两个问题。

在上述背景下，各车企及研究机构提出低压EGR系统应用于汽油机，将废气由催化器后引出，引入到压气机前，用冷却后的废气引入缸内，降低缸内工质的温度及比热比，降低中小负荷的泵气损失，在大负荷引入EGR后，可以降低压缩终点温度，从而可以向前提点火角，从而提高高负荷的热效率。

所述发动机EGR系统为外部EGR，其是将催化器后的废气引到进气增压器前，需要经过增压器，进气中冷器以及节气门进入到发动机缸内。经过冷却的EGR对中高负荷爆震具有一定抑制作用，但在小负荷对燃烧起到负面作用，在增加EGR的小负荷区域，会造成燃烧不稳定，并且有一定的失火的风险。因此在小负荷需要提高冷却液温度，降低摩擦的同时，增加燃烧稳定性，从而降低失火风险，降低油耗。在中等负荷，需要较低的水温，这样可以在一定程度上抑制爆震，在高负荷及功率点，需要尽可能低的水温，这样可以进一步降低外特性的爆震，极大的提升动力性，在功率点降低排气温度，提升功率。

EGR由燃烧废气构成，在受到冷却器冷却后容易凝结，结焦，对EGR冷却器及EGR阀造成堵塞。EGR管路的堵塞会造成EGR率调节不准确，在高负荷需要大EGR率的工况下，EGR率调节不准确容易造成发动机严重的爆震，有报废发动机的风险。

相关技术中，还未有较为简单的系统和策略用来测试EGR冷却器及EGR阀的堵塞情况，存在改进空间。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机EGR系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机EGR系统，包括：EGR管路，所述EGR管路上设有EGR冷却器和EGR阀，所述EGR阀的进气端与所述EGR冷却器的出气端相连；压差传感器，所述压差传感器的进口端可选择性地与所述EGR管路上的第一点和第二点中的一个连通，所述第一点位于所述EGR冷却器的进气端，所述第二点位于所述EGR冷却器的出气端、所述EGR阀的进气端之间，所述压差传感器的出口端与所述EGR管路相连，且连接点位于所述EGR阀的出气端；控制器，所述控制器与所述压差传感器通讯连接，以根据所述压差传感器的检测值判断所述EGR管路的堵塞故障。

进一步地，所述的发动机EGR系统，还包括：三通阀，所述三通阀的第一接口与所述第一点相连，所述三通阀的第二接口与所述第二点相连，所述三通阀的第三接口与所述压差传感器的进口端相连，所述三通阀的第三接口可选择性地与所述三通阀的第一接口或第二接口连通。

进一步地，所述的发动机EGR系统，还包括：单向阀，所述单向阀连接在所述压差传感器的出口端与所述EGR管路之间，且所述单向阀从所述压差传感器的出口端到所述EGR管路单向导通。

进一步地，所述控制器设置为在所述压差传感器的进口端与所述第一点连通时所述压差传感器测得的第一压差大于第一标准压差，且在所述压差传感器的进口端与所述第二点连通时所述压差传感器测得的第二压差大于第二标准压差时，判断所述EGR阀堵塞；所述控制器设置为在所述压差传感器的进口端与所述第一点连通时所述压差传感器测得的第一压差大于第一标准压差，且在所述压差传感器的进口端与所述第二点连通时所述压差传感器测得的第二压差不大于第二标准压差时，判断所述EGR冷却器堵塞。

进一步地，所述控制器设置为在判断所述EGR冷却器堵塞时，输出EGR冷却器堵塞故障信号；所述控制器包括存储有第一计算机程序的可读存储介质，所述控制器设置为在判断所述EGR阀堵塞时启动所述第一计算机程序，所述第一计算机程序用于驱动所述EGR阀先以第一预设占空比工作，然后以第一预设频率振荡以清洗所述EGR阀的壁面，再以第二预设占空比工作。

进一步地，所述控制器设置为在启动所述第一计算机程序后，若所述控制器判断所述EGR阀仍然堵塞，则输出故障码。

相对于现有技术，本发明所述的进一步地，具有以下优势：

1)通过设置具有多路进气的压差传感器即可实现EGR冷却器、EGR阀的堵塞情况检测，有助于准确调节EGR率，避免因为EGR率调节不准确的问题造成发动机爆燃以及油耗增加。

本发明的另一目的在于提出一种发动机EGR系统的诊断策略，包括如下步骤：监控EGR冷却器的进气端到EGR阀的进气端之间的第一压差P1；将所述第一压差P1与第一标准压差SP1比较，若P1≤SP1，则继续监控第一压差P1；若P1＞SP1，则测量EGR阀的进气端到EGR阀的出气端之间的第二压差P2；将所述第二压差P2与第二标准压差SP2比较，若P2≤SP2，则判断EGR冷却器堵塞，若P2＞SP2，则判断EGR阀堵塞。

进一步地，所述步骤判断EGR冷却器堵塞后输出EGR冷却器故障信号。

进一步地，所述步骤判断EGR阀堵塞后还包括步骤：进行EGR阀自我修复程序，若进行EGR阀自我修复程序后，P2≤SP2，则继续使用，反之输出EGR阀故障信号。

进一步地，所述步骤进行EGR阀自我修复程序包括驱动所述EGR阀先以第一预设占空比工作，然后以第一预设频率振荡以清洗所述EGR阀的壁面，再以第二预设占空比工作。

进一步地，所述第一标准压差SP1的标定方法包括：根据发动机转速及扭矩查所述EGR冷却器到所述EGR阀之间EGR率的map得到第一目标EGR率，根据所述第一目标EGR率与目标进气量查阅压差map得到第一理论压差；根据发动机累计工作时间，输入所述EGR冷却器和所述EGR阀的第一衰减曲线后得到第一衰减值，所述第一衰减值乘以所述第一理论压差得到所述第一标准压力差；所述第二标准压差SP2的标定方法包括：根据发动机转速及扭矩查所述EGR阀之间EGR率的map得到第二目标EGR率，根据所述第二目标EGR率与目标进气量查阅压差map得到第二理论压差；根据发动机累计工作时间，输入所述EGR阀的第二衰减曲线后得到第二衰减值，所述第二衰减值乘以所述第二理论压差得到所述第二标准压力差。

所述发动机EGR系统的诊断策略与上述的发动机EGR系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的发动机EGR系统的结构原理图；

图2为本发明实施例所述的发动机EGR系统的诊断策略的逻辑图；

图3为标准压差的标定逻辑图；

图4为EGR阀的自我修复程序的逻辑图；

图5为EGR率分布区域图。

附图标记说明：

压气机2，进气中冷器3，节气门5，喷油器7，涡轮机9，催化器10，EGR冷却器11，EGR阀12，压差传感器13，单向阀14，三通阀15。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明实施例的发动机EGR系统为低压EGR系统，发动机EGR系统包括EGR管路，EGR管路的进气端与催化器10的出气端相连，EGR管路的出气端与压气机2的进气端相连，压气机2的出气端通过进气管与进气中冷器3的进气端相连，进气中冷器3的出气端与进气歧管之间设置节气门5，气缸的排气经过涡轮机9后排出，涡轮机9的出气端与催化器10的进气端相连，催化器10可以为三效催化器。

EGR系统由催化器10后取气，经过EGR冷却器11及EGR阀12后引入到压气机2前，经过发动机的增压器、进气中冷器3以及节气门5后进入到气缸内。

如图5所示，EGR对A区域的小负荷对燃烧起到负面作用，在增加EGR的小负荷区域以，会造成燃烧不稳定，并且有一定的失火的风险。但小负荷增加EGR可以降低泵气损失。在B区域中等负荷，需要量比较大的EGR率抑制爆震，降低油耗，在C区域高负荷及功率点，需要一定的EGR率，这样可以进一步降低外特性的爆震，极大的提升动力性，在功率点降低排气温度，提升功率。

如图1所示，发动机EGR系统包括：EGR管路、压差传感器13、控制器。

其中，EGR管路上设有EGR冷却器11和EGR阀12，EGR阀12的进气端与EGR冷却器11的出气端相连，压差传感器13的进口端可选择性地与EGR管路上的第一点和第二点中的一个连通，第一点位于EGR冷却器11的进气端，第二点位于EGR冷却器11的出气端、EGR阀12的进气端之间，压差传感器13的出口端与EGR管路相连，且连接点位于EGR阀12的出气端

也就是说，压差传感器13的进气管路连接EGR冷却器11的前、后两路，压差传感器13的回气管路连接在EGR阀12后。

压差传感器13的进口端连接到EGR冷却器11的进口端之前时，压差传感器13检测的压差为EGR冷却器11和EGR阀12的压差的总和；压差传感器13的进口端连接到EGR冷却器11的出口端之后时，压差传感器13检测的压差为EGR阀12的压差。

在一些实施例中，发动机EGR系统还可以包括：三通阀15，三通阀15的第一接口与第一点相连，三通阀15的第二接口与第二点相连，三通阀15的第三接口与压差传感器13的进口端相连，三通阀15的第三接口可选择性地与三通阀15的第一接口或第二接口连通。通过三通阀15的连通方式即可控制压差传感器13的检测目标。

控制器与压差传感器13通讯连接，以根据压差传感器13的检测值判断EGR管路的堵塞故障，三通阀15可以为电磁阀，控制器与三通阀15通讯连接，控制器根据压差传感器13的检测值控制三通阀15的连通方式。

在一些实施例中，发动机EGR系统还可以包括：单向阀14，单向阀14连接在压差传感器13的出口端与EGR管路之间，且单向阀14从压差传感器13的出口端到EGR管路单向导通。

发动机EGR系统的默认状态为压差传感器13的进口端与EGR管路上的第一点连通，即三通阀15的第三接口与三通阀15的第一接口连通。

如图2所示，控制器设置为在压差传感器13的进口端与第一点连通时压差传感器13测得的第一压差P1大于第一标准压差SP1，且在压差传感器13的进口端与第二点连通时压差传感器13测得的第二压差P2大于第二标准压差SP2时，判断EGR阀12堵塞；控制器设置为在压差传感器13的进口端与第一点连通时压差传感器13测得的第一压差大于第一标准压差，且在压差传感器13的进口端与第二点连通时压差传感器13测得的第二压差不大于第二标准压差时，判断EGR冷却器11堵塞。

换言之，压差传感器13默认为由EGR冷却器11前取气体，经过压差传感器13测得压力差为第一压差P1，与第一压差P1对应的第一标准压差SP1作比较，如果第一压差P1超过第一标准压差SP1，那么三通阀15调节，压差传感器13取气改为冷却器后、EGR阀12前，此时测得压力差为第二压差P2，与第二压差P2对应的第二标准压差SP2比较，第二压差P2大于第二标准压差SP2则判定为EGR阀12堵塞；如若第二压差P2不大于第二标准压差SP2，但第一压差P1仍然大于第一标准压差SP1，则判断为EGR冷却器11堵塞。

如图3所示，第一标准压差SP1的标定方法包括：根据发动机转速及扭矩查EGR冷却器11到EGR阀12之间EGR率的map得到第一目标EGR率，根据第一目标EGR率与目标进气量查阅压差map得到第一理论压差(此压力差为根据EGR率及发动机进气量计算EGR的量，根据EGR的量以及EGR阀12及EGR冷却器11的节流情况试验得到正常的压力差)；根据发动机累计工作时间，输入EGR冷却器11和EGR阀12的第一衰减曲线后得到第一衰减值，第一衰减值乘以第一理论压差得到第一标准压力差。

第二标准压差SP2的标定方法包括：根据发动机转速及扭矩查EGR阀12之间EGR率的map得到第二目标EGR率，根据第二目标EGR率与目标进气量查阅压差map得到第二理论压差(此压力差为根据EGR率及发动机进气量计算EGR的量，根据EGR的量以及EGR阀12及EGR冷却器11的节流情况试验得到正常的压力差)；根据发动机累计工作时间，输入EGR阀12的第二衰减曲线后得到第二衰减值，第二衰减值乘以第二理论压差得到第二标准压力差。

换言之，第一标准压差SP1和第二标准压差SP2都是由图3所示的逻辑得到，不过针对EGR冷却器11以及EGR阀12，有单独的map，由实验数据得到。根据发动机转速及扭矩查EGR率的map得到目标EGR率，目标EGR率与目标进气量查阅压差map得到理论压差(此压力差为根据EGR率及发动机进气量计算EGR的量，根据EGR的量以及EGR阀12及冷却器的节流情况试验得到正常的压力差)；发动机累计工作时间，输入衰减曲线后得到衰减值，衰减值乘以理论压差得到标准压力差。

可以理解的是，发动机累计工作时间为发动机生命周期内的累计工作时间，因为EGR阀12及EGR冷却器11的壁面随时间的累计有一个自然的凝结过程，压差会自然增加，不属于堵塞，逻辑中用衰减曲线去替代，衰减曲线由全生命周期的试验获得。衰减曲线的作用为考虑累计工作时间的因素，修正压差，避免误诊断。

这样，通过设置一个压差传感器13即可实现EGR冷却器11、EGR阀12的堵塞情况检测，有助于准确调节EGR率，避免因为EGR率调节不准确的问题造成发动机爆燃以及油耗增加。

控制器设置为在判断EGR冷却器11堵塞时，输出EGR冷却器11堵塞故障信号，换言之，如果判断为EGR冷却器11堵塞，则输出故障，需要更换或清洗EGR冷却器11。

控制器包括存储有第一计算机程序的可读存储介质，控制器设置为在判断EGR阀12堵塞时启动第一计算机程序，第一计算机程序用于驱动EGR阀12先以第一预设占空比工作，然后以第一预设频率振荡以清洗EGR阀12的壁面，再以第二预设占空比工作。控制器设置为在启动第一计算机程序后，若控制器判断EGR阀12仍然堵塞，则输出故障码。

EGR阀12为与控制器电连接的电磁阀，控制器包括存储有第一计算机程序的可读存储介质，第一计算机程序用于驱动EGR阀12先以第一预设占空比工作，然后以第一预设频率振荡以清洗EGR阀12的壁面，再以第二预设占空比工作，若EGR阀12仍然堵塞，则输出故障码，控制器设置为在判断EGR阀12堵塞时，启动第一计算机程序。第一预设占空比不小于90％，第二预设占空比不小于90％，第一预设频率不小于3Hz。

换言之，如果判断为EGR阀12故障的话，首先进行自我修复程序(第一计算机程序)，如果自我修复后压差降低了，满足使用了，则继续使用，否则报故障，提示更换EGR阀12或拆解清洗EGR阀12。

如图4所示，第一计算机程序包括使用较大的占空比(不小于90％)驱动EGR阀12，然后采用高频(不小于3Hz)振荡，对于阀壁进行清理，再次使用大的占空比(不小于90％)进行挤压，确定新的零点位置。

综上所述，根据本发明实施例的发动机EGR系统，能够诊断出EGR冷却器11以及EGR阀12的堵塞情况。并针对不同的情况采取相应的措施，避免因为EGR率调节不准确的问题造成发动机爆燃以及油耗增加。

本发明还公开了一种发动机EGR系统的诊断策略，发动机EGR系统的结构可以参考上述实施例的描述。

发动机EGR系统的诊断策略包括如下步骤：监控EGR冷却器11的进气端到EGR阀12的进气端之间的第一压差P1；将第一压差P1与第一标准压差SP1比较，若P1≤SP1，则继续监控第一压差P1；若P1＞SP1，则测量EGR阀12的进气端到EGR阀12的出气端之间的第二压差P2；将第二压差P2与第二标准压差SP2比较，若P2≤SP2，则判断EGR冷却器11堵塞，若P2＞SP2，则判断EGR阀12堵塞。

换言之，压差传感器13默认为由EGR冷却器11前取气体，经过压差传感器13测得压力差为第一压差P1，与第一压差P1对应的第一标准压差SP1作比较，如果第一压差P1超过第一标准压差SP1，那么三通阀15调节，压差传感器13取气改为冷却器后、EGR阀12前，此时测得压力差为第二压差P2，与第二压差P2对应的第二标准压差SP2比较，第二压差P2大于第二标准压差SP2则判定为EGR阀12堵塞；如若第二压差P2不大于第二标准压差SP2，但第一压差P1仍然大于第一标准压差SP1，则判断为EGR冷却器11堵塞。

这样，可以准确地实现EGR冷却器11、EGR阀12的堵塞情况检测，有助于准确调节EGR率，避免因为EGR率调节不准确的问题造成发动机爆燃以及油耗增加。

在一些实施例中，步骤判断EGR冷却器11堵塞后输出EGR冷却器11故障信号。换言之，如果判断为EGR冷却器11堵塞，则输出故障，需要更换或清洗EGR冷却器11。

在一些实施例中，步骤判断EGR阀12堵塞后还包括步骤：进行EGR阀12自我修复程序，若进行EGR阀12自我修复程序后，P2≤SP2，则继续使用，反之输出EGR阀12故障信号。

换言之，如果判断为EGR阀12故障的话，首先进行自我修复程序(第一计算机程序)，如果自我修复后压差降低了，满足使用了，则继续使用，否则报故障，提示更换EGR阀12或拆解清洗EGR阀12。

如图4所示，步骤进行EGR阀12自我修复程序包括驱动EGR阀12先以第一预设占空比工作，然后以第一预设频率振荡以清洗EGR阀12的壁面，再以第二预设占空比工作。第一预设占空比不小于90％，第二预设占空比不小于90％，第一预设频率不小于3Hz。

如图3所示，第一标准压差SP1的标定方法包括：根据发动机转速及扭矩查EGR冷却器11到EGR阀12之间EGR率的map得到第一目标EGR率，根据第一目标EGR率与目标进气量查阅压差map得到第一理论压差(此压力差为根据EGR率及发动机进气量计算EGR的量，根据EGR的量以及EGR阀12及EGR冷却器11的节流情况试验得到正常的压力差)；根据发动机累计工作时间，输入EGR冷却器11和EGR阀12的第一衰减曲线后得到第一衰减值，第一衰减值乘以第一理论压差得到第一标准压力差。

如图3所示，第二标准压差SP2的标定方法包括：根据发动机转速及扭矩查EGR阀12之间EGR率的map得到第二目标EGR率，根据第二目标EGR率与目标进气量查阅压差map得到第二理论压差(此压力差为根据EGR率及发动机进气量计算EGR的量，根据EGR的量以及EGR阀12及EGR冷却器11的节流情况试验得到正常的压力差)；根据发动机累计工作时间，输入EGR阀12的第二衰减曲线后得到第二衰减值，第二衰减值乘以第二理论压差得到第二标准压力差。

换言之，第一标准压差SP1和第二标准压差SP2都是由图3所示的逻辑得到，不过针对EGR冷却器11以及EGR阀12，有单独的map，由实验数据得到。根据发动机转速及扭矩查EGR率的map得到目标EGR率，目标EGR率与目标进气量查阅压差map得到理论压差(此压力差为根据EGR率及发动机进气量计算EGR的量，根据EGR的量以及EGR阀12及冷却器的节流情况试验得到正常的压力差)；发动机累计工作时间，输入衰减曲线后得到衰减值，衰减值乘以理论压差得到标准压力差。

可以理解的是，发动机累计工作时间为发动机生命周期内的累计工作时间，因为EGR阀12及EGR冷却器11的壁面随时间的累计有一个自然的凝结过程，压差会自然增加，不属于堵塞，逻辑中用衰减曲线去替代，衰减曲线由全生命周期的试验获得。衰减曲线的作用为考虑累计工作时间的因素，修正压差，避免误诊断。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。