一种寒冷环境下egr系统的试验方法和装置

文档序号:1874110 发布日期:2021-11-23 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 一种寒冷环境下egr系统的试验方法和装置 (Test method and device for EGR system in cold environment ) 是由 刘道伟 李力 李铁东 张松 史来锋 于 2021-07-16 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种寒冷环境下EGR系统的试验方法和装置,所述方法包括:控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值;在第一时间阈值内加速发动机达到开启EGR系统的第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值,并获取所述EGR系统的状态检测结果;基于所述状态检测结果,确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险。本发明原地怠速时发动机热量较小,避免进入EGR系统开启的工况前EGR系统温度太高导致结冰或冷凝消失,同时原地怠速机舱内没有寒冷环境下的冷风吹拂,发动机进气温度会逐步提升,进而提高了试验的可靠性。(The invention discloses a test method and a test device of an EGR system in a cold environment, wherein the method comprises the following steps: controlling the vehicle to idle in situ until the engine reaches a first water temperature threshold and a first air inlet temperature threshold; accelerating an engine to reach a first engine power threshold and a first torque threshold for starting an EGR system within a first time threshold, and acquiring a state detection result of the EGR system; based on the state detection result, determining the icing risk of the EGR system operating in the current cold environment. The engine heat is smaller when idling in situ, icing or condensation disappearance caused by too high temperature of the EGR system before the EGR system enters the starting working condition of the EGR system is avoided, meanwhile, cold air blowing in a cold environment does not exist in the engine room in the idling in situ, the air inlet temperature of the engine can be gradually improved, and the reliability of the test is further improved.)

一种寒冷环境下EGR系统的试验方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车试验的技术领域,特别涉及一种寒冷环境下EGR系统的试验方法和装置。

背景技术

发动机的废气再循环(Exhaust Gas Re-circulation,EGR)技术是基于内燃机车辆的EGR系统实现的,是指把发动机的部分废气再回到进气系统参与燃烧的技术,废气再循环技术可以有效的提高发动机的燃油经济性。

但是再循环废气中含有大量的水蒸气,在寒冷环境条件下,水蒸气容易在EGR系统中冷凝结冰,造成EGR系统工作失效,影响车辆的运行安全、排放和油耗;可见,寒冷环境条件对EGR系统的开启条件具有较高的要求,这些开启条件和结冰风险之间又是相互矛盾的,造成EGR系统在寒冷环境的稳定性难以评估。

因此,如何准确的评估车辆EGR系统在寒冷环境条件下的结冰风险是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一种寒冷环境下EGR系统的试验方法和装置,以准确的评估车辆EGR系统在寒冷环境条件下的结冰风险。

第一方面,本发明实施例提供了以下方案:

本发明实施例提供了一种寒冷环境下EGR系统的试验方法,所述方法包括:

控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值;

在第一时间阈值内加速发动机达到开启EGR系统的第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值,并获取所述EGR系统的状态检测结果;

基于所述状态检测结果,确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险。

在一种可能的实施例中,所述在第一时间阈值内加速发动机达到开启EGR系统的第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值之后,还包括:

在所述EGR系统的出气口温度不低于第一温度阈值后,控制所述车辆停车熄火。

在一种可能的实施例中,所述第一温度阈值的计算方法包括:

获取所述车辆排出废气的第一水蒸气体积,以及进入所述EGR系统的气体压力;

基于所述第一水蒸气体积和气体压力,获得所述第一水蒸气体积在所述EGR系统中的分压值;

基于预设的对照表,查询所述分压值对应的所述第一温度阈值。

在一种可能的实施例中,所述车辆停车熄火之后,还包括:

待所述出气口的温度不高于第二温度阈值后再进行试验。

在一种可能的实施例中,所述控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值之前,还包括:

检查所述EGR系统的阀门是否能够正常开启,以及所述EGR系统的出气口是否存在冷凝或结冰;

若所述EGR系统的阀门能够正常开启且所述EGR系统的出气口无冷凝或结冰,则执行所述控制车辆原地怠速运行的步骤。

在一种可能的实施例中,所述控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值,包括:

所述车辆启动,原地怠速运行;

调整所述车辆的暖风风速,控制所述发动机的水温在第二时间阈值内上升至所述第一水温阈值;

直至所述发动机的水温和进气温度达到第一水温阈值和第一进气温度阈值。

在一种可能的实施例中,所述状态检测结果包括:EGR系统排水孔存在冷凝水或结冰,EGR系统排水孔不存在冷凝水或结冰;所述确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险,包括:

若存在,则确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;

若不存在,则确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。

在一种可能的实施例中,所述状态检测结果包括:所述EGR系统在所述当前寒冷环境相对于普通环境中的出气口温差;所述确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险,包括:

若所述出气口温差大于20℃,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;

若所述出气口温差不大于20℃,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。

在一种可能的实施例中,所述状态检测结果包括:所述EGR系统在所述当前寒冷环境相对于普通环境中的出气口气压差;判断所述EGR系统在当前寒冷环境下运行是否存在结冰风险,包括:

若所述出气口气压差大于10KPa,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;

若所述出气口气压差不大于10KPa,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。

在一种可能的实施例中,所述试验方法应用于车辆在-20℃以下的寒冷环境。

第二方面,基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种寒冷环境下EGR系统的试验装置,所述装置包括:

第一控制模块,用于控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值;

第二控制模块,用于控制车辆在第一时间阈值内加速发动机达到开启EGR系统的第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值,并获取所述EGR系统的状态检测结果;

第一确定模块,用于基于所述状态检测结果,确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险。

第三方面,基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时以实现第一方面中任一所述方法的步骤。

本发明提供的一种寒冷环境下EGR系统的试验方法和装置与现有技术相比,具有以下优点:

1.通过控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值。原地怠速时发动机热量较小,避免进入EGR系统开启的工况前EGR系统温度太高导致结冰或冷凝消失,同时原地怠速机舱内没有寒冷环境下的冷风吹拂,发动机进气温度会逐步提升,进而提高了试验的可靠性。

2.在第一时间阈值内加速发动机达到开启EGR系统的第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值,并获取所述EGR系统的状态检测结果。车辆发动机在急加速过程中可快速进入EGR系统,避免车辆在寒冷环境下随着车辆的行驶伴随着冷空气进入,发动机的进气温度迅速下降而丢失EGR系统的开启条件,进一步提高了试验的可靠性。

3.基于所述状态检测结果,确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险。确保车辆在寒冷环境下进入EGR系统后,准确的评估车辆EGR系统在寒冷环境条件下的结冰风险,为寒冷环境下的行车安全提供试验数据支撑;同时该方法可以保证在车辆在寒冷条件下行驶,发动机的工况满足EGR的开启条件,EGR可以有效开启并运行,并且EGR系统的开启温度在风险温度范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种寒冷环境下EGR系统的试验方法的流程图;

图2是本发明实施例提供的《饱和水与饱和蒸汽压力温度对照表》;

图3是本发明实施例提供的一种寒冷环境下EGR系统的试验方法的时序图;

图4是本发明实施例提供的一种寒冷环境下EGR系统的试验装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明实施例保护的范围。

请参阅图1,图1为本发明实施例提供的一种寒冷环境下EGR系统的试验方法的流程图,具体包括步骤11至步骤13。

步骤11,控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值;

步骤12,在第一时间阈值内加速发动机达到开启EGR系统的第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值,并获取所述EGR系统的状态检测结果;

步骤13,基于所述状态检测结果,确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险。

具体地,车辆原地怠速运行是车辆的发动机在空档情况下无负荷运转,车辆的油门踏板完全放松,发动机只需克服自身内部机件的摩擦阻力,不对外输出功率,可以理解控制车辆原地怠速运行,可以人工驾驶控制或自动驾驶控制,使车辆在该工况下运转即可。待发动机运作达到第一水温阈值和第一进气温度阈值后,控制车辆起步,在第一时间阈值内加速发动机达到开启EGR系统的第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值,使车辆开启EGR系统;由于EGR系统开启需要车辆不低于一定的水温、进气温度、发动机功率和扭矩之后才能开启,所以在车辆静止状态下先原地怠速运行,发动机的水温、进气温度达到开启条件,再急加速以提升发动机功率和扭矩,达到EGR系统的开启条件,可以确保车辆在寒冷环境下启动EGR系统。其中,本领域技术人员可以理解,第一水温阈值、第一进气温度阈值、第一时间阈值、第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值可以基于技术人员的经验或者实际情况灵活选取,当然还可以对车辆在当前寒冷环境下进行标定测试,进而获得准确的设定阈值,确保发动机在达到设定阈值的工况后EGR系统开启。

通常情况下获取EGR系统的状态检测结果通过数据采集设备获取,试验前数据采集设备安装于试验车辆上,数据采集设备的各传感器安装至车辆的对应位置,以便试验过程中可以随时监测车辆各运行参数;此外EGR系统的冷却器出气口处布置温度传感器,以获取EGR系统的出气口温度,温度传感器将采集的温度数据反馈至数据采集设备,由数据采集设备记录和显示,确定EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险不局限于基于出气口温度判断,下面将具体阐述。

在一种可能的实施例中,所述在第一时间阈值内加速发动机达到开启EGR系统的第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值之后,还包括:

步骤14,在所述EGR系统的出气口温度不低于第一温度阈值后,控制所述车辆停车熄火。

第一温度阈值可以基于技术人员的经验或者实际情况灵活选取,通常情况下第一温度阈值大于等于60℃。

在一种可能的实施例中,所述第一温度阈值的计算方法包括:

获取所述车辆排出废气的第一水蒸气体积,以及进入所述EGR系统的气体压力;

基于所述第一水蒸气体积和气体压力,获得所述第一水蒸气体积在所述EGR系统中的分压值;

基于预设的对照表,查询所述分压值对应的所述第一温度阈值;该预设的对照表可为《饱和水与饱和蒸汽压力温度对照表》,如图2所示。

以乙醇汽油为例,汽油燃烧的化学式:C5H12+8O2=5CO2+6H2O;

乙醇燃烧的化学式:C2H6O+3O2=2CO2+3H2O;空气中组份:21%O2,78%N2,1%其它气体,假设空气中水蒸气忽略不计,空气中的O2全部转化成CO2和H2O,燃烧后的废气中H2O的质量最高含量是11.89%,燃烧后的废气中H2O的体积最高含量是18.5%,进入EGR系统的气体压力与标准大气压近似,选用标准大气压计算,燃烧后的废气中H2O的分压是18.5kpa。

查询《饱和水与饱和蒸汽压力温度对照表》可以得出第一温度阈值选用60℃较为合理。

在一种可能的实施例中,所述车辆停车熄火之后,还包括:

步骤15,待所述出气口的温度不高于第二温度阈值后再进行试验。

车辆停车熄火之后冷冻再进行试验是为了冷却EGR系统,进入EGR系统试验工况后发动机负荷上升,EGR系统温度快速上升,超过目标值之后冷凝水会蒸发,进而导致试验结果的准确性受到影响,通常情况下第二温度阈值选用-10℃。

在一种可能的实施例中,所述控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值之前,还包括:

步骤10,检查所述EGR系统的阀门是否能够正常开启,以及所述EGR系统的出气口是否存在冷凝或结冰;

若所述EGR系统的阀门能够正常开启且所述EGR系统的出气口无冷凝或结冰,则执行所述控制车辆原地怠速运行的步骤。

EGR系统的阀门安装于EGR系统的进气口位置,阀门能够正常开启说明该硬件无故障,发动机达到EGR系统开启的工况后,发动机的部分废气通过阀门开启的通道再回到进气系统参与燃烧(即EGR系统开启);EGR系统的出气口无冷凝或结冰,说明出气口位置无过低的温度,避免对出气口排出的水蒸气产生影响,影响试验的准确性。

在一种可能的实施例中,所述控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值,,包括:

所述车辆启动,原地怠速运行;

调整所述车辆的暖风风速,控制所述发动机的水温在第二时间阈值内上升至所述第一水温阈值;

直至所述发动机的水温和进气温度达到第一水温阈值和第一进气温度阈值。

其中,第二时间阈值为发动机进气温度达到第一进气温度阈值的时间,通常情况下发动机的水温上升速度较快,进气温度的上升速率相对较慢,若发动机的水温上升过高,冷却水对发动机的冷却效果降低,易对试验的稳定性产生影响。由于车辆的暖风是基于冷却水的热量吹拂至车内的,所以调整车辆的暖风风速有效避免发动机的水温过快上涨,暖风风速可依据进气温度达到第一进气温度阈值的时间进行调节,调节方式为手动或自动,对车辆暖风风扇的转速进行调节,第一水温阈值≥60℃。

下面将结合以下三种方式具体阐述判断EGR系统在当前寒冷环境下运行是否存在结冰风险:

在一种可能的实施例中,所述状态检测结果包括:EGR系统排水孔存在冷凝水或结冰,EGR系统排水孔不存在冷凝水或结冰;所述确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险,包括:

若存在,则确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;

若不存在,则确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。

排水孔开设于EGR系统的底部,与出气口连通,排水孔的优选结构为螺纹孔,试验时拆卸排水孔上的堵孔螺钉,以观察EGR系统排水孔是否存在冷凝水或结冰,车辆正常状态下螺钉安装至排水孔中。

在一种可能的实施例中,所述状态检测结果包括:所述EGR系统在所述当前寒冷环境相对于普通环境中的出气口温差;所述确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险,包括:

若所述出气口温差大于20℃,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;

若所述出气口温差不大于20℃,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。

可以理解,当前寒冷环境出气口温度低于普通环境中的出气口温度20℃以上,表示EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;若不低于,EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。

在一种可能的实施例中,所述状态检测结果包括:所述EGR系统在所述当前寒冷环境相对于普通环境中的出气口气压差;判断所述EGR系统在当前寒冷环境下运行是否存在结冰风险,包括:

若所述出气口气压差大于10KPa,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;

若所述出气口气压差不大于10KPa,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。

当前寒冷环境出气口气压小于普通环境中的出气口气压10KPa以上,说明出气口排出的气体水蒸气部分冷凝为固态,EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;若不小于,EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。出气口气压可通过气压传感器采集获取,气压传感器与数据采集设备连接。判断出气口温差和出气口气压差应基于当前寒冷环境与普通环境测试获取的温度和压力数据判断,普通环境是车辆在常温环境(10-25℃)下测试的出气口温度和压力数据。

在一种可能的实施例中,所述试验方法应用于车辆在-20℃以下的寒冷环境。

本发明的方法可以保证在寒冷环境下,车辆行驶过程中,发动机的工况满足EGR系统的开启条件,EGR系统可以有效开启并运行,并且EGR系统的温度在风险温度范围内。其他方式方法无法同时满足所有的EGR开启条件,同时EGR系统的温度在风险温度范围内。所以本发明可以验证车辆在严寒、酷寒或极寒条件下,开启EGR系统是否存在结冰风险,进而评估车辆行驶的安全性。

其中,当车辆在自动状态进行试验时可参阅图3,图3是本发明实施例提供的一种寒冷环境下EGR系统的试验方法的时序图,试验时间以日为单位开展。试验时车辆启动,原地怠速运行,判断水温是否达到EGR(系统)的开启条件;

若否,继续原地怠速运行;

若是,继续判断发动机的进气温度是否达到EGR系统的开启条件,若进气温度没有达到EGR系统的开启条件,开启车辆暖风,保持水温在开启条件,等待发动机的进气温度上升至EGR系统的开启条件;若进气温度达到EGR系统的开启条件,快速起步加速到预定的EGR开启工况,稳定运行EGR开启工况,采集EGR系统的出气口温度,判断EGR测点(出气口)温度是否超过60℃;

若否,继续稳定运行EGR开启工况;

若是,发动机停机冷冻至EGR测点温度-10℃,再重复以上试验,直至当天试验结束。

基于与方法同样的发明构思,本发明实施例提供一种寒冷环境下EGR系统的试验装置,如图4所示为该装置实施例的结构示意图,所述装置包括:

第一控制模块101,用于控制车辆原地怠速运行,至发动机达到第一水温阈值和第一进气温度阈值;

第二控制模块102,用于控制车辆在第一时间阈值内加速发动机达到开启EGR系统的第一发动机功率阈值和第一扭矩阈值,并获取所述EGR系统的状态检测结果;

第一确定模块103,用于基于所述状态检测结果,确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行的结冰风险。

在一种可能的实施例中,所述装置还包括:

第三控制模块,用于在所述EGR系统的出气口温度不低于第一温度阈值后,控制所述车辆停车熄火。

在一种可能的实施例中,所述装置还包括计算第一温度阈值的第一计算模块,所述第一计算模块包括:

第一获取模块,用于获取所述车辆排出废气的第一水蒸气体积,以及进入所述EGR系统的气体压力;

第二获取模块,用于基于所述第一水蒸气体积和气体压力,获得所述第一水蒸气体积在所述EGR系统中的分压值;

第一查询模块,用于基于预设的对照表,查询所述分压值对应的所述第一温度阈值。

在一种可能的实施例中,所述装置还包括:

第三获取模块,用于获取出气口的温度,待所述出气口的温度不高于第二温度阈值后再进行试验。

在一种可能的实施例中,所述装置还包括:

第一检查模块,用于检查所述EGR系统的阀门是否能够正常开启,以及所述EGR系统的出气口是否存在冷凝或结冰;

第一执行模块,用于在所述EGR系统的阀门能够正常开启且所述EGR系统的出气口无冷凝或结冰时,执行所述控制车辆原地怠速运行的步骤。

在一种可能的实施例中,所述第一控制模块包括:

第一运行模块,用于所述车辆启动,原地怠速运行;

第四控制模块,用于调整所述车辆的暖风风速,控制所述发动机的水温在第二时间阈值内上升至所述第一水温阈值;直至所述发动机的水温和进气温度达到第一水温阈值和第一进气温度阈值。

在一种可能的实施例中,所述状态检测结果包括:EGR系统排水孔存在冷凝水或结冰,EGR系统排水孔不存在冷凝水或结冰;所述第一确定模块,包括:

第一确定单元,用于若存在,则确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;

第二确定单元,用于若不存在,则确定所述EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。

在一种可能的实施例中,所述状态检测结果包括:EGR系统在所述当前寒冷环境相对于普通环境中的出气口温差;所述第一确定模块,还包括:

第三确定单元,用于若所述出气口温差大于20℃,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行存在结冰风险;

第四确定单元,用于若所述出气口温差不大于20℃,所述EGR系统在当前寒冷环境下运行不存在结冰风险。

基于与方法同样的发明构思,本发明实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时以实现上述方法实施例中的任一步骤。

本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(模块、系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

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