一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法及裝置，其中方法具體是：按照預設的正弦或者余弦規律，控制EGR閥的開度；在控制EGR閥的開度時，采集進氣壓力信號；根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號；所述固定頻率為預設的正弦或者余弦規律的頻率；根據預先標定的堵塞程度MAP圖，查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、轉速、油量對應的EGR管路堵塞程度。可見本發明技術方案利用頻域響應信號來評價廢棄再循環系統的系統響應性，根據該頻域響應信號的振幅來檢測EGR管路的堵塞程度。由于頻率響應信號的穩定性較高，不容易受到外界干擾，更準確地反映EGR管路的實際情況。
【專利說明】一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法及裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及機械領域，特別是一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法及裝置。
【背景技術】
[0002]廢氣再循環系統(ExhaustGas Recirculation,
E G R)是針對引擎排氣中有害氣體之一的氮氧化物(NOx)所設置的排氣凈化系統。該系統工作原理是將排氣管中部分廢氣經外部管路引入進氣管參與再燃燒，以降低缸內燃燒溫度、降低缸內混合氣中氧氣比例，破壞氮氧化物的生成環境，從而降低氮氧化物的排放。
[0003]為了符合排放法規的要求，發動機均需要配置E G R，以降低排氣中的氮氧化物。由于柴油機主要排放物是氮氧化物和顆粒物(Particu late Matter， PM )，而顆粒物容易產生附著，在E G R工作過程中，廢氣中不可避免地要夾帶著顆粒物，這些顆粒物在流動過程中會逐漸粘附在E G R管路上，由于是在E G R冷卻器中，這樣就不可避免的減小了廢棄的流通面積，導致E G R率的無法準確控制，而E G R率控制不當，容易造成發動機碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放增加，燃油經濟性惡化等問題。因此，在E G R工作過程中對E GR管路堵塞情況的監控就顯得尤為重要。
[0004]現有技術中常 采用的檢測方法是:在一定的工況下，控制E G R閥周期性開度變化，同時，監測在E G R變化周期內的進氣壓力，然后計算進氣壓力最大值與最小值的幅度差值，利用該差值來衡量堵塞的程度。由于進氣壓力信號幅值大小容易受到發動機噪聲等外界干擾的嚴重影響，因此，首先需要去除干擾，也就是需要對進氣壓力信號作濾波處理，而由于干擾信號無法準確測量，因此，準確濾波很難實現。所以，通過壓力幅度差來判斷管道堵塞程度的可靠性不高。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發明目的在于提供一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法及裝置，能夠利用頻域響應信號來評價廢棄再循環系統的系統響應性，根據該頻域響應信號的振幅來檢測E GR管路的堵塞程度。由于頻率響應信號的穩定性較高，不容易受到外界干擾，更準確地反映E G R管路的實際情況。
[0006]第一方面，本發明提供了一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法，所述方法包括:
[0007]按照預設的正弦或者余弦規律，控制E G R閥的開度；
[0008]在控制E G R閥的開度時，采集進氣壓力信號；
[0009]根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號；所述固定頻率為預設的正弦或者余弦規律的頻率；
[0010]根據預先標定的堵塞程度M A P圖，查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、轉速、油量對應的E GR管路堵塞程度。
[0011]優選的，所述根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號，包括:
[0012]對所采集的進氣壓力信號作實數形式離散傅里葉變換得到復數函數；所述實數形式離散傅里葉變換采用固定頻率；
[0013]對所述復數函數進行極坐標變換得到所述固定頻率的頻域響應信號。
[0014]優選的，所述根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號，包括:
[0015]采用信號相關性算法計算所述實數形式離散傅里葉變換產生的實部和虛部；所述信號相關性算法采用固定頻率；
[0016]根據所述實部和虛部計算所述固定頻率的頻域響應信號。
[0017]優選的，所述根據預先標定的堵塞程度M A P圖，查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、轉速、油量對應的E G R管路堵塞程度，包括:
[0018]利用傳感器分別獲取發動機轉速和油量；
[0019]在預先標定的堵塞程度M A P圖中查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、所獲取的轉速、油量對應的E G R管路堵塞程度。
[0020]優選的，所述預先標定的堵塞程度M A P通過以下方法測量得到，包括:
[0021]利用法蘭盤設定不同的管道堵塞程度；
[0022]在每一種管道堵塞程度下，按照預設的幅度變化控制EGR閥的開度，并采集進氣壓力信號；計算所述進氣壓力信號的頻域響應信號的振幅；所述預設的幅度變化為正弦變化或者余弦變化；記錄發動機轉速、油量和所述振幅以及對應的管道堵塞程度；
[0023]根據所記錄的發動機轉速、油量和所述振幅以及對應的管道堵塞程度，繪制堵塞程度M A P圖。
[0024]優選的，所述方法還包括:
[0025]當所查詢的管道堵塞程度大于閾值時，向系統發出告警信息。
[0026]第二方面，本發明提供了一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法，其特征在于，所述裝置包括:
[0027]控制單元，用于按照預設的正弦或者余弦規律，控制EGR閥的開度；
[0028]采集單元，用于在控制E G R閥的開度時，采集進氣壓力信號；
[0029]計算單元，用于根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號；所述固定頻率為預設的正弦或者余弦規律的頻率；
[0030]檢測單元，用于根據預先標定的堵塞程度M A P圖，查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、轉速、油量對應的E G R管路堵塞程度。
[0031]優選的，所述計算單元，包括:
[0032]第一變換子單元，用于對所采集的進氣壓力信號作實數形式離散傅里葉變換得到復數函數；所述實數形式離散傅里葉變換采用固定頻率；
[0033]第二變換子單元，用于對所述復數函數進行極坐標變換得到所述固定頻率的頻域響應信號。
[0034]優選的,所述計算單元,包括:
[0035]第一計算子單元，用于采用信號相關性算法計算所述實數形式離散傅里葉變換產生的實部和虛部；所述信號相關性算法采用固定頻率；[0036]第二計算子單元，用于根據所述實部和虛部計算所述固定頻率的頻域響應信號。
[0037]優選的，所述檢測單元，包括:
[0038]獲取子單元，用于利用傳感器分別獲取發動機轉速和油量；
[0039]查詢子單元，用于在預先標定的堵塞程度M A P圖中查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、所獲取的轉速、油量對應的E G R管路堵塞程度。
[0040]優選的，所述裝置，還包括:
[0041]設定單元，用于利用法蘭盤設定不同的管道堵塞程度；
[0042]測試單元，用于在每一種管道堵塞程度下，按照預設的幅度變化控制E G R閥的開度，并采集進氣壓力信號；計算所述進氣壓力信號的頻域響應信號的振幅；所述預設的幅度變化為正弦變化或者余弦變化；記錄轉速、油量和所述振幅以及對應的管道堵塞程度；
[0043]繪制單元，用于根據所記錄的轉速、油量和所述振幅以及對應的管道堵塞程度，繪制堵塞程度M A P圖。
[0044]優選的,所述裝置還包括:
[0045]告警單元，用于當所查詢的管道堵塞程度大于閾值時，向系統發出告警信息。
[0046]由上述實施例可以看出，本發明提供的一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法及裝置，按照預設的正弦或者余弦規律，控制E G R閥的開度；在控制E G R閥的開度的同時還采集進氣壓力信號；根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號；所述固定頻率為預設的正弦或者余弦規律的頻率；根據預先標定的堵塞程度M A P圖，查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、轉速、油量對應的E G R管路堵塞程度。本發明技術方案是利用頻域響應信號來評價廢棄再循環系統的系統響應性，根據該頻域響應信號的振幅來檢測E G R管路的堵塞程度。由于頻率響應信號的穩定性較高，不容易受到外界干擾，所以，利用本發明技術方案檢測的管道堵塞程度的可靠性較高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0047]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0048]圖1為本發明實施例揭示的廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法實施例1的流程圖；
[0049]圖2為本發明實施例揭示的廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測裝置實施例1的結構圖。
【具體實施方式】
[0050]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明實施例進行詳細描述。
[0051]實施例一
[0052]請參閱圖1，其為本發明實施例揭示的廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法實施例1的流程圖，該方法可包括:
[0053]步驟101，按照預設的正弦或者余弦規律，控制E G R閥的開度。
[0054]由于本實施例應用于檢測廢氣再循環系統(Exhaust Gas Reci r c u Iat ion，EGR)的管道堵塞程度，為了便于理解本實施例的技術方案，下
面首先介紹以下廢氣再循環系統的工作原理。
[0055]E G R是從發動機的排氣管上取廢氣，廢氣流過E G R閥E G R冷卻器后在管道里與新鮮空氣混合后進入氣缸參與燃燒，從而降低氣缸內的最高溫度、氧氣含量等，以減小氮氧化物的排放量。為了保證發動機正常工作性能不受過多影響，必須根據發動機工況的變化，控制廢氣再循環量。實際應用中，常采用電子控制器根據發動機工況，通過電磁閥EG R閥的開度，實現E G R率的控制。由于，E G R率過大，使燃燒速度太慢，燃燒變得不穩定,失火率增加，H C增加、動力性和經濟性下降。E G R率過小，氮氧化物排放達不到法規要求，易產生爆震、發動機過熱等現象。因此，E G R率必須根據發動機工況要求進行控制。通常將E G R率控制在10%?20%范圍。其中，E G R率等于E G R氣體量占進氣氣體量的比值。
[0056]下面根據發動機的不同工況來分析E G R的實際工作狀態，具體可分為以下幾種:
[0057]冷起動及預熱工況:柴油機的轉速和溫度較低，氧氣雖然過量，但是生成氮氧化物的量較小，為了防止E G R影響燃燒的穩定性，一般不進行E G R。
[0058]怠速及低負荷工況:柴油機燃燒的仍然是稀混合氣，汽缸中氧氣含量仍大大過剩，加上氣缸溫度逐步升高，造成氮氧化物排放較快升高，在該工況下，應進行適度E G R。
[0059]加速工況:柴油機油的響應快于氣的響應，特別是對裝有E G R系統的中冷增壓柴油機來說更是如此，所以過度工況會存在較濃的混合氣，此時一般不進行E G R。
[0060]減速工況:柴油機減速時，混合氣變稀，但發動機溫度仍較高，有利于氮氧化物的生成，故應進行E G R。
[0061 ] 發動機啟動時，關閉E G R系統。
[0062]本實施例是在E G R系統正常工作情況下，檢測E G R管路堵塞情況。因此，綜上所述，在實際應用中，可以在發動機處于怠速及低負荷工況下、或者在加速工況下，實現本實施例的技術方案。
[0063]E G R閥的開度直接影響流通截面積，由于傳感器安裝位置的影響，傳感器檢測到的是新鮮空氣和再循環廢氣的混合氣的壓力信號。步驟101是在發動機較為穩定的工況下，保持E G R系統進口廢氣壓力、溫度以及流量變化不大的情況下，將E G R閥的開度在現有開度的基礎上，按照預設的正弦或者余弦規律變化，則E G R系統的流通截面積也隨之發生正弦或者余弦變化，進而E G R管路中的廢氣流量也隨之產生相應，從而導致廢氣壓力呈現響應性波動，因此，可以通過檢測進氣口壓力的波動情況來評價E G R系統的管路堵塞程度。E G R管路堵塞越嚴重，系統響應性就越差，對總管的進氣壓力變化影響就越小。
[0064]步驟102，在控制E G R閥的開度時，采集進氣壓力信號。
[0065]在實際實現過程中，可以在發動機進氣口位置安置一個壓力傳感器，利用該壓力傳感器采集進氣壓力信號。步驟102的觸發條件是當開始執行上述步驟101時，就開始采集進氣壓力信號。也就是說，當E G R閥的開度一旦開始按照預設的正弦或者余弦規律發生變化，就開始采集進氣壓力信號。
[0066]步驟103，根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號；所述固定頻率為預設的正弦或者余弦規律的頻率。
[0067]由于步驟101按照預設的正弦規律或者余弦規律控制EGR閥的開度變化，因此，進氣壓力信號也會呈現出一定的正弦或者余弦規律，這個是由正弦或者余弦的曲線保真度的特性決定的。正弦和余弦信號的曲線保真度的特性，具體是指:
[0068]一個正弦或者余弦曲線信號輸入后，輸出的仍舊是正弦或者余弦曲線，只有幅度和相位可能會發生變化，但是頻率和波的形狀仍舊是一樣的。且，只有正弦或者余弦曲線才擁有這樣的性質。
[0069]因此，可以通過所采集的進氣壓力信號，求解出步驟101控制時所采用的正弦或者余弦的頻率下的頻域響應信號。比如:當步驟101采用的是正弦規律Sinw11:,則步驟103,具體是要根據所采集的進氣壓力信號，計算出W1下的頻域響應信號；當步驟101采用的是正弦規律cosw2t，則步驟103，具體是要根據所采集的進氣壓力信號，計算出W2下的頻域響應信號。總是步驟103所要計算的固定頻率下的頻率響應信號就是為了確定步驟101所采用的正弦或者余弦規律的頻率響應信號。
[0070]為了計算得到固定頻率下的頻域響應信號，本實施例提供以下兩種方式:
[0071]第一種方式，可包括:
[0072]對所采集的進氣壓力信號作實數形式離散傅里葉變換得到復數函數；所述實數形式離散傅里葉變換采用固定頻率；
[0073]對所述復數函數進行極坐標變換換得到所述固定頻率的頻域響應信號。
[0074]實數形式離散傅里葉變換實質上是將時域信號用頻域信號來表示，即，信號從時域轉換至頻域。上述步驟采用固定頻率，經過變換得到固定頻率下的頻域復數函數，然后對該復數函數作極坐標變換能夠計算得到頻率響應信號。
[0075]第二種方式，可包括:
[0076]采用信號相關性算法計算所述實數形式離散傅里葉變換產生的實部和虛部；所述信號相關性算法采用固定頻率；
[0077]根據所述實部和虛部計算所述固定頻率的頻域響應信號。
[0078]下面從數學公式的角度描述離散傅里葉變換原理以及信號相關性算法的原理。
[0079]離散傅里葉合成運算公式為:
【權利要求】
1.一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測方法，其特征在于，所述方法包括: 按照預設的正弦或者余弦規律，控制E G R閥的開度； 在控制E G R閥的開度時，采集進氣壓力信號； 根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號；所述固定頻率為預設的正弦或者余弦規律的頻率； 根據預先標定的堵塞程度M A P圖，查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、轉速、油量對應的E GR管路堵塞程度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號，包括: 對所采集的進氣壓力信號作實數形式離散傅里葉變換得到復數函數；所述實數形式離散傅里葉變換采用固定頻率； 對所述復數函數進行極坐標變換得到所述固定頻率的頻域響應信號。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號，包括: 采用信號相關性算法計算所述實數形式離散傅里葉變換產生的實部和虛部；所述信號相關性算法采用固定頻率； 根據所述實部和虛部計算所述固定頻率的頻域響應信號。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據預先標定的堵塞程度MA P圖，查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、轉速、油量對應的E G R管路堵塞程度，包括: 利用傳感器分別獲取發動機轉速和油量； 在預先標定的堵塞程度MA P圖中查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、所獲取的轉速、油量對應的E G R管路堵塞程度。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的方法，其特征在于，所述預先標定的堵塞程度MA P通過以下方法測量得到，包括: 利用法蘭盤設定不同的管道堵塞程度； 在每一種管道堵塞程度下，按照預設的幅度變化控制E G R閥的開度，并采集進氣壓力信號；計算所述進氣壓力信號的頻域響應信號的振幅；所述預設的幅度變化為正弦變化或者余弦變化；記錄發動機轉速、油量和所述振幅以及對應的管道堵塞程度； 根據所記錄的發動機轉速、油量和所述振幅以及對應的管道堵塞程度，繪制堵塞程度M A P 圖。
6.根據權利要求1~4中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 當所查詢的管道堵塞程度大于閾值時，向系統發出告警信息。
7.一種廢氣再循環系統的管路堵塞程度檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括: 控制單元，用于按照預設的正弦或者余弦規律，控制E G R閥的開度； 采集單元，用于在控制E G R閥的開度時，采集進氣壓力信號； 計算單元，用于根據所采集的進氣壓力信號，計算固定頻率的頻域響應信號；所述固定頻率為預設的正弦或者余弦規律的頻率； 檢測單元，用于根據預先標定的堵塞程度M A P圖，查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、轉速、油量對應的E G R管路堵塞程度。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述計算單元，包括: 第一變換子單元，用于對所采集的進氣壓力信號作實數形式離散傅里葉變換得到復數函數；所述實數形式離散傅里葉變換采用固定頻率； 第二變換子單元，用于對所述復數函數進行極坐標變換得到所述固定頻率的頻域響應信號。
9.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述計算單元，包括: 第一計算子單元，用于采用信號相關性算法計算所述實數形式離散傅里葉變換產生的實部和虛部；所述信號相關性算法采用固定頻率； 第二計算子單元，用于根據所述實部和虛部計算所述固定頻率的頻域響應信號。
10.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述檢測單元，包括: 獲取子單元，用于利用傳感器分別獲取發動機轉速和油量； 查詢子單元，用于在預先標定的堵塞程度MA P圖中查詢與所計算的頻域響應信號的振幅、所獲取的轉速、油量對應的E G R管路堵塞程度。
11.根據權利要求6~10中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置，還包括: 設定單元，用于利用法蘭盤設定不同的管道堵塞程度； 測試單元，用于在每一種管道堵塞程度下，按照預設的幅度變化控制E G R閥的開度，并采集進氣壓力信號；計算所述進氣壓力信號的頻域響應信號的振幅；所述預設的幅度變化為正弦變化或者余弦變化；記錄轉速、油量和所述振幅以及對應的管道堵塞程度； 繪制單元，用于根據所記錄的轉速、油量和所述振幅以及對應的管道堵塞程度，繪制堵塞程度M A P圖。
12.根據權利要求6~10中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 告警單元，用于當所查詢的管道堵塞程度大于閾值時，向系統發出告警信息。
【文檔編號】G01M13/00GK104005885SQ201410225909
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】江楠, 許帥, 武玉臣, 張苗苗, 仝玉華 申請人:濰柴動力股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
