一种流量测量方法及控制器与流程

1.本发明实施例涉及测量控制技术，尤其涉及一种流量测量方法及控制器。


背景技术：

2.随着排放法规的升级，发动机后处理系统需要严格按照法规处理nox和hc等有害排放物。
3.发动机原机排放控制是处理有害排放物的基础，特别的，针对带有egr系统的发动机，真实、合理、有效的egr率控制是原机排放控制的重要保证。egr率的控制依赖于新鲜空气量或者egr流量的测量准确度，若上述气体流量出现测量不准的问题，则容易导致egr率的控制出现偏差。
4.现有技术中通常采用质量流量传感器测量上述气体流量，但质量流量传感器受到安装管路、传感器清洁度以及传感器本身的零点漂移影响，在使用过程中通常会出现一定程度的测量偏差。


技术实现要素：

5.本发明提供一种流量测量方法及控制器，以达到可以保证质量流量传感器始终输出较为准确的流量(质量)测量值同时不干扰发动机正常运行的排放控制的目的。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种流量测量方法，包括：发动机运行时，若质量流量传感器出现测量偏差，则判断设定的工况参量是否达到指定的工况点；
7.若所述工况参量达到所述工况点，则将所述工况参量对应的数值作为输入，通过流量模型计算与当前工况点对应的参考流量；
8.通过所述参考流量校准所述质量流量传感器的流量测量曲线；
9.其中，所述流量测量曲线用于确定流量。
10.进一步的，判断发动机运行时，是否经历全部指定的所述工况点，若是则通过全部的所述参考流量校准所述质量流量传感器的流量测量曲线；
11.其中，全部的所述参考流量与全部指定的所述工况点一一对应。
12.进一步的，判断所述质量流量传感器是否出现测量偏差包括：
13.比较通过所述质量流量传感器测量的流量以及通过所述流量模型计算的流量，若两者的差值超过设定的流量差值，则判定所述质量流量传感器出现测量偏差。
14.进一步的，还包括：
15.控制egr阀关闭；
16.判断所述质量流量传感器测量的流量与进气总量的差值是否超过设定的差值；
17.若egr阀关闭前，通过所述质量流量传感器测量的流量与通过所述流量模型计算的流量的差值超过设定的流量差值，egr阀关闭后，质量流量传感器测量的流量与进气总量的差值超过设定的差值，则判定所述质量流量传感器出现测量偏差；
18.控制egr阀开启。
19.进一步的，所述流量差值与发动机转速以及发动机喷油量相关联；
20.通过第一map图确定所述流量差值。
21.进一步的，所述差值与发动机转速以及环境压力相关联；
22.通过第二map图确定所述差值。
23.进一步的，当发动机进入倒拖阶段后，控制所述egr阀关闭。
24.进一步的，所述流量模型采用神经网络模型。
25.进一步的，相邻两个所述工况点对应的实际流量的差值相同。
26.第二方面，本发明实施例还提供了一种控制器，存储有可执行程序，所述可执行程序用于实现实施例记载的流量测量方法。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
28.1.本发明提出的流量测量方法构建了脱离涉及质量流量传感器输入参数的流量模型，通过流量模型确定指定工况点下的参考流量，通过参量流量校准质量流量传感器的流量测量曲线，由于流量模型输入参数与质量流量传感器的输入参数无关且流量模型在指定工况点下的计算出的参考流量的精度高，因此，基于参考流量校准的流量测量曲线的精度较高，可以保证质量流量传感器始终输出较为准确的流量(质量)测量值。
29.2.采用流量模型计算出的流量作为参考流量，在流量测量曲线校准的过程中，无需关闭egr阀，无需采用关闭egr阀后获取的进气总量作为参考流量，进而保证不会干扰发动机正常运行的排放控制。
附图说明
30.图1是实施例中的发动机进排气管路结构示意图；
31.图2是实施例中的质量流量传感器校准方法流程图；
32.图3是实施例中的另一种质量流量传感器校准方法流程图；
33.图4是实施例中的另一种质量流量传感器校准方法流程图。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
35.实施例一
36.本实施例提出一种流量测量方法，其用于测量进入发动机气缸的新鲜空气的流量(质量)，图1是实施例中的发动机进排气管路结构示意图，示例性的，发动机进排气管路可以包括过滤器1、质量流量传感器2、压缩机3、涡轮4、节流阀5、egr阀6、egr冷却器7、压力传感器p22。
37.示例性的，过滤器1、质量流量传感器2、压缩机3、节流阀5依次连接构成进气管路，空气通过进气管路进入发动机的气缸；涡轮4置于排气歧管上，废弃通过排气歧管排出；egr冷却器7以及egr阀6位于发动机进气口与排气口之间，从排气口排出的一部分气体作为egr气体经过egr冷却器7和egr阀6后回到发动机气缸中。
38.示例性的，本实施例中，流量测量方法用于测量通过过滤器1的空气流量(质量)，
即新鲜空气的流量(质量)。
39.示例性的，压力传感器p22用于测量进入发动机气缸的进气总量，其中进气总量包括鲜空气流量以及egr气体流量。
40.示例性的，当egr阀关闭时，鲜空气流量与进气总量相同。
41.示例性的，本实施例中，质量流量传感器2可以为hfm传感器或者maf传感器，基于质量流量传感器2实现空气流量(质量)的测量。
42.示例性的，质量流量传感器2在使用过程中，由于零点漂移以及使用损耗会造成测量值与实际值之间出现偏差，为使质量流量传感器输出准确的流量测量值，当质量流量传感器出现测量偏差时，需要对质量流量传感器进行校准。
43.本实施例中，流量测量方法包括：通过质量流量传感器的流量测量曲线确定空气流量，其中，若质量流量传感器出现测量偏差则校准质量流量传感器的流量测量曲线。
44.图2是实施例中的质量流量传感器校准方法流程图，参考图2，流量测量曲线校准方法包括：
45.s101.判断设定的工况参量是否达到指定的工况点。
46.示例性的，发动机的运行状态与发动机的进气量相关，本实施例中，工况参量主要包括可以反映发动机运行状态的因素。
47.示例性的，可以通过标定试验确定与进气量密切相关的，且可以直接获取的发动机运行参量，将上述发动机运行参量作为工况参量。
48.示例性的，工况参量可以包括发动机转速、轨压测量值、增压压力、进气压力、进气温度、发动机出水温度、scr上游温度、主喷提前角、主喷设定提前角、预喷油量、总喷油量、nox排放量等。
49.示例性的，本实施例中，利用上述工况参量表示发动机的工况，则一个工况点包含某一时刻全部工况参量对应的数值。其中，针对同一工况点，每种工况参量对应的数值可在一定范围内上下浮动。
50.示例性的，本实施例中，流量测量曲线校准过程采用的工况点为设定量，选定工况点的策略可以为：
51.确定当前发动机的进气流量范围，随机或根据固定步长在进气流量范围内选择若干进气流量值，通过标定试验确定与选定的进气流量值对应的工况参量值，将与一个进气流量值对应的一组工况参量值作为一个工况点；
52.在发动机可以达到的工况内，随机选定若干组工况参量值，将一组工况参量值作为一个工况点。
53.示例性的，本实施例中，当包含多个工况点时，若工况参量对应的数值与其中一个工况点对应相同，则判定设定的工况参量达到指定的工况点。
54.s102.若工况参量达到工况点，则将工况参量对应的数值作为输入，通过流量模型计算与当前工况点对应的参考流量。
55.示例性的，本实施例中，流量模型用于计算某一工况点对应的进气流量，流量模型可以为神经网络模型、kriging模型等非线性数学模型。
56.s103.通过参考流量校准质量流量传感器的流量测量曲线。
57.示例性的，热模式测量为常见的质量流量传感器的测量原理，基于此类质量流量
传感器说明校准过程。
58.示例性的，热模式质量流量传感器的工作方式为：通过流体流动时带走的传感器内部(被加热体)的热量确定流体的流量(质量)，若质量流量传感器的热功率不变，则可以通过质量流量传感器的温度差确定流体的质量流量。
59.示例性的，温度差与质量流量呈一定的函数关系，则流量测量曲线可以为表示温度差
‑
质量流量的函数曲线，其中，质量流量传感器中配置的初始的流量测量曲线可通过标定确定。
60.示例性的，发动机运行时，质量流量传感器也随之工作，因此，每个工况点也对应一个质量流量传感器确定的温度差。
61.示例性的，本实施例中，将通过流量模型计算出的进气流量作为参考流量，将与一个工况点对应的温度差以及参考流量作为一个校准坐标点。
62.示例性的，获取一个校准坐标点后，可以利用该校准坐标点以及原流量测量曲线的采样点重新拟合流量测量曲线，实时校准流量测量曲线。
63.示例性的，也可以利用全部的校准坐标点重新拟合流量测量曲线，或者利用全部的校准坐标点以及原流量测量曲线的采样点重新拟合流量测量曲线。
64.示例性的，质量流量传感器的输出信号通常为模拟电压，模拟电压用于表示测量的质量流量，流量测量曲线也可以为温度差
‑
模拟电压曲线，温度差
‑
模拟电压曲线的校准方式与温度差
‑
质量流量曲线的校准方式相同。
65.示例性的，若质量流量传感器基于其他测量原理，其对应的流量测量曲线的校准方式与上述校准方式类似，即确定该质量流量传感器在测量过程中的自变量，将与一个工况点对应的自变量以及参考流量作为一个校准坐标点，基于校准坐标点校准流量测量曲线。
66.示例性的，采用指定工况点下通过流量模型计算出的参考流量以及原流量测量曲线的采样点进行流量测量曲线的重新拟合，而非通过流量模型计算出的全部参考流量进行流量测量曲线的重新拟合，可以减小由于构建流量模型时，采用的数据样本有限，导致流量模型在非指定工况点下计算出的参考流量的精度较低，进而导致降低质量流量传感器测量精度的问题。
67.本实施例提出的流量测量方法构建了脱离涉及质量流量传感器输入参数的流量模型，通过流量模型确定指定工况点下的参考流量，通过参量流量校准质量流量传感器的流量测量曲线，由于流量模型输入参数与质量流量传感器的输入参数无关且流量模型在指定工况点下的计算出的参考流量的精度高，因此，基于参考流量校准的流量测量曲线的精度较高，可以保证质量流量传感器始终输出较为准确的流量(质量)测量值。
68.此外，由于采用流量模型计算出的流量作为参考流量，因此在流量测量曲线校准的过程中，无需关闭egr阀，无需采用关闭egr阀后获取的进气总量作为参考流量，进而保证不会干扰发动机正常运行的排放控制。
69.图3是实施例中的另一种质量流量传感器校准方法流程图，参考图3，流量测量曲线校准方法还可以为：
70.s201.通过流量模型计算的流量确定质量流量传感器是否出现测量偏差。
71.示例性的，本方案中，流量模型采用神经网络模型，神经网络模型的训练过程与现
有技术相同。
72.特别的，本方案中，训练神经网络模型时的采用的样本数据集为基于指定的工况点以及对应的进气流量形成的数据集。
73.例如，将工况参量记为x
i
，若指定的一个工况点中x
i
对应的数值为k
i
，则针对该工况点，可以围绕k
i
值，在一定的范围内随机生成一组数据，将该组数据与该工况点对应的进气流量进行绑定，形成数据单元，将绑定后的数据单元将入到样本数据集中。
74.示例性的，工况参量包含多种发动机运行参量时，若指定的一个工况点中，没种发动机运行参量的数值为(k1…
k
n
)，对应的进气流量为l，则数据单元中，一条样本数据的形式可以为{random(k1),random(k2)
…
random(k
n
)，l}。其中，random(k
i
)表示在一定的范围内，k
i
附近的一个随机值。
75.示例性的，最终的样本数据集包含与全部选定的工况点对应的数据单元。
76.本方案中，比较通过质量流量传感器测量的流量以及通过流量模型计算的流量，若两者的差值超过设定的流量差值，则判定质量流量传感器出现测量偏差。
77.示例性的，本方案中，流量差值可以为质量流量传感器标称的测量误差值或者经过标定试验确定的测量偏差阈值。
78.作为一种可实施方案，采用经过标定试验确定的测量偏差阈值作为流量差值，其中，进行标定试验时，确定选定参量(例如发动机转速、发动机喷油量)与测量偏差阈值的对应关系，将上述选定参量与测量偏差值阈值的对应关系制成第一map图。
79.示例性的，发动机运行时，通过第一map图确定当前工况下用于判断质量流量传感器是否出现测量偏差的流量差值。
80.s202.判断设定的工况参量是否达到指定的工况点。
81.示例性的，本方案中，选定工况点的策略可以为：
82.确定发动机进气流量的范围，在该范围内，按照固定步长选择若干进气流量值，通过标定试验确定与选定的进气流量值对应的工况参量值，将与一个进气流量值对应的一组工况参量值作为一个工况点。
83.例如，若进气流量的范围为0～1000，则以100为步长，选定10个进气流量值，将与每个进气流量值对应的一组工况参量值作为一个工况点。
84.s203.若工况参量达到工况点，则将工况参量对应的数值作为输入，通过流量模型计算与当前工况点对应的参考流量。
85.s204.通过全部的参考流量校准质量流量传感器的流量测量曲线。
86.示例性的，本方案中，判断发动机运行时，是否经历全部指定的工况点，若是，则通过全部的参考流量校准质量流量传感器的流量测量曲线。
87.示例性的，若选定的工况点的数量为10，则通过流量模型计算出全部工况点对应的参量流量后，再通过参考流量校准质量流量传感器的流量测量曲线。
88.示例性的，本方案中，利用全部的校准坐标点以及原流量测量曲线的采样点重新拟合流量测量曲线，以实现测量测量曲线的校准。
89.在图2所示方案有益效果的基础上，本方案中，基于流量模型计算的流量确定质量流量传感器是否出现测量偏差，其中采用反映发动机转速、发动机喷油量、与测量偏差阈值对应关系的第一map图确定用于判断质量流量传感器是否出现测量偏差的流量差值，可以
避免由于训练流量模型时，采用的数据样本有限，导致流量模型在非指定工况点下计算出的参考流量的精度较低，进而导致不能准确判断质量流量传感器是否出现测量偏差的问题。
90.图4是实施例中的另一种质量流量传感器校准方法流程图，参考图4，流量测量曲线校准方法还可以为：
91.s301.通过流量模型计算的流量确定质量流量传感器是否出现测量偏差。
92.示例性的，本方案中，判断质量流量传感器是否出现测量偏差的方式与步骤s201记载的方式相同。
93.s302.控制egr阀关闭，判断质量流量传感器测量的流量与进气总量的差值是否超过设定的差值，控制egr阀开启。
94.示例性的，参考图1，当判定质量流量传感器出现测量偏差时，则控制egr阀6关闭，由于egr管路关闭，因此通过质量流量传感器2的气体流量与进入发动机气缸的气体流量相同。
95.参考图1，本方案中，比较通过质量流量传感器测量的流量以及通过压力传感器p22确定的流量，判断两者的差值是否超过设定的差值。
96.当通过压力传感器p22确定关闭egr阀6之后的气体流量，即进气总量后，控制egr阀6开启。
97.示例性的，本方案中，若egr阀关闭前，通过质量流量传感器测量的流量与通过流量模型计算的流量的差值超过设定的流量差值，egr阀关闭后，质量流量传感器测量的流量与进气总量的差值超过设定的差值，则判定质量流量传感器出现异常。
98.示例性的，发动机的进排气管路由多个部件耦合而成，引起质量流量传感器出现测量偏差的原因多种多样，一般情况下非进气管路出现故障时，即使质量流量传感器本身不存在异常，通过质量流量传感器测量出的流量相较于通过流量模型计算出的流量也会出现一定偏差，由于校准流量测量曲线的目的在于补偿质量流量传感器本身的测量误差，因此需要在质量流量传感器本身出现异常时再对其流量测量曲线进行校准。
99.作为一种可实施方案，采用经过标定试验确定的偏差阈值作为差值，其中，进行标定试验时，确定选定参量(例如发动机转速、环境压力)与偏差阈值的对应关系，将上述选定参量与偏差值阈值的对应关系制成第二map图。
100.示例性的，发动机运行时，通过第二map图确定当前工况下用于判断质量流量传感器本身是否出现异常的差值。
101.作为一种可实施方案，当发动机进入倒拖阶段后，控制egr阀关闭。
102.示例性的，发动机正常运行时，需要保持egr阀开启，若在此期间关闭egr阀则会导致nox排放上升，严重时会导致排放超标。
103.本方案中，当发动机处于倒拖工况时关闭egr阀，在倒拖工况下，车辆靠惯性运动，发动机缸内没有燃烧，因此不存在nox排放问题。当关闭egr阀且确定出进气总量后，随即控制egr阀按照正常需求开启，以保证发动机正常运行时的排气状态。
104.s303.判断设定的工况参量是否达到指定的工况点。
105.s304.若工况参量达到工况点，则将工况参量对应的数值作为输入，通过流量模型计算与当前工况点对应的参考流量。
106.s305.通过全部的参考流量校准质量流量传感器的流量测量曲线。
107.示例性的，本方案中，步骤s303至步骤s305的实现方式与步骤s202至步骤s204记载的内容相同。
108.在图3所示方案有益效果的基础上，本方案中，当通过流量模型计算出的参考流量确定质量流量传感器出现测量偏差时，进一步通过关闭egr阀后，质量流量传感器测量的流量与进气总量的差值判断质量流量传感器本身是否出现异常，当质量流量传感器本身出现异常时，再校准流量测量曲线，可以避免不必要的计算过程。
109.实施例二
110.示例性的，实施例一提出的流量测量方法可以通过软件的方式实现，本实施例提出一种控制器，控制器配置在车辆内，其存储有可执行程序，可执行程序用于实现实施例记载的任意一种流量测量方法。
111.示例性的，本实施例中，基于控制器可以达到的有益效果与实施例一中对应记载的内容相同。
112.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。