二、EGR闭环控制及控制策略
为叙述方便,下面以电磁阀式EGR闭环控制系统为例予以论述。
1.EGR闭环控制系统
EGR闭环控制系统的流程框图如图4所示。由发动机实时的负荷和转速信息对号入座查出EGR电磁阀的目标开度(即预存于ECU中的EGR率),与EGR电磁阀开度传感器测知的实际开度进行比较,实现EGR的闭环控制,使EGR电磁阀的实际开度收敛于目标开度。EGR电磁阀开度控制示意图如图5所示。
EGR电磁阀的流通截面积除了与阀芯的升程位置有关外,还受阀芯和阀座上的积炭等其他因素的影响。而由此带来EGR闭环控制系统的控制误差,最终由MAP信号予以补偿。在既定的条件下,MAP信号电压与EGR电磁阀开度位置信号电压具有确定的—对应关系,一旦失去应有的对应关系,在确定EGR电磁阀开度位置信号无故障码的条件下,由MAP信号ECU便可推知EGR电磁阀或通道积炭阻塞程度,进而通过调节EGR电磁阀占空比予以补偿。这种补偿是有限的,积炭阻塞累积到一定程度,补偿机制也无能为力,只能清洗或更换EGR电磁阀予以排除。MAP信号除了用于EGR闭环控制系统因积炭阻塞而致控制误差的补偿外,还主要用于EGR闭环控制系统的故障自诊断监测。
另外,EGR的作用机理是废气稀释混合气体,干扰到了空燃比,因此,还需要氧传感器信号对EGR控制数据予以修正。
2.EGR闭环控制策略
EGR率随发动机负荷和转速而改变。既定发动机的EGR率是在设计制造阶段通过大量的发动机台架实验综合优化做出来的,并且以特性场的形式预存于ECU的ROM中,如图6所示。发动机使用中,按实时工况信息对号入座取用。
为了稳定发动机运行,怠速和暖机工况关闭EGR电磁阀;为保证发动机的动力性,随着发动机负荷增加,EGR率减小,直到完全关闭EGR电磁阀。
(1)控制系统的反馈传感器更为合理
EGR流量的控制元件容易受废气的污染和腐蚀。高温废气对EGR电磁阀阀芯和阀座的污染和腐蚀,在发动机运行期间无时不在。更为不利的是,自发动机开始投入使用那一刻起,EGR电磁阀阀芯和阀座上的积炭和胶质沉积物就必然开始生成并且与时俱进。如何将高温废气与EGR流量控制元件相隔离或高温废气经降温过滤处理后进入EGR电磁阀,则EGR闭环控制系统的控制精度将会大为提高,故障率也会大为降低。
(2)EGR废气引入进气总管,总会造成各缸的EGR流量不均匀
EGR率对工况改变的响应性差,EGR率随工况而变化,工况变化随机万变,而各缸EGR率的改变总是伴随着整个进气总管容积内废气的排空或充填,造成EGR率对工况变化的响应性显得迟缓。