本發明涉及氫內燃機，尤其是涉及一種氫內燃機egr系統控制方法、系統、裝置及存儲介質。

背景技術：

1、隨著傳統能源需求的持續上升和全球變暖問題的突顯，世界主要汽車生產國紛紛加快部署，將發展清潔能源汽車作為國家戰略。氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，對構建清潔低碳安全高效的能源體系、實現碳達峰碳中和目標，具有重要意義。與柴油、天然氣相比，氫氣具有高熱值、高擴散系數、低點火能量、寬著火極限等特點，易與空氣形成均勻混合氣，工作方式與天然氣發動機接近，有利于實現稀薄燃燒，提高發動機的經濟性。較高的火焰燃燒速度使發動機更接近理想熱力循環，并且氫氣自燃溫度較高，可以進行更高壓縮比燃燒，從而提高發動機熱效率。并且燃燒產物無任何碳基污染物，可以真正實現零碳排放。

2、廢氣再循環(egr)是減少氮氧化物(nox)排放、提高氫燃料內燃機效率的有效途徑。egr減少nox的一般原理是氫氣混合物的反應動力學和物理性質的變化，會顯著改變火焰的基本性質，包括層流火焰速度、絕熱火焰溫度和火焰結構，這直接決定了氫內燃機的燃燒特性。對于碳氫化合物燃料，egr率一般是基于二氧化碳濃度計算的，例如中國專利cn114941593a公開了一種內燃機egr率的測量裝置及測量方法，其裝置與內燃機進氣系統連接的二氧化碳測量設備，二氧化碳測量設備用于測量進氣系統中進入燃燒室的氣體中二氧化碳的含量，二氧化碳測量設備與內燃機的egr系統或排氣系統連接，用于測量燃燒室燃燒后排出氣體進入egr系統的二氧化碳含量，同時二氧化碳測量設備負責測量空氣中二氧化碳的含量二氧化碳測量設備將數據傳輸至數據采集模塊。而與傳統內燃機egr的成分不同，氫內燃機egr的主要成分是氮氣(n2)、水蒸氣(h2o)，沒有二氧化碳排放。因此，氫內燃機egr率的測算和傳統汽柴油機不同，如果直接利用基于二氧化碳濃度的計算方法得到egr率，并以此進行egr控制，得到的測算結果將會不準確且難以實現穩定控制。

技術實現思路

1、本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的egr率測算結果將會不準確且難以實現穩定控制的缺陷而提供一種氫內燃機egr系統控制方法、系統、裝置及存儲介質。

2、本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

3、根據本發明的第一方面，提供一種氫內燃機egr系統控制方法，包括以下步驟：s1，獲取目標egr率；s2，控制調節所述egr閥的當前開度；s3，獲取當前的空氣質量流量、氫氣質量流量、廢氣氧濃度以及廢氣和新鮮空氣的混合氣氧濃度；s4，根據所述空氣質量流量、所述氫氣質量流量、所述廢氣氧濃度以及所述混合氣氧濃度，利用氧濃度平衡法獲取當前的實際egr率；s5，對比所述實際egr率與所述目標egr率，并將對比結果作為調節依據返回s2繼續執行，直至當前的實際egr率與所述目標egr率之差小于預設閾值。

4、作為優選的技術方案，利用氧濃度平衡法獲取當前的實際egr率，具體包括：根據所述廢氣氧濃度、所述混合氣氧濃度以及預先獲取的新鮮空氣氧濃度，計算氧濃度差；根據所述氧濃度差、所述空氣質量流量、預先獲取的空氣分子量和廢氣分子量，計算廢氣質量流量；根據所述廢氣質量流量、所述空氣質量流量和所述氫氣質量流量，計算實際egr率。

5、作為優選的技術方案，所述氧濃度差表示為：

6、

7、式中，δyo2為氧濃度差，yo2-air為新鮮空氣氧濃度，yo2-mix為混合氣氧濃度，yo2-egr為廢氣氧濃度；

8、所述廢氣質量流量表示為：

9、

10、式中，megr為廢氣質量流量，mair為空氣質量流量，megr為廢氣分子量，mair為空氣分子量；

11、所述實際egr率表示為：

12、

13、式中，regr為實際egr率，mh2為氫氣質量流量。

14、作為優選的技術方案，所述廢氣分子量的計算表達式為：

15、

16、式中，λ為過量空氣系數。

17、作為優選的技術方案，在所述s2中，利用pid反饋控制原理和接收的實時對比結果，控制調節所述egr閥的當前開度。

18、作為優選的技術方案，所述空氣質量流量利用進氣空氣流量計獲取，所述氫氣質量流量利用氫氣流量計獲取，所述廢氣氧濃度利用廢氣氧濃度傳感器獲取，所述混合氣氧濃度利用混合氣氧濃度傳感器獲取。

19、根據本發明的第二方面，提供一種氫內燃機egr系統控制系統，包括目標egr率獲取模塊、控制模塊、實時數據獲取模塊、egr率計算模塊和結果比對模塊；所述目標egr率獲取模塊，用于獲取目標egr率；所述控制模塊，用于控制調節所述egr閥的當前開度；所述實時數據獲取模塊，用于獲取當前的空氣質量流量、氫氣質量流量、廢氣氧濃度以及廢氣和新鮮空氣的混合氣氧濃度；所述egr率計算模塊，用于根據所述空氣質量流量、所述氫氣質量流量、所述廢氣氧濃度以及所述混合氣氧濃度，利用氧濃度平衡法獲取當前的實際egr率；所述結果比對模塊，用于對比所述實際egr率與所述目標egr率，并將對比結果作為調節依據返回所述控制模塊繼續執行，直至當前的實際egr率與所述目標egr率之差小于預設閾值。

20、作為優選的技術方案，所述egr率計算模塊包括氧濃度差計算單元、廢氣質量流量計算單元和實際egr率計算單元；所述氧濃度差計算單元，用于根據所述廢氣氧濃度、所述混合氣氧濃度以及預先獲取的新鮮空氣氧濃度，計算氧濃度差；所述廢氣質量流量計算單元，用于根據所述氧濃度差、所述空氣質量流量、預先獲取的空氣分子量和廢氣分子量，計算廢氣質量流量；所述實際egr率計算單元，用于根據所述廢氣質量流量、所述空氣質量流量和所述氫氣質量流量，計算實際egr率。

21、根據本發明的第三方面，提供一種氫內燃機egr系統控制裝置，包括存儲器、處理器，以及存儲于所述存儲器中的程序，所述處理器執行所述程序時實現所述的方法。

22、根據本發明的第四方面，提供一種存儲介質，其上存儲有程序，所述程序被執行時實現所述的方法。

23、與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

24、1、本發明提出氧濃度平衡法以實時計算氫內燃機的實際egr率，氧濃度平衡法基于空氣質量流量、氫氣質量流量、廢氣氧濃度以及廢氣和新鮮空氣的混合氣氧濃度實現，充分利用氫內燃機egr的主要成分完成計算，無需使用二氧化碳含量參與計算，能夠有效提高氫內燃機egr率測算的準確性，進而實現氫內燃機egr系統控制的穩定性；

25、2、本發明可通過計算機輸入的目標egr率和測算的實際egr率結果，實現pid原理的在線閉環控制，能夠有效提升氫內燃機運行時恒定egr率工況的穩定性。

技術特征：

1.一種氫內燃機egr系統控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的氫內燃機egr系統控制方法，其特征在于，利用氧濃度平衡法獲取當前的實際egr率，具體包括：

3.根據權利要求2所述的氫內燃機egr系統控制方法，其特征在于，所述氧濃度差表示為：

4.根據權利要求3所述的氫內燃機egr系統控制方法，其特征在于，所述廢氣分子量的計算表達式為：

5.根據權利要求1所述的氫內燃機egr系統控制方法，其特征在于，在所述s2中，利用pid反饋控制原理和接收的實時對比結果，控制調節所述egr閥的當前開度。

6.根據權利要求1所述的氫內燃機egr系統控制方法，其特征在于，所述空氣質量流量利用進氣空氣流量計獲取，所述氫氣質量流量利用氫氣流量計獲取，所述廢氣氧濃度利用廢氣氧濃度傳感器獲取，所述混合氣氧濃度利用混合氣氧濃度傳感器獲取。

7.一種氫內燃機egr系統控制系統，其特征在于，包括目標egr率獲取模塊、控制模塊、實時數據獲取模塊、egr率計算模塊和結果比對模塊；

8.根據權利要求7所述的氫內燃機egr系統控制系統，其特征在于，所述egr率計算模塊包括氧濃度差計算單元、廢氣質量流量計算單元和實際egr率計算單元；

9.一種氫內燃機egr系統控制裝置，包括存儲器、處理器，以及存儲于所述存儲器中的程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-6中任一所述的方法。

10.一種存儲介質，其上存儲有程序，其特征在于，所述程序被執行時實現如權利要求1-6中任一所述的方法。

技術總結
本發明涉及一種氫內燃機EGR系統控制方法、系統、裝置及存儲介質。獲取目標EGR率；控制調節EGR閥的當前開度；獲取當前的空氣質量流量、氫氣質量流量、廢氣氧濃度以及廢氣和新鮮空氣的混合氣氧濃度；根據空氣質量流量、氫氣質量流量、廢氣氧濃度以及混合氣氧濃度，利用氧濃度平衡法獲取當前的實際EGR率；對比實際EGR率與目標EGR率，并將對比結果作為調節依據返回調節EGR閥的當前開度并重新獲取實時數據，直至當前的實際EGR率與目標EGR率之差小于預設閾值。與現有技術相比，本發明具有提高氫內燃機EGR率測算的準確性和穩定性等優點。

技術研發人員：樓狄明,趙克秦,張允華,房亮,楊澤云,李晶,袁毅
受保護的技術使用者：上海華燦科新能源科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24