具有低压EGR系统的EGR率控制方法、系统及车辆

摘要

本发明提供了一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法、系统及车辆，该方法包括：根据发动机转速和预期扭矩确定目标EGR率；根据目标EGR率以及当前EGR率和目标EGR率之间的差值得到EGR率的滞后率；比较EGR率的滞后率和滞后率限值；如果所述EGR率的滞后率大于滞后率限值，则进入EGR率的预控制模式，以对当前EGR率进行控制，以使当前EGR率达到目标EGR率。本发明的方法可以根据EGR率的滞后率判断出EGR率的滞后程度，并在EGR率的滞后程度较为严重时，进入EGR率的预控制模式以对当前EGR率进行控制，从而使车辆在瞬态运行过程实际进入缸内的EGR率与当前工况预期的目标EGR率保持一致，有效降低瞬态运行过程的排放和油耗，并提升加速性能。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法、系统及车辆。

背景技术

环境问题，能源危机，苛刻的排放及油耗法规的出台，为内燃机行业提出了严峻的挑战。降油耗、降排放是各大汽车厂商力争实现的目标。

目前，可以通过引入涡轮增压器来降低车辆的油耗，但是废气涡轮增发动机引入EGR，即：排气再循环(Exhaust Gas Recirculation)在汽车瞬态运行(如瞬间超车等急加速工况)时对于EGR率的控制存在一定的问题，例如：发动机EGR系统是将催化器后的废气引到进气增压器前，需要经过增压器，进气中冷器以及节气门才能进入到发动机缸内。如此一来，管路较长，在汽车瞬态运行(如急加速超车)时，很难保证进入到发动机缸内的EGR率就是目标的EGR率，存在一定的滞后性，从而影响车辆排放和车辆加速性能。可以对EGR率进行预先的控制，从而降低甚至消除滞后性，但是，并非所有工况都需要对EGR率进行预先的控制，因此，如何确定出是否需要对EGR率进行预先的控制是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法，该方法可以根据EGR率的滞后率判断出EGR率的滞后程度，并在EGR率的滞后程度较为严重(例如瞬态运行过程，如超车等急加速工况)时，进入EGR率的预控制模式以对当前EGR率进行控制，从而使车辆在瞬态运行过程实际进入缸内的EGR率与当前工况预期的目标EGR率保持一致，有效降低瞬态运行过程的排放和油耗，并提升加速性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法，所述低压EGR系统包括依次串联的催化器、EGR冷却器、EGR阀和EGR中冷器，所述EGR中冷器与发动机的进气侧相连，所述催化器与增压器的排气侧相连，所述方法包括以下步骤：根据发动机转速和预期扭矩确定目标EGR率；根据所述目标EGR率以及当前EGR率和所述目标EGR率之间的差值得到EGR率的滞后率；比较所述EGR率的滞后率和滞后率限值；如果所述EGR率的滞后率大于所述滞后率限值，则进入EGR率的预控制模式，以对所述当前EGR率进行控制，以使当前EGR率达到所述目标EGR率。

进一步的，所述当前EGR率，通过如下方式得到：根据进气温度和进气压力确定总进气量；根据油耗和空燃比确定新鲜空气进气量，并根据所述总进气量和所述新鲜空气进气量得到废气进气量；根据所述废气进气量和所述总进气量得到所述当前EGR率。

进一步的，所述根据所述目标EGR率以及当前EGR率和所述目标EGR率之间的差值得到EGR率的滞后率的步骤，包括：将所述目标EGR率与所述当前EGR率做差以得到当前EGR率和所述目标EGR率之间的差值；将所述差值与所述目标EGR率之间的比值作为所述EGR率的滞后率。

进一步的，所述滞后率限值通过如下方式得到：根据所述目标EGR率和所述发动机转速得到滞后率限值。

进一步的，在进入EGR率的预控制模式之后，对所述当前EGR率进行控制，以使当前EGR率达到所述目标EGR率，包括：调节EGR阀的开度，以使当前EGR率达到所述目标EGR率。

相对于现有技术，本发明所述的具有低压EGR系统的EGR率控制方法具有以下优势：

本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制方法，可以根据EGR率的滞后率判断出EGR率的滞后程度，并在EGR率的滞后程度较为严重(例如瞬态运行过程，如超车等急加速工况)时，进入EGR率的预控制模式以对当前EGR率进行控制，使得当前EGR率快速达到目标EGR率，从而使车辆在瞬态运行过程实际进入缸内的EGR率与当前工况预期的目标EGR率保持一致，有效降低瞬态运行过程的排放和油耗，并提升加速性能。

本发明的另一个目的在于提出一种具有低压EGR系统的EGR率控制系统，该系统可以根据EGR率的滞后率判断出EGR率的滞后程度，并在EGR率的滞后程度较为严重(例如瞬态运行过程，如超车等急加速工况)时，进入EGR率的预控制模式以对当前EGR率进行控制，从而使车辆在瞬态运行过程实际进入缸内的EGR率与当前工况预期的目标EGR率保持一致，有效降低瞬态运行过程的排放和油耗，并提升加速性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有低压EGR系统的EGR率控制系统，所述低压EGR系统包括依次串联的催化器、EGR冷却器、EGR阀和EGR中冷器，所述EGR中冷器与发动机的进气侧相连，所述催化器与增压器的排气侧相连，所述系统包括：目标EGR率确定模块，用于根据发动机转速和预期扭矩确定目标EGR率；EGR率的滞后率确定模块，用于根据所述目标EGR率以及当前EGR率和所述目标EGR率之间的差值得到EGR率的滞后率；比较模块，用于比较所述EGR率的滞后率和滞后率限值；EGR率的预控制模块，用于在所述EGR率的滞后率大于所述滞后率限值时，进入EGR率的预控制模式，以对所述当前EGR率进行控制，以使当前EGR率达到所述目标EGR率。

进一步的，所述EGR率的滞后率确定模块用于根据进气温度和进气压力确定总进气量，并根据油耗和空燃比确定新鲜空气进气量，并根据所述总进气量和所述新鲜空气进气量得到废气进气量，以及根据所述废气进气量和所述总进气量得到所述当前EGR率。

进一步的，所述EGR率的滞后率确定模块用于将所述目标EGR率与所述当前EGR率做差以得到当前EGR率和所述目标EGR率之间的差值，并将所述差值与所述目标EGR率之间的比值作为所述EGR率的滞后率。

进一步的，还包括：滞后率限值确定模块，用于根据所述目标EGR率和所述发动机转速得到滞后率限值。

所述的具有低压EGR系统的EGR率控制系统与上述的具有低压EGR系统的EGR率控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆，该车辆可以根据EGR率的滞后率判断出EGR率的滞后程度，并在EGR率的滞后程度较为严重(例如瞬态运行过程，如超车等急加速工况)时，进入EGR率的预控制模式以对当前EGR率进行控制，从而使车辆在瞬态运行过程实际进入缸内的EGR率与当前工况预期的目标EGR率保持一致，有效降低瞬态运行过程的排放和油耗，并提升加速性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆，设置有如上述实施例所述的具有低压EGR系统的EGR率控制系统。

所述的车辆与上述的具有低压EGR系统的EGR率控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的发动机系统的示意图；

图2为本发明实施例所述的具有低压EGR系统的EGR率控制方法的流程图；

图3为本发明一个实施例所述的具有低压EGR系统的EGR率控制方法的流；

图4为本发明一个实施例所述的具有低压EGR系统的EGR率控制方法中对EGR率进行与控制的流程图；

图5为本发明实施例所述的具有低压EGR系统的EGR率控制系统的结构框图。

附图标记说明：

EGR中冷器1、氧传感器2、喷油器3、增压器4、催化器5、氧传感器6、节气门7、EGR阀8、EGR冷却器9、具有低压EGR系统的EGR率控制系统500、目标EGR率确定模块510、EGR率的滞后率确定模块520、比较模块530、EGR率的预控制模块540。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图2是根据本发明一个实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制方法的流程图。

在描述根据本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制方法之前，首先对发动机系统进行说明。

如图1所示，发动机系统包括低压EGR系统和其它结构，低压EGR系统包括依次串联的催化器5、EGR冷却器9、EGR阀8和EGR中冷器1，EGR中冷器1与发动机的进气侧相连，催化器5与增压器4的排气侧相连；当然，还可以包括其它结构，如：氧传感器2、喷油器3、增压器4氧传感器6以及节气门7等。其中，低压EGR系统将发动机废气由催化器5后取气，经过EGR阀8及EGR冷却器9后引入到进气中冷前，经过增压器4，EGR中冷器1以及节气门7后进入到缸内。由于管路太长，存在滞后性，不能很快地使进入缸内的EGR率等于此工况下的目标EGR率，尤其在瞬态运行过程(如瞬间急加速)中，当前的EGR率与目标EGR率差别较大，不能够很快地使进入缸内的EGR率等于此工况下的目标EGR率，导致在瞬态运行过程(如瞬间急加速)中油耗较高、排放较差，并影响加速性能。因此，本发明的实施例公开了一种有效判断出当前的EGR率与目标EGR率的差别是否较大，并在判断出当前的EGR率与目标EGR率的差别较大时，例如在瞬态运行过程(如瞬间急加速)中，可以迅速进入EGR率的预控制模式，以对当前EGR率进行控制，从而使得当前EGR率能够较快地达到目标EGR率，以降低油耗和污染物排放，并提升车辆加速性能的具有低压EGR系统的EGR率控制方法。

如图2所示，并结合图3，根据本发明一个实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制方法，包括如下步骤：

S101：根据发动机转速和预期扭矩确定目标EGR率。

其中，预期扭矩为但不限于根据当前的油门踏板开度确定的。例如：根据油门踏板的变化的当前位置，查预先标定的数据表得到，由于发动机系统的响应存在滞后性，因此，发动机的实际扭矩还没有达到这个预期扭矩，尤其在瞬态运行过程中，如瞬间快速超车等瞬间急加速时，由于发动机的实际扭矩不能很快地达到这个预期扭矩，使驾驶员等更为明显感觉到发动机系统的响应的滞后性，影响车辆加速表现。

预先标定的数据表中包括了油门踏板的变化的不同位置和不同的预期扭矩的对应关系，可以通过试验标定得到。从而，便可以根据当前的油门踏板开度查表得到相应的预期扭矩。预期扭矩指期望发送机的输出扭矩当前可达到的扭矩。

根据发发动机转速和预期扭矩，可以通过查询EGR率映射表而得到目标EGR率。EGR率映射表中的数据的横坐标为发动机转速，纵坐标为扭矩，内容为EGR率，EGR率映射表中的数据可以预先根据试验标定获得。从而，便可以根据发动机转速和预期扭矩查询EGR率映射表，进而，方便地确定出相应的目标EGR率。

步骤S102：根据目标EGR率以及当前EGR率和目标EGR率之间的差值得到EGR率的滞后率。

具体包括：

1、将目标EGR率与当前EGR率做差以得到当前EGR率和目标EGR率之间的差值。

2、将差值与目标EGR率之间的比值作为EGR率的滞后率。

即：目标EGR率减去当前EGR率的差值比上目标EGR率，得到EGR率的滞后率。

在上述示例中，当前EGR率为当前实际进入发动机缸内的废气(即：废气进气量)所占进入发动机总气量(即：总进气量)的比例。具体而言，当前EGR率，通过如下方式得到：

1、根据进气温度和进气压力确定总进气量。

2、根据油耗和空燃比确定新鲜空气进气量，并根据总进气量和新鲜空气进气量得到废气进气量。

3、根据废气进气量和总进气量得到当前EGR率。

即：具体进入缸内的总空气量减去新鲜空气量(即：新鲜空气进气量)，其差值比上总的进气量得到当前EGR率。总的进气量可根据进气温度传感器、进气压力传感器的输出信号计算得到，新鲜空气进气量可以根据当前油耗量及空燃比计算得到。空燃比为标定的理论空燃比，如14.5。

步骤S103：比较EGR率的滞后率和滞后率限值。

其中，滞后率限值通过如下方式得到：根据目标EGR率和发动机转速得到滞后率限值。例如：根据目标EGR率及当前的发动机转速，查找EGR率滞后映射表，得到EGR率的滞后率的限值。EGR率滞后映射表的横坐标为目标EGR率，纵坐标为发动机转速，内容为EGR率的滞后率的限值。

需要说明的是，不同的EGR率及不同的发动机转速对应不同的滞后率限值，EGR率滞后映射表中具体数值可以根据试验预先标定得到，其中，发动机转速越高，EGR率的滞后率限值越大，大的EGR率时EGR率的滞后率限值可以适当放宽一点。

步骤S104：如果EGR率的滞后率大于滞后率限值，则进入EGR率的预控制模式，以对当前EGR率进行控制，以使当前EGR率达到目标EGR率。

需要说明的是，当EGR率的滞后率大于EGR率的滞后率限值，认为此时EGR率的滞后已经相当严重，需要进入EGR率的预控制模式，当EGR率的滞后率小于EGR率的滞后率限值，认为EGR率的滞后在可接受范围内，可以不进入预控制。

根据本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制方法，可以根据EGR率的滞后率判断出EGR率的滞后程度，并在EGR率的滞后程度较为严重(例如瞬态运行过程，如超车等急加速工况)时，进入EGR率的预控制模式以对当前EGR率进行控制，使得当前EGR率快速达到目标EGR率，从而使车辆在瞬态运行过程实际进入缸内的EGR率与当前工况预期的目标EGR率保持一致，有效降低瞬态运行过程的排放和油耗，并提升加速性能。

进一步地，在进入EGR率的预控制模式之后，对当前EGR率进行控制，以使当前EGR率达到目标EGR率，包括：调节EGR阀的开度，以使当前EGR率达到所述目标EGR率。

具体来说，如图4所示，进入EGR率的预控制模式之后，对当前EGR率进行控制包括以下步骤：

S201：根据当前EGR率和目标EGR率之间的差值得到EGR阀开度调整值。

根据当前EGR率和目标EGR率之间的差值得到EGR阀开度调整值，包括：使用PID控制器根据当前EGR率和目标EGR率之间的差值，针对目标EGR率，做闭环PID调节，输出的调整值为EGR阀开度的值(即：EGR阀开度调整值)。

S202：根据EGR阀开度调整值和EGR阀目标开度得到EGR阀基础开度。

具体地，EGR阀目标开度加上EGR阀开度调整值，得到EGR阀基础开度。其中，EGR阀目标开度为但不限于根据发动机转速和预期扭矩得到，例如：查EGR阀开度映射表得到。EGR开度映射表的横坐标为发动机转速，纵坐标为扭矩，内容为EGR阀开度，EGR开度映射表中的数据可以根据试验预先标定得到。从而，可以根据发动机转速和预期扭矩查询EGR开度映射表，而得到相应的EGR阀目标开度。

S203：获取油门踏板开度变化率，并根据油门踏板开度变化率和目标EGR率确定EGR阀开度预控制修正量。

在本发明的一个实施例中，获取油门踏板开度变化率的步骤，包括：检测单位时间前后的油门踏板开度，并根据所述单位时间前后的油门踏板开度确定所述油门踏板开度变化率。例如：在单位时间(如0.1S)内，根据油门踏板变化的角度及方向，最终输出为开度比时间(即：油门踏板开度变化率)。

根据油门踏板开度变化率和目标EGR率确定EGR阀开度预控制修正量可以通过查表的方式得到，例如：将油门踏板变化率及目标EGR率，输入到EGR阀开度预控制修正映射表中，得到EGR阀开度预控制修正量。其中，输入到EGR阀开度预控制修正映射表中数据的横坐标为油门踏板开度变化率，纵坐标为目标EGR率，内容为EGR阀开度预控制修正量，EGR阀开度预控制修正映射表中的数据可以通过试验预先标定得到。

S204：根据EGR阀基础开度和EGR阀开度预控制修正量得到EGR阀预控制开度，以便根据EGR阀预控制开度调节EGR阀的开度，以使当前EGR率达到目标EGR率。

其中，据EGR阀基础开度加上EGR阀开度预控制修正量，得到最终EGR阀预控制开度(即：EGR阀预控制开度)。

通过对EGR率的调整，解决了在汽车瞬态运行(如瞬间超车等急加速工况)时很难保证进入到发动机缸内的EGR率为目标EGR率的问题，可以对于如急加速过程的预判，提前对EGR阀进行预控制，以保证进入缸内的EGR率与目标EGR率更为接近，进而可以保证在汽车瞬态运行(如瞬间超车等急加速工况)时，目标EGR率与当前EGR率相对更加吻合，有效降低甚至避免加速迟滞的发生，提升车辆的响应速度，进而提升车辆的加速性能。

图5是根据本发明一个实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制系统的结构框图。如图5所示，根据本发明一个实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制系统500，包括：目标EGR率确定模块510、EGR率的滞后率确定模块520、比较模块530和EGR率的预控制模块540。

其中，目标EGR率确定模块510用于根据发动机转速和预期扭矩确定目标EGR率。EGR率的滞后率确定模块520用于根据所述目标EGR率以及当前EGR率和所述目标EGR率之间的差值得到EGR率的滞后率。比较模块530用于比较所述EGR率的滞后率和滞后率限值。EGR率的预控制模块540用于在所述EGR率的滞后率大于所述滞后率限值时，进入EGR率的预控制模式，以对所述当前EGR率进行控制，以使当前EGR率达到所述目标EGR率。

在本发明的一个实施例中，所述EGR率的滞后率确定模块520用于根据进气温度和进气压力确定总进气量，并根据油耗和空燃比确定新鲜空气进气量，并根据所述总进气量和所述新鲜空气进气量得到废气进气量，以及根据所述废气进气量和所述总进气量得到所述当前EGR率。

在本发明的一个实施例中，所述EGR率的滞后率确定模块520用于将所述目标EGR率与所述当前EGR率做差以得到当前EGR率和所述目标EGR率之间的差值，并将所述差值与所述目标EGR率之间的比值作为所述EGR率的滞后率。

在本发明的一个实施例中，还包括：滞后率限值确定模块(图中并未示出)，用于根据所述目标EGR率和所述发动机转速得到滞后率限值。

根据本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制系统，可以根据EGR率的滞后率判断出EGR率的滞后程度，并在EGR率的滞后程度较为严重(例如瞬态运行过程，如超车等急加速工况)时，进入EGR率的预控制模式以对当前EGR率进行控制，使得当前EGR率快速达到目标EGR率，从而使车辆在瞬态运行过程实际进入缸内的EGR率与当前工况预期的目标EGR率保持一致，有效降低瞬态运行过程的排放和油耗，并提升加速性能。

需要说明的是，本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制系统的具体实现方式与本发明上述的实施例的具有低压EGR系统的EGR率控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。

进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，设置有如上述任意一个实施例中的具有低压EGR系统的EGR率控制系统。该车辆可以根据EGR率的滞后率判断出EGR率的滞后程度，并在EGR率的滞后程度较为严重(例如瞬态运行过程，如超车等急加速工况)时，进入EGR率的预控制模式以对当前EGR率进行控制，使得当前EGR率快速达到目标EGR率，从而使车辆在瞬态运行过程实际进入缸内的EGR率与当前工况预期的目标EGR率保持一致，有效降低瞬态运行过程的排放和油耗，并提升加速性能。

另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。