CN103362661B - Egr阀开度的动态控制方法和装置、egr发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种EGR阀开度的动态控制方法，用于对EGR发动机的EGR阀开度进行动态控制，所述方法包括：采集所述EGR发动机的工况参数；对所述EGR发动机的工况参数进行处理，获得修正后的EGR阀开度值；根据所述修正后的EGR阀开度值控制所述EGR阀的开度。本发明还提供了一种EGR阀开度的动态控制装置、EGR发动机。本发明方案通过基于排气管与进气管之间的压力差值对EGR阀的开度值进行动态修正，实现瞬态工况下对发动机的EGR阀的精确控制，可有效改善EGR发动机的动力性、经济性和排放性能。

Description

EGR阀开度的动态控制方法和装置、EGR发动机

技术领域

本发明主要涉及发动机的排气再循环（EGR，ExhaustGasRecirculation）控制技术，尤其是涉及一种EGR阀开度的动态控制方法和装置、以及一种包括上述装置的EGR发动机。

背景技术

EGR发动机是通过调整EGR阀的开度，进而控制通过设置在发动机的进气管和排气管之间的EGR管路进入到发动机燃烧室重新参与燃烧的废气量的方式，来实现降低NO_x排放量目标的。

现有EGR发动机有开环和闭环两种控制方式，其中，EGR开环控制方式是通过脉谱控制每一工况下的EGR阀开度，此方法需要在试验室中预先根据发动机每个工况下的EGR率标定EGR阀的开度，形成EGR开度脉谱，在发动机工作过程中按照该预设的脉谱来控制每个工况点的EGR阀开度；在EGR闭环控制策略中，应用较普遍的是基于进气流量和基于EGR率的闭环，分别以进气流量和EGR率作为目标来控制EGR阀的开度。

参照图1，示出了EGR发动机涡前压力、中冷后压力及其压差之间的关系示意图，以及，发动机转速与扭矩之间的关系示意图。其中，曲线13表示发动机涡前压力随时间变化情况，曲线14表示发动机中冷后压力随时间变化情况，曲线15表示发动机涡前压力与中冷后压力的压差随时间变化情况；曲线16表示发动机转速随时间变化情况，曲线17表示发动机扭矩随时间变化情况。从图中可以看出，在发动机处于图标11所示的稳态工况时，增压压力和进气量都已经达到稳定（涡前与进气管的压力差处于一个较小的稳定值，约20KPa左右），因此根据预先标定好的EGR阀开度脉谱，能够保证喷入缸内的燃油充分燃烧；但是，在发动机处于图标12所示的瞬态工况时，由于增压器迟滞、进气管路容积大等原因，进气管内压力建立起来较慢，而排气管压力增长快，导致排气管和进气管内的压力差变大（涡前与进气管的压力差最大可达到130KPa），此时，若仍按预设的脉谱来控制EGR阀的开度，大量的废气会通过EGR管路进入进气管，使涡轮机做功的能量来源减少，导致增压器的响应性进一步变差，发动机空燃比下降，燃烧恶化，瞬态烟度明显变大。对于上述瞬态工况，即使通过闭环方案来调节EGR阀的开度，也很难快速地将EGR开度调整到合适的位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种EGR阀开度的动态控制方法，解决了现有技术不能在瞬态工况下精确地调整EGR阀的开度而可能造成大量废气进入进气管路、瞬态空燃比下降、瞬态烟度明显变大的问题。

本发明还提供了一种EGR阀开度的动态控制装置，以及带有该装置的EGR发动机，以保证上述方法在实际中的应用。

为了解决上述问题，本发明公开了一种EGR阀开度的动态控制方法，用于对EGR发动机的EGR阀开度进行动态控制，包括：采集所述EGR发动机的工况参数；对所述EGR发动机的工况参数进行处理获得修正后的EGR阀开度值；根据所述修正后的EGR阀开度值控制所述EGR阀的开度；其中，所述工况参数包括发动机喷油量、扭矩或油门位置中的任一参数，发动机排气管与进气管之间的动态压差和发动机转速。

优选的，所述对所述EGR发动机的工况参数进行处理获得修正后的EGR阀开度值的方法具体包括：根据发动机喷油量、扭矩或油门位置中的任一参数和发动机转速，查表获得所述排气管与进气管之间的稳态压差、EGR阀开度基础值和EGR阀开度修正基础值；根据所述动态压差与所述稳态压差之间的差值和所述进气管的压力，查表获得EGR阀开度修正因子；根据上述查表结果，用下列公式计算修正后的EGR阀开度值；v=a+b×c；其中，v表示修正后的EGR阀开度值，a表示EGR阀开度基础值，b表示EGR阀开度修正基础值，c表示EGR阀开度修正因子。

优选的，所述动态压差是排气管涡前压力与进气管中冷后压力的差值。

优选的，所述根据所述修正后的EGR阀开度值控制所述EGR阀的开度的方法具体为：对于EGR开环控制式发动机，根据所述修正后的EGR阀开度值动态调整EGR阀的开度；对于EGR闭环控制式发动机，将所述修正后的EGR阀开度值作为前馈值动态调整EGR阀的开度。

依据本发明的另一优选实施例，还公开了一种EGR阀开度的动态控制装置，用于对EGR发动机的EGR阀开度进行动态控制，包括：数据采集单元，用于采集所述EGR发动机的工况参数；其中，所述工况参数包括发动机喷油量、扭矩或油门位置中的任一参数，发动机排气管与进气管之间的动态压差和发动机转速；数据处理单元，用于对所述数据采集单元采集的工况参数进行处理，获得修正后的EGR阀开度值；开度控制单元，用于根据所述数据处理单元获得的修正后的EGR阀开度值控制所述EGR阀的开度。

优选的，所述数据采集单元采集的工况参数还包括进气管的压力，所述数据处理单元具体包括：第一查表子单元：用于根据发动机喷油量、扭矩或油门位置中的任一参数和发动机转速，查表获得所述排气管与进气管之间的稳态压差、EGR阀开度基础值和EGR阀开度修正基础值；第二查表子单元：用于根据所述动态压差与所述稳态压差之间的差值和所述进气管的压力，查表获得EGR阀开度修正因子；开度值计算子单元：用于根据所述第一查表子单元和第二查表子单元的输出结果，用下列公式计算所述修正后的EGR阀开度值：v=a+b×c；其中，v表示修正后的EGR阀开度值，a表示EGR阀开度基础值，b表示EGR阀开度修正基础值，c表示EGR阀开度修正因子。

优选的，所述数据采集单元具体包括2个压力传感器或1个压力传感器和1个压差传感器，1个转速传感器，以及，1个流量传感器或1个位置传感器；其中，转速传感器、流量传感器、位置传感器安装在发动机主体上；

对于2个压力传感器方案：第1个压力传感器安装在进气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近进气管的部分，第2个压力传感器安装在排气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近排气管的部分；

对于1个压力传感器和1个压差传感器方案：压力传感器安装在进气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近进气管的部分，压差传感器的一端安装在排气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近排气管的部分，另一端安装在进气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近进气管的部分。

优选的，EGR管的一端安装在排气管的涡轮之前，另一端安装在进气管的中冷控制器之后。

优选的，所述开度控制单元采用以下方式控制所述EGR阀的开度：对于EGR开环控制式发动机，根据所述修正后的EGR阀开度值动态调整EGR阀的开度；对于EGR闭环控制式发动机，将所述修正后的EGR阀开度值作为前馈值动态调整EGR阀的开度。

依据本发明的再一优选实施例，公开了一种EGR发动机，包括发动机主体、进气管、排气管、安装在进气管与排气管之间的EGR管路、安装在EGR管路上的EGR阀，以及上述EGR阀开度的动态控制装置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

EGR发动机的稳态与瞬态工况是可以很容易地区分出来的，但瞬态的强度却没有一个明确的指标进行判断，在EGR控制中区分瞬态与稳态及判断瞬态强度至关重要。本发明优选实施例通过检测排气管压力与进气管压力的差值这一判断瞬态强度的指标，与发动机的工况结合，对EGR阀开度进行有效的修正，实现瞬态工况下对发动机EGR阀开度的精确控制，有助于对瞬态工况下通过EGR系统进入进气管路的废气量进行精确控制，进而改善发动机的动力性、经济性和排放性能。

附图说明

图1是EGR发动机转速与扭矩之间的关系和发动机涡前压力、中冷后压力及其压差之间的关系示意图；

图2是本发明EGR阀开度的动态控制方法一实施例的流程图；

图3是本发明EGR阀开度的动态控制装置一实施例的结构示意图；

图4是本发明EGR发动机一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加清楚易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

参照图2，示出了本发明EGR阀开度的动态控制方法第一实施例的流程，具体包括：

步骤S201：采集EGR发动机的工况参数；

在本优选实施例中，为实现对EGR发动机的EGR阀开度进行动态控制，需要采集的发动机工况参数包括：发动机转速Speed，发动机喷油量qCylinder（或发动机扭矩Torque或油门位置APP），发动机的进气压力pIntake，以及，发动机排气管与进气管之间的动态压差DeltaP_Dynamic。

其中，发动机转速Speed、发动机喷油量qCylinder、扭矩Torque和油门位置APP可通过设置在发动机本体上的转速传感器、流量传感器和位置传感器测量获得，发动机的进气压力pIntake可通过设置在发动机进气管上（或EGR管靠近进气管的一侧）的压力传感器测量获得，发动机排气管与进气管之间的动态压差DeltaP_Dynamic可通过设置在排气管与进气管之间的压差传感器测量获得（压差传感器的两端也可以安装在EGR管上，其中一端靠近排气管一侧，另一端靠近进气管一侧），也可以通过安装在排气管上的压力传感器（同样的，该压力传感器也可以分别安装在EGR管上靠近排气管）的测量结果与上述安装进气管上的压力传感器的测量结果计算获得。

为更准确的控制EGR阀的开度，本优选实施例中，采用发动机的涡前与中冷后的压力差作为动态压差，与其他工况参数结合，对EGR阀的开度进行动态控制，此时，EGR管的一端安装在排气管的涡轮之前，另一端安装在进气管的中冷控制器之后，相应的，对于使用压差传感器的情况，该压差传感器的一端安装在排气管的涡轮之前或EGR管靠近排气管的一端，压差传感器的另一端安装在进气管的中冷控制器之后或EGR管靠近进气管的一端。

步骤S202：对上述EGR发动机的工况参数进行处理获得修正后的EGR阀开度值；

具体的，本优选实施例通过下述方式获得修正后的EGR阀开度值：

首先，根据发动机转速Speed和发动机喷油量qCylinder（也可采用发动机扭矩Torque或油门位置APP），查表获得所述排气管与进气管之间的稳态压差、EGR阀开度基础值和EGR阀开度修正基础值；

其次，根据动态压差与稳态压差之间的差值和进气管的压力，查表获得EGR阀开度修正因子；

第三，根据上述查表结果，用下列公式计算修正后的EGR阀开度值；

v=a+b×c；

其中，上述v表示修正后的EGR阀开度值，a表示EGR阀开度基础值，b表示EGR阀开度修正基础值，c表示EGR阀开度修正因子。

稳态压差、EGR阀开度基础值、EGR阀开度修正基础值和EGR阀开度修正因子分别从预先设定的稳态压差脉谱DeltaP_Steady、开度基础值脉谱rEGR、修正基础值脉谱rEGRCorBas和修正因子脉谱facEGRCor获得。

以稳态压差脉谱DeltaP_Steady为例，对于发动机转速Speed和扭矩Torque参数，通过实验得到不同的发动机转速和扭矩下的稳态压差，并据此作出稳态压差脉谱，作为查表获得稳态压差的基础。

步骤S203：根据修正后的EGR阀开度值控制EGR阀的开度。

本优选实施例方案既可对开环控制方式的EGR阀开度进行动态控制，也可对闭环控制方式的EGR阀开度进行动态控制。对于EGR开环控制方式，根据修正后的EGR阀开度值直接控制EGR阀的开度；对于EGR闭环控制方式，修正后的EGR阀开度值作为前馈值使用，具体方式是，将该前馈值与比例-积分-微分控制器（PID，ProportionIntegrationDifferentiation）值的运算结果，作为EGR阀的动态开度值，控制EGR阀的开度。

对于上述方法实施例，为了描述简单，故将其表述为一系列的动作组合，但是本领域的技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序限制，因为根据本发明，某些步骤可以采取其他顺序或同时执行。其次，本领域技术人员也应该知悉，上述方法实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

参照图3，示出了本发明EGR阀开度的动态控制装置一实施例的结构示意图，包括：

数据采集单元31：用于采集EGR发动机的工况参数；其中，数据采集单元31采集的工况参数包括发动机转速、发动机喷油量（也可以是发动机扭矩或油门位置），发动机进气管的压力（或发动机本体的进气压力），发动机排气管与进气管之间的动态压差；

数据处理单元32：用于对数据采集单元31采集的工况参数进行处理，获得修正后的EGR阀开度值；

开度控制单元33：用于根据数据处理单元32获得的修正后的EGR阀开度值控制EGR阀的开度。

其中，

数据采集单元31具体包括：1个压力传感器和1个压差传感器（或2个压力传感器），1个转速传感器，以及，1个流量传感器或1个位置传感器；

转速传感器、流量传感器、位置传感器安装在发动机主体上，用于动态测量发动机转速、发动机喷油量、发动机扭矩或油门位置；

对于2个压力传感器方案：第1个压力传感器安装在进气管上靠近EGR管的部分或EGR管上靠近进气管的部分，第2个压力传感器安装在排气管上靠近EGR管的部分或EGR管上靠近排气管的部分，用于动态测量进气管的压力和排气管的压力；

对于1个压力传感器和1个压差传感器方案：压力传感器安装在进气管上靠近EGR管的部分或EGR管上靠近进气管的部分，用于测量发动机进气压力；压差传感器的一端安装在排气管上靠近EGR管的部分或EGR管上靠近排气管的部分，另一端安装在进气管上靠近EGR管的部分或EGR管上靠近进气管的部分，用于测量排气管与进气管之间的动态压差。

优选情况下，发动机EGR管的一端安装在排气管的涡轮之前，另一端安装在进气管的中冷控制器之后，此时，上述动态压差为发动机涡前压力与中冷后压力的差值，可更精确的控制EGR阀的开度。

上述数据处理单元32具体包括：

第一查表子单元32-1：用于根据发动机喷油量（或发动机扭矩或油门位置）和发动机转速，查表获得排气管与进气管之间的稳态压差、EGR阀开度基础值和EGR阀开度修正基础值；

第二查表子单元32-2：用于根据数据采集单元31获得的动态压差与第一查表子单元32-1获得稳态压差之间的差值，以及，数据采集单元31获得的进气管的压力，查表获得EGR阀开度修正因子；

开度值计算子单元32-3：用于根据第一查表子单元32-1和第二查表子单元32-2的输出结果，用下列公式计算修正后的EGR阀开度值：v=a+b×c；

上述公式中，v表示修正后的EGR阀开度值，a表示EGR阀开度基础值，b表示EGR阀开度修正基础值，c表示EGR阀开度修正因子。

开度控制单元33控制EGR阀开度的方式具体为：

对于EGR开环控制式发动机，开度控制单元33根据修正后的EGR阀开度值直接调整EGR阀的开度；对于EGR闭环控制式发动机，开度控制单元33将修正后的EGR阀开度值作为前馈值与PID值的运算结果，作为EGR阀的开度值动态调整EGR阀的开度。

参照图4，示出了本发明EGR发动机一实施例的结构示意图，包括：发动机主体1、进气管21、排气管22、EGR管路23、EGR阀24和EGR阀开度的动态控制装置3，其中：

EGR管路23安装在排气管与进气管之间，优选的，EGR管路23的一端安装在排气管22的涡轮之前，另一端安装在进气管21的中冷控制器之后；

EGR阀24安装在EGR管路上；

EGR阀开度的动态控制装置3用于从发动机主体1、进气管21、排气管22等位置采集相应的发动机转速、喷油量（或扭矩等）、排气与进气的动态压差等工况参数，并根据这些工况参数对EGR阀24的开度进行动态控制；EGR阀开度的动态控制装置3具体包括：用于用于采集EGR发动机的工况参数的数据采集单元31；用于对数据采集单元31采集的工况参数进行处理，获得修正后的EGR阀开度值的数据处理单元32；以及，用于根据数据处理单元32获得的修正后的EGR阀开度值控制EGR阀的开度的开度控制单元33。

需要说明的是，上述装置和EGR发动机实施例属于优选实施例，所涉及的单元和模块并不一定是本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采取递进的方式描述，各个实施例重点说明的都是和其他实施例的不同，各个实施例之间的相同相似部分互相参见即可。对于本发明的装置和发动机实施例而言，由于其和方法实施例基本相似，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供一种EGR阀开度的动态控制方法和装置，以及一种EGR发动机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种EGR阀开度的动态控制方法，用于对EGR发动机的EGR阀开度进行动态控制，其特征在于，包括：

采集所述EGR发动机的工况参数；

对所述EGR发动机的工况参数进行处理获得修正后的EGR阀开度值；

根据所述修正后的EGR阀开度值控制所述EGR阀的开度；

其中，所述工况参数包括发动机喷油量、扭矩或油门位置中的任一参数，发动机排气管与进气管之间的动态压差和发动机转速；

所述对所述EGR发动机的工况参数进行处理获得修正后的EGR阀开度值的方法具体包括：

根据发动机喷油量、扭矩或油门位置中的任一参数和发动机转速，查表获得所述排气管与进气管之间的稳态压差、EGR阀开度基础值和EGR阀开度修正基础值；

根据所述动态压差与所述稳态压差之间的差值和所述进气管的压力，查表获得EGR阀开度修正因子；

根据上述查表结果，用下列公式计算修正后的EGR阀开度值；

v＝a+b×c；

其中，v表示修正后的EGR阀开度值，a表示EGR阀开度基础值，b表示EGR阀开度修正基础值，c表示EGR阀开度修正因子。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态压差是排气管涡前压力与进气管中冷后压力的差值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述修正后的EGR阀开度值控制所述EGR阀的开度的方法具体为：

对于EGR开环控制式发动机，根据所述修正后的EGR阀开度值动态调整EGR阀的开度；

对于EGR闭环控制式发动机，将所述修正后的EGR阀开度值作为前馈值动态调整EGR阀的开度。

4.一种EGR阀开度的动态控制装置，用于对EGR发动机的EGR阀开度进行动态控制，其特征在于，包括：

数据采集单元：用于采集所述EGR发动机的工况参数；其中，所述工况参数包括发动机喷油量、扭矩或油门位置中的任一参数，发动机排气管与进气管之间的动态压差和发动机转速；

数据处理单元：用于对所述数据采集单元采集的工况参数进行处理，获得修正后的EGR阀开度值；

开度控制单元：用于根据所述数据处理单元获得的修正后的EGR阀开度值控制所述EGR阀的开度；

所述数据采集单元采集的工况参数还包括进气管的压力，所述数据处理单元具体包括：

第一查表子单元：用于根据发动机喷油量、扭矩或油门位置中的任一参数和发动机转速，查表获得所述排气管与进气管之间的稳态压差、EGR阀开度基础值和EGR阀开度修正基础值；

第二查表子单元：用于根据所述动态压差与所述稳态压差之间的差值和所述进气管的压力，查表获得EGR阀开度修正因子；

开度值计算子单元：用于根据所述第一查表子单元和第二查表子单元的输出结果，用下列公式计算所述修正后的EGR阀开度值：v＝a+b×c；

其中，v表示修正后的EGR阀开度值，a表示EGR阀开度基础值，b表示EGR阀开度修正基础值，c表示EGR阀开度修正因子。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据采集单元具体包括2个压力传感器或1个压力传感器和1个压差传感器，1个转速传感器，以及，1个流量传感器或1个位置传感器；其中，

转速传感器、流量传感器、位置传感器安装在发动机主体上；

对于2个压力传感器方案：第1个压力传感器安装在进气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近进气管的部分，第2个压力传感器安装在排气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近排气管的部分；

对于1个压力传感器和1个压差传感器方案：压力传感器安装在进气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近进气管的部分，压差传感器的一端安装在排气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近排气管的部分，另一端安装在进气管靠近EGR管的部分或EGR管靠近进气管的部分。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：

EGR管的一端安装在排气管的涡轮之前，另一端安装在进气管的中冷控制器之后。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述开度控制单元采用以下方式控制所述EGR阀的开度：

对于EGR开环控制式发动机，根据所述修正后的EGR阀开度值动态调整EGR阀的开度；

对于EGR闭环控制式发动机，将所述修正后的EGR阀开度值作为前馈值动态调整EGR阀的开度。

8.一种EGR发动机，包括发动机主体、进气管、排气管、安装在进气管与排气管之间的EGR管路和安装在EGR管路上的EGR阀，其特征在于，还包括权利要求4-7任一所述的EGR阀开度的动态控制装置。