CN105649789B - 用于控制发动机的排放气体再循环系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于控制发动机的排放气体再循环系统的方法,所述排放气体再循环系统设置有通过电机驱动的进气节气门和EGR气门,所述方法可以包括:在发动机运行时,检测发动机转速和发动机的每个汽缸的进气量;基于发动机转速和每个汽缸的进气量来确定供应至发动机的气流量;基于气流量来确定EGR气门的等效横截面;基于发动机转速、每个汽缸的进气量、气流量以及EGR气门的等效横截面,来确定EGR气门的开启角;根据EGR气门的开启角来控制EGR气门。
Description
与相关申请的交叉引用
本申请要求2014年12月2日提交的韩国专利申请第10-2014-0170350号的优先权,上述申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于控制发动机的排放气体再循环(EGR)系统的方法,并且更具体地,涉及这样的一种用于控制EGR系统的方法,在利用一个电机来控制进气节气门和EGR气门的EGR系统中,通过基于等效正交横截面、每个汽缸的进气量、以及发动机转速,来形成并应用形成三维映射的公式,从而可以准确地监控和计算EGR气体的复合流。
背景技术
发动机的排放气体包括大量的有毒物质,例如CO、HC、NOx(氮氧化物)。具体地,在发动机的燃烧温度增加时,NOx的产生量增加,使得需要降低发动机的燃烧温度,以降低包括在排放气体中的NOx的量。
在增加发动机的燃烧温度的原因之中,主要的原因在于在燃烧室内部的空气-燃料混合气体的空燃比处于较高状态的情况下,随着由火花塞点燃的火焰的蔓延速度增加而瞬间产生高温热量。
降低发动机的燃烧温度以降低包括在排放气体中的NOx量的方法包括如下的排放气体再循环(EGR)方法:通过降低混合气体的密度而不改变混合气体的固有空燃比(通过将一部分排放气体与新鲜空气混合并且使混合气体在燃烧室中流动),来降低发动机的燃烧温度。
排放气体再循环(EGR)方法用于提高汽油发动机的燃料效率,以及降低包括在排放气体中的NOx的量。通过利用排放气体再循环(EGR)方法,在避免爆震产生区域的同时,可以同时降低NOx的量和提高点火正时。因此,可以提高发动机的输出和燃料效率。
为了准确地控制排放气体的再循环,需要准确地控制再循环至进气歧管的EGR气体的量。
在控制排放气体的再循环的方法之中,一种方法是在针对发动机的每个驱动区段预设低压EGR气门的位移量并且基于此形成映射表之后,确定出目前的驱动区段,从映射表提取控制值,然后基于提取出的控制值来控制低压EGR气门。
在这个方法中,由于需要使从排放系统(提取点)提取出的EGR气体在压缩机的进口(流入点)中流动,所以两个点之间的压差对于EGR可能是不充足的。
如图1所示,尽管不充足的压差可以通过将压缩机(未示出)的前侧节流来补充,但是EGR气体的量由于节流而非线性地增加,所以难以准确地控制EGR气体的量。
在图1中,附图标记10、20和30分别表示用于节流的进气节气门、用于控制EGR气体量的EGR气门、以及用于控制气门10和20的开启角的电机。
根据现有的结构,即,一个电机(例如,电机30)控制进气节气门10和EGR气门20,通过EGR气门20的EGR气体的量可以通过以下等式来一维地表示。
(ARED:等效横截面,γ:比热比)
然而,根据等式,由于EGR气门20的相对侧之间的压差(PCOMP/PEGRV)小,并且等式中的参数与两个气门10和20相关,以及与存在压力脉动的进气/排气流相关,所以基于与通常使用的气门的开启角(θ)和等效横截面(ARED)相关的等式θ=f(ARED)的控制是困难的,如图2中所示。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于控制EGR系统的方法,其在利用一个电机来控制进气节气门和EGR气门的EGR系统中,通过基于等效正交横截面、每个汽缸的进气量以及发动机转速来形成并应用形成三维映射的公式,来准确地监控和计算EGR气体的复合流动。
根据本发明的各个方面,一种用于控制排放气体再循环(EGR)系统的方法,EGR系统设置有利用电机驱动的进气节气门和EGR气门,所述方法可以包括以下步骤:在发动机运行时,由发动机控制器来检测发动机转速和发动机的每个汽缸的进气量;基于发动机转速和每个汽缸的进气量,由发动机控制器来确定供应至发动机的气流量;基于气流量,由发动机控制器来确定EGR气门的等效横截面;基于发动机转速、每个汽缸的进气量、气流量以及EGR气门的等效横截面,由发动机控制器来确定EGR气门的开启角;以及根据EGR气门的开启角,由发动机控制器来控制EGR气门。
EGR气门的开启角可以参照用于计算EGR气门的开启角的等式,形成为三维映射。
三维映射可以包括:发动机转速的轴、发动机的每个汽缸的进气量的轴、以及EGR气门的等效横截面的轴。
根据本发明的各个实施方案,可以提供用于控制EGR系统的方法,所述方法在利用一个电机来控制进气节气门和EGR气门的EGR系统中,通过基于等效正交横截面、每个汽缸的进气量以及发动机转速来形成并应用形成三维映射的公式,而准确地监控和计算EGR气体的复合流,由此改善发动机的控制稳定性和可靠性。
应当理解的是,本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆,例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆,包括各种舟艇、船舶的船只,航空器等,并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如,源于非石油能源的燃料)。正如本文所提到的,混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆,例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点,这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的,或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行更详细陈述,这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为图示了根据相关技术的典型的排放气体再循环(EGR)系统(利用一个电机来控制进气节气门和EGR气门)的示意图。
图2为用于解释根据相关技术的用于控制EGR系统的方法的缺点的曲线图。
图3为用于实施根据本发明的用于控制EGR系统的示例性方法的系统的框图。
图4为根据本发明的用于控制EGR系统的示例性方法的流程图。
图5为由根据本发明的用于控制EGR系统的示例性方法所形成的三维映射。
应当理解的是,附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如,具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各种实施方案,这些实施方案的示例示于在附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明,但是将理解的是,本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。相反,本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案,而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换方式、修改方式、等效方式以及其它的实施方案。
图3为用于实施根据本发明各种实施方案的用于控制EGR系统的方法的系统的框图。
参见图3,用于实施根据本发明的各种实施方案的用于控制EGR系统的方法的系统可以包括:EGR控制器100,其配置为控制EGR系统的总体运行;EGR传感器50,其配置为检测是否执行EGR;以及气流传感器60,其配置为检测空气量。在本系统中,EGR气门20和进气节气门10通过一个电机30来控制。
电机30、EGR气门20、进气节气门10、EGR传感器50以及气流传感器60可以类似于图1中所示的那些,或者可以是在现有技术中典型应用的那些。
EGR控制器100可以是一个或多个微处理器和/或包括微处理器的硬件(预定的程序可以使其运行),其中,预定的程序可以包括用于执行随后所述的、根据本发明各种实施方案的、用于控制EGR系统的方法的一系列命令。
EGR控制器100可以包括在发动机电子控制单元11(ECU,其配置为控制发动机1)中(如图3中所示),或者EGR控制器100可以包括ECU 11。
在下文中,将参照附图来详细地描述根据本发明各种实施方案的用于控制EGR系统的方法。
图4为根据本发明各种实施方案的用于控制EGR系统的方法的流程图。
参见图4,EGR控制器100确定发动机1是否运行(S100)。在发动机1运行时,EGR控制器100执行EGR控制。
如本领域的技术人员周知的,发动机1运行可以通过从ECU 11输出的信号来检测或确定。
当在步骤S100检测出或确定出发动机1运行时,EGR控制器100检测发动机1的发动机转速(N)和发动机1的每个汽缸的进气量(MAIR)(S200)。
发动机转速(N)可以通过ECU 11来检测或确定,并且每个汽缸的进气量(MAIR)可以通过气流传感器60和/或通过ECU 11来检测或确定。
当检测出发动机转速(N)和每个汽缸的进气量(MAIR)时,EGR控制器100基于发动机转速(N)和每个汽缸的进气量(MAIR)来计算供应至发动机1的气流量()(S300)。例如,气流量(MAIR)可以通过以下等式来计算。
(其中,γ为比热比)
当计算出等效横截面(ARED)时,EGR控制器100基于发动机转速(N)、每个汽缸的进气量(MAIR)、气流量以及EGR气门20的等效横截面(ARED),通过以下等式来计算EGR气门20的开启角(θ)(S500),然后根据计算出的EGR气门20的开启角(θ)来控制EGR气门20(S600)。
如图5中所示,EGR气门20的开启角(θ)可以参照用于计算EGR气门20的开启角的等式,形成为3维正交映射,其中,3维正交映射可以具有发动机转速(N)的轴、发动机1的每个汽缸的进气量(MAIR)的轴、以及EGR气门20的等效横截面(ARED)的轴。
3维正交映射可以参照每个预定的发动机转速来形成,以准确地设定EGR 20的开启角的值。
因此,根据本发明的各种实施方案,在利用一个电机来控制进气节气门和EGR气门的EGR系统中,基于等效正交横截面、每个汽缸的进气量、以及发动机转速,通过形成并应用形成三维映射的公式,而准确地监控和计算EGR气体的复合流,从而提高发动机的控制稳定性和可靠性。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举,或者将本发明限制为公开的精确形式,且显然的是,根据以上教导若干修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述以解释本发明的特定原理及其实际应用,由此使得本领域的其它技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选方式和修改方式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等效形式来限定。
Claims (3)
1.一种用于控制排放气体再循环系统的方法,所述排放气体再循环系统设置有通过电机驱动的进气节气门和EGR气门,所述方法包括:
在发动机运行时,由发动机控制器来检测发动机转速和发动机的每个汽缸的进气量;
基于发动机转速和每个汽缸的进气量,由发动机控制器来确定供应至发动机的气流量;
基于通过EGR气门的EGR气体的量,由发动机控制器来确定EGR气门的等效横截面;
基于发动机转速、每个汽缸的进气量、气流量以及EGR气门的等效横截面,由发动机控制器来确定EGR气门的开启角;
根据EGR气门的开启角,由发动机控制器来控制EGR气门,
其中,EGR气门的开启角通过以下公式来计算:
θ=f2(ARED,MAIR,N),其中,MRED为EGR气门的等效横截面,N为发动机转速,以及MAIR为每个汽缸的进气量,
参照用于计算EGR气门的开启角的等式,EGR气门的开启角形成为三维映射,
三维映射包括:发动机转速的轴、发动机的每个汽缸的进气量的轴、以及EGR气门的等效横截面的轴。
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