CN106555710B - 发动机补气控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机补气控制方法，所述发动机补气控制方法包括以下步骤：S1、采集发动机工况信号；S2、根据发动机工况信号的检测值判断所述发动机是否处于加速工况，所述发动机处于加速工况，所述发动机的补空气装置和废气再循环装置均被触发以向所述发动机补充所述补空气装置输出的空气和所述废气再循环装置输出的废气，或者所述补空气装置被触发以向所述发动机补充所述补空气装置输出的空气；S3、根据所述发动机工况信号的检测值判断所述发动机是否处于平稳工况，所述发动机处于平稳工况，所述废气再循环装置可选择性地被触发向所述发动机补充废气。根据本发明的发动机补气控制方法，可根据不同工况对应不同的补气策略、控制更精确。

Description

发动机补气控制方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种发动机补气控制方法。

背景技术

相关技术中，发动机的补气技术仅对补空气进行控制，且补空气过程中存在爆震，存在改进空间。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机补气控制方法，根据发动机的工况补充空气和废气中的至少一种。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机补气控制方法，包括以下步骤：

S1、采集发动机工况信号；

S2、根据所述发动机工况信号的检测值判断所述发动机是否处于加速工况，所述发动机处于加速工况，所述发动机的补空气装置和废气再循环装置均被触发以向所述发动机补充所述补空气装置输出的空气和所述废气再循环装置输出的废气，或者仅所述补空气装置被触发以向所述发动机补充所述补空气装置输出的空气；

S3、根据所述发动机工况信号的检测值判断所述发动机是否处于平稳工况，所述发动机处于平稳工况，所述废气再循环装置可选择性地被触发向所述发动机补充废气。

进一步地，所述废气再循环装置包括用于储存废气的第一储气罐；所述步骤S2包括：S21、所述发动机工况信号的检测值大于等于第一预设阀值、所述第一储气罐的压力大于等于第一预设废气压力值时，所述补空气装置被触发向所述发动机补充空气且所述废气再循环装置被触发向所述发动机补充废气；S22、所述发动机工况信号的检测值大于等于所述第一预设阀值且所述第一储气罐的压力小于所述第一预设废气压力值时，所述补空气装置被触发向所述发动机补充空气，所述第一预设阀值为所述发动机工况信号在所述发动机处于加速工 况时的标定值。

进一步地，所述步骤S21还包括：S211、根据所述发动机工况信号的检测值确定向所述发动机的对应气缸的燃烧室补充空气和废气；S212、根据所述发动机工况信号的检测值实时确定补空气装置的补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间、废气再循环装置的补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间，且根据所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间向所述发动机的所述对应气缸的燃烧室补充空气，并根据所述补废气时刻、所述补废气脉宽和所述补废气延续时间向所述发动机的所述对应的气缸的燃烧室补充废气。

进一步地，所述发动机工况信号包括：凸轮轴信号、曲轴信号、油门踏板信号、发动机转速信号、压气机出口处的空气压力信号、废气再循环装置的废气入口的废气压力信号；在步骤S21中的第一预设阀值为油门踏板信号在所述发动机处于加速工况时的标定值；在步骤S211中，根据所述凸轮轴信号的检测值和所述曲轴信号的检测值确定向所述发动机的对应气缸的燃烧室补充空气和废气；在步骤S212中，根据所述油门踏板信号的检测值和所述发动机转速信号的检测值确定所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间、所述补废气时刻、所述补废气脉宽和所述补废气延续时间，且根据所述空气压力信号的检测值调节所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间，并根据所述废气压力信号的检测值调节所述补废气时刻、所述补废气脉宽和所述补废气延续时间。

进一步地，所述步骤S22还包括：S221、根据所述发动机工况信号的检测值确定向所述发动机的对应气缸的燃烧室补充空气；S222、根据所述发动机工况信号的检测值实时确定所述补空气装置的补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，且根据所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间向所述发动机的所述对应气缸的燃烧室补充空气。

进一步地，所述发动机工况信号包括：凸轮轴信号、曲轴信号、油门踏板信号、发动机转速信号和压气机出口处的空气压力信号；在步骤S22中的所述第一预设阀值为油门踏板信号在所述发动机处于加速工况时的标定值；在步骤S221中，根据所述凸轮轴信号的检测值和所述曲轴信号的检测值确定向所述发动机的所述对应气缸的燃烧室补充空气；在步骤S222中，根据所述油门踏板信号的检测值和所述发动机转速信号的检测值确定所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间，且根据所述空气压力信号的检测值调节所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间。

进一步地，所述步骤S22还包括：S223、所述发动机每循环的补空气脉宽递减以结束向所述发动机补充空气。

进一步地，所述步骤S3包括：S31、所述发动机工况信号的检测值小于所述第一预设阀 值、所述发动机工况信号的检测值处于第一预设范围，蓄电池电量大于等于预设电量、所述第一储气罐的压力值大于等于第二预设废气压力值时，所述废气再循环装置被触发向所述发动机补充废气，所述第一预设范围为所述发动机工况信号在所述发动机处于平稳工况时的标定范围。

进一步地，所述步骤S31还包括：S311、根据所述发动机工况信号的检测值确定向所述发动机的对应气缸的燃烧室补充废气；S312、根据所述发动机工况信号的检测值实时确定废气再循环装置的补废气时刻和补废气脉宽，且根据所述补废气时刻和所述补废气脉宽向所述发动机的所述对应的气缸的燃烧室补充废气。

进一步地，所述发动机工况信号包括：凸轮轴信号、曲轴信号、油门踏板信号、发动机转速信号和废气再循环装置的废气入口的废气压力信号；在步骤S31中的所述第一预设阀值为油门踏板信号在所述发动机处于加速工况时的标定值；在步骤S311中，根据所述凸轮轴信号的检测值和所述曲轴信号的检测值确定向所述发动机的所述对应的气缸的燃烧室补充废气；在步骤S312中，根据所述油门踏板信号的检测值和所述发动机转速信号的检测值确定所述补废气时刻和所述补废气脉宽，且根据所述废气压力信号的检测值调节所述补废气时刻和所述补废气脉宽。

进一步地，所述废气再循环装置包括第一储气罐，所述补空气装置包括第二储气罐，第一储气罐和第二储气罐均与空气压缩机相连，当第二储气罐的压力值小于第一预设压力值时，空气压缩机工作以压缩预进入第二储气罐的空气，且当第二储气罐的压力值大于等于第一预设压力值时，空气压缩机停止工作；当第二储气罐的压力值大于等于第一预设压力值，第一储气罐的压力值小于第二预设压力值，且发动机处于怠速、冷启动或加速工况时，空气压缩机工作以压缩预进入第一储气罐的废气，其中第一预设压力值大于第二预设压力值，且当第一储气罐的压力值大于等于第二预设压力值时，空气压压缩机停止工作。

相对于现有技术，本发明所述的发动机补气控制方法具有以下优势：

(1)根据发动机的工况，采用不同的补气控制策略，提升发动机的性能；

(2)加速工况时，同时对发动机补充废气和空气，避免失火和爆震，动力响应速度快；

(3)平稳工况时，选择性对发动机补充废气，精确控制EGR率。

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补气控制方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的发动机补气控制方法的流程图；

图3为本发明实施例的发动机的一个具体实施例的结构示意图；

图4为图3所示的发动机的补气控制方法流程图；

图5为发明实施例所述的发动机补气控制中的空气压缩机的控制流程图。

附图标记说明：

1000-发动机，1001-机体组，

100-废气再循环装置，a1-废气入口，a2-废气出口，10-空气压缩机，

101-第一空气压缩机，102-第一储气罐，103-第一废气控制阀，104-第二废气控制阀，105-第三废气控制阀，106-废气输出管路、107-废气补气喷管，108-冷凝器，109-过滤器，110-干燥器，111-废气补气喷嘴，112-废气补气导轨

200-补空气装置，b1-空气入口，b2-空气出口，

201-第二空气压缩机，202-第二储气罐，203-第一空气控制阀，204-第二空气控制阀，205-第三空气控制阀，206-空气输出管路、207-空气补气喷管，208-空气补气喷嘴，209-空气补气导轨，

300-尾气处理系统，

301-前级催化器，302-后级催化器，

410-前级消音器，420-后级消音器，

501-空滤器，502-涡轮增压器，503-中冷器，504-节气门，505-进气通道，506-排气通道，

507-压气机后压力传感器，508-第一储气罐压力传感器，509-第二储气罐压力传感器。

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。

下面参照图1-图5描述根据本发明实施例的发动机补气控制方法。如图1、图2和图4所示，根据本发明实施的发动机补气控制方法包括以下步骤：

S1、采集发动机工况信号；

S2、根据发动机工况信号的检测值判断发动机是否处于加速工况，发动机处于加速工况，发动机的补空气装置200和废气再循环装置100均被触发以向发动机补充补空气装置200输出的空气和废气再循环装置100输出的废气，或者仅补空气装置200被触发以向发动机补充补空气装置200输出的空气；

S3、根据发动机工况信号的检测值判断发动机是否处于平稳工况，发动机处于平稳工况，废气再循环装置100可选择性地被触发向发动机补充废气。

其中，补空气装置200为发动机的进气系统之外的补充空气的装置，可以将新鲜空气补充到发动机中，废气再循环装置100可以把发动机排出的部分废气送回到发动机，并再次进入气缸参与燃烧，由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。

发动机的工况是通过发动机工况信号反应的，如步骤S1-S3所述，发动机工况信可以通过控制单元采集并判断发动机处于的工况，从而控制补空气装置200和补空气装置200的工作。其中控制单元可以是单独设置的一个外挂ECU，也可以集成到发动机的总控制器上。

具体地，控制单元采集发动机工况信号，且根据所述发动机工况信号的检测值判断发动机处于加速工况，当发动机处于加速工况时，包含下述几种情况：

第一种情况，补空气装置200和废气再循环装置100均被触发，即补空气装置200输出的空气和废气再循环装置100输出的废气均补充到发动机中，防止发动机喘振、爆震和发动机失火。

第二种情况，仅补空气装置200被触发，即补空气装置200输出的空气补充到发动机中，以提升动力响应速度。

控制单元采集发动机工况信号，且根据发动机工况信号的检测值判断发动机处于平稳工况，当发动机处于平稳工况时，废气再循环装置100可选择性地被触发向发动机补充废气，也就是说，当发动机处于平稳工况时，废气再循环装置100可以向发动机补充废气，也可以不向发动机补充废气。

根据本发明实施例的发动机补气控制方法，根据发动机工况信号，判断发动机处于的不同工况，从而根据不同的工况按照不同的补气模式进行补气，即在发动机处于加速工况时，向发动机同时补充废气和空气，或者仅补充空气，在发动机处于平稳工况时，可选择性地向发动机补充废气，从而使根据发动机的工况调整发动机的补气策略，使发动机在加速过程中的动力响应速度快，有效改善喘振和发动机失火的问题，对于具有涡轮增压器的发动机而言，有效改善了涡轮增压器的迟滞性，发动机在稳定工况时，能使废气以及空气量满足加速需求， 且进一步降低发动机的油耗。

进一步地，如图3所示，废气再循环装置100包括用于储存废气的第一储气罐102，步骤S2包括：

S21、发动机工况信号的检测值大于等于第一预设阀值、第一储气罐102的压力大于等于第一预设废气压力值时，补空气装置200被触发向发动机补充空气且废气再循环装置100被触发向发动机补充废气；

S22、发动机工况信号的检测值大于等于第一预设阀值且第一储气罐102的压力小于第一预设废气压力值时，补空气装置200被触发向发动机补充空气，第一预设阀值为发动机工况信号在发动机处于加速工况时的标定值。

也就是说，发动机工况信号的检测值大于等于第一预设阀值时，发动机处于加速工况，其中第一预设阀值也就是图4中的加速设定阀值，当发动机处于加速工况，且第一储气罐102的压力大于等于第一预设废气压力值时，补空气装置200和废气再循环装置100同时被触发；当发动机处于加速工况，第一储气罐102的压力小于第一预设废气压力值时，即第一储气罐102的压力不足时，补空气装置200被触发向发动机补充空气。

可以理解的是，发动机包括机体组、废气再循环装置100、补空气装置200、进气系统和排气系统。

如图3所示，机体组1001包括气缸体和缸盖，气缸体上设有气缸，活塞可以移动地设在气缸内，缸盖、气缸以及活塞的上部共同限定出燃烧室，燃烧室与进气通道505和排气通道506相连。每个气缸对应一个燃烧室。

更进一步地，步骤S21还包括：

S211、根据发动机工况信号的检测值确定向发动机的对应气缸的燃烧室补充空气和废气；

S212、根据发动机工况信号的检测值实时确定补空气装置200的补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间、废气再循环装置100的补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间，且根据补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间向发动机的对应气缸的燃烧室补充空气，并根据补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间向发动机的对应的气缸的燃烧室补充废气。

也就是说，当根据发动机工况信号的检测值判断需要对发动机同时补充废气和空气时，应当先对发动机进行判缸，即根据各气缸的点火顺序，确定哪个气缸处于进气行程，从而将废气和空气的混合气输入到该对应气缸的燃烧室。

进一步地，通过实时监测发动机工况信号，从而实时地确定补废气时刻、补废气脉宽、补废气持续时间、补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，即根据发动机的运行工况实时调整对发动机补充废气以及空气的补充时间、补充规律，从而精确控制废气和空气的比例，从而有效解决废气再循环过程中废气量大存在失火的现象以及补空气过程中的爆震现象，进一步改善涡轮增压器的迟滞性。

具体而言，发动机工况信号可以包括凸轮轴信号、曲轴信号、油门踏板信号、发动机转速信号、涡轮增压器502的压气机出口处的空气压力信号、废气再循环装置100的废气入口a1的废气压力信号。

其中废气压力信号可以通过设在废气再循环装置100的废气入口a1处的废气压力传感器检测得到，空气压力信号可以通过设在涡轮增压器502的压气机出口处的压气机后压力传感器507检测得到，油门踏板信号可以包括油门踏板的位置信号以及油门变化率的信号，可以理解的是，油门踏板信号、发动机转速信号、凸轮轴信号和曲轴信号的采集方法及采集结构对于本领域技术人员而言均为已知。

在步骤S21中的第一预设阀值可以为油门踏板信号在发动机处于加速工况时的标定值。也就是说，油门踏板信号是判断发动机处于加速工况还是平稳工况的重要指标，可以理解的是油门踏板信号和发动机转速信号具有相关性。

在步骤S211中，根据凸轮轴信号的检测值和曲轴信号的检测值确定向发动机的对应气缸的燃烧室补充空气和废气，也就是说，凸轮轴信号的检测值和曲轴信号的检测值是对发动机进行判缸的重要指标。

在步骤S212中，根据油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值确定补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间、补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间，且根据空气压力信号的检测值调节补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，并根据废气压力信号的检测值调节补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间。

可以理解的是，发动机的验证试验阶段，可以根据油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值计算并确定补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，同时控制单元根据补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间可以输出以油门踏板位置、油门变化率以及发动机转速为坐标的补空气控制MAP，即对油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值与补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间的关系进行标定。发动机工作时可以根据该标定的补空气MAP对补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间进行控制。

同时，发动机的验证试验阶段，可以根据油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检 测值计算并确定补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间，同时控制单元根据补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间可以输出以油门踏板位置、油门变化率以及发动机转速为坐标的补废气控制MAP，即对油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值与补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间的关系进行标定。发动机工作时可以根据该标定的补废气MAP对补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间进行控制。

由此，根据标定的补空气MAP和标定的补废气MAP对废气和空气的比例进行精确控制，防止补废气过程中发动机失火，通过空气压力信号的检测值的反馈调节补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，并通过废气压力信号的检测值的反馈调节废空气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间，进一步提升废气和空气的比例的精确性，从而防止发动机的喘振。

更进一步地，步骤S22还包括：

S221、根据发动机工况信号的检测值确定向发动机的对应气缸的燃烧室补充空气；

S222、根据发动机工况信号的检测值实时确定补空气装置200的补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，且根据补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间向发动机的对应气缸的燃烧室补充空气。

也就是说，当根据发动机工况信号的检测值判断需要对发动机补充空气时，应当先对发动机进行判缸，即根据各气缸的点火顺序，确定哪个气缸处于进气行程，从而将空气输入到该对应气缸的燃烧室。

进一步地，通过实时监测发动机工况信号，从而实时地确定补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，即根据发动机的运行工况实时调整对发动机补充空气的补充时间、补充规律，从而精确控制空气的补充量，进一步改善涡轮增压器的迟滞性。

具体而言，发动机工况信号可以包括凸轮轴信号、曲轴信号、油门踏板信号、发动机转速信号、压气机出口处的空气压力信号、废气再循环装置100的废气入口a1的废气压力信号。

在步骤S22中的第一预设阀值可以为油门踏板信号在发动机处于加速工况时的标定值。也就是说，油门踏板信号是判断发动机处于加速工况还是平稳工况的重要指标，可以理解的是油门踏板信号和发动机转速信号具有相关性。

在步骤S221中，根据凸轮轴信号的检测值和曲轴信号的检测值确定向发动机的对应气缸的燃烧室补充空气，也就是说，凸轮轴信号的检测值和曲轴信号的检测值是对发动机进行判缸的重要指标。

在步骤S222中，根据油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值确定补空气时 刻、补空气脉宽和补空气延续时间，且根据空气压力信号的检测值调节补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间。

可以理解的是，发动机的验证试验阶段，可以根据油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值计算并确定补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，同时控制单元根据补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间可以输出以油门踏板位置、油门变化率以及发动机转速为坐标的补空气控制MAP，即对油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值与补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间的关系进行标定。发动机工作时可以根据该标定的补空气MAP对补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间进行控制。

由此，根据标定的补空气MAP对空气进行精确控制，并通过空气压力信号的检测值的反馈调节补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，进一步提升补空气方法的精确性，从而防止发动机的喘振。

也就是说，步骤S22中的补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续的确定以及补空气MAP的标定与步骤S21中关于补空气装置200的控制方法相同。

进一步地，步骤S22还包括：S223、发动机每循环的补空气脉宽递减以结束向发动机补充空气，也就是说补空气在结束时，通过逐渐衰减补空气脉宽实现，而不是一下子结束，从而可以保证发动机工作柔和。

进一步地，步骤S3包括：

S31、发动机工况信号的检测值小于第一预设阀值、发动机工况信号的检测值处于第一预设范围，蓄电池电量大于等于预设电量、第一储气罐102的压力值大于等于第二预设废气压力值时，废气再循环装置100被触发向发动机补充废气，第一预设范围为发动机工况信号在发动机处于平稳工况时的标定范围。

也就是说，当发动机处于平稳工况，且蓄电池的电量充足，第一储气罐102的压力充足时，废气再循环装置100才被触发向发动机补充废气，否则废气再循环装置100均不被触发，即发动机处于平稳工况、蓄电池的电量充足、第一储气罐102的压力充足这三个条件中任一个条件不满足时，废气再循环装置100都不能被触发，由此在满足发动机的加速需求的条件下，可以进一步降低发动机油耗。

进一步地，步骤S31还包括：

S311、根据发动机工况信号的检测值确定向发动机的对应气缸的燃烧室补充废气；

S312、根据发动机工况信号的检测值实时确定废气再循环装置100的补废气时刻和补废气脉宽，且根据补废气时刻和补废气脉宽向发动机的对应的气缸的燃烧室补充废气。

也就是说，当根据发动机工况信号的检测值判断需要对发动机补充废气时，应当先对发动机进行判缸，即根据各气缸的点火顺序，确定哪个气缸处于进气行程，从而将废气输入到该对应气缸的燃烧室。

进一步地，通过实时监测发动机工况信号，从而实时地确定补废气时刻、补废气脉宽、补废气持续时间，即根据发动机的运行工况实时调整对发动机补充废气的补充时间、补充规律，从而精确控制废气的比例，从而有效解决废气再循环过程中废气量大存在失火的现象。

具体而言，发动机工况信号可以包括凸轮轴信号、曲轴信号、油门踏板信号、发动机转速信号、压气机出口处的空气压力信号、废气再循环装置100的废气入口a1的废气压力信号。

在步骤S31中的第一预设阀值为油门踏板信号在发动机处于加速工况时的标定值；也就是说，油门踏板信号是判断发动机处于加速工况还是平稳工况的重要指标，可以理解的是油门踏板信号和发动机转速信号具有相关性。

在步骤S311中，根据凸轮轴信号的检测值和曲轴信号的检测值确定向发动机的对应的气缸的燃烧室补充废气，也就是说，凸轮轴信号的检测值和曲轴信号的检测值是对发动机进行判缸的重要指标。

在步骤S312中，根据油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值确定补废气时刻和补废气脉宽，且根据废气压力信号的检测值调节补废气时刻和补废气脉宽。

可以理解的是，发动机的验证试验阶段，可以根据油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值计算并确定补废气时刻和补废气脉宽，同时控制单元根据补废气时刻和补废气脉宽可以输出以油门踏板位置、油门变化率以及发动机转速为坐标的补废气控制MAP，即对油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值与补废气时刻和补废气脉宽的关系进行标定。发动机工作时可以根据该标定的补废气MAP对补废气时刻和补废气脉宽进行控制。

由此，根据标定的补空气MAP和标定的补废气MAP对废气进行精确控制，防止补废气过程中发动机失火，并通过废气压力信号的检测值的反馈调节废空气时刻和补废气脉宽，进一步提升废气控制的精确性。

在本发明的一些实施例中，废气再循环装置100包括第一储气罐102，补空气装置200包括第二储气罐202，第一储气罐102和第二储气罐202均与空气压缩机10相连，当第二储气罐202的压力值小于第一预设压力值时，空气压缩机10工作以压缩预进入第二储气罐202的空气，且当第二储气罐202的压力值大于等于第一预设压力值时，空气压缩机10停止工作。

当第二储气罐202的压力值大于等于第一预设压力值，第一储气罐102的压力值小于第二预设压力值，且发动机处于怠速、冷启动或加速工况时，空气压缩机10工作以压缩预进入第一储气罐102的废气，且当第一储气罐102的压力值大于等于第二预设压力值时，空气压缩机10停止工作，其中第一预设压力值大于第二预设压力值。

也就是说，废气再循环装置100向发动机补充的废气是经过空气压缩机10压缩并储存在第一储气罐102中的高压废气，而补空气装置200想发动机补充的空气是经过空气压缩机10压缩并储存在第二储气罐202中的高压空气。

当第二储气罐202的压力不足时，空气压缩机10优先对第二储气罐202进行充气，在第二储气罐202不充气且发动机处于怠速、冷启动或加速工况时，空气压缩机10对第一储气罐102进行充气，通过设置第一预设压力值和第二预设压力值，可以精确的控制空气压缩机10的开始工作压力和停止工作压力，能使空气压缩机10的工作效率更高。

下面参照图3描述可以利用根据本发明实施例所述的发动机补气控制方法进行补气的发动机。

如图3所示的发动机1000包括机体组1001、废气再循环装置100、补空气装置200、进气系统和排气系统。

如图3所示，机体组1001包括气缸体和缸盖，气缸体上设有气缸，活塞可以移动地设在气缸内，缸盖、气缸以及活塞的上部共同限定出燃烧室，燃烧室与进气通道505和排气通道506相连。

如图3所示，发动机1000的进气系统包括空滤器501、涡轮增压器502、中冷器503、节气门504，其中空滤器501的入口与外界空气相连，空滤器501的出口与涡轮增压器502的压气机的入口相连，涡轮增压器502的压气机的出口与中冷器503相连，中冷器503与进气通道505之间连接有节气门504。

外界的空气进入补空气装置200之前也经过空滤器501的过滤，其中补空气装置200的空气入口b1可以连接在空滤器501的出口与压气机的进口之间。

当然，本发明中空气入口b1的连接位置并不限于此，空气入口b1可以连接在中冷器503与节气门504之间，这样的连接方式特别适用于发动机的大负荷工况，由此可以提高空气压缩机10的效率。

进一步地，如图3所示，发动机1000的排气系统可以包括涡轮增压器502、尾气处理系统300和消音系统，从涡轮增压器502的涡轮机的出口到发动机1000的尾气排出口可以依次设置有前级催化器301、后级催化器302、前级消音器410和后级消音器420，从而对 发动机1000排出的废气进行处理，减少有害物质的排放，减低噪音，减低空气污染。

如图3所示，废气再循环装置100的废气入口a1可以连接在涡轮增压器502的涡轮机的入口与排气通道506之间。

如图3所示，废气再循环装置100包括废气入口a1、废气出口a2、第一空气压缩机101和第一储气罐102，废气入口a1与排气通道506相连，废气入口a1与第一空气压缩机101的相连，第一空气压缩机101的出口与第一储气罐102的入口相连，第一储气罐102的出口与进气通道505可选择性地连通。

进一步地，如图1所示，废气再循环装置100还可以包括依次设置在废气入口a1与第一空气压缩机101的入口之间的冷凝器108、过滤器109和干燥器110，冷凝器108用于冷凝废气，过滤器109用于过滤废气，干燥器110用于干燥废气，由此对进入废气再循环装置100的废气进行降温、过滤并干燥后在输出给第一空气压缩机101，从而可延长废气再循环装置100的使用寿命，改善发动机的燃烧性能。

进一步地，如图3所示，废气再循环装置100还可以包括第一废气控制阀103、第二废气控制阀104和第三废气控制阀105。第一废气控制阀103可以连接在第一储气罐102的出口与进气通道505之间，从而控制第一储气罐102内废气的输出时刻和输出量。第二废气控制阀104可以连接在第一储气罐102的入口与空气压缩机10的出口之间，从而控制空气压缩机10中的废气的输出时刻和输出量。第三废气控制阀105可以连接在空气压缩机10的入口与废气入口a1之间，从而控制废气入口a1的废气的输出时刻和输出量，废气入口a1的废气来自排气通道506。可以理解的是，废气的输出时刻和输出量是指，废气何时以何种流量输出。

如图3所示，补空气装置200包括空气入口b1、空气出口b2、第二空气压缩机201和第二储气罐202，空气入口b1与外界空气相连，且空气入口b1与第二空气压缩机201的入口相连，第二空气压缩机201的出口与第二储气罐202的入口相连，第二储气罐202的出口与进气通道505可选择性地连通。

如图3所示，补空气装置200还可以包括第一空气控制阀203、第二空气控制阀204和第三空气控制阀205。第一空气控制阀203可以连接在第二储气罐202的出口与进气通道505之间，从而控制第二储气罐202内空气的输出时刻和输出量。第二空气控制阀204可以连接在第二储气罐202的入口与空气压缩机10的出口之间，从而控制空气压缩机10中的空气的输出时刻和输出量。第三空气控制阀205可以连接在空气压缩机10的入口与空气入口b1之间，从而控制空气入口b1外界的空气的输出时刻和输出量，空气入口b1与外界的空气连通。 可以理解的是，空气的输出时刻和输出量是指，空气何时以何种流量输出。

优选地，为了简化发动机1000的结构，第一空气压缩机101和第二空气压缩机201可以为同一个空气压缩机10，空气压缩机10的入口可以分别与废气入口a1和空气入口b1相连，空气压缩机10的出口可以分别与第一储气罐102的入口和第二储气罐202的入口相连，空气压缩机10可以对从空气压缩机10的入口进入的废气压缩后经第一储气罐102的入口输出并储存在第一储气罐102内，空气压缩机10可以对从空气压缩机10的入口进入的空气压缩后经第二储气罐202的入口输出并储存在第二储气罐202内。

进一步地，废气出口a2可选择性地与进气通道505连通，废气出口a2通过废气输出管路106与第一储气罐102的出口相连，废气出口a2通过废气补气喷管107与废气输出管路106相连，废气补气喷管107上设有废气补气喷嘴111，废气补气喷管107和废气补气喷嘴111通过废气补气导轨112固定在发动机1000上，废气补气导轨112还可以将第一储气罐102的出口输出的废气分配给相应的废气补气喷嘴111，并通过废气补气喷嘴111喷射入废气补气喷管107。

空气出口b2可选择性地与进气通道505连通，空气出口b2通过空气输出管路206与第二储气罐202的出口相连，空气出口b2通过空气补气喷管207与空气输出管路206相连，空气补气喷管207上设有空气补气喷嘴208，空气补气喷管207和空气补气喷嘴208通过空气补气导轨209固定在发动机1000上，空气补气导轨209还可以将第二储气罐202的出口输出的空气分配给相应的空气补气喷嘴208，并通过空气补气喷嘴208喷射入空气补气喷管207。

在如图1所示的一个具体的实施例中，废气输出管路106与空气输出管路206为两条相互独立的管路，废气补气喷管107与空气补气喷管207为两条相互独立的喷管，也就是说，第一储气罐102输出的废气以及第二储气罐202输出的空气是通过两条独立的管路输出的，且在进入进气通道505后才混合的。其中，废气补气导轨112和空气补气导轨209是两条相互独立的补气导轨40，废气补气喷嘴111和空气补气喷嘴208也是两个相互独立的补气喷嘴50。

下面参照图1-图2和图4，结合图3所示的结构详细描述根据本发明的发动机补气控制方法及过程。

通过上述描述可知，以图3所示的发动机1000为例，发动机1000包括废气再循环装置100和补空气装置200，根据发动机1000的不同工况，可以选择将废气再循环装置100的废气出口a2输出的废气和补空气装置200输出的空气中的至少一个输出给发动机1000的进气通道505。

发动机1000的工况是通过发动机工况信号反应的，通过控制单元采集上述发动机工况信号，且控制单元根据发动机工况信号判断发动机1000处于的工况，从而控制废气补气喷嘴111、空气补气喷嘴208、各控制阀以及空气压缩机10工作。其中控制单元可以是单独设置的一个外挂ECU，也可以集成到发动机1000的总控制器上。

进一步地，发动机工况信号可以包括废气压力信号、空气压力信号、油门踏板信号、发动机转速信号、凸轮轴信号和曲轴信号，其中废气压力信号可以通过设在废气入口a1处的废气压力传感器检测得到，空气压力信号可以通过设在压气机出口处的压气机后压力传感器507检测得到，油门踏板信号可以包括油门踏板的位置信号以及油门变化率的信号，可以理解的是，油门踏板信号、发动机转速信号、凸轮轴信号和曲轴信号的采集方法及采集结构对于本领域技术人员而言均为已知。

发动机1000工作时，排气通道506排出的部分废气依次通过废气入口a1、冷凝器108、过滤器109、干燥器110、第三废气控制阀105进入空气压缩机10，经空气压缩机10压缩后经由第二废气控制阀104进入第一储气罐102，新鲜空气通过空滤器501的过滤进入空气入口b1，空气从空气入口b1经由第三空气控制阀205进入空气压缩机10，经空气压缩机10压缩后经由第二空气控制阀204进入第二储气罐202。

当控制单元根据为油门踏板信号的检测值判断发动机1000是否处于加速工况，发动机1000处于加速工况分为两种情况，根据不同的补气策略进行补气控制。

具体而言，当发动机处于第一种情况时，即发动机处于加速工况，且第一储气罐的压力充足时，通过油门踏板信号触发打开第一废气控制阀103及废气补气喷嘴111，经过废气补气导轨112把压缩废气均匀分配到废气补气喷管107，并最终将废气补充到进气通道505内，同时，通过油门踏板信号触发打开第一空气控制阀203及空气补气喷嘴208，经过空气补气导轨209把压缩空气均匀分配到空气补气喷管20，最终将压缩空气补充到进气通道505内。在每个气缸的两个气门附近分别设置一个废气补气喷管107和一个空气补气喷管207以在发动机1000处于加速工况时同时向进气通道505补充废气和空气。可以理解的是，通过对第一空气控制阀203以及第一废气控制阀103的控制可以调节废气和空气的混合比例。

也就是说，在加速行驶工况的第一种情况时，第一储气罐102的压缩废气和第二储气罐202内的压缩空气分别触发，废气和空气同时进入进气通道505，废气再循环装置100和补空气装置200按照不同的补气控制策略由相应的补气导轨经由相应的补气喷嘴对处于进气冲程的气缸进行顺序喷射，以解决只补充空气产生的爆震问题，补充的废气和空气的混合气 能迅速满足发动机加速所需增加的空气量，进一步提升了动力响应性，涡轮增压器502的迟滞性进一步降低。

具体地，废气补气控制策略是根据凸轮轴信号和曲轴信号对发动机进行判缸，并通过油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值确定废气再循环装置的补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间，且根据补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间向发动机的对应的气缸的燃烧室补充废气。

空气补气控制策略是根据凸轮轴信号和曲轴信号对发动机进行判缸，并通过油门踏板信号的检测值和发动机转速信号的检测值确定补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，且根据空气压力信号的检测值调节补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间。发动机每循环的补空气脉宽递减以结束向发动机补充空气。

当发动机处于第二种情况时，即发动机处于加速工况，且第一储气罐的压力不充足时，第二储气罐202内的压缩空气被触发，空气进入进气通道505，补空气装置200按照上述空气补气控制策略由相应的补气导轨40经由相应的补气喷嘴对处于进气冲程的气缸进行顺序喷射。

当控制单元判断发动机1000处于平稳工况时，通过油门踏板信号触发打开第一废气控制阀103及废气补气喷嘴111，经过废气补气导轨112把压缩废气均匀分配到废气补气喷管107，并最终将废气补充到进气通道505内。

也就是说，在稳定工况时，仅第一储气罐102的压缩废气被触发，废气再循环装置100按照上述废气补气控制策略由废气补气导轨112经由废气补气喷嘴111对气缸进行顺序喷射，EGR率控制更加灵活，能实现EGR分层(降低发动机爆震)，废气再循环在气缸内区域变小，同时增加了进气滚流比，改善了缸内混合气的流动速度，使空气燃油混合更加均匀，加快燃烧速度，能够降低油耗，且对中冷器503、涡轮增压器502、进气歧管没有污染，提高了中冷器503、涡轮增压器502、进气歧管的使用寿命。

下面参照图5简单描述空气压缩机10的控制方法：第一储气罐102内的压力通过第一储气罐压力传感器508检测得到，第二储气罐202内的压力通过第二储气罐压力传感器509检测得到。

当第二储气罐压力传感器509检测得到压力值小于第一预设压力值时，空气压缩机10开始工作，开始压缩从空气入口b1进入的空气并将经压缩后的空气输出给第二储气罐202储存，当第二储气罐压力传感器509检测得到压力值大于等于第一预设压力值时，空气压缩机10停止工作。

当第二储气罐压力传感器509检测得到压力值大于等于第一预设压力值时，空气压缩机10不工作，此时当第一储气罐压力传感器508检测得到压力值小于第二预设压力值，且发动机处于怠速、冷启动或加速工况时，空气压缩机10开始工作，开始压缩从废气入口a1进入的废气并将经压缩后的废气输出给第一储气罐102储存。当第一储气罐压力传感器508检测得到压力值大于等于第二预设压力值，空气压缩机10停止工作。其中第一预设压力值大于第二预设压力值。

简言之，根据本发明实施例的发动机补气控制方法，根据发动机工况信号，判断发动机处于的具体工况，并根据具体工况，调节控制废气补气控制策略和空气补气控制策略，加速工况且第一储气罐102压力充足时，废气再循环装置100和补空气装置200均被触发向发动机补充废气和空气的混合气，加速工况且第一储气罐102压力不充足时，向发动机补充空气，当发动机处于平稳工况，且蓄电池电量充足、第一储气罐102的压力充足时，废气再循环装置100被触发，否则废气再循环装置100不被触发。

由此精确控制废气和空气的比例，满足发动机的不同工况需求，改善加速工况时的起火现象和爆震现象，平稳工况下精确控制EGR率，发动机油耗低，动力响应快，有效改善涡轮增压器的迟滞性。

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。

Claims (9)

1.一种发动机补气控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集发动机工况信号；

S2、根据所述发动机工况信号的检测值判断所述发动机是否处于加速工况，所述发动机处于加速工况，所述发动机的补空气装置和废气再循环装置均被触发以向所述发动机补充所述补空气装置输出的空气和所述废气再循环装置输出的废气，或者所述补空气装置被触发以向所述发动机补充所述补空气装置输出的空气；

S3、根据所述发动机工况信号的检测值判断所述发动机是否处于平稳工况，所述发动机处于平稳工况，所述废气再循环装置可选择性地被触发向所述发动机补充废气,所述废气再循环装置包括用于储存废气的第一储气罐；

所述步骤S2包括：

S21、所述发动机工况信号的检测值大于等于第一预设阀值、所述第一储气罐的压力大于等于第一预设废气压力值时，所述补空气装置被触发向所述发动机补充空气且所述废气再循环装置被触发向所述发动机补充废气；

S22、所述发动机工况信号的检测值大于等于所述第一预设阀值且所述第一储气罐的压力小于所述第一预设废气压力值时，所述补空气装置被触发向所述发动机补充空气，所述第一预设阀值为所述发动机工况信号在所述发动机处于加速工况时的标定值；

所述步骤S3包括：S31、所述发动机工况信号的检测值小于所述第一预设阀值、所述发动机工况信号的检测值处于第一预设范围，蓄电池电量大于等于预设电量、所述第一储气罐的压力值大于等于第二预设废气压力值时，所述废气再循环装置被触发向所述发动机补充废气，所述第一预设范围为所述发动机工况信号在所述发动机处于平稳工况时的标定范围。

2.根据权利要求1所述的发动机补气控制方法，其特征在于，所述步骤S21还包括：

S211、根据所述发动机工况信号的检测值确定向所述发动机的对应气缸的燃烧室补充空气和废气；

S212、根据所述发动机工况信号的检测值实时确定补空气装置的补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间、废气再循环装置的补废气时刻、补废气脉宽和补废气延续时间，且根据所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间向所述发动机的所述对应气缸的燃烧室补充空气，并根据所述补废气时刻、所述补废气脉宽和所述补废气延续时间向所述发动机的所述对应的气缸的燃烧室补充废气。

3.根据权利要求2所述的发动机补气控制方法，其特征在于，所述发动机工况信号包括：凸轮轴信号、曲轴信号、油门踏板信号、发动机转速信号、压气机出口处的空气压力信号、废气再循环装置的废气入口的废气压力信号；

在步骤S21中的第一预设阀值为油门踏板信号在所述发动机处于加速工况时的标定值；

在步骤S211中，根据所述凸轮轴信号的检测值和所述曲轴信号的检测值确定向所述发动机的对应气缸的燃烧室补充空气和废气；

在步骤S212中，根据所述油门踏板信号的检测值和所述发动机转速信号的检测值确定所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间、所述补废气时刻、所述补废气脉宽和所述补废气延续时间，且根据所述空气压力信号的检测值调节所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间，并根据所述废气压力信号的检测值调节所述补废气时刻、所述补废气脉宽和所述补废气延续时间。

4.根据权利要求1所述的发动机补气控制方法，其特征在于，所述步骤S22还包括：

S221、根据所述发动机工况信号的检测值确定向所述发动机的对应气缸的燃烧室补充空气；

S222、根据所述发动机工况信号的检测值实时确定所述补空气装置的补空气时刻、补空气脉宽和补空气延续时间，且根据所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间向所述发动机的所述对应气缸的燃烧室补充空气。

5.根据权利要求4所述的发动机补气控制方法，其特征在于，

所述发动机工况信号包括：凸轮轴信号、曲轴信号、油门踏板信号、发动机转速信号和压气机出口处的空气压力信号；

在步骤S22中的所述第一预设阀值为油门踏板信号在所述发动机处于加速工况时的标定值；

在步骤S221中，根据所述凸轮轴信号的检测值和所述曲轴信号的检测值确定向所述发动机的所述对应气缸的燃烧室补充空气；

在步骤S222中，根据所述油门踏板信号的检测值和所述发动机转速信号的检测值确定所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间，且根据所述空气压力信号的检测值调节所述补空气时刻、所述补空气脉宽和所述补空气延续时间。

6.根据权利要求4所述的发动机补气控制方法，其特征在于，所述步骤S22还包括：

S223、所述发动机每循环的补空气脉宽递减以结束向所述发动机补充空气。

7.根据权利要求1所述的发动机补气控制方法，其特征在于，所述步骤S31还包括：

S311、根据所述发动机工况信号的检测值确定向所述发动机的对应气缸的燃烧室补充废气；

S312、根据所述发动机工况信号的检测值实时确定废气再循环装置的补废气时刻和补废气脉宽，且根据所述补废气时刻和所述补废气脉宽向所述发动机的所述对应的气缸的燃烧室补充废气。

8.根据权利要求7所述的发动机补气控制方法，其特征在于，

所述发动机工况信号包括：凸轮轴信号、曲轴信号、油门踏板信号、发动机转速信号和废气再循环装置的废气入口的废气压力信号；

在步骤S31中的所述第一预设阀值为油门踏板信号在所述发动机处于加速工况时的标定值；

在步骤S311中，根据所述凸轮轴信号的检测值和所述曲轴信号的检测值确定向所述发动机的所述对应的气缸的燃烧室补充废气；

在步骤S312中，根据所述油门踏板信号的检测值和所述发动机转速信号的检测值确定所述补废气时刻和所述补废气脉宽，且根据所述废气压力信号的检测值调节所述补废气时刻和所述补废气脉宽。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的发动机补气控制方法，其特征在于，所述废气再循环装置包括第一储气罐，所述补空气装置包括第二储气罐，第一储气罐和第二储气罐均与空气压缩机相连，当第二储气罐的压力值小于第一预设压力值时，空气压缩机工作以压缩预进入第二储气罐的空气，且当第二储气罐的压力值大于等于第一预设压力值时，空气压缩机停止工作；

当第二储气罐的压力值大于等于第一预设压力值，第一储气罐的压力值小于第二预设压力值，且发动机处于怠速、冷启动或加速工况时，空气压缩机工作以压缩预进入第一储气罐的废气，其中第一预设压力值大于第二预设压力值，且当第一储气罐的压力值大于等于第二预设压力值时，空气压压缩机停止工作。