CN106837614A - 一种低压废气再循环控制系统及方法 - Google Patents

一种低压废气再循环控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压废气再循环控制系统及方法，涉及车辆技术领域。所述低压废气再循环控制系统包括进气管路，与所述发动机的进气口连接，用于将气体引入所述发动机的内部；排气管路，与所述发动机的排气口连接，用于将所述发动机产生的废气引出至所述发动机的外部；低压废气再循环管路，其一端连接至所述进气管路的上游管路处，另一端连接至所述排气管路的下游管路处，用于将所述排气管路中的部分废气引入所述进气管路；和第一氧气传感器，布置在靠近所述发动机的进气口的所述进气管路处，用于检测靠近所述进气口的所述进气管路中的气体的氧气浓度。本发明还提供了相应的方法。本发明能够在车辆突变工况下准确控制发动机的喷油量。

Description

一种低压废气再循环控制系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种低压废气再循环控制系统及方法。
背景技术
废气再循环(EGR)技术可提高发动机压缩比、降低泵气损失、降低热传热、抑制爆震、降低排气温度及降低大负荷时的燃油富裕度等，可大幅度降低发动机油耗，同时降低NOX的排放，尤其是低压EGR技术，相对于高压EGR技术，其应用范围更广，节油和降低NOX排放的效果更明显。
当启用低压EGR技术时，由于EGR废气与大气中的空气成分不同，如氧气浓度等，因此，当将EGR废气引入发动机气缸时，气缸中的氧气浓度与未引入EGR废气时的氧气浓度不同，此时必须改变发动机的喷油量，以使得发动机处于最佳工作状态。
发明内容
本申请的发明人发现，当应用低压EGR技术的车辆在急加速或急减速等突变工况时，由于EGR废气需要从催化器后端取气，其要经过EGR系统、增压器、中冷器和进气歧管等，即需要经过很长的管路才能进入发动机气缸进行燃烧，此时发动机控制系统无法准确判定EGR废气到达发动机气缸的时刻，若在EGR废气到达发动机气缸的时刻仍然按照发动机稳态工况下的标定策略控制喷油量，那么喷油量将失准，即会造成混合气过浓或过稀而导致发动机工作异常。这严重制约了低压EGR技术的应用。为克服上述缺陷，本申请的发明人在原有低压废气再循环控制系统中加入了氧气传感器，布置在靠近发动机的进气口的进气管路处，用于检测靠近进气口的进气管路中的气体的氧气浓度，如此设置，氧气传感器就能够及时检测到进入发动机气缸内的气体的氧气浓度的变化，因此低压废气再循环控制系统就可以根据氧气浓度的变化准确控制发动机的喷油量，最终使得发动机处于最佳的工作状态。
因此，本发明的一个目的是要提供一种低压废气再循环控制系统，该系统能够及时检测出进入发动机气缸的气体的氧气浓度的变化，因而，可以准确控制发动机的喷油量，使得发动机处于最佳的工作状态。
本发明的另一个目的在于提供一种低压废气再循环控制方法，该方法能够准确控制发动机的喷油量，使发动机一直处于最佳工作状态。
特别地，本发明提供了一种低压废气再循环控制系统，用于将发动机产生的部分废气重新引入所述发动机的内部，包括：
进气管路，与所述发动机的进气口连接，用于将气体引入所述发动机的内部；
排气管路，与所述发动机的排气口连接，用于将所述发动机产生的废气引出至所述发动机的外部；
低压废气再循环管路，其一端连接至所述进气管路的上游管路处，另一端连接至所述排气管路的下游管路处，用于将所述排气管路中的部分废气引入所述进气管路；和
第一氧气传感器，布置在靠近所述发动机的进气口的所述进气管路处，用于检测靠近所述进气口的所述进气管路中的气体的氧气浓度。
进一步地，按照所述气体的流动方向所述进气管路包括管道顺次连接的流量计、节流阀、压气机、中冷器、节气门和进气歧管，所述进气歧管的尾端与所述发动机的进气口连接；
其中，所述低压废气再循环管路的一端连接在所述节流阀与所述压气机之间的所述进气管路处。
进一步地，还包括第二氧气传感器，布置于所述压气机的出口处，用于检测流经所述压气机的出口的所述进气管路中的气体的氧气浓度。
进一步地，还包括第三氧气传感器，布置于所述中冷器后端，用于检测流经所述中冷器的所述进气管路中的气体的氧气浓度。
进一步地，按照所述废气的流动方向所述排气管路包括管道顺次连接的排气歧管、涡轮机、前氧传感器、催化器和后氧传感器；
其中，所述低压废气再循环管路的另一端连接在所述后氧传感器后端的所述排气管路处。
进一步地，按照所述废气的流动方向所述低压废气再循环管路包括管道顺次连接的废气再循环冷却器、废气再循环温度传感器和废气再循环阀。
进一步地，所述低压废气再循环管路还包括压差传感器，与所述废气再循环阀并联，用于检测所述废气再循环阀两端的压差。
进一步地，所述低压废气再循环控制系统不工作时，所述废气再循环阀关闭，所述第一氧气传感器、第二氧气传感器和第三氧气传感器检测大气中的氧气浓度。
特别地，本发明还提供了一种低压废气再循环控制方法，用于控制发动机的喷油量，包括：
启动车辆的发动机；
启动低压废气再循环系统；
确定靠近发动机进气口的进气管路中的气体的氧气浓度是否发生变化；
当所述氧气浓度发生变化时，发动机控制系统根据此时的废气再循环率控制所述发动机的喷油量，从而实现精准喷油。
进一步地，当所述氧气浓度未发生变化时，发动机控制系统按照未启动所述低压废气再循环系统根据当前车辆工况控制所述发动机的喷油量。
本发明的低压废气再循环控制系统及方法，通过第一氧气传感器时刻检测靠近发动机进气口的进气管路中的气体的氧气浓度，当氧气浓度有变化时，发动机控制系统能够根据当前的EGR率准确控制发动机的喷油量，最终使得发动机处于最佳工作状态，因此能够顺利实现车辆突变工况下的瞬态控制。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的低压废气再循环控制系统的原理框图；
图2是根据本发明一个实施例的低压废气再循环控制方法的工作流程图。
具体实施方式
本发明的低压废气再循环控制系统的一个实施例如图1所示。所述低压废气再循环控制系统用于将发动机50产生的部分废气重新引入所述发动机的内部，其一般性的可以包括进气管路10、排气管路20、低压废气再循环管路30和第一氧气传感器40。所述进气管路10与所述发动机50的进气口连接，用于将气体引入所述发动机50的内部。所述排气管路20与所述发动机50的排气口连接，用于将所述发动机50产生的废气引出至所述发动机50的外部。所述低压废气再循环管路30的一端连接至所述进气管路10的上游管路处，另一端连接至所述排气管路20的下游管路处，用于将所述排气管路20中的部分废气引入所述进气管路10。所述第一氧气传感器40布置在靠近所述发动机50的进气口的所述进气管路10处，用于检测靠近所述进气口的所述进气管路10中的气体的氧气浓度。
通过在低压废气再循环控制系统中增加第一氧传感器40，第一氧传感器40能够时刻检测靠近发动机50进气口的进气管路10中的气体的氧气浓度，当氧气浓度有变化时，发动机控制系统能够根据当前的EGR率准确控制发动机50的喷油量，最终使得发动机50处于最佳工作状态，因此能够顺利实现车辆突变工况下的瞬态控制。
具体的，箭头a表示气体的流动方向，按照所述气体的流动方向，所述进气管路10可以包括管道顺次连接的流量计101、节流阀102、压气机103、中冷器104、节气门105和进气歧管106，所述进气歧管106的尾端与所述发动机50的进气口连接。所述流量计101用于测量发动机50的进气量。所述节流阀102又可以称为混合阀，具有节流作用，可以增加低压废气再循环控制系统的压差。所述压气机103可以实现进气增压。以上部件均可以为发动机50的标配。其中，所述低压废气再循环管路30的一端可以连接在所述节流阀102与所述压气机103之间的所述进气管路10处。
由于EGR废气从催化器后端取气，其要经过EGR管路30、压气机103、中冷器104和进气歧管106等，即需要经过很长的管路才能进入发动机气缸进行燃烧。因此，为时刻检测进气管路10内的空气的氧气浓度的变化情况，以便发动机控制系统能够及时得知进气管路10内的氧气浓度的变化并有足够的时间根据氧气浓度的变化准确控制发动机的喷油量。所述低压废气再循环控制系统还可以包括第二氧气传感器60和第三氧气传感器70。
所述第二氧气传感器60布置于所述压气机103的出口处，用于检测流经所述压气机103的出口的所述进气管路10中的气体的氧气浓度。当EGR废气到达压气机103的出口处时，发动机控制系统能够根据第二氧气传感器60测得的氧气浓度的变化得知EGR废气已经到达压气机103的出口处，并且在此时进入喷油量切换准备阶段。
所述第三氧气传感器70布置于所述中冷器104后端，用于检测流经所述中冷器104的所述进气管路10中的气体的氧气浓度。当EGR废气到达中冷器104后端处时，发动机控制系统能够根据第三氧气传感器70测得的氧气浓度的变化得知EGR废气已经到达中冷器104后端处，并且在此时进一步精确控制喷油量切换的准备工作。当EGR废气到达靠近所述发动机的进气口的所述进气管路处时，发动机控制系统就能够马上根据此刻的EGR率进行精准喷油。
因此，第二氧气传感器60和第三氧气传感器70的设置，能够为发动机的喷油调整进行提前预测，使得当EGR废气到达靠近所述发动机的进气口的所述进气管路处时，发动机控制系统能够及时控制喷油系统喷出与此刻EGR率相匹配的油量，避免当EGR废气到达靠近所述发动机的进气口处时，发动机还要进行一些喷油准备而不能及时喷出与此刻EGR率相匹配的油量，进而不能使发动机处于最佳工作状态。
进一步地，箭头b表示排气管路20内的废气的流动方向，按照所述废气的流动方向，所述排气管路20可以包括管道顺次连接的排气歧管201、涡轮机202、前氧传感器203、催化器204和后氧传感器205。以上部件可以为发动机50的标配。其中，所述低压废气再循环管路30的另一端可以连接在所述后氧传感器205后端的所述排气管路20处。
在本发明一个实施例中，箭头c表示低压废气再循环管路30内的废气的流动方向，按照所述废气的流动方向所述低压废气再循环管路30可以包括管道顺次连接的废气再循环冷却器301、废气再循环温度传感器302和废气再循环阀303。废气再循环冷却器301可以冷却发动机50排出的废气。废气再循环温度传感器302可以检测经废气再循环冷却器301冷却后的废气的温度。废气再循环阀303可以用来调整EGR率的大小。
此外，所述低压废气再循环管路30还可以包括压差传感器304，与所述废气再循环阀303并联，用于检测所述废气再循环阀303两端的压差。
当所述低压废气再循环控制系统不工作时，所述废气再循环阀303关闭，所述第一氧气传感器40、第二氧气传感器60和第三氧气传感器70用于检测大气中的氧气浓度。
特别地，本发明还提供了一种低压废气再循环控制方法，其一个实施例如图2所示。所述低压废气再循环控制方法用于控制发动机的喷油量，其一般性的可以包括如下步骤：
S100，启动车辆的发动机；
S200，启动低压废气再循环系统；
S300，确定靠近发动机进气口的进气管路中的气体的氧气浓度是否发生变化；
S400，当所述氧气浓度发生变化时，发动机控制系统根据此时的废气再循环率控制所述发动机的喷油量，从而实现精准喷油。
当然，在S400中，当所述氧气浓度未发生变化时，发动机控制系统按照未启动所述低压废气再循环系统根据当前车辆工况控制所述发动机的喷油量。
需要理解的是，EGR率可通过现有技术中的方法如通过压力和温度计算得出，发动机控制系统通过氧气传感器在检测到氧气浓度发生变化时，能够及时得到此刻的EGR率，并根据该EGR率准确控制发动机的喷油量，最终控制发动机处于最佳的工作状态。因此，该方法能够顺利实现车辆在急加速或急减速等突变工况下的瞬态控制。
需要注意的是，由于本发明中有三个氧气传感器，用于检测进气管路中的气体的氧气浓度，EGR率可通过现有技术中的方法如通过压力和温度计算得出。但是当低压废气再循环系统长时间运行后，该系统的压差等会发生变化导致原设置出现偏差，因而根据压力和温度计算得到的EGR率会出现偏差，在这种情况下，本发明可以利用三个氧气传感器检测得到的氧气浓度的数值来修正计算得到的EGR率，如此，就能够得到更准确的EGR率，有利于发动机控制系统根据该更准确的EGR率控制发动机的喷油量，最终使得发动机处于最佳的工作状态。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种低压废气再循环控制系统，用于将发动机产生的部分废气重新引入所述发动机的内部，包括：
进气管路，与所述发动机的进气口连接，用于将气体引入所述发动机的内部；
排气管路，与所述发动机的排气口连接，用于将所述发动机产生的废气引出至所述发动机的外部；
低压废气再循环管路，其一端连接至所述进气管路的上游管路处，另一端连接至所述排气管路的下游管路处，用于将所述排气管路中的部分废气引入所述进气管路；和
第一氧气传感器，布置在靠近所述发动机的进气口的所述进气管路处，用于检测靠近所述进气口的所述进气管路中的气体的氧气浓度。
2.根据权利要求1所述的低压废气再循环控制系统，其特征在于，按照所述气体的流动方向所述进气管路包括管道顺次连接的流量计、节流阀、压气机、中冷器、节气门和进气歧管，所述进气歧管的尾端与所述发动机的进气口连接；
其中，所述低压废气再循环管路的一端连接在所述节流阀与所述压气机之间的所述进气管路处。
3.根据权利要求2所述的低压废气再循环控制系统，其特征在于，还包括第二氧气传感器，布置于所述压气机的出口处，用于检测流经所述压气机的出口的所述进气管路中的气体的氧气浓度。
4.根据权利要求2或3所述的低压废气再循环控制系统，其特征在于，还包括第三氧气传感器，布置于所述中冷器后端，用于检测流经所述中冷器的所述进气管路中的气体的氧气浓度。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的低压废气再循环控制系统，其特征在于，按照所述废气的流动方向所述排气管路包括管道顺次连接的排气歧管、涡轮机、前氧传感器、催化器和后氧传感器；
其中，所述低压废气再循环管路的另一端连接在所述后氧传感器后端的所述排气管路处。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的低压废气再循环控制系统，其特征在于，按照所述废气的流动方向所述低压废气再循环管路包括管道顺次连接的废气再循环冷却器、废气再循环温度传感器和废气再循环阀。
7.根据权利要求6所述的低压废气再循环控制系统，其特征在于，所述低压废气再循环管路还包括压差传感器，与所述废气再循环阀并联，用于检测所述废气再循环阀两端的压差。
8.根据权利要求6或7所述的低压废气再循环控制系统，其特征在于，所述低压废气再循环控制系统不工作时，所述废气再循环阀关闭，所述第一氧气传感器、第二氧气传感器和第三氧气传感器检测大气中的氧气浓度。
9.一种低压废气再循环控制方法，用于控制发动机的喷油量，包括：
启动车辆的发动机；
启动低压废气再循环系统；
确定靠近发动机进气口的进气管路中的气体的氧气浓度是否发生变化；
当所述氧气浓度发生变化时，发动机控制系统根据此时的废气再循环率控制所述发动机的喷油量，从而实现精准喷油。
10.根据权利要求9所述的低压废气再循环控制方法，其特征在于，当所述氧气浓度未发生变化时，发动机控制系统按照未启动所述低压废气再循环系统根据当前车辆工况控制所述发动机的喷油量。
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