CN107664073A - 具有低压egr系统的egr率计算方法、系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有低压EGR系统的EGR率计算方法、系统及车辆，该方法包括：检测进入所述EGR中冷器的氧浓度；根据空气中的氧浓度、正常燃烧当量比为1时的氧浓度和进入所述EGR中冷器的氧浓度得到理论EGR率；获取对应于进入发动机的当前进气温度的EGR率修正系数；根据所述理论EGR率和所述EGR率修正系数得到最终EGR率，以便根据所述最终EGR率确定喷油量。本发明的方法可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
Description
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率计算方法、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 GasRecirculation)在喷油控制上还存在一些问题，例如：整车的工况变化较多，在变工况的过程中，瞬态的EGR率的变化也是一个相对负责的过程，例如EGR率从10％到20％过程中的EGR率并不是平稳变化的，因此，不能够得知时时进入缸内的新鲜空气的量，也就不能够精确地控制喷油量，进而影响油耗和排放。
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率计算方法，该方法可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
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率计算方法，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：检测进入所述EGR中冷器的氧浓度；根据空气中的氧浓度、正常燃烧当量比为1时的氧浓度和进入所述EGR中冷器的氧浓度得到理论EGR率；获取对应于进入发动机的当前进气温度的EGR率修正系数；根据所述理论EGR率和所述EGR率修正系数得到最终EGR率，以便根据所述最终EGR率确定喷油量。
进一步的，所述检测进入所述EGR中冷器的氧浓度的步骤，包括：通过设置在EGR中冷器进气侧的第一氧浓度传感器采集氧浓度信号；对所述氧浓度信号进行滤波，以得到进入所述EGR中冷器的氧浓度。
进一步的，所述理论EGR率通过如下公式得到，所述公式为：理论EGR率＝(空气中的氧浓度-进入所述EGR中冷器的氧浓度)/(空气中的氧浓度-正常燃烧当量比为1时的氧浓度)。
进一步的，所述根据所述最终EGR率确定喷油量的步骤包括：根据进入所述发动机的总进气量和所述最终EGR率得到理论新鲜空气量；获取对应于所述催化器的进气侧的氧浓度的空气修正系数；根据所述理论新鲜空气量和所述空气修正系数确定所述喷油量，以根据所述喷油量控制喷油。
进一步的，所述喷油量通过如下公式得到，所述公式为：喷油量＝(理论新鲜空气量*所述空气修正系数)/11.7。
相对于现有技术，本发明所述的具有低压EGR系统的EGR率计算方法具有以下优势：
本发明所述的具有低压EGR系统的EGR率计算方法，解决了低压EGR系统中瞬态新鲜空气量的计算不准确的问题，可以准确地计算出EGR率，从而能够精确计算进入缸内的新鲜空气的量，进而可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
本发明的另一个目的在于提出一种具有低压EGR系统的EGR率计算系统，该系统可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
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率计算系统，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：检测模块，用于检测进入所述EGR中冷器的氧浓度；理论EGR率计算模块，用于根据空气中的氧浓度、正常燃烧当量比为1时的氧浓度和进入所述EGR中冷器的氧浓度得到理论EGR率；获取模块，用于获取对应于进入发动机的当前进气温度的EGR率修正系数；最终EGR率计算模块，用于根据所述理论EGR率和所述EGR率修正系数得到最终EGR率，以便根据所述最终EGR率确定喷油量。
进一步的，所述理论EGR率通过如下公式得到，所述公式为：理论EGR率＝(空气中的氧浓度-进入所述EGR中冷器的氧浓度)/(空气中的氧浓度-正常燃烧当量比为1时的氧浓度)。
进一步的，还包括：喷油量控制模块，用于根据进入所述发动机的总进气量和所述最终EGR率得到理论新鲜空气量，并获取对应于所述催化器的进气侧的氧浓度的空气修正系数，以及根据所述理论新鲜空气量和所述空气修正系数确定所述喷油量，以根据所述喷油量控制喷油。
进一步的，所述喷油量通过如下公式得到，所述公式为：喷油量＝(理论新鲜空气量*所述空气修正系数)/11.7。
所述的具有低压EGR系统的EGR率计算系统与上述的具有低压EGR系统的EGR率计算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，该车辆可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
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率计算系统。
所述的车辆与上述的具有低压EGR系统的EGR率计算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率计算方法的流程图；
图3为本发明一个实施例所述的具有低压EGR系统的EGR率计算方法的流；
图4为本发明另一个实施例所述的具有低压EGR系统的EGR率计算方法的流程图；
图5为本发明实施例所述的具有低压EGR系统的EGR率计算系统的结构框图。
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率计算系统500、检测模块510、理论EGR率计算模块520、获取模块530、最终EGR率计算模块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率计算方法的流程图。
在描述根据本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率计算方法之前，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；其它结构包括氧传感器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，引入到进气中冷前，在EGR中冷器1前通过氧传感器2测量进气部分EGR与新鲜空气混合后的氧气浓度。
如图2所示，并结合图1，根据本发明一个实施例的具有低压EGR系统的EGR率计算方法，包括如下步骤：
S101：检测进入EGR中冷器的氧浓度。
结合图3所示，可以通过设置在EGR中冷器进气侧的第一氧浓度传感器(即氧传感器2)采集氧浓度信号，然后对氧浓度信号进行滤波，以得到进入EGR中冷器的氧浓度。其中，氧传感器2为可以在低温下(如100℃-200℃)的环境中进行工作的传感器，且其可测量氧浓度较高，范围为0.21上下。氧传感器2所测量的氧浓度信号，经过滤波后，可以得到较为精确的进入EGR中冷器的氧浓度。
需要说明的是，有很多中滤波方法，其目的是使检测的结果更为准确，本发明对具体采用何种滤波方法没有限制。
S102：根据空气中的氧浓度、正常燃烧当量比为1时的氧浓度和进入EGR中冷器的氧浓度得到理论EGR率。其中，EGR率的定义为再循环的废气量与吸入气缸的进气总量之比。
可以通过公式：理论EGR率＝(空气中的氧浓度-进入所述EGR中冷器的氧浓度)/(空气中的氧浓度-正常燃烧当量比为1时的氧浓度)，得到理论EGR率。具体地，0.21减去进入EGR中冷器的氧浓度，再比上0.204得到理论EGR率，在该实例中，0.204为0.21-0.006而得到的，0.006为正常燃烧当量比为1时的氧浓度。
S103：获取对应于进入发动机的当前进气温度的EGR率修正系数。
理论EGR率经过进气温度的修正后可以得到最终EGR率。因而EGR率修正系数的确定至关重要，在本发明的一个实施例中，可以预先建立进气温度与EGR率修正系数的对应关系表MAP，该表中包括了不同进气温度对应的EGR修正系数，该对应关系可以通过试验的方式标定得到。其中，。进气温度可以由进气歧管处的进气温度传感器检测得到。
S104：根据理论EGR率和EGR率修正系数得到最终EGR率，以便根据最终EGR率确定喷油量。即：EGR率修正系数乘以理论EGR率，得到最终EGR率。
根据本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率计算方法，解决了低压EGR系统中瞬态新鲜空气量的计算不准确的问题，可以准确地计算出EGR率，从而能够精确计算进入缸内的新鲜空气的量，进而可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
如图4所示，该具有低压EGR系统的EGR率计算方法，根据所述最终EGR率确定喷油量的步骤包括：
1、根据进入发动机的总进气量和所述最终EGR率得到理论新鲜空气量。
2、获取对应于催化器的进气侧的氧浓度的空气修正系数。
3、根据理论新鲜空气量和空气修正系数确定喷油量，以根据喷油量控制喷油。其中，喷油量通过如下公式得到，所述公式为：喷油量＝(理论新鲜空气量*所述空气修正系数)/11.7。
具体地说，总进气量乘以(1-EGR率)得到理论新鲜空气量，理论新鲜空气量经过可以由氧传感器6检测到的氧浓度进行修正，得到最终新鲜空气量。所述总进气量的计算方法为现有技术，此处不做赘述。
喷油量根据理论空气量除以11.7(当量比燃烧，比例固定)，燃烧后的尾气经过氧传感器6检测氧浓度，可以预先建立该氧浓度和空气修正系数的对应关系表MAP，不同氧气浓度对应的空气修正系数可以通过试样预先标定得到，其目的是使上述计算的新鲜空气量更为准确可靠，从而可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
根据本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率计算方法，可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
图5是根据本发明一个实施例的具有低压EGR系统的EGR率计算系统的结构框图。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率计算系统500，包括：检测模块510、理论EGR率计算模块520、获取模块530和最终EGR率计算模块540。
其中，检测模块510用于检测进入所述EGR中冷器的氧浓度。理论EGR率计算模块520用于根据空气中的氧浓度、正常燃烧当量比为1时的氧浓度和进入所述EGR中冷器的氧浓度得到理论EGR率。获取模块530用于获取对应于进入发动机的当前进气温度的EGR率修正系数。最终EGR率计算模块540用于根据所述理论EGR率和所述EGR率修正系数得到最终EGR率，以便根据所述最终EGR率确定喷油量。
在本发明的一个实施例中，所述理论EGR率通过如下公式得到，所述公式为：理论EGR率＝(空气中的氧浓度-进入所述EGR中冷器的氧浓度)/(空气中的氧浓度-正常燃烧当量比为1时的氧浓度)。
在本发明的一个实施例中，该具有低压EGR系统的EGR率计算系统500，还包括：喷油量控制模块(图5中没有示出)，喷油量控制模块用于根据进入所述发动机的总进气量和所述最终EGR率得到理论新鲜空气量，并获取对应于所述催化器的进气侧的氧浓度的空气修正系数，以及根据所述理论新鲜空气量和所述空气修正系数确定所述喷油量，以根据所述喷油量控制喷油。
在本发明的一个实施例中，所述喷油量通过如下公式得到，所述公式为：喷油量＝(理论新鲜空气量*所述空气修正系数)/11.7。
根据本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率计算系统，解决了低压EGR系统中瞬态新鲜空气量的计算不准确的问题，可以准确地计算出EGR率，从而能够精确计算进入缸内的新鲜空气的量，进而可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
需要说明的是，本发明实施例的具有低压EGR系统的EGR率计算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率计算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率计算系统。该车辆可以精确地控制喷油量，提升发动机的燃烧性能并降低油耗和排放。
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。
Claims (10)
1.一种具有低压EGR系统的EGR率计算方法，其特征在于，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：
检测进入所述EGR中冷器的氧浓度；
根据空气中的氧浓度、正常燃烧当量比为1时的氧浓度和进入所述EGR中冷器的氧浓度得到理论EGR率；
获取对应于进入发动机的当前进气温度的EGR率修正系数；
根据所述理论EGR率和所述EGR率修正系数得到最终EGR率，以便根据所述最终EGR率确定喷油量。
2.根据权利要求1所述的具有低压EGR系统的EGR率计算方法，其特征在于，所述检测进入所述EGR中冷器的氧浓度的步骤，包括：
通过设置在EGR中冷器进气侧的第一氧浓度传感器采集氧浓度信号；
对所述氧浓度信号进行滤波，以得到进入所述EGR中冷器的氧浓度。
3.根据权利要求1所述的具有低压EGR系统的EGR率计算方法，其特征在于，所述理论EGR率通过如下公式得到，所述公式为：
理论EGR率＝(空气中的氧浓度-进入所述EGR中冷器的氧浓度)/(空气中的氧浓度-正常燃烧当量比为1时的氧浓度)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的具有低压EGR系统的EGR率计算方法，其特征在于，所述根据所述最终EGR率确定喷油量的步骤包括：
根据进入所述发动机的总进气量和所述最终EGR率得到理论新鲜空气量；
获取对应于所述催化器的进气侧的氧浓度的空气修正系数；
根据所述理论新鲜空气量和所述空气修正系数确定所述喷油量，以根据所述喷油量控制喷油。
5.根据权利要求4所述的具有低压EGR系统的EGR率计算方法，其特征在于，所述喷油量通过如下公式得到，所述公式为：
喷油量＝(理论新鲜空气量*所述空气修正系数)/11.7。
6.一种具有低压EGR系统的EGR率计算系统，其特征在于，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：
检测模块，用于检测进入所述EGR中冷器的氧浓度；
理论EGR率计算模块，用于根据空气中的氧浓度、正常燃烧当量比为1时的氧浓度和进入所述EGR中冷器的氧浓度得到理论EGR率；
获取模块，用于获取对应于进入发动机的当前进气温度的EGR率修正系数；
最终EGR率计算模块，用于根据所述理论EGR率和所述EGR率修正系数得到最终EGR率，以便根据所述最终EGR率确定喷油量。
7.根据权利要求6所述的具有低压EGR系统的EGR率计算系统，其特征在于，所述理论EGR率通过如下公式得到，所述公式为：
理论EGR率＝(空气中的氧浓度-进入所述EGR中冷器的氧浓度)/(空气中的氧浓度-正常燃烧当量比为1时的氧浓度)。
8.根据权利要求6或7所述的具有低压EGR系统的EGR率计算系统，其特征在于，还包括：喷油量控制模块，用于根据进入所述发动机的总进气量和所述最终EGR率得到理论新鲜空气量，并获取对应于所述催化器的进气侧的氧浓度的空气修正系数，以及根据所述理论新鲜空气量和所述空气修正系数确定所述喷油量，以根据所述喷油量控制喷油。
9.根据权利要求8所述的具有低压EGR系统的EGR率计算系统，其特征在于，所述喷油量通过如下公式得到，所述公式为：
喷油量＝(理论新鲜空气量*所述空气修正系数)/11.7。
10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求6-9任一项所述的具有低压EGR系统的EGR率计算系统。
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