CN108223159A - 用于控制车辆发动机的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制车辆发动机的装置和方法，其可以通过在过度操作过程中基于反应车辆状态的校正因子产生目标空气量来控制发动机。为此，本发明提供用于控制车辆发动机的装置，其包括：发动机，其包括进气歧管和排气歧管，所述进气歧管接收空气，所述排气歧管将排放气体进行排放；排放气体再循环阀，其将排放气体中的一部分再循环至进气歧管并且控制经再循环的排放气体的量；以及控制器，其控制排放气体再循环阀，其中控制器设定取决于发动机的操作点的基础目标空气量；基于加速踏板的变化产生扭矩变化量，基于扭矩变化量确定是否过度操作；在过度操作的情况中，基于基础目标空气量和取决于扭矩变化量的校正因子来产生最终目标空气量。

Description

用于控制车辆发动机的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月14日在韩国知识产权局所提出的韩国专利申请号10-2016-0170390的优先权和权益，并通过引用将其全文纳入本文。

技术领域

本发明涉及用于控制车辆发动机的装置，具体地，本发明涉及这样的用于控制车辆发动机的装置和方法：其可以在过度操作过程中基于反应车辆状态的校正因子而通过产生目标空气量来控制发动机。

背景技术

通常，发动机的排放气体包含大量有害成分，如一氧化碳(carbon monoxide，CO)、碳氢化合物(hydrocarbon，HC)和氮氧化物(nitrogen oxide，NOx)。特别地，当发动机的燃烧温度升高时，氮氧化物的产生量增加，因此，发动机的燃烧温度需要降低，从而减小排放气体中的氮氧化物的量。

发动机的燃烧温度升高的最大原因在于从火花塞点燃的火焰的蔓延速度增加而燃烧室中的混合气体的密度较高，这样会立即产生高温度的热量。

作为用于降低发动机的燃烧温度从而减少排放气体中的氮氧化物含量的方法，存在有排放气体再循环(exhaust gas recirculation，EGR)方法，其通过使部分排放气体包含在吸入的混合气体中并且流入燃烧室中，来减少混合气体的密度而不改变混合气体本身的空气/燃料比，从而降低发动机的燃烧温度。

排放气体再循环(EGR)方法用于改进发动机的燃料效率并且减少排放气体中的氮氧化物含量。排放气体再循环(EGR)方法可以通过避免爆震产生区域以及通过降低燃烧室的温度来减少氮氧化物含量从而可以提前点火正时。因此，应用了排放气体再循环(EGR)方法的车辆可以提高发动机的输出并且改善燃料效率。

排放气体再循环至进气歧管的排放气体再循环(EGR)需要进行控制，从而精确地控制排放气体再循环(EGR)。

作为用于控制排放气体再循环(EGR)的方法，基于发动机的转速和燃料喷射量而产生目标空气量，并基于产生的目标空气量控制排放气体再循环。

然而，在相关技术中，在过度操作(excessive operation)以增加扭矩期间不足以形成增压的情况中，或者在正常操作期间增压不能符合目标增压的情况中，在随后通过燃料喷射量确定目标空气量时，排放气体再循环(EGR)速率降低，因此，氮氧化物相比于目标会有所增加。

此外，在相关技术中，与此相反，在为了减小扭矩的过度操作过程中，增压过量并且EGR速率过度，因此，颗粒物质(particulate matters，PM)增加，燃料效率变差。

此外，在相关技术中，当目标空气量有意地设定较低从而防止这种现象时，在正常操作状态下颗粒物质增加，反之亦然。公开于该发明背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在相关国家已为本领域技术人员所公知的现有技术。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国专利登记号10-1036715(2011年5月17日)

发明内容

本发明致力于提供一种用于控制车辆发动机的装置和方法，其可以通过在过度操作过程中基于反应车辆状态的校正因子而产生目标空气量，从而控制发动机。

此外，本发明还致力于提供一种用于控制车辆发动机的装置和方法，其可以通过使用取决于发动机操作点的基础目标空气量和取决于车辆状态的校正因子从而基于最终目标空气量来控制排放气体再循环阀。

本发明的示例性实施方案提供一种用于控制车辆发动机的装置，其包括：发动机，其包括进气歧管和排气歧管，所述进气歧管接收空气，所述排气歧管将排放气体进行排放；排放气体再循环阀，其将排放气体中的一部分再循环至进气歧管并且控制经再循环的排放气体的量；以及控制器，其控制排放气体再循环阀，其中所述控制器设定取决于发动机的操作点的基础目标空气量；基于加速踏板的变化产生扭矩变化量；基于扭矩变化量确定是否过度操作；在过度操作的情况中，基于基础目标空气量和取决于扭矩变化量的校正因子产生最终目标空气量；以及基于最终目标空气量来控制排放气体再循环阀。

所述控制器可以基于目标空气量、取决于扭矩变化量的第一校正因子、取决于挡位的第二校正因子和取决于发动机操作点的第三校正因子来产生最终目标空气量。

所述控制器可以通过预定的第一校正控制映射来设定取决于扭矩变化量的第一校正因子。

所述控制器可以通过预定的第二校正控制映射来设定取决于挡位的第二校正因子。

所述控制器可以通过预定的第三校正控制映射来设定取决于发动机的操作点的第三校正因子。

所述控制器可以通过预定的空气量控制映射来设定取决于发动机的操作点的基础目标空气量。

所述控制器可以在扭矩变化量等于或大于参考值时确定过度操作的执行。

此外，所述控制器可以基于加速踏板的位移变化来产生扭矩变化量。

本发明的另一示例性实施方案提供一种用于控制车辆发动机的方法，其包括：检测发动机的操作点；设定取决于发动机的操作点的基础目标空气量；基于加速踏板的位移变化产生扭矩变化量；基于扭矩变化量确定是否过度操作；在过度操作的情况中，基于基础目标空气量和取决于扭矩变化量的校正因子产生最终目标空气量；以及基于最终目标空气量控制排放气体再循环阀。

根据本发明的示例性实施方案，由于可以通过在过度操作中基于反应车辆状态的校正因子产生目标空气量来控制发动机，所以燃料效率可以得到改善。

此外，由于通过使用取决于发动机操作点的基础目标空气量和取决于车辆状态的校正因子，可以基于最终目标空气量来控制排放气体再循环阀，所以可以减少氮氧化物和颗粒物质。

此外，可以通过本发明的示例性实施方案获得或预期的效果直接或隐含地在本发明的示例性实施方案的详细的说明书中公开。亦即，根据本发明的示例性实施方案的预期的各种效果将公开在以下描述的详细说明书中。

附图说明

图1为示意地示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制车辆发动机的装置的视图。

图2为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制车辆发动机的装置中的控制器的输入和输出的框图。

图3为示出了根据本发明的另一示例性实施方案的用于控制车辆发动机的方法的流程图。

图4为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制车辆发动机的方法的示例性的视图。

符号说明

100:发动机

110:过滤器

120:节气门

140:烟尘过滤器

150:催化器

180:EGR阀

210:发动机转速检测单元

215:燃料量检测单元

220:APS

225:挡位检测单元

250:控制器

具体实施方式

下文中，通过参考所附附图和说明书将详细描述根据本发明的用于控制车辆发动机的装置和方法的示例性实施方案的工作原理。然而，以下所示出的附图和进行描述的详细说明涉及用于有效描述本发明的特征的各个示例性实施方案中的一个优选的实施方案。因此，本发明不应仅限定为如下附图和所给出的说明。

此外，下文中，在本发明的描述中，如果确定详细的描述可能不必要地导致本发明的主旨变得不清楚，则将省略与已知功能或组成有关的详细描述。此外，作为以下描述的术语，这些术语考虑到本发明的功能而被限定，其可以取决于使用者或操作者的目的或习惯而变化。因此，需要基于本发明的整体内容来限定这些术语。

此外，在如下给出的示例性实施方案中，术语将被适当地修改、结合或分割，以使本领域技术人员容易理解，从而有效地描述本发明的核心技术特征，但本发明并不特别限定于此。

下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

图1为示意地示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制车辆发动机的装置的示意图。

参见图1，一种用于控制车辆发动机的装置包括：发动机100、节气门120、排放气体再循环(EGR)阀180、催化器150、涡轮增压器160和控制器250。

发动机100通过燃烧混合了燃料和空气的混合气体而将化学能转化为机械能。

发动机100包括进气歧管103和排气歧管105。

进气歧管103连接至进气管道10以接收空气。本文中，应当理解，进气管道10包括连接至进气歧管103、以将空气供应至进气歧管103的所有管道、软管和管。

过滤器110和节气门120安装在进气管道10上。

过滤器110安装在进气管道10上，并且利用该过滤器110过滤包含在通过进气管道10供应的进气空气中的物质。

节气门120安装在进气管道10上。节气门120控制通过进气管道10供应的进气空气的量。进气空气的量可以根据节气门120的开度来确定，而节气门120的开度可以以百分比表示。例如，当节气门120的开度为100％时，100％的开度可以表示节气门120完全打开的状态，而当节气门120的开度为0％时，0％的开度可以表示节气门120完全关闭的状态。

在燃烧过程中产生的排放气体收集在排气歧管105中，然后排放至发动机的外部。排气歧管105连接至排放管道20，以将排放气体排放至车辆外部。本文中，应当理解，排放管道20包括连接至排气歧管105以将排放气体排放至车辆外部的所有管道、软管和管。

烟尘过滤器140和催化器150安装在排放管道20上。

烟尘过滤器140安装在排放管道20上，并收集包含在排放气体中的颗粒物质。通常，烟尘过滤器140包括多个入口通道和出口通道。

由于入口通道的一个端部打开而入口通道的另一个端部关闭，因此排放气体流入入口管道。此外，出口通道的一个端部关闭而出口通道的另一个端部打开，从而将烟尘过滤器140中的排放气体排放至烟尘过滤器140的外部。

通过入口通道流入烟尘过滤器140的排放气体通过分隔入口通道和出口通道的多孔隔板而进入出口通道，然后通过出口通道排放至烟尘过滤器140。在排放气体通过多孔隔板的同时收集包含在排放气体中的颗粒物质。

同时，压差传感器(未示出)安装在排放管道20上。

该压差传感器测量烟尘过滤器140的前端部和后端部之间的压力差，并将压力差的信号提供至控制器250。在此情况中，在由压差传感器测得的压力差等于或大于预定压力时，控制器250可以控制烟尘过滤器140再生。在此情况中，燃料从喷射器(未示出)后喷射以燃烧收集在烟尘过滤器140中的颗粒物质。

催化器150安装在烟尘过滤器140的后端部处的排放管道20上。催化器150净化包含在排放气体中的有害物质(HC、CO和NOx)。特别地，当催化器150净化氮氧化物时，催化器150包括碱性物质。在此情况中，包含在排放气体中的硫氧化物也可以吸收在催化器150中。随着硫氧化物吸收在催化器150中，氮氧化物的净化能力变差。因此，当吸收在催化器150中的硫氧化物等于或大于预定量时，硫氧化物需要通过增加排放气体的温度来去除。这被称为催化器150的脱硫。通常，在烟尘过滤器140再生后，催化器150进行脱硫。在本发明的示例性实施方案中，催化器150可以为选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR)催化器，但并不限于此。

此外，催化器150在排放管道20上的位置可以根据催化器150的类型而变化。例如，当催化器150是贫NOx捕集器(lean NOx trap，LNT)催化器时，催化器150可以安装在烟尘过滤器140的前端部处的排放管道20上。因此，催化器150的位置并不限于示例性实施方案中所描述的位置。

涡轮增压器160通过使用排放气体的能量来对进气空气进行增压，并且涡轮增压器160包括涡轮163和压缩机165。

涡轮163安装在排放管道20上，并通过排放气体而旋转。

压缩机165通过与涡轮共同旋转的轴而连接至涡轮。压缩机165安装在进气管道上，以增压进气空气。亦即，当涡轮通过排放气体旋转时，连接至涡轮的压缩机165旋转，从而增加进气空气。

EGR阀180安装在排放管道20和进气歧管之间。EGR阀180控制再循环至进气歧管的排放气体的量。经再循环的排放气体的量可以通过EGR阀180的开度来确定，EGR阀180的开度可以以百分比表示。例如，当EGR阀180的开度为100％时，100％的开度可以表示EGR阀180完全打开的状态，而当EGR阀180的开度为0％时，0％的开度可以表示EGR阀180完全关闭的状态。

图1中所示出的EGR阀180的位置可以表示一个实施例，EGR阀180可以根据需要而设置在不同的位置。因此，EGR阀180意为可以控制再循环至进气歧管的排放气体的量的所有阀。

控制器250控制作为发动机控制装置的组件的发动机100、节气门120、EGR阀180、催化器150和涡轮增压器160。控制器250根据发动机100的操作状态控制EGR阀180的开度。

图2为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制车辆发动机的装置中控制器的输入和输出的框图。

参见图2，该种用于控制车辆发动机的装置进一步包括：发动机转速检测单元210、燃料量检测单元215、加速踏板位置传感器(accelerator position sensor，APS)220和挡位检测单元225。

发动机转速检测单元210检测发动机100旋转的速度，并将检测的速度信号提供至控制器250。

燃料量检测单元215检测喷射至发动机100的燃料量，并将检测的燃料量信号提供至控制器250。

APS 220检测驾驶员踩踏加速踏板的程度。亦即，APS 220检测加速踏板的位置或位移(亦即，踩踏加速踏板的程度)，并将检测的位置或位移信号提供至控制器250。

除了使用APS 220以外，可以检测和使用安装在进气通路上的节气门120的开度。

挡位检测单元225检测接合至变速器(未示出)的挡位，并将检测的挡位信号提供至控制器250。

控制器250从发动机转速检测单元210接收发动机转速，并且从燃料量检测单元215接收燃料量。控制器250经由发动机转速和燃料量来验证发动机100的操作点，并验证取决于发动机100的操作点的基础目标空气量。控制器250产生取决于APS 220检测的加速踏板的位移量的扭矩变化量，并设定取决于扭矩变化量的第一校正因子。控制器250设定取决于通过挡位检测单元225检测的挡位的第二校正因子，并设定取决于发动机100的操作点的第三校正因子。

控制器250基于基础目标空气量、第一校正因子、第二校正因子和第三校正因子而产生最终目标空气量。控制器250基于最终目标空气量来控制EGR阀180。

为此目的，控制器250可以通过由设定程序操作的一个或多个处理器来实现，所述设定程序可以被编程为执行根据本发明的示例性实施方案的用于控制发动机的方法中的每一个步骤。

通过参考附图3和图4将更详细地描述发动机控制方法。

后文中，将参考图3和图4来描述用于控制车辆中的发动机的方法。

图3为示出了根据本发明的另一示例性实施方案的用于控制车辆发动机的方法的流程图。

参见图3，在发动机100起动时，控制器250验证发动机100的操作点(S310)。亦即，发动机转速检测单元210检测发动机100的转速，并将检测的转速信号提供至控制器250。燃料量检测单元215检测从喷射器喷射的燃料量，并将检测的燃料量信号提供至控制器250。控制器250从发动机转速检测单元210接收发动机转速，并且从燃料量检测单元215接收燃料量。控制器250通过发动机转速和燃料量验证发动机100的操作点。

控制器250设定取决于发动机100的操作点的基础目标空气量(S320)。亦即，控制器250通过空气量控制映射来设定取决于发动机100的操作点的基础目标空气量。此处，空气量控制映射可以为设定为与相对于多个发动机100的操作点的每一个操作点的基础目标空气量相匹配的控制映射，并可以被预先设定。空气量控制映射可以通过预先指示的算法(例如，程序和概率模型)来设定。

控制器250产生驾驶员所要求的扭矩变化量(S330)。亦即，控制器250可以基于加速踏板的位移变化来产生扭矩变化量。然而，并不限制为扭矩变化量基于加速踏板的位移变化而产生，所述扭矩变化量可以通过其他元素来产生。

控制器250基于扭矩变化量来确定是否过度操作(S340)。亦即，控制器250可以通过验证扭矩变化量是否等于或大于参考值来确定是否过度操作。在此情况中，参考值可以是成为驾驶员通过扭矩变化量来确定过度操作或正常操作而参考的值。参考值可以通过预先指示的算法(例如，程序和概率模型)来设定。

当通过扭矩变化量验证为正常操作时，控制器250基于基础目标空气量来控制EGR阀180(S350)。亦即，当扭矩变化量小于参考值时，控制器250基于在步骤S320中设定的基础目标空气量来控制EGR阀180。

当通过扭矩变化量验证为过度操作时，控制器250设定取决于扭矩变化量的第一校正因子(S360)。亦即，控制器250通过第一校正控制映射来设定取决于扭矩变化量的第一校正因子。在此情况中，可以预先设定第一校正控制映射，该第一校正控制映射为通过将多个扭矩变化量中的每一个与校正因子匹配而设定的控制映射。第一校正控制映射可以通过预先指示的算法(例如，程序和概率模型)来设定。

控制器250设定取决于挡位的第二校正因子(S370)。换言之，控制器250从挡位检测单元225接收接合至变速器的挡位。控制器250通过的第二校正控制映射来设定取决于挡位的第二校正因子。在此情况中，可以预先设定第二校正控制映射，该第二校正控制映射为通过将多个挡位中的每一个与校正因子匹配而设定的控制映射。第二校正控制映射可以通过预先指示的算法(例如，程序和概率模型)来设定。

控制器250设定取决于发动机100的操作点的第三校正因子(S380)。亦即，控制器250通过第三校正控制映射来设定取决于发动机转速和燃料量的第三校正因子。在此情况中，第三校正控制映射可以通过预先指示的算法(例如，程序和概率模型)来设定。

控制器250基于基础目标空气量来产生最终目标空气量(S390)。亦即，控制器250基于在步骤S320中设定的基础目标空气量、在步骤S360中设定的第一校正因子、在步骤S370中设定的第二校正因子和在步骤S380中设定的第三校正因子来产生最终目标空气量。

控制器250基于最终目标空气量来控制EGR阀180(S400)。

因此，根据本发明的示例性实施方案的用于控制车辆发动机的装置可以通过反映了取决于过度操作过程中扭矩变化量、挡位和发动机100的操作点的校正因子来控制EGR阀180，从而优化排放气体和燃料效率。

图4为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制车辆发动机的方法的示例性视图。

参见图4，控制器250通过空气量控制映射410来设定取决于发动机转速和燃料量的基础目标空气量。

控制器250通过第一校正控制映射420来设定取决于扭矩变化量的第一校正因子，通过第二校正控制映射430来设定取决于挡位的第二校正因子，以及通过第三校正控制映射440来设定取决于发动机转速和燃料量的第三校正因子。

此外，控制器250基于基础目标空气量、第一校正因子、第二校正因子和第三校正因子来产生最终目标空气量。亦即，控制器250可以通过如下给出的[等式1]来产生最终目标空气量。

[等式1]

G＝A+(B×C×D)

在此情况下，G可以表示最终目标空气量，A可以表示基础目标空气量，B可以表示取决于扭矩变化量的第一校正因子，C可以表示取决于挡位的第二校正因子，D可以表示取决于发动机100的操作点的第三校正因子。

尽管本发明通过目前被认为实际的示例性实施方案进行了描述，应当理解，本发明并不限于所公开的实施方案，相反地，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求书的本质和范围内的各种变体和等同布置。

Claims (17)

1.一种用于控制车辆发动机的装置，其包括：

发动机，其包括进气歧管和排气歧管，所述进气歧管接收空气，所述排气歧管将排放气体进行排放；

排放气体再循环阀，其将排放气体中的一部分再循环至进气歧管并且控制经再循环的排放气体的量；以及

控制器，其控制排放气体再循环阀，

其中，所述控制器

设定取决于发动机的操作点的基础目标空气量；基于加速踏板的变化来产生扭矩变化量；基于该扭矩变化量来确定是否过度操作；在过度操作的情况中，基于基础目标空气量和取决于扭矩变化量的校正因子来产生最终目标空气量；以及基于最终目标空气量来控制排放气体再循环阀。

2.根据权利要求1所述的用于控制车辆发动机的装置，其中：

所述控制器

基于基础目标空气量、取决于扭矩变化量的第一校正因子、取决于挡位的第二校正因子和取决于发动机操作点的第三校正因子来产生最终目标空气量。

3.根据权利要求2所述的用于控制车辆发动机的装置，其中：

所述控制器

通过预定的第一校正控制映射来设定取决于扭矩变化量的第一校正因子。

4.根据权利要求2所述的用于控制车辆发动机的装置，其中：

所述控制器

通过预定的第二校正控制映射来设定取决于挡位的第二校正因子。

5.根据权利要求2所述的用于控制车辆发动机的装置，其中：

所述控制器

通过预定的第三校正控制映射来设定取决于发动机的操作点的第三校正因子。

6.根据权利要求1所述的用于控制车辆发动机的装置，其中：

所述控制器

通过预定的空气量控制映射来设定取决于发动机的操作点的基础目标空气量。

7.根据权利要求1所述的用于控制车辆发动机的装置，其中：

所述控制器

在扭矩变化量等于或大于参考值时确定过度操作。

8.根据权利要求1所述的用于控制车辆发动机的装置，其中：

所述控制器

基于加速踏板的位移变化来产生扭矩变化量。

9.一种用于控制车辆发动机的方法，其包括：

检测发动机的操作点；

设定取决于发动机的操作点的基础目标空气量；

基于加速踏板的位移变化来产生扭矩变化量；

基于扭矩变化量来确定是否过度操作；

在过度操作的情况中，基于基础目标空气量和取决于扭矩变化量的校正因子来产生最终目标空气量；

基于最终目标空气量来控制排放气体再循环阀。

10.根据权利要求9所述的用于控制车辆发动机的方法，其中：

最终目标空气量的产生包括：

设定取决于扭矩变化量的第一校正因子；

设定取决于挡位的第二校正因子；

设定取决于发动机的操作点的第三校正因子；

基于基础目标空气量、第一校正因子、第二校正因子和第三校正因子产生最终目标空气量。

11.根据权利要求10所述的用于控制车辆发动机的方法，其中：

第一校正因子的设定是

通过预定的第一校正控制映射来设定取决于扭矩变化量的第一校正因子。

12.根据权利要求10所述的用于控制车辆发动机的方法，其中：

第二校正因子的设定是

通过预定的第二校正控制映射来设定取决于挡位的第二校正因子。

13.根据权利要求10所述的用于控制车辆发动机的方法，其中：

第三校正因子的设定是

通过预定的第三校正控制映射来设定取决于发动机的操作点的第三校正因子。

14.根据权利要求9所述的用于控制车辆发动机的方法，其中：

所述最终目标空气量通过如下[等式1]产生：

[等式1]

G＝A+(B×C×D)，

G表示最终目标空气量，A表示基础目标空气量，B表示取决于扭矩变化量的第一校正因子，C表示取决于挡位的第二校正因子，D表示取决于发动机的操作点的第三校正因子。

15.根据权利要求9所述的用于控制车辆发动机的方法，其中：

取决于发动机的操作点的基础目标空气量的设定是

通过预定的空气量控制映射来设定取决于包括在发动机的操作点中的发动机转速和燃料量的基础目标空气量。

16.根据权利要求9所述的用于控制车辆发动机的方法，其中：

基于扭矩变化量确定是否过度操作是

通过确定扭矩变化量是否等于或大于参考值来确定是否过度操作。

17.根据权利要求9所述的用于控制车辆发动机的方法，其进一步包括：

在基于扭矩变化量确定是否过度操作之后，

在正常操作的情况中，基于最终目标空气量控制排放气体再循环阀。