CN108266281A - 车辆的喷油量控制方法、装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆的喷油量控制方法、装置及车辆，其中，方法包括：检测流经节气门的第一空气流量；采集流经EGR系统的第二空气流量；获取气缸内废气流量，且获取换气过程中扫气流量；根据第一空气流量、第二空气流量、气废气流量和扫气流量得到第一空气流量中扫出空气流量；根据第一空气流量和扫出空气流量的差值对喷油量进行控制。该方法可以实时的计算进入到缸内的新鲜空气的量，从而精准控制喷油量，提高汽油机控制精度，降低发动机油耗。

Description

车辆的喷油量控制方法、装置及车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种车辆的喷油量控制方法、装置及车辆。

背景技术

目前，发动机增加外部EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)系统后，在缸内混合气中，内外部EGR总和占混合气的比例一般会超过10％，最多可达到30％～40％。

在相关技术中，为保证尽可能多的新鲜空气进入缸内，发动机一般采用VVT(Variable Valve Timing，发动机可变气门正时)或优化气道等技术改善扫气过程。然而，利用进气扫出废气的过程中，会导致部分新鲜空气随废气直接排出，排除的新鲜空气未参与燃烧，导致采用进气流量或进气温度压力传感器测量的空气量与缸内实际参与燃烧空气量存在差异。另外，汽油机一般采用三元催化器处理有害排放，而三元催化器需要工作在当量空燃比下，因此喷油量数据需要依据气缸内实际参与燃烧的新鲜空气量按当量空燃比进行计算。因此，相关技术中，无法精确地控制喷油，降低了汽油机控制的精确度，无法有效降低发动机油耗。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆的喷油量控制方法，该方法可以精准控制喷油量，提高汽油机控制精度，降低发动机油耗。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆的喷油量控制方法，车辆包括废气再循环EGR系统，其中，方法包括以下步骤：检测流经节气门的第一空气流量；采集流经所述EGR系统的第二空气流量；获取气缸内废气流量，且获取换气过程中扫气流量；根据所述第一空气流量、所述第二空气流量、所述气废气流量和所述扫气流量得到所述第一空气流量中扫出空气流量；根据所述第一空气流量和所述扫出空气流量的差值对喷油量进行控制。

进一步地，所述采集流经EGR的第二空气流量，进一步包括：检测所述EGR系统的EGR阀的开度和所述EGR阀门的前后压差值；根据所述EGR阀的开度、所述EGR阀门的前后压差值和第一发动机脉谱图得到所述第二空气流量。

进一步地，所述获取气缸内废气流量，进一步包括：检测排气的温度和压力；根据所述排气的温度和压力以及第二发动机脉谱图得到所述气缸内废气流量。

进一步地，所述获取换气过程中扫气流量，进一步包括：检测气门重叠角和发动机转速；根据所述气门重叠角和所述发动机转速以及第三发动机脉谱图得到所述扫气流量。

进一步地，所述扫出空气流量通过以下公式得到：

扫出空气流量＝m4×[m1/(m1+m2+m3)]，

其中，m1为所述第一空气流量、m2为所述第二空气流量、m3为所述废气流量、m4为所述扫气流量。

相对于现有技术，本发明所述的车辆的喷油量控制方法具有以下优势：

本发明所述的车辆的喷油量控制方法，通过第一空气流量、第二空气流量、气废气流量和扫气流量得到扫出空气流量，从而得到第一空气流量和扫出空气流量的差值，即得到实际进入气缸的新鲜空气量，解决了汽油机增加EGR系统后，瞬态控制时缸内的新鲜空气的量精确计算问题，通过实时的计算进入到缸内的新鲜空气的量，实现精准控制喷油量的目的，提高汽油机控制精度，降低发动机油耗。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆的喷油量控制装置，该装置可以精准控制喷油量，提高汽油机控制精度，降低发动机油耗。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆的喷油量控制装置，车辆包括EGR系统，其中，装置包括：检测模块，用于检测流经节气门的第一空气流量；采集模块，用于采集流经所述EGR系统的第二空气流量；获取模块，用于获取气缸内废气流量，且获取换气过程中扫气流量；计算模块，用于根据所述第一空气流量、所述第二空气流量、所述气废气流量和所述扫气流量得到所述第一空气流量中扫出空气流量；控制模块，用于根据所述第一空气流量和所述扫出空气流量的差值对喷油量进行控制。

进一步地，所述采集模块还用于检测所述EGR系统的EGR阀的开度和所述EGR阀门的前后压差值，并且根据所述EGR阀的开度、所述EGR阀门的前后压差值和第一发动机脉谱图得到所述第二空气流量。

进一步地，所述获取模块还用于检测排气的温度和压力，并且根据所述排气的温度和压力以及第二发动机脉谱图得到所述气缸内废气流量。

进一步地，所述获取模块还用于检测气门重叠角和发动机转速，并且根据所述气门重叠角和所述发动机转速以及第三发动机脉谱图得到所述扫气流量。

所述的车辆的喷油量控制装置与上述的车辆的喷油量控制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，该车辆可以精准控制喷油量，提高汽油机控制精度，降低发动机油耗。

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车辆的喷油量控制装置。

所述的车辆与上述的车辆的喷油量控制装置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车辆的喷油量控制方法的流程图；

图2为本发明一个实施例所述的车辆的喷油量控制方法的流程图；

图3为本发明实施例所述的有外部EGR的发动机系统的结构示意图；以及

图4为本发明实施例所述的车辆的喷油量控制装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-空气流量计、2-节气门、3-进气门、4-EGR阀门位置传感器、5-压差传感器、6-EGR阀、7-冷却器、8-排气压力传感器、9-排气温度传感器、10-催化器、11-排气门、12-气缸、13-活塞、100-车辆的喷油量控制装置、101-检测模块、102-采集模块、103-获取模块、104-计算模块、105-控制模块。

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。

下面在描述根据本发明实施例提出的车辆的喷油量控制方法、装置及车辆之前，先来简单描述一下准确控制喷油量的重要性。

为提高汽油机的燃油经济性和性能指标，大量先进技术被广泛应用，其中，外部冷却EGR技术用于解决爆震问题，以通过稀燃方式提高发动机热效率。具体地，增加外部EGR系统后，中低负荷区域采用稀燃，可以降低泵气损失；高负荷区域通过降低压缩终点混合气温度，可以抑制爆震，允许适当的提高发动机压缩比，整机热效率提升明显。传统的汽油机技术不采用外部EGR系统，ECU((Electronic Control Unit，电子控制单元)中进入气缸的新鲜空气量计算一般采用进气流量传感器直接测量的质量流量方法，或是采用测量进气歧管压力和温度推算空气流量的速度密度法。然而，发动机增加外部EGR系统后，传统的缸内新鲜空气量计算方法已经不再适用。

本发明正是基于上述问题，而提出了一种车辆的喷油量控制方法、装置及车辆。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例的车辆的喷油量控制方法的流程图。

如图1所示，根据本发明实施例的车辆的喷油量控制方法，包括以下步骤：

步骤S101，检测流经节气门的第一空气流量。

需要说明的是，本发明实施例针对具有外部EGR系统的发动机进行控制，以解决现有技术中未能根据实际进入缸内的新鲜空气的量而精确控制喷油量的问题。

例如，如图2所示，第一空气流量为流经节气门的新鲜空气流量，首先可以利用空气流量计测量得到流经节气门的新鲜空气流量m1，以用于后续计算。需要说明的是，检测方式可以有很多种，在此不作具体限制。

步骤S102，采集流经EGR系统的第二空气流量。

其中，在本发明的一个实施例中，采集流经EGR的第二空气流量，进一步包括：检测EGR系统的EGR阀的开度和EGR阀门的前后压差值；根据EGR阀的开度、EGR阀门的前后压差值和第一发动机脉谱图得到第二空气流量。

可以理解的是，如图2所示，第二空气流量为流经EGR的流量，可以根据EGR阀开度和EGR阀前后的压差，通过查找第一发动机脉谱图MAP1可以得到流经EGR的流量m2。

也就是说，进入气缸的新鲜空气和EGR废气的总流量m＝m1+m2。

步骤S103，获取气缸内废气流量，且获取换气过程中扫气流量。

其中，在本发明的一个实施例中，获取气缸内废气流量，进一步包括：检测排气的温度和压力；根据排气的温度和压力以及第二发动机脉谱图得到气缸内废气流量。

也就是说，如图2所示，在排气结束时，测量的温度和压力可认为是缸内残余废气的温度和压力，而利用该温度和压力且通过查找第二发动机脉谱图MAP2，可以得到缸内残余废气的流量m3。

进一步地，在本发明的一个实施例中，获取换气过程中扫气流量，进一步包括：检测气门重叠角和发动机转速；根据气门重叠角和发动机转速以及第三发动机脉谱图得到扫气流量。

也就是说，如图2所示，根据气门重叠角、发动机转速查找第三发动机脉谱图MAP3，可以获得换气过程中的扫气流量m4。

步骤S104，根据第一空气流量、第二空气流量、气废气流量和扫气流量得到第一空气流量中扫出空气流量。

进一步地，在本发明的一个实施例中，扫出空气流量通过以下公式得到：

扫出空气流量＝m4×[m1/(m1+m2+m3)]，

其中，m1为第一空气流量、m2为第二空气流量、m3为废气流量、m4为扫气流量。

可以理解的是，扫出的废气中包含进入气缸的新鲜空气和EGR废气的混合气体m中的一部分，也包含上一循环缸内的残余废气的一部分m3，假设缸内气体为均匀混合气，按照新鲜空气在混合气中的比例计算，则扫气中扫出的新鲜空气流量为m4×[m1/(m1+m2+m3)]。

步骤S105，根据第一空气流量和扫出空气流量的差值对喷油量进行控制。

也就是说，实际进入气缸的新鲜空气量为m1-m4×[m1/(m1+m2+m3)]。在确定实际进入缸内的新鲜空气的量之后，可以根据新鲜空气的量精确地控制喷油量，达到降低发动机油耗的有益效果。

举例而言，如图3所示，本发明实施例的方法适用于具有外部EGR系统的汽油机，空气系统较以往常规的汽油机空气系统增加了外部EGR系统，将发动机废气由催化器10前取气，高温废气从冷却器7冷却，引入到进气总管节气门2后，本发明实施例的方法包括以下步骤：

步骤S1，利用空气流量计1可以测量得到流经节气门2的新鲜空气流量m1。

步骤S2，系统中安装了一个压差传感器5，用于测量EGR阀6前后的气体压力差DeltaP。

假设进入EGR阀6的废气压力为P1，EGR阀6流出的废气压力为P2，DeltaP＝P1-P2。EGR阀门位置传感器4可以测量EGR阀6的开度phi，根据EGR阀6开度和阀前后的压差，通过查找MAP1可以得到流经EGR的流量m2。其中MAP1数据可以通过试验，固定不同的压差和阀门开度下，标定得到。

步骤S3，根据步骤S2和步骤S3，可以得到进入气缸的新鲜空气和EGR废气的总的流量m＝m1+m2。

步骤S4，利用安装在排气门处的排气温度传感器9和排气压力传感器8可以测量排气出的温度和压力。排气温度传感器9和排气压力传感器8可以在高温下(700℃-1200℃)的环境中进行工作的传感器，在排气结束时，测量的温度和压力可认为是气缸12内残余废气的温度和压力，从而利用该温度和压力，通过查找MAP2，可以得到缸内残余废气的流量m3。

其中，MAP2的数据利用理想气体状态方程PV＝mRT，其中R为常数，R＝8.314J·mol/K，V是排气门11关闭时刻缸内残余废气体积。

步骤S5，由气门重叠角发动机转速查找MAP3，获得换气过程中的扫气流量m4。气门重叠角由发动机进排气凸轮轴的机械安装位置确定。MAP3中的数据可以通过试验标定获取。

步骤S6，扫出的废气中包含进气缸12的新鲜空气和EGR废气的混合气体m中的一部分，也包含上一循环缸内的残余废气的一部分m3。

因此，假设缸内气体为均匀混合气，按照新鲜空气在混合气中的比例计算，则扫气中扫出的新鲜空气流量为m4×[m1/(m1+m2+m3)]。

步骤S7，实际进入气缸的新鲜空气量为m1-m4×[m1/(m1+m2+m3)]。

根据本发明所述的车辆的喷油量控制方法，通过第一空气流量、第二空气流量、气废气流量和扫气流量得到扫出空气流量，从而得到第一空气流量和扫出空气流量的差值，即得到实际进入气缸的新鲜空气量，解决了汽油机增加EGR系统后，瞬态控制时缸内的新鲜空气的量精确计算问题，通过实时的计算进入到缸内的新鲜空气的量，实现精准控制喷油量的目的，提高汽油机控制精度，降低发动机油耗。

进一步地，如图4所示，本发明的实施例还公开了一种车辆的喷油量控制装置100，车辆包括EGR系统，控制装置100包括：检测模块101、采集模块102、获取模块103、计算模块104和控制模块105。

具体而言，如图4所示，检测模块101用于检测流经节气门的第一空气流量。采集模块102用于采集流经EGR系统的第二空气流量。获取模块103用于获取气缸内废气流量，且获取换气过程中扫气流量。计算模块104用于根据第一空气流量、第二空气流量、气废气流量和扫气流量得到第一空气流量中扫出空气流量。控制模块105用于根据第一空气流量和扫出空气流量的差值对喷油量进行控制。本发明实施例的控制装置100可以实时的计算进入到缸内的新鲜空气的量，从而精准控制喷油量，提高汽油机控制精度，降低发动机油耗。

进一步地，在本发明的一个实施例中，采集模块102还用于检测EGR系统的EGR阀的开度和EGR阀门的前后压差值，并且根据EGR阀的开度、EGR阀门的前后压差值和第一发动机脉谱图得到第二空气流量。

进一步地，在本发明的一个实施例中，获取模块103还用于检测排气的温度和压力，并且根据排气的温度和压力以及第二发动机脉谱图得到气缸内废气流量。

进一步地，在本发明的一个实施例中，获取模块103还用于检测气门重叠角和发动机转速，并且根据气门重叠角和发动机转速以及第三发动机脉谱图得到扫气流量。

进一步地，在本发明的一个实施例中，扫出空气流量通过以下公式得到：

扫出空气流量＝m4×[m1/(m1+m2+m3)]，

其中，m1为第一空气流量、m2为第二空气流量、m3为废气流量、m4为扫气流量。

需要说明的是，本发明实施例的车辆的喷油量控制方法的具体实现方式与车辆的喷油量控制装置的具体实现方式类似，为了减少冗余，此处不做赘述。

根据本发明所述的车辆的喷油量控制装置，通过第一空气流量、第二空气流量、气废气流量和扫气流量得到扫出空气流量，从而得到第一空气流量和扫出空气流量的差值，即得到实际进入气缸的新鲜空气量，解决了汽油机增加EGR系统后，瞬态控制时缸内的新鲜空气的量精确计算问题，通过实时的计算进入到缸内的新鲜空气的量，实现精准控制喷油量的目的，提高汽油机控制精度，降低发动机油耗。

进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，该车辆设置有上述实施例所述的车辆的喷油量控制装置。该车辆由于具有了上述装置，可以通过第一空气流量、第二空气流量、气废气流量和扫气流量得到扫出空气流量，从而得到第一空气流量和扫出空气流量的差值，即得到实际进入气缸的新鲜空气量，解决了汽油机增加EGR系统后，瞬态控制时缸内的新鲜空气的量精确计算问题，通过实时的计算进入到缸内的新鲜空气的量，实现精准控制喷油量的目的，提高汽油机控制精度，降低发动机油耗。

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)

1.一种车辆的喷油量控制方法，其特征在于，车辆包括废气再循环EGR系统，其中，方法包括以下步骤：

检测流经节气门的第一空气流量；

采集流经所述EGR系统的第二空气流量；

获取气缸内废气流量，且获取换气过程中扫气流量；

根据所述第一空气流量、所述第二空气流量、所述气废气流量和所述扫气流量得到所述第一空气流量中扫出空气流量；以及

根据所述第一空气流量和所述扫出空气流量的差值对喷油量进行控制。

2.根据权利要求1所述的车辆的喷油量控制方法，其特征在于，所述采集流经EGR的第二空气流量，进一步包括：

检测所述EGR系统的EGR阀的开度和所述EGR阀门的前后压差值；

根据所述EGR阀的开度、所述EGR阀门的前后压差值和第一发动机脉谱图得到所述第二空气流量。

3.根据权利要求1所述的车辆的喷油量控制方法，其特征在于，所述获取气缸内废气流量，进一步包括：

检测排气的温度和压力；

根据所述排气的温度和压力以及第二发动机脉谱图得到所述气缸内废气流量。

4.根据权利要求1所述的车辆的喷油量控制方法，其特征在于，所述获取换气过程中扫气流量，进一步包括：

检测气门重叠角和发动机转速；

根据所述气门重叠角和所述发动机转速以及第三发动机脉谱图得到所述扫气流量。

5.根据权利要求1-5任一项所述的车辆的喷油量控制方法，其特征在于，所述扫出空气流量通过以下公式得到：

扫出空气流量＝m4×[m1/(m1+m2+m3)]，

其中，m1为所述第一空气流量、m2为所述第二空气流量、m3为所述废气流量、m4为所述扫气流量。

6.一种车辆的喷油量控制装置，其特征在于，车辆包括EGR系统，其中，装置包括：

检测模块，用于检测流经节气门的第一空气流量；

采集模块，用于采集流经所述EGR系统的第二空气流量；

获取模块，用于获取气缸内废气流量，且获取换气过程中扫气流量；

计算模块，用于根据所述第一空气流量、所述第二空气流量、所述气废气流量和所述扫气流量得到所述第一空气流量中扫出空气流量；以及

控制模块，用于根据所述第一空气流量和所述扫出空气流量的差值对喷油量进行控制。

7.根据权利要求6所述的车辆的喷油量控制装置，其特征在于，所述采集模块还用于检测所述EGR系统的EGR阀的开度和所述EGR阀门的前后压差值，并且根据所述EGR阀的开度、所述EGR阀门的前后压差值和第一发动机脉谱图得到所述第二空气流量。

8.根据权利要求6所述的车辆的喷油量控制装置，其特征在于，所述获取模块还用于检测排气的温度和压力，并且根据所述排气的温度和压力以及第二发动机脉谱图得到所述气缸内废气流量。

9.根据权利要求6所述的车辆的喷油量控制装置，其特征在于，所述获取模块还用于检测气门重叠角和发动机转速，并且根据所述气门重叠角和所述发动机转速以及第三发动机脉谱图得到所述扫气流量。

10.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求6-9任一项所述的车辆的喷油量控制装置。