CN110578626A - 具有低压egr系统的发动机以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压EGR系统的发动机以及车辆，所述发动机包括：目标EGR率控制模块和温度控制模块，所述目标EGR率控制模块适于根据车辆即将进入的模式确定并调整EGR阀开度，所述温度控制模块适于根据车辆的工况确定并调整发动机冷却液温度。这样，通过目标EGR率控制模块，可以精确地调整EGR率，从而使发动机的油耗与动力性两者之间更加均衡，在兼顾车辆的加速性能的同时，有效地降低发动机的油耗，通过温度控制模块，使车辆在不同工况下，可以在对应的冷却液温度下工作，从而使发动机内的燃油燃烧的更加充分，提高发动机的燃油经济性。

Description

具有低压EGR系统的发动机以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种具有低压EGR系统的发动机以及车辆。

背景技术

相关技术中，发动机EGR系统为外部EGR，其是将三元催化器后的废气引到进气增压器前，需要经过增压器，进气中冷器以及节气门才能进入到发动机缸内。

由于，现有的发动机EGR系统的技术不成熟，存在一下问题：

(1)、EGR率计算不准确，导致进入气缸内新鲜空气量的控制不准确，会造成发动机排放以及对爆震难以抑制的问题；

(2)、由于低压EGR系统，从废气从排气系统导入到气缸内所需要流经的管路较长、此存在延迟，会造成整车加速性的迟滞；

(3)、由于进气中混有废气，进气中冷器中会析出冷凝水，冷凝水需要排出，不能够以液体的形式流入缸内，否则影响气门座圈等零部件的可靠性；

(4)、采用高压缩比以及低压EGR策略后，发动机对冷却液温度比较敏感；

(5)、发动机区域不同工况下对EGR率的要求不同。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有低压EGR系统的发动机。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述发动机的车辆。

根据本发明第一方面实施例的具有低压EGR系统的发动机包括：目标EGR率控制模块和温度控制模块，所述目标EGR率控制模块适于根据车辆即将进入的模式确定并调整EGR阀开度，所述温度控制模块适于根据车辆的工况确定并调整发动机冷却液温度。

根据本发明实施例的发动机，通过目标EGR率控制模块，可以精确地调整EGR率，从而使发动机的油耗与动力性两者之间更加均衡，在兼顾车辆的加速性能的同时，有效地降低发动机的油耗，通过温度控制模块，使车辆在不同工况下，可以在对应的冷却液温度下工作，从而使发动机内的燃油燃烧的更加充分，提高发动机的燃油经济性。

根据本发明的一些实施例，所述目标EGR率控制模块的控制策略包括：根据车辆的扭矩需求及变化预测车辆即将进入急加速模式、缓慢加速模式还是爬坡模式；在车辆即将进入急加速模式时，EGR阀具有初始开度；在车辆即将进入缓慢加速模式时，根据发动机转速、发动机扭矩和第一EGR率map确定EGR阀开度；在车辆即将进入爬坡模式时，根据发动机转速、发动机扭矩和第二EGR率map确定EGR阀开度。

在一些实施例中，所述在车辆进入到急加速模式时，所述车辆具有急加速模式控制策略，所述急加速模式控制策略包括：控制所述EGR阀保持初始开度；检测新鲜空气量并确定需求进气量和新鲜空气量的差值；根据需求进气量和新鲜空气量的差值得到EGR阀开度变化量；将初始开度和EGR阀开度变化量相加以得到EGR阀实际开度。

进一步地，所述第一EGR率map包括：第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的EGR率、所述第二区域的EGR率和所述第三区域的EGR率依次递增。

在一些实施例中，所述第二EGR率map包括：第四区域，所述第四区域的EGR率为5％-15％。

进一步地，所述新鲜空气量的计算方法包括：根据公式e1＝(m2-m1)/m2，计算基础EGR率e1，其中，m1为总进气管处的空气流量，m2为进气中冷器的出口端的流量；根据公式m4＝pVM/(RT)，计算发动机的总进气量m4，其中，p为进气歧管前端的进气压力，V为发动机排量，R为常数，T为进气的绝对温度，M为平均摩尔质量；根据公式m3＝m4*e1，计算EGR流量m3；根据公式mx1＝m4*(1-e1)，计算第一新鲜空气量mx1；根据公式mx2＝mx1*a1*a2，计算发动机气缸的实际新鲜空气量mx2，其中a1为第一气量修正系数，a2为第二气量修正系数；根据公式d＝(m5-m3)/m3，计算EGR率的偏差率d，其中m5为EGR阀处的流量，根据EGR率的偏差率d获得第一气量修正系数a1；根据氧传感器检测的氧含量测出发动机气缸的实际Lambda，根据Lambda获得第二气量修正系数a2。

进一步地，所述温度控制模块的控制策略包括：检测发动机的转速和扭矩；根据发动机转速和扭矩确定发动机当前所处工况；根据发动机当前所处工况确定对应的发动机冷却液温度区域，每个工况对应有各自的发动机冷却液温度区域。

可选地，发动机冷却液温度区域为：A区域，B区域，C区域，述A区域的冷却水温、所述B区域的冷却水温和所述C区域的冷却水温依次降低。

根据本发明的一些实施例，所述B区域为过渡区域，所述A区域与所述B区域之间具有AB边界扭矩，所述B区域与所述C区域之间具有BC边界扭矩；所述B区域的过渡策略包括：根据发动机转速确定BC边界扭矩；若发动机的扭矩大于等于BC边界扭矩，切换到C区域，否则切换到A区域或B区域；根据发动机转速确定AB边界扭矩；若发动机的扭矩大于等于AB边界扭矩，切换到B区域，否则切换到A区域。

进一步地，根据速度变化快慢，可选择地将冷却液温度提前调整到A区域或者C区域。

进一步地，所述速度变化快慢的计算公式为：(油门踏板位置b-油门踏板位置a)/(a到b所用的时间)。

进一步地，所述冷却液的流量可调。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括上述实施例中所述的具有低压EGR系统的发动机。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的低压EGR系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的进气中冷器中的冷凝水导出方式示意图；

图3是根据本发明实施例的最优水温分布图；

图4为本发明实施例的第一EGR率map；

图5为本发明实施例的第二EGR率map；

图6是根据本发明实施例的急加速模式的ERG阀开度控制策略；

图7是根据本发明实施例的急加速模式下的EGR率控制策略；

图8是根据本发明实施例中的管理策略中的一个示意图；

图9是根据本发明实施例中的管理策略中加速模式下的区域选择策略的示意图；

图10是根据本发明实施例中的管理策略中减速模式下的区域选择策略的示意图；

图11是根据本发明实施例的发动机的目标EGR率控制模块与温度控制模块并行的示意图；

图12是根据本发明实施例的发动机的新鲜空气量计算方法示意图。

附图标记：

1-第一空气流量计，2-增压器，3-进气中冷器，4-第二空气流量计，5-节气门，6-进气压力传感器，7-发动机，8-氧传感器，9-三元催化器，10-EGR冷却器，11-EGR阀，12-压差传感器，13单向阀，14-散热器，15-风扇，16-储水器，17-EGR热交换器，18-电加热器，19-冷凝水阀，20-发动机水路，21-雾化机构。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图12述根据本发明实施例具有低压EGR系统的发动机7。

如图1-图12所示，根据本发明第一方面实施例的具有低压EGR系统的发动机7包括：目标EGR率控制模块和温度控制模块，目标EGR率控制模块适于根据车辆即将进入的模式确定并调整EGR阀11开度，温度控制模块适于根据车辆的工况确定并调整发动机7冷却液温度。

根据本发明实施例的发动机7，通过目标EGR率控制模块，可以精确地调整EGR率，从而使发动机7的油耗与动力性两者之间更加均衡，在兼顾车辆的加速性能的同时，有效地降低发动机7的油耗，通过温度控制模块，使车辆在不同工况下，可以在对应的冷却液温度下工作，从而使发动机7内的燃油燃烧的更加充分，提高发动机7的燃油经济性。

如图6所示，根据本发明的一些实施例，目标EGR率控制模块的控制策略包括：根据车辆的扭矩需求及变化预测车辆即将进入急加速模式、缓慢加速模式还是爬坡模式；在车辆即将进入急加速模式时，EGR阀11具有初始开度；在车辆即将进入缓慢加速模式时，根据发动机7转速、发动机7扭矩和第一EGR率map确定EGR阀11开度；在车辆即将进入爬坡模式时，根据发动机7转速、发动机7扭矩和第二EGR率map确定EGR阀11开度。

这样，使发动机7在多种不同工况下，都可以在合理的EGR率下工作，使发动机7内的燃油燃烧更加完全、充分的同时，进一步地提高EGR(废气)的利用率，提高发动机7的燃油经济性。

下面，对目标EGR率控制模块的控制策略进行详细描述。

其中，目标EGR率控制模块的控制策略包括：根据车辆的扭矩需求及变化预测车辆即将进入急加速模式、缓慢加速模式还是爬坡模式；在车辆即将进入急加速模式时，EGR阀11具有初始开度；在车辆即将进入缓慢加速模式时，根据第一EGR率map确定EGR阀11开度；在车辆即将进入爬坡模式时，根据第二EGR率map确定EGR阀11开度。

具体而言，车辆在行驶过程中，基于行驶路况的改变以及车流的变化，驾驶员需要适时的进行快速超车、减速、缓慢加速、爬坡、下坡等动作，从而使车辆处于不同的驾驶模式下，且在不同的驾驶模式下，车辆所需的扭矩和相应的扭矩变化值不同，发动机7的燃油消耗不同，不同的燃油消耗对应着不同的进气量，进而根据车辆不同的驾驶模式，调用不同的EGR率map，并合理确定EGR阀11开度，可以使发动机7的进气量更加合理。

例如，在车辆即将进入急加速模式时，为保证车辆需要的新鲜空气量，EGR阀11需要完全关闭，但是如果直接关闭EGR阀11，在车辆进入到急加速模式后，此时需要进入一部分废气以避免爆震。因此，若完全关闭EGR阀11又会导致进入到急加速模式后EGR阀11响应滞后。本发明在车辆即将进入急加速模式时，使EGR阀11具有初始开度；在车辆处于缓慢加速以及车辆处于爬坡模式时，分别根据对应的行驶模式的EGR阀11的最佳开度，对EGR阀11开度进行调整。

需要说明的是，初始开度为车辆即将进入急加速模式时，EGR阀11具有的初始开度，上述EGR阀5的初始开度是指：一个接近关闭EGR阀5的开度，该开度下的EGR率取值范围为5％-15％。

如图6和图7所示，根据扭矩需求及变化，预测车辆即将进入急加速模式、缓慢加速模式还是爬坡模式。

具体而言，根据驾驶员踩踏油门踏板的程度以及车速的情况，可以将驾驶模式分为：急加速模式、缓慢加速模式以及爬坡模式三种对EGR阀11的开度具有代表性的驾驶模式，从而在上述三种驾驶模式下，需要采取不同控制策略。

其中，急加速模式以动力性(即加速性能)优先，缓慢加速模式以及爬坡模式以燃油经济性优先，进而需要根据不同优先级别，进行不同的EGR控制，从而可以在更好的满足驾驶员的操作要求的基础上，兼顾油耗与动力性。

需要说明的是，急加速模式为驾驶员在超车时候，对动力性需求较高的一种驾驶模式；缓慢加速模式为驾驶员在正常行驶，需要轻微加减速以缓慢提高车速的一种驾驶模式；爬坡模式为车辆需要进行长距离坡道上行时的一种驾驶模式。

可以理解的是，在车辆处于爬坡模式时，发动机7长时间处于低速近外特性行驶。爬坡模式的确定需要发动机在低于3000r/mim以下，扭矩输出80％以上，持续时间超过10秒，才能够进入；3000r/mim以下以及80％以上扭矩为标定值，可以根据不同车辆的需要可以进行更改。

综上，根据车辆的不同的驾驶模式，调用不同的EGR率map，合理的控制、选择不同的EGR阀11开度，使车辆在多种驾驶模式下的EGR率与进气量均能满足驾驶要求，找到油耗与动力性的平衡点。这样，使发动机7在车辆的不同的驾驶模式下，均可以使燃油充分的燃烧，使车辆的动力更加充沛、加速性能更好，并通过控制EGR阀11的开度，控制EGR率，从而使不用的驾驶模式下的当前EGR率与目标EGR率更加接近，在兼顾车辆的加速性能的同时，有效地降低发动机的油耗。

需要说明的是，EGR率是指再循环废气与吸入到发动机7气缸(燃烧室)内的进气总量的比值，是燃油经济性的重要表征，过大或者过小在车辆处于怠速状态或者发动机7停机状态时，对发动机7均具有负面的影响。驾驶模式不限于上述急加速模式、缓慢加速模式和爬坡模式，在另一些实施例中，还可以根据其他驾驶模式，标定对应的EGR率map，从而使对应的驾驶模式下的车辆也可以合理地调整EGR阀11开度。

在图7所示的具体的实施例中，在车辆即将进入急加速模式时，控制EGR阀11保持初始开度并保证初始进气量后，控制EGR阀11缓慢打开。

可以理解的是，初始进气量是指：在发动机7即将进入急加速模式时，控制EGR阀11具有初始开度，从而具有初始开度的EGR阀11的初始进气量。也就是说，初始进气量为废气在当发动机7即将进入到急加速模式时的进气量(即废气进气量)。

具体而言，当车辆即将急加速模式时，意味着需要保证车辆的动力性，对于常见的当量比燃烧的汽油机而言，保证进气量即可保证发动机7动力输出，所以在急加速模式下，需要保证发动机7进气量。

也就是说，在急加速模式被触发后，此时需要大量的空气进入气缸内以保证发动机7内的燃油的充分燃烧，从而保证车辆的动力性，此时如果EGR阀11仍然保持上一个行驶模式下的较大的开度，会导致进入气缸内的再循环废气量过多，含氧量较高的新鲜空气的进气量不足，进而导致车辆的动力性显著下降。

进而，在车辆即将进入到急加速模式时，控制EGR阀11快速调节到初始开度，并且根据车速的增加，使EGR阀11的开度进行缓慢的变化。

由此，先将EGR阀11调整到初始开度，这样就可以使新鲜空气以及极少量的废气快速地进入到气缸内，待车辆的加速稳定后，使EGR阀11缓慢打开，逐渐增大EGR率，不仅可以有效地减小发动机7的爆震、降低油耗，更为重要的是，可以减小EGR阀11的滞后，使EGR阀11的调整以及响应均更加灵敏。

需要说明的是，上述EGR阀11的初始开度是指：一个接近关闭EGR阀11的开度。这样，在车辆切换至缓慢加速模式时，EGR阀11可以快速地切换至处于缓慢加速模式下的发动机7所需求的EGR阀11开度，使EGR阀11的反应更加灵敏，滞后量更小。

在图7所示的具体的实施例中，在一些实施例中，在车辆进入到急加速模式时，车辆具有急加速模式控制策略，急加速模式控制策略包括：控制EGR阀11保持初始开度；检测新鲜空气量并确定需求进气量和新鲜空气量的差值；根据需求进气量和新鲜空气量的差值EGR阀11得到EGR阀11开度变化量；将初始开度和EGR阀11开度变化量相加以得到EGR阀11实际开度。

也就是说，急加速模式的具体的执行过程为，首先标定一个EGR阀11接近关闭的初始开度；然后根据发动机7需求的空气量(即需求进气量)与新鲜空气量的差值，参照EGR阀11开度变化率曲线，获取到EGR阀11开度变化量，初始开度与该开度变化量相加获得EGR阀11实际开度，并与最大开度进行比较，在初始开度与开度变化量的和(即EGR阀11实际开度)小于最大开度时，调整EGR阀11到该开度(即EGR阀11实际开度)，当该开度大于等于最大开度时，调整EGR阀11到最大开度。由此，在发动机7的工作过程中，使发动机7新鲜空气量与需求进气量基本接近，不仅可以有效地满足动力性，而且，使EGR阀11的开度逐渐上升到最大开度，从而在急加速模式下，适当地调整EGR率，以有效地降低爆震趋势，并改善油耗。

需要说明的是，本发明中的EGR阀开度变化率曲线是发明人经过多次试验后、通过大量的试验数据得出的，可以根据需求进气量、实际进气量和EGR阀开度变化率曲线确定EGR阀开度变化量，当然也可以采用其他方式和方法获得需求进气量、实际进气量对应的EGR阀开度变化量，本发明不对EGR阀开度变化量的获取方式进行限定。

可以理解的是，上述最大开度的确定过程为：检测发动机7转速和发动机7扭矩；根据发动机7转速、发动机7扭矩和EGR率最大限度开度map确定EGR阀11最大开度；EGR阀11实际开度不大于EGR阀11最大开度(即急加速模式控制策略)。也就是说，EGR阀11的实际开度的最大值就是上述EGR阀11最大开度。

需要说明的是，EGR阀11开度变化率曲线的横坐标为新鲜空气量与需求进气量的差值，纵坐标为初始开度的变化值，可以根据具体试验采集数据得到。

如图4所示，在车辆进入缓慢加速模式时，根据发动机7转速、发动机7扭矩和第一EGR率map确定EGR阀11开度。

也就是说，通过针对不同的发动机7工况进行不同EGR率验证，将最优的EGR率设定为多个区域以形成第一EGR率map，多个不同区域内的EGR率不同，在非急加速模式下，根据发动机7转速来确定第一EGR率map中合适的EGR率。由此，可以根据发动机7转速在第一EGR率map中选取合适的EGR率，以使缓慢加速模式下的EGR率均更加合理，从而进一步地降低油耗。

在图4和图5所示的具体的实施例中，第一EGR率map包括：第一区域、第二区域和第三区域，第一区域的EGR率、第二区域的EGR率和第三区域的EGR率依次递增，其中，第一区域的EGR率为0-5％，第二区域的EGR率为5％-15％，第三区域的EGR率为15％-25％。

具体而言，本发明的发明人在非急加速模式下进行了多次测定，使发动机7的转速固定，并使发动机7的扭矩逐渐升高，从而标定出第一EGR率map，并将其划分成第一区域、第二区域和第三区域，以使车辆在缓慢模式下的EGR率选取更加简单、准确。

在图5所示的具体的实施例中，在车辆进入爬坡模式时，根据发动机7转速、发动机7扭矩和第二EGR率map确定EGR阀11开度。

也就是说，在爬坡模式下，低压EGR系统还具有第二EGR率map，车辆根据第二EGR率map选择合适的EGR率。由此，使车辆在爬坡式下的加速性能更好、动力更加充沛。

其中，第二EGR率map包括：第四区域，第四区域的EGR率为5％-15％。也就是说，在车辆进入到爬坡模式时，可以根据事先标定的第四区域，对发动机7的EGR率进行调整，且由图5可知，在爬坡模式下，第四区域的EGR率与第一区域的EGR率范围一致，但其对应着更大的扭矩，使发动机7提供更大的扭矩，以用于爬坡。

需要说明的是，第一EGR率map上未标记有第四区域，由于传统的低压EGR系统的控制精度为3％，在控制过程中，可能出现EGR率突然升高或者突然下降的现象发生，EGR率过高导致动力不足、失火、过低导致爆震，而本实施例的控制策略，仅在爬坡模式下调用第二EGR率map。

这样，不仅可以防止在爬坡模式下，发动机7的低压EGR系统对EGR率的控制过程中，EGR率总是位于第二EGR率map中的第四区域内，以在爬坡过程中，避免出现上述动力不足、失火以及爆震的问题(即在确认车辆进入到爬坡模式后，调用第二EGR率map，并根据该EGR率map调整EGR率)，从而可以有效地降低油耗，减少爆震，增加平顺性。

如图12所示，新鲜空气量的计算方法包括：根据公式e1＝(m2-m1)/m2，计算基础EGR率e1，其中，m1为总进气管处的空气流量，m2为进气中冷器的出口端的流量；根据公式m4＝pVM/(RT)，计算发动机的总进气量m4，其中，p为进气歧管前端的进气压力，V为发动机7排量，R为常数，T为进气的绝对温度，M为平均摩尔质量；根据公式m3＝m4*e1，计算EGR流量m3；根据公式mx1＝m4*(1-e1)，计算第一新鲜空气量mx1；根据公式mx2＝mx1*a1*a2，计算发动机7气缸的实际新鲜空气量mx2，其中a1为第一气量修正系数，a2为第二气量修正系数；将压差ΔP和EGR阀11的开度输入阀口流量模型map得到m5，根据公式d＝(m5-m3)/m3，计算EGR率的偏差率d，其中m5为EGR阀11处的流量，将偏差率d输入修正系数map1，得到第一气量修正系数a1；根据氧传感器8检测的氧含量测出发动机7气缸的实际Lambda，将(Lambda-1)输入到修正系数map2，得到第二气量修正系数a2。

也就是说，实际EGR率的计算过程为：由第一空气流量计1测出新鲜空气流量m1(即总进气管处的空气流量)，由第二空气流量计4测得EGR加新鲜空气量的总空气量m2(即进气中冷器3的出口端的流量)；根据进气压力传感器6测得的进气歧管前端的进气压力p，根据进气绝对温度T及进气压力p由进气计算模块计算出发动机7总进气量m4，m4是根据理想气体状态方程计算而来(理想气体状态方程为P*V＝MRT，其中P为进气压力，V为发动机7排量，R为常数8.314，T为绝对温度，M为平均摩尔质量，乘以摩尔数即可换算为质量)，也就是说，m4＝pVM/(RT)，再计算EGR流量m3，m3＝m4*e1。

进而，计算第一新鲜空气量mx1；根据公式mx2＝mx1*a1*a2，计算发动机7气缸的实际新鲜空气量mx2，其中a1为第一气量修正系数，a2为第二气量修正系数；将压差ΔP和EGR阀的开度输入阀口流量模型map得到m5，根据公式d＝(m5-m3)/m3，计算EGR率的偏差率d，其中m5为EGR阀11处的流量，将偏差率d输入修正系数map1，得到第一气量修正系数a1；根据氧传感器6检测的氧含量测出发动机7气缸的实际Lambda，将(Lambda-1)输入到修正系数map2，得到第二气量修正系数a2。

第一新鲜空气量mx1是一个发动机7进气量的计算值，由于靠近进气歧管，所以默认为真实气量。由此，计算出准确的新鲜空气量，根据新鲜空气量进行当量比喷油(空气与燃油质量比为14.7)，以使进入气缸内的燃油可以充分地燃烧。

具体而言，由于EGR运输管路较长，具有延迟作用，所以车辆在瞬态运行的过程中，实际进入气缸内的EGR率，相较目标EGR率有一定差别，所以需要精确计算当前的EGR率以及当前进入气缸内的新鲜空气(即上述新鲜空气量)，从而使喷油器按新鲜空气比例进行喷油，按实际进入气缸内的EGR率进行点火角的调节。

其中，精确的计算发动机7的新鲜空气量，并不断调整冷却液温度，以使发动机7的冷却液温度不断趋近于最优冷却液温度，进而根据扭矩需求判断车辆所处的驾驶模式，调用不同的EGR率map，并合理地选择不同的EGR阀11开度。

例如，在车辆处于急加速模式时，车辆需要较大的初始进气量，但是如果直接关闭EGR阀11，又会导致EGR阀11响应滞后，进而本发明使车辆处于急加速模式时，EGR阀11可以保持积小开度；在车辆处于缓慢加速以及车辆处于爬坡模式时，分别根据对应的行驶模式下，EGR阀11的最佳开度，对EGR阀11开度进行调整。

综上，根据本实施例的具有低压EGR系统的发动机7，可以通过调整发动机7冷却液温度、EGR率等多项数据，从而精确地控制发动机7内油气的燃烧，提高发动机7的燃烧稳定性，提供合理的EGR率与对应的发动机7运转工况匹配。这样，可以兼顾平顺性、加速性能以及油耗，在使车辆的动力更加充沛、平顺性更高的前提下，有效地降低油耗。

可以理解的是，根据驾驶员的驾驶需求，确定使用不同的EGR率map，从而避免发动机7调用的EGR率与目标EGR率差距较大，以在保证驾驶员需求动力的情况下，尽量使用较大的EGR率降低发动机7油耗。

从而，根据车辆的行驶状态，确定发动机7的运转工况，并依据目标EGR率以及发动机7运转工况，确定EGR阀11开度，从而使实际进入到气缸内的EGR的EGR率，在瞬态运行时，更加接近目标EGR率(即需求EGR率)，使EGR率控制精度更高。

其中，如果EGR率较目标EGR率有一定减少，需要推后点火角，如果实际进入气缸内EGR率高于目标EGR率，则点火角需要稍微提前，保证燃烧效率。

需要说明的是，为了保证发动机7不同负荷能够达到相应的动力性及油耗的目标，需要控制不同负荷下实际进入气缸内的EGR率等于目标EGR率。发动机7后处理采用的是三元催化器9，为了保证三元催化器9效率，必须保证发动机7的空燃比为14.7，也就是Lambda为1。因此，精确控制实际进入气缸内的EGR率很有必要。

EGR率是指再循环废气与吸入到发动机7的气缸(燃烧室)内的进气总量的比值，是燃油经济性的重要表征，过大或者过小在车辆处于怠速状态或者发动机7停机状态时，对发动机7均具有负面的影响。驾驶模式不限于上述急加速模式、缓慢加速模式和爬坡模式，在另一些实施例中，还可以根据其他驾驶模式，标定对应的EGR率map，从而使对应的驾驶模式下的车辆也可以合理地调整EGR阀11开度。

如图8-图10所示，温度控制模块的控制策略包括：检测发动机7的转速和扭矩；根据发动机7转速和扭矩确定发动机7当前所处工况；根据发动机7当前所处工况确定对应的发动机7冷却液温度区域，每个工况对应有各自的发动机7冷却液温度区域。这样，使车辆在不同工况下，可以在对应的冷却液温度下工作，从而使发动机7内的燃油燃烧的更加充分，提高发动机的燃油经济性。

进而，针对发动机7不同的运行工况，对应设置有多个最优EGR率区域，并根据不同的运行工况，朝向发动机7的气缸内提供合理的EGR量。这样，在发动机7处于中高负荷下，可以有效地抑制爆震，提高车辆的平顺性，在发动机7处于较小负荷下，可以维持发动机7进气量的稳定，保证燃烧稳定性，从而提高车辆的动力性，从而有效地兼顾车辆的动力性与平顺性。

温度控制模块可以通过针对不同的发动机7负荷进行不同冷却液温度的验证，将最优冷却液设定为多个区域，相邻的两个区域之间形成有边界线；根据发动机7的转速确定边界线上对应的边界扭矩，比较发动机7的实际扭矩与边界扭矩，将冷却液温度控制在合适的区域。

检测发动机7的转速和扭矩；根据发动机7转速和扭矩确定发动机7当前所处工况；根据发动机7当前所处工况确定对应的发动机7冷却液温度区域，所述发动机7当前所处工况包括中低转速、中小负荷工况、中等转速、中负荷工况和中高转速、中高负荷工况，每个工况对应有各自的发动机7冷却液温度区域。

这里，需要说明的是，发动机7的转速和扭矩相互对应，车辆在不同的工况下，同一转速可以具有不同的扭矩，同样地，随着发动机7转速的提高，而扭矩可以发生变化，在发动机7的扭矩与转速对应关系形成的区域内，通过人为设定出不同的区域对应不同的最优冷却液温度，以提高低压EGR系统的稳定性及可靠性，以进一步优化发动机7的使用效果，降低排放，该最优冷却液温度是通过不断地实验，使发动机7在同一转速和扭矩下通过调节冷却液的温度来测试发动机7的排放及各项性能指标，并根据不同冷却液温度下发动机7的排放及各项性能指标而得出的最优冷却液温度。

在相邻的两个最优冷却液温度区域之间形成有边界线，当发动机7的转速或扭矩中的任意一个超出了该区域的范围时，此时发动机7的最优冷却液的温度也发生变化，可以通过控制冷却液流量阀等对冷却液的温度进行调节，以使冷却液温度不断接近最优冷却液温度，以使车辆的低压EGR系统保持一个良好的状态。

车辆的控制中心可以接收到车辆的发动机7转速以及发动机7所输出的扭矩信息，根据实际转速落入到边界线上对应的位置，得到边界线上与实际转速对应的边界扭矩的数值，通过比较实际扭矩与边界扭矩的大小，以确定此时发动机7所对应的最优冷却液温度，控制中心通过控制散热器14、冷却液流量阀等其他可以调节冷却液温度的器件，来调节冷却液的温度，使冷却液的温度逐渐趋于最优冷却液温度。

根据本发明的具有低压EGR系统的发动机7，通过将最优冷却液温度设定为多个区域，相邻的两个区域之间形成边界线，根据发动机7当前所处工况确定对应的发动机7冷却液温度区域，通过比较发动机7实际转速与边界线上所对应的边界扭矩，以确定此时的最优冷却液温度，可以使发动机7在不同的工况处在不同的冷却液温度下工作，从而提高发动机7的燃油经济性。

如图3所示，根据本发明的一个实施例，中低转速、中小负荷工况、中等转速、中负荷工况和中高转速、中高负荷工况分别对应的发动机7冷却液温度区域为：A区域，B区域，C区域，述A区域的冷却水温、B区域的冷却水温和C区域的冷却水温依次降低。

也就是说，多个区域包括：A区域-中低转速、中低负荷区域，B区域-中等转速、中负荷区域，C区域-中高转速、中高负荷区域，A区域与B区域之间形成有AB边界线，B区域与C区域之间形成有BC边界线，A区域的冷却水温、B区域的冷却水温和C区域的冷却水温依次降低。

其中，A区域的冷却液温度为100℃-110℃，其中A区域的最优冷却液温度在100℃-110℃之间，B区域的冷却液温度为85℃-100℃，其中B区域的最优冷却液温度在85℃-100℃之间，C区域的冷却液温度为70℃-90℃，其中C区域的最优冷却液温度在70℃-90℃之间。

发动机7的转速和转矩均处于A区域时，此时发动机7为中小负荷，且发动机7的转速为中低转速，如图1和图2所示，发动机7的废气经过催化器后经过EGR阀11及EGR冷却器10后重新引入到发动机7的进气通道中，废气经过发动机7的增压器2后，经过节气门5进入到缸内并与空气重新混合，在喷油器喷出燃料后与燃料充分燃烧。低压EGR对小负荷对燃烧具有一定的负面影响，可能会造成燃烧不稳定，当发动机7处于中小负荷，中低转速时，低压EGR系统可以降低发动机7的泵气损失，通过提高冷却液温度，以降低摩擦同时增加发动机7内燃料燃烧的稳定性，从而降低失火风险，降低油耗。

发动机7的转速和转矩均处于B区域时，此时发动机7为中等负荷、中等转速，此时发动机7的冷却液需要较低的温度，这样可以在一定程度上抑制爆震，以提高发动机7的稳定性，减少发动机7的排放，提高发动机7的热效率。

发动机7的转速和转矩均处于C区域时，此时发动机7为中高负荷、中高转速，此时发动机7需要尽可能低的水温，这样可以进一步降低爆震，极大的提升发动机7是动力性，在功率点降低发动机7的排气温度，提升发动机7的最大功率。

如图8和图10所示，根据本发明的一个实施例，B区域为过渡区域，A区域与B区域之间具有AB边界扭矩，B区域与C区域之间具有BC边界扭矩；B区域的过渡策略包括：根据发动机7转速确定BC边界扭矩；若发动机7的扭矩大于等于BC边界扭矩，切换到C区域，否则切换到A区域或B区域；根据发动机7转速确定AB边界扭矩；若发动机7的扭矩大于等于AB边界扭矩，切换到B区域，否则切换到A区域。

其中，可以将发动机7的转速带入到BC边界扭矩曲线中，以得出该转速下的BC边界扭矩。可以将发动机7的转速带入到AB边界扭矩曲线中，以得出AB边界扭矩，BC边界扭矩曲线和AB边界扭矩曲线由多次实验得出。

进一步地，根据速度变化快慢，可选择地将冷却液温度提前调整到A区域或者C区域。这样，使冷却液温度在A区域、B区域以及C区域之间的过渡更加顺畅，降低冷却液温度调整的迟滞性，提高冷却液温度调整的响应速度。

冷却液温度调整的具体过程如下：

如图10所示，根据发动机7的实际转速查询AB边界线上对应的AB边界扭矩和BC边界线上对应的BC边界扭矩；比较发动机7实际扭矩与AB边界扭矩和BC边界扭矩，若发动机7实际扭矩大于BC边界扭矩，则冷却液温度控制在C区域，若发动机7实际扭矩大于AB边界扭矩且小于BC边界扭矩，则冷却液温度控制在B区域，若发动机7实际扭矩小于AB边界扭矩，则冷却液温度控制在A区域。

根据本发明的一个实施例，在发动机7加速过程中，根据加速的斜率，可选择地将冷却液提前进入到C区域，以提前调节冷却液温度，令冷却液的温度调节到A区域的最优冷却液温度下，使车辆在加速过程中可以进一步缓解由于受到低压EGR系统影响所产生的爆震，提升发动机7的动力性，使车辆具有更好的加速能力。

如图8和图9所示，根据本发明的一个实施例，加速模式下的区域选择策略包括：根据发动机7转速和AB边界扭矩曲线计算AB边界扭矩；计算加速斜率；根据加速的斜率和AB边界扭矩滞回曲线确定加速扭矩过渡量；将AB边界扭矩加上加速扭矩过渡量；若发动机7的扭矩大于等于AB边界扭矩和加速扭矩过渡量之和，则提前进入到C区域。

需要说明的是，AB边界扭矩曲线是发明人根据多次试验、通过大量的试验数据得出的，可以根据发动机转速和AB边界扭矩曲线计算AB边界扭矩，当然也可以通过其他方法或途径获得发动机转速对应的AB边界扭矩，本发明不对AB边界扭矩的获取方式限定。

同样的，AB边界扭矩滞回曲线是发明人根据多次试验、通过大量的试验数据得出的，可以根据加速的斜率和AB边界扭矩滞回曲线计算加速扭矩过渡量，当然也可以通过其他方法或途径获得加速的斜率对应的加速扭矩过渡量，本发明不对加速扭矩过渡量的获取方式进行限定。

其中，加速的斜率为：(油门踏板位置b-油门踏板位置a)/(a到b所用的时间)，需要说明的是，加速度斜率是油门踏板位置b到油门踏板位置a的距离与油门踏板位置b到油门踏板位置a所用时间的比值；如图5所示，将发动机7的转速带入到AB边界扭矩曲线中可以得到AB边界上的AB边界扭矩，将加速的斜率输入到AB边界扭矩滞回曲线以得到过渡扭矩，若发动机7实际扭矩大于AB边界上对应的AB边界扭矩加上过渡扭矩，则冷却液的温度提前进入到C区域所对应的最优冷却液温度，加速的斜率可以反映出驾驶员对扭矩需求的强烈程度斜率越大，代表车辆所需的扭矩越大。

根据本发明的一个实施例，发动机7的实际转速和与转矩之间对应所形成的二维图像中，在发动机7减速过程中，根据减速的斜率，可选择地将冷却液提前进入到A区域，以提前调节冷却液温度，令冷却液的温度调节到A区域的最优冷却液温度下，降低摩擦同时增加发动机7内燃料燃烧的稳定性，从而降低失火风险，降低油耗。

如图8所示，根据本发明的一个实施例，减速模式下的区域选择策略包括：根据发动机7转速和BC边界扭矩曲线计算BC边界扭矩；计算减速斜率：(油门踏板位置b-油门踏板位置a)/a到b所用的时间；根据减速斜率和BC边界扭矩滞回曲线确定减速扭矩过渡量；将BC边界扭矩减去减速扭矩过渡量；若发动机7的扭矩小于等于BC边界扭矩和减速扭矩过渡量之间的差值，则提前进入到A区域。

需要说明的是，BC边界扭矩曲线是发明人根据多次试验、通过大量的试验数据得出的，可以根据发动机转速和BC边界扭矩曲线计算BC边界扭矩，当然也可以通过其他方法或途径获得发动机转速对应的BC边界扭矩，本发明不对BC边界扭矩的获取方式进行限定。

同样的，BC边界扭矩滞回曲线是发明人根据多次试验、通过大量的试验数据得出的，可以根据减速的斜率和BC边界扭矩滞回曲线计算减速扭矩过渡量，当然也可以通过其他方法或途径获得减速的斜率对应的减速扭矩过渡量，本发明不对减速扭矩过渡量的获取方式进行限定。

需要说明的是加速的斜率为：(油门踏板位置b-油门踏板位置a)/a到b所用的时间；如图8所示，将加速的斜率输入到BC边界扭矩滞回曲线以得到过渡扭矩，将发动机7的转速带入到BC边界扭矩曲线中得到BC边界扭矩，若发动机7实际扭矩小于BC边界上对应的BC边界扭矩减去过渡扭矩，则冷却液提前进入到A区域，以提前调节冷却液温度，令冷却液的温度调节到A区域的最优冷却液温度下，以提高发动机7的动力性能，降低摩擦同时增加发动机7内燃料燃烧的稳定性和油耗。

根据本发明的一个实施例，所述冷却液的流量可调，通过控制冷却液的流量来调节冷却液的温度，使冷却液的温度不断趋近于最优冷却液温度，使具有低压EGR系统的发动机7可以保持一个良好的工作状态。

进一步地，由于冷却液是靠调节流量的大小来调节冷却液的温度，所以冷却液温度的调节有一定的滞后性，经过分析ABC三个区域的温度分布，确认其特性，将B区域作为过渡区域，提前对冷却液的流量进行预先调节，实现冷却液温度的跟随，有效降低油耗。经过试验验证，冷却液温度跟随性很好，满足发动机7不同工况对应不同温度的需要。

其中，发动机7还包括冷凝水析出模块。

如图2和图11所示，氧传感器8适于感应排气侧的氧气含量，以用于判定燃烧是否完全。

进一步地，在废气进入到进气中冷器3前，将废气导入到EGR冷却器10中以析出废气中的水分。可以理解的是，当EGR在经过进气中冷器3后有液态的水析出时，液态的水不能够直接导入气缸内，否则会增加气门座圈的摩擦，增加活塞与缸壁的摩擦，影响发动机7寿命。

具体而言，从发动机7排出的气体温度较高，一部分废气经过催化后排出车辆，而另一部分废气通过管路重新通过节气门5进入到发动机7的气缸，而该部分废气从发动机7的排气系统排出后进入到进气中冷器3中，废气在进气中冷器3中温度大幅降低，进而可以充分地析出水废气中的水分，保证水不能直接进入到发动机7的气缸内，可以在一定程度上减小活塞与缸壁之间的摩擦损耗，有助于提高发动机7的使用寿命。

其中，进气中冷器3对于气体的冷却温度不大于EGR冷却器10对废气的冷却温度。以防止气体在进气中冷器3有水分析出，以降低发动机7的损耗；可选地，进气中冷器3对于进气的冷却温度较EGR冷却器10对于废气的冷却温度高3℃-7℃。

进一步地，废气中的水分析出后，可选择地将析出的水分导入到燃烧室。由此，可以提高热效率。

具体而言，EGR由三元催化器9后面引出，经过EGR冷却器10的冷却，温度由500-700摄氏度降低到40℃以下，充分析出水分，所析出的水分存储于储水器16中。该EGR冷却器10外布置有电镀的散热器14以及风扇15，散热器14与风扇15布置在整车进气格栅处，EGR经过EGR冷却器10的冷却以后充分析出水分，然后通过EGR热交换器17(由发动机7冷却液提供热量)，对EGR进行加热，增加EGR的饱和度，使其充分干燥，再经过电加热器18、EGR阀11后进入进气中冷器3进行冷却。

进气中冷器3对于进气的冷却温度较EGR冷却器10对于EGR的冷却温度高5℃，保证进气不会有水分析出，析出的水存储于储水器16中，储水器16的管路连接到冷凝水阀19，水经过储水器16流过冷凝水阀19经过雾化机构21进入气缸(燃烧室)内，且上述流通管路构成发动机水路20。

此外，发动机7水路走向为，发动机7出水经过热交换器对EGR进行微加热后，流入散热器14，进而在发动机7处于冷机状态时，发动机7冷却水温度低于70℃时，由电加热器18对冷却后的EGR进行加热。在急加速模式下，发动机7在近功率点，此时为了抑制排温，冷凝水阀19打开，水经过雾化机构19以气态形式进入气缸内，降低气缸内温度。

也就是说，冷却液的流量可调。这样，使冷却液的流量控制更加准确，从而使发动机在正常模式下可以被充分的换热，在冷启动时的燃烧也可以更加充分。

进一步地，发动机7将EGR引入到气缸内的管路，在长时间使用过程中会出现凝结及结焦的现象，出现堵塞，主要堵塞的风险区域为EGR冷却器10及EGR阀11，堵塞后EGR流通受阻，实际EGR率与所需求的目标EGR差距较大，造成EGR率不足，会导致小负荷油耗升高，中高负荷发动机7爆燃，存在报废发动机7的风险。

具体而言，压差传感器12的工作过程为：由EGR冷却器10前取气体，经过压差传感器12测得压力差为第一压力差，第一压力差与对应的第一标准压差作比较，如果第一压力差的压力超过第一标准压差，通过单向阀13,控制压差传感器12改为在EGR冷却器10后方、EGR阀11前方的区域内取气，此时测得压力差为第二压力差，第二压力差与对应的第二标准压力差比较，第二压力差大于第二标准压差则判定为EGR阀11堵塞；如若第二压力差小于第二标准压差，但第一压力差仍然大于第一标准压差，则判断为EGR冷却器10堵塞。

进而，如果判断为EGR冷却器10堵塞，则输出故障，需要更换或清洗EGR冷却器10；如果判断为EGR阀11故障的话，首先进行自我修复程序，如果自我修复后压差降低了，满足使用了，则继续使用，否则报故障，提示更换EGR阀11或拆解清洗EGR阀11。

需要说明的是，发动机7累计工作时间为发动机7生命周期内的累计工作时间，因为EGR阀11以及EGR冷却器10在工作过程中，随时间的累计，两者的侧壁均会有一个自然的凝结过程，压差会自然增加，但并不是堵塞，进而可以绘制衰退曲线，压差传感器12的感应压力可以根据衰退曲线逐渐改变，从而修正压差，避免误诊断。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括如上述实施例中的具有低压EGR系统的发动机7。

根据本发明实施例的车辆，该车辆的动力性能好，发动机7的可靠性高，使用寿命长。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，包括：目标EGR率控制模块和温度控制模块，所述目标EGR率控制模块适于根据车辆即将进入的模式确定并调整EGR阀开度，所述温度控制模块适于根据车辆的工况确定并调整发动机冷却液温度。

2.根据权利要求1所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，所述目标EGR率控制模块的控制策略包括：

根据车辆的扭矩需求及变化预测车辆即将进入急加速模式、缓慢加速模式还是爬坡模式；

在车辆即将进入急加速模式时，EGR阀具有初始开度；

在车辆即将进入缓慢加速模式时，根据发动机转速、发动机扭矩和第一EGR率map确定EGR阀开度；

在车辆即将进入爬坡模式时，根据发动机转速、发动机扭矩和第二EGR率map确定EGR阀开度。

3.根据权利要求2所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，在车辆进入到急加速模式时，所述车辆具有急加速模式控制策略，所述急加速模式控制策略包括：

控制所述EGR阀保持初始开度；

检测新鲜空气量并确定需求进气量和新鲜空气量的差值；

根据需求进气量和新鲜空气量的差值得到EGR阀开度变化量；

将初始开度和EGR阀开度变化量相加以得到EGR阀实际开度。

4.根据权利要求2所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，所述第一EGR率map包括：第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的EGR率、所述第二区域的EGR率和所述第三区域的EGR率依次递增。

5.根据权利要求2所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，所述第二EGR率map包括：第四区域，所述第四区域的EGR率为5％-15％。

6.根据权利要求3所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，所述新鲜空气量的计算方法包括：

根据公式e1＝(m2-m1)/m2，计算基础EGR率e1，其中，m1为总进气管处的空气流量，m2为进气中冷器的出口端的流量；

根据公式m4＝pVM/(RT)，计算发动机的总进气量m4，其中，p为进气歧管前端的进气压力，V为发动机排量，R为常数，T为进气的绝对温度，M为平均摩尔质量；

根据公式m3＝m4*e1，计算EGR流量m3；

根据公式mx1＝m4*(1-e1)，计算第一新鲜空气量mx1；

根据公式mx2＝mx1*a1*a2，计算发动机气缸的实际新鲜空气量mx2，其中a1为第一气量修正系数，a2为第二气量修正系数；

根据公式d＝(m5-m3)/m3，计算EGR率的偏差率d，其中m5为EGR阀处的流量，根据EGR率的偏差率d获得第一气量修正系数a1；

根据氧传感器检测的氧含量测出发动机气缸的实际Lambda，根据Lambda获得第二气量修正系数a2。

7.根据权利要求1所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，所述温度控制模块的控制策略包括：

检测发动机的转速和扭矩；

根据发动机转速和扭矩确定发动机当前所处工况；

根据发动机当前所处工况确定对应的发动机冷却液温度区域，每个工况对应有各自的发动机冷却液温度区域。

8.根据权利要求7所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，发动机冷却液温度区域为：A区域，B区域，C区域，述A区域的冷却水温、所述B区域的冷却水温和所述C区域的冷却水温依次降低。

9.根据权利要求8所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，所述B区域为过渡区域，所述A区域与所述B区域之间具有AB边界扭矩，所述B区域与所述C区域之间具有BC边界扭矩；

所述B区域的过渡策略包括：

根据发动机转速确定BC边界扭矩；

若发动机的扭矩大于等于BC边界扭矩，切换到C区域，否则切换到A区域或B区域；

根据发动机转速确定AB边界扭矩；

若发动机的扭矩大于等于AB边界扭矩，切换到B区域，否则切换到A区域。

10.根据权利要求9所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，根据速度变化快慢可选择地将冷却液温度提前调整到A区域或C区域。

11.根据权利要求10所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，所述速度变化快慢的计算公式为：(油门踏板位置b-油门踏板位置a)/(a到b所用的时间)。

12.根据权利要求7所述的具有低压EGR系统的发动机，其特征在于，所述冷却液的流量可调。

13.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-12中任一项所述的具有低压EGR系统的发动机。