CN111255580B - 具有低压egr系统的发动机的控制策略以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有低压EGR系统的发动机的控制策略以及车辆，所述控制策略包括至少如下步骤：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率阀具有初始开度；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阀开度。这样，使发动机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。

Description

具有低压EGR系统的发动机的控制策略以及车辆

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系统的发动机的控制策略以及车辆。

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。这样，废气再次进入到发动机燃烧室内所需要经过的管路较长，在汽车瞬态运行时，很难保证进入到发动机缸内的EGR率就是目标的EGR率。

也就是说，EGR率的控制精度较低，使得车辆的加速性能与耗油量之间不能兼顾。

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系统的发动机的控制策略以及车辆。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述发动机并通过上述控制策略对发动机进行控制的车辆。

根据本发明第一方面实施例的一种具有低压EGR系统的发动机的控制策略，包括至少如下步骤：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率阀具有初始开度；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阀开度。

根据本发明实施例的具有低压EGR系统100的发动机的控制策略，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。

根据本发明的一些实施例，在车辆即将进入到急加速模式时，控制EGR阀保持初始开度并保证初始进气量后，控制EGR阀缓慢打开。

在一些实施例中，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；检测实际进气量并确定需求进气量和实际进气量的差值；根据需求进气量和实际进气量的差值得到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，所述急加速模式控制策略还包括：检测发动机转速和发动机扭矩；根据发动机转速、发动机扭矩和EGR率最大限度开度map确定EGR阀最大开度；所述EGR阀实际开度不大于所述EGR阀最大开度。

根据本发明的一些实施例，在车辆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。

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。

可选地，所述第一区域的EGR率为0-5％，所述第二区域的EGR率为5％-15％，所述第三区域的EGR率为15％-25％。

在一些实施例中，在车辆进入爬坡模式时，根据发动机转速、发动机扭矩和第二EGR率map确定EGR阀开度。

进一步地，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％。

根据本发明第二方面实施例的车辆，采用上述实施例中所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略。

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急加速模式的ERG阀开度控制策略；

图3是根据本发明实施例的急加速模式下的EGR率控制策略；

图4是根据本发明实施例的第一EGR率map；

图5是根据本发明实施例的第二EGR率map；

图6是根据本发明实施例的EGR阀的开度变化曲线。

附图标记：

100-低压EGR系统，

1-进气中冷器，2-喷油器，3-增压器、4-EGR冷却器，5-EGR阀，6-节气门。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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。

如图1所示，本实施例的具有低压EGR系统100的发动机系统，首先由催化器吸取废气，经过EGR阀5及EGR冷却器4后，在引入到进气中冷器1之前，需要经过发动机的增压器3，进气中冷器1以及节气门6后进入到气缸内，并在气缸内与喷油器2喷出的油气混合。

但是，由于废气进入到气缸内所需要流经的管路过长，故在车辆的瞬态运行过程中，很难保证进入气缸内的EGR率等于此工况下的目标EGR率。

此外，当前EGR率的控制精度在3％左右，需要较高的控制精度，解决EGR使用过程中，加速性能和油耗无法兼顾的问题。

可以理解的是，不同工况下，车辆的扭矩需求及变化不同。其中，不同工况，是指发动机处于不同转速、不同扭矩所对应的工况，一般分为启动工况、启动后工况、暖机工况、怠速工况、部分负荷工况、全负荷工况、过渡工况以及托动工况。当前EGR率是指处于某一工况下，该工况所对应的EGR率。

进一步地，在上述八种工况的基础上，根据车辆的扭矩需求及变化还确定了三种常见的对EGR率要求区别较大的工作模式，分别为急加速模式、缓慢加速模式以及爬坡模式。

综上，基于上述低压EGR系统100具有的问题以及具有低压EGR系统100的车辆行驶过程中，不同工况下，对EGR率的要求不同所导致的加速性能与油耗无法兼顾的问题，提出本实施例的控制策略，从而行之有效地解决上述问题。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的具有低压EGR系统100的发动机的控制策略。

如图2所示，根据本发明第一方面实施例的具有低压EGR系统100的发动机的控制策略，包括至少如下步骤：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5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5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5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5开度，可以使发动机的进气量更加合理。

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进气量，EGR阀5需要完全关闭，但是如果直接关闭EGR阀5，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5又会导致进入到急加速模式后EGR阀5响应滞后。本发明在车辆即将进入急加速模式时，使EGR阀5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5的最佳开度，对EGR阀5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5具有的极小的开度，极小开度是指EGR阀一个接近关死的状态，例如，该开度下的EGR率取值范围为5％-15％。

如图2和图3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5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/min以下，扭矩输出80％以上，持续时间超过10秒，才能够进入；3000r/min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，根据本发明实施例的具有低压EGR系统100的发动机的控制策略，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5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5的开度，控制EGR率，从而使不同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停机状态时，对发动机均具有负面的影响。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5开度。

在图3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5保持初始开度并保证初始进气量后，控制EGR阀5缓慢打开。

可以理解的是，初始进气量是指：在发动机即将进入急加速模式时，控制EGR阀5具有一个极小的初始开度，从而通过该初始开度进入到气缸内的废气的量。也就是说，初始进气量为废气在当发动机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动力输出，所以在急加速模式下，需要保证发动机进气量(新鲜空气进气量)。

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5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，通过本实施例的控制策略，在车辆即将进入到急加速模式时，控制EGR阀5快速调节到初始开度，并且根据车速的增加，使EGR阀5的开度进行缓慢的变化。

由此，先将EGR阀5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5缓慢打开，逐渐增大EGR率，不仅可以有效地减小发动机的爆震、降低油耗，更为重要的是，可以减小EGR阀5的滞后，使EGR阀5的调整以及响应均更加灵敏。

需要说明的是，上述EGR阀5的初始开度是指：一个接近关闭EGR阀5的开度。这样，在车辆切换至缓慢加速模式时，EGR阀5可以快速地切换至处于缓慢加速模式下的发动机所需求的EGR阀5开度，使EGR阀5的反应更加灵敏，滞后量更小。

在图3所示的具体的实施例中，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5保持初始开度；检测实际进气量并确定需求进气量和实际进气量的差值；根据需求进气量和实际进气量的差值得到EGR阀5开度变化量；将初始开度和EGR阀5开度变化量相加以得到EGR阀5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5接近关闭的初始开度；然后根据发动机需求的空气量(即需求进气量)与实际进气量的差值，参照EGR阀开度变化率曲线，获取到EGR阀5开度变化量，初始开度与该开度变化量相加获得EGR阀5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5实际开度)小于最大开度时，调整EGR阀5到该开度(即EGR阀5实际开度)，当该开度大于等于最大开度时，调整EGR阀5到最大开度。由此，在发动机的工作过程中，使发动机实际进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5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5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5开度变化量，本发明不对EGR阀5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：检测发动机转速和发动机扭矩；根据发动机转速、发动机扭矩和EGR率最大限度开度map确定EGR阀5最大开度；EGR阀5实际开度不大于EGR阀5最大开度(即急加速模式控制策略)。也就是说，EGR阀5的实际开度的最大值就是上述EGR阀5最大开度。

需要说明的是，如图6所示，EGR阀开度变化率曲线的横坐标为实际进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，根据发动机转速、发动机扭矩和第一EGR率map确定EGR阀5开度。

也就是说，通过针对不同的发动机工况进行不同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，根据发动机转速来确定第一EGR率map中合适的EGR率。由此，本实施例的控制策略，可以根据发动机转速在第一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，使发动机的转速固定，并使发动机的扭矩逐渐升高，从而标定出第一EGR率map，并将其划分成第一区域、第二区域、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，根据发动机转速、发动机扭矩和第二EGR率map确定EGR阀5开度。

也就是说，在爬坡模式下，低压EGR系统100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，本实施例的控制策略可以根据事先标定的第四区域，对发动机的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100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，本实施例的低压EGR系统100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。

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100的发动机，且发动机受如上述实施例中的具有低压EGR系统100的发动机的控制策略控制。

根据本发明第二方面实施例的车辆，可以兼顾动力性以及燃油经济性，在使用更少的燃油的前提下，可以获得更加充沛的动力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

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 (9)

1.一种具有低压EGR系统的发动机的控制策略，其特征在于，包括至少如下步骤：

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，根据第二EGR率map确定EGR阀开度；

其中，在车辆即将进入到急加速模式时，控制EGR阀快速调节到所述初始开度，并根据车速的增加控制EGR阀的开度进行缓慢的变化，所述EGR阀的初始开度是指：一个接近关闭所述EGR阀的开度。

2.根据权利要求1所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略，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；

检测实际进气量并确定需求进气量和实际进气量的差值；

根据需求进气量和实际进气量的差值得到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。

3.根据权利要求2所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略，其特征在于，所述急加速模式控制策略还包括：

检测发动机转速和发动机扭矩；

根据发动机转速、发动机扭矩和EGR率最大限度开度map确定EGR阀最大开度；

所述EGR阀实际开度不大于所述EGR阀最大开度。

4.根据权利要求1所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略，其特征在于，在车辆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。

5.根据权利要求4所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略，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。

6.根据权利要求5所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略，其特征在于，所述第一区域的EGR率为0-5％，所述第二区域的EGR率为5％-15％，所述第三区域的EGR率为15％-25％。

7.根据权利要求1所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略，其特征在于，在车辆进入爬坡模式时，根据发动机转速、发动机扭矩和第二EGR率map确定EGR阀开度。

8.根据权利要求7所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略，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％。

9.一种车辆，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的具有低压EGR系统的发动机的控制策略。