CN112412637A - 一种发动机单缸egr控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机单缸EGR控制系统，包括：EGR装置，其包含有EGR非专用缸、EGR专用缸以及涡轮机，涡轮机的输出端与EGR专用缸的输出端之间设置有冷启动阀，EGR专用缸的输出端与EGR非专用缸以及EGR专用缸的输入端之间设置有EGR阀；空气流量传感器采集EGR装置的进气流量数据；第一氧传感器采集涡轮机排出气体中的氧浓度数据；第二氧传感器采集EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据；第一压力传感器采集混合器排出的气体压力数据；第一温度传感器采集混合器排出的气体温度数据；电子控制单元计算EGR率，调节冷启动阀以及EGR阀的阀门开度，对EGR率进行修正，对发动机进行点火控制。本发明能够对单缸EGR装置瞬态工况实现精确控制。

Description

一种发动机单缸EGR控制系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车发动机的技术领域，尤其涉及一种发动机单缸EGR控制系统及方法。
背景技术
开发高效低油耗汽油机是汽车工业面临的一个重要课题。制约汽油机低负荷热效率提升的主要因素包括泵气损失高、几何压缩比低以及混合气比热比低等。而对于高负荷而言，爆震燃烧是导致汽油机热效率低的主要障碍。同时改善汽油机低负荷和高负荷热效率的其中一个技术路线是将发动机排出的废气经冷却后，重新进入缸内参与燃烧，即废气再循环技术。
在车辆单缸EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环系统)系统中，该EGR装置包括进气歧管、混合器、多个EGR非专用缸、一个EGR专用缸，EGR专用缸或者EGR非专用缸排出的气体，与外界进入的新鲜空气组成EGR气体，EGR气体在混合器进行混合后，通过进气歧管送入EGR非专用缸和EGR专用缸进行燃烧，在车辆加速工况下，EGR气体还未进入到进气歧管中，此时发送机按照EGR非专用缸的基础点火角进行点火时，会产生爆震。
当车辆在整车急减速工况时，EGR装置如果仍然处于通路中，EGR装置仍然会将过浓的EGR气体导入EGR非专用缸中，造成EGR非专用缸内失火。
当车辆在低温冷启动工况时，或者车辆刚开始启动的时候，如果EGR装置进入25％的EGR率，会引起：a、涡轮机的增压器还未介入工作，发动机动力下降明显；b、过量的EGR气体进入EGR非专用缸和EGR专用缸，不利于燃烧，会引起起燃困难的问题。
在发动机外特性区域，进入25％的EGR率，并且此时EGR后进气温度较高，会引起进气歧管内气体温度过高，造成正常缸的爆震。
针对单缸EGR装置开发，瞬态变化会直接产生EGR率及燃烧的急剧变化，瞬态控制的精确度要求相较于传统的EGR技术更高。同时，EGR非专用缸和EGR专用缸的燃烧控制不同，产生的产物不同，在瞬态变化的时候对燃烧精确度的要求也更高。
因此，需要一种能够对单缸EGR装置瞬态工况精确控制的方案。
发明内容
本申请实施例通过提供一种发动机单缸EGR控制方法，能够对单缸EGR装置瞬态工况实现精确控制。
本发明提供一种发动机单缸EGR控制系统，其包括：
EGR装置，所述EGR装置包括：EGR非专用缸、EGR专用缸、涡轮机、混合器，所述混合器的输出端与所述EGR非专用缸以及所述EGR专用缸的输入端连接，所述混合器的输入端与所述EGR专用缸的输出端连接且所述混合器的输入端还接收车辆外部空气，所述涡轮机的输入端与所述EGR非专用缸的输出端连接，所述涡轮机的输出端与所述EGR专用缸的输出端连接，且所述EGR专用缸的输出端还与所述EGR非专用缸以及所述EGR专用缸的输入端连接，所述涡轮机的输出端与所述EGR专用缸的输出端之间设置有冷启动阀，所述EGR专用缸的输出端与所述EGR非专用缸以及所述EGR专用缸的输入端之间设置有EGR阀；
空气流量传感器，用于采集所述EGR装置的进气流量数据；
第一氧传感器，用于采集所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据；
第二氧传感器，用于采集所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据；
第一压力传感器，用于采集所述混合器排出的气体压力数据；
第一温度传感器，用于采集所述混合器排出的气体温度数据；
电子控制单元，与所述空气流量传感器、所述第一氧传感器、所述第二氧传感器、所述第一压力传感器以及所述第一温度传感器相连，用于根据所述进气流量数据以及所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据，计算EGR率，并根据所述混合器排出的气体压力数据和所述混合器排出的气体温度数据，调节所述冷启动阀以及所述EGR阀的阀门开度，对所述EGR率进行修正，以确认EGR气体的位置，再根据所述EGR气体的位置对发动机进行点火控制。
优选的，所述EGR装置还包含有：空滤器、压气机、催化器、进气中冷器、进气歧管以及EGR冷却器；
所述空滤器通过管道与所述压气机连接，所述压气机、所述混合器、所述进气中冷器以及所述进气歧管通过管道依次连接；
所述进气歧管分别与所述EGR非专用缸以及所述EGR专用缸连接；
所述涡轮机通过不同管道分别与所述EGR非专用缸以及所述催化器连接；
所述EGR专用缸通过管道与所述催化器连接，且所述EGR专用缸与所述催化器之间的管道上设置有所述冷启动阀；
所述EGR冷却器通过管道分别与所述进气歧管以及所述混合器连接，且在所述EGR冷却器和所述混合器之间的管道上设置有所述EGR阀。
优选的，所述第一氧传感器设置在所述催化器与所述涡轮机之间的管道上，所述第二氧传感器设置在所述EGR冷却器与所述混合器之间的管道上，所述第一压力传感器和所述第一温度传感器设置在所述混合器与所述进气中冷器之间的管道上。
优选的，还包括：
第二温度传感器，其设置在所述EGR冷却器与所述混合器之间的管道上，用于采集所述EGR冷却器排出气体中的气体温度数据：
第二压力传感器，其设置在所述进气歧管中，用于采集所述进气歧管入口处的气体压力数据；
所述电子控制单元，还分别与所述第二温度传感器以及所述第二压力传感器通讯连接，用于根据所述EGR冷却器排出气体中的气体温度数据，以及所述进气歧管入口处的气体压力数据，判断所述EGR装置是否处于设定的正常工作状态。
优选的，所述电子控制单元，还用于在判断所述车辆为急加速工况时，控制所述车辆的节气门打开，且在所述节气门打开后，所述混合器排出的气体压力数据减小，以及所述进气流量数据增大时，再控制所述EGR阀打开，以及控制所述涡轮机的增压器控制阀开启，并根据所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据、所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据、所述混合器排出的气体压力数据以及所述混合器排出的气体温度数据，确定所述发动机的点火角和喷油时刻，以及所述EGR非专用缸和所述EGR专用缸的喷油量。
优选的，所述电子控制单元，还用于在判断所述车辆为急减速工况时，控制所述车辆的节气门关闭，且在所述节气门关闭后，当所述混合器排出的气体压力数据增大，且所述进气流量数据减小时，控制所述EGR阀的阀门开度按照设定速率减小，并控制所述冷启动阀开启，且控制所述涡轮机的增压器旁通道打开，还根据所述进气流量数据、所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据、所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据、所述混合器排出的气体压力数据、所述混合器排出的气体温度数据，以及所述冷启动阀的阀门开度信号和所述EGR阀的阀门开度信号，调节所述EGR阀和所述冷启动阀的阀门开度。
优选的，所述空气流量传感器，还用于采集所述EGR装置的进气温度数据；
所述电子控制单元，还用于根据车辆的发动机启动信号以及所述进气温度数据，判断所述车辆为低温冷启动工况时，控制所述EGR阀、所述冷启动阀和所述车辆的节气门开启，并根据所述混合器排出的气体压力数据、所述混合器排出的气体温度数据、所述EGR阀的阀门开度数据，以及所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据，对所述EGR阀的阀门开度进行修正，以减小所述EGR装置的冷启动时间，还根据所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据，对所述冷启动阀的阀门开度进行修正。
本发明还提供一种发动机单缸EGR控制方法，所述方法应用于上述的控制系统中，所述方法包括：
通过空气流量传感器采集所述EGR装置的进气流量数据；
通过第一氧传感器采集所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据；
通过第二氧传感器采集所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据；
通过第一压力传感器采集混合器排出的气体压力数据；
通过第一温度传感器采集混合器排出的气体温度数据；
通过电子控制单元根据所述进气流量数据以及所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据，计算EGR率，并根据所述混合器排出的气体压力数据和所述混合器排出的气体温度数据，调节冷启动阀以及EGR阀的阀门开度，对所述EGR率进行修正，以确认EGR气体的位置，再根据所述EGR气体的位置对发动机进行点火控制。
优选的，还包括：
通过所述电子控制单元在判断所述车辆为急加速工况时，控制所述车辆的节气门打开，且在所述节气门打开后，所述混合器排出的气体压力数据减小，以及所述进气流量数据增大时，再控制所述EGR阀打开，以及控制所述涡轮机的增压器控制阀开启，并根据所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据、所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据、所述混合器排出的气体压力数据以及所述混合器排出的气体温度数据，确定所述发动机的点火角和喷油时刻，以及所述EGR非专用缸和所述EGR专用缸的喷油量。
优选的，还包括：
通过所述电子控制单元在判断所述车辆为急减速工况时，控制所述车辆的节气门关闭，且在所述节气门关闭后，当所述混合器排出的气体压力数据增大，且所述进气流量数据减小时，控制所述EGR阀的阀门开度按照设定速率减小，并控制所述冷启动阀开启，且控制所述涡轮机的增压器旁通道打开，还根据所述进气流量数据、所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据、所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据、所述混合器排出的气体压力数据、所述混合器排出的气体温度数据，以及所述冷启动阀的阀门开度信号和所述EGR阀的阀门开度信号，调节所述EGR阀和所述冷启动阀的阀门开度。
实施本发明，具有如下有益效果：在车辆处于急加速、急减速、发动机低温冷启动等工况下，可以通过空气流量传感器采集EGR装置的进气流量数据，通过第一氧传感器用于采集涡轮机排出气体中的氧浓度数据，通过第二氧传感器用于采集EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据，通过第一压力传感器用于采集混合器排出的气体压力数据，通过第一温度传感器用于采集混合器排出的气体温度数据，在各传感器采集了数据后，通过电子控制单元根据进气流量数据以及EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据，计算EGR率，并根据混合器排出的气体压力数据和混合器排出的气体温度数据，调节冷启动阀以及EGR阀的阀门开度，对EGR率进行修正，以确认EGR气体的位置，再根据EGR气体的位置确定发动机的点火角和喷油时刻，避免发动机提前点火，造成EGR非专用缸爆震，以及避免在急减速工况下，将过浓的EGR气体导入EGR非专用缸而导致的EGR非专用缸缸内失火，也可以避免EGR率过高引发的发动机动力下降问题，实现对单缸EGR装置瞬态工况精确控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的发动机单缸EGR控制系统的示意图；
图2是本发明提供的发动机单缸EGR控制方法，在车辆急加速工况时的工作流程图；
图3是本发明提供的发动机单缸EGR控制方法，在车辆急减速工况时的工作流程图；
图4是本发明提供的发动机单缸EGR控制方法，在车辆低温冷启动工况时的工作流程图。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
本发明提供一种发动机单缸EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环系统)控制系统，如图1所示，该系统包括：EGR装置、空气流量传感器1、第一氧传感器2、第二氧传感器3、第一压力传感器5、第一温度传感器6以及电子控制单元(图中未示出)。空气流量传感器1、第一氧传感器2、第二氧传感器3、第一压力传感器5、第一温度传感器6均设置在EGR装置中。
EGR装置包含有EGR非专用缸(也称为EGR非专用气缸)8、9、10，以及一个EGR专用缸(也称为EGR专用气缸)11、涡轮机14和混合器17，混合器17的输出端与EGR非专用缸8、9、10以及EGR专用缸11的输入端连接，混合器17的输入端与EGR专用缸11的输出端连接且混合器17的输入端还接收车辆外部新鲜空气，涡轮机14的输入端通过管道与EGR非专用缸8、9、10的输出端连接，涡轮机14的输出端通过管道与EGR专用缸11的输出端连接，且EGR专用缸11的输出端还通过管道与EGR非专用缸8、9、10以及EGR专用缸11的输入端连接，涡轮机14的输出端与EGR专用缸11的输出端之间设置有冷启动阀21，EGR专用缸11的输出端与EGR非专用缸8、9、10以及EGR专用缸11的输入端之间设置有EGR阀20。EGR非专用缸8、9、10排出的气体是可以不重复利用的，EGR专用缸11排出的气体是需要重复利用的。
空气流量传感器1用于采集EGR装置的进气流量数据。空气流量传感器1可以集成温度采集功能。
第一氧传感器2用于采集涡轮机14排出气体中的氧浓度数据。
第二氧传感器3(即：线氧传感器)用于采集EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据。
第一压力传感器5用于采集混合器17后的气体压力数据。
第一温度传感器6用于采集混合器17后的气体温度数据。
电子控制单元分别与空气流量传感器1、第一氧传感器2、第二氧传感器3、第一压力传感器5以及第一温度传感器6相连，用于根据进气流量数据以及EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据，计算EGR率(为再循环的废气量与吸入气缸的进气总量之比，也可以称为EGR流量)，并根据混合器17后的气体压力数据和混合器17后的气体温度数据，调节冷启动阀21以及EGR阀20的阀门开度，对EGR率进行修正，以确认EGR气体的位置，再根据EGR气体的位置对发动机进行点火控制(例如可以调整发动机的点火角和喷油时刻)，实现对单缸EGR装置瞬态工况精确控制。
具体的，EGR装置在测试过程中，会采集上述各传感器在各种工况下的数据，形成对应的表格模型，再根据车辆当前工况，查询表格模型，可以获取第一压力传感器5和第一温度传感器6的理论采样值，判断第一压力传感器5和第一温度传感器6的实际采样值与理论值是否相符，若相符，则判断EGR气体(包含有进入EGR装置的新鲜空气以及EGR专用缸11排出的气体)到达混合器17后，可以确定EGR气体位置，EGR气体从混合器17后进入EGR专用缸11的时间可以通过试验确定，可以确定发动机的点火角和喷油时刻。
EGR气体进入混合器17的时间相对较长(例如5秒)，是动态的，该时间无法准确获取，但是当EGR气体通过混合器17后，到EGR非专用缸8、9、10和EGR专用缸11的时间较短(例如0.5秒)，该时间相对固定，可以通过试验获取，当通过第一压力传感器5和第一温度传感器6采集的数据判断EGR气体通过混合器17后，可以确定EGR气体进入EGR非专用缸和EGR专用缸的时间，从而确定发动机的点火角和喷油时刻。
本发明可以解决车辆急加速、急减速工况过程中，发动机低温冷启动、低负荷及高负荷情况下，通过相关传感器的数据采集，制定对应的控制策略，从而协调系统中的冷启动阀21和EGR阀20的联动控制，从而满足发动机的动力性及稳定的燃烧控制，制定精确的喷油时刻和喷油量。
本发明实施例中控制系统的冷启动阀21为常关状态，只有在需要和EGRV(ExhaustGas RecirculationValve，废气再循环阀，即EGR阀20)配合联动的时候打开。冷启动阀21用于在车辆急减速工况及车辆低温冷启动工况时，针对不需要25％的EGR率的工况，与EGR阀20联动，减小EGR率，实现燃烧稳定性及响应性的控制，以及在低温冷启动工况，用于提升催化剂的快速起燃要求。
本发明实施例中控制系统的EGR阀20为常开状态，在车辆匀速行驶等工况下，需要EGR专用缸提供稳定的25％的EGR率。
单个EGR专用缸(或者称为EGR专用缸)的燃烧控制与其余三个普通EGR非专用缸8、9、10不同，EGR专用缸11主要用于产生lamder(即空氧比)＝0.7～0.8的废气环境，并且EGR专用缸11排出的气体通过循环汇入普通EGR非专用缸8、9、10后，燃烧后排气通路上的lamder需要等于1，所以需要实施的对EGR通路上的废气进行监控并即时调整燃烧控制。
EGR装置还包含有：空滤器12、压气机13、催化器15、混合器17、进气中冷器18、进气歧管19以及EGR冷却器16。
空滤器12通过管道与压气机13连接，压气机13、混合器17、进气中冷器18以及进气歧管19通过管道依次连接。
进气歧管19分别与EGR非专用缸8、9、10以及EGR专用缸11连接；
涡轮机14通过不同管道分别与EGR非专用缸8、9、10以及催化器15连接；
EGR专用缸11通过管道与催化器15连接，且EGR专用缸11与催化器15之间的管道上设置有冷启动阀21；
EGR冷却器16通过管道分别与进气歧管19以及混合器17连接，且在EGR冷却器16和混合器17之间的管道上设置有EGR阀20。
第一氧传感器2设置在催化器15与涡轮机14之间的管道上，第二氧传感器3设置在EGR冷却器16与混合器17之间的管道上，第一压力传感器5和第一温度传感器6设置在混合器17与进气中冷器18之间的管道上。
EGR非专用缸8、9、10产生的废气通过催化器15处理后排出。
发动机单缸EGR控制系统还包括：第二温度传感器4以及第二压力传感器7。
第二温度传感器4设置在EGR冷却器16与混合器17之间的管道上，用于采集EGR冷却器16排出气体中的气体温度数据。
第二压力传感器7设置在进气歧管19中，用于采集进气歧管19入口处的气体压力数据。
电子控制单元还分别与第二温度传感器4以及第二压力传感器7通讯连接，用于根据EGR冷却器16排出气体中的气体温度数据，以及进气歧管19入口处的气体压力数据，判断EGR装置是否处于设定的正常工作状态。
如图2所示，电子控制单元(即：ECU)还用于在判断车辆为急加速工况时，控制车辆的节气门打开，且在节气门打开后，混合器17后的气体压力数据减小，以及进气流量数据增大时，再控制EGR阀20打开，以及控制涡轮机14的增压器控制阀开启，并根据涡轮机14排出气体中的氧浓度数据、EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据、混合器17后的气体压力数据以及混合器17后的气体温度数据，确定发动机的点火角和喷油时刻，以及EGR非专用缸8、9、10和EGR专用缸11的喷油量。在本较佳实施例，电子控制单元通过油门踏板信号判断车辆加速度值，当车辆加速度值大于第一设定加速度值时，可以判定为急加速工况。可以理解，电子控制单元还可以通过设置于车辆上的加速度传感器、雷达装置获取车辆加速度值。
在车辆急加速过程中，发动机电子控制单元接收到油门踏板信号后，打开节气门，节气门打开后，混合器17后压力会减小，同时进气流量会增大，通过混合器17后的压力传感器及温度传感器的信号反馈，结合电子控制单元中已建立的混合器17前的压力模型(该压力模型可以根据发动机测试数据归纳得到)，通过查表，可以计算出需要给EGR阀20输入的占空比数据，EGR阀20打开；同时，电子控制单元给增压器电控执行器输入占空比数据，测试增压器控制器打开，发动机增压压力升高，动力性提升。在以上操作完成后，增压器的电控执行器会反馈给电子控制单元位置信号，排气的氧传感器也会反馈排气中的lamder信号，EGR通路上电子控制单元主要根据混合器17后的压力、温度信号、线氧信号判断发动机的燃烧状态，从而迅速推迟点火角，并且根据这些反馈信号，实时的调节正常缸(即EGR非专用缸8、9、10)和专用缸(EGR专用缸11)的喷油量和喷油时刻，从而实现了快速的加速响应性。
如图3所示，电子控制单元还用于判断车辆为急减速工况时，控制车辆的节气门关闭，且在节气门关闭后，当混合器17后的气体压力数据增大，且进气流量数据减小时，控制EGR阀20的阀门开度按照设定速率减小，并控制冷启动阀21开启，且控制涡轮机14的增压器旁通道打开，还根据进气流量数据、涡轮机14排出气体中的氧浓度数据、EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据、混合器17后的气体压力数据、混合器17后的气体温度数据，以及冷启动阀21的阀门开度信号和EGR阀20的阀门开度信号，调节EGR阀20和冷启动阀21的阀门开度。在本较佳实施例，电子控制单元通过刹车踏板信号判断车辆减速时对应的加速度值，当车辆的加速度值小于第二设定加速度值时，可判定为急减速工况。可以理解，电子控制单元还可以通过设置于车辆上的加速度传感器、雷达装置获取车辆加速度值。
在车辆急减速的过程中，由于EGR率会瞬态急剧减小，发动机变量增多,如果直接全部关掉EGR装置，会使发动机动力性急剧降低，进气量急剧降低，同时，排放等均会受到影响。所以在针对单缸(单个EGR专用缸11)的特殊EGR急减速的标定时，发动机电子控制单元收到信号后，关闭节气门，这样，混合器17后的压力会增大，进气量减小，电子控制单元通过收集到的信号，输出EGR阀20、冷启动阀21的开度信号，同时，增压器旁通通道打开，相关零部件及通路上的信号反馈电子控制单元，电子控制单元进行校验，增大冷启动阀21的开度，使EGR单缸的排气补偿到正常缸的通路，完成急减速的操作。这样，可以使发动机在急减速的过程中，平缓过渡，有效的减少客户的车辆顿挫感。
空气流量传感器1，还用于采集EGR装置的进气温度数据。
如图4所示，电子控制单元还用于根据车辆的发动机启动信号以及进气温度数据，判断车辆为低温冷启动工况时，控制EGR阀20、冷启动阀21和车辆的节气门开启，并根据混合器17后的气体压力数据、混合器17后的气体温度数据、EGR阀20的阀门开度数据，以及EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据，对EGR阀20的阀门开度进行修正，以减小EGR装置的冷启动时间，还根据涡轮机14排出气体中的氧浓度数据，对冷启动阀21的阀门开度进行修正，以实现催化器15的快速起燃。
在低温冷启动工况(低于-7℃的启动工况)，发动机和催化器15有快速起燃的需求，在发动机启动时，进气流量传感器的温度数据上报电子控制单元，电子控制单元打开EGR阀20，打开节气门，打开冷启动阀21，其中，EGR阀20在开启阶段开度大概30％左右，主要是冷启动阀21开始，实现催化器15的快速起燃。同时，EGR通路上相关传感器的信号反馈到电子控制单元，电子控制单元根据工况反馈信息，进一步打开EGR阀20，同时，调整单独缸的燃烧参数，这时候的燃烧主要是提升排气的燃烧温度，而不是保证排气物质，使得发动机快速升温，进而减少冷启动时间。
本发明实施例中涉及的进气流量传感器，不仅针对流量的测量，还集成有温度功能，反馈的给电子控制单元的信号包含进气流量和进气温度信息。集成有温度功能的进气流量传感器在系统中的主要作用是用于监控进气流量、环境进气温度，用于对使用工况进行精确监控，同时对电子控制单元的特定瞬态工况下的命令进行正常实施的反馈。
本发明还提供一种发动机单缸EGR控制方法，方法应用于上述的控制系统中，方法包括：
通过空气流量传感器1采集EGR装置的进气流量数据；
通过第一氧传感器2采集涡轮机14排出气体中的氧浓度数据；
通过第二氧传感器3采集EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据；
通过第一压力传感器5采集混合器17后的气体压力数据；
通过第一温度传感器6采集混合器17后的气体温度数据；
通过电子控制单元根据进气流量数据以及EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据，计算EGR率，并根据混合器17后的气体压力数据和混合器17后的气体温度数据，调节冷启动阀21以及EGR阀20的阀门开度，对EGR率进行修正，以确认EGR气体的位置，再根据EGR气体的位置对发动机进行点火控制(例如调整发动机的点火角和喷油时刻)，实现对单缸EGR装置瞬态工况精确控制。
发动机单缸EGR控制方法还包括：
通过电子控制单元根据车辆的油门踏板信号，判断车辆为急加速工况时，控制车辆的节气门打开，且在节气门打开后，混合器17后的气体压力数据减小，以及进气流量数据增大时，再控制EGR阀20打开，以及控制涡轮机14的增压器控制阀开启，并根据涡轮机14排出气体中的氧浓度数据、EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据、混合器17后的气体压力数据以及混合器17后的气体温度数据，确定发动机的点火角和喷油时刻，以及EGR非专用缸8、9、10和EGR专用缸11的喷油量。
发动机单缸EGR控制方法还包括：
通过电子控制单元根据车辆的刹车踏板信号，判断车辆为急减速工况时，控制车辆的节气门关闭，且在节气门关闭后，当混合器17后的气体压力数据增大，且进气流量数据减小时，控制EGR阀20的阀门开度按照设定速率减小，并控制冷启动阀21开启，且控制涡轮机14的增压器旁通道打开，还根据进气流量数据、涡轮机14排出气体中的氧浓度数据、EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据、混合器17后的气体压力数据、混合器17后的气体温度数据，以及冷启动阀21的阀门开度信号和EGR阀20的阀门开度信号，调节EGR阀20和冷启动阀21的阀门开度。
发动机单缸EGR控制方法还包括：
通过空气流量传感器1采集EGR装置的进气温度数据；
通过电子控制单元根据车辆的发动机启动信号以及进气温度数据，判断车辆为低温冷启动工况时，控制EGR阀20、冷启动阀21和车辆的节气门开启，并根据混合器17后的气体压力数据、混合器17后的气体温度数据、EGR阀20的阀门开度数据，以及EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据，对EGR阀20的阀门开度进行修正，以减小EGR装置的冷启动时间，还根据涡轮机14排出气体中的氧浓度数据，对冷启动阀21的阀门开度进行修正，以实现催化器15的快速起燃。
本发明通过系统中两个阀体(即EGR阀20和冷启动阀21)的联动控制，改善急加速和急减速过程中的爆震和失火问题。通过增加空气流量传感器1，同时流量传感器集成温度功能，通过对油门踏板、空气流量传感器及温度、氧传感器、线氧传感器等通路上进行数据采集，根据采集的数据进行详细的EGR率计算，通过对冷启动阀21及EGR阀20的协同配合控制，进行点火角的控制，实现精确的燃烧控制。
综上，本发明提供的系统及方法，在车辆处于急加速、急减速、发动机低温冷启动等工况下，可以通过空气流量传感器1采集EGR装置的进气流量数据，通过第一氧传感器2用于采集涡轮机14排出气体中的氧浓度数据，通过第二氧传感器3用于采集EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据，通过第一压力传感器5用于采集混合器17后的气体压力数据，通过第一温度传感器6用于采集混合器17后的气体温度数据，在各传感器采集了数据后，通过电子控制单元根据进气流量数据以及EGR专用缸11排出气体中的氧浓度数据，计算EGR率，并根据混合器17后的气体压力数据和混合器17后的气体温度数据，调节冷启动阀21以及EGR阀20的阀门开度，对EGR率进行修正，以确认EGR气体的位置，再根据EGR气体的位置确定发动机的点火角和喷油时刻，避免发动机提前点火，造成EGR非专用缸8、9、10爆震，以及避免在急减速工况下，将过浓的EGR气体导入EGR非专用缸8、9、10而导致的EGR非专用缸8、9、10缸内失火，也可以避免EGR率过高引发的发动机动力下降问题，实现对单缸EGR装置瞬态工况精确控制。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种发动机单缸EGR控制系统，其特征在于，包括：
EGR装置，所述EGR装置包括：EGR非专用缸、EGR专用缸、涡轮机、混合器，所述混合器的输出端与所述EGR非专用缸以及所述EGR专用缸的输入端连接，所述混合器的输入端与所述EGR专用缸的输出端连接且所述混合器的输入端还接收车辆外部空气，所述涡轮机的输入端与所述EGR非专用缸的输出端连接，所述涡轮机的输出端与所述EGR专用缸的输出端连接，且所述EGR专用缸的输出端还与所述EGR非专用缸以及所述EGR专用缸的输入端连接，所述涡轮机的输出端与所述EGR专用缸的输出端之间设置有冷启动阀，所述EGR专用缸的输出端与所述EGR非专用缸以及所述EGR专用缸的输入端之间设置有EGR阀；
空气流量传感器，用于采集所述EGR装置的进气流量数据；
第一氧传感器，用于采集所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据；
第二氧传感器，用于采集所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据；
第一压力传感器，用于采集所述混合器排出的气体压力数据；
第一温度传感器，用于采集所述混合器排出的气体温度数据；
电子控制单元，与所述空气流量传感器、所述第一氧传感器、所述第二氧传感器、所述第一压力传感器以及所述第一温度传感器相连，用于根据所述进气流量数据以及所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据，计算EGR率，并根据所述混合器排出的气体压力数据和所述混合器排出的气体温度数据，调节所述冷启动阀以及所述EGR阀的阀门开度，对所述EGR率进行修正，以确认EGR气体的位置，再根据所述EGR气体的位置对发动机进行点火控制。
2.根据权利要求1所述的发动机单缸EGR控制系统，其特征在于，所述EGR装置还包含有：空滤器、压气机、催化器、进气中冷器、进气歧管以及EGR冷却器；
所述空滤器通过管道与所述压气机连接，所述压气机、所述混合器、所述进气中冷器以及所述进气歧管通过管道依次连接；
所述进气歧管分别与所述EGR非专用缸以及所述EGR专用缸连接；
所述涡轮机通过不同管道分别与所述EGR非专用缸以及所述催化器连接；
所述EGR专用缸通过管道与所述催化器连接，且所述EGR专用缸与所述催化器之间的管道上设置有所述冷启动阀；
所述EGR冷却器通过管道分别与所述进气歧管以及所述混合器连接，且在所述EGR冷却器和所述混合器之间的管道上设置有所述EGR阀。
3.根据权利要求2所述的发动机单缸EGR控制系统，其特征在于，所述第一氧传感器设置在所述催化器与所述涡轮机之间的管道上，所述第二氧传感器设置在所述EGR冷却器与所述混合器之间的管道上，所述第一压力传感器和所述第一温度传感器设置在所述混合器与所述进气中冷器之间的管道上。
4.根据权利要求2所述的发动机单缸EGR控制系统，其特征在于，还包括：
第二温度传感器，其设置在所述EGR冷却器与所述混合器之间的管道上，用于采集所述EGR冷却器排出气体中的气体温度数据：
第二压力传感器，其设置在所述进气歧管中，用于采集所述进气歧管入口处的气体压力数据；
所述电子控制单元，还分别与所述第二温度传感器以及所述第二压力传感器通讯连接，用于根据所述EGR冷却器排出气体中的气体温度数据，以及所述进气歧管入口处的气体压力数据，判断所述EGR装置是否处于设定的正常工作状态。
5.根据权利要求1所述的发动机单缸EGR控制系统，其特征在于，所述电子控制单元，还用于在判断所述车辆为急加速工况时，控制所述车辆的节气门打开，且在所述节气门打开后，所述混合器排出的气体压力数据减小，以及所述进气流量数据增大时，再控制所述EGR阀打开，以及控制所述涡轮机的增压器控制阀开启，并根据所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据、所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据、所述混合器排出的气体压力数据以及所述混合器排出的气体温度数据，确定所述发动机的点火角和喷油时刻，以及所述EGR非专用缸和所述EGR专用缸的喷油量。
6.根据权利要求1所述的发动机单缸EGR控制系统，其特征在于，所述电子控制单元，还用于在判断所述车辆为急减速工况时，控制所述车辆的节气门关闭，且在所述节气门关闭后，当所述混合器排出的气体压力数据增大，且所述进气流量数据减小时，控制所述EGR阀的阀门开度按照设定速率减小，并控制所述冷启动阀开启，且控制所述涡轮机的增压器旁通道打开，还根据所述进气流量数据、所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据、所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据、所述混合器排出的气体压力数据、所述混合器排出的气体温度数据，以及所述冷启动阀的阀门开度信号和所述EGR阀的阀门开度信号，调节所述EGR阀和所述冷启动阀的阀门开度。
7.根据权利要求1所述的发动机单缸EGR控制系统，其特征在于，
所述空气流量传感器，还用于采集所述EGR装置的进气温度数据；
所述电子控制单元，还用于根据车辆的发动机启动信号以及所述进气温度数据，判断所述车辆为低温冷启动工况时，控制所述EGR阀、所述冷启动阀和所述车辆的节气门开启，并根据所述混合器排出的气体压力数据、所述混合器排出的气体温度数据、所述EGR阀的阀门开度数据，以及所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据，对所述EGR阀的阀门开度进行修正，以减小所述EGR装置的冷启动时间，还根据所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据，对所述冷启动阀的阀门开度进行修正。
8.一种发动机单缸EGR控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-7任一项所述的控制系统中，所述方法包括：
通过空气流量传感器采集所述EGR装置的进气流量数据；
通过第一氧传感器采集所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据；
通过第二氧传感器采集所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据；
通过第一压力传感器采集混合器排出的气体压力数据；
通过第一温度传感器采集混合器排出的气体温度数据；
通过电子控制单元根据所述进气流量数据以及所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据，计算EGR率，并根据所述混合器排出的气体压力数据和所述混合器排出的气体温度数据，调节冷启动阀以及EGR阀的阀门开度，对所述EGR率进行修正，以确认EGR气体的位置，再根据所述EGR气体的位置对发动机进行点火控制。
9.根据权利要求8所述的发动机单缸EGR控制方法，其特征在于，还包括：
通过所述电子控制单元在判断所述车辆为急加速工况时，控制所述车辆的节气门打开，且在所述节气门打开后，所述混合器排出的气体压力数据减小，以及所述进气流量数据增大时，再控制所述EGR阀打开，以及控制所述涡轮机的增压器控制阀开启，并根据所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据、所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据、所述混合器排出的气体压力数据以及所述混合器排出的气体温度数据，确定所述发动机的点火角和喷油时刻，以及所述EGR非专用缸和所述EGR专用缸的喷油量。
10.根据权利要求8所述的发动机单缸EGR控制方法，其特征在于，还包括：
通过所述电子控制单元在判断所述车辆为急减速工况时，控制所述车辆的节气门关闭，且在所述节气门关闭后，当所述混合器排出的气体压力数据增大，且所述进气流量数据减小时，控制所述EGR阀的阀门开度按照设定速率减小，并控制所述冷启动阀开启，且控制所述涡轮机的增压器旁通道打开，还根据所述进气流量数据、所述涡轮机排出气体中的氧浓度数据、所述EGR专用缸排出气体中的氧浓度数据、所述混合器排出的气体压力数据、所述混合器排出的气体温度数据，以及所述冷启动阀的阀门开度信号和所述EGR阀的阀门开度信号，调节所述EGR阀和所述冷启动阀的阀门开度。
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