CN113685280A - 一种egr率的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种EGR率的控制方法及装置，该方法包括根据获取到的发动机的参数确定发动机的目标EGR率，并确定混合腔的EGR率；计算混合腔的EGR率和目标EGR率之间的EGR率差值，并确定EGR阀的前馈控制开度；根据修正量和前馈控制开度控制EGR阀的开度，以使发动机气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制。可见，本发明通过混合腔的EGR率与发动机的目标EGR率之间的EGR率差值，并根据该EGR率差值修正EGR阀的开度，能够提高每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量的控制准确性，从而使得气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制。

Description

一种EGR率的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及发动机控制技术领域，尤其涉及一种EGR率的控制方法及装置。
背景技术
低压废气再循环技术(Low Pressure Exhaust Gas Re-circulation，LP-EGR)是目前发动机节能减排的热点技术，其原理是将发动机燃烧产生的废气回送到发动机的进气系统，并与新鲜空气一起参与气缸内燃油的燃烧。由于发动机燃烧产生的废气中含有大量比热容较大的二氧化碳、水等三原子分子，因此，当废气被回送到发动机的气缸时，废气中的三原子分子能够稀释气缸内的充量，改善燃料的燃烧相位，从而可以降低气缸燃烧室的燃烧气体温度，进而使燃烧室内的燃料进行充分燃烧，有利于减少燃料燃烧不充分导致有害气体的产生，以及有利于抑制发动机的爆震，从而在整个工况范围内改善发动机的燃油经济性。
对于整个发动机控制系统来讲，LP-EGR主要功能是保证发动机能够按照工况需求实现对每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量进行控制。实际应用中，为了实现该功能，一般是通过计算发动机气缸内的混合气体中废气所占的比例，即EGR率，并根据EGR率来实现对每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量进行控制，以使气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制。然而，实践发现，由于废气的进气量是通过EGR阀来控制的，且EGR阀与发动机气缸之间存在较长的管路，使得废气进入发动机的气缸需要一定时间，这很容易导致气缸内的EGR率并不能真实地反应混合气体中的EGR率，即导致对每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量的控制准确性低，从而导致气缸内的EGR率无法满足发动机的工况需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种EGR率的控制方法及装置，能够通过混合腔的EGR率与发动机的目标EGR率之间的EGR率差值，并根据该EGR率差值修正EGR阀的开度，能够提高每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量的控制准确性，从而使得气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制。
为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种EGR率的控制方法，所述方法包括：
根据获取到的发动机的参数确定所述发动机的目标EGR率，并确定混合腔的EGR率，所述发动机的参数包括所述发动机的转速和所述发动机的负荷，所述混合腔的进气口与EGR阀的出气口和混合阀的出气口的连接，所述混合腔的出气口与涡轮增压器的压气机的进气口连接；
计算所述混合腔的EGR率和所述目标EGR率之间的EGR率差值，作为所述EGR阀的修正量，并确定所述EGR阀的前馈控制开度；
根据所述修正量和所述前馈控制开度控制所述EGR阀的开度，以使所述发动机气缸内的EGR率满足所述发动机的工况需求。
可见，本发明第一方面能够通过混合腔的EGR率与发动机的目标EGR率之间的EGR率差值，并根据该EGR率差值以及EGR阀的前馈控制开度修正EGR阀的开度，不需要通过额外标定确定气缸内的EGR率，能够保证在增压超调和非增压超调工况下提高每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量的控制准确性，从而使得气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制；还能够改善燃料的燃烧相位，从而降低气缸燃烧室的燃烧气体温度，进而使燃烧室内的燃料进行充分燃烧，有利于减少燃料燃烧不充分导致有害气体的产生，以及有利于抑制发动机的爆震，从而在整个工况范围内改善发动机的燃油经济性。
本发明实施例第二方面公开了一种EGR率的控制装置，所述EGR率的控制装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的EGR率的控制方法。
本发明第三方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明第一方面公开的EGR率的控制方法。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例中，公开了一种EGR率的控制方法及装置，该方法包括根据获取到的发动机的参数确定发动机的目标EGR率，并确定混合腔的EGR率，该发动机的参数包括发动机的转速和发动机的负荷，混合腔的进气口与EGR阀的出气口和混合阀的出气口的连接，混合腔的出气口与涡轮增压器的压气机的进气口连接；计算混合腔的EGR率和目标EGR率之间的EGR率差值，作为EGR阀的修正量；根据修正量控制EGR阀的开度，以使发动机气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制。可见，实施本发明实施例通过混合腔的EGR率与发动机的目标EGR率之间的EGR率差值，并根据该EGR率差值以及EGR阀的前馈控制开度修正EGR阀的开度，不需要通过额外标定确定气缸内的EGR率，能够保证在增压超调和非增压超调工况下每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量的控制准确性，从而使得气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制；还能够改善燃料的燃烧相位，从而降低气缸燃烧室的燃烧气体温度，进而使燃烧室内的燃料进行充分燃烧，有利于减少燃料燃烧不充分导致有害气体的产生，以及有利于抑制发动机的爆震，从而在整个工况范围内改善发动机的燃油经济性。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明实施例公开的一种EGR率的控制方法的发动机系统的结构示意图；
图2是本发明实施例公开的一种EGR率的控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例公开的另一种EGR率的控制方法的流程示意图；
图4是本发明实施例公开的一种EGR率的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明公开了一种EGR率的控制方法及装置，能够通过混合腔的EGR率与发动机的目标EGR率之间的EGR率差值，并根据该EGR率差值以及EGR阀的前馈控制开度修正EGR阀的开度，不需要通过额外标定确定气缸内的EGR率，能够保证在增压超调和非增压超调工况下提高每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量的控制准确性，从而使得气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制；还能够改善燃料的燃烧相位，从而降低气缸燃烧室的燃烧气体温度，进而使燃烧室内的燃料进行充分燃烧，有利于减少燃料燃烧不充分导致有害气体的产生，以及有利于抑制发动机的爆震，从而在整个工况范围内改善发动机的燃油经济性。以下分别进行详细说明。
为了更好的理解本发明所描述的EGR率的控制方法及装置，首先对EGR率的控制方法的发动机系统加以描述，具体的，该发动机系统的结构示意图可以如图1所示。如图1所示，该发动机系统包括发动机气缸、涡轮增压器、三元催化器1、EGR过滤器、EGR冷却器、EGR阀、压差传感器、混合阀、空气流量传感器(MAF)、放气阀、混合腔、中冷器以及节气门。其中，涡轮增压器包括涡轮和压气机(也称叶轮或者压缩机)。其中，发动机气缸的排气管、涡轮、三元催化器1、EGR过滤器、EGR冷却器、EGR阀依次串联连接，EGR阀的出气口与混合阀的出气口分别与混合腔的进气口连接，混合腔的出气口与压气机的进气口连接，压气机的进气口、中冷器以及节气门依次串联连接。进一步的，如图1所示，该发动机控制系统还包括控制阀(又称旁通阀)，控制阀的一端用于连接发动机气缸的排气管与涡轮的进气口，控制阀的另一端用于连接涡轮的出气口与三元催化器1，放气阀的进气口用于连接压气机的出气口与中冷器，放气阀的出气口用于连接混合阀的出气口、EGR阀的出气口以及混合腔的进气口，空气流量传感器设置在混合阀的进气口。又进一步的，如图1所示，中冷器的出气口设置有压力传感器和温度传感器，气节门的出气口设置有压力传感器和温度传感器，三元催化器1的进气口和出气口分别设置有前级氧传感器和后级氧传感器，EGR阀的进气口设置有温度传感器，EGR阀还设置有用于测量EGR阀两端气压差的压差传感器，混合腔的出气口设置有温度传感器和压力传感器。其中，发动机气缸的废气通过发动机气缸的排气管输送到三元催化器1执行氧化操作，得到二氧化碳、水等三原子分子的废气，EGR阀将废气输送到混合腔以使废气与从混合阀进来的新鲜空气在混合腔中进行混合，压气机对混合后的气体执行压缩操作，并将压缩后的气体经中冷器冷却后经节气门输送到发动机气缸内，参与燃油的燃烧，以对每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量的控制准确性，从而使得气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制；还能够改善燃料的燃烧相位，从而降低气缸燃烧室的燃烧气体温度，进而使燃烧室内的燃料进行充分燃烧，有利于减少燃料燃烧不充分导致有害气体的产生，以及有利于抑制发动机的爆震，从而在整个工况范围内改善发动机的燃油经济性。进一步可选的，废气经过三氧催化器1氧化还原之后，先经过EGR过滤器将废气中的颗粒杂质进行滤除，这样有利于减少EGR阀出现拥堵的情况，又进一步可选的，废气经过滤除之后，经过EGR冷却器进行冷却，这样能够初步对废气进行降温，有利于提高发动机的燃烧性能。
进一步可选的，当涡轮的转速超过某一预设转速阈值(例如：20000r/s)，即涡轮增压器出现增压超调情况时，控制放气阀开启，以使混合气体从放气阀经混合阀排放出去，以保护涡轮增压器，同时保证EGR控制的连续性。
又进一步可选的，该发动机系统还包括三元催化器2，该三元催化器2设置在后级氧化器与三元催化器1的对立端，这样可以再次对废气执行氧化操作，有利于进一步减少有害气体排到环境中的情况发生，从而保护环境。
又进一步可选的，当不需要涡轮增压时，启动控制阀，以使废气从控制阀流量三元催化器1。
又进一步可选的，前级氧化器检测废气中的氧气浓度，并将氧气浓度发送至发动机的控制器，当控制器判断出氧气浓度未处于预设氧气浓度范围(例如：1.1-1.2)内时，控制EGR阀关闭。
需要说明的是，图1所示的发动机系统结构示意图只是为了表示EGR率的控制方法所对应的发动机系统，涉及到的器件只是示意性展现，具体的结构/尺寸/形状/所在的位置/所安装的方式等可根据实际场景进行适应性调整，图1所示的结构示意图对此不作限定。
以上对EGR率的控制方法的发动机系统做了描述，下面对EGR率的控制方法及装置进行详细的描述。
实施例一
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的一种EGR率的控制方法的流程示意图。其中，图2所描述的EGR率的控制方法适用于图1所描述的发动机系统中。如图2所示，该EGR率的控制方法可以包括以下操作：
101、根据获取到的发动机的参数确定发动机的目标EGR率，该发动机的参数包括发动机的转速和发动机的负荷。
本发明实施例中，该发动机包括汽油发动机或者柴油发动机等任意一个使用燃油的发动机，本发明实施例不做限定。
本发明实施例中，预先建立了EGR率表，该EGR率表包括不同的发动机的转速和不同的发动机的负荷对应的EGR率，且不同的发动机的转速和不同发动机的负荷对应不同的EGR率。进一步的，根据发动机的工况不同，EGR率表可分为怠速工况下的第一子EGR率表和非怠速工况下的第二子EGR率表。在获得发动机的转速和发动机的负荷之后，根据发动机的转速和发动机的负荷确定发动机的工况，并根据发动机的工况确定对应的子EGR率表(该子EGR率表包括第一子EGR率表或第二子EGR率表)，通过查询子EGR率表即可得到对应的目标EGR率。这样通过发动机的转速和发动机的负荷先确定对应的子EGR率表，能够缩小EGR率的查找范围，从而提高目标EGR率的查找效率，以及能够满足各工况下EGR率的需求。
本发明实施例中，进一步的，采集发动机气缸中的水温，并根据该水温对目标EGR率进行修正，得到修正后的目标EGR率，并触发执行步骤102。这样通过发动机气缸内的水温对目标EGR率进行修正，能够提高目标EGR率的获取准确性，从而有利于获得准确的EGR阀的修正量，进而提高EGR阀的开度的修正准确性，提高发动机气缸废气进气量和新鲜空气进气量的控制准确性。
本发明实施例中，进一步的，在获得目标EGR率之后，对目标EGR率执行滤波操作，得到滤波后的目标EGR率，并触发执行步骤102。这样通过对目标EGR率执行滤波操作，能够将目标EGR率中的高频波滤除，降低目标EGR率的波动，从而进一步有利于获得变化较为平滑的EGR阀的修正量，进而降低EGR阀的开度的波动。又进一步的，在发动机不同工况下目标EGR率发生变化时，其变化速率不一致，为了保证目标EGR率在各工况下都能平滑过渡，在对目标EGR率执行滤波的过程中，可根据发动机的转速和发动机的负荷调节滤波系数。
需要说明的是，在获得目标EGR率之后，可以先基于水温修正目标EGR率，再对修正后的目标EGR率执行滤波操作，这样有利于进一步满足EGR率的需求。
102、确定混合腔的EGR率，该混合腔的进气口与EGR阀的出气口和混合阀的出气口的连接，混合腔的出气口与涡轮增压器的压气机的进气口连接。
需要说明的是，步骤101和步骤102可以同时发生，步骤102也可以发生在步骤101之前，本发明实施例不做限定。
本发明实施例中，作为一种可选的实施方式，确定混合腔的EGR率，可以包括：
基于混合腔对应的传感器采集混合腔的参数，该混合腔的参数包括混合腔的气体温度以及混合腔的气压；
确定EGR阀的废气质量流量以及混合阀的空气质量流量，并根据混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量以及混合阀的空气质量流量确定混合腔的EGR率。
本发明实施例中，根据混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量以及混合阀的空气质量流量确定混合腔的EGR率，具体的：将混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量以及混合阀的空气质量流量结合混合腔的EGR率的计算公式实现混合腔的EGR率的确定，其中，混合腔的EGR率(Z`out)的计算公式如下：
Figure BDA0002498052420000081
式中，Z`out为混合腔的EGR率的变化率，Zin.air为混合阀的EGR率，Zin.egr为EGR阀的EGR率，win.air为混合阀的空气质量流量，win.egr为EGR阀的废气质量流量，ρ为混合腔的气体浓度，V为混合腔的体积。
由于混合腔的EGR率(Zout)的计算公式为一阶微分方程，为了将该计算方程部署到发动机的控制器中，且为了提高混合腔的EGR率的计算精度以及效率，可以对该计算公式执行离散化处理，例如：采用四阶龙格－库塔法对上式进行数值计算：
Figure BDA0002498052420000082
Figure BDA0002498052420000083
Figure BDA0002498052420000086
Figure BDA0002498052420000084
Figure BDA0002498052420000085
其中，Zout,t为当前时刻混合腔的EGR率；Zout,t-1为上一时刻混合腔的EGR率(上一次计算得到的混合腔的EGR率)，h为计算步长。
本发明实施例中，传感器包括温度传感器以及压力传感器，温度传感器用于测量混合腔的气体温度，压力传感器用于测量混合腔的气压。其中，温度传感器以及压力传感器设置在混合腔的一端或者两端。当混合腔的两端均设置有温度传感器时，取两个温度传感器的平均值作为混合腔的气体温度；当混合腔的两端均设置有压力传感器时，取两个压力传感器的平均值作为混合腔的气压。
本发明实施例中，通过设置在混合阀的进气口的空气质量流量传感器采集混合阀的空气质量流量。进一步的，对空气质量流量传感器执行标定操作，具体的：先在单节管路中对空气质量流量传感器进行初步标定，之后在发动机的台架上对空气质量流量传感器进行二次标定。这样通过对空气质量流量传感器执行标定操作，能够获得准确的空气质量流量；以及通过对空气质量流量传感器执行两次标定操作，能够提高空气质量流量传感器的测量可靠性，从而进一步提高空气质量流量的测量准确性，进而有利于提高气缸中EGR率的控制准确性。
可见，该可选的实施例通过确定混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量以及混合阀的空气质量流量，能够实现混合腔的EGR率确定；以及通过获取多个参数，能够提高混合腔的EGR率的确定准确性；以及通过一阶微分方程获取混合腔的EGR率，可以实时的根据工况需求对发动机气缸内的EGR率进行闭环控制，从而实现气缸内的EGR率的动态控制。
在另一个可选的实施例中，确定EGR阀的废气质量流量，可以包括：
确定EGR阀的参数，该EGR阀的参数包括EGR阀的进气口的气压、EGR阀的出气口的气压、EGR阀的进气口的气体温度、EGR阀的流量系数以及EGR阀当前开度的有效面积；
根据EGR阀的参数与发动机的参数计算EGR阀的废气质量流量。
该可选的实施例中，通过EGR阀的进气口的温度传感器采集EGR阀的进气口的气体温度，通过EGR阀的两端的压差传感器采集EGR阀的进气口的气压、EGR阀的出气口的气压。
该可选的实施例中，根据EGR阀的参数与发动机的参数计算EGR阀的废气质量流量，具体的：将EGR阀的参数与发动机的参数结合EGR阀的废气质量流量的计算公式计算EGR阀的废气质量流量，其中，该EGR阀的废气质量流量的计算公式如下：
Figure BDA0002498052420000101
式中，
Figure BDA0002498052420000102
其中，megr为EGR阀的废气质量流量，Aeffe为EGR阀当前开度的有效面积，Cfe为EGR阀的流量系数，Pie为EGR阀的进气口的气压、Poe为EGR阀的出气口的气压、Pre为EGR阀的出气口的气压与EGR阀的进气口的气压的比值、Tie为EGR阀的进气口的气体温度、neng为发动机的转速、reng为发动机的负荷，k、R为热力学常数。
该可选的实施例中，EGR阀当前开度的有效面积与EGR阀的开度有一一对应的关系，即可以通过在预先建立的EGR阀当前开度表中查找到EGR阀当前开度的有效面积对应的EGR阀的当前开度。
可见，该可选的实施例通过确定EGR阀的参数，能够实现EGR阀的废气质量流量的确定；以及通过EGR阀开度的有效面积与EGR阀开度的一一对应关系，能够实现EGR阀开度的有效面积的快速确定。
在又一个可选的实施例中，在根据EGR阀的参数以及发动机的参数计算EGR阀的废气质量流量之前，该EGR率的控制方法还可以包括以下操作：
基于发动机的转速和EGR阀当前开度的有效面积修正EGR阀的流量系数，得到修正后的流量系数；
基于发动机的参数修正EGR阀的进气口的气压以及EGR阀的出气口的气压，得到修正后的EGR阀的进气口的气压以及修正后的EGR阀的出气口的气压，并触发执行上述的根据EGR阀的参数以及发动机的参数计算EGR阀的废气质量流量的操作，该EGR阀的参数为修正后的EGR阀的参数。
可见，该可选的实施例在得到EGR阀的流量系数、EGR阀的进气口的气压以及EGR阀的出气口的气压之后，进一步这些参数进行修正，能够提高这些参数的准确性，从而提高EGR阀的废气质量流量的确定准确性，进而提高混合腔的EGR率的确定准确性。
在又一个可选的实施例中，根据混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量以及混合阀的空气质量流量确定混合腔的EGR率之前，该EGR率的控制方法还可以包括以下操作：
判断涡轮的转速是否大于等于预先确定出的转速阈值(例如：20000r/s)，当判断结果为否时，触发执行上述的根据混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量以及混合阀的空气质量流量确定混合腔的EGR率的操作；
当判断结果为是时，控制涡轮增压器的放气阀开启，并确定放气阀的参数，放气阀的参数包括放气阀的气体质量流量以及放气阀的出气口的EGR率，放气阀的出气口用于与混合腔的进气口、EGR阀的出气口及混合阀的出气口连接，放气阀的进气口用于与压气机的出气口连接；
该可选的实施例中，作为一种可选的实施方式，根据混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量以及混合阀的空气质量流量确定混合腔的EGR率，可以包括：
根据混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量、混合阀的空气质量流量以及放气阀的参数确定混合腔的EGR率。
该可选的实施例中，根据混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量、混合阀的空气质量流量以及放气阀的参数确定混合腔的EGR率，具体的：将混合腔的参数、EGR阀的废气质量流量、混合阀的空气质量流量以及放气阀的参数结合混合腔的EGR率的计算公式实现混合腔的EGR率的确定，其中，混合腔的EGR率的计算公式如下：
Figure BDA0002498052420000111
式中，Zin.dump为涡轮增压器的放气阀的出气口的EGR率，win.dump为涡轮增压器的放气阀的气体质量流量，其他参数的说明请参阅前述介绍，在此不再赘述。
由于混合腔的EGR率(Zout)的计算公式为一阶微分方程，可以对该计算公式执行离散化处理，例如：采用四阶龙格－库塔法对上式进行数值计算：
Figure BDA0002498052420000112
Figure BDA0002498052420000113
Figure BDA0002498052420000114
Figure BDA0002498052420000121
Figure BDA0002498052420000122
Figure BDA0002498052420000123
其中，Zout,t为当前时刻混合腔的EGR率、Zout,t-1为上一时刻混合腔的EGR率(上一次计算得到的混合腔的EGR率)，h为计算步长。
可见，该可选的实施例在确定混合腔的EGR率之前，先判断涡轮的当前转速是否大于等于转速阈值，若否，则直接执行后续的操作，若是，则控制放气阀开启，能够通过增压压力实现涡轮增压器转速是否超过阈值的判断，并结合放气阀的参数计算混合腔的EGR率，能够在保护增压器的同时提高EGR率控制的准确性。
在又一个可选的实施例中，确定涡轮增压器的放气阀的出气口的EGR率，可以包括：
确定混合腔的气体质量流量、上一次计算得到的发动机的管道内的EGR率的空间分布、压气机的出气口的气体温度以及压气机的出气口的气压；
基于混合腔的参数、混合腔的气体质量流量以及上一次计算得到的发动机的管道内的EGR率的空间分布计算压气机的进气口的EGR率；
基于压气机的出气口的气体温度、压气机的出气口的气压、延迟计算得到的压气机的出气口的气体质量流量、上一次计算得到的发动机的管道内的EGR率的空间分布计算放气阀的进气口的EGR率，压气机的出气口的EGR率等于压气机的进气口的EGR率；
基于放气阀的进气口的气体温度、放气阀的进气口的气压、放气阀的进气口的气体质量流量以及上一次计算得到的发动机的管道内的EGR率的空间分布计算放气阀的出气口的EGR率，放气阀的进气口的气体质量流量是根据放气阀的进气口的气压、放气阀的出气口的气压、放气阀的截面积和放气阀的流量系数计算的。
该可选的实施例中，基于混合腔的参数、混合腔的气体质量流量以及EGR率在发动机的管道内的空间分布计算压气机的进气口的EGR率，具体的：利用雷诺输运方程计算压气机的进气口的EGR率，其中，雷诺输运方程为：
Figure BDA0002498052420000131
式中，
Figure BDA0002498052420000132
且ρ为混合腔中混合气的密度，P表示混合腔的气压，R表示热力学常数，T表示混合腔的气体温度，
Figure BDA0002498052420000137
表示混合腔的EGR率，u表示混合腔中混合气的流速，t表示时间变量，x表示混合腔管道的空间变量。
该可选的实施例中，同样的，基于雷诺方程计算放气阀的进气口的EGR率以及放气阀的出气口的EGR率。需要说明的是，由于放气阀的进气口的EGR率以及放气阀的出气口的EGR率的计算方式与压气机的进气口的EGR率的计算方式相同，因此，在此不再赘述放气阀的进气口的EGR率以及放气阀的出气口的EGR率的计算方式。
该可选的实施例中，为了在控制器上部署雷诺输运方程，假设发动机管道内气压和气体温度以及流体(气体)流速是均匀的，然后将管道切割成n个流体控制体，对每个流体控制体利用雷诺输运方程做数值计算，数值计算按式进行：
Figure BDA0002498052420000133
式中：
Figure BDA0002498052420000134
为第n个流体控制体t时刻EGR率，
Figure BDA0002498052420000135
为第n个流体控制体t-1时刻EGR率，
Figure BDA0002498052420000136
为第n-1个流体控制体t-1时刻EGR率，u为流体流速，dt为时间步长，dx为流体控制体长度，并在初始时刻对管道内n个流体控制体输出截面上的EGR率为0。这样通过预先在控制器中部署雷诺输运方程，有利于直接使用该雷诺输运方程进行EGR率的计算，进而提高EGR率的计算效率；以及通过将发动机的管道分为n个流体控制体进行EGR率的，有利于提高EGR率的计算准确性。
可见，该可选的实施例通过确定压气机的进气口的EGR率以及放气阀的进气口的EGR率，能够实现放气阀的出气口的EGR率的计算；以及通过雷诺输运方程获取EGR率在管道内的空间分布，无需对气缸内的EGR率传输延迟时间进行标定，从而可以节约大量的标定资源。
在又一个可选的实施例中，放气阀的参数还包括放气阀的进气口的气压、放气阀的出气口的气压、放气阀的进气口的气体温度、放气阀开度的有效面积以及放气阀对应的流量系数；
其中，确定涡轮增压器的放气阀的气体质量流量，包括：
根据放气阀的参数以及混合腔的气压确定放气阀的气体质量流量。
该可选的实施例中，放气阀的进气口的气压等于中冷器的出气口的气压与压气机的出气口的模型压力之和的平均值；放气阀的进气口的气体温度等于中冷器的出气口的气体温度与压气机的出气口的模型气体温度之和的平均值。
需要说明的是，放气阀的气体质量流量的计算方式可参考EGR阀的废气质量流量计算方式，该可选的实施例不再赘述。
可见，该可选的实施例通过获取放气阀的多个参数，能够实现放气阀的气体质量流量的计算；以及通过将中冷器的出气口的气压与压气机的出气口的模型压力之和的平均值作为放气阀的进气口的气压以及将中冷器的出气口的气体温度与压气机的出气口的模型气体温度之和的平均值作为放气阀的进气口的气体温度，能够提高放气阀的进气口的气压和气体温度的确定准确性，从而提高放气阀的气体质量流量的计算准确性，进而提高放气阀的出气口的EGR率的计算准确性。
103、计算混合腔的EGR率和目标EGR率之间的EGR率差值，作为EGR阀的修正量，并确定EGR阀的前馈控制开度。
本发明实施例中，进一步的，基于EGR率差值进行比例和积分计算得到比例项和积分项，用比例项加积分项得到EGR率差值的修正量，其中比例项比例因子和积分项积分因子可根据EGR率差值调节。当发动机气缸内的EGR率控制不满足条件，如判断引入废气即将发生冷凝需要将积分项复位为0，即将EGR阀关闭。
104、根据修正量和前馈控制开度控制EGR阀的开度，以使发动机气缸内的EGR率满足发动机的工况需求。
本发明实施例中，在得到混合腔的EGR率之后，采集发动机的管道内布置的温度压力传感器指示的温度或压力或模型温度和压力，管道连接处流速通过混合腔内的气体流速延迟得到，并结合雷诺方程确定发动机气缸的EGR率。
在又一个可选的实施例中，确定EGR阀的前馈控制开度，包括：
确定EGR阀的目标废气质量流量，并根据目标废气质量流量、EGR阀的参数以及发动机的参数确定EGR阀的有效目标开度面积，EGR阀的目标废气质量流量通过混合阀的空气质量流量、目标EGR率计算得到；
根据预先确定出的面积-开度的对应关系确定有效目标开度面积对应的EGR阀的前馈控制开度。
该可选的实施例中，EGR阀的有效目标开度面积的计算公式如下：
Figure BDA0002498052420000151
式中，Aeffet为EGR阀的有效目标开度面积；met为EGR阀的目标废气质量流量，且
Figure BDA0002498052420000152
mfresh为混合阀中的空气质量流量，
Figure BDA0002498052420000153
为发动机的目标EGR率；其它参数说明请参阅EGR阀的废气质量流量的计算公式的说明，在此不再赘述。
该可选的实施例中，当确定出EGR阀的有效目标开度面积之后，可以通过在预先建立的EGR阀开度表中查找到EGR阀的有效目标开度面积对应的EGR阀的开度。
可见，该可选的实施例通过在确定出EGR阀的有效目标开度面积之后，进一步根据面积-开度的对应关系确定EGR阀的前馈控制开度，并结合修正量确定EGR阀的开度，不仅能够实现EGR阀的开度的确定，还能够提高EGR阀的开度的计算效率以及EGR阀开度的控制准确性，进而使得发动机气缸内的EGR率快速满足发动机的工况需求。
可见，实施图2所描述的EGR率的控制方法能够通过混合腔的EGR率与发动机的目标EGR率之间的EGR率差值，并根据该EGR率差值以及EGR阀的前馈控制开度修正EGR阀的开度，不需要通过额外标定确定气缸内的EGR率，能够保证在增压超调和非增压超调工况下提高每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量的控制准确性，从而使得气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制；还能够改善燃料的燃烧相位，从而降低气缸燃烧室的燃烧气体温度，进而使燃烧室内的燃料进行充分燃烧，有利于减少燃料燃烧不充分导致有害气体的产生，以及有利于抑制发动机的爆震，从而在整个工况范围内改善发动机的燃油经济性。
实施例二
请参阅图3，图3是本发明实施例公开的另一种EGR率的控制方法的流程示意图。其中，图3所描述的EGR率的控制方法适用于图1所描述的发动机系统中。如图3所示，该EGR率的控制方法可以包括以下操作：
201、根据获取到的发动机的参数确定发动机的目标EGR率，该发动机的参数包括发动机的转速和发动机的负荷。
202、确定混合腔的EGR率，该混合腔的进气口与EGR阀的出气口和混合阀的出气口的连接，混合腔的出气口与涡轮增压器的压气机的进气口连接。
203、计算混合腔的EGR率和目标EGR率之间的EGR率差值，作为EGR阀的修正量。
204、根据修正量控制EGR阀的开度，以使发动机气缸内的EGR率满足发动机的工况需求。
205、在基于修正量控制EGR阀的开度的过程中，采集发动机的当前参数。
本发明实施例中，该当前参数包括发动机对应的排氧浓度和/发动机的燃油供给状态。具体的，通过前级氧传感器采集发动机对应的排氧浓度，并发送至发动机的控制器。
206、根据当前参数判断发动机的当前条件是否满足预先确定出的EGR阀的关闭条件，当判断出满足关闭条件时，触发步骤207；当判断出不满足关闭条件时，触发执行步骤201。
本发明实施例中，作为一种可选的实施方式，根据当前参数判断发动机的当前条件是否满足预先确定出的EGR阀的关闭条件，可以包括：
若当前参数为排氧浓度时，判断排氧浓度是否处于预先确定出的排氧浓度区间(例如：1.1-1.2)，若不是，确定发动机的当前条件满足预先确定出的EGR阀的关闭条件；
若当前参数为燃油供给状态，判断燃油供给状态是否为断油状态，若是，确定发动机的当前条件满足预先确定出的EGR阀的关闭条件。
可见，该可选的实施方式通过确定发动机的排氧浓度和/或发动机的燃油供给状态，能够实现发动机的当前条件是否满足预先确定出的EGR阀的关闭条件的判断。
作为一个可选的实施例，在判断出排氧浓度未处于预先确定出的排氧浓度区间之后，以及确定发动机的当前条件满足预先确定出的EGR阀的关闭条件之前，该EGR率的控制方法还可以包括以下操作：
获取排氧浓度未处于排氧浓度区间的持续时长，并判断持续时长是否大于等于预设时长阈值(例如：3min)，当判断出大于等于预设时长阈值时，触发执行上述的确定发动机的当前条件满足预先确定出的EGR阀的关闭条件的操作。
该可选的实施例中，当判断出小于预设时长阈值时，结束本次流程或者触发执行步骤201。
可见，该可选的实施例在判断出废气中的排氧浓度不在合理排氧浓度范围内时，进一步获取该状态的持续时长，若持续时长较长时，才确定发动机的当前条件满足预先确定出的EGR阀的关闭条件，有利于提高发动机的当前条件是否满足预先确定出的EGR阀的关闭条件的判断准确性以及可靠性。
207、控制EGR阀关闭。
可见，本发明实施例在控制EGR阀的开度的过程中，进一步对EGR阀进行使能控制，即根据发动机的当前参数判断EGR阀是否需要关闭，若需要，则能够及时关闭EGR阀，若不需要，则继续调整发动机气缸内的EGR率，能够实现发动机气缸内的EGR率的灵活控制，避免混合气进一步恶化，进而提高EGR控制的鲁棒性。
本发明实施例中，针对步骤20-步骤204的相关描述请参照实施例一中针对步骤101-步骤104的详细描述，本发明实施例不再赘述。
可见，实施图3所描述的EGR率的控制方法能够通过混合腔的EGR率与发动机的目标EGR率之间的EGR率差值，并根据该EGR率差值以及EGR阀的前馈控制开度修正EGR阀的开度，不需要通过额外标定确定气缸内的EGR率，能够保证在增压超调和非增压超调工况下提高每一循环进入气缸的废气量和新鲜空气量的控制准确性，从而使得气缸内的EGR率满足发动机的工况需求，进而对发动机气缸的EGR率进行闭环控制，从而实现EGR率的动态控制；还能够改善燃料的燃烧相位，从而降低气缸燃烧室的燃烧气体温度，进而使燃烧室内的燃料进行充分燃烧，有利于减少燃料燃烧不充分导致有害气体的产生，以及有利于抑制发动机的爆震，从而在整个工况范围内改善发动机的燃油经济性。
实施例三
请参阅图4，图4是本发明实施例公开的一种EGR率的控制装置。图4所描述的EGR率的控制装置适用于图1所描述的发动机系统中。如图4所示，该EGR率的控制装置可以包括：
存储有可执行程序代码的存储器401；
与存储器401耦合的处理器402；
进一步的，还可以包括与处理器402耦合的输入接口403和输出接口404；
其中，处理器402调用存储器401中存储的可执行程序代码，用于执行实施例一或实施例二所描述的EGR率的控制方法的步骤。
实施例四
本发明实施例公开了一种计算机读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行实施例一或实施例二所描述的EGR率的控制方法的步骤。
实施例五
本发明实施例公开了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，且该计算机程序可操作来使计算机执行实施例一或实施例二所描述的EGR率的控制方法的步骤。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
最后应说明的是：本发明实施例公开的一种EGR率的控制方法及装置所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种EGR率的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据获取到的发动机的参数确定所述发动机的目标EGR率，并确定混合腔的EGR率，所述发动机的参数包括所述发动机的转速和所述发动机的负荷，所述混合腔的进气口与EGR阀的出气口和混合阀的出气口的连接，所述混合腔的出气口与涡轮增压器的压气机的进气口连接；
计算所述混合腔的EGR率和所述目标EGR率之间的EGR率差值，作为所述EGR阀的修正量，并确定所述EGR阀的前馈控制开度；
根据所述修正量和所述前馈控制开度控制所述EGR阀的开度，以使所述发动机气缸内的EGR率满足所述发动机的工况需求。
2.根据权利要求1所述的EGR率的控制方法，其特征在于，所述确定混合腔的EGR率，包括：
基于混合腔对应的传感器采集所述混合腔的参数，所述混合腔的参数包括所述混合腔的气体温度以及所述混合腔的气压；
确定所述EGR阀的废气质量流量以及所述混合阀的空气质量流量，并根据所述混合腔的参数、所述EGR阀的废气质量流量以及所述混合阀的空气质量流量确定所述混合腔的EGR率。
3.根据权利要求2所述的EGR率的控制方法，其特征在于，所述确定所述EGR阀的废气质量流量，包括：
确定所述EGR阀的参数，所述EGR阀的参数包括所述EGR阀的进气口的气压、所述EGR阀的出气口的气压、所述EGR阀的进气口的气体温度、所述EGR阀的流量系数以及所述EGR阀当前开度的有效面积；
根据所述EGR阀的参数与所述发动机的参数计算所述EGR阀的废气质量流量。
4.根据权利要求3所述的EGR率的控制方法，其特征在于，所述确定所述EGR阀的前馈控制开度，包括：
确定EGR阀的目标废气质量流量，并根据所述目标废气质量流量、所述EGR阀的参数以及所述发动机的参数确定所述EGR阀的有效目标开度面积，所述EGR阀的目标废气质量流量通过所述混合阀的空气质量流量、所述目标EGR率计算得到；
根据预先确定出的面积-开度的对应关系确定所述有效目标开度面积对应的所述EGR阀的前馈控制开度。
5.根据权利要求3或4所述的EGR率的控制方法，其特征在于，所述根据所述EGR阀的参数以及所述发动机的参数计算所述EGR阀的废气质量流量之前，所述方法还包括：
基于所述发动机的转速和所述EGR阀当前开度的有效面积修正所述EGR阀的流量系数，得到修正后的流量系数；
基于所述发动机的参数修正所述EGR阀的进气口的气压以及所述EGR阀的出气口的气压，得到修正后的所述EGR阀的进气口的气压以及修正后的所述EGR阀的出气口的气压，并触发执行所述的根据所述EGR阀的参数以及所述发动机的参数计算所述EGR阀的废气质量流量的操作，该EGR阀的参数为修正后的所述EGR阀的参数。
6.根据权利要求2-5任一项所述的EGR率的控制方法，其特征在于，所述根据所述混合腔的参数、所述EGR阀的废气质量流量以及所述混合阀的空气质量流量确定所述混合腔的EGR率之前，所述方法还包括：
判断所述涡轮的转速是否大于等于预先确定出的转速阈值，当判断结果为否时，触发执行所述的根据所述混合腔的参数、所述EGR阀的废气质量流量以及所述混合阀的空气质量流量确定所述混合腔的EGR率的操作；
当判断结果为是时，控制所述涡轮增压器的放气阀开启，并确定所述放气阀的参数，所述放气阀的参数包括所述放气阀的气体质量流量以及所述放气阀的出气口的EGR率，所述放气阀的出气口用于与所述混合腔的进气口、所述EGR阀的出气口及所述混合阀的出气口连接，所述放气阀的进气口用于与所述压气机的出气口连接；
其中，所述根据所述混合腔的参数、所述EGR阀的废气质量流量以及所述混合阀的空气质量流量确定所述混合腔的EGR率，包括：
根据所述混合腔的参数、所述EGR阀的废气质量流量、所述混合阀的空气质量流量以及所述放气阀的参数确定所述混合腔的EGR率。
7.根据权利要求6所述的EGR率的控制方法，其特征在于，所述放气阀的参数还包括所述放气阀的进气口的气压、所述放气阀的出气口的气压、所述放气阀的进气口的气体温度、所述放气阀开度的有效面积以及所述放气阀对应的流量系数；
其中，所述确定所述涡轮增压器的放气阀的气体质量流量，包括：
根据所述放气阀的参数以及所述混合腔的气压确定所述放气阀的气体质量流量。
8.根据权利要求7所述的EGR率的控制方法，其特征在于，所述确定所述涡轮增压器的放气阀的出气口的EGR率，包括：
确定所述混合腔的气体质量流量、上一次计算得到的所述发动机的管道内的EGR率的空间分布、所述压气机的出气口的气体温度以及所述压气机的出气口的气压；
基于所述混合腔的参数、所述混合腔的气体质量流量以及上一次计算得到的所述发动机的管道内的EGR率的空间分布计算所述压气机的进气口的EGR率；
基于所述压气机的出气口的气体温度、所述压气机的出气口的气压、延迟计算得到的所述压气机的出气口的气体质量流量、上一次计算得到的所述发动机的管道内的EGR率的空间分布计算所述放气阀的进气口的EGR率，所述压气机的出气口的EGR率等于所述压气机的进气口的EGR率；
基于所述放气阀的进气口的气体温度、所述放气阀的进气口的气压、所述放气阀的进气口的气体质量流量以及上一次计算得到的所述发动机的管道内的EGR率的空间分布计算所述放气阀的出气口的EGR率，所述放气阀的进气口的气体质量流量是根据所述放气阀的进气口的气压、所述放气阀的出气口的气压、所述放气阀的截面积和所述放气阀的流量系数计算的。
9.根据权利要求1-8任一项所述的EGR率的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在基于所述修正量控制所述EGR阀的开度的过程中，采集所述发动机的当前参数，并根据所述当前参数判断所述发动机的当前条件是否满足预先确定出的所述EGR阀的关闭条件，所述当前参数包括所述发动机对应的排氧浓度和/所述发动机的燃油供给状态；
当判断出满足所述关闭条件时，控制所述EGR阀关闭；
其中，根据所述当前参数判断所述发动机的当前条件是否满足预先确定出的所述EGR阀的关闭条件，包括：
当所述当前参数为所述排氧浓度时，判断所述排氧浓度是否处于预先确定出的排氧浓度区间，若不是，确定所述发动机的当前条件满足预先确定出的所述EGR阀的关闭条件；
当所述当前参数为所述燃油供给状态，判断所述燃油供给状态是否为断油状态，若是，确定所述发动机的当前条件满足预先确定出的所述EGR阀的关闭条件。
10.一种EGR率的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-9任一项所述的EGR率的控制方法。
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