CN113915011A - 一种预测性egr控制方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种预测性EGR控制方法、终端设备及存储介质，该方法中包括：根据车辆前方的电子地平线数据判断车辆前方是否存在减速路段，如果存在，则计算从车辆当前位置行驶至减速路段的起始位置需要降低的发动机输出扭矩和/或从减速路段的起始位置行驶至减速路段的结束位置需要增加的发动机输出扭矩，进而根据需要降低的发动机输出扭矩在车辆当前位置处调整车辆的EGR比率和/或根据需要增加的发动机输出扭矩在减速路段的起始位置处调整车辆的EGR比率。本发明充分利用电子地平线提供的前方地形信息，在进入可减速环境之前，提前开启EGR阀并增加EGR比率，以减少有害气体排放。

Description

一种预测性EGR控制方法、终端设备及存储介质
技术领域
本发明涉及车辆智能控制领域，尤其涉及一种预测性EGR控制方法、终端设备及存储介质。
背景技术
EGR即废气循环系统，将柴油发动机废气重新循环进发动机内燃烧，这样减少了燃烧混合气体的氧浓度，降低了燃烧温度，因此降低了产生NOx有害气体的量。由于柴油发动机是富氧燃烧，因此废气混合比率在一定值之下，不会对发动机的动力(即同等油量输出扭矩)产生影响。但在如超出一定比率，会损失一部分输出扭矩，但NOx有害气体的量会继续降低。因此，对于EGR控制的一般性公知原则为：当柴油机运行在小负荷工况时，此时柴油机对动力性要求不高，可使用较大EGR比率；当柴油机运行在大负荷时，考虑到动力性要求，此时关闭EGR阀，但此时，会引起NOx有害气体排放增加。但商用车一般为了营运效率，通常会重载运行，柴油机小负荷工况时间占比较少，这就为EGR的充分使用、节能减排带来挑战。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种预测性EGR控制方法、终端设备及存储介质。
具体方案如下：
一种预测性EGR控制方法，包括：根据车辆前方的电子地平线数据判断车辆前方是否存在减速路段，如果存在，则计算从车辆当前位置行驶至减速路段的起始位置需要降低的发动机输出扭矩和/或从减速路段的起始位置行驶至减速路段的结束位置需要增加的发动机输出扭矩，进而根据需要降低的发动机输出扭矩在车辆当前位置处调整车辆的EGR比率和/或根据需要增加的发动机输出扭矩在减速路段的起始位置处调整车辆的EGR比率。
进一步的，需要降低的发动机输出扭矩的计算方法为：根据减速路段的类型确定驶入减速路段的安全车速，根据车辆的当前车速、驶入减速路段的安全车速和车辆当前位置与减速路段的起始位置之间的距离计算从车辆当前位置行驶至减速路段的起始位置需要降低的发动机输出扭矩。
进一步的，需要降低的发动机输出扭矩的计算方法为：根据车辆的当前车速、驶入减速路段的安全车速和车辆当前位置与减速路段的起始位置之间的距离计算车辆从当前车速均匀降低至安全车速的加速度；根据计算得到的加速度和车辆的总质量计算需要降低的驱动力；根据车辆的传动系统参数，将需要降低的驱动力转化为需要降低的发动机输出扭矩。
进一步的，当减速路段为多种路况复合路段时，驶入减速路段的安全车速为所有路况对应的安全车速中的最小值。
进一步的，安全车速为当前车速降低m％时的车速，m≤5。
进一步的，根据需要降低的发动机输出扭矩调整车辆的EGR比率的方法为：当需要降低的发动机输出扭矩大于将车辆的EGR比率从当前值增加至最大值时需要降低的发动机输出扭矩时，将车辆的EGR比率调整到最大值；否则，增加车辆的EGR比率以使发动机的输出扭矩降低需要降低的发动机输出扭矩。
进一步的，需要增加的发动机输出扭矩的计算方法为：根据车辆的当前车速和预期驶出减速路段的车速，计算车辆驶出减速路段时需要增加的发动机输出扭矩。
进一步的，需要增加的发动机输出扭矩的计算方法为：根据减速路段的类型计算车辆行驶在减速路段上时的加速度增量；根据车辆的当前车速、预期驶出减速路段的车速和减速路段的长度计算车辆从当前车速以预期驶出减速路段的车速驶出减速路段的加速度；根据车辆的总质量、车辆行驶在减速路段上时的加速度增量和驶出减速路段的加速度计算需要增加的驱动力；根据车辆的传动系统参数，将需要增加的驱动力转化为需要增加的发动机输出扭矩。
进一步的，当减速路段为下坡时，车辆行驶在该减速路段上时的加速度增量为坡度值与重力加速度的乘积。
进一步的，当减速路段为多种路况复合路段时，车辆行驶在该减速路段上时的加速度增量为每个路况引起的加速度增量的和。
进一步的，根据需要增加的发动机输出扭矩调整车辆的EGR比率的方法为：根据EGR率与扭矩关系表，减小车辆的EGR比率以使发动机的输出扭矩增加需要增加的发动机输出扭矩。
进一步的，当车辆驶出减速路段时，调整EGR比率还原为调整前的数值。
一种预测性EGR控制终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
本发明采用如上技术方案，通过电子地平线的预测性进行EGR的控制，在车辆重载高负荷运行时，充分利用电子地平线提供的前方地形信息，在进入可减速路段之前，提前开启EGR阀并增加EGR比率，以减少有害气体排放。此时，因为减少排放损失的扭矩，可让车辆在可接受区间内平稳减速一定比率，车辆在通过减速环境后，在后续路段再减小EGR比例或关闭EGR恢复扭矩增速为原车速。这样在大负荷情况下，也可以利用地形环境充分增加开启EGR的时间，进一步达到节能减排效果。
附图说明
图1所示为本发明实施例一中进入减速路段前需要降低的发动机输出扭矩的计算过程流程图。
图2所示为该实施例中进入减速路段后需要增加的发动机输出扭矩的计算过程流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
本发明实施例提供了一种预测性EGR控制方法，包括：根据车辆前方的电子地平线数据判断车辆前方是否存在减速路段，如果存在，计算从车辆当前位置行驶至减速路段起始位置的需要降低的发动机输出扭矩和/或从减速路段的起始位置行驶至结束位置需要增加的发动机输出扭矩，进而根据需要降低的发动机输出扭矩在当前位置处调整车辆的EGR比率和/或根据需要增加的发动机输出扭矩在减速路段的起始位置处调整车辆的EGR比率。
所述减速路段为交通规则中需要车辆减速的路段，包括但不限于以下路段：
a)前方下坡地形。在下坡前车辆需减速，减少能耗，在下坡过程中，利用重力势能恢复原速度，具有较好的经济性。
b)前方转弯地形。在入弯前需减速，减少能耗并保证过弯安全性，避免在过弯时过度使用刹车制动系统消耗能量。
c)前方路口地形。在经过路口前减速，减少能耗并保证经过路口的安全性，避免在过路口时使用刹车制动系统消耗能量。
d)前方有需要减速交通标志，如学校、人行道、施工、道路变窄、限速降低等。
e)前方有隧道、桥梁。
f)前方有道路交叉汇入。
g)前方车情况变化，如车道变窄、车道减少等。
下面以下坡类型的减速路段对本发明实施例提供的一种预测性EGR控制方法进行详细说明。需要说明的是，下面实施过程为从车辆当前位置行驶至减速路段起始位置和从减速路段的起始位置行驶至结束位置两种不同情况同时进行调整，在其他的实施例中也可以对单独的一种情况进行调整。
(1)计算从当前位置行驶至减速路段起始位置的需要降低的发动机输出扭矩，进而调整车辆的EGR比率。
从电子地平线数据中可以获取前方下坡路段的坡度θ、坡长L和下坡路段的起始位置与车辆当前位置的距离Di，从车载电脑中可以获得当前车速Vi。
该实施例中优选设定下坡类型减速路段的安全车速Vk为相对于当前车速Vi降低m％时的车速，为了不影响驾驶体验，优选设置m≤5。在其他的实施例中，本领域技术人员也可以设定其他的安全车速的计算方式，或直接设定某个最大车速。本实施例中设定为降低m％时的车速可以在不影响驾驶体验的情况下实现安全。
如图1所示，根据上述数据可以计算得到需要降低的发动机输出扭矩ΔT1，具体的计算过程为：
步骤1：根据车辆的当前车速Vi、驶入减速路段的安全车速Vk和车辆当前位置与减速路段起始位置之间的距离Di计算车辆从当前车速Vi均匀降低至安全车速Vk的减速度a1：
Figure BDA0002579084490000061
步骤2：根据计算的减速度a1和车辆的总质量M计算需要降低的驱动力ΔF1：
ΔF1＝M a1
在车辆的近似匀速平稳运行状态下，发动机输出扭矩与环境阻力平稳，假设车辆行驶过程中始终保持匀速平稳运行状态，那么在保持当前油门开度的情况下达到减速度a需要降低的车辆驱动力约为ΔF1＝M a1。其中，车辆的总质量M可以根据车辆负荷和车速估算得到，也可以由其它载重传感器提供。
步骤3：根据车辆的传动系统参数，将需要降低的驱动力ΔF1转化为需要降低的发动机输出扭矩ΔT1。
当计算得到需要降低的发动机输出扭矩ΔT1后，可以进行步骤4：调整车辆的EGR比率。
该实施例中考虑到调整不能超过最大值Rmax，因此设定调整方法为：当需要降低的发动机输出扭矩大于将车辆的EGR比率从当前值增加至最大值Rmax时需要降低的发动机输出扭矩时，将车辆的EGR比率调整到最大值Rmax；否则，增加车辆的EGR比率以使发动机的输出扭矩降低需要降低的发动机输出扭矩ΔT1。
需要说明的是，减速路段可以不仅仅为单一路段，还可以为多种路段复合的路段，如即是弯道又是下坡，同时还有前方学校的标志等等，当是这种情况时，则上述驶入该减速路段的安全车速为所有类型的路况对应的安全车速的最小值。
(2)计算从减速路段的起始位置至结束位置需要增加的发动机输出扭矩，进而整车辆的EGR比率。
具体为：当车辆行驶至减速路段的起始位置时，根据车辆的当前车速和预期驶出减速路段的车速，计算车辆驶出减速路段时需要增加的发动机输出扭矩，根据需要增加的发动机输出扭矩调整车辆的EGR比率。
下面同样以下坡类型的减速路段进行详细说明。
根据上述从电子地平线数据中得到的数据，可以计算需要增加的发动机输出扭矩ΔT2，如图2所示，具体计算过程为：
步骤1：根据减速路段的类型计算车辆行驶在该减速路段上时的加速度增量Δa：
Δa＝θg
其中，g为重力加速度。
步骤2：根据车辆的当前车速、预期驶出减速路段的车速和减速路段的长度计算车辆从当前车速以预期驶出减速路段的车速驶出减速路段的加速度a2。
由于同一道路上行驶速度应大致相等，因此该实施例中设定车辆驶出减速路段的车速时的车速与行驶至减速路段前未减速时的速度相等即为上述的Vi，车辆的当前车速应为驶入减速路段的安全车速Vk，因此，加速度a2的计算公式为：
Figure BDA0002579084490000081
步骤3：根据车辆的总质量、车辆行驶在该减速路段上时的加速度增量和驶出减速路段的加速度计算需要增加的驱动力ΔF2：
ΔF2＝M(a2-Δa)
步骤4：根据车辆的传动系统参数，将需要增加的驱动力转化为需要增加的发动机输出扭矩ΔT2。
需要说明的是，当减速路段为多种路段复合的路段时，车辆行驶在该减速路段上时的加速度增量为每个路况引起的加速度增量的和，即：
Δa＝Δa1+Δa2+…+Δan。
Δa1、Δa2、Δan等分别对应复合路段中不同的路段类型。
不同的减速路段对应的加速度增量可以为正值也可以为负值，如上述的下坡路段即为正值，如减速路段为弯道路段时，由于弯道曲率阻力会使车速降低，因此，其对应的加速度增量为负值。
当计算得到需要增加的发动机输出扭矩ΔT2后，可以进行步骤5：调整车辆的EGR比率。
(3)进一步的，本实施例中还包括：当车辆驶出减速路段时，调整EGR比率还原为调整前的数值，即为进行(1)调整阶段前的数值。
本发明实施例一通过电子地平线的预测性进行EGR的控制，在车辆重载高负荷运行时，充分利用电子地平线提供的前方地形信息，在进入可减速路段之前，提前开启EGR阀并增加EGR比率，以减少有害气体排放。此时，因为减少排放损失的扭矩，可让车辆在可接受区间内平稳减速一定比率，车辆在通过减速环境后，在后续路段再减小EGR比例或关闭EGR恢复扭矩增速为原车速。这样在大负荷情况下，也可以利用地形环境充分增加开启EGR的时间，进一步达到节能减排效果。
实施例二：
本发明还提供一种预测性EGR控制终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
进一步地，作为一个可执行方案，所述预测性EGR控制终端设备可以是车载电脑、云端服务器等计算设备。所述预测性EGR控制终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述预测性EGR控制终端设备的组成结构仅仅是预测性EGR控制终端设备的示例，并不构成对预测性EGR控制终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述预测性EGR控制终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。
进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述预测性EGR控制终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个预测性EGR控制终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述预测性EGR控制终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤。
所述预测性EGR控制终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)以及软件分发介质等。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种预测性EGR控制方法，其特征在于，包括：根据车辆前方的电子地平线数据判断车辆前方是否存在减速路段，如果存在，则计算从车辆当前位置行驶至减速路段的起始位置需要降低的发动机输出扭矩和/或从减速路段的起始位置行驶至减速路段的结束位置需要增加的发动机输出扭矩，进而根据需要降低的发动机输出扭矩在车辆当前位置处调整车辆的EGR比率和/或根据需要增加的发动机输出扭矩在减速路段的起始位置处调整车辆的EGR比率。
2.根据权利要求1所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：需要降低的发动机输出扭矩的计算方法为：根据减速路段的类型确定驶入减速路段的安全车速，根据车辆的当前车速、驶入减速路段的安全车速和车辆当前位置与减速路段的起始位置之间的距离计算从车辆当前位置行驶至减速路段的起始位置需要降低的发动机输出扭矩。
3.根据权利要求2所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：需要降低的发动机输出扭矩的计算方法为：根据车辆的当前车速、驶入减速路段的安全车速和车辆当前位置与减速路段的起始位置之间的距离计算车辆从当前车速均匀降低至安全车速的加速度；根据计算得到的加速度和车辆的总质量计算需要降低的驱动力；根据车辆的传动系统参数，将需要降低的驱动力转化为需要降低的发动机输出扭矩。
4.根据权利要求3所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：当减速路段为多种路况复合路段时，驶入减速路段的安全车速为所有路况对应的安全车速中的最小值。
5.根据权利要求3所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：安全车速为当前车速降低m％时的车速，m≤5。
6.根据权利要求1所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：根据需要降低的发动机输出扭矩调整车辆的EGR比率的方法为：当需要降低的发动机输出扭矩大于将车辆的EGR比率从当前值增加至最大值时需要降低的发动机输出扭矩时，将车辆的EGR比率调整到最大值；否则，增加车辆的EGR比率以使发动机的输出扭矩降低需要降低的发动机输出扭矩。
7.根据权利要求1所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：需要增加的发动机输出扭矩的计算方法为：根据车辆的当前车速和预期驶出减速路段的车速，计算车辆驶出减速路段时需要增加的发动机输出扭矩。
8.根据权利要求1所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：需要增加的发动机输出扭矩的计算方法为：根据减速路段的类型计算车辆行驶在减速路段上时的加速度增量；根据车辆的当前车速、预期驶出减速路段的车速和减速路段的长度计算车辆从当前车速以预期驶出减速路段的车速驶出减速路段的加速度；根据车辆的总质量、车辆行驶在减速路段上时的加速度增量和驶出减速路段的加速度计算需要增加的驱动力；根据车辆的传动系统参数，将需要增加的驱动力转化为需要增加的发动机输出扭矩。
9.根据权利要求8所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：当减速路段为下坡时，车辆行驶在该减速路段上时的加速度增量为坡度值与重力加速度的乘积。
10.根据权利要求8所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：当减速路段为多种路况复合路段时，车辆行驶在该减速路段上时的加速度增量为每个路况引起的加速度增量的和。
11.根据权利要求1所述的预测性EGR控制方法，其特征在于：根据需要增加的发动机输出扭矩调整车辆的EGR比率的方法为：根据EGR率与扭矩关系表，减小车辆的EGR比率以使发动机的输出扭矩增加需要增加的发动机输出扭矩。
12.根据权利要求1所述的预测性EGR控制方法，其特征在于，还包括：当车辆驶出减速路段时，调整EGR比率还原为调整前的数值。
13.一种预测性EGR控制终端设备，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～12中任一所述方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～12中任一所述方法的步骤。
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