CN114183259A - 一种具有低压egr系统的egr率控制方法、系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法、系统及汽车，所述方法包括计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度；获取过量空气系数，根据过量空气系数计算空气的摩尔体积比；根据EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度、增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和空气的摩尔体积比，分别计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率和增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR；在两者中取较小值，控制所述较小值作为实际工况EGR需求的最大限值。通过本发明，解决了现有汽油发动机废气引入发生冷凝的问题。

Description

一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法、系统及汽车
技术领域
本发明涉及发动机控制技术领域，尤其涉及一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法、系统及汽车。
背景技术
低压废气再循环技术(Low Pressure-Exhaust Gas Recirculation，简称LP-EGR)是目前汽油发动机节能减排的热点技术，其原理是将汽油发动机燃烧产生的废气冷却后再次通入进气系统，能够利用比热容较大的CO2、水分子等三原子分子稀释缸内充量，在大负荷降低缸内的燃烧温度，抑制爆震，提高压缩比，减少排温保护加浓；在中小负荷增大节气门开度，降低泵气损失，从而在整个工况范围内改善汽油发动机的燃油经济性和排放性能。
为了将汽油发动机燃烧产生的废气冷却后再次通入进气系统，在原有空气系统的基础上，将前级催化器后的废气引入至涡轮增压器压气机前，同时为了实现对引入废气的量进行控制和估计，在相应的管路上增加了对应的执行器和传感器，具体参考图1，执行器包括混合阀、EGR阀，传感器包括进气空气流量计、压气机前后温度压力传感器。
对于整个汽油发动机控制系统来讲，LP-EGR主要功能是保证汽油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准确控制的同时，并且保证增压系统和其它相关系统零部件的可靠性和寿命不受LP_EGR系统的影响。在某些工况下，若废气在引入到进气系统的过程中发生冷凝，对增压器的压气机叶轮会造成损伤，影响发动机零部件的可靠性和寿命，因此需要避免这种情况产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法、系统及汽车，用于解决现有汽油发动机将废气循环使用时发生冷凝，对增压器的压气机叶轮会造成损伤，影响发动机零部件的可靠性和寿命的问题。
本发明提供的一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法，所述方法包括：
步骤S11、获取EGR冷却器后的废气温度和EGR冷却器后的废气气压，根据所述EGR冷却器后的废气温度、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
步骤S12、获取增压器压气机前混合气体温度和增压器压气机前混合气体气压，根据所述增压器压气机前混合气体温度、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度；
步骤S13、获取过量空气系数，根据空气中氮气相对氧气的相对体积、空气中二氧化碳相对氧气的相对体积、空气中水分子相对氧气的相对体积以及所述过量空气系数，计算所述空气的摩尔体积比；
步骤S14、根据所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率；
根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR；
步骤S15、在所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率和所述增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR中取较小值，控制所述较小值作为实际工况EGR需求的最大限值。
进一步地，所述步骤S11具体包括：
S21、将所述EGR冷却器后的废气温度代入公式
Figure BDA0002679841550000021
(1)，计算所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S22、将所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值代入公式
Figure BDA0002679841550000022
(2)，计算所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
进一步地，所述步骤S12具体包括：
S31、将所述增压器压气机前混合气体温度代入公式
Figure BDA0002679841550000023
计算所述所述增压器压气机前混合气体温度饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S32、将所述增压器压气机前混合气体饱和蒸气压、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值代入公式
Figure BDA0002679841550000031
计算所述增压器压气机前混合气体最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
进一步地，所述步骤S13具体包括：
利用过氧传感器获得过量空气系数ZairFuel；
利用公式
Figure BDA0002679841550000032
计算空气摩尔体积比，
其中，所述A为所述空气摩尔体积比，所述空气中氮气、氧气、二氧化碳和所述x是空气中氮气相对氧气的相对体积，所述y是空气中二氧化碳相对氧气的相对体积，所述z是空气中水分子相对氧气的相对体积，所述MO2、所述MN2、所述MCO2、所述MH2O、所述
Figure BDA0002679841550000033
分别是氧气、氮气、二氧化碳、水分子、汽油的相对分子质量。
进一步地，步骤S14中根据所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率具体包括：
根据汽油发动机工作在当量模式或加浓模式，得到汽油机汽油燃烧统计化学方程式CHn+A[O2+xN2+yCO2+zH2O]+B[aCO2+cH2O+eO2+gCHn+hN2](4)，其中n是汽油氢碳相对原子比，该值约等于1.87，A是空气的摩尔体积比，B是引入废气的摩尔体积比，x是空气中氮气相对氧气的相对体积，y是空气中二氧化碳相对氧气的相对体积，z是空气中水分子相对氧气的相对体积，a是引入废气中二氧化碳摩尔浓度，c是引入废气中水分子摩尔浓度，e是引入废气中氧气摩尔浓度，g是引入废气中碳氢的摩尔浓度，h是引入废气中氮气的摩尔浓度；
根据方程式(4)推导得到的方程组
Figure BDA0002679841550000041
将空气摩尔体积比、第一引入废气水分子摩尔浓度分别代入方程组(5)中的A和c1，计算第一引入废气中二氧化碳摩尔浓度a1、第一引入废气中氧气摩尔浓度e1、第一引入废气中是碳氢的摩尔浓度g1和第一引入废气的摩尔体积比B1，所述EGR冷却器后最大限湿度极限值下的废气为第一引入废气；
根据空气摩尔体积比A、第一引入废气的摩尔体积比B1、第一引入废气中二氧化碳摩尔浓度a1、第一引入废气水分子摩尔浓度c1、第一引入废气中氧气摩尔浓度e1和第一引入废气中是碳氢的摩尔浓度g1，利用公式
Figure BDA0002679841550000042
计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率，其中Zegr1为所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率。
进一步地，步骤S14中根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR，具体包括:
根据汽油发动机工作在当量模式或加浓模式，得到汽油机汽油燃烧统计化学方程式CHn+A[O2+xN2+yCO2+zH2O]+B[aCO2+cH2O+eO2+gCHn+hN2](4)，其中n是汽油氢碳相对原子比，该值约等于1.87，A是空气的摩尔体积比，B是引入废气的摩尔体积比，x是空气中氮气相对氧气的相对体积，y是空气中二氧化碳相对氧气的相对体积，z是空气中水分子相对氧气的相对体积，a是引入废气中二氧化碳摩尔浓度，c是引入废气中水分子摩尔浓度，e是引入废气中氧气摩尔浓度，g是引入废气中碳氢的摩尔浓度，h是引入废气中氮气的摩尔浓度；
根据方程式(4)推导得到的方程组
Figure BDA0002679841550000051
将空气摩尔体积比、第二引入废气水分子摩尔浓度分别代入方程组(5)中的A和c2，计算第二引入废气中二氧化碳摩尔浓度a2、第二引入废气中氧气摩尔浓度e2、第二引入废气中是碳氢的摩尔浓度g2和第二引入废气的摩尔体积比B2，所述增压器压气机前最大限湿度极限值下的混合气体为第二引入废气；
根据空气摩尔体积比A、第二引入废气的摩尔体积比B2、第二引入废气中二氧化碳摩尔浓度a2、第二引入废气水分子摩尔浓度c2、第二引入废气中氧气摩尔浓度e1和第二引入废气中是碳氢的摩尔浓度g1，利用公式
Figure BDA0002679841550000052
计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR，其中Zegr2为所述增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR。
本发明提供的一种具有低压EGR系统的EGR率控制系统，所述系统包括：
第一计算单元，用于获取EGR冷却器后的废气温度和EGR冷却器后的废气气压，根据所述EGR冷却器后的废气温度、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
第二计算单元，用于获取增压器压气机前混合气体温度和增压器压气机前混合气体气压，根据所述增压器压气机前混合气体温度、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度；
第三计算单元，用于获取过量空气系数，根据空气中氮气相对氧气的相对体积、空气中二氧化碳相对氧气的相对体积、空气中水分子相对氧气的相对体积以及所述过量空气系数，计算所述空气的摩尔体积比；
第四计算单元，用于根据所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率；
根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR；
控制单元，用于在所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率和所述增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR中取较小值，控制所述较小值作为实际工况EGR需求的最大限值。
进一步地，所述第一计算单元具体用于：
将所述EGR冷却器后的废气温度代入公式
Figure BDA0002679841550000061
计算所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S22、将所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值代入公式
Figure BDA0002679841550000062
(2)，计算所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
进一步地，所述第二计算单元具体用于：
将所述增压器压气机前混合气体温度代入公式
Figure BDA0002679841550000063
(1)，计算所述所述增压器压气机前混合气体温度饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S32、将所述增压器压气机前混合气体饱和蒸气压、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值代入公式
Figure BDA0002679841550000064
计算所述增压器压气机前混合气体最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
本发明提供的一种汽车，所述汽车包括上述具有低压EGR系统的EGR率控制系统。
实施本发明，具有如下有益效果：
通过本发明，通过逐步计算得到增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR率和EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率，根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR率和EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率取两者中较小者，在不增加湿度传感器的前提下，保证在EGR冷却器后不发生冷凝以及增压器压气机前不发生冷凝，解决了在某些工况下，若废气在引入到进气系统的过程中发生冷凝，对增压器的压气机叶轮会造成损伤，影响发动机零部件的可靠性和寿命的问题，同时有利于降低硬件成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是背景技术提供的低压EGR系统的结构图。
图2是本发明实施例提供的具有低压EGR系统的EGR率控制方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的具有低压EGR系统的EGR率控制方法的流程图。
图4是本发明实施例提供的具有低压EGR系统的EGR率控制系统的结构图。
具体实施方式
本专利中，以下结合附图和实施例对该具体实施方式做进一步说明。
如图2所示，本发明实施例提供了具有低压EGR系统的EGR率控制方法，所述方法包括：
步骤S11、获取EGR冷却器后的废气温度和EGR冷却器后的废气气压，根据所述EGR冷却器后的废气温度、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度。
需要说明的是，获取EGR冷却器后的废气温度和EGR冷却器后的废气气压分别依靠温度传感器和压力传感器。进一步需要说明的是，在本方法实施例中结合图3的流程。
具体地，步骤S11包括：
S21、将所述EGR冷却器后的废气温度代入公式
Figure BDA0002679841550000081
(1)，计算所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S22、将所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值代入公式
Figure BDA0002679841550000082
(2)，计算所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
步骤S12、获取增压器压气机前混合气体温度和增压器压气机前混合气体气压，根据所述增压器压气机前混合气体温度、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度。
具体地，S31、将所述增压器压气机前混合气体温度代入公式
Figure BDA0002679841550000083
计算所述所述增压器压气机前混合气体温度饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S32、将所述增压器压气机前混合气体饱和蒸气压、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值代入公式
Figure BDA0002679841550000084
计算所述增压器压气机前混合气体最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
步骤S13、获取过量空气系数，根据空气中氮气相对氧气的相对体积、空气中二氧化碳相对氧气的相对体积、空气中水分子相对氧气的相对体积以及所述过量空气系数，计算所述空气的摩尔体积比。
具体地，所述步骤S13具体包括：
利用过氧传感器获得过量空气系数ZairFuel；
利用公式
Figure BDA0002679841550000091
计算空气摩尔体积比，
其中，所述A为所述空气摩尔体积比，所述空气中氮气、氧气、二氧化碳和所述x是空气中氮气相对氧气的相对体积，所述y是空气中二氧化碳相对氧气的相对体积，所述z是空气中水分子相对氧气的相对体积，所述MO2、所述MN2、所述MCO2、所述MH2O、所述
Figure BDA0002679841550000092
分别是氧气、氮气、二氧化碳、水分子、汽油的相对分子质量。
需要说明的是，这里x、y、z都是已知的且是预设固定值。
步骤S14、根据所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率；
根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR率。
具体地，步骤S14中根据所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率具体包括：
根据汽油发动机工作在当量模式或加浓模式，得到汽油机汽油燃烧统计化学方程式CHn+A[O2+xN2+yCO2+zH2O]+B[aCO2+cH2O+eO2+gCHn+hN2](4)，其中n是汽油氢碳相对原子比，该值约等于1.87，A是空气的摩尔体积比，B是引入废气的摩尔体积比，x是空气中氮气相对氧气的相对体积，y是空气中二氧化碳相对氧气的相对体积，z是空气中水分子相对氧气的相对体积，a是引入废气中二氧化碳摩尔浓度，c是引入废气中水分子摩尔浓度，e是引入废气中氧气摩尔浓度，g是引入废气中碳氢的摩尔浓度，h是引入废气中氮气的摩尔浓度；
根据方程式(4)推导得到的方程组
Figure BDA0002679841550000101
将空气摩尔体积比、第一引入废气水分子摩尔浓度分别代入方程组(5)中的A和c1，计算第一引入废气中二氧化碳摩尔浓度a1、第一引入废气中氧气摩尔浓度e1、第一引入废气中是碳氢的摩尔浓度g1和第一引入废气的摩尔体积比B1，所述EGR冷却器后最大限湿度极限值下的废气为第一引入废气；
根据空气摩尔体积比A、第一引入废气的摩尔体积比B1、第一引入废气中二氧化碳摩尔浓度a1、第一引入废气水分子摩尔浓度c1、第一引入废气中氧气摩尔浓度e1和第一引入废气中是碳氢的摩尔浓度g1，利用公式
Figure BDA0002679841550000102
计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率，其中Zegr1为所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率。
具体地，步骤S14中根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR率，具体包括:
根据汽油发动机工作在当量模式或加浓模式，得到汽油机汽油燃烧统计化学方程式CHn+A[O2+xN2+yCO2+zH2O]+B[aCO2+cH2O+eO2+gCHn+hN2](4)，其中n是汽油氢碳相对原子比，该值约等于1.87，A是空气的摩尔体积比，B是引入废气的摩尔体积比，x是空气中氮气相对氧气的相对体积，y是空气中二氧化碳相对氧气的相对体积，z是空气中水分子相对氧气的相对体积，a是引入废气中二氧化碳摩尔浓度，c是引入废气中水分子摩尔浓度，e是引入废气中氧气摩尔浓度，g是引入废气中碳氢的摩尔浓度，h是引入废气中氮气的摩尔浓度；
根据方程式(4)推导得到的方程组
Figure BDA0002679841550000111
将空气摩尔体积比、第二引入废气水分子摩尔浓度分别代入方程组(5)中的A和c2，计算第二引入废气中二氧化碳摩尔浓度a2、第二引入废气中氧气摩尔浓度e2、第二引入废气中是碳氢的摩尔浓度g2和第二引入废气的摩尔体积比B2，所述增压器压气机前最大限湿度极限值下的混合气体为第二引入废气；
根据空气摩尔体积比A、第二引入废气的摩尔体积比B2、第二引入废气中二氧化碳摩尔浓度a2、第二引入废气水分子摩尔浓度c2、第二引入废气中氧气摩尔浓度e1和第二引入废气中是碳氢的摩尔浓度g1，利用公式
Figure BDA0002679841550000112
计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR，其中Zegr2为所述增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR。
需要说明的是，根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR，需要将增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度转化为EGR冷却器后的废气最大湿度极限值下水分子摩尔浓度。严格数学意义上的转换需要增加一个方程求解，该求解过程不能通过线性代数方法求解，求解过程较为复杂，并且求解结果部署单到控制器上运算较为复杂。一种简单且可靠的转化方法是放大法，直接令增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度替代EGR冷却器后的废气最大湿度极限值下水分子摩尔浓度，这是为了计算方便和效率。
步骤S15、在所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率和所述增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR中取较小值，控制所述较小值作为实际工况EGR需求的最大限值。
需要说明的是，实际可能发生冷凝的情况有两种，一种是在EGR冷却器后发生冷凝，另一种是LP_EGR将废气引入后进气系统中与新鲜空气混合后气体温度压力状态发生变化，进而在增压器压气机前引起冷凝。针对第一种情况，将计算的EGR冷却器后废气最大湿度限值下允许的EGR率作为实际工况EGR率需求的最大限值可以保证在EGR冷却器后不发生冷凝，针对第二种情况，同理，将计算的增压器压气机前混合气最大湿度限值下允许的EGR率作为实际工况EGR率需求的最大限值可以保证在增压器压气机前不发生冷凝。故增压器压气机前混合气最大湿度限值下允许的EGR率和EGR冷却器后废气最大湿度限值下允许的EGR率两者取小后作为对实际工况EGR需求的最大限值，即得到保证无冷凝水进入增压器压气机的EGR率。
如图4所示，本发明实施例提供了具有低压EGR系统的EGR率控制系统，所述系统包括：
第一计算单元21，用于获取EGR冷却器后的废气温度和EGR冷却器后的废气气压，根据所述EGR冷却器后的废气温度、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
第二计算单元22，用于获取增压器压气机前混合气体温度和增压器压气机前混合气体气压，根据所述增压器压气机前混合气体温度、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度；
第三计算单元23，用于获取过量空气系数，根据空气中氮气相对氧气的相对体积、空气中二氧化碳相对氧气的相对体积、空气中水分子相对氧气的相对体积以及所述过量空气系数，计算所述空气的摩尔体积比；
第四计算单元24，用于根据所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率；
根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR；
控制单元25，用于在所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率和所述增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR中取较小值，控制所述较小值作为实际工况EGR需求的最大限值。
进一步地，所述第一计算单元具体用于：
将所述EGR冷却器后的废气温度代入公式
Figure BDA0002679841550000131
计算所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
进一步地，所述第二计算单元具体用于：
将所述增压器压气机前混合气体温度代入公式
Figure BDA0002679841550000132
(1)，计算所述所述增压器压气机前混合气体温度饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S32、将所述增压器压气机前混合气体饱和蒸气压、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值代入公式
Figure BDA0002679841550000133
计算所述增压器压气机前混合气体最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
本发明实施例提供了汽车，所述汽车包括上述具有低压EGR系统的EGR率控制系统。
实施本发明，具有如下有益效果：
通过本发明，通过逐步计算得到增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR率和EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率，根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR率和EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率取两者中较小者，在不增加湿度传感器的前提下，保证在EGR冷却器后不发生冷凝以及增压器压气机前不发生冷凝，解决了在某些工况下，若废气在引入到进气系统的过程中发生冷凝，对增压器的压气机叶轮会造成损伤，影响发动机零部件的可靠性和寿命的问题，同时有利于降低硬件成本。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有低压EGR系统的EGR率控制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S11、获取EGR冷却器后的废气温度和EGR冷却器后的废气气压，根据所述EGR冷却器后的废气温度、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
步骤S12、获取增压器压气机前混合气体温度和增压器压气机前混合气体气压，根据所述增压器压气机前混合气体温度、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度；
步骤S13、获取过量空气系数，根据空气中氮气相对氧气的相对体积、空气中二氧化碳相对氧气的相对体积、空气中水分子相对氧气的相对体积以及所述过量空气系数，计算所述空气的摩尔体积比；
步骤S14、根据所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率；
根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR率；
步骤S15、在所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率和所述增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR中取较小值，控制所述较小值作为实际工况EGR需求的最大限值。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤S11具体包括：
S21、将所述EGR冷却器后的废气温度代入公式
Figure FDA0002679841540000011
(1)，计算所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S22、将所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值代入公式
Figure FDA0002679841540000012
(2)，计算所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤S12具体包括：
S31、将所述增压器压气机前混合气体温度代入公式
Figure FDA0002679841540000021
计算所述所述增压器压气机前混合气体温度饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S32、将所述增压器压气机前混合气体饱和蒸气压、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值代入公式
Figure FDA0002679841540000022
计算所述增压器压气机前混合气体最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤S13具体包括：
利用过氧传感器获得过量空气系数ZairFuel；
利用公式
Figure FDA0002679841540000023
计算空气摩尔体积比，
其中，所述A为所述空气摩尔体积比，所述空气中氮气、氧气、二氧化碳和所述x是空气中氮气相对氧气的相对体积，所述y是空气中二氧化碳相对氧气的相对体积，所述z是空气中水分子相对氧气的相对体积，所述MO2、所述MN2、所述MCO2、所述MH2O、所述
Figure FDA0002679841540000024
分别是氧气、氮气、二氧化碳、水分子、汽油的相对分子质量。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S14中根据所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率具体包括：
根据汽油发动机工作在当量模式或加浓模式，得到汽油机汽油燃烧统计化学方程式CHn+A[O2+xN2+yCO2+zH2O]+B[aCO2+cH2O+eO2+gCHn+hN2] (4)，其中n是汽油氢碳相对原子比，该值约等于1.87，A是空气的摩尔体积比，B是引入废气的摩尔体积比，x是空气中氮气相对氧气的相对体积，y是空气中二氧化碳相对氧气的相对体积，z是空气中水分子相对氧气的相对体积，a是引入废气中二氧化碳摩尔浓度，c是引入废气中水分子摩尔浓度，e是引入废气中氧气摩尔浓度，g是引入废气中碳氢的摩尔浓度，h是引入废气中氮气的摩尔浓度；
根据方程式(4)推导得到的方程组
Figure FDA0002679841540000031
将空气摩尔体积比、第一引入废气水分子摩尔浓度分别代入方程组(5)中的A和c1，计算第一引入废气中二氧化碳摩尔浓度a1、第一引入废气中氧气摩尔浓度e1、第一引入废气中是碳氢的摩尔浓度g1和第一引入废气的摩尔体积比B1，所述EGR冷却器后最大限湿度极限值下的废气为第一引入废气；
根据空气摩尔体积比A、第一引入废气的摩尔体积比B1、第一引入废气中二氧化碳摩尔浓度a1、第一引入废气水分子摩尔浓度c1、第一引入废气中氧气摩尔浓度e1和第一引入废气中是碳氢的摩尔浓度g1，利用公式
Figure FDA0002679841540000032
计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率，其中Zegr1为所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率。
6.如权利要求5所述方法，其特征在于，步骤S14中根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR，具体包括:
根据汽油发动机工作在当量模式或加浓模式，得到汽油机汽油燃烧统计化学方程式CHn+A[O2+xN2+yCO2+zH2O]+B[aCO2+cH2O+eO2+gCHn+hN2] (4)，其中n是汽油氢碳相对原子比，该值约等于1.87，A是空气的摩尔体积比，B是引入废气的摩尔体积比，x是空气中氮气相对氧气的相对体积，y是空气中二氧化碳相对氧气的相对体积，z是空气中水分子相对氧气的相对体积，a是引入废气中二氧化碳摩尔浓度，c是引入废气中水分子摩尔浓度，e是引入废气中氧气摩尔浓度，g是引入废气中碳氢的摩尔浓度，h是引入废气中氮气的摩尔浓度；
根据方程式(4)推导得到的方程组
Figure FDA0002679841540000041
将空气摩尔体积比、第二引入废气水分子摩尔浓度分别代入方程组(5)中的A和c2，计算第二引入废气中二氧化碳摩尔浓度a2、第二引入废气中氧气摩尔浓度e2、第二引入废气中是碳氢的摩尔浓度g2和第二引入废气的摩尔体积比B2，所述增压器压气机前最大限湿度极限值下的混合气体为第二引入废气；
根据空气摩尔体积比A、第二引入废气的摩尔体积比B2、第二引入废气中二氧化碳摩尔浓度a2、第二引入废气水分子摩尔浓度c2、第二引入废气中氧气摩尔浓度e1和第二引入废气中是碳氢的摩尔浓度g1，利用公式
Figure FDA0002679841540000042
计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR，其中Zegr2为所述增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR。
7.一种具有低压EGR系统的EGR率控制系统，其特征在于，所述系统包括：
第一计算单元，用于获取EGR冷却器后的废气温度和EGR冷却器后的废气气压，根据所述EGR冷却器后的废气温度、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
第二计算单元，用于获取增压器压气机前混合气体温度和增压器压气机前混合气体气压，根据所述增压器压气机前混合气体温度、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度；
第三计算单元，用于获取过量空气系数，根据空气中氮气相对氧气的相对体积、空气中二氧化碳相对氧气的相对体积、空气中水分子相对氧气的相对体积以及所述过量空气系数，计算所述空气的摩尔体积比；
第四计算单元，用于根据所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率；
根据增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下水分子摩尔浓度和所述空气的摩尔体积比，计算增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR；
控制单元，用于在所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下允许的EGR率和所述增压器压气机前混合气体最大湿度极限值下允许的EGR中取较小值，控制所述较小值作为实际工况EGR需求的最大限值。
8.如权利要求7所述系统，其特征在于，所述第一计算单元具体用于：
将所述EGR冷却器后的废气温度代入公式
Figure FDA0002679841540000051
计算所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S22、将所述EGR冷却器后的废气饱和蒸气压、所述EGR冷却器后的废气气压以及预设EGR冷却器后的废气最大湿度限值代入公式
Figure FDA0002679841540000052
Figure FDA0002679841540000053
计算所述EGR冷却器后的废气最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
9.如权利要求7所述系统，其特征在于，所述第二计算单元具体用于：
将所述增压器压气机前混合气体温度代入公式
Figure FDA0002679841540000054
Figure FDA0002679841540000055
计算所述所述增压器压气机前混合气体温度饱和蒸气压，其中所述Psvpin为气体饱和蒸气压，所述Tin为气体温度；
S32、将所述增压器压气机前混合气体饱和蒸气压、所述增压器压气机前混合气体气压以及预设增压器压气机前混合气体最大湿度限值代入公式
Figure FDA0002679841540000056
计算所述增压器压气机前混合气体最大限湿度极限值下水分子摩尔浓度；
其中，所述RHin为气体湿度，所述[H2O]in为水分子摩尔浓度，所述Pin为气体气压，所述Psvpin为气体饱和蒸气压。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求7至权利要求9任一项所述具有低压EGR系统的EGR率控制系统。
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