阅读说明：本技术 控制汽油排气再循环系统的阀门打开控制设备和方法 (Valve opening control apparatus and method for controlling gasoline exhaust gas recirculation system ) 是由 金汉相 于 2018-12-07 设计创作，主要内容包括：本公开涉及一种汽油排气再循环系统的阀门打开控制设备和方法。所述阀门打开控制设备包括：汽油发动机,所述汽油发动机通过燃烧产生驱动动力；进气管线,进气通过所述进气管线流入所述汽油发动机的燃烧室；排气管线,排气通过所述排气管线从燃烧室排出；再循环管线,所述再循环管线从所述排气管线分支出并连接到所述进气管线；EGR冷却器,所述EGR冷却器位于再循环管线中,冷却在所述进气管线中流动的排气；EGR阀,所述EGR阀被配置为控制在进气管线中流动的排气的量；紧急过滤器,所述过滤器位于EGR阀的一端；以及流速调节器,所述流速调节器被配置为根据所述EM过滤器的堵塞状态控制所述EGR阀的开度。(The present disclosure relates to a valve opening control apparatus and method of a gasoline exhaust gas recirculation system. The valve opening control apparatus includes: a gasoline engine that generates drive power by combustion; an intake line through which intake air flows into a combustion chamber of the gasoline engine; an exhaust line through which exhaust gases are discharged from the combustion chamber; a recirculation line branching off from the exhaust line and connected to the intake line; an EGR cooler located in the recirculation line that cools the exhaust gas flowing in the intake line; an EGR valve configured to control an amount of exhaust gas flowing in an intake line; an emergency filter located at one end of the EGR valve; and a flow rate regulator configured to control an opening degree of the EGR valve according to a clogging state of the EM filter.)

控制汽油排气再循环系统的阀门打开控制设备和方法

技术领域

本公开总体上涉及一种控制汽油排气再循环(gasoline exhaust gasrecirculation，汽油发动机排气再循环)(EGR)系统的阀门打开控制设备和方法，更具体地，涉及这样一种控制汽油EGR系统的阀门打开控制设备和方法，其中，在包括汽油EGR系统的汽油发动机车辆中，通过根据流体连接到位于涡轮增压器后端的再循环管线的紧急(EM)过滤器的堵塞状态控制EGR阀的开度，由此控制将在进气管线中流动的排气的流速。

背景技术

车辆的发动机通过将从外部引入的空气与燃料以适当的比例混合，然后燃烧混合物来产生动力。

在通过驱动发动机产生动力的过程中，必须为燃烧提供足够的外部空气，以便获得期望的输出和燃烧效率。为此，涡轮增压器用作对燃烧空气增压以提高发动机的燃烧效率的装置。

通常，涡轮增压器是这样一种装置，该装置使用从发动机排出的排气的压力来旋转涡轮，然后通过使用旋转力将高压空气供应到燃烧室，从而增加发动机的输出。涡轮增压器适用于柴油和汽油发动机。

此外，排气再循环(EGR)系统安装在车辆上，以减少有害排气。通常，当混合器中的空气比例较高以便进行充分燃烧时，NO_x会增加。因此，EGR系统是这样一种系统，该系统将从发动机排出的排气的一部分(例如，5％至20％)再次混合回到混合器中，以减少混合器中的氧气量并干扰燃烧，从而抑制生成NO_x。

汽油发动机的EGR系统安装在车辆上，以提高燃料效率。通过EGR系统，可以在低速/低负载区域减少泵送损失，并且可以通过降低中速/重负载区域的燃烧室温度来提前点火时间，从而提高车辆的燃料效率。

汽油发动机中使用的典型EGR系统包括低压EGR系统。低压EGR系统将通过涡轮增压器涡轮的排气再循环到压缩机前端的进气通道。

此外，在汽油发动机中使用的低压EGR系统包括位于EGR阀附近一端的紧急(EM)过滤器，从而去除在进气管线中流动的排气的颗粒材料(PM)和碳氧化物或氮氧化物。

即，在使用EGR系统的汽油发动机车辆的情况下，EM过滤器被设置为用于在排气流入时去除排气中包含的碳氧化物(碳)或氮氧化物的配置。

然而，根据相关技术的EGR系统被配置为保持在一定的开度，而不确定EM过滤器是否由于碳沉积而堵塞。因此，由于EM过滤器的堵塞程度，存在排气未流经再循环管线而进入进气管线中的问题。

发明内容

考虑到现有技术中出现的上述问题而提出本发明，并且本发明的目的是提供一种汽油EGR系统的阀门打开控制设备和方法，其中，测量EM过滤器的堵塞状态，并且根据堵塞程度控制EGR阀的开度。

本发明的目的是提供一种汽油EGR系统的阀门打开控制设备和方法，其中，考虑车辆的负载状况和EM过滤器的堵塞状态来控制EGR阀的开度。

本发明的目的不限于上述目的，本发明的其他未提及的目的可以通过以下描述来理解，并且可以通过本发明的实施例更清楚地理解。此外，本发明的目的可以通过权利要求中所示的装置及其组合来实现。

为了实现上述目的，如下配置汽油排气再循环(EGR)系统的阀门打开控制设备和方法。

EGR系统的阀门打开控制设备包括：汽油发动机，所述汽油发动机通过燃烧产生驱动动力；进气管线，进气通过所述进气管线流入所述汽油发动机的燃烧室；排气管线，排气通过所述排气管线从燃烧室排出；再循环管线，所述再循环管线从所述排气管线分支出并连接到所述进气管线；EGR冷却器，所述EGR冷却器位于再循环管线中，冷却在所述进气管线中流动的排气；EGR阀，所述EGR阀被配置为控制在进气管线中流动的排气的量；紧急(EM)过滤器，所述过滤器位于EGR阀一端；以及流速调节器，所述流速调节器被配置为根据所述EM过滤器的堵塞状态控制所述EGR阀的开度。

此外，流速调节器可以测量所述EM过滤器的堵塞状态。响应于确定所述EM过滤器的堵塞程度小于第一参考值，所述流速调节器可以被配置为将EGR阀的开度保持在第一打开状态。响应于确定所述EM过滤器的堵塞程度大致等于或大于第一参考值，所述流速调节器可以被配置为将EGR阀的开度校正为大于第一打开状态。

此外，响应于确定所述EM过滤器的堵塞程度大致等于或大于第一参考值且小于第二参考值，并且当校正EGR阀的开度时，所述流速调节器可以被配置为根据EM过滤器的堵塞程度控制EGR阀的开度以线性增加。

此外，响应于确定所述EM过滤器的堵塞程度大致等于或大于第二参考值，并且当校正EGR阀的开度时，所述流速调节器可以被配置为校正EGR阀的开度以具有第二打开状态。

此外，该设备还可以包括压差传感器，所述压差传感器被配置为通过测量跨过EGR阀的压力来测量所述EM过滤器的堵塞状态。

此外，所述流速调节器可以被配置为当所述发动机的转数在预定范围内时，校正所述EGR阀的开度。

此外，EM过滤器可以位于所述EGR阀和所述EGR冷却器之间。

此外，为了实现上述目的，一种控制EGR系统的阀门打开控制方法包括：a)确定发动机负载的状况；b)当在步骤a)中发动机负载等于或大于预定值时，由流速调节器确定EM过滤器的堵塞程度是否大于第一参考值；c)当在步骤b)中EM过滤器的堵塞程度等于或大于第一参考值时，通过流速调节器校正EGR阀的开度；以及d)由所述流速调节器基于EGR阀的校正开度来检查在再循环管线中流经EGR阀的排气的流速。

此外，该方法还可以包括在步骤b)中，当EM过滤器的堵塞程度等于或大于第一参考值时，确定所述EM过滤器的堵塞程度是否小于第二参考值。

此外，所述步骤c)可以包括当EM过滤器的堵塞程度等于或大于第一参考值且小于第二参考值时，根据EM过滤器的堵塞程度线性增加EGR阀的开度。

此外，所述步骤c)可以包括当EM过滤器的堵塞程度等于或大于第二参考值时，将EGR阀的开度保持在第二打开状态。

此外，当所述EM过滤器的堵塞程度小于所述第一参考值时，所述EGR阀的开度可以保持在第一打开状态。

此外，当根据所述EGR阀的校正开度在再循环管线中流经EGR阀的排气的流速小于预定目标量时，所述步骤d)可以包括：d-1)确定车辆发动机的每分钟转数(RPM)范围是否改变；以及d-2)当在步骤d-1)中车辆发动机的RPM范围改变时，返回到步骤a)，并且当车辆发动机的RPM范围没有改变时，另外校正EGR阀的校正开度。

此外，可以通过确定发动机负载的状况是否在控制器中预定的发动机RPM范围内，来执行所述步骤a)。

此外，在步骤d)中检查在再循环管线中流动的排气的流速可以包括：使用跨过EGR阀的压差传感器测量施加在EGR阀上的压差。

根据上述实施例、下面描述的结构以及组合和使用关系，本发明可以获得以下效果。

由于考虑EM过滤器的堵塞状态来控制EGR阀的开度，因此本发明具有即使当EM过滤器堵塞时也可以实现车辆的高燃料效率的效果。

此外，由于即使当EM过滤器堵塞时也可以提供驾驶员请求的输出，因此本发明具有提供稳定驾驶性能的效果。

此外，本发明具有保持EGR系统的有效操作性能的效果，该EGR系统根据EGR阀的校正开度执行反馈控制。

附图说明

当结合附图时，从以下详细描述中将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：

图1是示出根据本公开的实施例的配备有汽油EGR系统的阀门打开控制设备的发动机系统的配置图；

图2是根据本公开的实施例的配备有汽油EGR系统的阀门打开控制设备的发动机系统的方框图；

图3是根据本公开的实施例的汽油EGR系统的配置图；

图4是示出根据本公开的实施例的用于控制汽油EGR系统的阀门打开控制设备中的EGR阀门的开度的校正值的曲线图；

图5是示出使用根据本公开的实施例的汽油EGR系统的阀门打开控制设备的车辆的燃料效率比较和估计的曲线图；

图6是示出根据本公开的实施例的控制汽油EGR系统的阀门打开控制方法的流程图；以及

图7是根据本公开的实施例的控制汽油EGR系统的阀门打开控制方法中检查排气流速的过程的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。本公开的实施例可以以各种形式修改，并且本公开的范围不应被解释为限于以下实施例。提供该实施例，以向本领域技术人员更充分地解释本公开。

此外，说明书中描述的术语“部件”、“单元”、“模块”等表示用于处理至少一个功能或操作的单元，该单元可以实现为硬件、软件或硬件和软件的组合。

图1是示出根据本公开的实施例的设置有EGR系统100的发动机系统(以下称为“发动机系统”)的配置的概念图。图2是示出根据本公开的实施例的发动机系统的配置的方框图。

如图1和2所示，根据本公开的实施例的发动机系统包括发动机20、涡轮增压器50、排气再循环(EGR)系统100、流速调节器160和控制器200。

发动机20包括通过燃料燃烧产生驱动力的多个燃烧室21。发动机20设置有：进气管线10，供应给燃烧室21的进气流经该进气管线；以及排气管线30，从燃烧室21排出的排气流经该排气管线。

排气管线30设置有用于去除从燃烧室21排出的排气中包含的各种有害物质的排气后处理装置40。本公开的实施例设置为使得使用预热催化转化器(WCC)后处理装置40以去除排气中的氮氧化物、碳沉积物和颗粒物质(PM)。

涡轮增压器50压缩通过进气管线10流入的进气(外部空气和再循环气体)，并将压缩空气供应到燃烧室21。涡轮增压器50包括：涡轮51，所述涡轮设置在排气管线30中，以通过从燃烧室21排出的排气而旋转；以及压缩机52，压缩机52与涡轮51协作旋转，以压缩进气。

EGR系统100包括再循环管线120、EGR冷却器110、EGR阀140、EM过滤器130和流速调节器160。

再循环管线120在涡轮增压器50的后端从排气管线30分支出，并与进气管线10连接。EGR冷却器110位于再循环管线120中，并冷却流经再循环管线120的再循环气体(排气)。流速调节器160安装在再循环管线120中，以调节流经再循环管线120的排气量。即，流速调节器160被配置为使得EGR阀的开度可以与控制器200协作来控制。

能够打开和关闭以控制流入EGR系统100的再循环气体(排气)的流速的EGR阀140被配置在EGR冷却器110的一端，并且用于去除再循环气体(排气)中包含的残余碳氧化物、氮氧化物和PM的EM过滤器130被配置在EGR阀140的一端。

即，EM过滤器130被配置为当诸如催化剂等成分分解时过滤掉异物。

更优选地，压差传感器150跨过EGR阀140或跨过EM过滤器130定位，以便测量施加在EGR阀140(EM过滤器)上的压力，从而确定EM过滤器130的堵塞状态和堵塞程度。此外，流速调节器160被配置为接收关于EM过滤器130的堵塞状态和堵塞程度的数据，以控制EGR阀140的开度。

更优选地，本公开的流速调节器160可以使用位于车辆中的控制器200，并且除了EM过滤器130的堵塞状态和堵塞程度之外，还可以考虑车辆发动机20的每分钟转数(RPM)、施加到车辆上的负载等来控制EGR阀140的开度。

在本公开的一个实施例中，EGR系统100可以被配置为以转数最小2000RPM且最大4000RPM的发动机20操作。此外，通常配置在汽油发动机20中的EGR系统100被配置为当发动机20处于低RPM时比处于高RPM时更频繁地操作。然而，由于EGR系统100的操作范围可以根据车辆的行驶区域而改变，所以EGR系统100可以在控制器200或流速调节器160中预定的发动机20的转数范围内操作。

本公开被配置为使得在EGR系统100操作的发动机20的转速范围内确定EM过滤器130的堵塞状态，由此流速调节器160可以通过测量施加到EGR阀140的压力来确定EM过滤器130的堵塞程度。

图3示出了根据本公开的实施例的位于再循环管线120中的EGR系统100的配置。

再循环管线120从排气管线30分支出并连接到进气管线10，被配置为流体连接到EGR冷却器110和EM过滤器130。EGR阀140被配置在EGR冷却器110的一端，EGR阀140能够被打开和关闭，以控制再循环气体(排气)的流速。用于去除再循环气体(排气)中包含的残余碳氧化物、氮氧化物和PM的EM过滤器130被配置在EGR阀140的至少一端。

更优选地，在本公开的一个实施例中，EM过滤器130位于EGR冷却器110和EGR阀140之间。

本公开的流速调节器160被配置为从EM过滤器130的堵塞状态控制EGR阀140的开度。在一个实施例中，压差传感器150被配置为跨过EGR阀140定位，使得可以基于压差传感器150的检测结果来确定EM过滤器130的堵塞状态和堵塞程度。在本公开的另一实施例中，压差传感器150可以被配置为跨过EM过滤器130定位。

如上所述的压差传感器150测量施加在EGR阀140(EM过滤器130)上的压差，并且当测量的压差等于或大于预定值时，校正EGR阀140的开度。

图4示出了根据本公开的实施例的用于根据EM过滤器130的堵塞程度来控制EGR阀140的开度的校正值。

本公开的EGR系统100被配置为当发动机20的转速范围保持在2000RPM和4000RPM之间时操作，使得流速调节器160在EGR系统100操作的情况下确定EM过滤器130的堵塞状态。

流速调节器160被配置为当通过压差传感器150测量的压力测量到EM过滤器130的堵塞程度大于第一参考值时，补偿EGR阀140的开度。更优选地，流速调节器160执行校正，使得EGR阀140的开度在EM过滤器130的堵塞程度等于或大于第一参考值且小于第二参考值的状态下线性增加。

总之，流速调节器160被配置为使得当EM过滤器130的堵塞程度小于第一参考值时，EGR阀140保持第一打开状态；当EM过滤器130的堵塞程度等于或大于第一参考值且小于第二参考值时，EGR阀140的开度线性增加；并且当EM过滤器130的堵塞程度等于或大于第二参考值时，EGR阀140保持第二打开状态。

在本公开的实施例中，第一参考值表示EM过滤器130的堵塞程度为30％，第二参考值表示EM过滤器130的堵塞程度为80％。

此外，在本公开的实施例中，在4000RPM或更高的条件下第二参考值表示EM过滤器130的堵塞程度为65％。在这种情况下，流速调节器160被配置为使得EGR阀140保持第二打开状态。

如上所述，在本公开中，第一参考值和第二参考值可以根据发动机20的负载和转数而变化。

另外，与第一打开状态相比，通过将EGR阀140的开度加倍来提供第二打开状态，并且在此处，第二打开状态可以是EGR阀140的最大打开状态。

然而，在本公开的一个实施例中，上述第一打开状态和第二打开状态可以根据EGR系统100的操作环境而变化。此外，用于控制EGR阀140的开度的校正值可以根据EM过滤器130的堵塞程度而变化。

图5是示出通过本公开的汽油EGR系统100的阀门打开控制设备的车辆的燃料效率比较和估计的曲线图。

如图所示，当在EM过滤器130保持第二参考值(堵塞大于80％)的情况下通过根据本公开的汽油EGR系统100的阀门打开控制设备控制EGR阀保持在第二打开状态时，与没有汽油EGR系统100的阀门打开控制设备的EGR系统100相比，其具有燃料效率提高了大约10％的效果。

如上所述，根据本公开的汽油EGR系统100的阀门打开控制设备被配置为使得在EGR系统100操作时堵塞EM过滤器130的情况下，控制EGR阀140的开度，由此具有提高车辆燃料效率的效果。

图6和7示出了根据本公开的实施例的控制汽油EGR系统100的阀门打开控制方法的流程图。

根据本公开的控制汽油EGR系统100的阀门打开控制方法包括确定施加到车辆的负载条件的步骤(步骤S100)。

在确定负载条件的步骤中，确定发动机20的转数和施加到发动机20的负载量。在本公开的一个实施例中，确定EGR系统100操作的发动机20的转数是否为2000RPM至4000RPM。

在该步骤中，当发动机20的负载等于或大于预定值时，流速调节器160确定EM过滤器130的堵塞状态是否等于或大于第一参考值(步骤S200)，以确定EM过滤器130的堵塞状态和堵塞程度。

EM过滤器130的堵塞状态和堵塞程度可以由施加在EGR阀140或EM过滤器130上的压差来确定。因此，当EM过滤器130被确定为等于或大于第一参考值时，产生等于或大于存储在控制器200中的参考压力的压差。

该方法包括当EM过滤器130的堵塞状态和堵塞程度等于或大于第一参考值(排气)时，通过流速调节器160校正EGR阀140的开度(步骤S300)，并且根据校正的开度，检查沿再循环管线120在进气管线10中流动的再循环气体(排气)的流速(步骤S400)。

在检查再循环气体(排气)的流速的步骤S400中，由于EGR气体温度传感器位于EGR冷却器110和排气管线30之间，因此可以通过测量在EGR冷却器100的排放阶段中流动的再循环气体的温度，来测量流经再循环管线120的再循环气体的流速。

此外，在通过流速调节器160确定EM过滤器130的堵塞状态的步骤中，当EM过滤器130的堵塞程度等于或大于第一参考值时，确定EM过滤器130的堵塞程度是否小于第二参考值(步骤S200)。

即，该方法被配置为使得当EM过滤器130的堵塞程度小于第一参考值时，EGR阀140保持第一打开状态；当EM过滤器130的堵塞程度等于或大于第一参考值且小于第二参考值时，EGR阀140的开度线性增加；并且当EM过滤器130的堵塞程度等于或大于第二参考值时，EGR阀140保持第二打开状态。

可以根据存储在车辆的控制器200中的映射来校正EGR阀140的开度，或者可以基于通过压差传感器150测量的压差通过流速调节器160和控制器200来计算校正值。

执行根据EGR阀140的校正的开度检查在再循环管线120中流动的再循环气体(排气)的流速的步骤(步骤S400)。当在压差传感器150中测量的压差与预定值大致相等时(步骤S410)，保持EGR阀140的开度(步骤S411)，且逻辑终止(步骤S412)。

当由压差传感器150测量的压差未大致等于预定值时(步骤S410)，确定车辆行驶期间的RPM是否已经改变(步骤S420)。当车辆行驶期间的RPM改变时(步骤S421)，保持EGR阀140的开度(步骤S421)，并且测量在初始阶段施加到车辆的负载条件(步骤S100)。

然而，当由压差传感器150测量的压差未大致等于预定值(步骤S410)并且车辆行驶期间的RPM没有改变(步骤S420)时，另外校正EGR阀140的开度(步骤S422)，并且确定由压差传感器150测量的压差是否大致等于预定值(步骤S410)。

如上所述，通过本公开的控制汽油EGR系统100的阀门打开控制方法，考虑车辆的行驶状况和EM过滤器130的堵塞状态来控制EGR阀140的开度，并且根据阀140的校正开度来控制在再循环管线120中流动的再循环气体(排气)的量增加。

控制器200和/或流速调节器160可以包括处理器、内存和/或耦合到处理器的存储器。处理器可以是处理存储在内存和/或存储器中的指令的中央处理单元(CPU)或半导体器件。内存和存储器中的每一个可以包括各种类型的易失性或非易失性存储介质。例如，内存可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。因此，结合说明书中公开的实施例描述的方法或算法的操作可以直接由处理器执行的硬件模块、软件模块或硬件模块和软件模块的组合来实现。软件模块可以驻留在非暂时性或暂时性存储介质(即，内存和/或存储器)上，例如，RAM、闪存、ROM、可擦除可编程ROM(EPROM)、电EPROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、移动盘或光盘ROM(CD-ROM)。存储介质可以耦合到处理器。处理器可以从存储介质中读出信息，并且可以在存储介质中写入信息。或者，存储介质可以与处理器集成。处理器和存储介质可以驻留在专用集成电路(ASIC)中。

前面的详细描述说明了本公开。此外，前述内容旨在说明和解释本公开的优选实施例，并且本公开可以用于各种其他组合、修改和环境中。即，可以在本说明书中公开的概念的范围、本公开的等同物和/或本公开的技术或知识的范围内进行改变或修改。所描述的实施例旨在说明用于执行本公开的技术思想的最佳模式，并且可以对本公开的具体应用和用途进行各种改变。因此，本公开的详细描述并非旨在将本公开限于所公开的实施例。还应当理解，所附权利要求旨在覆盖进一步的实施例。