本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种发动机系统的控制方法、装置及车辆。
背景技术：
废气再循环系统(egr，exhaustgasrecirculation)被广泛用来降低发动机的氮氧化物排放和排气系统温度。相关技术中，具体可以通过控制低压egr系统和高压egr系统中egr阀的开度，使进气歧管中的氧含量维持在目标范围内，或者控制低压egr系统和高压egr系统之间混合比的方式来实现对进气的稀释。
上述方式存在以下缺点：均是通过控制低压egr系统和高压egr系统来控制进气中的氧含量。但是，影响发动机的氮氧化物排放和排气系统温度等工作效率是取决于多种因素的，因此，控制进气中的氧含量的方式较为片面，缺乏准确性。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种发动机系统的控制方法，该方法可以有效提升发动机的工作效率。
本发明的另一个目的在于提供一种发动机系统的控制装置。
本发明的再一个目的在于提供一种车辆。
为了实现上述目的，本发明的第一方面公开了一种发动机系统的控制方法，所述发动机系统包括节气门阀、低压egr系统和高压egr系统，所述低压egr系统包括低压egr阀，所述高压egr系统包括高压egr阀，所述控制方法包括以下步骤：获取发动机系统的进气相关参数；根据所述进气相关参数建立进气歧管内的气体状态方程，所述进气歧管内的气体状态方程包括进气歧管内的气体的温度、压力和氧含量的状态方程；根据所述进气相关参数建立所述egr系统中气体状态方程，所述低压egr系统中气体状态方程包括低压egr系统中气体的温度和氧含量的状态方程；对所述进气歧管内的气体状态方程和所述egr系统中气体状态方程求解；将求解结果带入预设的气体流动状态方程以得到高压egr阀、低压egr阀和节气门阀处的气体流速需求，并对所述高压egr阀、低压egr阀和节气门阀进行控制。
根据本发明实施例的发动机系统的控制方法，建立了进气歧管中进气温度、进气压力和氧含量三者与egr系统之间的关系，然后基于该关系求解得到节气门阀和ege阀的气体需求流速，并基于气体需求流速精确控制节气门阀和ege阀的开度，实现对进气歧管中气体的温度、压力和氧含量的精确控制，进而有效提升发动机的工作效率。
另外，根据本发明上述实施例的发动机系统的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述进气相关参数包括高压egr阀处的气体流速、低压egr阀处的气体流速、节气门阀处的气体流速、理想气体常数、进气歧管、排气歧管、高压egr系统和节气门阀上游的气体温度、预定热比例、进气歧管内的气体压力和进气歧管体积、气体从进气歧管流入气缸中的进气流速、进气歧管中气体的氧含量、节气门阀上游气体的氧含量、排气歧管中气体的氧含量、节气门阀上游的气体压力、从低压egr阀到节气门阀之间的气体体积、低压egr阀处的气体流速和进气管口处新鲜空气的流速、新鲜空气的温度和新鲜空气中的氧含量。
在一些示例中，所述进气歧管内的气体状态方程为：
其中，r为理想气体常数、tjq、tpq、thegr、tjqf分别表示进气歧管、排气歧管、高压egr系统和节气门阀上游的气体温度、γ为预定热比例、pjq和vjq分别表示进气歧管内的气体压力和进气歧管体积、win表示气体从进气歧管流入气缸中的进气流速、fjq、fjqf和fpq分别表示进气歧管、节气门阀上游和排气歧管中气体的氧含量。
在一些示例中，所述egr系统中气体状态方程为：
其中，pjqf表示节气门阀体上游的气体压力、vjqf表示从低压egr阀到节气门阀体之间的气体体积、wlegr和wxin表示低压egr阀处的气体流速和进气管口处新鲜空气的流速、txin表示新鲜空气的温度、低压egr阀处气体的氧含量与排气歧管中废气的氧含量相关，表示为fpq(t)，t为与发动机后处理系统设计相关的时间、fxin表示新鲜空气中的氧含量。
在一些示例中，在将求解结果带入预设的气体流动状态方程之前，还包括：建立所述预设的气体流动状态方程，所述预设的气体流动状态方程为：
whegr＝whegr1+whegr2，
wlegr＝wlegr2，
wjqf＝wjqf1+wjqf2；
其中，whegr、wlegr、wjqf分别为高压egr阀、低压egr阀和节气门阀处的气体流速，其中，上标“1”表示快变化，上标“2”表示慢变化。
本发明第二方面的实施例公开了一种发动机系统的控制装置，所述发动机系统包括节气门阀、低压egr系统和高压egr系统，所述低压egr系统包括低压egr阀，所述高压egr系统包括高压egr阀，所述控制装置包括：获取模块，用于获取发动机系统的进气相关参数；建立模块，用于根据所述进气相关参数建立进气歧管内的气体状态方程，所述进气歧管内的气体状态方程包括进气歧管内的气体的温度、压力和氧含量的状态方程，并根据所述进气相关参数建立所述egr系统中气体状态方程，所述低压egr系统中气体状态方程包括低压egr系统中气体的温度和氧含量的状态方程；控制模块，用于对所述进气歧管内的气体状态方程和所述egr系统中气体状态方程求解，并将求解结果带入预设的气体流动状态方程以得到高压egr阀、低压egr阀和节气门阀处的气体流速需求，并对所述高压egr阀、低压egr阀和节气门阀进行控制。
根据本发明实施例的发动机系统的控制装置，建立了进气歧管中进气温度、进气压力和氧含量三者与egr系统之间的关系，然后基于该关系求解得到节气门阀和ege阀的气体需求流速，并基于气体需求流速精确控制节气门阀和ege阀的开度，实现对进气歧管中气体的温度、压力和氧含量的精确控制，进而有效提升发动机的工作效率。
另外，根据本发明上述实施例的发动机系统的控制装置还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述进气歧管内的气体状态方程为：
其中，r为理想气体常数、tjq、tpq、thegr、tjqf分别表示进气歧管、排气歧管、高压egr系统和节气门阀上游的气体温度、γ为预定热比例、pjq和vjq分别表示进气歧管内的气体压力和进气歧管体积、win表示气体从进气歧管流入气缸中的进气流速、fjq、fjqf和fpq分别表示进气歧管、节气门阀上游和排气歧管中气体的氧含量。
在一些示例中，所述egr系统中气体状态方程为：
其中，pjqf表示节气门阀体上游的气体压力、vjqf表示从低压egr阀到节气门阀体之间的气体体积、wlegr和wxin表示低压egr阀处的气体流速和进气管口处新鲜空气的流速、txin表示新鲜空气的温度、低压egr阀处气体的氧含量与排气歧管中废气的氧含量相关，表示为fpq(t)，t为与发动机后处理系统设计相关的时间、fxin表示新鲜空气中的氧含量。
在一些示例中，在所述控制模块将求解结果带入预设的气体流动状态方程之前，所述建立模块还用于建立所述预设的气体流动状态方程，所述预设的气体流动状态方程为：
whegr＝whegr1+whegr2，
wlegr＝wlegr2，
wjqf＝wjqf1+wjqf2；
其中，whegr、wlegr、wjqf分别为高压egr阀、低压egr阀和节气门阀处的气体流速，其中，上标“1”表示快变化，上标“2”表示慢变化。
本发明第三方面的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述第二方面实施例所述的发动机系统的控制装置。该车辆可以建立了进气歧管中进气温度、进气压力和氧含量三者与egr系统之间的关系，然后基于该关系求解得到节气门阀和ege阀的气体需求流速，并基于气体需求流速精确控制节气门阀和ege阀的开度，实现对进气歧管中气体的温度、压力和氧含量的精确控制，进而有效提升发动机的工作效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的发动机系统的控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的发动机系统的控制装置的结构框图；
图3是根据本发明一个实施例的发动机系统的控制方法中发动机系统的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的发动机系统的控制方法、装置及车辆。
在描述根据本发明实施例的发动机系统的控制方法之前，首先结合附图3对本发明实施例的发动机系统的控制方法中的发动机系统进行描述。
如图3所示，发动机系统包括egr控制系统、egr控制系统包括控制器(图3中没有示出)、高压egr系统和低压egr系统。进入进气歧管的气体由三部分组成，来自发动机外部的新鲜空气，来自高压egr系统的高温废气和来自低压egr系统的经冷却后的废气。新鲜空气通过进气管流入增压器的增压室，在增压室被增压后沿着进气管流入冷却器1，经冷却后流入进气歧管中；排气歧管中的部分废气流入与高压egr阀相连的管路，当高压egr阀开启时，废气流过阀体进入到进气歧管；排气管中的部分废气经冷却器2冷却后流入低压egr阀处，在低压egr阀开启时排气进入进气管，并与流入进气管的新鲜空气混合。
如图1所示，根据本发明一个实施例的发动机系统的控制方法，包括如下步骤：
s101：获取发动机系统的进气相关参数。
结合图3所示，发动机系统的进气相关参数包括但不限于：高压egr阀处的气体流速、低压egr阀处的气体流速、节气门阀处的气体流速、理想气体常数、进气歧管、排气歧管、高压egr系统和节气门阀上游的气体温度、预定热比例、进气歧管内的气体压力和进气歧管体积、气体从进气歧管流入气缸中的进气流速、进气歧管中气体的氧含量、节气门阀上游气体的氧含量、排气歧管中气体的氧含量、节气门阀上游的气体压力、从低压egr阀到节气门阀之间的气体体积、低压egr阀处的气体流速和进气管口处新鲜空气的流速、新鲜空气的温度和新鲜空气中的氧含量。
s102：根据进气相关参数建立进气歧管内的气体状态方程，进气歧管内的气体状态方程包括进气歧管内的气体的温度、压力和氧含量的状态方程。
进气歧管内的气体状态方程例如为：
其中，r为理想气体常数、tjq、tpq、thegr、tjqf分别表示进气歧管、排气歧管、高压egr系统和节气门阀上游的气体温度、γ为预定热比例、pjq和vjq分别表示进气歧管内的气体压力和进气歧管体积、win表示气体从进气歧管流入气缸中的进气流速、fjq、fjqf和fpq分别表示进气歧管、节气门阀上游和排气歧管中气体的氧含量。
s103：根据进气相关参数建立egr系统中气体状态方程，低压egr系统中气体状态方程包括低压egr系统中气体的温度和氧含量的状态方程。
egr系统中气体状态方程例如为：
其中，pjqf表示节气门阀体上游的气体压力、vjqf表示从低压egr阀到节气门阀体之间的气体体积、wlegr和wxin表示低压egr阀处的气体流速和进气管口处新鲜空气的流速、txin表示新鲜空气的温度、低压egr阀处气体的氧含量与排气歧管中废气的氧含量相关，表示为fpq(t)，t为与发动机后处理系统设计相关的时间、fxin表示新鲜空气中的氧含量。
s104：对进气歧管内的气体状态方程和egr系统中气体状态方程求解。
具体地，根据发动机的运行工况，结合奇异摄动理论，分别对进气歧管内的气体状态方程和egr系统中气体状态方程进行求解，从进气歧管内的气体状态方程可以获得高压egr阀处的气体流速慢变化分量、低压egr阀处的气体流速慢变化分量和节气门阀处的气体流速慢变化分量；从egr系统中气体状态方程可以获得高压egr阀处的气体流速快变化分量和节气门阀处的气体流速快变化分量。
s105：将求解结果带入预设的气体流动状态方程以得到高压egr阀、低压egr阀和节气门阀处的气体流速需求，并对高压egr阀、低压egr阀和节气门阀进行控制。也就是说，将气体流速快变化分量和气体流速慢变化分量带入预设的气体流动状态方程便可以求解得到当前的高压egr阀处的气体流速需求、低压egr阀处的气体流速需求和节气门阀处的气体流速需求，进而，可以根据求解得到的各个气体流速需求和各个阀的流速与开度的对应关系特性，调节每个阀的开度，从而实现对进气歧管中气体的温度、压力和氧含量的精确控制。
进一步地，在将求解结果带入预设的气体流动状态方程之前，该方法还包括：建立预设的气体流动状态方程，预设的气体流动状态方程为：
whegr＝whegr1+whegr2，
wlegr＝wlegr2，
wjqf＝wjqf1+wjqf2；
其中，whegr、wlegr、wjqf分别为高压egr阀处的气体流速、低压egr阀处的气体流速和节气门阀处的气体流速，其中，上标“1”表示快变化，上标“2”表示慢变化。
具体而言，高压egr系统和低压egr系统具有不同的响应特性，为了实现对进气状态(如进气温度、进气压力和氧含量)的精确控制，分别建立了高压egr系统与进气歧管中气体状态的关系和低压egr系统与进气歧管中气体状态的关系，其中，高压egr系统具有快速响应的特征，其工作时主要影响进气温度和进气压力；低压egr系统由于体积相对高压egr系统较大，因此响应时间较长，其工作时主要影响进气温度和进气中的氧含量。基于此，采用奇异摄动理论，建立上述的高压egr阀、低压egr阀和节气门阀体处的气体流动状态控制方程。
根据本发明实施例的发动机系统的控制方法，建立了进气歧管中进气温度、进气压力和氧含量三者与egr系统之间的关系，然后基于该关系求解得到节气门阀和ege阀的气体需求流速，并基于气体需求流速精确控制节气门阀和ege阀的开度，实现对进气歧管中气体的温度、压力和氧含量的精确控制，进而有效提升发动机的工作效率。
图2是根据本发明一个实施例的发动机系统的控制装置的结构框图。如图2所示，根据本发明一个实施例的发动机系统的控制装置200，包括：获取模块210、建立模块220和控制模块230。
其中，获取模块210用于获取发动机系统的进气相关参数。建立模块220用于根据进气相关参数建立进气歧管内的气体状态方程，进气歧管内的气体状态方程包括进气歧管内的气体的温度、压力和氧含量的状态方程，并根据进气相关参数建立所述egr系统中气体状态方程，低压egr系统中气体状态方程包括低压egr系统中气体的温度和氧含量的状态方程。控制模块230用于对进气歧管内的气体状态方程和egr系统中气体状态方程求解，并将求解结果带入预设的气体流动状态方程以得到高压egr阀、低压egr阀和节气门阀处的气体流速需求，并对高压egr阀、低压egr阀和节气门阀进行控制。
进一步地，进气歧管内的气体状态方程为：
其中，r为理想气体常数、tjq、tpq、thegr、tjqf分别表示进气歧管、排气歧管、高压egr系统和节气门阀上游的气体温度、γ为预定热比例、pjq和vjq分别表示进气歧管内的气体压力和进气歧管体积、win表示气体从进气歧管流入气缸中的进气流速、fjq、fjqf和fpq分别表示进气歧管、节气门阀上游和排气歧管中气体的氧含量。
进一步地，egr系统中气体状态方程为：
其中，pjqf表示节气门阀体上游的气体压力、vjqf表示从低压egr阀到节气门阀体之间的气体体积、wlegr和wxin表示低压egr阀处的气体流速和进气管口处新鲜空气的流速、txin表示新鲜空气的温度、低压egr阀处气体的氧含量与排气歧管中废气的氧含量相关，表示为fpq(t)，t为与发动机后处理系统设计相关的时间、fxin表示新鲜空气中的氧含量。
在本发明的一个实施例中，在控制模块230将求解结果带入预设的气体流动状态方程之前，建立模块220还用于建立预设的气体流动状态方程，预设的气体流动状态方程为：
whegr＝whegr1+whegr2，
wlegr＝wlegr2，
wjqf＝wjqf1+wjqf2；
其中，whegr、wlegr、wjqf分别为高压egr阀、低压egr阀和节气门阀处的气体流速，其中，上标“1”表示快变化，上标“2”表示慢变化。
根据本发明实施例的发动机系统的控制装置，建立了进气歧管中进气温度、进气压力和氧含量三者与egr系统之间的关系，然后基于该关系求解得到节气门阀和ege阀的气体需求流速，并基于气体需求流速精确控制节气门阀和ege阀的开度，实现对进气歧管中气体的温度、压力和氧含量的精确控制，进而有效提升发动机的工作效率。
需要说明的是，本发明实施例的发动机系统的控制装置的具体实现方式与本发明实施例的发动机系统的控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，此处不做赘述。
本发明的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述任意一个实施例所述的发动机系统的控制装置。该车辆可以有效提升发动机的工作效率。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。