一种混动增压发动机的EGR系统及控制方法与流程

本发明涉及汽车发动机的，尤其涉及一种混动增压发动机的egr系统及控制方法。

背景技术：

1、近年来，常见的混动增压发动机进排气系统应用技术通常有涡轮增压和低压冷却egr，与传统增压发动机不同的是在发动机的大部分工况涡轮增压器的压气机端进气不止有空滤过来的新鲜空气，还增加了从三元催化器而来的废气引入气缸进行再燃烧循环；低压冷却egr技术可以降低燃烧室温度，提高发动机工作效率，改善燃烧环境，降低发动机负担、有效减少发动机爆震，降低no化合物的排放，延长发动机各部件的寿命。

2、在发动机的实际工作中，egr率必须得到精准的控制，若引入的egr率过低，将导致发动机难以达到预期的节能减排效果，若egr率过高则会造成发动机燃烧不稳定，导致燃油经济性变差，egr系统控制的关键就是精准控制egr率达到最优egr率，从而提高燃油利用率，降低油耗。为了实现egr率的精准控制，egr系统包含egr冷却器，egr阀，混合阀；传感器有温度，压差和各个阀的位置传感器；混动发动机的egr系统中，egr出气口布置在空滤管，混合阀下游；当egr有需求时，混合阀打开，egr阀前后产生压差，废气通向空滤气管与新鲜空气混合后，引入增压器压气机，通过控制混合阀和egr阀开度实现新鲜空气和废气质量流量控制，来达到目标egr率。然而当前技术的egr系统复杂，需要较多空间布置和成本负担；而且控制所需闭环变量较多，因此本发明提出了一种结构简单，成本合理且能精准控制egr率的egr系统和控制方法。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有egr系统存在占用汽车内部较多空间、成本增加、控制所需闭环变量较多的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明目的是提供一种混动增压发动机的egr系统及控制方法，其目的在于：通过简单的结构实现egr率的有效控制，从而降低油耗和成本。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

5、第一方面，本发明提供了一种混动增压发动机的egr系统，其包括，空滤进气路，包括空气流量计和压气机，所述压气机设置于所述空气流量计的输出端，形成空滤进气通道；

6、进气歧管进气路，包括进气中冷器、节气门、进气温度压力传感器，以及进气歧管，所述压气机的输出端与所述进气中冷器、节气门、进气温度压力传感器，以及进气歧管的输入端依次连接，形成一个通道；

7、发动机排气路，包括发动机、涡轮机、废气旁通阀、三元催化器，以及gpf，所述发动机的出气口与所述涡轮机和废气旁通阀的输入端连接，所述废气旁通阀的输出端和涡轮机的输出端与所述三元催化器、gpf依次连接，形成一个通道；

8、egr气路，包括egr冷却器、温度传感器、压差传感器，以及egr阀，所述egr冷却器的输入端设置于所述三元催化器与gpf之间，所述egr冷却器依次与所述温度传感器、压差传感器和egr阀连接，所述egr阀的输出端与所述压气机的输入端连通。

9、作为本发明所述混动增压发动机的egr系统的一种优选方案，其中：所述涡轮机与所述压气机同轴连接，利用废气能量同轴带动压轮转动。

10、作为本发明所述混动增压发动机的egr系统的一种优选方案，其中：所述废气旁通阀通过控制阀门的开度，使实际增压压力达到目标增压压力；所述gpf颗粒捕捉器收集通过所述三元催化器的油气颗粒物。

11、作为本发明所述混动增压发动机的egr系统的一种优选方案，其中：所述egr阀采用蝶阀为常闭阀；所述egr阀门的开度决定了egr流量和egr率，开度由发动机电子控制单元ecu通过直流电机和占空比信号控制。

12、第二方面，本发明实施例提供了一种混动增压发动机的egr系统控制方法，其包括如下步骤：

13、对发动机全工况进行egr阀的开度和egr率扫描，初选最优egr率；

14、对egr标定模型的全工况进行验证；

15、根据发动机的全工况确认是否开启egr；

16、根据实际工况查询egr标定模型得到目标egr阀的开度，根据实际egr阀的开度反馈得到差值，转换成egr阀(404)电机pwm信号，动态调整egr阀的开度。

17、作为本发明所述混动增压发动机的egr系统控制方法的一种优选方案，其中：所述初选最优egr率包括预设egr率的目标值，egr和发动机可变气门正时技术vvt组合扫描，针对特征油耗点和常用工况区域点，检查并优化egr阀打开后的目标egr率和vvt。

18、作为本发明所述混动增压发动机的egr系统控制方法的一种优选方案，其中：所述对egr标定模型的全工况进行验证包括通过调整目标egr率和发动机运行情况中，发动机气门的vvt开合角度时间和点火角度时间，验证发动机气缸进入空气与egr废气量达到最佳，点火角最佳，验证燃烧效率是否最优。

19、作为本发明所述混动增压发动机的egr系统控制方法的一种优选方案，其中：所述计算egr质量流量为egr系统获得ecu需求时，egr阀门开启，废气通过冷却到达egr出气口处与空滤端过来的新鲜空气混合后，被引入增压器压气机进行增压，egr阀处的egr质量流量计算方程为：

20、

21、pin/其中，表示单位时间流过egr阀体的气体质量流量；pout

22、表示阀体上游与下游的气体绝对压力的比值；aeff表示当前阀门开度的有效流通面积；tin表示阀体上游的热力学温度，r表示气体常数；表示基于阀体上下游压比的流量修正系数。

23、作为本发明所述混动增压发动机的egr系统控制方法的一种优选方案，其中：所述egr率根据空气流量计获取的新鲜空气质量流量，egr实际质量流量以及系统延时时间计算得出，计算方程式为：

24、

25、其中，表示控制模型计算的缸内实际egr率；表示单位时间流过egr阀体的气体质量流量；msamf表示空气质量流量计测量的新鲜空气质量流量；f(tegrdly)表示系统延迟时间对缸内egr率的修正系数。

26、作为本发明所述混动增压发动机的egr系统控制方法的一种优选方案，其中：所述动态调整egr阀的开度包括计算egr阀开度与目标egr阀开度差值，当存在差值时，则返回调节所述egr阀至目标开度；同时基于实际egr率与目标egr率的偏差，结合发动机当前工况计算点火角和进排气vvt目标角度修正量，确保存在偏差时，通过vvt和点火角的修正，能够改善发动机燃烧效率和燃油经济性。

27、本发明的有益效果：1)本发明所述的一种混动增压器发动机的egr系统，提供混动增压发动机所需的egr质量流量，比以往egr系统结构紧凑、优化了空间布置、增加系统耐久性，实现发动机轻量化设计降低成本；2)本发明所述的一种混动增压发动机egr系统控制方法，采用标定预控模型加pid控制方式精准动态的实现跟随发动机实际工况的需求egr率，满足控制要求；防止出现egr率过高或过低带来的不利影响，从而降低油耗，提高燃油利用率。