一种EGR系统的控制方法、EGR系统以及汽车

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别涉及一种EGR系统的控制方法、EGR系统以及汽车。

背景技术

混动汽车通过匹配低压EGR系统(低压废气再循环系统)以对发动机进行开发，是提升发动机燃烧效率的重要技术手段。

相关技术中，低压EGR系统包括混合阀、EGR阀(废气再循环阀)以及节气门。在低压EGR系统开启的工况下，存在混合阀、EGR阀和节气门联动的情况。具体地，在节气门处于开启状态下，通过控制混合阀开度以及EGR阀开度，以共同控制发动机的进气流量以及进气压力，其中，节气门和EGR阀实现发动机的进气流量闭环控制，混合阀实现进气压力闭环控制。

然而，节气门、混合阀和EGR阀协同控制会出现“打架”现象。简而言之就是需通过不断改变混合阀、节气门和EGR阀的阀门开度来达到发动机需求的进气流量。由此，容易出现各阀门的调节过于频繁，使得发动机稳定时间加长，且发动机转速及扭矩容易出现波动，无法有效保障发动机的性能。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的主要目的在于提供一种能够改善发动机性能的EGR系统的控制方法、EGR系统以及汽车。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例第一方面提供了一种EGR系统的控制方法，所述EGR系统包括发动机、EGR阀和混合阀，所述控制方法包括：

确定所述发动机进入负荷运转状态；

控制所述EGR系统进入分段控制模式，获取所述发动机的当前转速和当前扭矩；

将所述当前扭矩与所述当前转速所对应的设定扭矩进行比较；

根据比较结果，对所述EGR阀和所述混合阀的其中之一进行闭环控制，对所述EGR阀和所述混合阀的其中另一进行开环控制。

一种实施方式中，所述发动机运行区域包括燃油经济区和非燃油经济区，所述设定扭矩为所述燃油经济区和所述非燃油经济区分界线上与所述当前转速对应的扭矩。

一种实施方式中，所述控制方法包括：

若所述当前扭矩从小于所述设定扭矩增大至等于或大于所述设定扭矩与第一调整值之和，则对所述EGR阀进行闭环控制，对所述混合阀进行开环控制，其中，所述第一调整值大于或等于0；和/或，

若所述当前扭矩从大于所述设定扭矩减小至等于或小于所述设定扭矩与第二调整值之差，则对所述EGR阀进行开环控制，对所述混合阀进行闭环控制，其中，所述第二调整值大于或等于0。

一种实施方式中，所述第一调整值为10N·m；和/或，所述第二调整值为10N·m。

一种实施方式中，所述对所述EGR阀进行闭环控制包括：

根据节流方程计算流经所述EGR阀的当前EGR流量；

将所述当前EGR流量与设定EGR流量进行比较，其中，所述设定EGR流量为根据所述当前转速和所述当前扭矩所确定的EGR流量；

根据比较结果，对所述EGR阀的阀门开度进行调节，以使所述当前EGR流量等于所述设定EGR流量。

一种实施方式中，所述EGR系统包括节气门，在对所述EGR阀进行闭环控制，对所述混合阀进行开环控制之后，所述控制方法包括：

根据节流方程计算流经所述节气门的当前混合气流量；

将流经所述混合阀的当前空气流量与所述发动机的需求空气流量进行比较，其中，所述当前空气流量为所述当前混合气流量和所述当前EGR流量的差值；

根据比较结果对所述节气门进行闭环控制。

一种实施方式中，所述对所述混合阀进行开环控制包括：

根据所述当前转速和所述当前扭矩控制所述混合阀的阀门开度保持在设定角度。

一种实施方式中，所述对所述EGR阀进行开环控制包括：

根据所述当前转速和所述当前扭矩控制所述EGR阀的阀门开度保持在设定角度。

一种实施方式中，所述对所述混合阀进行闭环控制包括：

根据节流方程计算流经所述混合阀的当前空气流量；

将所述当前空气流量与所述发动机的需求空气流量进行比较；

根据比较结果，对所述混合阀的阀门开度进行调节，以使所述当前空气流量等于所述需求空气流量。

一种实施方式中，所述EGR系统包括节气门，在对所述EGR阀进行开环控制，对所述混合阀进行闭环控制之后，所述控制方法包括：

将流经所述节气门的当前混合气流量和所述发动机的需求混合气流量进行比较，其中，所述当前混合气流量为设定EGR流量和所述当前空气流量之和，所述设定EGR流量为根据所述当前转速和所述当前扭矩所确定的EGR流量；

根据比较结果对所述节气门进行闭环控制。

一种实施方式中，所述控制方法包括：

若所述发动机从所述负荷运转状态切换至无负荷运转状态，则控制所述EGR系统退出所述分段控制模式。

本申请实施例第二方面提供了一种EGR系统，所述EGR系统用于实现本申请实施例第一方面所述的控制方法，所述EGR系统包括：

发动机；

EGR阀，所述EGR阀用于控制进入所述发动机的当前EGR流量；

混合阀，所述混合阀用于控制进入所述发动机的当前空气流量；

存储器，所述存储器用于存储有计算机可执行指令；

执行器，所述执行器用于执行所述计算机可执行指令以实现本申请实施例第一方面所述的控制方法的步骤。

一种实施方式中，所述EGR系统为低压EGR系统。

本申请实施例第三方面提供了一种汽车，包括上述所述的EGR系统。

本申请实施例提供了一种EGR系统的控制方法、EGR系统以及汽车。EGR系统包括发动机、EGR阀和混合阀。该EGR系统的控制方法能够将当前扭矩与当前转速所对应的设定扭矩进行比较，并根据比较结果，对EGR阀和混合阀的其中之一进行闭环控制，对EGR阀和混合阀的其中另一进行开环控制。在该控制方法中，EGR阀和混合阀中采用开环控制的阀门开度能够迅速完成调节，并且至多需要对EGR阀和混合阀中采用闭环控制的阀门开度以及节气门的阀门开度进行联动调节。由此，可以减少EGR系统中阀门间的协同控制，使得各阀门开度能够快速调节到位，从而大大减少了发动机的稳定时间，可以避免发动机的转速和扭矩的频繁波动，因而能够改善发动机的性能，以保障其性能输出。

附图说明

图1为本申请一实施例的一种EGR系统的控制方法的流程图；

图2为用于实现图1中控制方法的EGR系统的结构示意图；

图3为本申请另一实施例的一种EGR系统的控制方法的流程图。

附图标记说明

发动机10；涡轮机20；三元催化器30；GPF40；GPF温度传感器41；GPF压差传感器42；EGR阀50；EGR阀温度传感器51；EGR阀压差传感器52；EGR冷却器53；节气门60；压气机70；混合阀80；空滤90。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

本申请一实施例提供了一种EGR系统的控制方法，EGR系统包括发动机10、EGR阀50和混合阀80，请参阅图1，该EGR系统的控制方法包括以下步骤：

步骤S1：确定发动机10进入负荷运转状态；

步骤S2：控制EGR系统进入分段控制模式，获取发动机10的当前转速和当前扭矩；

步骤S3：将当前扭矩与当前转速所对应的设定扭矩进行比较；

步骤S4：根据比较结果，对EGR阀50和混合阀80的其中之一进行闭环控制，对EGR阀50和混合阀80的其中另一进行开环控制。

具体地，发动机10的负荷运转状态指的是发动机10在负荷下工作的状态，其是与发动机10的无负荷运转状态相对的，其中，发动机10的无负荷运转状态指的是无负载运转状态(如怠速工况)。

需要说明的是，确定发动机10进入负荷运转状态的具体方法可以根据EGR率(即再循环的废气量与吸入气缸的进气总量之比)进行确定。具体为，通过确定EGR率大于0以确定发动机10进入负荷运转状态。

发动机10的当前转速指的是发动机10在运行过程中的实时转速，当前扭矩则是发动机10在运行过程中的实时扭矩。

当前转速处于不同的数值时，对应有不同数值的设定扭矩，如表1所示(表1中未给出设定扭矩的具体数值，仅以字母举例代替)。

表1

实际上，在表1中，处在当前转速为1000rpm～1500rpm之间的转速，则可以通过插值法确定。也就是说，当前转速和设定扭矩的对应是连续的，即在转速扭矩坐标系上是一条连续的线。

示例性地，通过EMS系统(发动机10管理系统)定义发动机10的设定扭矩，根据发动机10的实际工况点确定分段控制的曲线，设定扭矩具备可标定性。

需要说明的是，设定扭矩与当前转速的具体对应方法可以根据实际情况确定。

例如，发动机10运行区域包括燃油经济区和非燃油经济区，设定扭矩为燃油经济区和非燃油经济区分界线上与当前转速对应的扭矩。

也就是说，在当前转速下，若当前扭矩大于设定扭矩，则该工况的发动机10运行在燃油经济区，其具有较好地燃油经济性。若当前扭矩小于设定扭矩，则该工况的发动机10并不是运行在燃油经济区，即处于非燃油经济区，其不具备较好地燃油经济性。

基于当前扭矩和设定扭矩的比较结果，选择性地对EGR阀50和混合阀80的其中一个进行闭环控制，对另一个进行开环控制。

例如，请参阅图3，若当前扭矩大于设定扭矩，则对EGR阀50进行闭环控制，对混合阀80进行开环控制。此情况下，发动机10工况处于燃油经济区，其基本原则是油耗低的区域采用EGR阀50闭环控制。由此，能够通过调节EGR阀50的阀门开度保证EGR率的精度，因而能够保证燃油经济性。同时结合开环控制混合阀80，从而使得混合阀80和EGR阀50可以迅速落位，其控制简单，能够适用于瞬态工况。

又如，请参阅图3，若当前扭矩小于设定扭矩，发动机10工况并不是运行在燃油经济区，则对EGR阀50进行开环控制，对混合阀80进行闭环控制，能够实现EGR阀50和混合阀80迅速落位，不用进行协同控制，因而可以节约控制时间。

本申请另一实施例提供了一种EGR系统，其用于实现上述所述的控制方法，EGR系统包括发动机10、EGR阀50、混合阀80、存储器和执行器。

具体地，EGR阀50用于控制进入发动机10的当前EGR流量，混合阀80用于控制进入发动机10的当前空气流量，存储器用于存储有计算机可执行指令，执行器用于执行计算机可执行指令以实现上述所述的控制方法的步骤。

需要说明的是，EGR系统可以为低压EGR系统，其区别于在涡轮机20做功之前取气的高压EGR系统。该系统经过涡轮机20做功后，部分废气被排除，导致气缸内气体压力较小。

示例性地，请参阅图2，EGR系统还可以包括涡轮机20、三元催化器30、GPF40(颗粒捕捉器)、GPF温度传感器41、GPF压差传感器42、EGR阀温度传感器51、EGR阀压差传感器52、EGR冷却器53、节气门60、压气机70以及空滤90。其中，节气门60可以采用电子节气门。

另外，EGR系统也可以采用其他类型地EGR系统。

本申请又一实施例提供了一种汽车，包括上述所述的EGR系统。

本申请实施例的EGR系统的控制方法能够将当前扭矩与当前转速所对应的设定扭矩进行比较，并根据比较结果，对EGR阀50和混合阀80的其中之一进行闭环控制，对EGR阀50和混合阀80的其中另一进行开环控制。在该控制方法中，EGR阀50和混合阀80中采用开环控制的阀门开度可以迅速完成调节，并且至多需要对EGR阀50和混合阀80中采用闭环控制的阀门开度以及节气门60的阀门开度进行联动调节。由此，可以减少EGR系统中阀门间的协同控制，使得各阀门开度能够快速调节到位，从而大大减少了发动机10的稳定时间，可以避免发动机10的转速和扭矩的频繁波动，因而能够改善发动机10的性能，以保障其性能输出。

一实施例中，所述EGR系统的控制方法还可以包括以下步骤：

若当前扭矩从小于设定扭矩增大至等于或大于设定扭矩与第一调整值之和，则对EGR阀50进行闭环控制，对混合阀80进行开环控制，其中，第一调整值大于或等于0。

具体地，设定扭矩与第一调整值之和所对应的点位，即为对EGR阀50由开环控制切换到闭环控制、且对混合阀80由闭环控制切换到开环控制的第一切换点。根据实际需要，可以是在当前扭矩正好等于第一切换点时进行切换，也可以是在正好超过第一切换点时进行切换。

也就是说，根据实际工况的不同，发动机10的当前扭矩从较小的数值往较大的数值上升的情况下，对EGR阀50和混合阀80的控制方式的切换点是第一切换点。

其中，若第一调整值为0，则第一切换点则仍对应的是设定扭矩。当然，第一调整值的大小可以根据实际情况确定，例如，第一调整值为10N·m。

一实施例中，所述EGR系统的控制方法还可以包括以下步骤：

若当前扭矩从大于设定扭矩减小至等于或小于设定扭矩与第二调整值之差，则对EGR阀50进行开环控制，对混合阀80进行闭环控制，其中，第二调整值大于或等于0。

具体地，设定扭矩与第二调整值之差所对应的点位，即为对EGR阀50由闭环控制切换到开环控制、且对混合阀80由开环控制切换到闭环控制的第二切换点。根据实际需要，可以是在当前扭矩正好等于第二切换点时进行切换，也可以是在正好超过第二切换点时进行切换。

其中，若第二调整值为0，则第二切换点则仍对应的是设定扭矩。当然，第二调整值的大小可以根据实际情况确定，例如，第二调整值为10N·m。

也就是说，根据实际工况的不同，发动机10的当前扭矩从较大的数值往较小的数值下降的情况下，对EGR阀50和混合阀80的控制方式的切换点是第二切换点。

需要说明的是，在发动机10的当前扭矩正好在设定扭矩左右徘徊时，若第一调整值以及第二调整值的至少其中之一不采用0，则可以避免第一切换点和第二切换点均对应设定扭矩，从而能够避免EGR阀50和混合阀80在闭环控制和开环控制之间来回切换，能够防止对EGR系统造成损坏。

一实施例中，上述对EGR阀50进行闭环控制包括：

根据节流方程计算流经EGR阀50的当前EGR流量；

将当前EGR流量与设定EGR流量进行比较，其中，设定EGR流量为根据当前转速和当前扭矩所确定的EGR流量；

根据比较结果，对EGR阀50的阀门开度进行调节，以使当前EGR流量等于设定EGR流量。由此，可以避免EGR阀50的当前EGR流量偏离设定EGR流量，从而可以保证EGR率的准确性。

具体地，节流方程为：

其中，以EGR阀50为例，m为当前EGR流量，C

当前EGR流量为流经EGR阀50的实时废气流量。设定EGR流量是一个预设的固定值，对于不同的当前转速和当前扭矩对应有不同的设定EGR流量。若当前EGR流量和对应的设定EGR流量不同时，则通过调节EGR阀50的阀门开度以对当前EGR流量进行调节修正。

一实施例中，上述对混合阀80进行开环控制包括：

根据当前转速和当前扭矩控制混合阀80的阀门开度保持在设定角度。也就是说，将混合阀80的阀门开度固定在与当前转速和当前扭矩对应的开度。即，此情况下的混合阀80的阀门开度仅与当前转速和当前扭矩相关，而与流经混合阀80的当前空气流量无关。由此，可以使得迅速完成混合阀80的阀门开度调节，以节约控制时间。

一实施例中，在对EGR阀50进行闭环控制，对混合阀80进行开环控制之后，所述EGR系统的控制方法还可以包括以下步骤：

根据节流方程计算流经节气门60的当前混合气流量；

将流经混合阀80的当前空气流量与发动机10的需求空气流量进行比较，其中，当前空气流量为当前混合气流量和当前EGR流量的差值；

根据比较结果对节气门60进行闭环控制。

具体地，上述步骤是在当前扭矩从小于设定扭矩增大至等于或大于设定扭矩与第一调整值之和的情况下，对节气门60进行闭环控制的步骤。

来自EGR的废气和来自混合阀80的新鲜空气混合后形成流经节气门60的混合气。其中，当前混合气流量指的是流经节气门60的混合气流量，当前空气流量指的是流经混合阀80的新鲜空气流量。当前混合气流量可以根据节气门60处的节流方程计算出，当前EGR流量则可以根据EGR阀50处的节流方程计算出，通过两者相减则可以得到当前空气流量。

此外，由于混合阀80处于开环控制，在当前转速和当前扭矩下，其阀门开度固定，因此，通过对节气门60进行闭环控制可以调整节气门60，以使流经混合阀80的当前空气流量(其也是流经节气门60的当前混合气流量中的空气流量部分)能够满足发动机10的需求空气流量。若当前空气流量和发动机10的需求空气流量不同时，则通过调节节气门60的阀门开度以对当前空气流量进行调节修正。

一实施例中，上述对EGR阀50进行开环控制包括：

根据当前转速和当前扭矩控制EGR阀50的阀门开度保持在设定角度。也就是说，将EGR阀50的阀门开度固定在与当前转速和当前扭矩对应的开度。即，此情况下的EGR阀50的阀门开度仅与当前转速和当前扭矩相关，而与流经EGR阀50的当前EGR流量无关。由此，可以使得迅速完成EGR阀50的阀门开度调节，以节约控制时间。

一实施例中，上述对混合阀80进行闭环控制包括：

根据节流方程计算流经混合阀80的当前空气流量；

将当前空气流量与发动机10的需求空气流量进行比较；

根据比较结果，对混合阀80的阀门开度进行调节，以使当前空气流量等于需求空气流量。

具体地，当前空气流量是根据混合阀80处的节流方程计算出，若当前空气流量和发动机10的需求空气流量不同时，则通过调节混合阀80的阀门开度以对当前空气流量进行调节修正，以使流经混合阀80的空气满足发动机10的空气需求。

一实施例中，在对EGR阀50进行开环控制，对混合阀80进行闭环控制之后，控制方法包括：

将流经节气门60的当前混合气流量和发动机10的需求混合气流量进行比较，其中，当前混合气流量为设定EGR流量和当前空气流量之和，设定EGR流量为根据当前转速和当前扭矩所确定的EGR流量；

根据比较结果对节气门60进行闭环控制。

具体地，上述步骤是在当前扭矩从大于设定扭矩减小至等于或小于设定扭矩与第二调整值之差的情况下，对节气门60进行闭环控制的步骤。

由于EGR阀50处于开环控制，在当前转速和当前扭矩下，其阀门开度固定，流经EGR阀50的当前EGR流量与设定EGR流量是一致的。而当前空气流量可以根据混合阀80处的节流方程计算出，由此即可得到流经节气门60处的当前混合气流量。

因此，通过对节气门60进行闭环控制可以调整节气门60，以使流经节气门60的当前混合气流量能够满足发动机10的需求混合气流量。若当前混合气流量和发动机10的需求混合气流量不同时，则通过调节节气门60的阀门开度以对当前混合气流量进行调节修正。

一实施例中，上述EGR系统的控制方法还包括以下步骤：

若发动机10从负荷运转状态切换至无负荷运转状态，则控制EGR系统退出分段控制模式。

具体地，在无负荷运转状态下，EGR率等于0，由此可以根据EGR率对发动机10是否处于无负荷运转状态进行确定。具体方法为若EGR率降低至0，则控制EGR系统退出分段控制模式。

也就是说，在EGR率等于0的情况下，EGR系统不处于分段控制模式。在EGR率大于0的情况下，EGR系统处于分段控制模式。

一具体实施例中，在确定发动机10进入负荷运转状态之前，上述EGR系统的控制方法还包括以下步骤：

监控整车及发动机10工况运行状态及参数；

记录整车及发动机10当前转速、当前扭矩、EGR率、混合阀80开度、EGR阀50开度以及节气门60开度。

在本申请的描述中，参考术语“一实施例中”、“在一些实施例中”、“一具体实施例中”、或“示例性”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申请实施例的至少一个实施例或示例中。在本申请中，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申请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。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围之内。