Стратегия управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления, и автомобиль
ENGINE MANAGEMENT STRATEGY EQUIPPED WITH LOW PRESSURE EGR SYSTEM AND VEHICLE

[0001] Данная заявка испрашивает право приоритета на заявку, представленную акционерным обществом с ограниченной ответственностью «Great Wall Motor» 30 ноября 2018 года, на заявку под названием «Стратегия управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления, и автомобиль» с номером заявки на патент КНР «201811454564.7».
Область техники
[0002] Данная заявка относится к сфере автомобильных технологий, а именно относится к способу управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления, и автомобилю.
Уровень техники
[0003] В связанной технологии система EGR двигателя представляет собой внешнюю EGR, в которой выхлопные газы после каталитического нейтрализатора вводятся перед входным нагнетателем, при этом газы проходят через нагнетатель, входной промежуточный охладитель и дроссельный клапан и только затем поступают в цилиндры двигателя.
[0004] Таким образом, проходящие через охлаждение EGR (рециркулирующий продукт горения), когда двигатель работает в условиях средней или высокой нагрузки, может использоваться для снижения вибрации; однако, когда двигатель работает в условиях малой нагрузки, особенно в областях внешних характеристик, впуск EGR может оказывать влияние на объем входящих газов в двигатель и снижать его динамические характеристики.
Сущность изобретения
[0005] Задачей данной заявки является устранить как минимум одну техническую проблему предыдущего уровня техники. Исходя из этого, одной из целей данной заявки является представить способ управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления.
[0006] Данная заявка также представляет автомобиль, использующий упомянутый двигатель, и управляющий им посредством упомянутого способа управления.
[0007] Способ управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления, по примеру реализации данной заявки включает в себя, как минимум, следующую последовательность действий: контроль скорости вращения и крутящего момента двигателя; в соответствии со скоростью вращения и крутящим моментом двигателя по map коэффициента EGR определение и регулировка степени открывания клапана EGR; упомянутая map коэффициента EGR включает в себя несколько областей, каждой из которых соответствует определенный коэффициент EGR.
[0008] Способ управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления, по примеру реализации данной заявки в соответствии со скоростью вращения, крутящим моментом и определенной map коэффициента EGR обеспечивает подачу системой EGR рационального объема EGR в цилиндры двигателя. Таким образом, когда двигатель находится в разных режимах нагрузки и имеет разный крутящий момент, выполняется соответствующая корректировка коэффициента EGR и реализуется бесшовное переключение между разными коэффициентами EGR, это позволяет не только гарантировать снижение расхода топлива двигателем, но и обеспечить плавность хода автомобиля. В результате это приводит к повышению динамических характеристик и позволяет в равной степени эффективно контролировать и динамику, и плавность хода автомобиля.
[0009] Автомобиль по примеру реализации данной заявки, включающий в себя двигатель, управление которым осуществляется за счет двигателя, оснащенного системой EGR низкого давления, в соответствии с упомянутой в вышеуказанном примере реализации способа управления.
[0010] Дополнительные аспекты и преимущества данной заявки частично представлены в нижеприведенном описании, а некоторые станут очевидными из нижеприведенного описания или будут поняты при практическом применении настоящей заявки.
Описание чертежей
[0011] Фиг. 1 представляет собой схему системы EGR низкого давления по примеру реализации данной заявки;
[0012] Фиг. 2 представляет собой схему зонирования рабочих режимов двигателя по примеру реализации данной заявки;
[0013] Фиг. 3 представляет собой соответствующие переходы в зоне В Фиг. 2;
[0014] Фиг. 4 представляет собой соответствующие переходы в зоне А Фиг. 2;
[0015] Фиг. 5 представляет собой соответствующие перехода в зоне D Фиг. 2;
[0016] Фиг. 6 представляет собой соответствующие переходы в зоне F Фиг. 2.
Конкретные варианты осуществления
[0017] Ниже подробно описываются конкретные примеры реализации данной заявки, образцы упомянутых примеров реализации отображены на прилагаемых чертежах, применение на всех чертежах сквозной идентичной или аналогичной нумерации означает, что речь идет об идентичном или аналогичном элементе или об элементе с идентичным или аналогичным функционалом. Описанные ниже примеры реализации с прилагаемыми чертежами являются показательными, предназначены исключительно для иллюстрации данной заявки и не должны рассматриваться как ограничение реализации данной заявки.
[0018] Как показано на Фиг. 1, система EGR низкого давления 100 двигателя по примеру реализации данной заявки, оснащенного системой EGR, осуществляет отбор газов каталитическим нейтрализатором, которые проходят через нагнетатель 3, затем проходят через промежуточный охладитель 1, охладитель EGR 4 и дроссельный клапан 6, и только после этого вводятся в цилиндры и внутри цилиндров смешиваются с впрыскиваемой топливной форсункой 2 топливной смесью.
[0019] В том числе прошедший охлаждение EGR при средних и высоких нагрузках оказывает определенное подавляющее действие на детонацию. Однако, когда двигатель работает в режиме малой нагрузки, EGR отзывает негативное влияние на процесс сгорания, особенно в области внешних характеристик, где впуск EGR может оказывать влияние на объем входящих в газов в двигатель и снижать его динамические характеристики.
[0020] Другими словами, детонация двигателя отрицательно сказывается на плавности хода автомобиля, а снижение объема входящих газов отрицательно сказывается на динамических характеристиках двигателя.
[0021] В итоге, исходя из предпосылок отсутствия отрицательного влияния упомянутой системы EGR низкого давления 100 на работу двигателя и динамику хода автомобиля, описывается пример реализации данной заявки, который позволяет в равной степени эффективно контролировать и динамику, и плавность хода автомобиля.
[0022] Ниже в сочетании с Фиг. 1-6 описывается способ управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления 100, по примеру реализации данной заявки.
[0023] Как показано на Фиг. 2-6, способ управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления, по примеру реализации данной заявки включает в себя, как минимум, следующую последовательность действий: контроль скорости вращения и крутящего момента двигателя; в соответствии со скоростью вращения и крутящим моментом двигателя по map коэффициента EGR определение и регулировка степени открывания клапана EGR 5; map коэффициента EGR включает в себя несколько областей, каждой из которых соответствует определенный коэффициент EGR.
[0024] Другими словами, в соответствии со скоростью вращения и крутящим моментом двигателя определяется текущий рабочий режим двигателя, при этом в соответствии с коэффициентом EGR, определяемым по map коэффициента EGR, соответствующей данному рабочему режиму, регулируется степень открывания клапана EGR 5.
[0025] Конкретно говоря, посредством подтверждения разных коэффициентов EGR для разных рабочих режимов двигателя определяются оптимальные значения коэффициента EGR в разных областях на map коэффициента EGR, при этом между двумя соседними зонами имеются граничные линии. В зависимости от скорости вращения, крутящего момента двигателя на map коэффициента EGR находится соответствующая область, после чего определяется коэффициент EGR.
[0026] Способ управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления 100, по примеру реализации данной заявки в соответствии со скоростью вращения, крутящим моментом и определенной map коэффициента EGR обеспечивает подачу системой EGR 100 рационального объема EGR в цилиндры двигателя. Таким образом, когда двигатель находится в разных режимах нагрузки и имеет разный крутящий момент, выполняется соответствующая корректировка коэффициента EGR и реализуется бесшовное переключение между разными коэффициентами EGR, это позволяет не только гарантировать снижение расхода топлива двигателем, но и обеспечить плавность хода автомобиля. В результате это приводит к повышению динамических характеристик и позволяет в равной степени эффективно контролировать и динамику, и плавность хода автомобиля.
[0027] Как показано на Фиг. 2 и Фиг. 4, области включают в себя область А - область частичной нагрузки; и область С - область средней и высокой нагрузки; коэффициент EGR в области А равен 0; коэффициент EGR в области С составляет 10-17%.
[0028] В том числе, в области А, области частичной нагрузки, наблюдается недостаточная стабильность горения; в этой области впуск EGR низкого давления невозможен, в противном случае это приведет к возникновению пропусков воспламенения топлива в двигателе. Поэтому в области А применяется следующий способ управления: выхлопные газы из выхлопного коллектора отсасываются в цилиндры, усиливая атмосферу нагрева внутри цилиндров, что приводит к стабилизации горения. В область С, область средней и высокой нагрузки, следует вводить определенный объем EGR, это позволит эффективно подавлять детонацию и заострить угол зажигания. Коэффициент EGR в этой области составляет 10-17%, его конкретное значение определяется максимальным значением коэффициента EGR при стабилизации горения. Поэтому в области С применяется следующий способ управления: удерживать коэффициент EGR в диапазоне 10-17%, выбирая рациональное значение коэффициента EGR в зависимости от стабильности сгорания топлива внутри цилиндров.
[0029] Поэтому в рабочих режимах двигателя, определенных в соответствии с его скоростью вращения и крутящий моментом, когда двигатель работает в состоянии частичной загрузки, есть возможность повысить характеристики стабильности сгорания топлива в цилиндрах, чтобы топливо сгорало полностью, и за счет этого повысить динамические характеристики двигателя. Когда двигатель работает в режиме средней или высокой нагрузки, есть возможность заострить угол зажигания и эффективно снизить детонацию, это позволяет в равной степени эффективно контролировать и динамику, и плавность хода автомобиля.
[0030] Необходимо пояснить, что под рациональным способом управления, представленной в данном примере реализации, подразумевается проводимая после комплексного определения параметров рациональная регулировка степени открывания клапана EGR 5.
[0031] Как показано на Фиг. 2, области также включают в себя область В - область перехода, которая располагается между областью А и областью С.Имеется в виду, что область В является областью перехода между областью А и областью С; с помощью рационального способа управления можно реализовать плавный переход между областью А и областью С, гарантировать стабилизацию сгорания и избежать возникновения импульсов.
[0032] Как показано на Фиг. 3, между областью В и областью А имеется нижний пограничный крутящий момент, а между областью В и областью С имеется верхний пограничный крутящий момент. Этап перехода в область В включает в себя следующее.
[0033] Когда автомобиль находится в режиме ускорения, посредством вычисления разности текущего крутящего момента и нижнего пограничного крутящего момента определяется первое числовое значение; если первое числовое значение больше нуля, то посредством вычисления разности первого числового значения и предустановленного крутящего момента перехода при ускорении определяется второе числовое значение; если второе числовое значение больше нуля, то выполняется переключение на область С;
[0034] Когда автомобиль находится в режиме замедления, посредством вычисления разности текущего крутящего момента и верхнего пограничного крутящего момента определяется третье числовое значение; если третье числовое значение меньше нуля, то посредством вычисления суммы третьего числового значения и предустановленного крутящего момента перехода при замедлении определяется четвертое числовое значение; если четвертое числовое значение меньше нуля, то выполняется переключение на область А.
[0035] Другими словами, когда автомобиль находится в режиме ускорения, если первое числовое значение, являющееся разностью между фактическим крутящим моментом (то есть текущим крутящим моментом двигателя) и нижним пограничным крутящим моментом области В, больше нуля, и при этом второе числовое значение, являющееся разностью между первым числовым значением и крутящим моментом перехода при ускорении, также больше нуля, то управление коэффициентом EGR осуществляется в области С; если третье числовое значение, являющееся разностью между фактическим крутящим моментом двигателя и нижним пограничным крутящим моментом в области В, меньше нуля, и при этом четвертое числовое значение, являющееся суммой третьего числового значения и крутящего момента перехода при замедлении, также меньше нуля, то управление коэффициентом EGR осуществляется в области А. Таким образом, в области В определять коэффициент EGR необходимо, исходя из фактического крутящего момента (текущего крутящего момента) двигателя, а также исходя из соответствующего максимального значения крутящего момента (верхнего пограничного крутящего момента) и минимального значения крутящего момента (нижнего пограничного крутящего момента) области В; это позволит осуществлять плавный переход из области А в область С и плавный переход из области С в область А в процессе работы двигателя.
[0036] Как показано на Фиг. 4, в области А применяется следующий этап распределения работы клапанов: запаздывание впускного клапана, запаздывание выпускного клапана; удержание величины угла перекрытия клапанов в диапазоне 0-10°СА, при этом фаза выпуска сдвинута назад.
[0037] В области А применяется этап распределения работы клапанов: запаздывание впускного клапана (открывание впускного клапана в самый поздний момент), запаздывание выпускного клапана (закрывание выпускного клапана в самый поздний момент), чтобы гарантировать малую величину угла перекрытия клапанов (удержать величину угла перекрытия клапанов в диапазоне 0-10°СА).
[0038] В результате появляется возможность эффективно снижать насосные потери и в полной мере использовать мощностные характеристики; при этом сдвиг фазы выпуска газов назад приводит к тому, что в процессе всасывания выпускные клапаны закрываются не полностью, и часть выхлопных газов всасывается в цилиндры; таким образом, с помощью выхлопных газов поддерживается стабильная температура внутри цилиндров и эффективно повышается стабильность сгорания.
[0039] Необходимо пояснить, что под углом перекрытия клапанов подразумевается сумма угла опережения впуска и угла запаздывания выпуска.
[0040] Как показано на Фиг. 5, области также включают в себя область D - область внешних характеристик низкоскоростного режима; коэффициент EGR в области D равен нулю.
[0041] Имеется в виду, что область D является областью внешних характеристик низкоскоростного режима. В этой области преимущественно с учетом динамических характеристик двигателя главным образом посредством регулировки угла перекрытия впускных и выпускных клапанов реализуется продувка цилиндров впускными газами, что приводит к повышению эффективности повторного запуска и реализации целевого крутящего момента. Поэтому в данной области применяется следующий этап управления: не вводить внешний EGR, коэффициент EGR равен нулю.
[0042] В представленном на Фиг. 5 конкретном примере реализации в области D применяется следующий этап распределения работы клапанов: опережающее открывание впускного клапана, запаздывание выпускного клапана, удержание угла перекрытия клапанов в значении не менее 30°СА.
[0043] В области D применяется следующий этап распределения работы клапанов: опережающее открывание впускного клапана и запаздывающее закрывание выпускного клапана с целью создания большого угла перекрытия клапанов (то есть удержание угла перекрытия клапанов в значении не менее 30°СА).
[0044] В результате давление впуска удерживается выше давления выпуска, что позволяет рационально использовать угол перекрытия клапанов и приток свежего воздуха, который удаляет остаточные выхлопные газы из цилиндров, что приводит к повышению впускной способности и созданию достаточных динамичных характеристик.
[0045] В некоторых примерах реализации области также включают в себя область Е -область внешних характеристик среднескоростного режима; коэффициент EGR в области Е составляет 5-9%.
[0046] Имеется в виду, что область Е является областью внешних характеристик среднескоростного режима. В этой области при условии наличия необходимых динамических характеристик коэффициент EGR повышается максимум до 7%. Другими словами, в области Е применяется следующий этап способа управления: вводится EGR, при этом коэффициент EGR меньше или равен 7%; это позволяет подавлять детонацию, повысить эффективность и снизить расход топлива.
[0047] Как показано на Фиг. 6, области также включают в себя область F - область внешних характеристик высокоскоростного режима; коэффициент EGR в области F составляет 1-5%.
[0048] Понятно, что область F является областью мощности. Предпочтительно, чтобы коэффициент EGR в данной области удерживался стабильно в значении 3%, это позволит в определенной степени снизить температуру газо-воздушной смеси и понизить температуру выхлопа, что приведет увеличению мощности. Другими словами, в области F применяется следующий этап управления: удержание коэффициента EGR в значении 3% и обеспечение стабильности.
[0049] Необходимо пояснить, что, когда температура выхлопных газов двигателя в области F повышается до очень высокой, необходимо снизить коэффициент EGR; это позволит избежать недостаточности коэффициента EGR вследствие задержки EGR и предотвратить резкий скачок температуры выхлопных газов, что может привести к выходу из строя нагнетателя 3.
[0050] В представленном на Фиг. 6 конкретном примере реализации в области F применяется следующий этап управления: измерение скорости вращения двигателя и определение нужного коэффициента EGR; в соответствии со скоростью вращения двигателя и нужным значением коэффициента EGR по map степени открывания клапана EGR определение фактической степени открывания клапана EGR 5. Область F имеет максимальную степень открывания клапана EGR 5, фактическая степень открывания клапана EGR 5 не должна быть больше максимальной степени открывания клапана EGR 5.
[0051] Другими словами, в области F применяется следующий этап управления: в соответствии со скоростью вращения двигателя выполняется определение нужного коэффициента EGR; затем в соответствии со скоростью вращения двигателя и нужным значением коэффициента EGR по map степени открывания клапана EGR выполняется определение фактической степени открывания клапана EGR 5; если фактическая степень открывания клапана EGR 5 меньше максимальной степени открывания клапана EGR 5, то степень открывания клапана EGR 5 корректируется до фактической степени открывания клапана EGR 5; если фактическая степень открывания клапана EGR 5 больше максимальной степени открывания клапана EGR 5, то степень открывания клапана EGR 5 корректируется до максимальной степени открывания клапана EGR 5.
[0052] Другими словами, в области F применяется следующий этап управления: в соответствии с коэффициентом EGR в определенных точках мощности (определяемых исходя из скорости вращения двигателя) по map степени открывания клапана EGR выполняется определение фактической степени открывания клапана EGR 5, при этом выполняется сопоставление фактической степени открывания клапана EGR 5 с максимальной степенью открывания клапана EGR 5. Если фактическая степень открывания клапана EGR 5 меньше максимальной степени открывания клапана EGR 5, то степень открывания клапана EGR 5 корректируется до фактической степени открывания клапана EGR; если фактическая степень открывания клапана EGR 5 больше максимальной степени открывания клапана EGR 5, то степень открывания клапана EGR 5 корректируется до максимальной степени открывания клапана. За счет этого предотвращается чрезмерное повышение температуры выхлопных газов двигателя, что позволяет повысить стабильность работы двигателя.
[0053] Необходимо пояснить, что map степени открывания клапана EGR получена в результате проведения заявителем многократных испытаний посредством обработки большого объема данных, в результате чего появилась возможность в соответствии со скоростью вращения двигателя и нужным коэффициентом EGR по map степени открывания клапана EGR определять фактическую степень открывания клапана EGR 5. Разумеется, фактическую степень открывания клапана EGR 5, соответствующую скорости вращения двигателя и нужному коэффициенту EGR, можно получать и другими методами или способами; данная заявка не накладывает каких-либо ограничений в отношении фактической степени открывания клапана EGR 5.
[0054] Режимы работы двигателя можно разделить на режим работы при частичной нагрузке, режим работы при средней или высокой нагрузке, режим перехода, режим работы с внешними характеристиками низкоскоростного режима, режим работы с внешними характеристиками среднескоростного режима и режим работы с внешними характеристиками высокоскоростного режима.
[0055] Соответственно, в зависимости от текущего рабочего режима двигателя будут отличаться режим сгорания топлива внутри цилиндров и допустимый объем впуска EGR в цилиндры. Для каждого режима работы двигателя было проведено многократное тестирование и подтверждение коэффициента EGR; в результате в разных областях были определены наиболее оптимальные значения коэффициента EGR, чтобы обеспечить взаимное соответствие областей с вышеперечисленными режимами работы двигателя.
[0056] Далее, для каждого рабочего режима двигателя в соответствии с необходимой для этого рабочего режима нагрузкой или в соответствии с потребностями этого рабочего режима выбраны соответствующие значения коэффициента EGR, что позволило посредством способа управления по данному примеру реализации обеспечить надлежащий объем EGR в цилиндрах.
[0057] Способ управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления 100, по примеру реализации данной заявки для каждого режима работы двигателя создает соответствующие области оптимального коэффициента EGR, при этом в соответствии с режимом работы обеспечивает подачу рационального объема EGR в цилиндры двигателя. Таким образом, когда двигатель работает в режиме средней или высокой нагрузки, имеется возможность эффективно подавлять детонацию и повышать плавность хода автомобиля; когда двигатель работает в режиме относительно малой нагрузки, имеется возможность сохранять стабильность впускного объема газов двигателя, обеспечивая стабильность сгорания; это приводит к повышению динамических характеристик и позволяет в равной степени эффективно контролировать и динамику, и плавность хода автомобиля. Применение способа управления обеспечивает реализацию бесшовного переключения между несколькими технологиями; это позволяет не только гарантировать снижение расхода топлива двигателем, но и обеспечить плавность хода автомобиля. Автомобиль по другому примеру реализации данной заявки включает в себя двигатель, оснащенный системой EGR низкого давления 100, упомянутый в вышеуказанном примере реализации, при этом двигатель управляется упомянутой в вышеуказанном примере реализации способа управления двигателем, оснащенным системой EGR низкого давления 100.
[0058] Автомобиль по примеру реализации данной заявки отличается хорошим эффектом одновременного поддержания динамических характеристик и плавности хода, когда на фоне мощной динамики сохраняется хорошая плавность хода.
[0059] Использованные в данном описании такие справочные термины, как «один пример реализации», «некоторые примеры реализации», «пояснительный пример реализации», «пример», «конкретный пример» и «несколько примеров» подразумевают под собой сочетание этих примеров реализации или приводимые в пример конкретные характерные признаки, структуру, материал или особенности, содержащиеся в одном или нескольких примерах реализации данной заявки. Смысл, передаваемый при использовании вышеперечисленных терминов в данном описании, не обязательно указывает на аналогичный пример реализации или приводимый пример. При этом содержащиеся в описании конкретные характерные признаки, структура, материал или особенности могут соответствующим способом сочетаться в одном или нескольких примерах реализации или приводимых примерах.
[0060] Несмотря на то, что примеры реализации данной заявки уже представлены и описаны, рядовой технический персонал данной сферы должен понимать, что без отклонения от принципа и целей данной заявки в данные примеры реализации могут быть внесены различные изменения, правки, замены и модификации. Объем охраны данной заявки ограничивается формулой изобретения и эквивалентными признаками.