排放气体冷凝物控制方法及其排放气体再循环系统技术方案

本发明专利技术公开了一种排放气体冷凝物控制方法及其排放气体再循环系统。所述排放气体冷凝物控制方法包括：从排放气体再循环系统(EGR)中选择建模对象；从所述建模对象获取控制因数，例如排放气体和气体混合物的质量、温度、压力、绝对湿度、相对湿度、部分水蒸气压力；通过所述EGR系统的估计相对湿度值和容许相对湿度界限以及当前相对湿度值来计算估计相对湿度值、预期相对湿度值；并且通过利用对所述预期相对湿度值进行补偿的所应用的控制值，通过对混合管道线的进气流量、LP-EGR(低压)气门的开口量以及增压压力进行反馈控制而在所述EGR系统中排除冷凝物的产生。EGR系统可以是LP-EGR类型的或者HP-EGR(高压)+LP-EGR类型的。

【技术实现步骤摘要】
排放气体冷凝物控制方法及其排放气体再循环系统相关申请的交叉引用本申请要求2011年5月4日提交的韩国专利申请第10-2011-0042359号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
本专利技术涉及一种使排放气体再循环到发动机的排放气体再循环(EGR)系统，并且更特别地，本专利技术涉及一种排放气体冷凝物控制方法以及利用该方法的排放气体再循环系统，该方法通过防止从流经EGR管线的排放气体产生冷凝物的可能性，从而能够保持EGR系统的各部件的安全，使其免受腐蚀的危险。
技术介绍
通常而言，当使用排放气体再循环(EGR)系统时，供应到发动机的进气通过使涡轮增压器运行而被压缩，其中排放气体从发动机排出到外部，同时部分排放气体被供应回到发动机，从而能够提高发动机性能。EGR系统可以分为HP(高压)-EGR类型和LP(低压)-EGR类型，HP-EGR类型在涡轮增压器之前取出并使用排放气体(或称为EGR气体)，LP-EGR类型在涡轮增压器之后取出并使用排放气体。通常而言，EGR系统按照HP-EGR和LP-EGR相结合的方式应用到车辆。HP-EGR所属的类型在排放气体流动到涡轮增压器内之前从排气歧管取出部分排放气体并且直接将排放气体供应到进气歧管，而LP-EGR所属的类型将排出排气歧管之后的已经穿过涡轮增压器和柴油机微粒过滤器(DPF，催化过滤器)的排放气体的一部分运送到涡轮增压器的压缩机的前端部，然后允许排放气体与进气混合，并流动到进气歧管。因此，与HP-EGR不同的是，LP-EGR能够通过利用相对清洁的排放气体(其中在低压/低温下使污染物通过DPF而进行过滤)而减少氮氧化物的产生，并且排放气体被供应到涡轮增压器的压缩机的前端部，从而使排放气体的分布性能能够得到很大程度的改善。具体而言，当EGR系统仅实施LP-EGR而没有HP-EGR时，在涡轮增压器中能够使用所有排放气体，从而使涡轮增压器的效率能够得到显著的提高。尽管EGR系统具有如上所述的各种优点，但是其必须配备EGR气门、EGR冷却器、涡轮增压器和中间冷却器，从而使发动机室的配置必然变得复杂。这些必要的部件，特别是用于压缩进气的涡轮增压器和用于降低过多气体混合物的温度的中间冷却器，其必然会引起排放气体的相态改变，排放气体的相态改变必然导致冷凝。在EGR系统中产生的冷凝物在涡轮增压器和中间冷却器中累积，涡轮增压器和中间冷却器会受到腐蚀，从而特别是在涡轮增压器的压缩机处和中间冷却器的出口处，腐蚀必然加速。与HP-EGR不同的是，对于必然配备涡轮增压器和中间冷却器的LP-EGR类型的EGR系统来说，在涡轮增压器和中间冷却器中的腐蚀的加速更为严重，这可能是极大地降低了LP-EGR类型的EGR系统实际应用到车辆的因素。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的各个方面已经致力于提供一种排放气体冷凝物控制方法以及一种利用该方法的排放气体再循环系统，该方法通过根据发动机和EGR系统的运行状态来计算排出发动机外并与经过排放气体再循环(EGR)系统的外部空气一起流动的排放气体的相对湿度，并且通过利用算得的相对湿度值作为控制变量而对EGR系统的各部件进行反馈控制，从而能够排除由于排放气体中包含的水而产生冷凝物的可能性。本专利技术的各个方面致力于提供一种排放气体冷凝物控制方法，包括：设定条件的步骤，其设定在从发动机排出之后在EGR(排放气体再循环)系统中流动的排放气体的容许相对湿度界限K1，并且通过发动机和所述EGR系统的运行状态检测当前相对湿度值K3；计算湿度因数的步骤，其在所述EGR系统中分配排放气体，选择用于计算估计因数W和移除因数Va和Vb的建模对象，计算所述估计因数W和所述移除因数Va和Vb，并且计算在所述EGR系统中流动的排放气体的估计相对湿度值K2；执行湿度移除的步骤，其通过所述容许相对湿度界限K1、所述当前相对湿度值K3和所述估计相对湿度值K2的关系将用于所述EGR系统的预期相对湿度值K5确定为预期相对湿度值K5＝+或-，并且对于所述预期相对湿度值K5＝+执行EGR控制逻辑运算，或者对于所述预期相对湿度值K5＝-执行反馈控制的可拓逻辑运算(extensionlogic)，所述EGR控制逻辑运算利用进气流量控制对所述EGR系统进行控制；以及控制待命模式的步骤，其在发动机停车时进行初始化以返回到所述设定条件的步骤。理想气体和等熵绝热可逆过程(isentropicadiabaticreversibleprocess)的条件应用到流入部段(section)，恒定压力、对流热量传递和由于完全燃烧而产生燃料水蒸气的条件应用于流动部段，均匀热力学状态、防止墙壁热量传递/质量传递、理想气体和恒定能量的条件应用到混合部段，从外部流动到内部的进气的恒定相对湿度(不考虑温度和压力)和由于完全燃烧而产生燃料水蒸气的条件应用到连续流动部段，并且利用所应用的各条件来推知所述估计因数和所述移除因数。所述估计因数是转向并流动到EGR管线的排放气体通过质量Na、流经所述EGR管线的排放气体的温度Tout和压力Pout、以及由排放气体通过质量Na和从外部流动到内部并流动到进气歧管内的进气构成的气体混合物的气体混合物温度Mt和气体混合物质量Mm的函数，并且所述移除因数是来自流经所述EGR管线的排放气体的排放气体的绝对湿度Ha1、相对湿度Hr1和部分水蒸气压力Sp1的函数，并且是部分水蒸气压力Sp2、饱和水蒸气压力Hp2以及由从外部流动到内部的进气和排放气体构成的气体混合物的绝对湿度Ha2、相对湿度Hr2的函数。所述排放气体通过质量Na是由补偿因数Nac乘以理论通过流量Nai而获得的值，其中采用了考虑入口压力Pf和出口压力Pa的喷嘴的整个流动区域中的喷嘴有效流动区域(EFA)。预期相对湿度值K5通过所述容许相对湿度界限K1减去相对湿度控制值K4而计算得到，其中所述相对湿度控制值K4是通过所述估计相对湿度值K2减去所述当前相对湿度值K3而获得的值，并且所述预期相对湿度值赋值为K5＝+或-，以便指示冷凝的可能性。所述排放气体冷凝物控制方法在所述可拓逻辑运算中包括以下步骤：通过在涡轮增压器的转数和入口温度改变图表的基础上应用补偿映射图(compensationmap)来计算控制补偿值Wc，其中根据发动机和涡轮增压器的规格，在通过测试获得的数据的基础上构建所述补偿映射图；在算得的控制补偿值Wc的基础上确定在0和1之间的补偿因数CF；由在根据发动机转数的曲线图上校准的对应值Crpm乘以所述补偿因数CF来计算最终补偿值CFf；并且通过利用基本映射图的匹配关系来计算所应用的控制值Cad，并且取代用于所述预期相对湿度值K5的所述控制值Cad作为控制变量，以便对控制对象进行优化。补偿因数CF通过利用斜坡函数进行确定，对于所述预期相对湿度值K5或更小时，所述补偿因数CF＝0，对于所述预期相对湿度值K5之上时，所述补偿因数CF＝1。在所述可拓逻辑运算的建模对象中的多个控制对象是对来自所述排气管线的排放气体进行分配的部件、从外部吸取进气以与排放气体混合为气体混合物的部件、以及产生增压压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种排放气体冷凝物控制方法，包括：设定条件的步骤，其设定在从发动机排出之后在排放气体再循环系统中流动的排放气体的容许相对湿度界限K1，并且通过发动机和所述排放气体再循环系统的运行状态检测当前相对湿度值K3；计算湿度因数的步骤，其在所述排放气体再循环系统中分配排放气体，选择用于计算估计因数W和移除因数Va和Vb的建模对象，计算所述估计因数W和所述移除因数Va和Vb，并且计算在所述排放气体再循环系统中流动的排放气体的估计相对湿度值K2；执行湿度移除的步骤，其通过所述容许相对湿度界限K1、所述当前相对湿度值K3和所述估计相对湿度值K2的关系将用于所述排放气体再循环系统的预期相对湿度值K5确定为预期相对湿度值K5＝+或？，并且对于所述预期相对湿度值K5＝+执行排放气体再循环控制逻辑运算，或者对于所述预期相对湿度值K5＝？执行反馈控制的可拓逻辑运算，所述排放气体再循环控制逻辑运算利用进气流量控制对所述排放气体再循环系统进行控制；以及控制待命模式的步骤，其在发动机停车时进行初始化以返回到所述设定条件的步骤。

【技术特征摘要】
2011.05.04 KR 10-2011-00423591.一种排放气体冷凝物控制方法，包括：设定条件的步骤，其设定在从发动机排出之后在排放气体再循环系统中流动的排放气体的容许相对湿度界限K1，并且通过发动机和所述排放气体再循环系统的运行状态检测当前相对湿度值K3；计算湿度因数的步骤，其在所述排放气体再循环系统中分配排放气体，选择用于计算估计因数W和移除因数Va和Vb的建模对象，计算所述估计因数W和所述移除因数Va和Vb，并且计算在所述排放气体再循环系统中流动的排放气体的估计相对湿度值K2；执行湿度移除的步骤，其将用于所述排放气体再循环系统的预期相对湿度值K5确定为预期相对湿度值K5，并且对于所述预期相对湿度值K5＝+执行排放气体再循环控制逻辑运算，或者对于所述预期相对湿度值K5＝－执行反馈控制的可拓逻辑运算，所述排放气体再循环控制逻辑运算利用进气流量控制对所述排放气体再循环系统进行控制；以及控制待命模式的步骤，其在发动机停车时进行初始化以返回到所述设定条件的步骤，其中预期相对湿度值K5计算相对湿度控制值K4，所述相对湿度控制值K4为通过估计相对湿度值K2减去当前相对湿度值K3所获得的值，并根据通过容许相对湿度界限K1减去相对湿度控制值K4所获得的值定义预期相对湿度值K5＝+和预期相对湿度值K5＝－，其中预期相对湿度值K5＝+意指容许相对湿度界限K1大于相对湿度控制值K4，而预期相对湿度值K5＝－意指容许相对湿度界限K1小于相对湿度控制值K4。2.根据权利要求1所述的排放气体冷凝物控制方法，其中在流动到所述排放气体再循环系统的排放气体再循环管线的排放气体以及气体混合物中测得的水含量程度的基础上，对在所述设定条件的步骤设定的所述容许相对湿度界限K1进行设定，所述气体混合物由从发动机排出之后在所述排放气体再循环系统中流动的排放气体以及从外部所吸取的进气构成。3.根据权利要求2所述的排放气体冷凝物控制方法，其中所述容许相对湿度界限K1在考虑发动机的转数和燃料负载的情况下进行设定，并且根据发动机和所述排放气体再循环系统的规格而被细分为不同的值。4.根据权利要求1所述的排放气体冷凝物控制方法，其中所述计算湿度因数的步骤由以下步骤执行：估计湿度的步骤，其选择流入部段、流动部段和混合部段作为用于所述估计因数W的建模对象，所述流入部段分配来自设置在所述排放气体再循环系统中的排气管线中的过滤器的后端部的排放气体，所述流动部段保持排放气体的流动，在所述混合部段处产生由排放气体和从外部抽取的进气构成的气体混合物，从所述建模对象获取排放气体和气体混合物的质量值、温度值和压力值，并且在从所述建模对象获得的排放气体和气体混合物的质量值、温度值和压力值的基础上计算所述估计因数W；以及移除湿度的步骤，其选择流动部段和连续流动部段作为用于所述移除因数Va和Vb的另一个建模对象，该流动部段保持从所述排放气体再循环系统中的过滤器的后端部分配的排放气体的流动，所述连续流动部段使气体混合物流动到发动机的进气歧管，从所述另一个建模对象获取用于排放气体和气体混合物的湿度值和水蒸气值，在从所述另一个建模对象获得的用于排放气体和气体混合物的湿度值和水蒸气值的基础上计算所述移除因数Va和Vb，并且在所述估计因数W和所述移除因数Va和Vb的基础上计算在所述排放气体再循环系统中流动的排放气体的所述估计相对湿度值K2。5.根据权利要求4所述的排放气体冷凝物控制方法，其中理想气体和等熵绝热可逆过程的条件应用到所述流入部段，恒定压力、对流热量传递和由于完全燃烧而产生燃料水蒸气的条件应用于所述流动部段，均匀热力学状态、防止墙壁热量传递和质量传递、理想气体和恒定能量的条件应用到所述混合部段，从外部抽取的进气的恒定相对湿度而不考虑温度和压力以及由于完全燃烧而产生燃料水蒸气的条件应用到所述连续流动部段，并且利用所应用的各条件来推知所述估计因数和所述移除因数。6.根据权利要求5所述的排放气体冷凝物控制方法，其中所述估计因数W是转向并流动到所述排放气体再循环管线的排放气体通过质量Na、流经所述排放气体再循环管线的排放气体的温度Tout和压力Pout、以及由所述排放气体通过质量Na和从外部抽取并流动到所述进气歧管内的进气构成的气体混合物的气体混合物温度Mt和气体混合物质量Mm的函数；并且所述移除因数Va是流经所述排放气体再循环管线的排放气体的绝对湿度Ha1、相对湿度Hr1和部分水蒸气压力Sp1的函数，并且所述移除因数Vb是部分水蒸气压力Sp2、饱和水蒸气压力Hp2以及由从外部抽取的进气和排放气体构成的气体混合物的绝对湿度Ha2和相对湿度Hr2的函数。7.根据权利要求6所述的排放气体冷凝物控制方法，其中所述排放气体通过质量Na是由补偿因数乘以理论通过流量而获得的值，其中通过考虑低压排放气体再循环气门的入口压力和出口压力而采用喷嘴的整个流动区域中的所述喷嘴的有效流动区域来对所述补偿因数进行计算。8.根据权利要求1所述的排放气体冷凝物控制方法，其中在所述执行湿度移除的步骤中执行的所述排放气体再循环控制逻辑运算通过匹配预定映射图利用进气流量控制而对所述排放气体再循环系统进行控制，并且所述可拓逻辑运算对所述建模对象中的各控制对象进行反馈控制，直到所述预期相对湿度值满足并切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：南基勋，康辰锡，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：