[0002] 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。
技术领域
[0003] 本
发明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，本发明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。
背景技术
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，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。
发明内容
[0015] 本发明的各个方面已经致
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。
[0016] 本发明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(extension logic)，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。
[0017] 理想气体和等熵绝热可逆过程(isentropic adiabatic reversible process)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。
[0018] 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。
[0019] 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)。
[0020] 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。
[0021] 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(compensation map)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。
[0022] 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。
[0023] 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
增压压力的部件，并且这些部件受到单独控制方法的控制从而使这些部件中的每一个都单独地受到控制，或者这些部件受到协同控制方法的控制从而由一个控制单元协同地控制这些部件。
[0024] 本发明的其它各个方面致力于提供一种排放气体再循环系统，包括：LP-EGR管线，所述LP-EGR管线与涡轮增压器的涡轮连接，从连接到发动机的排气歧管的排气管线分叉，并且允许排放气体流动；混合管道线，所述混合管道线在所述涡轮增压器的前端部处与所述LP-EGR管线连接，使从外部
抽取到内部的进气与流出所述LP-EGR管线的排放气体相混合以形成气体混合物，并且将该气体混合物运送到所述涡轮增压器；进气管道线，所述进气管道线将所述混合管道线连接到发动机的进气歧管；以及ECU(
电子控制单元)，所述ECU执行湿度控制逻辑运算，所述湿度控制逻辑运算包括EGR控制逻辑运算和可拓逻辑运算，所述EGR控制逻辑运算通过匹配基本映射图利用进气流量控制对所述LP-EGR管线中的LP-EGR气门和LP-EGR冷却器以及所述进气管道线中的中间冷却器进行控制，所述可拓逻辑运算对所述LP-EGR管线中的所述LP-EGR气门和所述LP-EGR冷却器以及所述进气管线中的所述中间冷却器进行控制，以便移除所述EGR系统中的冷凝物。
[0025] 所述可拓逻辑运算所需的容许相对湿度界限K1通过由在所述EGR系统中流动的排放气体和从外部吸取的进气构成的气体混合物进行计算，估计相对湿度值K2通过算得的或测得的因数进行计算，这些因数包括：LP-EGR气门的排放气体通过质量Na，所述LP-EGR冷却器的温度Tout、压力Pout、绝对湿度Ha1、相对湿度Hr1和部分水蒸气压力Sp1，所述混合管道线中的气体混合物的温度Mt和质量Mm，所述中间冷却器的绝对湿度Ha2、相对湿度Hr2、部分水蒸气压力Sp2和饱和水蒸气压力Hp2，当前相对湿度值K3通过从所述LP-EGR气门流动到所述EGR管线内并穿过所述LP-EGR冷却器的排放气体进行计算，并且在所述湿度控制逻辑运算中执行的所述可拓逻辑运算的多个控制对象是：所述混合管道线，其中的待抽取进气的量受到控制；所述LP-EGR气门，其中的分配到所述LP-EGR管线的排放气体的流量通过控制所述气门的开口量而受到控制；以及增压压力，该增压压力通过发动机和所述EGR系统的运行而进行改变。
[0026] 所述控制对象由单独控制方法进行控制从而使这些部件中的每一个都单独受到控制，或者由协同控制方法进行控制从而由一个控制单元协同地控制这些部件。
[0027] 所述ECU可以进一步包括执行所述湿度控制逻辑运算的ETK ECU(内嵌工具包(embedded toolkit)电子控制单元)，所述ETK ECU连接到ETK
接口电缆，以便控制所述LP-EGR气门的开口量、所述混合管道线中的进气流量、以及所述增压压力。
[0028] 所述排放气体再循环系统可以进一步包括事故备用过滤器(emergency filter)以及压力
传感器和
湿度传感器，所述事故备用过滤器设置在所述LP-EGR气门和所述LP-EGR冷却器之间的所述LP-EGR管线中，所述
压力传感器设置在所述LP-EGR气门中并且检测排放气体的压力，所述湿度传感器设置在所述混合管道线中并且检测排放气体和进气的湿度。
[0029] 所述排放气体再循环系统可以进一步包括HP(高压)-EGR管线以及HP-EGR气门和HP-EGR冷却器，所述HP-EGR管线从所述排气歧管分叉并连接到所述进气歧管，所述HP-EGR气门和所述HP-EGR冷却器设置在所述HP-EGR管线上，以便允许排放气体从所述排气歧管流动到所述进气歧管。
[0030] 根据本发明的各个特征，可以通过在根本上去除排放气体的湿度(其是在EGR(排放气体再循环)系统(其是排放气体再循环系统)中产生冷凝物的原因)而使各部件免受腐蚀的危险，并且特别地，可以通过确保涡轮增压器和中间冷却器(其更易受到由于冷凝物而被腐蚀的可能性的危险)的安全性而显著地提高LP-EGR类型的EGR系统的车辆的实际应用性。
[0031] 另外，根据本发明的其它各个特征，可以根据发动机和所述EGR系统的运行状态，通过实时地监测从排放气体中是否产生了冷凝物而执行用于随后情况的估计控制。
[0032] 此外，根据本发明的其它特征，当与使用湿度传感器时相比，可以降低成本，这是因为确定从排放气体中是否产生了冷凝物并不需要湿度传感器，并且防止了冷凝物的产生。
[0033] 而且，根据本发明的其它特征，由于排放气体湿度控制逻辑运算通过利用ETKECU而执行，所以除了使用于开发所述ECU逻辑运算的成本最小化之外，还可以显著地提高所述ECU的可用性和通用性，所述ETK ECU通过中断用于控制发动机的ECU中的逻辑运算而实施附加功能。
[0034] 通过纳入本文的
附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
[0035] 图1是显示了示例性排放气体冷凝物控制方法的
流程图，该方法用于排除从流经根据本发明的排放气体再循环(EGR)系统的排放气体中产生冷凝物。
[0036] 图2是显示了根据本发明的示例性控制因数的单元和定义的图表。
[0037] 图3是用于根据本发明的示例性排放气体冷凝物控制方法推知估计因数的流程图。
[0038] 图4是显示了LP-EGR类型的EGR系统的示例性配置的视图，该LP-EGR类型的EGR系统用于应用图3所示的示例性方法。
[0039] 图5是用于根据本发明的示例性排放气体冷凝物控制方法推知移除因数的流程图。
[0040] 图6是显示了LP-EGR+HP-EGR类型的EGR系统的示例性配置的视图，该LP-EGR+HP-EGR类型的EGR系统用于应用图5所示的示例性方法。
[0041] 图7和8是用于通过利用本发明的示例性可拓逻辑运算来排除在EGR系统中产生冷凝物的控制流程图。
[0042] 图9是显示了利用本发明的示例性排放气体冷凝物控制方法的LP-EGR类型的EGR系统的示例性配置的视图。
[0043] 图10是显示了利用本发明的示例性排放气体冷凝物控制方法的LP-EGR+HP-EGR类型的EGR系统的示例性配置的视图。
[0044] 应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、
位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
[0045] 在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
[0046] 下面将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本
说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但
覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附
权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、
修改形式、等价形式及其它实施方式。
[0047] 包括图1(A)和图1(B)的图1是显示了示例性方法的流程图，该方法对从流经根据本发明的排放气体再循环(EGR)系统的排放气体中的冷凝物进行控制。
[0048] 如图1所示，当在步骤S1中发动机起动时，通过步骤S2对发动机的每分钟转数(RPM)和负载相继进行测量，并且在步骤3中，在测得的因数的基本上检查处于运行中的发动机的当前状态。
[0049] 在示例性实施方式中，发动机的负载表示供应到发动机的燃料的量。
[0050] 当对处于运行中的发动机的当前状态进行检测时，对流动到处于运行中的EGR系统的EGR管线的排放气体中的水含量程度进行测量，接着在步骤S4中，基于测得的水含量程度来设定在不产生冷凝物的条件下可容许的容许相对湿度界限K1。
[0051] 容许相对湿度界限K1通过在从发动机排出之后的EGR系统中流动的排放气体和从外部吸取的进气的气体混合物而获得。
[0052] 步骤4a显示了，容许相对湿度界限K1被细分为数个值，并且细分的程度可以根据发动机和EGR系统的规格而适当地进行选择。
[0053] 如上所述地设置的容许相对湿度界限K1存储在逻辑映射图中，并且对于该逻辑映射图可以使用用于控制发动机的特定
控制器或电子控制单元(ECU)。在示例性实施方式中，ECU用于存储数值。
[0054] 在利用处于运行中的发动机和EGR系统而计算得到用于排放气体的容许相对湿度界限K1之后，如步骤S5中所示，在随后的步骤中执行湿度控制逻辑运算，从而排除由于流经EGR管线的排放气体而产生冷凝物。
[0055] 用于执行湿度控制逻辑运算的前置条件是假设排放气体的相对湿度为100％或更大。在中间冷却器的后端部处对相对湿度进行测量或计算，该中间冷却器是EGR系统的部件，气体混合物(排放气体+进气)穿过该部件。
[0056] 湿度控制逻辑运算具有通用性，从而用于所有HP-EGR类型的EGR系统、LP-EGR类型的EGR系统或者HP-EGR+LP-EGR类型的EGR系统。
[0057] 湿度控制逻辑运算由用于估计湿度的逻辑运算、用于移除湿度的逻辑运算、用于控制EGR系统的控制值计算逻辑运算以及用于防止从排放气体中产生冷凝物的执行逻辑运算构成。
[0058] 步骤S10是湿度估计逻辑运算，如步骤10a中所示，该湿度估计逻辑运算通过执行湿度估计逻辑运算而推知用于估计排放气体的相对湿度的估计因数W。
[0059] 估计因数通过对EGR系统的各部件进行建模而进行计算。
[0060] 参考图3和4，能够选择不同部件来对估计因数W进行建模。在示例性实施方式中，选择各部件，使得通过选得的各部件能够获得流经EGR系统的EGR管线的排放气体通过质量Na、流经EGR管线的排放气体的温度Tout和压力Pout、以及由从外部流动到内部的进气和排放气体构成的并供应到进气歧管的气体混合物的温度Mt和质量Mm。在推知估计因数W之后将Na、Tout、Pout、Mt和Mm存储在逻辑映射图中。
[0061] 参考图1(B)，步骤S20是用于移除排放气体的湿度的湿度移除逻辑运算，其在推知估计因数W之后进行执行，其中如步骤S20a中所示，通过执行湿度移除逻辑运算而从估计因数W新推知移除因数Va和Vb。
[0062] 移除因数Va和Vb通过对EGR系统的各部件进行建模而进行计算。
[0063] 参考图1(B)和图6，能够选择不同部件来对移除因数Va和Vb进行建模。在示例性实施方式中，选择部件，使得通过选得的各部件能够获得流经EGR系统的EGR管线的排放气体的绝对湿度Ha1、相对湿度Hr1、部分水蒸气压力(partial water vapor pressure)Sp1以及经过EGR管线流动到进气歧管的气体混合物的绝对湿度Ha2、相对湿度Hr2、部分水蒸气压力Sp2和饱和水蒸气压力Hp2。在推知移除因数Va和Vb之后，将Ha1、Hr1、Sp1、Ha2、Hr2、Sp2和Hp2存储在逻辑映射图中。
[0064] 在EGR系统中流动的排放气体的估计相对湿度值K2通过估计因数W和移除因数Va和Vb进行计算。
[0065] 在示例性实施方式中，计算估计因数的过程限定为湿度估计步骤，通过利用移除因数计算在EGR系统中流动的排放气体的估计相对湿度值K2的过程限定为湿度移除步骤，并且湿度估计步骤和湿度移除步骤称为湿度因数计算步骤。
[0066] 步骤S30为用于通过利用估计因数W和移除因数Va和Vb来计算控制值的控制值计算逻辑运算，该控制值用于对EGR系统进行控制，其中用于控制EGR系统的各部件的控制值能够通过执行该控制值计算逻辑运算来进行计算。
[0067] 步骤S34确定预期相对湿度值K5，其中预期相对湿度值K5通过利用算得的容许相对湿度界限K1和估计相对湿度值K2进行计算。
[0068] 步骤S35显示了预期相对湿度值K5＝+，且步骤S36显示了预期相对湿度值K5＝-，为预期相对湿度值K5给出的符号+或-指示冷凝的可能性。因此，在示例性实施方式中，通过将预期相对湿度值K5分为两种类型来应用不同的执行逻辑运算。
[0069] 执行逻辑运算包括步骤S40的EGR控制逻辑运算和步骤S50的可拓逻辑运算。在示例性实施方式中，在步骤S40中执行的EGR控制逻辑运算用于进气流量控制，其通过匹配在ECU中提前设定的基本映射图而进行实施，而在步骤S50中执行的可拓逻辑运算按照由排放气体的湿度控制逻辑运算
指定的类型而用于EGR系统控制。
[0070] 也就是说，EGR控制逻辑运算是使EGR系统运转必须实施的基本逻辑运算，而可拓逻辑运算是对EGR系统进行优化的高级逻辑运算，该优化通过选择EGR系统中的某些部件作为控制对象并且在预期相对湿度值K5＝-之外对其进行反馈控制而得以实现。
[0071] 在示例性实施方式中，执行EGR控制逻辑运算和可拓逻辑运算的过程称为湿度移除执行步骤。
[0072] 步骤S70显示了当发动机停车时的情形，其中随着发动机停车，根据示例性实施方式的所有控制逻辑运算被初始化，并且切换到待命状态(standby state)，直到发动机重新起动。
[0073] 在示例性实施方式中，初始化的过程称为控制待命模式步骤。
[0074] 如上所述，在示例性实施方式中，由于可拓逻辑运算在除了EGR控制逻辑运算之外另外实施，所以可以从流经EGR管线的排放气体中排除冷凝物的产生，并且特别地，可以确保EGR系统的涡轮增压器和中间冷却器免受腐蚀危险的安全性。
[0075] 尽管EGR控制逻辑运算和可拓逻辑运算能够通过用于发动机控制的特定控制器或ECU进行实施，但是在示例性实施方式中，可拓逻辑运算通过实施ECU的附加功能的内嵌工具包电子控制单元(ETK ECU)进行实施，从而使用于开发ECU的特定成本最小化。
[0076] ETK ECU是控制逻辑运算，该控制逻辑运算通过中断ECU中的某些逻辑运算而在称为ASCET的程序中执行，这是在ECU的主控制区域之外的条件下控制发动机的函数的通用术语。
[0077] 图2是定义用于根据示例性实施方式的控制因数的命名和单位的图表。
[0078] 如图2所示，可以看到，在示例性实施方式中使用的所有控制因数都涉及驱动发动机且起动所有类型的EGR系统，并且所有控制因数的单位和定义遵从物理/化学规律，同时在示例性实施方式中未陈述的控制值通过从必要地设置在EGR系统和发动机等中的传感器获取的测得值而进行计算。
[0079] 包括图3(A)和3(B)的图3是显示根据示例性实施方式推知估计因数W的流程图，该估计因数W用于估计排放气体的湿度。
[0080] 如在步骤S11中应用到EGR系统以计算估计因数W的建模对象应用到一个部段(Section)，在该部段处能够容易地计算或测得排放气体的排放气体通过质量Na、温度Tout和压力Pout以及气体混合物的温度Mt和质量Mm。
[0081] 因此，从当排放气体开始流动到从排放管线分叉的EGR管线内时到当排放气体与从外部供应的进气混合并一起流动时，对建模对象进行应用。
[0082] 步骤S12、步骤S13和步骤S14显示了建模对象。步骤S12显示了排放气体流入到EGR管线的排放气体流入区域，步骤S13显示了在步骤S13中已经流动到内部的排放气体保持流动的排放气体流动区域，并且步骤S14显示了排放气体与从外部抽取到内部的进气混合并一起流动的排放气体混合区域。
[0083] 图4显示了用于指定根据示例性实施方式的建模对象的LP-EGR类型的EGR系统的配置。
[0084] 如图4所示，根据LP-EGR类型的EGR系统，与涡轮增压器9的涡轮连接并且具有柴油微粒过滤器(DPF)或其它适合的过滤器4的排放管线3连接到发动机1的排气歧管2，从过滤器4的后端部分叉的LP-EGR管线6连接到在涡轮增压器9的前端部处吸取外部空气的混合管道线8，并且连接到混合管道线8并具有中间冷却器11的进气管道线10连接到发动机1的进气歧管12。
[0085] LP-EGR气门5和LP-EGR冷却器7相继设置在LP-EGR管线6中。
[0086] 在LP-EGR类型的EGR系统中的排放气体流入区域对应于在步骤S121中陈述的EGR控制气门(LP-EGR气门5)，排放气体流动区域对应于在步骤S131中陈述的EGR冷却器(LP-EGR冷却器7)，并且排放气体混合区域对应于连接在步骤S141中陈述的LP-EGR管线6和进气管线10的位置处的混合管道线8。
[0087] 对于如上所述地选择作为建模对象的EGR控制气门(LP-EGR气门5)、EGR冷却器(LP-EGR冷却器7)和混合管道线8不同地设定用于计算估计因数W的前置条件，并且这些前置条件被设定为使得物理和化学分析更为容易，而不会降低数据的可靠性。
[0088] 在示例性实施方式中，如步骤S122中所示，对于EGR控制气门(LP-EGR气门5)设定诸如理想气体、等熵绝热可逆过程的前置条件，如步骤S132中所示，对于EGR冷却器(LP-EGR冷却器7)设定诸如恒定压力和对流热量传递的前置条件，并且在步骤S142中，对于混合管道线8设定诸如均匀热力学状态、阻止经过墙壁的热量传递/质量传递、理想气体和恒定能量前置条件。
[0089] 具体而言，用于混合管道线8的前置条件假设排放气体和进气的质量改变比的总和与供应到涡轮增压器的压缩机的气流的质量改变比相同，从而能够更为容易地计算或测得进气的流量Qa、相对湿度Hq和大气温度Ta以及从混合管道线8获得的气体混合物的温度Mt和质量Mm。
[0090] 对于所应用的前置条件，在供应到LP-EGR管线6的EGR控制气门(LP-EGR气门5)处的排放气体通过流量Na通过步骤S123至步骤S125来进行计算，其中如图4所示，排放气体通过流量Na通过LP-EGR气门5来进行计算，从而应用考虑到LP-EGR气门5的喷嘴5a的补偿值。
[0091] 因此，如步骤S124中所示，排放气体通过流量Na＝理论通过流量Nai×补偿因数Nac，其中补偿因数Nac通过考虑LP-EGR气门5的入口压力Pf和出口压力Pa而在喷嘴5a的整个流动区域中应用喷嘴的有效流动区域(EFA)来进行计算。
[0092] 如步骤S125中所示，排放气体通过流量Na限定为排放气体通过质量。
[0093] 如步骤S133中所示，利用所应用的前置条件，排放气体通过流量Na过去的位置处的LP-EGR冷却器7的后端部温度Tout和后端部压力Pout在EGR冷却器(LP-EGR冷却器7)中进行计算。
[0094] 后端部温度Tout和后端部压力Pout通过参考LP-EGR冷却器7的前端部温度Tin和前端部压力Pin而提高了数据的可靠性。
[0095] 利用所应用的前置条件，当如步骤S143中所示的气体混合物(排放气体+来自外部的进气)在混合管道线8中产生并流动出混合管道线8之外时，对气体混合物温度Mt和气体混合物质量Mm进行计算。
[0096] 如图4所示，混合管道线8将排放气体通过流量Na(其流经LP-EGR管线6并流动出LP-EGR冷却器7之外)与从外部供应的进气流量Qa进行混合。气体混合物随后被送出到涡轮增压器9的压缩机9b并经过进气管道线10。
[0097] 在示例性实施方式中，通过参考进气流量Qa、相对速度Hq和大气温度Ta测得的值而计算气体混合物温度Mt和气体混合物质量Mm来提高数据的可靠性。
[0098] 如步骤S15中所示，如上所述地算得或测得的Na、Tin、Tout、Pout、Mt和Mm全部用于计算估计因数W并被存储在逻辑映射图中，并且还用作计算估计相对湿度值K2的变量。
[0099] 包括图5(A)和5(B)的图5是显示根据示例性实施方式推知移除因数的流程图，该移除因数用于移除排放气体的湿度。
[0100] 如步骤S21中所示，供应到EGR系统以计算移除因数Va和Vb的建模对象是温度在EGR管线中温度改变处的部段，并且用于在该部段中进行计算的排放气体和气体混合物的状态值还通过利用已经算得的估计因数W进行计算。
[0101] 如步骤S23中所示，应用到如上所述选得的建模对象的前置条件是来自外部的进气的相对湿度恒定(不考虑温度和压力)且由于完全燃烧而产生燃料水蒸气，并且所述前置条件设定为使得物理和化学分析更为容易，而不会降低数据的可靠性。
[0102] 图6为显示HP-EGR+LP-EGR类型的EGR系统的配置的视图，其具有用于计算图5的移除因数的建模对象，并且如图6所示，EGR系统通过将HP-EGR增加到LP-EGR类型而进行实施。
[0103] 这显示了可扩展性：由示例性实施方式实施的冷凝物控制方法并不限于LP-EGR类型的EGR系统，而是还可以应用于HP-EGR类型的EGR系统。
[0104] 在HP-EGR中，HP-EGR管线22从发动机1的排气歧管2分叉，并且连接到发动机1的进气歧管12，同时HP-EGR气门21和HP-EGR冷却器20设置在从排气歧管2分叉的HP-EGR管线22中。
[0105] 如步骤S24中所示，应用到LP-EGR+HP-EGR类型的EGR系统的建模对象是EGR管线6中的排放气体流动部段以及进气管道线10中的气体混合物流动部段。参考图6所示，在步骤S25中，选择EGR冷却器7以用于排放气体流动部段，并且在步骤S26中，选择中间冷却器11以用于气体混合物流动部段。
[0106] 步骤S27显示了估计因数W，该估计因数W已经被算得，并且用于计算通过EGR冷却器7而算得的移除因数Va以及通过中间冷却器11算得的移除因数Vb。
[0107] 步骤S251显示了使用在估计因数W(其用于通过EGR冷却器7算得的移除因数Va)中的排放气体通过流量Na、LP-EGR冷却器后端部温度Tout和后端部压力Pout，同时步骤S261显示了使用在估计因数W(其用于通过中间冷却器11算得的移除因数Vb)中的气体混合物温度Mt、气体混合物质量Mm、LP-EGR冷却器后端部温度Tout和后端部压力Pout。
[0108] 步骤S252显示了：在步骤S251中算得的移除因数Va是在LP-EGR冷却器7的后端部处的绝对湿度Ha1、相对湿度Hr1和部分水蒸气压力Sp1的函数，并且步骤S262显示了：在步骤S261中算得的移除因数Vb是在中间冷却器11的后端部处的绝对湿度Ha2、相对湿度Hr2、部分水蒸气压力Sp2和饱和水蒸气压力Hp2的函数。
[0109] 如步骤S28中所示，用于如上所述地计算移除因数Va和Vb的Ha1、Ha2、Hr1、Hr2、Sp1、Sp2和Hp2全部被存储在逻辑映射图中，并且在步骤S29中，还用作计算估计相对湿度值K2的变量。
[0110] 因此，在示例性实施方式中，作为用于防止产生冷凝物的控制值的估计相对湿度值K2在理论上能够通过用于计算估计因数W的Na、Tin、Tout、Pout、Mt和Mm以及用于计算移除因数Va和Vb的Ha1、Ha2、Hr1、Hr2、Sp1、Sp2和Hp2进行计算。
[0111] 包括图7(A)和7(B)的图7是用于通过利用应用到示例性实施方式的可拓逻辑运算而防止在EGR系统中产生冷凝物的控制流程图。
[0112] 如图7所示，在步骤S31中，当发动机1和EGR系统处于运行中时，对当前相对湿度值K3进行检测，并且在步骤S32中，通过调用已经算得的估计相对湿度K2而对应当在EGR系统中受到控制的相对湿度控制值K4进行计算，其中相对湿度控制值K4＝估计相对湿度值K2-当前相对湿度值K3。
[0113] 接下来，在步骤S33中，通过利用相对湿度控制值K4并调用容许相对湿度界限K1，而对应当在EGR系统中受到控制以防止产生冷凝物的预期相对湿度值K5计算，其中预期相对湿度值K5＝容许相对湿度界限K1-相对湿度控制值K4。
[0114] 如步骤S34中所示，当通过上述步骤对预期相对湿度值K5进行计算时，为预期相对湿度值K5给出符号+或-，从而选择和应用不同的控制逻辑运算。
[0115] 步骤S35显示了为预期相对湿度值K5给出了+号，并且步骤S40显示了在此情形下的EGR控制逻辑运算。
[0116] EGR控制逻辑运算是通过匹配提前在ECU中设定的基本映射图而实施的进气流量控制，如上所述，该进气流量控制是用于控制EGR系统所必须的基本逻辑运算。
[0117] 当正如在图1的步骤S70中确定了发动机停车时，在执行EGR控制逻辑运算之后，所有控制逻辑运算被初始化，并且被切换到待命模式，直到发动机重新起动。
[0118] 相反，步骤S36显示了当为预期相对湿度值K5给出了-号时的情形，并且步骤S50显示了在此情形下执行的可拓逻辑运算。
[0119] 与EGR控制逻辑运算不同，可拓逻辑运算是执行根据示例性实施方式的排放气体冷凝物控制方法的逻辑运算，并且通过如上所述地实施ECU的附加功能的ETK ECU而进行执行。
[0120] 在示例性实施方式中执行的可拓逻辑运算通过选择EGR系统的某些部件作为控制对象并且根据预期相对湿度值K5＝-的程度对这些控制对象进行反馈控制而进行实施，从而利用预期相对湿度值K5对这些控制对象进行最优化。
[0121] 如步骤S51中所示，在可拓逻辑运算中需要控制补偿值Wc。正如在步骤S52中，控制补偿值Wc通过在入口温度改变图表和涡轮增压器的转数的基础上应用补偿映射图而进行计算。
[0122] 补偿映射图在从用于发动机和涡轮增压器的规格的测试中获得的数据的基础上进行构建。
[0123] 当如上所述地对控制补偿值Wc进行计算时，如步骤S53中所示，补偿因数CF在算得的控制补偿值Wc的基础上产生。
[0124] 补偿因数CF通过斜坡函数进行确定。在示例性实施方式中，对于预期相对湿度值K5或更小时给出CF＝0，对于预期相对湿度值K5之上给出CF＝1，并且通常，补偿因数CF给出为CF＝0或CF＝1。
[0125] 步骤S54显示了在考虑补偿因数CF下所算得的最终补偿值CFf。
[0126] 图8显示了在算得最终补偿值CFf之后执行的可拓逻辑运算。
[0127] 步骤S55显示了通过将校准的在用于发动机的转数的曲线图上的对应值Crpm乘以补偿因数CF而对最终补偿值CFf进行计算。如步骤S56中所示，最终补偿值CFf供作通过利用与基本映射图的匹配关系而最终计算所应用的控制值Cad，并且所应用的控制值Cad用作控制变量，该控制变量对控制对象而非预期相对湿度值K5进行优化。
[0128] 在此情形下，基本映射图表示应用于上述EGR控制逻辑运算的映射图。
[0129] 如步骤S57中所示，当如上所述地对所应用的控制值Cad进行最终计算时，从EGR系统的各部件中选择控制对象。控制对象是通过根据所应用的控制值Cad进行反馈控制和优化而能够防止冷凝物产生的对象。
[0130] 步骤S571显示了所选择的控制对象，其选择用于控制预期进气量X的部件、用于控制EGR气门的开口量Y的部件(在步骤S572中所示)，用于控制增压压力Z的部件(在步骤S573中所示)的所有这些作为控制对象。
[0131] 在步骤S58中，当如上所述地选择了控制对象X、Y和Z时，利用所应用的控制值Cad作为控制变量来进行用于控制对象X、Y和Z的反馈控制。
[0132] 步骤S581是对控制对象X、Y和Z独立进行控制的单独控制方法，其中进气流量Qa、通过流量Na和增压压力作为单独控制变量进行处理。
[0133] 亦即，在单独控制方法中，当选择了控制预期进气量X时，只有流动到EGR系统的混合管道线8内的进气流量Qa受到控制，当选择了控制EGR气门的开口量Y时，只有排放气体的通过流量Na受到EGR系统的EGR气门(LP-EGR气门或HP-EGR气门)的开口量的控制，并且当选择了控制增压压力Z时，只有EGR系统的增压压力受到控制。
[0134] 相反，步骤S582是在一个控制单元中协同地控制多个所选择的控制对象X、Y和Z的协同控制方法，其中进气流量Qa、通过流量Na和增压压力均作为控制变量同时进行处理。
[0135] 从而，与单独控制方法相比，在协同控制方法中，可以更为精确地控制所选择的控制对象X、Y和Z，并且显著地提高控制可靠性。
[0136] 如步骤S59中所示，当通过上述过程对于控制对象X、Y和Z执行一个循环时，预期相对湿度值K5的状态被改变，并且确定了预期相对湿度值K5是否满足，并且随后该过程反馈到与所确定结果配合的适合的控制步骤。
[0137] 例如，步骤S60显示了当状态改变到预期相对湿度值K5＝+(作为确定预期相对湿度值K5是否满足的结果)时的情形，其中移除了产生冷凝物的可能性，从而使该过程返回到步骤S35，并且切换到如图7的步骤S40中所示的执行EGR控制逻辑运算的过程。
[0138] 相反，步骤S61显示了当维持预期相对湿度值K5＝-(作为确定预期相对湿度值K5是否满足的结果)时的情形，其中移除了产生冷凝物的可能性，从而使该过程返回到步骤S36，并且切换到如图7的步骤S50中所示的再次执行可拓逻辑运算的过程。
[0139] 如上所述，在控制对象X、Y和Z的单独控制和协同控制的两者中，对于预期相对湿度值K5执行反馈控制，从而对于发动机的运行部段，可以从EGR系统中的排放气体中实时地排除冷凝物的产生。
[0140] 如上所述，根据示例性实施方式的排放气体冷凝物控制方法，由于排除了从排放气体(其从发动机排出并流经管道)中产生冷凝物，所以当该控制方法应用于车辆的排放系统时，能够防止由于冷凝物而在排气系统中的管道中发生腐蚀，并且特别地，EGR系统中的EGR管线中的各部件能够安全地被保护以免受腐蚀的危险，从而能够显著地提高LP-EGR(其具有比HP-EGR更大的优点)在车辆中的实际应用性。
[0141] 图9显示了利用根据示例性实施方式的排放气体冷凝物控制方法的LP-EGR类型的EGR系统的实例。
[0142] 如上所述，根据LP-EGR类型的EGR系统，与涡轮增压器9的涡轮以及过滤器4连接的排放管线3连接到发动机1的排气歧管2，从过滤器4的后端部分叉并且具有LP-EGR气门5和LP-EGR冷却器7的LP-EGR管线6连接到在涡轮增压器9的前端部处吸取用于混合的外部空气的混合管道线8，并且连接到混合管道线8和中间冷却器11的进气管道线10连接到发动机1的进气歧管12。
[0143] LP-EGR类型的EGR系统通过利用控制发动机1以及车辆V的ECU40而进行控制，并且对于该示例性配置，ECU40具有ETK ECU50，以用于根据示例性实施方式的排放气体冷凝物控制方法，其中EGR控制逻辑运算用于通用的进气流量控制。
[0144] 当实施主逻辑运算时，ECU40从传感器接收用于检测LP-EGR类型的EGR系统的状态的各种信息。例如，设置在LP-EGR气门5处的压力传感器60提供排放气体压力信息，并且设置在与LP-EGR管线6和进气管道线10连接的混合管道线8处的湿度传感器70提供排放气体和进气中的湿度信息。
[0145] 压力传感器60和湿度传感器70是示例性的，并且各种类型的传感器通常被设置并将信息提供到ECU40。
[0146] 当执行排放气体冷凝物控制方法时，ETK ECU 50控制选择为控制对象的LP-EGR气门5的开口量，控制从外部流动到混合管道线8内的进气量，并且控制在排气管线、LP-EGR管线6和进气管道线10中产生的增压压力，并且对于该示例性配置，形成回路以通过ETK接口电缆而与控制对象连通。
[0147] 如上所述，ETK ECU50是控制逻辑运算，该控制逻辑运算通过中断ECU40中的某些逻辑运算而在称为ASCET的程序中执行，其通常表示在ECU40的主控制区域之外的条件下控制发动机的函数。
[0148] 另外，LP-EGR类型的EGR系统可以在LP-EGR管线6中包括事故备用过滤器30，并且事故备用过滤器30设置为在过滤器4损坏时防止排放气体流动到发动机1的进气系统内。
[0149] 在示例性实施方式中，从LP-EGR类型的EGR系统算得的信息包括：从DPF类型的过滤器4的后端部分叉的到LP-EGR管线6的排放气体通过质量Na，经过EGR管线而流出中间冷却器7之外的排放气体的温度Tin和Tout，由排放气体和进气构成的气体混合物的温度Mt和质量Mm，排放气体的绝对湿度Ha1、相对湿度Hr1和部分水蒸气压力Sp1，以及气体混合物的绝对湿度Ha2、相对湿度Hr2、部分水蒸气压力Sp2和饱和水蒸气压力Hp2。
[0150] 在控制因数中，排放气体通过质量Na通过LP-EGR气门5而进行计算，排放气体的温度Tout、压力Pout、绝对湿度Ha1、相对湿度Hr1、部分水蒸气压力Sp1通过LP-EGR冷却器7而进行计算，气体混合物的温度Mt和质量Mm通过混合管道线8而进行计算，并且气体混合物的绝对湿度Ha2、相对湿度Hr2、部分水蒸气压力Sp2和饱和水蒸气压力Hp2通过中间冷却器11而进行计算，如上所述，这些控制因数用于计算估计因数W和移除因数Va和Vb。
[0151] 通过LP-EGR类型的EGR系统算得的估计因数W和移除因数Va和Vb用于计算估计相对湿度值K2。
[0152] 如上所述，当对估计相对湿度值K2进行计算时，对容许相对湿度界限K1(其通过从发动机1排出并在LP-EGR类型的EGR系统中流动的排放气体而进行计算)和当前相对湿度值K3(其通过从LP-EGR气门5流动到EGR管线6内并穿过LP-EGR冷却器7的排放气体而进行计算)进行计算，然后，预期相对湿度值K5通过这些值的关系而被确定，并切换到最终应用的控制值Cad。
[0153] 所应用的控制值Cad用于通过连接到ETK接口电缆的ETK ECU50按照单独控制方法或协同控制方法而对LP-EGR气门5的开口量、混合管道线8的进气量以及增压压力进行反馈控制。
[0154] 如上所述，由于作为控制对象的LP-EGR气门5的开口量、混合管道线8的进气量以及增压压力受到优化控制，所以能够在LP-EGR类型的EGR系统中排除冷凝物的产生。
[0155] 因此，作为LP-EGR的部件的涡轮增压器9和中间冷却器11能够免受由于冷凝物而引起的腐蚀的可能性，从而能够显著地提高LP-EGR类型的EGR系统(其与HP-EGR相比具有各种优点)在车辆中的实际应用性。
[0156] 同时，图10是显示了利用根据示例性实施方式的排放气体冷凝物控制方法的LP-EGR+HP-EGR类型的EGR系统的配置的视图。
[0157] 如图10所示，EGR系统在参考图9的上述的LP-EGR类型的EGR系统中进一步配备有HP-EGR。HP-EGR包括HP-EGR管线22以及位于HP-EGR管线22中的HP-EGR气门21和HP-EGR冷却器20，该HP-EGR管线22从发动机1的排气歧管2分叉并连接到发动机1的进气歧管12。
[0158] LP-EGR+HP-EGR类型的EGR系统中的ECU40还具有压力传感器60和湿度传感器70，这些传感器与图9所示的LP-EGR类型的EGR系统中的传感器具有同样的功能。
[0159] 另外，相似地，如上所述，在LP-EGR+HP-EGR类型的EGR系统中，ECU40中的ETK ECU50按照单独控制方法或协同控制方法而对LP-EGR气门5的开口量、混合管道线8的进气量以及增压压力进行反馈控制，从而可以排除冷凝物的产生。
[0160] 因此，在根据示例性实施方式的LP-EGR+HP-EGR类型的EGR系统中，相似于图9所示的LP-EGR类型的EGR系统，各部件能够免受由于冷凝物而产生的腐蚀的可能性，并且在实际应用到车辆时比HP-EGR具有各种优点的LP-EGR能够得以实施，从而可以进一步提高EGR系统的功能。
[0161] 为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“前”或“后”、“内部”或“外部”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
[0162] 前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
