確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度的方法以及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度的方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 機動車在運行過程中會排放大量的氮氧化物（如N0和N02)，氮氧化物是在高溫富 氧條件下生成的。為了減少機動車排氣中氮氧化物的含量，目前出現(xiàn)了廢氣再循環(huán)（EGR) 系統(tǒng)：將發(fā)動機排放的部分廢氣導(dǎo)入發(fā)動機的進氣管路中，廢氣與空氣混合之后進入發(fā)動 機的氣缸中，能夠降低氣缸內(nèi)的溫度和含氧量，從而降低排氣中氮氧化物的含量。
[0003] 為了保證發(fā)動機的動力性能，要控制適量的廢氣參與再循環(huán)。而確定參與再循環(huán) 的廢氣量的過程需要基于發(fā)動機廢氣的氧氣含量實現(xiàn)。目前檢測發(fā)動機廢氣的氧氣含量主 要采用以下方式：一，在發(fā)動機的排氣管上加裝氧氣濃度傳感器，通過氧氣濃度傳感器來實 時測量廢氣中的氧氣濃度；二，在發(fā)動機的進氣管上加裝氧氣濃度傳感器，通過氧氣濃度傳 感器的氧氣濃度實測值和發(fā)動機的噴油量計算廢氣中的氧氣濃度。
[0004] 但是，上述檢測發(fā)動機廢氣中氧氣濃度的方式存在弊端：氧氣濃度傳感器只有在 自身被加熱至700°C左右之后才可進行氧氣濃度測量，因此，在機動車啟動之后首先要對氧 氣濃度傳感器進行預(yù)熱（通常為5至10分鐘），之后才可以進行氧氣濃度測量，測量準(zhǔn)備時 間過長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度的方法及系 統(tǒng)，能夠在機動車啟動之后快速確定發(fā)動機廢氣中的氧氣濃度。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明公開一種確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度的方法，包括：
[0008] 利用發(fā)動機的充氣效率、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和發(fā)動機排量計算發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流 量；
[0009] 檢測進入發(fā)動機的空氣的溫度、進入發(fā)動機的廢氣的溫度和進入發(fā)動機的混合氣 體的溫度；
[0010] 利用進入發(fā)動機的空氣的溫度、進入發(fā)動機的廢氣的溫度、進入發(fā)動機的混合氣 體的溫度和發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流量，計算進入發(fā)動機的空氣的質(zhì)量流量和進入發(fā)動機的 廢氣的質(zhì)量流量；
[0011] 利用公另
計算當(dāng)前時刻進入發(fā)動機的混合氣體的 氧氣濃度義2力'其中，nii為進入發(fā)動機的空氣的質(zhì)量流量，1112為進入發(fā)動機的廢氣的質(zhì)量流 量，發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流量，42k為空氣中的氧氣濃度，2'6> 2f在發(fā)動機開啟之后的首 次計算過程被配置為初始值，在后續(xù)計算過程被配置為最近一次計算得到的發(fā)動機廢氣的 氧氣濃度；
[0012] 利用公另
計算發(fā)動機廢氣的氧氣濃度'其中，F(xiàn)為被 氣缸噴射的燃油消耗掉的氧氣量。
[0013] 優(yōu)選的，利用發(fā)動機的充氣效率、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和發(fā)動機排量計算發(fā)動機的總進 氣質(zhì)量流量，包括：
[0014] 利用公式m3= K*N eng/2*Veng計算發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流量m 3，其中，K為發(fā)動機的 充氣效率，Nmg為發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，V mg為發(fā)動機排量。
[0015] 優(yōu)選的，利用進入發(fā)動機的空氣的溫度、進入發(fā)動機的廢氣的溫度、進入發(fā)動機的 混合氣體的溫度和發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流量，計算進入發(fā)動機的空氣的質(zhì)量流量和進入發(fā) 動機的廢氣的質(zhì)量流量，包括：
[0016] 利用公式
計算進入發(fā)動機的空氣的質(zhì)量流 量叫；
[0017] 利用公另
j算進入發(fā)動機的廢氣的質(zhì)量流量 m2;
[0018] 其中，Ci為空氣的比熱容，C 2為廢氣的比熱容，C 3為進入發(fā)動機的混合氣體的比熱 容，為進入發(fā)動機的空氣的溫度，T 2為進入發(fā)動機的廢氣的溫度，T 3為進入發(fā)動機的混合 氣體的溫度。
[0019] 優(yōu)選的，檢測進入發(fā)動機的空氣的溫度為：檢測位于空氣濾清器之后的進氣管中 的空氣的溫度。
[0020] 優(yōu)選的，檢測進入發(fā)動機的廢氣的溫度為：檢測EGR廢氣再循環(huán)閥出口的溫度。
[0021] 本發(fā)明還公開一種確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度的系統(tǒng)，包括第一溫度傳感器、第 二溫度傳感器、第三溫度傳感器和處理器；
[0022] 所述第一溫度傳感器用于檢測進入發(fā)動機的空氣的溫度；
[0023] 所述第二溫度傳感器用于檢測進入發(fā)動機的廢氣的溫度；
[0024] 所述第三溫度傳感器用于檢測進入發(fā)動機的混合氣體的溫度；
[0025] 所述處理器分別與所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器連 接，所述處理器用于計算發(fā)動機廢氣的氧氣濃度，具體包括：
[0026] 利用發(fā)動機的充氣效率、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和發(fā)動機排量計算發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流 量；利用發(fā)動機的空氣的溫度、進入發(fā)動機的廢氣的溫度、進入發(fā)動機的混合氣體的溫度和 發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流量，計算進入發(fā)動機的空氣的質(zhì)量流量和進入發(fā)動機的廢氣的質(zhì)量 流量；利用公式
d算當(dāng)前時刻進入發(fā)動機的混合氣體的氧 氣濃度^?2力'其中，11^為進入發(fā)動機的空氣的質(zhì)量流量，1112為進入發(fā)動機的廢氣的質(zhì)量流 量，1113為發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流量，42k為空氣中的氧氣濃度，化^在發(fā)動機開啟之后的首 次計算過程被配置為初始值，在后續(xù)計算過程被配置為最近一次計算得到的發(fā)動機廢氣的 氧氣濃度；利用公式
計算發(fā)動機廢氣的氧氣濃度'其中，F(xiàn)為 被氣缸噴射的燃油消耗掉的氧氣量。
[0027] 優(yōu)選的，所述第一溫度傳感器的檢測探頭設(shè)置于位于濾清器之后的進氣管中。
[0028] 優(yōu)選的，所述第二溫度傳感器的檢測探頭設(shè)置于EGR廢氣再循環(huán)閥的出口處。
[0029] 優(yōu)選的，所述第三溫度傳感器的檢測探頭設(shè)置于所述發(fā)動機的進氣口處。
[0030] 優(yōu)選的，所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器為熱敏電阻式 溫度傳感器。
[0031] 由此可見，本發(fā)明的有益效果為：
[0032] 本發(fā)明公開的確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度的方法，首先利用發(fā)動機的充氣效率、 發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和發(fā)動機的排量計算發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流量，之后利用進入發(fā)動機的空氣 的溫度、進入發(fā)動機的廢氣的溫度、進入發(fā)動機的混合氣體的溫度以及發(fā)動機的總進氣質(zhì) 量流量計算進入發(fā)動機的空氣的質(zhì)量流量和進入發(fā)動機的廢氣的質(zhì)量流量，之后基于前述 數(shù)據(jù)就可以確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度。本發(fā)明公開的確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度的方 法，使用到的檢測數(shù)據(jù)僅包括三個溫度值，由于溫度傳感器可以隨時進行溫度檢測，因此基 于本發(fā)明公開的方法，在發(fā)動機啟動之后可以快速確定發(fā)動機廢氣中的氧氣濃度。另外，由 于溫度傳感器對于氣流變化的敏感性很低，即便氣流不穩(wěn)定仍能夠準(zhǔn)確檢測溫度，因此，本 發(fā)明公開的方法對管路結(jié)構(gòu)的敏感性很低，從而能夠降低對發(fā)動機管路布局的要求。
[0033] 本發(fā)明公開的確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度的系統(tǒng)，通過三個溫度傳感器檢測進入 發(fā)動機的空氣的溫度、進入發(fā)動機的廢氣的溫度、進入發(fā)動機的混合氣體的溫度，處理器利 用發(fā)動機的充氣效率、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和發(fā)動機的排量計算發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流量，之后 基于三個溫度傳感器檢測到溫度值和發(fā)動機的總進氣質(zhì)量流量就可以確定發(fā)動機廢氣的 氧氣濃度。本發(fā)明公開的確定發(fā)動機廢氣的氧氣濃度的系統(tǒng)，使用到的檢測數(shù)據(jù)僅包括三 個溫度值，由于溫度傳感器可以隨時進行溫度檢測，因此基于本發(fā)明公開的系統(tǒng)，在發(fā)動機 啟動之后可以快速確定發(fā)動機廢氣中的氧氣濃度。另外，由于溫度傳感器對于氣流變化的 敏感性很低，即便氣流不穩(wěn)定仍能夠準(zhǔn)確檢測溫度，因此，本發(fā)明公開的系統(tǒng)對管路結(jié)構(gòu)的 敏感性很低，從而能夠降低對發(fā)動機管路布局的要求。
【附圖說明】
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