CN103603738A - 基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，其包括以下步骤：采集发动机缸内产生的离子电流信号，并分别提取各燃烧周期的信号峰值、信号持续期和信号对时间的积分值等特征参数；根据缸内采样计算缸内空燃比；验证离子电流特征值和计算所得的缸内空燃比的对应关系；根据离子电流的特征值预测缸内空燃比。本发明使用离子电流预测空燃比，不需要氧传感器，节约了成本。

Description

基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法
技术领域
本发明属于内燃机技术领域，涉及一种基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，该方法通过采集发动机点火之后在缸内产生的离子电流来预测发动机缸内的空燃比。
背景技术
对直喷汽油机而言，精确控制缸内燃油和空气的混合过程，在火花塞附近形成浓度适当的混合气至关重要。在发动机冷起动时，通常增加燃油喷射量使空燃比变浓，但近年来，考虑到节能减排的要求，控制空燃比尽可能的稀薄的做法成为主流，但由于氧传感器一般达不到活化温度，不可能检测出实际空燃比。为此有人提出离子电流诊断技术在发动机上的应用。在已有研究中，李理光、卞江等在专利“用于火花点燃式发动机失火控制的装置及方法”（CN 102418643 A）中公开了一种用于火花点燃式发动机失火控制的装置和方法，在用离子电流检测到失火后，立即进行补火操作，使失火可能造成的危害最小化。日本浅野守人等在专利“根据离子电流判定内燃机的空燃比的方法”（CN 101356354 A）中提供了一种根据离子电流判定内燃机的空燃比的方法，其主要是根据所测量的离子电流的产生期间低于基准值的情况下，判定为空燃比在理论空燃比之外，但未判定实际空燃比的具体数值或对空燃比是过浓过稀做出判定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，可以将发动机点火后采集到的离子电流信号与缸内采样计算出的空燃比建立对应关系，为预测直喷发动机的缸内空燃比研究提供有力的支持。
为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，包括取样火花塞、Cambustion排放仪、离子电流检测装置；该方法包括以下的步骤：
⑴采集发动机点火后产生的离子信号，并分别提取各燃烧周期的信号峰值、信号持续期和信号对时间的积分值特征参数；
⑵根据缸内采样的方法计算发动机缸内的空燃比；
⑶验证离子电流特征值和计算所得的缸内空燃比的对应关系；
⑷根据离子电流的特征值预测缸内空燃比。
所述取样火花塞，为排放仪探头进行缸内采样。
所述Cambustion排放仪，用于采集缸内HC浓度。
所述离子电流检测装置，用于采集发动机点火后产生的离子电流信号。
上述步骤⑶和⑷，是通过采集到的离子电流信号特征值与通过缸内采样计算出的空燃比找到一种对应关系，在这种对应关系的基础上直接根据离子电流信号特征值预测空燃比。
离子电流检测装置，检测点火线圈的离子电流，并发送给微控制单元，提取各燃烧周期的信号峰值（I p ）、信号持续期（T）和信号对时间的积分值（S）等特征参数。
所述点火线圈，为火花塞提供点火电源。
所述火花塞在气缸内进行点火。
根据缸内采样测到的HC浓度计算空燃比的方法：
其中，Φ nsp 代表火花塞附近的空燃比，(F/A) st 代表化学计量燃空比，x表示剩余气体分数，W表示分子重量，b表示排气种类，
离子电流与缸内采样算得的空燃比之间存在的关系：
离子电流信号的几个特征参数值（I p 、T、S）在空燃比为13左右时出现最大值，当混合气变浓或变稀时，离子电流信号的I p 、T、S等特征参数值都会降低；
离子电流信号的峰值I p 随空燃比的增大先增大后减小，在空燃比为13附近达到最大值，而达到该峰值所需时间则是随空燃比的增大先减小后增大，同样在空燃比13附近达到最小值。
本发明的优越功效在于：使用离子电流预测空燃比，不需要氧传感器，节约了成本。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的原理框图；
图中标号说明
1－发动机燃烧室；                     2－取样火花塞；
3－Cambustion排放仪；                4－离子电流检测装置；
5－信号处理装置。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。
如图1和图2所示，本发明提供了一种基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，包括取样火花塞、Cambustion排放仪、离子电流检测装置；该方法包括以下的步骤：
⑴采集发动机点火后产生的离子信号，并分别提取各燃烧周期的信号峰值、信号持续期和信号对时间的积分值特征参数；
⑵根据缸内采样的方法计算发动机缸内的空燃比；
⑶验证离子电流特征值和计算所得的缸内空燃比的对应关系；
⑷根据离子电流的特征值预测缸内空燃比。
所述取样火花塞，为排放仪探头进行缸内采样。
所述Cambustion排放仪，用于采集缸内HC浓度。
所述离子电流检测装置，用于采集发动机点火后产生的离子电流信号。
上述步骤⑶和⑷，是通过采集到的离子电流信号特征值与通过缸内采样计算出的空燃比找到一种对应关系，在这种对应关系的基础上直接根据离子电流信号特征值预测空燃比。
离子电流检测装置，检测点火线圈的离子电流，并发送给微控制单元，提取各燃烧周期的信号峰值、信号持续期和信号对时间的积分值等特征参数。
所述点火线圈，为火花塞提供点火电源。
所述火花塞在气缸内进行点火。
根据缸内采样测到的HC浓度计算空燃比的方法：
其中，Φ nsp 代表火花塞附近的空燃比，(F/A) st 代表化学计量燃空比，x表示剩余气体分数，W表示分子重量，b表示排气种类，
离子电流与缸内采样算得的空燃比之间存在的关系：
离子电流信号的几个特征参数值（I p 、T、S）在空燃比为13左右时出现最大值，当混合气变浓或变稀时，离子电流信号的I p 、T、S等特征参数值都会降低；
离子电流信号的峰值I p 随空燃比的增大先增大后减小，在空燃比为13附近达到最大值，而达到该峰值所需时间则是随空燃比的增大先减小后增大，同样在空燃比13附近达到最小值。
发动机点火后，离子电流检测单元检测离子电流，采集和计算离子电流计算信号；
提取离子电流信号特征值；
Cambustion排放仪探头采集取样火花塞附近HC浓度；
根据已有公式计算火花塞附近空燃比；
建立离子电流特征值和空燃比计算值关系。
本发明可用于直喷发动机，可以采集发动机点火后的离子电流信号，为缸内空燃比研究提供有力的支持。

Claims (5)

1.一种基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，包括取样火花塞、Cambustion排放仪、离子电流检测装置；该方法包括以下的步骤：
⑴采集发动机点火后产生的离子信号，并分别提取各燃烧周期的信号峰值、信号持续期和信号对时间的积分值特征参数；
⑵根据缸内采样的方法计算发动机缸内的空燃比；
⑶验证离子电流特征值和计算所得的缸内空燃比的对应关系；
⑷根据离子电流的特征值预测缸内空燃比。
2.如权利要求1所述的基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，其特征在于：所述取样火花塞，为排放仪探头进行缸内采样。
3.如权利要求1所述的基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，其特征在于：所述Cambustion排放仪，用于采集缸内HC浓度。
4.如权利要求1所述的基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，其特征在于：所述离子电流检测装置，用于采集发动机点火后产生的离子电流信号。
5.如权利要求1所述的基于离子电流预测发动机缸内空燃比的方法，其特征在于：所述步骤⑶和⑷，是通过采集到的离子电流信号特征值与通过缸内采样计算出的空燃比找到一种对应关系，在这种对应关系的基础上直接根据离子电流信号特征值预测空燃比。
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