CN109883719B - 一种增压直喷汽油机扫气量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增压直喷汽油机扫气量测量方法，属于增压直喷汽油机试验测量领域，针对目前的扫气量测量结果不够精确，不利于混合气的精确控制，本发明利用不发生扫气和非加浓情况下缸内过量空气系数λcyc与排气过量空气系数λexh相等的性质，利用氧气的体积浓度O₂％、一氧化碳的体积浓度CO％数据拟合出缸内过量空气系数λcyc经验公式Fn，将其用于在线实时测量中，测量结果精度高于现有技术5％。本发明能够直观、快速计算扫气量，便于发动机的性能开发以及ECU内扫气参数的优化，提高工作效率。

Description

一种增压直喷汽油机扫气量测量方法

技术领域

本发明涉及发动机扫气技术，尤其涉及一种增压直喷汽油机扫气量测量方法，属于增压直喷汽油机试验测量领域。

背景技术

汽油机小型化作为降低油耗、排放的一种主要方式被广泛应用，小型化后的性能损失主要通过增压来补偿。但低速扭矩与涡轮延迟对驾驶性产生不利影响，而DVVT可以有效的缓解这种影响，并充分发挥增压直喷的潜力。但当气门重叠角较大时，出现的扫气工况会对空燃比、低端扭矩、催化器温度等产生一定影响,且扫气有利于抑制爆震。

扫气量的测量是带有扫气发动机性能开发与标定的一个重要环节，工程师常常苦于无法准确的计算扫气量。扫气量测量精确与否，直接影响目标混合气的控制，影响着发动机的动力性、经济性及排放。截至目前，扫气量的确定大多以排气中氧气含量或者一氧化碳的含量估算，亦或是用排温控制扫气边界，但都不够精确，不利于混合气的精确控制，给发动机性能开发及标定带来一定难度。

发明内容

本发明所要解决的针对背景技术中的发动机开发技术难题，提出一种增压直喷汽油机扫气量测量方法，以便能够准确的测量扫气量，便于扫气区混合气的控制。

本发明采取如下技术方案解决上述技术难题。

一种增压直喷汽油机扫气量的测量方法，包括如下步骤：

1)在不发生扫气和非加浓情况下，测量涵盖低、中、高至少3个转速，并在每个转速中选择低、中、高至少3个负荷工况点，测量不同排气过量空气系数λexh、氧气的体积浓度O₂％、一氧化碳的体积浓度CO％和二氧化碳的体积浓度CO₂％数据；

其中，所述的低转速指转速＜2000r/min，中转速指转速在2000～4000r/min之间，高转速指转速＞4000r/min；低负荷指负荷<30％，高负荷指负荷>70％，中负荷为30％～70％；

2)通过步骤1)中测得数据，无扫气发生时，缸内过量空气系数λcyc与排气过量空气系数λexh相等，因此利用数据处理工具按照以下形式拟合，可以经验公式Fn：

上述三个公式中a、b、c代表系数，λexh代表排气过量空气系数，λcyc代表缸内过量空气系数，A代表一氧化碳/耗氧量；上述三种形式根据拟合后的精度进行选择，选择精度最高的形式；

其中，

3)采集实时氧气的体积浓度O₂％和一氧化碳的体积浓度CO％数据，选择其中精度最高的形式计算出缸内过量空气系数λcyc，

4)采集实时油耗量FB计算出缸内气量MFC，公式如下：

MFC＝FB×14.6×λcyc

式中FB为实时油耗量。

5)采集实时排气过量空气系数λexh计算出总进气量MFE

MFE＝FB×14.6×λexh

6)计算出扫气量MFS＝MFE-MFC。

上述的排气过量空气系数λexh测量范围从0.7到1.0(λexh>1时无明显规律)，测量时间间隔为0.25s。

本发明的有益效果：

1.能够准确实时测量扫气量，提高试验效率，缩短发动机性能开发与标定周期。

2.改变了依靠排气中氧气含量或者一氧化碳的含量估算、亦或是用排温控制扫气边界的粗略控制现状，有利于发动机扫气区混合气精确控制。

3、测量精度高于现有技术5％

附图说明

图1为本发明计算逻辑图；

图2为本发明λcyc与一氧化碳/耗氧量关系；

图3为本发明实际拟合经验公式Fn；

图4为本发明经验公式Fn精度偏差。

具体实施方式

结合本发明附图以具体实施例的方式对本发明技术方案做进一步详细说明：

本发明采用测试设备，其中包含排放测量设备，燃烧测量设备，空燃比测量设备及其他测控设备。

排放测量设备通过RS232将氧气、一氧化碳、二氧化碳等排放数据传输到测控系统PC，采集探头连接在增压器后三元催化器前。

空燃比(或过量空气系数)采用宽域氧传感器测量，安装在增压器后三元催化器前，包过测控系统及ECU用两个宽域氧传感器。

燃油测量设备及燃烧测量设备采用TCP/IP通讯向测控系统传输数据，电控系统采用ASAP3向测控系统传输数据。测控系统接受各测量设备传来的数据，进行处理计算在PC显示器上实时显示扫气量；

图1为本发明测量扫气量方法的逻辑框图，本实施例中采用一台三缸直喷增压、DVVT汽油机进行试验，具体实施步骤如下：

1).在不发生扫气和非加浓情况下，测量转速从1000r/min到5000r/min每间隔250r/min一个转速，相对负荷为20％、50％、80％，排气过量空气系数λexh测量范围从0.7到1.0，λexh>1时无明显规律，间隔为0.25s测量氧气、一氧化碳、二氧化碳等浓度数据及各测量设备数据，如油耗量FB。在不发生扫气和非加浓情况下，λcyc＝λexh(λexh代表排气过量空气系数，λcyc代表缸内过量空气系数)。

2).通过步骤1)中测得数据，无扫气发生时，缸内过量空气系数λcyc与排气过量空气系数λexh相等，因此利用数据处理工具按照以下形式拟合，可以经验公式Fn：

上述三个公式中a、b、c代表系数，λexh代表排气过量空气系数，λcyc代表缸内过量空气系数，A代表一氧化碳/耗氧量；上述三种形式根据拟合后的精度进行选择，选择精度最高的形式；

其中，

3).采集实时氧气的体积浓度O₂％和一氧化碳的体积浓度CO％数据，选择其中精度最高的形式计算出缸内过量空气系数λcyc，

4)采集实时油耗量FB计算出缸内气量MFC，公式如下：

MFC＝FB×14.6×λcyc

式中FB为实时油耗量。

5)采集实时排气过量空气系数λexh计算出总进气量MFE

MFE＝FB×14.6×λexh

6)计算出扫气量MFS＝MFE-MFC。

上述的排气过量空气系数λexh测量范围从0.7到1.0(λexh>1时无明显规律)，测量时间间隔为0.25s。

以上是对于本发明的背景、技术方案和效果的详细说明，以上仅是本发明的具体实施方式，对于Fn经验函数的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种增压直喷汽油机扫气量的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在不发生扫气和非加浓情况下，测量涵盖低、中、高至少3个转速，并在每个转速中选择低、中、高至少3个负荷工况点，测量不同排气过量空气系数λexh、氧气的体积浓度O₂％、一氧化碳的体积浓度CO％和二氧化碳的体积浓度CO₂％数据；

其中，所述的低转速指转速＜2000r/min，中转速指转速在2000～4000r/min之间，高转速指转速＞4000r/min；低负荷指负荷<30％，高负荷指负荷>70％，中负荷为30％～70％；

2)通过步骤1)中测得数据，无扫气发生时缸内过量空气系数λcyc与排气过量空气系数λexh相等，因此利用数据处理工具按照以下形式拟合，定义经验公式Fn：

上述三个公式中a、b、c代表系数，λexh代表排气过量空气系数，λcyc代表缸内过量空气系数，A代表一氧化碳/耗氧量；上述三种形式根据拟合后的精度进行选择，选择精度最高的形式；

其中，

3)采集实时氧气的体积浓度O₂％和一氧化碳的体积浓度CO％数据，选择其中精度最高的形式计算出缸内过量空气系数λcyc，

4)采集实时油耗量FB计算出缸内气量MFC，公式如下：

MFC＝FB×14.6×λcyc

式中FB为实时油耗量；

5)采集实时排气过量空气系数λexh计算出总进气量MFE

MFE＝FB×14.6×λexh

6)计算出扫气量MFS＝MFE-MFC；

上述的排气过量空气系数λexh测量范围从0.7到1.0，测量时间间隔为0.25s，步骤3)到步骤6)为在线实时检测。

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