CN112431695A

CN112431695A - 燃气发动机气缸egr率的测量系统

Info

Publication number: CN112431695A
Application number: CN202011475759.7A
Authority: CN
Inventors: 周维顺; 曾文芳; 李鸿发
Original assignee: Guangxi Yuchai Machinery Co Ltd
Current assignee: Guangxi Yuchai Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-03-02

Abstract

本发明公开了一种燃气发动机气缸EGR率的测量系统，包括气缸测点工装、气缸进气测量管道、多通道电磁控制阀以及气体分析仪；气缸测点工装设置在燃气发动机的进气歧管与燃气发动机的气缸进气口之间，气缸测点工装包括测试接口；气缸进气测量管道的一端连通气缸测点工装是测试接口；多通道电磁控制阀与气缸进气测量管道的另一端，多通道电磁控制阀能够控制气缸进气测量管道的连通或关闭；气体分析仪通过管道与多通道电磁控制阀连通，气体分析仪用以对多通道电磁控制阀输送的气体进行分析。本发明的测量系统能够实现对单个气缸或者多个气缸的EGR率进行测量。

Description

燃气发动机气缸EGR率的测量系统

技术领域

本发明是关于发动机领域，特别是关于一种燃气发动机气缸EGR率的测量系统。

背景技术

为满足国六排放法规，气体机均大多采用当量EGR燃烧的技术路线。目前监测EGR率的方法比较有局限性，缺少各缸测试EGR率的工装，基本上是通过容积法、流量法或者二氧化碳计算校核各缸总平均的实际EGR率，无法达到监测各缸实际EGR率的效果。各缸总平均EGR率代表不了真实的各缸缸内燃烧情况，对爆震、失火、混合均匀性判断都及零件的选型开发都缺少指导意义。

现有监测EGR率的方法存在以下缺点：

1、目前EGR率计算方法：

(1)容积法

ηEgr＝(V₁+V₂)/V₁*100％；

ηEgr是EGR率；

V₁是进气行程中EGR废气的体积，V₂是进气行程中新鲜空气的体积。

(2)二氧化碳法

ηEgr＝(CO₂进+CO₂排)/CO₂排*100％

CO₂进为新鲜空气与EGR废气混合后的进气中CO₂的体积分数；

CO₂排为排气中CO₂的体积分数。

目前通过测量二氧化碳浓度来计算EGR率，由于废气引入进气管，导致进气管中二氧化碳浓度(体积分数)增大，进气管中二氧化碳浓度越大，EGR率越大。

(3)流量法

ηEgr＝Mdot_EGR_act/(Mdot_EGR_act+Mdot_air+Mdot_fuel)

Mdot_EGR_act是EGR实际流量；Mdot_air是空气流量；Mdot_fuel是燃气流量；

2、目前的EGR测试方案是在发动机进气总管取一个测点采集总的进气CO₂，结合以上方法测量计算并校核EGR率(且不论干基还是湿基)，但测量EGR率都是基于单缸测量或者测量的是一个各缸总的EGR率。那便无法代表各缸的真实燃烧水平，无法对爆震、失火、混合均匀性进行准确判断，对零件的选型开发都缺少指导意义。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其能够实现对单个气缸或者多个气缸的EGR率进行测量。

为实现上述目的，本发明提供了一种燃气发动机气缸EGR率的测量系统，燃气发动机包括压气机、涡轮机、中冷器、混合器、CFV阀、EGR阀及EGR冷却器，测量系统包括气缸测点工装、气缸进气测量管道、多通道电磁控制阀以及气体分析仪；气缸测点工装设置在燃气发动机的进气歧管与燃气发动机的气缸进气口之间，气缸测点工装包括测试接口；气缸进气测量管道的一端连通气缸测点工装是测试接口；多通道电磁控制阀与气缸进气测量管道的另一端，多通道电磁控制阀能够控制气缸进气测量管道的连通或关闭；气体分析仪通过管道与多通道电磁控制阀连通，气体分析仪用以对多通道电磁控制阀输送的气体进行分析。

在一优选的实施方式中，气缸测点工装还包括工装本体，其设置在燃气发动机的进气歧管与燃气发动机的气缸进气口之间，测试接口设置在工装本体上。

在一优选的实施方式中，工装本体包括第一安装面以及第二安装面，第一安装面用以和进气歧管密封连接，第二安装面用以和气缸进气口密封连接。

在一优选的实施方式中，工装本体还包括过气孔，过气孔同时连通进气歧管和气缸进气口。

在一优选的实施方式中，测试接口连通过气孔。

在一优选的实施方式中，过气孔的数量为多个，且过气孔的数量等于燃气发动机的气缸进气口的数量。

在一优选的实施方式中，测试接口的数量为多个。

在一优选的实施方式中，每个过气孔连通至少一个测试接口。

在一优选的实施方式中，气缸测点工装还包括控制开关，其设置在测试接口上。

在一优选的实施方式中，燃气发动机气缸EGR率的测量系统还包括排气测量管道，其设置在涡轮机和气体分析仪之间。

与现有技术相比，本发明的燃气发动机气缸EGR率的测量系统具有以下有益效果：本方案通过增设气缸测点工装、气体分析仪、多通道电磁控制阀以及气缸进气测量管道等部件，可以满足一次性多缸或者单缸的EGR率的测试需求。同时可及时根据采集计算结果去进行零件选型、标定有深渊意义，并且对于研发和最终要达到更深一步的节能减排，来满足用户的使用要求提供了有效的保证。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的测量系统的基本原理示意图；

图2是根据本发明一实施方式的测量系统的简易原理示意图；

图3是根据本发明一实施方式的单过气孔气缸测点工装的结构示意图；

图4是根据本发明一实施方式的多过气孔气缸测点工装的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-压气机，2-涡轮机，3-中冷器，4-混合器，5-CFV阀，6-EGR阀，7-EGR冷却器，8-燃气发动机，9-气缸测点工装，91-工装本体，911-第一安装面，912-第二安装面，913-过气孔，92-测试接口，10-气体分析仪，11-多通道电磁控制阀，12-气缸进气测量管道，13-排气测量管道。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，根据本发明优选实施方式的一种燃气发动机气缸EGR率的测量系统，燃气发动机8包括压气机1、涡轮机2、中冷器3、混合器4、CFV阀5、EGR阀6及EGR冷却器7，测量系统包括气缸测点工装9、气体分析仪10、多通道电磁控制阀11以及气缸进气测量管道12。气缸测点工装9设置在燃气发动机8的进气歧管与燃气发动机8的气缸进气口之间，气缸测点工装9包括测试接口92。气缸进气测量管道12的一端连通气缸测点工装9是测试接口92。多通道电磁控制阀11与气缸进气测量管道12的另一端，多通道电磁控制阀11能够控制气缸进气测量管道12的连通或关闭。气体分析仪10通过管道与多通道电磁控制阀11连通，气体分析仪10用以对多通道电磁控制阀11输送的气体进行分析。

如图3所示，在一些实施方式中，气缸测点工装9还包括工装本体91，工装本体91设置在燃气发动机8的进气歧管与燃气发动机8的气缸进气口之间，测试接口92设置在工装本体91上。工装本体91包括第一安装面911以及第二安装面912，第一安装面911用以和进气歧管密封连接，第二安装面912用以和气缸进气口密封连接。工装本体91还包括过气孔913，过气孔913同时连通进气歧管和气缸进气口。测试接口92连通过气孔913。本实施例的气缸测点工装9为单体的，也就是说一个气缸测点工装9是单独设置在进气歧管的一个出气口和一个气缸进气口之间，多缸燃气发动机8测试时可以同时安装多个单体的气缸测点工装9。该实施例的一个工装本体91上可以设置至少一个测试接口92，也可以设置多个测试接口92，这样设计的目的是，可以同时满足多种测试的测试点的需求。

如图3所示，在一些实施方式中，过气孔913的数量为多个，且过气孔913的数量等于燃气发动机8的气缸进气口的数量。也就是说气缸测点工装9的工装本体91是一个整体，在工装本体91上设置多个过气孔913。本实施例的气缸测点工装9可以是一系列的，例如是适合四缸、六缸、八缸或者适用于V型发动机等。

在一些实施方式中，在多过气孔913的工装本体91上的测试接口92的数量也可以为多个。每个过气孔913连通至少一个测试接口92。目的同样是为了能够同时满足多种测试的测试点的需求。

在一些实施方式中，气缸测点工装9还包括控制开关(未绘示)，控制开关设置在测试接口92上。在某些实施方式中，采用带有控制开关的气缸测点工装9的测量系统可以省略多通道电磁控制阀11。

请参阅图1，在一些实施方式中，燃气发动机气缸EGR率的测量系统还包括排气测量管道，其设置在涡轮机2和气体分析仪10之间。排气测量管道用以采集燃气发动机8的排气CO₂。在排气测量管道上同样可以设置控制开关。

在一些实施方式中，燃气发动机气缸EGR率的测量系统还包括控制装置，其通过数据线缆连接多通道电磁控制阀11以及测试接口92上的控制开关，用以控制多通道电磁控制阀11或者控制开关的全部开启或关闭，或者部分开启或关闭。

请再次参阅图1和图2，在一些实施方式中，本发明的燃气发动机气缸EGR率的测量系统的工作原理如下：

燃烧的废气一部分用于涡轮增压，一部分通过EGR回路再循环参与燃烧。

当发动机参与循环燃烧时，可通过气体分析仪10分别采集进气CO₂和排气CO₂。排气CO₂可以通过13-排气测量管道进行采集。而各缸的进气CO₂可以通过气缸进气测量通道，从缸盖各缸的进气歧管进行采集进气CO₂测量，再通过多通道电磁控制阀11回到气体分析仪10参与计算。

例如：

当气体分析仪10的分析模块不满足6个缸同时测量计算需求，可用过多通道电磁控制阀11单独控制单缸或者多缸的进气CO₂进行采集，并用二氧化碳法进行计算。

气体分析仪10的分析模块满足6个缸同时测量计算需求，可忽略多通道电磁控制阀11，直接采集各缸进气CO₂，并用二氧化碳法进行计算。

本发明的燃气发动机气缸EGR率的测量系统的测量方法如下：

首先将气缸测点工装9安装在燃气发动机8的进气歧管和气缸进气口之间。用多条气缸进气测量管道12连接在气缸测点工装9的测试接口92和多通道电磁控制阀11之间。然后通过管道将多通道电磁控制阀11和气体分析仪10连接。启动燃气发动机8，利用控制装置控制多通道电磁控制阀11或者气缸测点工装9的多个测试接口92的控制开关的多路开启或者关闭、部分通道开启或者关闭，以及单通道的开启或者关闭，已达到通过气体分析仪10测量燃气发动机8的总体进气的CO₂分析、部分缸的进气的CO₂分析，或者单个缸的进气的CO₂分析。同时还可以通过控制排气测量管道上的控制开关的开启或关闭测量燃气发动机8的排气CO₂分析。

综上所述，本发明的燃气发动机气缸EGR率的测量系统具有以下优点：本方案通过增设气缸测点工装、气体分析仪、多通道电磁控制阀以及气缸进气测量管道等部件，可以满足一次性多缸或者单缸的EGR率的测试需求。同时可及时根据采集计算结果去进行零件选型、标定有深渊意义，并且对于研发和最终要达到更深一步的节能减排，来满足用户的使用要求提供了有效的保证。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims

1.一种燃气发动机气缸EGR率的测量系统，所述燃气发动机包括压气机、涡轮机、中冷器、混合器、CFV阀、EGR阀及EGR冷却器，其特征在于，所述测量系统包括：

气缸测点工装，其设置在所述燃气发动机的进气歧管与所述燃气发动机的气缸进气口之间，所述气缸测点工装包括测试接口；

气缸进气测量管道，其一端连通所述气缸测点工装是所述测试接口；

多通道电磁控制阀，其与所述气缸进气测量管道的另一端，所述多通道电磁控制阀能够控制所述气缸进气测量管道的连通或关闭；以及

气体分析仪，其通过管道与所述多通道电磁控制阀连通，所述气体分析仪用以对所述多通道电磁控制阀输送的气体进行分析。

2.如权利要求1所述的燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其特征在于，所述气缸测点工装还包括工装本体，其设置在所述燃气发动机的进气歧管与所述燃气发动机的气缸进气口之间，所述测试接口设置在所述工装本体上。

3.如权利要求2所述的燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其特征在于，所述工装本体包括第一安装面以及第二安装面，所述第一安装面用以和所述进气歧管密封连接，所述第二安装面用以和所述气缸进气口密封连接。

4.如权利要求2所述的燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其特征在于，所述工装本体还包括过气孔，所述过气孔同时连通所述进气歧管和所述气缸进气口。

5.如权利要求4所述的燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其特征在于，所述测试接口连通所述过气孔。

6.如权利要求2所述的燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其特征在于，所述过气孔的数量为多个，且所述过气孔的数量等于所述燃气发动机的所述气缸进气口的数量。

7.如权利要求4所述的燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其特征在于，所述测试接口的数量为多个。

8.如权利要求4所述的燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其特征在于，每个所述过气孔连通至少一个所述测试接口。

9.如权利要求1所述的燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其特征在于，所述气缸测点工装还包括控制开关，其设置在所述测试接口上。

10.如权利要求1所述的燃气发动机气缸EGR率的测量系统，其特征在于，还包括排气测量管道，其设置在所述涡轮机和所述气体分析仪之间。