确定发动机废气的氧气浓度的方法以及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气体检测技术领域，尤其涉及确定发动机废气的氧气浓度的方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 机动车在运行过程中会排放大量的氮氧化物（如N0和N02)，氮氧化物是在高温富 氧条件下生成的。为了减少机动车排气中氮氧化物的含量，目前出现了废气再循环（EGR) 系统：将发动机排放的部分废气导入发动机的进气管路中，废气与空气混合之后进入发动 机的气缸中，能够降低气缸内的温度和含氧量，从而降低排气中氮氧化物的含量。
[0003] 为了保证发动机的动力性能，要控制适量的废气参与再循环。而确定参与再循环 的废气量的过程需要基于发动机废气的氧气含量实现。目前检测发动机废气的氧气含量主 要采用以下方式：一，在发动机的排气管上加装氧气浓度传感器，通过氧气浓度传感器来实 时测量废气中的氧气浓度；二，在发动机的进气管上加装氧气浓度传感器，通过氧气浓度传 感器的氧气浓度实测值和发动机的喷油量计算废气中的氧气浓度。
[0004] 但是，上述检测发动机废气中氧气浓度的方式存在弊端：氧气浓度传感器只有在 自身被加热至700°C左右之后才可进行氧气浓度测量，因此，在机动车启动之后首先要对氧 气浓度传感器进行预热（通常为5至10分钟），之后才可以进行氧气浓度测量，测量准备时 间过长。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种确定发动机废气的氧气浓度的方法及系 统，能够在机动车启动之后快速确定发动机废气中的氧气浓度。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 本发明公开一种确定发动机废气的氧气浓度的方法，包括：
[0008] 利用发动机的充气效率、发动机的转速和发动机排量计算发动机的总进气质量流 量；
[0009] 检测进入发动机的空气的温度、进入发动机的废气的温度和进入发动机的混合气 体的温度；
[0010] 利用进入发动机的空气的温度、进入发动机的废气的温度、进入发动机的混合气 体的温度和发动机的总进气质量流量，计算进入发动机的空气的质量流量和进入发动机的 废气的质量流量；
[0011] 利用公另
计算当前时刻进入发动机的混合气体的 氧气浓度义2力'其中，nii为进入发动机的空气的质量流量，1112为进入发动机的废气的质量流 量，发动机的总进气质量流量，42k为空气中的氧气浓度，2'6> 2f在发动机开启之后的首 次计算过程被配置为初始值，在后续计算过程被配置为最近一次计算得到的发动机废气的 氧气浓度；
[0012] 利用公另
计算发动机废气的氧气浓度'其中，F为被 气缸喷射的燃油消耗掉的氧气量。
[0013] 优选的，利用发动机的充气效率、发动机的转速和发动机排量计算发动机的总进 气质量流量，包括：
[0014] 利用公式m3= K*N eng/2*Veng计算发动机的总进气质量流量m 3，其中，K为发动机的 充气效率，Nmg为发动机的转速，V mg为发动机排量。
[0015] 优选的，利用进入发动机的空气的温度、进入发动机的废气的温度、进入发动机的 混合气体的温度和发动机的总进气质量流量，计算进入发动机的空气的质量流量和进入发 动机的废气的质量流量，包括：
[0016] 利用公式
计算进入发动机的空气的质量流 量叫；
[0017] 利用公另
j算进入发动机的废气的质量流量 m2;
[0018] 其中，Ci为空气的比热容，C 2为废气的比热容，C 3为进入发动机的混合气体的比热 容，为进入发动机的空气的温度，T 2为进入发动机的废气的温度，T 3为进入发动机的混合 气体的温度。
[0019] 优选的，检测进入发动机的空气的温度为：检测位于空气滤清器之后的进气管中 的空气的温度。
[0020] 优选的，检测进入发动机的废气的温度为：检测EGR废气再循环阀出口的温度。
[0021] 本发明还公开一种确定发动机废气的氧气浓度的系统，包括第一温度传感器、第 二温度传感器、第三温度传感器和处理器；
[0022] 所述第一温度传感器用于检测进入发动机的空气的温度；
[0023] 所述第二温度传感器用于检测进入发动机的废气的温度；
[0024] 所述第三温度传感器用于检测进入发动机的混合气体的温度；
[0025] 所述处理器分别与所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器连 接，所述处理器用于计算发动机废气的氧气浓度，具体包括：
[0026] 利用发动机的充气效率、发动机的转速和发动机排量计算发动机的总进气质量流 量；利用发动机的空气的温度、进入发动机的废气的温度、进入发动机的混合气体的温度和 发动机的总进气质量流量，计算进入发动机的空气的质量流量和进入发动机的废气的质量 流量；利用公式
d算当前时刻进入发动机的混合气体的氧 气浓度^?2力'其中，11^为进入发动机的空气的质量流量，1112为进入发动机的废气的质量流 量，1113为发动机的总进气质量流量，42k为空气中的氧气浓度，化^在发动机开启之后的首 次计算过程被配置为初始值，在后续计算过程被配置为最近一次计算得到的发动机废气的 氧气浓度；利用公式
计算发动机废气的氧气浓度'其中，F为 被气缸喷射的燃油消耗掉的氧气量。
[0027] 优选的，所述第一温度传感器的检测探头设置于位于滤清器之后的进气管中。
[0028] 优选的，所述第二温度传感器的检测探头设置于EGR废气再循环阀的出口处。
[0029] 优选的，所述第三温度传感器的检测探头设置于所述发动机的进气口处。
[0030] 优选的，所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器为热敏电阻式 温度传感器。
[0031] 由此可见，本发明的有益效果为：
[0032] 本发明公开的确定发动机废气的氧气浓度的方法，首先利用发动机的充气效率、 发动机的转速和发动机的排量计算发动机的总进气质量流量，之后利用进入发动机的空气 的温度、进入发动机的废气的温度、进入发动机的混合气体的温度以及发动机的总进气质 量流量计算进入发动机的空气的质量流量和进入发动机的废气的质量流量，之后基于前述 数据就可以确定发动机废气的氧气浓度。本发明公开的确定发动机废气的氧气浓度的方 法，使用到的检测数据仅包括三个温度值，由于温度传感器可以随时进行温度检测，因此基 于本发明公开的方法，在发动机启动之后可以快速确定发动机废气中的氧气浓度。另外，由 于温度传感器对于气流变化的敏感性很低，即便气流不稳定仍能够准确检测温度，因此，本 发明公开的方法对管路结构的敏感性很低，从而能够降低对发动机管路布局的要求。
[0033] 本发明公开的确定发动机废气的氧气浓度的系统，通过三个温度传感器检测进入 发动机的空气的温度、进入发动机的废气的温度、进入发动机的混合气体的温度，处理器利 用发动机的充气效率、发动机的转速和发动机的排量计算发动机的总进气质量流量，之后 基于三个温度传感器检测到温度值和发动机的总进气质量流量就可以确定发动机废气的 氧气浓度。本发明公开的确定发动机废气的氧气浓度的系统，使用到的检测数据仅包括三 个温度值，由于温度传感器可以随时进行温度检测，因此基于本发明公开的系统，在发动机 启动之后可以快速确定发动机废气中的氧气浓度。另外，由于温度传感器对于气流变化的 敏感性很低，即便气流不稳定仍能够准确检测温度，因此，本发明公开的系统对管路结构的 敏感性很低，从而能够降低对发动机管路布局的要求。
【附图说明】
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