发动机进气流量测量装置及发动机系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气体流量测量技术领域，尤其涉及发动机进气流量测量装置及发动机 系统。
【背景技术】
[0002] 随着机动车发动机排放法规的升级，迫切需要对发动机的进气过程进行精确控 制。目前，在发动机的控制系统中，主要是基于发动机的进气量进行闭环控制。为了对发动 机进行精确控制，需要准确测量发动机的进气量。
[0003] 现在主要使用热膜式空气流量计测量发动机的进气流量。热膜式空气流量计利用 惠斯通电桥进行流量检测，具体的：当空气流过作为惠斯通电桥一臂的温度补偿电阻和热 敏电阻时，使得惠斯通电桥失去平衡，之后为了使惠斯通电桥重新平衡，电路就增加通过热 敏电阻的电流，从而使得采样电阻上的电压值增大，空气流量的大小与采样电阻上的电压 值成正比。
[0004] 但是，热膜式空气流量计只有在气流很稳定时才能准确测量气流的流量，因此热 膜式空气流量计对管路的布置要求很高，当管路布置出现偏差时，就会导致流量监测出现 很大偏差。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发动机进气流量测量装置，该测量装置对 管路布置要求较低，并且具有较高的检测精度。本发明还公开包含该测量装置的发动机系 统。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 本发明公开一种发动机进气流量测量装置，包括：
[0008] 文丘里管，所述文丘里管串联在发动机的进气管路中；
[0009] 安装于所述文丘里管上的检测装置，所述检测装置检测所述文丘里管的入口处的 压力、所述文丘里管的喉口处的压力，以及所述文丘里管的入口处的温度，或者检测所述文 丘里管的入口处的压力、所述文丘里管的入口处和喉口处的压力差，以及所述文丘里管的 入口处的温度，利用以下公式计算单位时间内通过所述文丘里管的气体质量；
[0010]
V1 - P 1 1 …*
[0011] 其中
1为单位时间内通 过所述文丘里管的气体质量，C为流出系数，β为所述文丘里管的喉口直径与入口直径之 比，ε为所述文丘里管的膨胀系数，d为所述文丘里管的喉口直径，Λ P为所述文丘里管的 入口处和喉口处的压力差，Pl为所述文丘里管的入口处的压力，R为废气常量，Tl为所述文 丘里管的入口处的温度，k为等熵函数，τ为所述文丘里管的喉口处的绝对静压和入口处 的绝对静压之比。
[0012] 优选的，上述发动机进气流量测量装置中，所述文丘里管安装于压气机和中冷器 之间。
[0013] 优选的，上述发动机进气流量测量装置中，所述文丘里管安装于中冷器和节流阀 之间。
[0014] 优选的，上述发动机进气流量测量装置中，所述文丘里管安装于节流阀和发动机 的进气口之间。
[0015] 优选的，上述发动机进气流量测量装置中，所述检测装置包括第一压力传感器、第 二压力传感器、温度传感器和处理器；
[0016] 所述第一压力传感器的探头设置于所述文丘里管的入口处，所述第一压力传感器 用于检测所述文丘里管的入口处的压力；
[0017] 所述第二压力传感器的探头设置于所述文丘里管的喉口处，所述第二压力传感器 用于检测所述文丘里管的喉口处的压力；
[0018] 所述温度传感器的探头设置于所述文丘里管的入口处，所述温度传感器用于检测 所述文丘里管的入口处的温度；
[0019] 所述处理器分别与所述第一压力传感器、第二压力传感器以及所述温度传感器连 接，所述处理器利用所述文丘里管的入口处的压力、喉口处的压力以及入口处的温度，计算 单位时间内通过所述文丘里管的气体质量。
[0020] 优选的，上述发动机进气流量测量装置中，所述处理器通过CAN总线与机动车的 电子控制单元连接，所述处理器通过CAN总线将计算出的气体质量发送至所述电子控制单 J L 〇
[0021] 优选的，上述发动机进气流量测量装置中，所述检测装置包括集成式文丘里流量 传感器；
[0022] 所述集成式文丘里传感器的文丘里管入口压力检测端设置于所述文丘里管的入 口处，用于检测所述文丘里管的入口处的压力；
[0023] 所述集成式文丘里传感器的文丘里管喉口压力检测端设置于所述文丘里管的喉 口处，用于检测所述文丘里管的喉口处的压力；
[0024] 所述集成式文丘里传感器的文丘里管入口温度检测端设置于所述文丘里管的入 口处，用于检测所述文丘里管的入口处的温度；
[0025] 所述集成式文丘里流量传感器利用所述文丘里管的入口处的压力、喉口处的压力 以及入口处的温度，计算单位时间内通过所述文丘里管的气体质量。
[0026] 优选的，上述发动机进气流量测量装置中，所述集成式文丘里流量传感器通过CAN 总线与机动车的电子控制单元连接，所述集成式文丘里传感器将计算出的气体质量发送至 所述电子控制单元。
[0027] 优选的，上述发动机进气流量测量装置中，所述检测装置包括压力传感器、压差传 感器、温度传感器和处理器；
[0028] 所述压力传感器的探头设置于所述文丘里管的入口处，所述压力传感器用于检测 所述文丘里管的入口处的压力；
[0029] 所述压差传感器的一个探头设置于所述文丘里管的入口处、另一个探头设置于所 述文丘里管的喉口处，所述压差传感器用于检测所述文丘里管的入口处和喉口处的压力 差；
[0030] 所述温度传感器的探头设置于所述文丘里管的入口处，所述温度传感器用于检测 所述文丘里管的入口处的温度；
[0031] 所述处理器分别与所述压力传感器、所述压差传感器以及所述温度传感器连接， 所述处理器利用所述文丘里管的入口处的压力、所述文丘里管的入口处和喉口处的压力差 以及入口处的温度，计算单位时间内通过所述文丘里管的气体质量。
[0032] 本发明还公开一种发动机系统，包括发动机，并且在所述发动机的进气管路上设 置有上述任意一种发动机进气流量测量装置。
[0033] 由此可见：本发明公开的发动机进气流量测量装置，在发动机的进气管路上串联 文丘里管，检测装置检测文丘里管入口处的压力和温度，以及喉口处的压力或者入口处和 喉口处的压力差，之后利用文丘里管入口处的压力、入口处和喉口处的压力差、入口处的温 度以及文丘里管自身参数，就可以确定单位时间内通过文丘里管的气体质量，从而确定发 动机的进气流量。本发明公开的测量装置，只需要检测文丘里管入口处的压力和温度，以及 喉口处的压力或者入口处和喉口处的压力差，就可以确定发动机的进气流量，由于压力检 测和温度检测对气流变化的敏感性很低，即便气流不稳定仍能准确地检测温度和压力，因 此本发明公开的测量装置对管路结构的敏感性很低，也就是该测量装置对管路布置要求很 低，当发动机的进气管路发生变化时，仍能准确测量发动机的进气流量。另外，由于本发明 公开的测量装置对管路布置要求很低，因此能够降低整车布置的难度。
[0034] 本发明公开的发动机系统，包括上述的发动机进气流量测量装置，对管路布置要 求很低，当发动机的进气管路发生变化时，仍能准确测量发动机的进气流量。因此，采用本 发明公开的发动机系统，能够降低整车布置的难度。
【附图说明】
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0036] 图1为本发明公开的一种发动机进气流量测量装置的结构示意图；
[0037] 图2为本发明中文丘里管的一种安装位置示意图；
[0038] 图3为本发明中文丘里管的另一种安装位置示意图；
[0039] 图4为本发明中文丘里管的另一种安装位置示意图；
[0040] 图5为本发明公开的另一种发动机进气流量测量装置的结构示意图；
[0041] 图6为本发明公开的另一种发动机进气流量测量装置的结构示意图；
[0042] 图7为本发明公开的另一种发动机进气流量测量装置的结构示意图；
[0043] 图8为本发明公开的另一种发动机进气流量测量装置的结构示意图。