[发明专利]确定发动机废气的氧气浓度的方法以及系统

说明书

技术领域

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

机动车在运行过程中会排放大量的氮氧化物(如NO和NO2)，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。

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。

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℃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

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。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开一种确定发动机废气的氧气浓度的方法，包括：

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；

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；

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；

利用公式计算当前时刻进入发动机的混合气体的氧气浓度，其中，m₁为进入发动机的空气的质量流量，m₂为进入发动机的废气的质量流量，m₃为发动机的总进气质量流量，为空气中的氧气浓度，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。

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：

利用公式m₃＝K*N_eng/2*V_eng计算发动机的总进气质量流量m₃，其中，K为发动机的充气效率，N_eng为发动机的转速，V_eng为发动机排量。

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：

利用公式计算进入发动机的空气的质量流量m₁；

利用公式计算进入发动机的废气的质量流量m₂；

其中，C₁为空气的比热容，C₂为废气的比热容，C₃为进入发动机的混合气体的比热容，T₁为进入发动机的空气的温度，T₂为进入发动机的废气的温度， T₃为进入发动机的混合气体的温度。

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。

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。

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；

所述第一温度传感器用于检测进入发动机的空气的温度；

所述第二温度传感器用于检测进入发动机的废气的温度；

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；

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：