[發明專利]一種考慮殘留氣體的吸排氣量的計算方法

在審

• 申請號: 201310571148.6
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN104634394A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 邵永松
• 申請（專利權）人: 鎮江潤欣科技信息有限公司
• 主分類號: G01F1/00
• 分類號: G01F1/00;G01M15/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種考慮殘留氣體的吸排氣量的計算方法。

背景技術

隨著能源危機和車輛排放控制要求的日趨嚴格，迫切需要對發動機的燃燒過程以及殘留氣體等技術做深入研究。吸排氣量不僅是內燃機控制中的重要參數，而且對尾氣處理部分，即三效催化轉換裝置的凈化效率有很大影響。殘留氣體的多少對發動機排放增加、油耗增大、燃燒噪聲加劇，以及催化轉換裝置效率下降都有著直接的影響。

傳統的殘留氣體研究方法是直接測量進入發動機燃燒室內的空氣量和燃油量、根據燃燒情況等一系列參數最終取得氣體的成分及比例。但受到儀器制約，精確測量空氣流量十分困難；采用體積法或稱重法測量燃油消耗又需要較長時間。發動機氣缸內的混合氣是進入氣缸的空氣和燃油經過化學反應而成的多種氣體的混合，基于它輔助計算進排氣量遠遠方便與傳統測量方法，如可避免進氣管加裝空氣流量計對進氣量產生的影響，排放物的采樣簡單，可用于實車的測量等。該方法還可得到混合物中的各種氣體成分濃度，提供發動機燃燒效率，對發動機燃燒狀況進行故障診斷等。

發明內容

本專利對發動機燃燒室中殘留氣體的體積、成分、比例等各詳細參數進行計算，得出結果后對發動機進排氣量予以輔助計算，準確得出發動機氣缸內各個時刻燃燒的狀態。

附圖說明

圖1為測量坐標及位置示意圖。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。

實施例：

為了便于描述和分析氣缸內氣體的流態，將試驗用的氣缸用圖1的坐標圖表示。圖中z軸和y軸分別表示橫坐標和縱坐標，z軸表示氣缸內活塞的運動方向，活塞上止點的直徑中心為坐標原點。各測量點用軸方向表示，，oz平面上的A-A截面位置：-45mm≤y≤45mm，-65mm≤z≤7mm間隔為mm；如z平面上的B-B截面位置：-45mm≤z≤45mm，-65mm≤z≤-10mm間隔為5mm，每次試驗測量點總數為50000點。

發動機轉速600r/min，活塞運動平均速度1.48m/s時，而且水平方向所求得了的測點均軸向速度分布圖。在AA截面上，氣缸中心(y＝O)和缸壁附近(y±45mm)位置，氣流速度方向向下，其他部位方向正好相反，這是由于發動機在進氣行程時，出現氣體從閥門倒流的緣故；在曲軸轉角為90度CA時，向下方向速度的流動值比向上的大1.5倍，而且由于正反2個方向的氣流存在，將在進氣口表面形成轉動的擠壓氣流。在BB截面上，曲軸角度在180度CA時，排氣右側壁附近(35mm≤z≤45mm)速度方向朝下，左側(-45mm≤z≤-35mm)速度方向朝上，即氣缸氣體的運動狀態是回轉的渦流。進氣側壁附近向上的速度比排氣側壁附近向下運動的流速值大約2.5倍。

發動機轉速為600r/min，活塞速度1.48m/s時，活塞的運動方向上的徑向速度分布：不同位置(z為-10、-30、-60mm)、A-A和B-B截面的徑向速度是在根據需要進行反復多次而且測點數相當多的情況下所得。從軸的平均速度來看，在曲軸轉角為180度CA時，z＝-60mm的速度分布為負值(從排氣側到進氣側)，由此得知此時缸內氣流流動狀態在平面內是順時針轉動的；對于了軸方向速度的方向，在z為-10、-30、-60mm的3個位置中，其向速度大的方向偏流。同理，在氣缸的中心線上的速度方向也如此。此外，相同的活塞位置，z軸方向的徑向平均速度比y方向的大3～5倍。

無論是進氣行程還是壓縮行程，在z為-10～0mm時的氣體速度方向和大小變化最為復雜；進氣行程中，在曲軸轉角60度CA時曲線拐點曲率半徑最小，表明此角度下氣體流動方向變化較大，與之前的結果相吻合。進氣行程比壓縮行程復雜，進氣行程的平均速度比壓縮行程大1.6倍。研究掌握z為-10～0mm氣體速度方向和大小變化情況，對改善燃油氣體的混合質量、提高熱效率起著重要作用。

在殘留氣體分析中，碳氫化合物和氧的濃度值高，一般是由點火系統不良和混合氣過稀引起的。當尾氣中的碳氫化合物、一氧化碳濃度高、氧和二氧化碳濃度低時，說明發動機的工作工況是濃混合氣。如果發動機燃燒室的空氣不足，不能保證正常燃燒，那么CO的濃度值低，氧、一氧化碳濃度高，比例越合適。越完全燃燒時，CO的濃度值就越高，其最大值在13.5％一14.8％之間，此時，一氧化碳CO的濃度值很低或接近零。