专利摘要

本发明公开了一种确定涡轮增压汽油机扫气率的方法，首先采集涡轮增压汽油机在非扫气工况下的CO、CO2值xi、yi和发动机排气中过量空气系数值然后将作为自变量、zi作为因变量进行三次多项式拟合，得到非扫气工况下与CO/CO2之间函数关系式，接着采集扫气工况下CO、CO2值X、Y与发动机排气中过量空气系数值将X、Y代入该函数关系式计算出出目标工况最后，根据和计算出到扫气工况下的扫气率。本发明能够快速确定涡轮增压汽油机的扫气率，缩短发动机燃烧开发周期，提高工作效率。

权利要求

1.一种确定涡轮增压汽油机扫气率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，采集涡轮增压汽油机在转速1500rpm～3000rpm、负荷率在80％～100％非扫气工况下的CO、CO2值x_i、y_i和 值z_i，i＝1,2,…n，n为工况点数， 为非扫气工况下发动机排气中过量空气系数；

步骤2)，将 作为自变量，z_i作为因变量，进行三次多项式拟合 得到非扫气工况下 与CO/CO2之间函数关系式：

$z=a_0+a_1\frac{x}{y}+a_2{\left(\frac{x}{y}\right)}^2+a_3{\left(\frac{x}{y}\right)}^3$

式中，z表示缸内过量空气系数 值； 表示排气中CO、CO2的比值；a₀、a₁、a₂、a₃分别表示拟合函数变量系数；

步骤3)，采集扫气工况下CO、CO2值X、Y与 值Z， 为扫气工况下发动机排气中过量空气系数；

步骤4)，将步骤3)中采集的扫气工况下CO、CO2值X、Y代入步骤2)中拟合多项式$z=a_0+a_1\frac{x}{y}+a_2{\left(\frac{x}{y}\right)}^2+a_3{\left(\frac{x}{y}\right)}^3,$得出目标工况

${\lambda }_{combustion}^1=a_0+a_1\frac{X}{Y}+a_2{\left(\frac{X}{Y}\right)}^2+a_3{\left(\frac{X}{Y}\right)}^3$

步骤5)，将步骤3)中采集的扫气工况下测试值 与步骤4)中得出的目标工况 代入以下公式，计算出到扫气工况下的扫气率SR：

$SR=(1-\frac{{\lambda }_{combustion}^1}{{\lambda }_{exhaust}^1})\times 100.$

2.根据权利要求1所述的确定涡轮增压汽油机扫气率的方法，其特征在于，所述步骤1)中转速间隔大于等于200rpm，工况点数n≥5。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机扫气技术，尤其涉及一种确定涡轮增压汽油机扫气率的方法。

背景技术

在涡轮增压汽油机中运用扫气技术，可以起到减少缸内残余废气量，降低燃烧室温度，提高新鲜充量，对提升汽油机机低速扭矩、改善发动机配备涡轮增压器引起的动力迟滞现象具有明显效果；但在另一方面，扫气技术使用条件较为苛刻，若运用不善，将会导致严重不良后果：如果扫气率控制不佳，则会导致尾气中的氧化反应难以顺利进行，造成NOx排放增加，排气温度过高，加速三效催化器的老化等不良后果。

增压发动机的扫气技术是在一定转速和负荷下对可变气门的配气相位进行精确控制的技术；在燃烧开发过程中，一般是基于排气温度或排气空燃比对发动机扫气进行被动控制，即当排气温度或者空燃比超过某一限值时，调整气门重叠角度，以确定扫气率处在控制范围之内；截止目前，国内外学者关于扫气进行了广泛的研究，其中瑞士发明专利“用于监测扫气过程中过程参数的扫气监测系统和方法”，专利号：(ZL200910134799.2)，公开了一种通过在气缸壁安装两个氧传感器的对两冲程柴油机扫气性能监测系统和方法，但该方法无法应用于四冲程汽油机；美国发明专利“用于确定和补偿发动机扫气的方法”,专利号：(ZL201210428273.7)，公开了一种通过发动机容积效率确定气缸扫气的方法，该方法测试仅能对稳定工况进行测试，不能准确反应瞬态工况下扫气率的变动情况因此；而在几乎所有论文中都是以排气温度、排放中NOx和CO的含量对扫气性能进行被动评估。因此现有技术存在目前对扫气率的确定存在着被动控制、准确度低等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种确定涡轮增压汽油机扫气率的方法，以快速准确确定涡轮增压汽油机扫气率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种确定涡轮增压汽油机扫气率的方法，包括如下步骤：

步骤1)，采集涡轮增压汽油机在转速1500rpm～3000rpm、负荷率在80％～100％非扫气工况下的CO、CO2值x_i、y_i和 值z_i，i＝1,2,…n，n为工况点数， 为非扫气工况下发动机排气中过量空气系数；

步骤2)，将 作为自变量，z_i作为因变量，进行三次多项式拟合 得到非扫气工况下 与CO/CO2之间函数关系式：

z=a0+a1xy+a2(xy)2+a3(xy)3]]>

式中，z表示缸内过量空气系数 值； 表示排气中CO、CO2的比值；a₀、a₁、a₂、a₃分别表示拟合函数变量系数；

步骤3)，采集扫气工况下CO、CO2值X、Y与 值Z， 为扫气工况下发动机排气中过量空气系数；

步骤4)，将步骤3)中采集的扫气工况下CO、CO2值X、Y代入步骤2)中拟合多项式z=a0+a1xy+a2(xy)2+a3(xy)3,]]>得出目标工况

λcombustion1=a0+a1XY+a2(XY)2+a3(XY)3]]>

步骤5)，将步骤3)中采集的扫气工况下测试值 与步骤4)中得出的目标工况 代入以下公式，计算出到扫气工况下的扫气率SR：

SR=(1-λcombustion1λexhaust1)×100.]]>

作为本发明一种确定涡轮增压汽油机扫气率的方法进一步的优化方案，所述步骤1)中转速间隔大于等于200rpm，工况点数n≥5。

扫气工况下参数 是基于将扫气工况CO、CO2比值在代入非扫气工况下 和CO、CO2比值所拟合多次函数的。

当发动机转速低于3000rpm、过量空气系数λ在0.85～0.95之间时，CO、CO2的比值与λ呈线性关系，将扫气工况下CO、CO2比值代入非扫气工况下CO、CO2比值与 所拟合公式可以计算出发动机转速低于3000rpm、过量空气系数λ在0.85～1.05之间时扫气工况下缸内 最后将计算 值与测试排气 测试代入扫气率计算公式从而得到扫气工况下的扫气率。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.能够快速确定涡轮增压汽油机的扫气率，为快速准确的提供给发动机研发人员提供数据；

2.改变目前依据排气温度、排气过量空气系数等参数被动控制扫气的局面，从而缩短发动机燃烧开发周期，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的CO、CO2测试仪和λ测试仪安装位置示意图；

图2为本发明工作步骤流程图。

图中，1-CO、CO2测试仪，2-串行端口RS232转USB，3-钢管，4-PC机，5-λ测试仪，6-宽域线性氧传感器，7-增压器涡轮机，8-排气总管，9-涡轮增压汽油机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

参照图1，为了确定扫气率，本发明通过测试装置来采集数据，该测试装置包含CO、CO2测试仪、宽域线性氧传感器、λ测试仪和PC机；

CO、CO2测试仪的气体采集管路与焊接在增压器涡轮机前排气总管的钢管相连接，CO、CO2测试仪通过串行端口RS232转USB端口与PC机相连；

宽域线性氧传感器安装在涡轮增压器涡轮机前排气总管外侧，宽域线氧传感器与λ测试仪相连，λ测试仪通过串行端口RS232转USB端口与PC机电相连；

PC机分别通过串行端口RS232转USB端口电连接CO、CO2测试仪与λ测试仪、接受二者传来的数据，进行处理运算，并显示计算所得扫气率。

使用CO、CO2测试仪和λ测试仪测试增压发动机低于3000rpm转速时的CO、CO2值机和过量空气系数λ值，CO、CO2测试仪和λ测试仪分别通过串行端口RS232转USB端口和将测试数据输送至PC机。在PC机中，通过MATLAB软件首先拟合非扫气工况下CO、CO2比值与非扫气工况下过量空气系数 多次函数关系式，接着将测试扫气工况的CO、CO2的比值代入所拟合公式计算出扫气工况下的缸内过量空气系数 最后将计算 与测试 代入扫气率计算公式得出扫气率并在PC机显示屏上显示，为增压发动机燃烧开发人员提供帮助。

如图2所示，结合上述增压发动机扫气率测试装置，本发明一种确定涡轮增压汽油机扫气率的方法的具体步骤如下：

步骤1)，非扫气工况下CO、CO2与 数据采集，首先通过CO、CO2测试仪与λ测试仪测试涡轮增压汽油机在转速1500rpm～3000rpm、负荷率在80％～100％非扫气工况下的CO、CO2值x_i、y_i与 值z_i，i＝1,2,…n，所测试数据分别由串行端口RS232转USB端口2和7传入PC机中，为保证测量精度，建议工况点数n≥5； 为非扫气工况下发动机排气中过量空气系数。

在非扫气工况下由于发动机燃烧室中不存在扫气现象，故燃烧室内的过量空气系数与三元催化器前排气管中的过量空气系数相等，因此有 为发动机燃烧室中过量空气系数。

步骤2)，PC机程序标定，将 i＝1,2,…n作为自变量， i＝1,2,…n作为因变量，进行三次多项式拟合 得到非扫气工况下 与CO/CO2之间函数关系式：

z=a0+a1xy+a2(xy)2+a3(xy)3;]]>

式中：z表示缸内过量空气系数 值； 表示排气中CO、CO2的比值；a₀、a₁、a₂、a₃分别表示拟合函数变量系数；

进行三次多项式拟合可以利用MATLAB软件。

步骤3)，采集扫气工况下CO、CO2值X,Y与 值，通过CO、CO2测试仪与λ仪5测试涡轮增压汽油机扫气工况下X,Y和 值，并将采集到的数据同步传输到PC机；其中， 为扫气工况下发动机排气中过量空气系数；此时，由于发动机采用了扫气技术，缸内过量空气系数

步骤4)，扫气工况下 计算，将步骤三测试数据X,Y代入步骤二拟合多项式z=a0+a1xy+a2(xy)2+a3(xy)3,]]>得出目标工况 即：

λcombustion1=a0+a1XY+a2(XY)2+a3(XY)3.]]>

步骤5)，扫气工况下扫气率计算，将扫气工况下测试值 与计算值 代入扫气率计算公式：

SR=(1-λcombustion1λexhaust1)×100]]>

计算得到扫气工况下的扫气率SR。

所述的确定涡轮增压汽油机扫气率计算中扫气工况下参数 是基于将扫气工况CO、CO2比值在代入非扫气工况下 与CO、CO2比值所拟合多次函数的。

下面根据上述的步骤给出一个具体的例子：

步骤1)，结合实验装置对非扫气工况进行测试，选择了两个工况，2000rpm/100N.m和1500rpm/80N.m对CO、CO2和过量空气系数进行测试，所得数据如表1所示：

步骤2)，PC机程序标定，将 i＝1,2,…n作为自变量， i＝1,2,…n作为因变量，利用MATLAB软件进行三次多项式拟合—— 即：

>>xiyi=[0.89/14.03,1.27/13.85,1.76/13.59,2.36/13.25,3.08/12.82,3.67/12.47,5.57/11.29];]]>

>>z_i＝0.99,0.98,0.96,0.94,0.92,0.9,0.85；

>>polyfit([xiyi],[zi],3)]]>

结果：-0.16520.4587-0.53741.0233

那么非扫气工况下 与CO/CO2之间函数关系式：

z=-0.1652(xy)3+0.4587(xy)2-0.5374xy+1.0233;]]>

步骤3)，采集扫气工况下CO、CO2值X,Y与 值，通过CO、CO2测试仪与λ仪测试涡轮增压汽油机扫气工况下CO、CO2值X,Y与 值，并将采集到的数据同步传输到PC机；其中， 表示扫气工况下发动机排气中过量空气系数的值；此时，由于发动机采用了扫气技术，缸内过量空气系数

步骤4)，扫气工况下 计算，将步骤三测试数据X,Y代入步骤二拟合多项式z=-0.1652(xy)3+0.4587(xy)2-0.5374xy+1.0233,]]>得出目标工况 得到

步骤5)，扫气工况下扫气率计算，将扫气工况下测试值 与计算值 代入扫气率计算公式：

SR=(1-λcombustion1λexhaust1)×100]]>

得到：

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种确定涡轮增压汽油机扫气率的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。