[发明专利]一种增压发动机EGR率的测量与计算方法

说明书

本发明公开了一种增压发动机EGR率的测量与计算方法：计算总充量质量流量；计算废气质量流量；计算基于EGR阀前后压力得到的EGR率1；计算压气机的等熵效率；将压气机实际转速转化为压气机折合转速；算出压气机实际质量流量；计算基于压气机脉谱推导得到的EGR率2；计算燃油质量流量；计算废气质量流量；计算无EGR时燃烧消耗的氧气摩尔数和废气单位摩尔质量；计算有EGR时废气单位摩尔质量；计算基于排气氧传感器得到的EGR率3；计算最终的EGR率。本发明以基于EGR阀前后压力的EGR率计算方法为主，结合基于排气氧传感器的EGR率计算方法和基于压气机脉谱推导EGR率的计算方法，可以不使用文丘里管流量计，简单高效的计算EGR率。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，更具体的说，是涉及一种增压发动机EGR率的测量与计算方法。

背景技术

废气再循环(EGR)是将气缸燃烧后的部分废气与新鲜进气重新混合作为混合气用于燃烧的技术，也是目前降低发动机NOx排放的主要措施之一。再循环废气对混合气形成、滞燃期、燃烧反应速率、缸内燃烧温度都有重要影响，因此精确可靠地计算出EGR率对控制燃烧过程和降低排放物至关重要。

目前发动机多采用文丘里流量计来计算EGR率，但这种装置在瞬态时精度较低，且废气中含有水蒸气和碳烟，在实际使用中压力传感器引压管会出现积液、积碳现象。这种积液、积碳往往会造成传感器测量失真，导致传感器的输出出现波动。在寒冷的冬季或高寒地带，引压管内冷凝水容易结冰冻堵，最终导致流量计无法正常运行。另外，文丘里管喉口处存在节流损失，影响EGR率的提升并造成油耗恶化。

现有的EGR率测量与计算方法主要有以下几种：

一种替代方法是基于燃烧参数与EGR率的经验函数，利用缸压、着火延迟、预混燃烧比等参数计算EGR率，但由于燃烧过程的差异，这种方法对不同发动机应用难度较大。

另一种替代方法是假设EGR阀为理想喷嘴，测量阀门前后压力，通过基础热力学公式计算废气流量，并结合进气流量计算EGR率。当EGR阀前后压力的压力差较小时，此方法将对压力传感器的测量误差极为敏感，较小的压力测量误差会带来较大的EGR率计算误差。

通过获取流经增压器的气流质量也可以计算EGR率，测量压气机出口压力和进口压力计算得到压比，结合在增压器安装的转速传感器，基于压气机转速和压比确定压气机实际运行工况点，得到折合流量，再结合进气温度，推导得出流经压气机的空气质量流量，进而可以计算EGR率。由于压气机在大流量时容易气阻，小流量时容易喘振且气流运动不稳定，所以在小流量低压比时脉谱无法准确表述。该方法可在压气机正常脉谱运行工况下进行EGR率的计算推导，在实际应用中可作为EGR率的辅助计算方法。

采用氧传感器测量排气氧浓度，进而计算EGR率也是一种可行的方法。假设柴油完全燃烧，结合氧传感器实测的尾气氧浓度，以相同的柴油消耗同等质量的氧气为等量关系，构建在无EGR和有EGR下的联立方程组，通过迭代计算推导出新鲜进气量、废气量以及废气摩尔质量等，进而计算出EGR率。由于柴油是混合物，无确定的燃料成分，对EGR率的计算有一定的影响，因此该模型需要实验标定和修正。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，针对文丘里流量计存在的问题，提出一种增压发动机EGR率的测量与计算方法，以基于EGR阀前后压力的EGR率计算方法为主，结合基于排气氧传感器的EGR率计算方法和基于压气机脉谱推导EGR率的计算方法，可以不使用文丘里管流量计，简单高效的计算EGR率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明增压发动机EGR率的测量与计算方法，包括以下过程：