專利名稱：估算排氣管中壓降的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種用于估算柴油機(jī)排氣管兩管段之間的壓降的方法。
背景技術(shù)：
公知的是，流體管道任意兩管段之間的壓降主要是在其中流動(dòng)的流體的 質(zhì)量流量的函數(shù)。在排氣管道中，不易直接測(cè)量廢氣的質(zhì)量流量，但在柴油 機(jī)的大多數(shù)控制策略中，供給發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣和燃料的流量是已知的，因
此很容易從這些已知量中計(jì)算出廢氣的質(zhì)量流量。相應(yīng)的，例如在EP1 081 347B1中建議使用廢氣流量W。PF和廢氣溫度Tb的函數(shù)f(WopF,Tb)估算顆粒
過(guò)濾器下游側(cè)的壓力，其中，WpDF是新鮮空氣流量和燃料流量的和。
函數(shù)f是一個(gè)多項(xiàng)式，它的系數(shù)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出。該方法實(shí)施起來(lái)相當(dāng) 麻煩，因?yàn)樾枰罅康膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)擬合具有兩個(gè)變量WDPF, Tb的多項(xiàng)式f。 此外，為估算顆粒過(guò)濾器下游的壓力Pb,過(guò)濾器下游側(cè)的溫度Tb必須是已 知的。因此，要么必須設(shè)置一個(gè)用于測(cè)量Tb的傳感器，要么建立一個(gè)計(jì)算 該溫度的數(shù)學(xué)模型。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種估算柴油機(jī)排氣管兩管段之間 的壓降的方法，該方法的實(shí)施比傳統(tǒng)方法更筒單快捷。
該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種方法解決，該方法包括以下步驟 -測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣的流量 -測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流量
-由所述新鮮空氣和燃料的流量計(jì)算出廢氣的流量，以及 -確定一估算的壓降，作為所述廢氣流量的函數(shù)， 其特征在于，廢氣流量是所述新鮮空氣和燃料流量的加權(quán)和，其中，燃 料流量的權(quán)重系數(shù)高于新鮮空氣流量的權(quán)重系數(shù)。
看來(lái)，使用這種權(quán)重系數(shù)就能以 一種非常筒明直接的方式考慮壓降對(duì)溫 度的依從關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)表明，燃料流量的權(quán)重系數(shù)應(yīng)是新鮮空氣流量的權(quán)重系數(shù)的至少兩
倍，而且在5倍至30倍的范圍內(nèi)更佳。
用于計(jì)算壓降的函數(shù)優(yōu)選是以廢氣流量為變量的多項(xiàng)式，并且該廢氣流 量可以作為其唯一的變量。
如果該方法被應(yīng)用于排氣管，其中， 一個(gè)所述管段包括一個(gè)壓力傳感器， 另一管段包括一個(gè)給出取決于壓力的讀數(shù)的第二傳感器，此外，該方法最好 還包括以下步驟 一是根據(jù)所述壓力傳感器的壓力讀數(shù)和已估算的壓降計(jì)算 所述另一管段中的壓力，二是根據(jù)已計(jì)算的壓力補(bǔ)償來(lái)自所述第二傳感器的 讀數(shù)。這樣一個(gè)第二傳感器例如可以是氧氣傳感器。
另外，所述管段之一也可以是排氣管道的下游端部。因?yàn)橄掠味瞬勘厝?始終處于環(huán)境壓力下，所以不必使用壓力傳感器就能計(jì)算出排氣管任意管段 內(nèi)壓力。
本發(fā)明其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)接下來(lái)參照附圖對(duì)實(shí)施形式的說(shuō)明闡 明。附圖中
圖1是柴油機(jī)的排氣系統(tǒng)的示意圖2是廢氣流量和壓降之間的相關(guān)系數(shù)的曲線圖，以及
圖3是測(cè)得的壓降和作為廢氣流量函數(shù)的估算的壓降的坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)組1,其具有四個(gè)氣缸， 一用于連接發(fā)動(dòng)機(jī) 組各個(gè)氣缸至顆粒過(guò)濾器3的廢氣歧管2, —消聲器5， 一在所述顆粒過(guò)濾 器3和消聲器5之間延伸的排氣管道4以及一個(gè)排出口管段6。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工 作且廢氣流經(jīng)圖1所示的排氣系統(tǒng)時(shí)，壓降出現(xiàn)在其任何一個(gè)組件中，因此， 例如鄰近顆粒過(guò)濾器3入口的氧氣傳感器7承受的壓力可能與處于排氣歧管 2上游部分的壓力傳感器8測(cè)得的壓力不同，并且，顆粒過(guò)濾器3承受的壓 降不同于傳感器8測(cè)得的壓力和環(huán)境壓力之間的壓差。
為了估算排氣系統(tǒng)任意兩點(diǎn)之間或排氣系統(tǒng) 一 特定點(diǎn)與外部環(huán)境之間 的壓降，必須知道流經(jīng)排氣系統(tǒng)的質(zhì)量流量。通常會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管內(nèi)設(shè)一個(gè)空氣流傳感器9，用于檢測(cè)流入氣缸的新鮮空氣流量，并且供給氣缸 的燃料會(huì)被測(cè)量，因此也是已知的。由此可以推斷出，從發(fā)動(dòng)機(jī)組l排出的 廢氣的質(zhì)量流量m。應(yīng)該是新鮮空氣的流量iT^和燃料流量mf的和 me=ma+mf。然而，發(fā)現(xiàn)基于這樣計(jì)算得出的廢氣流量，不能完全可靠地預(yù) 測(cè)排氣系統(tǒng)中的壓降。這并不奇怪，因?yàn)?，公知的是壓降不僅取決于質(zhì)量流 量，還取決于流動(dòng)氣體的溫度，并且該溫度可能會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件變化。 然而，令人驚奇的是，發(fā)現(xiàn)用M:ma + ztm,給出的加權(quán)質(zhì)量流量M替換上面 的代數(shù)質(zhì)量流量就能考慮到這一影響，其中k是正的常數(shù)。
圖2是圖1所示排氣系統(tǒng)中所測(cè)量的壓降和所估算的壓降之間的相關(guān)系 數(shù)R"作為權(quán)重系數(shù)k的函數(shù)的曲線圖。該曲線圖中，代數(shù)質(zhì)量流量mj目當(dāng) 于權(quán)重系數(shù)k二l。在該權(quán)重系數(shù)下，測(cè)量壓降和估算壓降間的相關(guān)系數(shù)略高 于0.96。在權(quán)重系數(shù)1^=2時(shí)，相關(guān)系數(shù)變得高于0.97。在6<1 28的范圍內(nèi)， 相關(guān)系數(shù)高于0.99，在12〈k〈15時(shí)，相關(guān)系數(shù)幾乎完全地為>0.998。顯然， 排氣系統(tǒng)中的壓降與任何溫度和/或負(fù)載的依從關(guān)系可以通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)臋?quán) 重系數(shù)k的值而被完美地考慮到。
圖3示出了壓降A(chǔ)p和加權(quán)的質(zhì)量流量M在發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作范圍內(nèi)的 關(guān)系A(chǔ)p二f(M)。在該圖中，各點(diǎn)表示所測(cè)得的值，曲線f給出了加權(quán)質(zhì)量流 量M和壓降之間的估算關(guān)系。估算的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)幾乎完全一致。圖3所 示的曲線f是二項(xiàng)式或多項(xiàng)式，其例如可以通過(guò)與實(shí)-瞼數(shù)據(jù)的最小二乘法擬 合獲得。
權(quán)重系數(shù)k的最優(yōu)值在一定程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。然而，通過(guò)獲 取壓降A(chǔ)p的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，新鮮空氣流量r^和燃料流量mf ,并且進(jìn)行公式 Ap二a2(ma + ztm,)2+aKma + A:m,)中的多項(xiàng)式系數(shù)a2， al和權(quán)重系數(shù)k的最小二 乘法擬合，可以相當(dāng)直接明了地得出給定發(fā)動(dòng)機(jī)的最優(yōu)權(quán)重系數(shù)。
附圖標(biāo)記列表 發(fā)動(dòng)機(jī)組1
排氣歧管2 顆粒過(guò)濾器3 排氣管道4 消聲器5 出口管段6 氧氣傳感器7 壓力傳感器8 空氣流量傳感器9
權(quán)利要求
1.一種用于估計(jì)柴油機(jī)的排氣管道的兩管段之間的壓降(Δp)的方法，其包括以下步驟-測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣的流量 id="icf0001" file="A2008101319500002C1.tif" wi="11" he="5" top= "48" left = "109" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>-測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流量 id="icf0002" file="A2008101319500002C2.tif" wi="11" he="5" top= "56" left = "99" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>-由所述新鮮空氣和所述燃料的流量 id="icf0003" file="A2008101319500002C3.tif" wi="17" he="5" top= "64" left = "109" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>計(jì)算出一廢氣的流量 id="icf0004" file="A2008101319500002C4.tif" wi="9" he="5" top= "64" left = "172" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>-確定一估算的壓降(Δp)，作為所述廢氣流量 id="icf0005" file="A2008101319500002C5.tif" wi="10" he="4" top= "72" left = "130" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>的函數(shù)，其特征在于，所述廢氣流量 id="icf0006" file="A2008101319500002C6.tif" wi="10" he="5" top= "80" left = "94" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>是所述新鮮空氣和所述燃料的流量 id="icf0007" file="A2008101319500002C7.tif" wi="18" he="5" top= "88" left = "19" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>的加權(quán)和，其中，所述燃料流量 id="icf0008" file="A2008101319500002C8.tif" wi="9" he="5" top= "88" left = "108" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>的權(quán)重系數(shù)(k)高于所述新鮮空氣流量 id="icf0009" file="A2008101319500002C9.tif" wi="9" he="5" top= "96" left = "35" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>的權(quán)重系數(shù)。
2. 按權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述燃料流量(mf )的權(quán)重系數(shù)(k) 是所述新鮮空氣流量(n^ )的權(quán)重系數(shù)的至少兩倍。
3. 按權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述燃料流量(mf )的權(quán)重系數(shù)是所 述新鮮空氣流量(1^ )的5至30倍。
4. 按前述各項(xiàng)權(quán)利要求之一所述的方法，其中，用于計(jì)算所述壓降(Ap) 的函數(shù)(f)是一個(gè)以廢氣流量(M )為變量的多項(xiàng)式。
5. 按前述各項(xiàng)權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述管段之一包括一個(gè) 壓力傳感器(8)，并且所述另一管段包括一個(gè)給出取決于壓力的讀數(shù)的第二傳 感器(7)，此外，該方法還包括根據(jù)所述壓力傳感器(8)的壓力讀數(shù)和所述估 算的壓降計(jì)算所述另一管段中的壓力的步驟，以及包括根據(jù)所計(jì)算出的壓力 補(bǔ)償來(lái)自于所述第二傳感器(7)的讀數(shù)的步驟。
6. 按權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中，所述管段之一是所述排氣 管道的下游端部(6)。
全文摘要
一種用于估計(jì)柴油機(jī)的排氣管道的兩管段之間的壓降(Δp)的方法，其包括以下步驟-測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣的流量(m<sub>a</sub>)，-測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流量(m<sub>f</sub>)，-由所述新鮮空氣和所述燃料的流量(m<sub>a</sub>，m<sub>f</sub>)計(jì)算出一廢氣的流量(M)，-確定一估算的壓降(Δp)，作為所述廢氣流量(m)的函數(shù)，其特征在于，所述廢氣流量(M)是所述新鮮空氣和所述燃料的流量(m<sub>a</sub>，m<sub>f</sub>)的加權(quán)和，其中，所述燃料流量(m<sub>f</sub>)的權(quán)重系數(shù)(k)高于所述新鮮空氣流量(m<sub>a</sub>)的權(quán)重系數(shù)。
文檔編號(hào)F01N3/023GK101344025SQ200810131950
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者喬瓦尼·羅瓦蒂, 湯馬索·德法齊奧, 莫拉·丁蒂諾 申請(qǐng)人:Gm全球科技運(yùn)作股份有限公司