发动机空燃比分析系统

本发明涉及发动机，特别涉及发动机空燃比分析系统。

背景技术：

1、空燃比(过量空气系数)是颗粒物原排产生的重要影响因素。常用的检测空燃比的方法为在排气管中安装氧传感器，但发动机启动后，氧传感器在过露点后才能正常工作，过露点前缺失精确的氧传感器空燃比信号，而颗粒物排放在发动机启动到氧传感器正常工作前占据非常大的比重，由上述方法得到的空燃比失真。传统方法通过启动后运行时间、启动水温等对颗粒物原始排放进行修正，无法良好覆盖多种稳定工况及动态工况的排放产生场景，致使gpf碳载量模型计算与实际碳载量误差较大。如果能够相对准确的计算出氧传感器准备阶段的空燃比，对原始排放进行空燃比的修正计算(与氧传感器正常工作后一样)，则能够更精确的计算gpf碳载量模型值，显著减少多变的运行工况下的计算误差。因此，急需提供一种发动机空燃比分析系统，能够分析出氧传感器正常工作前的空燃比，从而得到更加全面、准确的空燃比，有利于更精确的计算gpf碳载量模型值，显著减少多变的运行工况下的计算误差。

技术实现思路

1、本发明提供了发动机空燃比分析系统，能够分析出氧传感器正常工作前的空燃比，从而得到更加全面、准确的空燃比，有利于提升gpf载碳量计算结果的准确性。

2、为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：

3、发动机空燃比分析系统，包括空燃比计算模块、空燃比获取模块和空燃比集合生成模块；

4、所述空燃比计算模块，用于建立空燃比分析模型，所述空燃比分析模型根据目标空燃比、启动喷油加浓因子、启动后加浓因子、暖机加浓因子、转速及充量map图、水温及起动水温map图，计算模型空燃比；所述转速及充量map图中，横坐标为转速，纵坐标为充量；所述水温及起动水温map图中，横坐标为水温，纵坐标为起动水温；

5、模型空燃比的计算公式如下：

6、

7、式中，f_facalc为模型空燃比，a为目标空燃比，f_st为启动喷油加浓因子，f_as为启动后加浓因子，f_wu为暖机加浓因子，map(n，i)为转速及充量map图中基于转速和充量的空燃比修正因子，map(1，c2)为水温及起动水温map图中基于水温和起动水温的空燃比修正因子；

8、所述空燃比获取模块，用于获取氧传感器工作阶段的实际空燃比；

9、所述空燃比集合生成模块，用于根据模型空燃比和实际空燃比，生成空燃比集合。

10、进一步，所述空燃比集合生成模块，用于获取标定量和软件运行周期，根据模型空燃比、实际空燃比、标定量和软件运行周期，计算过渡空燃比；还用于根据模型空燃比、过渡空燃比和实际空燃比，生成空燃比集合。

11、进一步，过渡空燃比的计算公式如下：

12、f_fa＝f_facalc+(f_faactual-f_facalc)×f_cal×dt

13、式中，f_fa为过渡空燃比，f_facalc为模型空燃比，f_faactual为实际空燃比，f_cal为标定量，dt为软件运行周期；

14、所述标定量的预设取值范围为[0，1]。

15、进一步，所述空燃比计算模块包括模型建立模块、模型修正模块和模型空燃比计算模块；

16、所述模型建立模块，用于建立空燃比分析模型，所述空燃比分析模型根据目标空燃比、启动喷油加浓因子、启动后加浓因子、暖机加浓因子、转速及充量map图、水温及起动水温map图，计算模型空燃比；

17、所述模型修正模块，用于获取宽域氧传感器的传感器信号，根据宽域氧传感器的传感器信号和模型空燃比，调整空燃比分析模型中的转速及充量map图、水温及起动水温map图；

18、所述模型空燃比计算模块，由于根据调整后的空燃比分析模型，计算模型空燃比。

19、进一步，还包括氧流量计算模块，用于根据空燃比集合和充量，计算氧流量；

20、氧流量的计算公式如下：

21、

22、式中，fio2为氧流量，i为充量，b为充量转换系数，f为空燃比；所述空燃比为模型空燃比、过渡空燃比或实际空燃比。

23、进一步，所述氧流量计算模块中存储有排气流量系数对照表，所述排气流量系数对照表记录了发动机排气流量与充量转换系数的对应关系；

24、所述氧流量计算模块，用于获取发动机排气流量，并参照排气流量系数对照表，生成充量转换系数。

25、本发明的原理及优点在于：

26、1、采用空燃比分析模型，根据目标空燃比、启动喷油加浓因子、启动后加浓因子、暖机加浓因子、转速及充量map图、水温及起动水温map图，计算模型空燃比，从而可以在氧传感器正常工作前，通过空燃比分析模型相对准确的分析出当前的空燃比，从而得到更加全面、准确的空燃比，有利于提升碳颗粒排放计算结果的准确性。还可以通过更加准确的空燃比作为计算gpf碳载量的输入数据，从而得到更加精确的gpf碳载量模型值，且由于根据宽域氧传感器的传感器信号对转速及充量map图进行了修正，提升了模型计算了准确性，使其能够在全工况下更加贴近实际值；对水温及起动水温map图进行了修正，使其可以适度反应低油温下油膜对空燃比的影响，综合提升了模型计算的准确性，显著减少了多变的运行工况下，空燃比及gpf碳载量的计算误差。

27、2、通过提升模型计算结果的准确性，可以降低车辆油耗，提升车辆动力。其原理在于，模型计算结果过小，会导致gpf主动再生进入过晚，背压增大，油耗升高，动力下降；模型计算结果过大，会导致提前进入gpf再生功能，再生时会减小点火角，同样导致油耗升高。

28、3、在氧传感器正常工作前，采用空燃比分析模型分析模型空燃比；在氧传感器正常工作后，为了防止直接从模型空燃比跳转至实际空燃比的跨度过大，先根据模型空燃比、实际空燃比、标定量和软件运行周期，计算过渡空燃比，在模型空燃比和实际空燃比间插入一段能够使二者平滑过渡的过渡空燃比，最后再运用传感器检测到的实际空燃比。由此，能够有效防止从模型空燃比直接跳转至实际空燃比的跨度过大，提升了全过程中空燃比的平滑度。

29、4、计算氧流量，从而可以对发动机的进气量大小进行监控，有利于对发动机性能及车辆状态进行监测。

技术特征：

1.发动机空燃比分析系统，其特征在于：包括空燃比计算模块、空燃比获取模块和空燃比集合生成模块；

2.根据权利要求1所述的发动机空燃比分析系统，其特征在于：所述空燃比集合生成模块，用于获取标定量和软件运行周期，根据模型空燃比、实际空燃比、标定量和软件运行周期，计算过渡空燃比；还用于根据模型空燃比、过渡空燃比和实际空燃比，生成空燃比集合。

3.根据权利要求2所述的发动机空燃比分析系统，其特征在于：过渡空燃比的计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的发动机空燃比分析系统，其特征在于：所述空燃比计算模块包括模型建立模块、模型修正模块和模型空燃比计算模块；

5.根据权利要求1所述的发动机空燃比分析系统，其特征在于：还包括氧流量计算模块，用于根据空燃比集合和充量，计算氧流量；

6.根据权利要求5所述的发动机空燃比分析系统，其特征在于：所述氧流量计算模块中存储有排气流量系数对照表，所述排气流量系数对照表记录了发动机排气流量与充量转换系数的对应关系；

技术总结
本发明涉及发动机技术领域，尤其是发动机空燃比分析系统，包括：空燃比计算模块，用于建立空燃比分析模型，所述空燃比分析模型根据目标空燃比、启动喷油加浓因子、启动后加浓因子、暖机加浓因子、转速及充量MAP图、水温及起动水温MAP图，计算模型空燃比；所述转速及充量MAP图中，横坐标为转速，纵坐标为充量；所述水温及起动水温MAP图中，横坐标为水温，纵坐标为起动水温；空燃比获取模块，用于获取氧传感器工作阶段的实际空燃比；空燃比集合生成模块，用于根据模型空燃比和实际空燃比，生成空燃比集合。采用本方案，能够分析出氧传感器正常工作前的空燃比，从而得到更加全面、准确的空燃比，有利于提升GPF载碳量计算结果的准确性。

技术研发人员：王勇,张宇航,钟波,王平
受保护的技术使用者：重庆电子工程职业学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12