用熒光式溫度傳感器對流量測量的方法及空燃比控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用熒光式溫度傳感器對流量測量的方法及空燃比控制系統，該方法的特征在于：提供第一熒光式溫度傳感器和第三熒光式溫度傳感器對稱地分布在加熱電阻與第二熒光式溫度傳感器兩側；采用恒定溫度的方式，由第一熒光式溫度傳感器測得的氣體的初始溫度為T1；由第二熒光式溫度傳感器檢測加熱電阻的溫度T2，并將其保持在設定的溫度值；由第三熒光式溫度傳感器測得的氣體溫度為T3；根據以上溫度并根據推導公式換算出氣體的流速；本發明在不改變原有的空燃比控制系統的總體架構，提高了系統的穩定性和控制精度。
【專利說明】用熒光式溫度傳感器對流量測量的方法及空燃比控制系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種內燃機進氣量檢測【技術領域】，特別是一種采用熒光式空氣流量傳 感器檢測內燃機進氣量的實現方法。
【背景技術】
[0002] 汽車發動機空氣流量傳感器是電控燃油噴射系統中關鍵部件，而且其技術要求 高、工作環境惡劣。電子控制燃油噴射系統的工作原理是通過傳感器檢測發動機進氣量、發 動機轉速及曲軸轉角等信號，由電子控制單元根據發動機運行工況，計算出每循環的基本 供油量，同時根據節氣門位置、冷卻水溫、進氣溫度和氧傳感器的信號等發動機運行工況， 對供油量進行修正。將修正后的供油量轉換為噴油脈寬并放大輸出，實現對噴油器噴油量 的控制，從而使發動機始終具有一個最佳的空燃比。
[0003] 電控燃油噴射系統中空燃比的控制是利用空氣流量計測得的空氣流量除以發動 機轉速以后的值來確定噴油量，以達到空燃比與發動機不同工況的最佳匹配。所以進氣 空氣流量的測量是控制空燃比的基礎，空氣流量計的研究是發動機電控技術研究的關鍵環 節。在眾多空氣流量測量的研究中，由于熱式流量傳感器具有無機械傳動，無需壓力補償， 響應速度快，測試靈敏度高等優點。因此，熱式空氣流量傳感器的計算機輔助設計、輔助制 造、優化線性、提高穩定性等都得到了深入研究，且在汽車領域得到廣泛的應用。
[0004] 目前熱式空氣流量傳感器的溫度測量主要是采用熱敏電阻傳熱式測量，與汽車 ECU之間米用電信號傳輸。其存在著以下缺點：缺點1 :由于汽車傳感器的工作環境惡劣，電 磁噪聲、震動、粉塵、溫差、濕熱等影響嚴重，常規的電信號溫度傳感器較難滿足要求。缺點 2 :采用電纜的方式來傳輸傳感器信號，存在前后級干擾的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種采用熒光式溫度傳感器對發動機空氣流量測量的方法， 能實現發動機空氣流量的準確測量。
[0006] 本發明采用以下方案實現：一種用熒光式溫度傳感器對流量測量的方法，其特征 在于：提供第一突光式溫度傳感器和第三突光式溫度傳感器對稱地分布在加熱電阻與第二 熒光式溫度傳感器兩側；采用恒定溫度的方式，由第一熒光式溫度傳感器測得的氣體的初 始溫度為Tl ;由第二熒光式溫度傳感器檢測加熱電阻的溫度T2,并將其保持在設定的溫度 值；由第三熒光式溫度傳感器測得的氣體溫度為T3 ;根據以上溫度按以下方式換算出氣體 的流速v ; Γ3?αΓ1 公式 1 其中，對流換熱系數?是影響熒光式溫度傳感器表面溫度的主要因素；根據對流換熱 理論，引入努賽兒相似準則數凡，導出熒光式溫度傳感器表面溫度與其表面氣體流速的關 系；對流換熱系數： €L - NmJU d 公式 2 其中：A為導熱系數，d為傳感器表面的寬度； 當努賽兒數I處于強制對流換熱時有： = 公式 3 其中：C為常數，足為雷諾數，慫為平均普朗特數，是反映流體物理性質的參數，對于 空氣 ^ =〇· 700-0. 711 ; 對于內流問題雷諾數： 1Sjt=Pvdiμ 公式 4 其中：#為動力粘度，#為密度，V為流速； 由公式2、公式3與公式4可以得到： 進而可以得到以下公式： a = ipyf^Qi公式 5 令Μ=/η/,則有
【權利要求】
1. 一種用熒光式溫度傳感器對流量測量的方法，其特征在于：提供第一熒光式溫 度傳感器和第三熒光式溫度傳感器對稱地分布在加熱電阻與第二熒光式溫度傳感器兩 偵h采用恒定溫度的方式，由第一熒光式溫度傳感器測得的氣體的初始溫度為Tl;由 第二熒光式溫度傳感器檢測加熱電阻的溫度T2,并將其保持在設定的溫度值；由第三 熒光式溫度傳感器測得的氣體溫度為T3 ;根據以上溫度按以下方式換算出氣體的流速 V . Timdn公式1 其中，對流換熱系數ff是影響熒光式溫度傳感器表面溫度的主要因素；根據對流換熱 理論，引入努賽兒相似準則數I,導出熒光式溫度傳感器表面溫度與其表面氣體流速的關 系；對流換熱系數：
其中：A為導熱系數，d為傳感器表面的寬度； 當努賽兒數^處于強制對流換熱時有：
其中：c為常數，黑為雷諾數，忍為平均普朗特數，是反映流體物理性質的參數，對于 空氣之=〇· 700-0. 711 ; 對于內流問題雷諾數： Ec=pvdiμ 公式 4 其中為動力粘度，#為密度，V為流速； 由公式2、公式3與公式4可以得到：
進而可以得到以下公式：
令M=/w，則有
由于A、#、d、Ji和c都為常數,故令常數C=ClZziif2cJif1,因此可以得到以下公 式：
將公式6代入到公式1可得到以下關系：
根據公式7,由以上測得的熒光式溫度傳感器的溫度，即可計算出M值，進而求出氣體 的流速V。
2. -種利用權利要求1所述的用熒光式溫度傳感器對流量測量方法的空燃比控制系 統，其特征在于：包括所述的第一至第三熒光式溫度傳感器、節氣門位置傳感器、發動機轉 速傳感器、MCU、ECU和噴油器；根據所述方法計算出氣體的流量，從而得到內燃機的進氣 量；再根據節氣門位置傳感器和發動機轉速傳感器采集到的參數綜合判斷出一個目標空燃 比的比值，所述MCU進而再把該比值送給E⑶，由E⑶完成對噴油器的控制。
3. 根據權利要求2所述的空燃比控制系統，其特征在于：所述ECU算出基本噴油量，并 根據氧傳感器關于實際空燃比的信息確定空燃比修正系數，去乘基本噴油量，使實際空燃 比保持在0. 99~1.OO的范圍內波動。
4. 根據權利要求3所述的空燃比控制系統，其特征在于：所述修正系數是通過在所述 ECU程序中設置一個電壓門檻值，所述氧傳感器電壓高于此值，則混合氣過濃，應減小空燃 比修正系數以減少噴油量；低于此值，則混合氣過稀，應增大空燃比修正系數以增加噴油 量。
5. 根據權利要求2所述的發動機空氣流量測量方法的空燃比控制系統，其特征在于： 所述第一至第三熒光式溫度傳感器將感知到的溫度信號轉換為光信號進行傳輸，并通過光 纖傳輸給后級光電處理電路，最后轉化成相應的溫度數據送給控制器。
【文檔編號】F02D41/30GK104454203SQ201410579945
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】黃炳樂, 蘇慶列, 陳明, 任慧, 朱其祥 申請人:福建船政交通職業學院