CN106762061A - 一种模拟dpf失效的诊断装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模拟DPF失效的诊断装置和方法,所述模拟DPF失效的诊断装置包括与发动机排气管连通的第一质量流量计,在发动机与第一质量流量计之间的排气管上依次设有第一热电偶温度传感器和第一颗粒物传感器装置;所述第一质量流量计与第一流量调节阀连通,所述第一流量调节阀与DPF进气口接通,所述DPF出气口排气管上依次设有第二热电偶温度传感器和第二颗粒物传感器装置,还包括与所述第一流量调节阀和DPF并联连通的旁通管;通过记录不同工况和旁通流量下第一颗粒物传感器和第二颗粒物传感器的输出电压变化规律,分析并确定DPF完全失效状态时第二颗粒物传感器输出的极限值,实现模拟DPF失效的诊断功能。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机排放控制领域,尤其是一种模拟DPF失效的诊断装置和方法。
背景技术
柴油机具有热效率高、燃油经济性好、转矩特性好、低排放、可靠性高、使用寿命长等优点,正逐渐成为车辆的主要动力。柴油机排气中的主要污染物是氮氧化物和微粒,尤其是微粒排放,其对人体具有很大危害。柴油机微粒捕集技术是目前国际上公认的最为有效的柴油机排气微粒后处理技术,也是目前国际上商用前景最好的排气微粒后处理技术。
目前应用最广的颗粒物步集器(Diesel Particulate Filter,DPF)类型是壁流式蜂窝陶瓷过滤体,在载体的出入口端面上布满很多沿轴向相互平行的窄小孔道,相邻孔道之间有多孔介质壁相连,各个孔道的入口和出口两端交替封堵,尾气流经多孔壁面时,PM被捕集到多孔壁面内或沉积在壁面上。然而当DPF内部积聚的颗粒物不断增多,会引起柴油机排气背压过高,从而影响柴油机的性能,因此需要对DPF进行再生。但是再生温度过高、温度梯度过大会引起烧熔、烧裂,同时机械振动会导致DPF结构损坏,并且再生不完全或者再生失败会引起DPF堵塞等问题,因此需要对DPF进行失效诊断。
常规模拟DPF失效的诊断方法为:在DPF两端安装压差传感器,根据DPF两端的压差的变化判断失效程度。
常规模拟DPF失效的诊断装置是基于DPF压差来诊断失效程度的,其主要缺陷在于不能直接测量PM排放,也不能有效检测DPF的不同失效模式。此外,排气背压本身是一个脉动信号,利用压差传感器在各种工作环境准确实时的监测排气压力难度很大,其结果不够准确。因此,基于压差的DPF失效诊断方法将难以满足愈发严格的OBD标准,需要用传感器直接测量排气管内的颗粒物浓度。
发明内容
针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种模拟DPF失效的诊断装置和方法,旨在解决传统模拟DPF失效诊断时不可直接测量排气管内的颗粒物浓度、测量精度差以及不能检测DPF不同失效模式等问题。。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种模拟DPF失效的诊断装置,包括与发动机排气管连通的第一质量流量计,在发动机与第一质量流量计之间的排气管上依次设有第一热电偶温度传感器和第一颗粒物传感器装置;所述第一质量流量计与第一流量调节阀连通,所述第一流量调节阀与DPF进气口接通,所述DPF出气口排气管上依次设有第二热电偶温度传感器和第二颗粒物传感器装置,还包括与所述第一流量调节阀和DPF并联连接的旁通管。
优选地,所述旁通管前端固定连接在位于第一质量流量计和第一流量调节阀之间的排气管,中间依次连通第二流量调节阀和第二质量流量计,后端与DPF的出气口端的排气管道连接;
优选地,所述第一颗粒物传感器装置包括与排气管连通的第一稳流盒、与所述第一稳流盒连通的第一抽气泵和与第一抽气泵连通的第一颗粒物传感器;
优选地,所述第二颗粒物传感器装置包括与排气管连通的第二稳流盒、与所述第二稳流盒连通的第二抽气泵和与第二抽气泵连通的第二颗粒物传感器;
优选地,所述第一颗粒物传感器装置通过螺纹接口安装在发动机排气管上。
优选地,所述第二颗粒物传感器装置通过螺纹接口安装在发动机排气管上。
优选地,所述第一颗粒物传感器和第二颗粒物传感器采用漏电流式颗粒物传感器。
一种应用权利要求1所述的模拟DPF失效的诊断装置的方法,包括以下步骤:
S1:发动机在稳态工况时,关闭第二流量调节阀,打开第一流量调节阀,此时模拟DPF正常的工作状态;
S2:逐渐打开流量调节阀,使部分排气流向旁通管,这样部分颗粒随着排气流出,此时模拟DPF部分失效的状态;
S3:随着第二流量调节阀开度的逐渐变大,流经旁通管的排气流量越来越大,完全关闭第一流量调节阀,此时模拟DPF4完全失效的状态;
S4:记录不同工况和旁通管不同流量状态下第一颗粒物传感器和第二颗粒物传感器输出电压的变化规律。
本发明取消了常规在DPF两端安装压差传感器的诊断方式,分别在DPF上下游安装颗粒物传感器,并通过控制旁通管的气体流量来模拟DPF失效程度,从而达到直接测量不同失效状态下的PM浓度以及模拟DPF失效诊断功能的目的。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1.本发明通过在颗粒物传感器前加装稳流盒和抽气泵,消除脉动气流,实现稳流测量颗粒物浓度,测量结果准确。
2.在发动机排气管上和旁通管上均设有流量计,通过两个流量计的读数可以得到具体的废气泄漏量,结果精确,避免了常规诊断方法的不准确性。
3.本发明在DPF上下游安装颗粒物传感器装置,可以直接测量PM的浓度,测量结果准确,误差较小。通过记录不同工况和旁通流量下第一颗粒物传感器和第二颗粒物传感器的输出电压变化规律,分析并确定DPF完全失效状态时第二颗粒物传感器输出的极限值,实现模拟DPF失效的诊断功能。
附图说明
图1为本发明所述的模拟DPF失效的诊断装置的结构示意图。
图2为本发明在发动机2200转每分时测得的颗粒物传感器输出电压随时间变化的曲线。
其中,1.第一热电偶温度传感器;2.第一质量流量计;3.第一流量调节阀;4.DPF;5.第二流量调节阀;6.第二质量流量计;7.第二热电偶温度传感器;8.第一稳流盒;9.第一抽气泵;10.第一颗粒物传感器;11.第二稳流盒;12.第二抽气泵;13.第二颗粒物传感器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示,一种模拟DPF失效的诊断装置,包括与发动机排气管连通的第一质量流量计2,在发动机与第一质量流量计2之间的排气管上依次设有第一热电偶温度传感器1和第一颗粒物传感器装置;所述第一颗粒物传感器装置包括与排气管连通的第一稳流盒8、与所述第一稳流盒8连通的第一抽气泵9和与第一抽气泵9连通的第一颗粒物传感器10;所述第一质量流量计2与第一流量调节阀3连通,所述第一流量调节阀3与DPF4进气口接通,所述DPF4出气口排气管上依次设有第二热电偶温度传感器7和第二颗粒物传感器装置,所述第二颗粒物传感器装置包括与排气管连通第二稳流盒11、与所述第二稳流盒11连通的第二抽气泵12和与第二抽气泵12的第二颗粒物传感器13;所述第一稳流盒8、第一抽气泵9、第二稳流盒11、第二抽气泵12用于消除脉动气流,实现稳流状态下测量颗粒物浓度,测量结果准确。所述第一热电偶温度传感器1和第二热电偶温度传感器8是为了将该装置接入到OBD(车载诊断系统)中后,根据排气温度的不同对所测得的两个热电偶温度传感器的漏电流信号进行处理与补偿,实现第一颗粒物传感器10和第二颗粒物传感器13在不同排气温度时均能测得正确的颗粒物浓度信号。
旁通管与所述流量调节阀3和DPF4并联连接,所述旁通管前端固定连通在位于第一质量流量计2和第一流量调节阀3之间的排气管,中间依次连通第二流量调节阀5和第二质量流量计6,后端与DPF的出气口端的排气管道连通。
实施例1
发动机在预热到稳态工况后,关闭第二流量调节阀5,打开第一流量调节阀3,发动机排出的所有废气直接通过DPF4,此时模拟DPF4正常的工作状态;然后逐渐打开流量调节阀5,使部分排气流向旁通管,这样部分颗粒随着排气流出,通过DPF4的排气流量减小,DPF4捕捉的颗粒相应的减少,第二颗粒物传感器13检测到的PM浓度变大,此时模拟DPF4部分失效的状态;随着第二流量调节阀5开度的逐渐变大,流经旁通管的排气流量越来越大,完全关闭第一流量调节阀3,此时所有废气全部通过旁通管,第二颗粒物传感器13测得的PM浓度达到极限值,此时模拟DPF4完全失效状态。
柴油机在从怠速到其他转速的稳态工况下运转,记录不同工况和旁通管不同流量状态下第二颗粒物传感器13输出电压的变化规律,分析并确定DPF4完全失效状态时,第二颗粒物传感器13输出的极限值,实现模拟DPF4失效的诊断功能。
实施例2
在实施例1方法的基础上,使发动机运行转速在2200r/min,扭矩为85Nm,在60秒时逐渐打开旁通管阀门,80秒时关闭DPF4阀门。初始状态废气全部通过DPF4时第二颗粒物传感器13输出电压约为0.05V,旁通管打开后第二颗粒物传感器13输出电压逐渐变大至0.1V,当DPF4完全关闭后第二颗粒物传感器13输出电压达到极限值约0.2V,第一颗粒物传感器10输出电压约为0.7V。具体见图2曲线。
所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种模拟DPF失效的诊断装置,其特征在于,包括与发动机排气管连通的第一质量流量计(2),在发动机与第一质量流量计(2)之间的排气管上依次设有第一热电偶温度传感器(1)和第一颗粒物传感器装置;所述第一质量流量计(2)与第一流量调节阀(3)连通,所述第一流量调节阀(3)与DPF(4)进气口接通,所述DPF(4)出气口排气管上依次设有第二热电偶温度传感器(7)和第二颗粒物传感器装置,还包括与所述第一流量调节阀(3)和DPF(4)并联连通的旁通管。
2.根据权利要求1所述的模拟DPF失效的诊断装置,其特征在于,所述旁通管前端固定连通在位于第一质量流量计(2)和第一流量调节阀(3)之间的排气管,所述旁通管上依次设置第二流量调节阀(5)和第二质量流量计(6),旁通管后端与DPF(4)的出气口端的排气管道连通。
3.根据权利要求1所述的模拟DPF失效的诊断装置,其特征在于,所述第一颗粒物传感器装置包括与排气管连通的第一稳流盒(8)、与所述第一稳流盒(8)连通的第一抽气泵(9)和与第一抽气泵(9)连通的第一颗粒物传感器(10)。
4.根据权利要求1所述的模拟DPF失效的诊断装置,其特征在于,所述第二颗粒物传感器装置包括与排气管连通的第二稳流盒(11)、与所述第二稳流盒(11)连通的第二抽气泵(12)和与第二抽气泵(12)连通的第二颗粒物传感器(13)。
5.根据权利要求1所述的模拟DPF失效的诊断装置,其特征在于,所述第一颗粒物传感器装置通过螺纹接口安装在发动机排气管上。
6.根据权利要求1所述的模拟DPF失效的诊断装置,其特征在于,所述第二颗粒物传感器装置通过螺纹接口安装在发动机排气管上。
7.根据权利要求1所述的模拟DPF失效的诊断装置,其特征在于,所述第一颗粒物传感器(10)和第二颗粒物传感器(13)采用漏电流式颗粒物传感器。
8.一种应用权利要求1所述的模拟DPF失效的诊断装置的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:发动机在稳态工况时,关闭第二流量调节阀(5),打开第一流量调节阀(3),此时模拟DPF(4)正常的工作状态;
S2:逐渐打开流量调节阀(5),使部分排气流向旁通管,这样部分颗粒随着排气流出,此时模拟DPF(4)部分失效的状态;
S3:随着第二流量调节阀(5)开度的逐渐变大,流经旁通管的排气流量越来越大,完全关闭第一流量调节阀(3),此时模拟DPF(4)完全失效的状态;
S4:记录不同工况和旁通管不同流量状态下第一颗粒物传感器(10)和第二颗粒物传感器(13)输出电压的变化规律,分析并确定DPF(4)完全失效状态时,第二颗粒物传感器(13)输出的极限值。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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