CN113882936A - 一种柴油车dpf预诊断系统及方法 - Google Patents

一种柴油车dpf预诊断系统及方法 Download PDF

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pressure difference
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杨瑜
周全球
陈浩
李现管
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    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
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Abstract

本发明提供一种柴油车DPF预诊断系统及方法，涉及DPF预诊断技术领域。该柴油车DPF预诊断系统，所述系统包括远程车载终端、车联网云平台、移动终端、ECU与WEB端，所述车联网云平台与移动终端通过TCP/IP通信，所述WEB端与车联网云平台通过TCP/IP通信，所述车联网云平台与远程车载终端通过4G/5G通信，所述ECU与远程车载终端进行CAN通讯。本发明，能够避免DPF较大程度的堵塞导致油耗和排放恶化，避免DPF堵塞OBD故障漏报，导致DPF烧坏或相应的严重故障，可以评价DPF的一致性，并避免DPF批量事故，提前预警和指导司机，避免DPF堵塞故障产生。

Description

一种柴油车DPF预诊断系统及方法
技术领域
本发明涉及DPF预诊断技术领域，具体为一种柴油车DPF预诊断系统及方法。
背景技术
柴油机颗粒捕集器DPF(Diesel Particulate Filter)同时对柴油机颗粒物质量(PM)和数量(PN)都有十分有效的去除作用。而柴油机DPF技术是目前公认的最有效降低柴油机颗粒排放的技术之一。而从国五和国六柴油机的市场统计来看，DPF故障是故障率比较高的故障，常见的有DPF烧坏(堇青石的偏多)、DPF堵塞(SiC的偏多)、机油稀释问题、再生里程短、驻车再生过长、再生不成功过高等。DPF预诊断是在故障(OBD故障或非OBD故障)发生前进行健康检查、故障预警、弹性维保(预见性和预防性)等，避免严重故障或事故产生，降低车辆批量召回的风险。基于数据和模型的整车或整机系统及其子零部件的预诊断将越来越重要。
相比飞机(发动机)预诊断，整车发动机的预诊断技术和应用比较落后。重型国六要求商用车都要安装远程车载终端(T-BOX)和按要求上传(18+1)个相关信号(≥1Hz),从一定意义上促进了商用车车联网的发展。现DPF堵塞预警更多是企业的“广告宣传”，真正落地的DPF堵塞预诊断还是比较难的，需要模型和数据的闭环迭代。如果只是加严OBD判断堵塞(如图1)的压差及持续时间来做DPF堵塞预诊断，预诊断模型的泛化能力及准确度会不高。未见闭环落地的基于远程车载终端(T-BOX)、车联网云平台和微信小程序的DPF堵塞预诊断系统方案，可以多车数据驱动单车预诊断。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种柴油车DPF预诊断系统及方法，解决了现有技术中存在的缺陷与不足。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种柴油车DPF预诊断系统，所述系统包括远程车载终端、车联网云平台、移动终端、ECU与WEB端，所述车联网云平台与移动终端通过TCP/IP通信，所述WEB端与车联网云平台通过TCP/IP通信，所述车联网云平台与远程车载终端通过4G/5G通信，所述ECU与远程车载终端进行CAN通讯。
优选的，所述远程车载终端用于采集与DPF相关的数据，包括但不限于为车速、转速、废气流量、T3、T4、T5、DPF压差、远后喷油量、SOOT模型值、再生状态。
优选的，所述WEB端用于单车和多车的DPF状态监控以及单车与多车的DPF堵塞预诊断状态与结果显示。
优选的，所述移动终端用于发送DPF堵塞预警给司机并指导再生，如果频繁发生，会反馈给研发。
一种柴油车DPF预诊断方法，所述方法包括以下具体内容：
1)主动再生成功后，提取稳态工况，根据DPF压差计算SOOT碳层的压差；
2)主动再生成功后的连续瞬态工况，输入到基于研发数据建立的SOOT估算的LSTM模型；
3)根据SOOT碳层的压差计算SOOT质量，根据LSTM模型估算SOOT质量，通过ECU估算SOOT质量,对于同一类车辆，相似工况的结果统计作为参考；
4)将上述三个计算结果可信度评估及最终SOOT质量估算结果输出，同时结合DPF压差以及灰分质量计算堵塞程度，以及进行灰分报警与堵塞报警。
优选的，所述DPF的压差模型由三部分组成，进出口突缩和突扩导致的压差Δp1、进排气通道产生的摩擦损失压差Δp2、流过“过滤壁”的压差Δp3；
Figure BDA0003348849280000031
Figure BDA0003348849280000032
Figure BDA0003348849280000033
其中，ξ是压力损失系数；ρ是气体密度；v是气体流速；ζ为摩阻修正系数；
Figure BDA0003348849280000034
是方形修正系数，0.899；μ是动力粘度，L是通道长度，dic、doc分别是进气口和出气口的水力直径；kwall、ksoot、kash分别是载体壁面、碳烟层和灰分层的渗透率，wwall、wsoot、wash分别是载体壁面、碳烟层和灰分层的厚度。
优选的，所述过滤壁有4层，壁流式DPF先是深床过滤，再是碳层滤饼过滤，然后碳层滤饼在再生时转换成了灰分，这些灰分大部分被吹到通道尾部，有一部分形成灰分滤饼层，再在灰分滤饼层上慢慢形成碳层滤饼层。
(三)有益效果
本发明提供了一种柴油车DPF预诊断系统及方法。具备以下有益效果：
1、本发明，能够避免DPF较大程度的堵塞导致油耗和排放恶化(堵塞会引起背压升高)，避免DPF堵塞OBD故障漏报，导致DPF烧坏或相应的严重故障。
2、本发明，可以评价DPF的一致性，并避免DPF批量事故，提前预警和指导司机，避免DPF堵塞故障产生。
附图说明
图1为本发明云平台上的DPF预诊断策略示意图；
图2为本发明系统框架图；
图3为本发明灰分质量估算的计算逻辑流程图；
图4为本发明过滤壁结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-4所示，本发明实施例提供一种柴油车DPF预诊断系统，该系统包括远程车载终端、车联网云平台、移动终端(预诊断服务)、ECU与WEB端，车联网云平台与移动终端通过TCP/IP通信，WEB端与车联网云平台通过TCP/IP通信，车联网云平台与远程车载终端通过4G/5G通信，ECU与远程车载终端进行CAN通讯。
远程车载终端用于采集与DPF相关的数据，包括但不限于为车速、转速、废气流量、T3、T4、T5、DPF压差、远后喷油量、SOOT模型值、再生状态，WEB端用于单车和多车的DPF状态监控以及单车与多车的DPF堵塞预诊断状态与结果显示，移动终端用于发送DPF堵塞预警给司机并指导再生，如果频繁发生，会反馈给研发。
一种柴油车DPF预诊断方法，该方法包括以下具体内容：
1)主动再生成功后，提取稳态工况，根据DPF压差计算SOOT碳层的压差；
2)主动再生成功后的连续瞬态工况，输入到基于研发数据建立的SOOT估算的LSTM模型；
3)根据SOOT碳层的压差计算SOOT质量，根据LSTM模型估算SOOT质量，通过ECU估算SOOT质量,对于同一类车辆，相似工况的结果统计作为参考；
4)将上述三个计算结果可信度评估及最终SOOT质量估算结果输出，同时结合DPF压差以及灰分质量计算堵塞程度，以及进行灰分报警与堵塞报警；
DPF的压差模型由三部分组成，进出口突缩和突扩导致的压差Δp1、进排气通道产生的摩擦损失压差Δp2、流过“过滤壁”的压差Δp3；
Figure BDA0003348849280000051
Figure BDA0003348849280000052
Figure BDA0003348849280000053
其中，ξ是压力损失系数；ρ是气体密度；v是气体流速；ζ为摩阻修正系数；
Figure BDA0003348849280000054
是方形修正系数，0.899；μ是动力粘度，L是通道长度，dic、doc分别是进气口和出气口的水力直径；kwall、ksoot、kash分别是载体壁面、碳烟层和灰分层的渗透率，wwall、wsoot、wash分别是载体壁面、碳烟层和灰分层的厚度；
过滤壁有4层，如图4所示，壁流式DPF先是深床过滤，再是碳层滤饼过滤，然后碳层滤饼在再生时转换成了灰分，这些灰分大部分被吹到通道尾部，有一部分形成灰分滤饼层，再在灰分滤饼层上慢慢形成碳层滤饼层。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种柴油车DPF预诊断系统，其特征在于：所述系统包括远程车载终端、车联网云平台、移动终端、ECU与WEB端，所述车联网云平台与移动终端通过TCP/IP通信，所述WEB端与车联网云平台通过TCP/IP通信，所述车联网云平台与远程车载终端通过4G/5G通信，所述ECU与远程车载终端进行CAN通讯。
2.根据权利要求1所述的一种柴油车DPF预诊断系统，其特征在于：所述远程车载终端用于采集与DPF相关的数据，包括但不限于为车速、转速、废气流量、T3、T4、T5、DPF压差、远后喷油量、SOOT模型值、再生状态。
3.根据权利要求1所述的一种柴油车DPF预诊断系统，其特征在于：所述WEB端用于单车和多车的DPF状态监控以及单车与多车的DPF堵塞预诊断状态与结果显示。
4.根据权利要求1所述的一种柴油车DPF预诊断系统，其特征在于：所述移动终端用于发送DPF堵塞预警给司机并指导再生，如果频繁发生，会反馈给研发。
5.一种柴油车DPF预诊断方法，其特征在于：所述方法包括以下具体内容：
1)主动再生成功后，提取稳态工况，根据DPF压差计算SOOT碳层的压差；
2)主动再生成功后的连续瞬态工况，输入到基于研发数据建立的SOOT估算的LSTM模型；
3)根据SOOT碳层的压差计算SOOT质量，根据LSTM模型估算SOOT质量，通过ECU估算SOOT质量,对于同一类车辆，相似工况的结果统计作为参考；
4)将上述三个计算结果可信度评估及最终SOOT质量估算结果输出，同时结合DPF压差以及灰分质量计算堵塞程度，以及进行灰分报警与堵塞报警。
6.根据权利要求5所述的一种柴油车DPF预诊断方法，其特征在于：所述DPF的压差模型由三部分组成，进出口突缩和突扩导致的压差Δp1、进排气通道产生的摩擦损失压差Δp2、流过“过滤壁”的压差Δp3；
Figure FDA0003348849270000021
Figure FDA0003348849270000022
Figure FDA0003348849270000023
其中，ξ是压力损失系数；ρ是气体密度；v是气体流速；ζ为摩阻修正系数；
Figure FDA0003348849270000024
是方形修正系数，0.899；μ是动力粘度，L是通道长度，dic、doc分别是进气口和出气口的水力直径；kwall、ksoot、kash分别是载体壁面、碳烟层和灰分层的渗透率，wwall、wsoot、wash分别是载体壁面、碳烟层和灰分层的厚度。
7.根据权利要求6所述的一种柴油车DPF预诊断方法，其特征在于：所述过滤壁有4层，壁流式DPF先是深床过滤，再是碳层滤饼过滤，然后碳层滤饼在再生时转换成了灰分，这些灰分大部分被吹到通道尾部，有一部分形成灰分滤饼层，再在灰分滤饼层上慢慢形成碳层滤饼层。
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