在數(shù)學(xué)通道的應(yīng)用(十三)中,我們介紹了渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量(MAF)實(shí)際值的計(jì)算方法。在那之后我一直在思考關(guān)于DPF背壓的問題,尤其是豐田提出的計(jì)算DPF再生效率的數(shù)學(xué)公式。
該公式指出,如果DPF沒有堵塞故障,則DPF壓差除以MAF的值應(yīng)小于0.2。公式中還聲明,使用的是路試期間所捕獲的串行數(shù)據(jù),且DPF溫度穩(wěn)定在450°C以上。
例如:MAF=25g/s,DPF壓差=2kPa。因此:2/25=0.08<0.2,表明DPF工作正常。但是如果MAF=25g/s時(shí)DPF壓差為6kPa,6/25=0.24>0.2,這意味DPF出現(xiàn)堵塞故障。
鑒于我們可以使用虹科Pico示波器來計(jì)算MAF,接下來我想測(cè)試一些不屬于豐田車系的2.0升柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來檢驗(yàn)上面這個(gè)公式。在開始檢測(cè)DPF之前,需要注意以下三個(gè)變量:
我要用到WPS500X壓力傳感器,將WPS壓力傳感器安裝在DPF之前,而不是像壓差傳感器那樣跨接在DPF前后氣管。
與公式聲明有所不同,我測(cè)試時(shí)DPF的溫度小于450°C。
同時(shí)還用另一個(gè)WPS500X測(cè)量進(jìn)氣歧管壓力。
我們首先測(cè)試的是一個(gè)2.0L 四缸BMW320D車,通過數(shù)學(xué)通道 LowPass(freq(A),50)*(2.0 * 0.8)*(B+1)/2*1.223/60 來獲得MAF(空氣密度為1.223g/L)。對(duì)這個(gè)數(shù)學(xué)通道公式分段解釋一下:
LowPass(freq(A),50)可以計(jì)算出RPM,我們用A通道捕獲了曲軸傳感器信號(hào)波形。使用LowPass低通過濾可以得到“平滑的”RPM值,并且減少了曲軸缺失齒造成的尖峰波形。請(qǐng)注意,在圖1和圖2示例波形中,我們把A通道曲軸信號(hào)隱藏了,沒有顯示在軟件界面上。
(2.0*0.8)中2.0表示發(fā)動(dòng)機(jī)排量,0.8是此類渦輪增壓柴油機(jī)的容積效率標(biāo)準(zhǔn)值(VE)。
*(B + 1),我們?cè)谕ǖ繠上用WPS測(cè)了進(jìn)氣歧管壓力,之所以加1是因?yàn)镸AF實(shí)際值需要用絕對(duì)壓力計(jì)算得出。而WPS500X捕獲的進(jìn)氣歧管壓力是相對(duì)于大氣壓的壓力值,因此我們需要增加1 bar以獲得進(jìn)氣歧管壓力絕對(duì)值。
/2*1.223/60 ,除以2是指曲軸每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生2次進(jìn)氣沖程,乘以1.223得到空氣質(zhì)量,最后除以60得到以g/s為單位的MAF值。
用于檢測(cè)DPF再生效率還需要捕獲以kPa為單位的排氣壓差,這也是我們剛剛提到的變量之一。我們是將WPS壓力傳感器安裝在DPF之前而不是在DPF上,測(cè)量的是DPF前的排氣背壓。D通道就是使用WPS5測(cè)得的以bar為單位的排氣背壓波形,因?yàn)橐D(zhuǎn)換單位為kPa,所以我們將通道D乘以100。
DPF再生效率計(jì)算公式為:DPF壓差(kPa)/ MAF(gm/s)。所以綜上,我們檢測(cè)DPF再生效率的數(shù)學(xué)通道公式為:(D * 100)/(LowPass(freq(A),50)*(2.0 * 0.8)*(B + 1)/2*1.223/60)。之前提到過,該理論公式指出正常工作的DPF計(jì)算結(jié)果應(yīng)該小于0.2,我們接著來看看圖1的計(jì)算結(jié)果。
圖1 BMW車DPF再生效率測(cè)試
正如圖1所示,在大多數(shù)情況下再生效率公式的計(jì)算結(jié)果都低于“0.2”,但在WOT加速期間會(huì)略高于0.2(這很可能是上面提到的變量造成的)。事實(shí)上這輛車的性能一切正常,這跟上述計(jì)算結(jié)果是比較契合的。因此豐田提出的DPF背壓/MAF=DPF再生效率的理論公式似乎有些邏輯。接著我又測(cè)試了另一款2.0L柴油機(jī),西雅特Alhambra車,發(fā)動(dòng)機(jī)代碼為BRT,和測(cè)試BMW時(shí)采用相同的連接方法(在進(jìn)氣歧管和DPF前各安裝了一個(gè)WPS壓力傳感器)。
圖2 西雅特車DPF再生效率測(cè)試
如圖2所示,當(dāng)使用相同的公式DPF背壓/MAF=DPF再生效率計(jì)算時(shí),在車輛加速過程中,計(jì)算結(jié)果高于0.2,僅從計(jì)算結(jié)果來看說明DPF再生效率很差!這就是我的疑問所在,實(shí)際上這兩輛車在WOT條件下工作都非常良好,但是公式的計(jì)算結(jié)果卻高于0.2,很可能前面提到的變量確實(shí)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生了影響。
總而言之,我想通過這篇文章給大家分享一下這個(gè)理論。因?yàn)槿绻覀儚膾呙韫ぞ咧蝎@取串行數(shù)據(jù),并直接使用串行數(shù)據(jù)計(jì)算DPF壓差(kPa)除以MAF(g/s)會(huì)發(fā)現(xiàn)(圖3),這個(gè)理論公式是可靠的,似乎可以用來判斷DPF再生效率。
圖3 串行數(shù)據(jù)
由圖3可知,DPF壓差15.894kPa/MAF值97.69g/s=0.163<0.2,計(jì)算結(jié)果表明DPF工作正常。希望上述例子對(duì)您有所幫助,如果有DPF壓差這個(gè)數(shù)據(jù),那么我們就不需要用WPS去測(cè)DPF前的排氣背壓了,這是因?yàn)镈PF壓差會(huì)更為準(zhǔn)確。但是用虹科Pico示波器和WPS壓力傳感器去捕獲這些數(shù)據(jù),根據(jù)上述數(shù)學(xué)通道可以幫我們繪制出隨時(shí)間變化的DPF再生效率曲線,這對(duì)我們觀察和分析車輛的動(dòng)態(tài)性能非常有價(jià)值。
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