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2023-12-4 10:36
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在 数学通道的应用(十三) 中,我们介绍了涡轮增压发动机空气流量(MAF)实际值的计算方法。在那之后我一直在思考关于DPF背压的问题,尤其是丰田提出的计算DPF再生效率的数学公式。 该公式指出,如果DPF没有堵塞故障,则DPF压差除以MAF的值应小于0.2。公式中还声明,使用的是路试期间所捕获的串行数据,且DPF温度稳定在450°C以上。 例如:MAF=25g/s,DPF压差=2kPa。因此:2/25=0.08 0.2,这意味DPF出现堵塞故障。 鉴于我们可以使用虹科Pico示波器来计算MAF,接下来我想测试一些不属于丰田车系的2.0升柴油发动机来检验上面这个公式。在开始检测DPF之前,需要注意以下三个变量: 1.我要用到WPS500X压力传感器,将WPS压力传感器安装在DPF之前,而不是像压差传感器那样跨接在DPF前后气管。 2.与公式声明有所不同,我测试时DPF的温度小于450°C。 3.同时还用另一个WPS500X测量进气歧管压力。 我们首先测试的是一个2.0L 四缸BMW320D车,通过数学通道 LowPass(freq(A),50)*(2.0 * 0.8)*(B+1)/2*1.223/60 来获得MAF(空气密度为1.223g/L)。对这个数学通道公式分段解释一下: LowPass(freq(A),50)可以计算出RPM,我们用A通道捕获了曲轴传感器信号波形。使用LowPass低通过滤可以得到“平滑的”RPM值,并且减少了曲轴缺失齿造成的尖峰波形。请注意,在图1和图2示例波形中,我们把A通道曲轴信号隐藏了,没有显示在软件界面上。 (2.0*0.8)中2.0表示发动机排量,0.8是此类涡轮增压柴油机的容积效率标准值(VE)。 *(B + 1),我们在通道B上用WPS测了进气歧管压力,之所以加1是因为MAF实际值需要用绝对压力计算得出。而WPS500X捕获的进气歧管压力是相对于大气压的压力值,因此我们需要增加1 bar以获得进气歧管压力绝对值。 /2*1.223/60 ,除以2是指曲轴每转一圈产生2次进气冲程,乘以1.223得到空气质量,最后除以60得到以g/s为单位的MAF值。 用于检测DPF再生效率还需要捕获以kPa为单位的排气压差,这也是我们刚刚提到的变量之一。我们是将WPS压力传感器安装在DPF之前而不是在DPF上,测量的是DPF前的排气背压。D通道就是使用WPS5测得的以bar为单位的排气背压波形,因为要转换单位为kPa,所以我们将通道D乘以100。 DPF再生效率计算公式为:DPF压差(kPa)/ MAF(gm/s)。所以综上,我们检测DPF再生效率的数学通道公式为:(D * 100)/(LowPass(freq(A),50)*(2.0 * 0.8)*(B + 1)/2*1.223/60)。之前提到过,该理论公式指出正常工作的DPF计算结果应该小于0.2,我们接着来看看图1的计算结果。 图1 BMW车DPF再生效率测试 正如图1所示,在大多数情况下再生效率公式的计算结果都低于“0.2”,但在WOT加速期间会略高于0.2(这很可能是上面提到的变量造成的)。事实上这辆车的性能一切正常,这跟上述计算结果是比较契合的。因此丰田提出的DPF背压/MAF=DPF再生效率的理论公式似乎有些逻辑。 接着我又测试了另一款2.0L柴油机,西雅特Alhambra车,发动机代码为BRT,和测试BMW时采用相同的连接方法(在进气歧管和DPF前各安装了一个WPS压力传感器)。 图2 西雅特车DPF再生效率测试 如图2所示,当使用相同的公式DPF背压/MAF=DPF再生效率计算时,在车辆加速过程中,计算结果高于0.2,仅从计算结果来看说明DPF再生效率很差!这就是我的疑问所在,实际上这两辆车在WOT条件下工作都非常良好,但是公式的计算结果却高于0.2,很可能前面提到的变量确实对计算结果产生了影响。 总而言之,我想通过这篇文章给大家分享一下这个理论。因为如果我们从扫描工具中获取串行数据,并直接使用串行数据计算DPF压差(kPa)除以MAF(g/s)会发现(图3),这个理论公式是可靠的,似乎可以用来判断DPF再生效率。 图3 串行数据 由图3可知,DPF压差15.894kPa/MAF值97.69g/s=0.163<0.2,计算结果表明DPF工作正常。希望上述例子对您有所帮助,如果有DPF压差这个数据,那么我们就不需要用WPS去测DPF前的排气背压了,这是因为DPF压差会更为准确。但是用虹科Pico示波器和WPS压力传感器去捕获这些数据,根据上述数学通道可以帮我们绘制出随时间变化的DPF再生效率曲线,这对我们观察和分析车辆的动态性能非常有价值。 作者:Steve Smith