數(shù)學(xué)通道的應(yīng)用(十七)-檢測(cè)DPF是否堵塞泵

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(wèn)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(méi)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(lái)計(jì)算MAF，接下來(lái)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(lái)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(guò)數(shù)學(xué)通道 LowPass（freq（A），50）*（2.0 * 0.8）*（B+1）/2*1.223/60 來(lái)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(guò)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(méi)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(guò)，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(lái)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(guò)程中，計(jì)算結(jié)果高于0.2，僅從計(jì)算結(jié)果來(lái)看說(shuō)明DPF再生效率很差！這就是我的疑問(wèn)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(guò)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(lái)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。