[实用新型]一种基于OBD的柴油发动机颗粒物排放快速诊断装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及车用柴油发动机和工程机械用柴油发动机尾气颗粒物排放污染控制技术与故障诊断领域，特别是涉及一种基于车载诊断系统(On-Board Diagnostic，OBD)的柴油发动机颗粒物排放快速诊断装置与方法。

背景技术

随着环境污染问题的日益加剧，车用和工程机械柴油发动机尾气排放污染问题被日益关注，但由于对动力性和经济性的重要需求，柴油机依然被广泛应用于大功率运输车和乘用车之中。由于柴油机采用缸内直喷的供油方式，混合气的雾化效果差，因此在高温作用下缺氧燃烧生成较多的细或超细颗粒物(Particulate Matter-PM)。颗粒物的产生不仅对大气环境带来严重的污染问题，还对人的身体健康带来巨大的影响。为此，国内外的排放法规在PM排放限值上都呈现严格态势。

目前，为降低柴油机颗粒物排放通常采用后处理控制技术，即通过串联在排气管上的柴油机颗粒物捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)收集排气中的颗粒物以达到控制颗粒物排放的目的。然而排放法规中对OBD技术的要求和颗粒物排放限值的苛刻，原有的测量DPF前后压差的方法，响应时间较长，测量精度低，诊断DPF运行状态已变得不太适用，因此需要研发一种基于OBD的柴油发动机颗粒物排放快速诊断的测量方法与装置。

近年来，国内外开发的测量柴油机排放颗粒物装置的工作原理主要包括光散射方法、压电振动方法、电化学反应方法和漏电流法等，而且内部一般采用文丘里管原理形成气-固二相流动。然而，柴油机的排气环境非常复杂，颗粒物粒径细小(通常为亚微米级，甚至纳米级颗粒物)，对测量造成相当大的困难。同时，排气中的颗粒物自身还携带有一定量的电荷，对测量过程产生很大的干扰。

因此，为了能够提高测量颗粒物排放的精度和实时监测柴油机DPF后处理系统的运行状态，需要采取一种有效的基于OBD的柴油发动机颗粒物排放快速诊断的测量方法与装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有诊断测量装置的技术不足，而提供一种基于OBD的柴油发动机颗粒物排放快速诊断的测量装置。

为实现本实用新型的目的，本实用新型一种基于OBD的柴油发动机颗粒物排放快速诊断的测量装置，其特征在于，包括测量单元、控制单元、信号采集单元；测量单元由设置于采样通道内的依次串联的电荷消除区、电离-荷电区、静电捕集区和测量区组成，采样口位于采样通道首端，所述电荷消除区设置双层金属网结构；所述电离-荷电区输入高压直流信号，采用电晕放电方式，在荷电区内产生大量离子，使颗粒物充分荷电；所述静电捕集区采用的方波脉冲电压信号，所述测量区采用法拉第杯结构并加上负直流电压，所述信号采集单元采用法拉第杯结构并接有测量导线，将电流信号导入电控单元(ECU)中，经过ECU内部滤波、放大实现信号处理，转换为颗粒物数量浓度或质量浓度，所述控制单元采用集成电路，使用80C196MC单片机控制。

其中，所述电离-荷电区、静电捕集区和测量区下方均置有热电阻当颗粒物积聚一定量时，热电阻通电加热使颗粒物氧化，温度能够达到600-800度，实现装置自清洁作用。

本实用新型还提供了一种基于OBD的柴油发动机颗粒物快速诊断方法，包括如下步骤：

步骤1.发动机排气在排气管与环境大气之间的压力差作用下，通过测量装置的采样口进入采样通道；

步骤2.在采样通道中，电荷消除区采用双层金属网结构，从发动机排气门排出的颗粒物自身携带一定电荷，其与采样通道内金属网接触后，电荷自然消除，达到排除测量干扰因素的目的；

步骤3.电荷消除后的颗粒物进入电离-荷电区，电离-荷电区输入高压直流信号，产生电晕放电，在荷电区内产生大量离子，使颗粒物充分荷电；

步骤4.荷电后的颗粒物进入静电捕集区，静电捕集区采用方波脉冲电压信号，当电压信号为V₀时，静电捕集区仅能收集电离-荷电区内未参与颗粒物荷电的剩余离子，测量区测量出的电流信号为I₁；当电压为V₁(V₁>V₀)时，静电捕集区能够收集电离-荷电区内产生的未参与颗粒物荷电的剩余离子和部分荷电的颗粒物，测量区测量出的电流信号为I₂。