数学通道的应用(十七)-检测DPF是否堵塞泵
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=0.080.2,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：
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。
与公式声明有所不同，我测试时dpf的温度小于450°c。
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。
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例如：maf=25g/s，dpf压差=2kpa。因此：2/25=0.080.2,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：
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。
与公式声明有所不同，我测试时dpf的温度小于450°c。
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。
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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）。
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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。
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