國六OBD在線排放檢測重型柴油車顆粒物煙度傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)
2020-06-04 10:08:28
劉國瓊
我們都知道發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放的形貌、結(jié)構(gòu)取決于顆粒物的生成條件，對(duì)他們特性的研究有助于了解不同條件下顆粒物的生成機(jī)理，同時(shí)，柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物的形貌、結(jié)構(gòu)特征的微觀特征又決定了顆粒物的氧化特性，氧化特性是顆粒物微觀結(jié)構(gòu)特征的宏觀表現(xiàn)。
顆粒物被氧化的難易程度直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放凈化效果的好壞，對(duì)開發(fā)合理有效的后處理及顆粒物傳感器設(shè)備具有重要的指導(dǎo)意義。
發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放中，基本顆粒物尺寸及納米結(jié)構(gòu)是在顆粒物成核、生長、氧化和合并過程中決定的，而發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的燃燒參數(shù)，比如燃燒溫度、空燃比、燃燒持續(xù)期等對(duì)顆粒物的行程有著決定性的影響。在循環(huán)的瞬態(tài)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)過DPF后，較大的排氣背壓變化絕對(duì)峰值仍會(huì)導(dǎo)致排氣中出現(xiàn)顆粒物數(shù)量濃度的峰值。DPF后的排氣中，ESC循環(huán)下平均粒徑在50-80納米之間的PM數(shù)量約占全部顆粒物數(shù)量的90%，ETC循環(huán)下平均徑粒在10-70納米取件的PM數(shù)量約占全部數(shù)量的80%，所以選擇一個(gè)好的顆粒物傳感器設(shè)備對(duì)國六OBD在線監(jiān)測OBD尾氣排放中具有重要的社會(huì)意義。
速銳得根據(jù)CAN總線經(jīng)驗(yàn)及對(duì)傳感器、汽車電子的深耕，設(shè)計(jì)一款YD-100重型柴油車車載煙度計(jì)，采用光透射法的激光光纖傳感器，對(duì)重型柴油車尾氣中的顆粒物濃度進(jìn)行檢測。當(dāng)汽車尾氣通過探測探頭時(shí)，激光會(huì)被阻擋，光電或光線探頭會(huì)將此記錄記錄下來，通過在線監(jiān)控終端的4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)江h(huán)保排放系統(tǒng)平臺(tái)。
其原理是通過光纖將光線信號(hào)傳輸至分析模塊，分析數(shù)據(jù)的模塊將光線信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并實(shí)時(shí)計(jì)算出尾氣的顆粒物濃度，提供檢測范圍內(nèi)的顆粒物濃度、光吸收系數(shù)、不透光度等信息。
這款顆粒物傳感器符合GB17691-2018重型柴油車污染物排放限值測量方法、JT/T506交通行業(yè)透射式煙度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、國家計(jì)量檢定規(guī)程JJT976-2010相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具備國家CNAS認(rèn)證。
相關(guān)技術(shù)參數(shù)為：
重型柴油車車載煙度計(jì) | |
工作原理 | 激光透射 |
檢測內(nèi)容 | 不透光度、顆粒物濃度、光吸收系數(shù) |
分辨率 | 顆粒物濃度：0.01mg/m3 不透光度：0.1% 光吸收系數(shù)：0.01m-1 |
響應(yīng)時(shí)間 | 1s |
供電電壓 | 9~36V |
工作電流 | <300mA |
工作溫度 | 傳感模塊：-40℃~580℃ 數(shù)據(jù)處理模塊：-40℃~70℃ |
儲(chǔ)存溫度和濕度 | -30℃~65℃，0~95%RH |
輸出接口 | CAN |
輸出協(xié)議 | J1939 |
工作時(shí)間 | 20000小時(shí) |
通訊協(xié)議：
YD-100車載煙度計(jì)與OBD采用CAN總線連接，我們將從OBD到Y(jié)D-100車載煙度計(jì)的傳輸方向定義數(shù)據(jù)傳輸下行方向; 將從YD-100車載煙度計(jì)到OBD的傳輸方向, 定位為數(shù)據(jù)傳輸上行方向。
YD-100車載煙度計(jì)遵從SAE J1939協(xié)議,默認(rèn)傳輸速率為250kbps。
下行指令：
CAN ID: 0X18F1005D
PGN : 0X00F100
下行指令采用統(tǒng)一的協(xié)議格式，指令長度固定為8個(gè)字節(jié)，，最后一個(gè)字節(jié)為CRC校驗(yàn)碼。
測量與較準(zhǔn)指令：
字節(jié)位置 | 內(nèi)容 | 字節(jié)數(shù) | 描述 |
0 | 幀頭 | 2 | 固定為0xa5 0x5a |
2 | 指令字 | 1 | 標(biāo)定指令:0x01，設(shè)置PM與不透光度的斜率 濾波參數(shù):0x02，數(shù)值越大數(shù)據(jù)越平緩 開始校準(zhǔn):0x03，發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)校準(zhǔn) 停止校準(zhǔn):0x04，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)停止校準(zhǔn) 不透光度校準(zhǔn):0x05，校準(zhǔn)空氣中的不透光度 設(shè)置L值:0x06 注：0x01,0x02,0x05,0x06為出廠時(shí)設(shè)置 |
3 | 參數(shù) | 2 | 分辨率為0.001 |
5 | 填充碼 | 2 | 無意義 |
7 | 校驗(yàn)碼 | 1 | CRC校驗(yàn)結(jié)果 |
開始校準(zhǔn)指令如下(HEX):
A5 5A 03 00 00 00 00 50
停止校準(zhǔn)指令如下(HEX):
上行指令
CAN ID : 0X18f10155
PGN : 0X00F101
上行指令即傳感器通過CAN總線對(duì)外發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)，采用如下統(tǒng)一的協(xié)議格式，指令長度固定為8個(gè)字節(jié)，指令最后一個(gè)字節(jié)為CRC校驗(yàn)碼。
字節(jié)位置 | 內(nèi)容 | 字節(jié)數(shù) | 描述 |
0 | 傳感器狀態(tài) | Bit:0~1 | 10：測量中 11：校準(zhǔn)中 |
傳感器故障信息 | Bit: 4~5 | 00：無故障 01：信號(hào)弱 10：噪聲異常 11：標(biāo)定異常 | |
1 | PM濃度 | 2 | 分辨率：0.001； 單位：mg/m3； 比如1,2字節(jié)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為：0A 0B。 則真實(shí)的PM濃度應(yīng)該為：2826 * 0.001 = 2.826 其中2826是0B 0A轉(zhuǎn)為十進(jìn)制的值（小端模式） |
3 | k值 | 2 | 分辨率：0.001； 單位：m-1 比如5,6字節(jié)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為：0A 0C。 則真實(shí)的光吸收系數(shù)k應(yīng)該為：3082 * 0.001 = 3.082 其中3082是0C 0A轉(zhuǎn)為十進(jìn)制的值（小端模式） |
5 | 不透光度 | 2 | 分辨率：0.1%； 比如3,4字節(jié)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為：0A 01。校驗(yàn)碼=01+0A=0B 則真實(shí)的不透光度應(yīng)該為：266 * 0.001 = 26.6% 其中266是01 0A轉(zhuǎn)為十進(jìn)制的值（小端模式） |
7 | 校驗(yàn)碼 | 1 | 采用CRC8算法，多項(xiàng)式0xD5,初始值0x00,位方向MSB，異或值0x00。 CRC校驗(yàn)碼，對(duì)0~6字節(jié)進(jìn)行CRC校驗(yàn)。 |
實(shí)例：12 0A 0B 0A 0C 0A 01 C9
表示如下：
數(shù)據(jù)(HEX) | 描述 |
12 | 傳感器狀態(tài) 10：測量中 |
PM傳感器故障信息 01：開路 | |
0A | PM濃度應(yīng)該為：2826 * 0.001 = 2.826 |
0B | |
0A | 真實(shí)的k值應(yīng)該為：3082 * 0.001 = 3.082 |
0C | |
0A | 不透光度應(yīng)該為：266 * 0.001 = 26.6% |
01 | |
C9 | CRC校驗(yàn)碼，C9 |
CRC算法 ：CRC8
多項(xiàng)式(HEX) ：0xD5
初始值(HEX) ：0x00
數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn) ：MSB First
異或值(HEX) ：0x00
