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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。

圖片 

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):

A5 5A 04 00 00 00 00 F8     

 

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

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校驗(yàn)算法

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


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