專利名稱：一種柴油機尾氣過濾器再生點的測量裝置的制作方法
技術領域：
一種柴油機尾氣過濾器再生點的測量裝置，用于對柴油機汽車尾氣過濾器再生點進行判斷，以便及時對所述的過濾器進行再生。
背景技術：
現有技術對柴油機尾氣排放的顆粒一般采用壁流式陶瓷過濾器進行過濾，當陶瓷過濾器中的顆粒積累到一定量時，即到再生點時，對陶瓷過濾器進行再生，通過加熱、燃燒將顆粒清除以便再次進行過濾。所述的再生點必須有一合適的范圍，過低燃燒不充分，過高燃燒時會使過濾陶瓷損傷，所述的再生點可通過試驗得出。由于過濾陶瓷中的顆粒積累量不能直接測量，所以現有技術對再生點的判斷一般通過對柴油機轉速、排氣溫度及陶瓷 過濾器的壓力差等參數的測量然后計算得出，由于柴油機的工況和柴油機自身的磨損情況不同，對不同的柴油機按照同一計算公式計算得出的顆粒積累量與實際的顆粒積累量有誤差，不能精確地判斷出再生點。申請?zhí)枮?007101398868的發(fā)明專利“尾氣凈化器”，根據行駛距離、柴油機的轉數、過濾陶瓷的壓力差、柴油機的負荷(柴油機的負荷與排氣溫度相關)等參數來計算顆粒積累量，將計算結果與一判斷值進行比較，確定再生點。為排除計算誤差，在顆粒燃燒時測量燃燒溫度，將顆粒燃燒最高溫度與一設定溫度進行比較，當燃燒溫度大于設定溫度時減小判斷值，當燃燒溫度小于溫度設定時增大判斷值，以獲得下一次合適的再生點。但對于不同的柴油機在預設判斷值時需要在安裝尾氣凈化器后對柴油機運行情況進行多次測試后，才能設定，調試不方便。另外根據顆粒燃燒溫度來修正判斷值，必須排除影響燃燒溫度其他因素，例如顆粒燃燒溫度除與顆粒積累量的多少有關外還與燃燒時進氣量有關，因此必須有對進氣量進行可靠控制的裝置，這對原有的柴油機汽車來說，增裝該凈化器時，還需安裝進氣量控制裝置，安裝工作量大、不方便。

發(fā)明內容
針對現有技術不足之處本發(fā)明提出一種柴油機尾氣過濾器再生點的測量裝置，要解決的技術問題是排除柴油機的工況、磨損以及柴油機個體差異等因素帶來的再生點計算誤差，精確地測量出過濾陶瓷中顆粒積累量是否達再生點；減少傳感器的種類，方便安裝；在尾氣過濾器使用前即可確定判斷再生點的設定值，方便調試。測量裝置的結構包括進氣管I、尾氣過濾器2、壓力傳感器4、電動閥21、31、檢測壓力并判斷再生點的壓力檢測儀5，壓力檢測儀5的輸入端接壓力傳感器4壓力檢測儀5的二輸出端分別接電動閥21、31，所述的尾氣過濾器2通過電動閥21與進氣管I連接，所述的壓力傳感器4裝在進氣管I上，其特征是所述的測量裝置還包括具有一定阻力系數的壓力參比管3，壓力參比管3通過電動閥31與進氣管I連接。通過試驗得知所述的壓力參比管的阻力系數在所述的尾氣過濾器達再生點時的阻力系數的100%至110%范圍內得出的再生點誤差最小。
所述的壓力檢測儀5主要包括電流/電壓轉換單元、數/模轉換單元、單片機，功率放大單元，壓力傳感器的輸出端50接電流/電壓轉換單元的輸入端51，其輸出端52接數/模轉換單元的輸入端53，數/模轉換單元的輸出端54接單片機的輸入端55，單片機的輸出端56、57分別接功率放大單元的輸入端56’、57’，功率放大單元的輸出端58、59分別接電動閥21、31，所述的單片機還包括一輸出再生提示信號的輸出端60。本發(fā)明與現有技術相比具有的有益效果是根據所述的測量裝置的結構可知電動閥21可控制尾氣過濾器2中尾氣的通、斷，電動閥31可控制壓力參比管3中尾氣的通、斷，當電動閥21打開、電動閥31關閉時，壓力檢測儀5通過壓力傳感器4測量的壓力為過濾壓力；當電動閥21關閉、電動閥31打開時，壓力檢測儀5通過壓力傳感器4測量的壓力為參比壓力；壓力參比管3不過濾顆粒，壓力參比管對尾氣的阻力不會變化即其阻力系數不會變化；而尾氣過濾器由于過濾顆粒其阻力系數會隨時間發(fā)生變化；在柴油機工況穩(wěn)定時即尾氣流量、溫度不變，交替測量并比較壓力參比管與過濾陶瓷的壓力，可判斷出再生點；由于壓力參比管的阻力系數是不變的，所述的參比壓力與過濾壓力的比較實際是兩個阻力系 數的比較，因此可抵消柴油機工況不同、個體差異等因素帶來的誤差，從而使再生點判斷精確。使用的傳感器少，對車輛改裝的場合來說安裝方便。由于壓力參比管的阻力系數為一常數且與尾氣過濾器達再生點時的阻力系數有一比例關系，因此在預設判斷再生點的設定值時，無需考慮柴油機個體的差異，可以根據過濾陶瓷的規(guī)格與壓力參比管的尺寸直接確定，無需現場調試。


圖I為本發(fā)明柴油機尾氣過濾器再生點測量裝置結構示意圖。圖2為本發(fā)明柴油機尾氣過濾器再生點測量裝置的壓力檢測儀結構方框圖。圖3為本發(fā)明柴油機尾氣過濾器再生點測量方法流程圖。圖4為圖3中f步驟的等待時間自動確定方法流程圖。
具體實施例方式現結合

本發(fā)明實施方式
測量裝置的結構包括進氣管I、尾氣過濾器2、壓力傳感器4、電動閥21、31、檢測壓力并判斷再生點的壓力檢測儀5，所述的尾氣過濾器2通過電動閥21與進氣管I連接，所述的壓力傳感器4裝在進氣管I上，其特征是所述的測量裝置還包括具有一定阻力系數的壓力參比管3，壓力參比管3通過電動閥31與進氣管I連接。所述的尾氣過濾器的阻力系數主要與尾氣過濾器中的過濾陶瓷22的顆粒積累量有關，顆粒積累越多阻力系數越大，反之亦然，其阻力系數是一變量；所述的壓力參比管的阻力系數主要與壓力參比管的變徑管32的內徑及長度有關，在長度一定時，其內徑越小阻力系數越大，反之亦然，當其內徑確定后其阻力系數為常量；尾氣過濾器達再生點時并且柴油機尾氣的流量和溫度在此時間段保持不變，尾氣流過過濾器產生的壓力與尾氣流過壓力參比管產生的壓力的比值應為一常數，該常數可作為判斷再生點的設定值K’。壓力參比管的阻力系數的取值分別為尾氣過濾器達再生點時的阻力系數的O. 5、O.8、1. 0、1. 2、1. 5，在試驗臺架上保持柴油機的扭矩不變，改變柴油機的轉速，不同的壓力參比管阻力系數與比值K (K=過濾壓力/參比壓力)試驗數據見下表
轉速(轉/分) 參比阻力系數=0. 5時的K值參比阻力系數=0.8時的K值參比阻力系數=1.0時的K值參比阻力系數=1.2時的K值參比阻力系數=1. 5時的K值
1000_ L7S_ I. 12_O. 98_0^82_O. 65_
1500_ 1.95_ I. 24_O. 99_O. 84_O. 68_
2000_2^01_ I. 38_ I. 01_O. 87_O. 69_
3000_2.25_ I. 40_ I. 02_0^89_O. 74_
標準值_2^00_ I. 25_ I. 00_ 0.834_O. 667_
·最大誤差_ 12· 5%_ 11· 2%_2. 0%_6. 8%_ 11· 1%_
由此可見當壓力參比管的阻力系數與尾氣過濾器達再生點時的阻力系數相接近時，在尾氣過濾器達再生點時改變柴油機的功率，測量出的過濾壓力與參比壓力的比值K幾乎不變，說明對柴油機工況變化帶來的誤差能充分抵消。21、31、檢測壓力并判斷再生點的壓力檢測儀5，所述的尾氣過濾器2通過電動閥21與進氣管I連接，所述的壓力傳感器4裝在進氣管I上，其特征是所述的測量裝置還包括具有一定阻力系數的壓力參比管3，壓力參比管3通過電動閥31與進氣管I連接。所述的尾氣過濾器的阻力系數主要與尾氣過濾器中的過濾陶瓷22的顆粒積累量有關，顆粒積累越多阻力系數越大，反之亦然，其阻力系數是一變量；所述的壓力參比管的阻力系數主要與壓力參比管的變徑管32的內徑及長度有關，在長度一定時，其內徑越小阻力系數越大，反之亦然，當其內徑確定后其阻力系數為常量；尾氣過濾器達再生點時并且柴油機尾氣的流量和溫度在此時間段保持不變，尾氣流過過濾器產生的壓力與尾氣流過壓力參比管產生的壓力的比值應為一常數，該常數可作為判斷再生點的設定值K’。壓力參比管的阻力系數的取值分別為尾氣過濾器達再生點時的阻力系數的O. 5、
O.8、1. 0、1. 2、1. 5，在試驗臺架上保持柴油機的扭矩不變，改變柴油機的轉速，不同的壓力參比管阻力系數與比值K (K=過濾壓力/參比壓力)試驗數據見下表
轉速(轉/分) 參比阻力系數=0. 5時的K值參比阻力系數=0.8時的K值參比阻力系數=1.0時的K值參比阻力系數=1.2時的K值參比阻力系數=1. 5時的K值
1000_ L7S_ I. 12_O. 98_0^82_O. 65_
1500_ 1.95_ I. 24_O. 99_O. 84_O. 68_
2000_2^01_ I. 38_ I. 01_O. 87_O. 69_
3000_2.25_ I. 40_ I. 02_0^89_O. 74_
標準值_2^00_ I. 25_ I. 00_ 0.834_O. 667_
最大誤差_ 12· 5%_ 11· 2%_2. 0%_6. 8%_ 11· 1%_
由此可見當壓力參比管的阻力系數與尾氣過濾器達再生點時的阻力系數相接近時，在尾氣過濾器達再生點時改變柴油機的功率，測量出的過濾壓力與參比壓力的比值K幾乎不變，說明對柴油機工況變化帶來的誤差能充分抵消。在本實施例中壓力參比管的阻力系數為尾氣過濾器達再生點時的阻力系數的100% —110%。測量方法是
壓力采樣即先測量尾氣過濾器上的過濾壓力，然后測量壓力參比管上的參比壓力，然后再一次測量尾氣過濾器上的過濾壓力，將兩次測量的過濾壓力進行比較，如果兩者相等則測量的壓力值有效，轉比值計算步驟，如果兩者不等則重復壓力采樣步驟；
比值計算即計算有效的過濾壓力值與有效的參比壓力值的比值K，
K=過濾壓力/參比壓力；
再生點判斷即將比值K與一設定值K’比較，如果K 3 K’表明尾氣過濾器達再生點；如果K < K’則隔一段等待時間從壓力采樣步驟開始繼續(xù)重復上述方法過程?，F對照流程3說明壓力測量與再生點判斷的步驟
a、打開電動閥21、關閉電動閥31，使尾氣僅通過尾氣過濾器，測量的壓力為過濾壓力；b、打開電動閥31、關閉電動閥21，尾氣僅通過壓力參比管，測量的壓力為參比壓力；
C、再次測量過濾壓力；
d、比較a步驟與c步驟所測量的過濾壓力是否相等，如果a步驟、c步驟所測量的過濾壓力不等則繼續(xù)重復a、b、c步驟；如果a步驟、c步驟所測量的過濾壓力相等轉到e步驟；a步驟、c步驟所測量的過濾壓力相等說明在a、b、c步驟的時間段中柴油機尾氣的流量和溫度沒有發(fā)生變化，
e、將所測量的過濾壓力與參比壓力按式“K=過濾壓力/參比壓力”計算后，將比值K與設定值K’進行比較，如果K < K’則執(zhí)行f步驟即隔一段等待時間繼續(xù)重復a、b、c、d、e步驟；如果K 3 K’參比壓力則說明尾氣過濾器達再生點，發(fā)出再生信號，再生點測量判斷過程結束。f步驟所述的等待時間應有一合適的范圍，原因是當尾氣過濾器中的顆粒積累量小于且接近再生點時，在所述的等待時間內尾氣過濾器中的顆粒量還在繼續(xù)增加，如果等 待時間過長，會使尾氣過濾器中的顆粒量過多而超出再生點允許的偏差范圍(所述的偏差范圍一般為再生點的±10%);實際運行時壓力參比管的阻力系數調整為比尾氣過濾器達再生點時阻力系數高10%，等待時間取3-5分鐘不至于使尾氣過濾器中陶瓷的顆粒積累量過多而超差。需要說明的是在b步驟中尾氣是通過壓力參比管直接排入大氣，但b步驟所需的時間很短不到2秒而f步驟所述的等待時間為3-5分鐘，因此b步驟對大氣的污染可忽略。為減少b步驟發(fā)生的次數以及減小再生點的判斷誤差，對f步驟人為規(guī)定等待時間的方法改為按過濾陶瓷中的顆粒積累量來產生等待時間，思路是對過濾壓力的瞬時值進行積分運算，即每隔At時間測量一次過濾壓力，At為50毫秒一500毫秒，對所測量的過濾壓力值累加，累加結果與一設定值t比較，當兩者相等時對累加結果清O。這樣在過濾初期，過濾陶瓷的顆粒積累量少，過濾壓力小，過濾壓力累加值的增加速率小，達到設定值t的時間就長，所述的等待時間相應地也長，相對應地b步驟發(fā)生的次數減少；在過濾后期，過濾陶瓷的顆粒積累量多，過濾壓力大，過濾壓力累加值的增加速率大，達到設定值t的時間就短，所述的等待時間相應地也短，減小再生點的判斷誤差。改進后的f步驟用標號f’表不?，F對照流程4說明f’步驟
al’、打開電動閥21、關閉電動閥31，使尾氣僅通過尾氣過濾器；
a2’、定時At時間；
a3’、測量過濾壓力；
a4’、測量的過濾壓力值累加；
a5’、如果過濾壓力累加值3設定值t轉a6’步驟，如果過濾壓力累加值 < 設定值t轉a2’步驟；
a6’、令累加值為O ;
在a2’步驟中定時時間Λ t為100毫秒
所述設定值t確定的方法是根據過濾陶瓷的容積確定相應的柴油量，該油量被柴油機燒盡時，可在過濾陶瓷中產生達到再生點時的顆粒量；從干凈的陶瓷過濾開始，到達再生點時結束，在此過程中按At時間間隔測量過濾壓力(所述的At時間的長短應與a2’步驟中定時時間At相等)，對所測量的過濾壓力值累加，在過濾壓力累加值的1/5至1/4的范圍段內選擇設定值t。柴油機在額定轉速、額定功率的工況下，f步驟規(guī)定的等待時間取4分鐘，采用改進后的f’步驟，過濾初期的等待時間為12分鐘左右，過濾后期的等待時間為2分鐘左右，b步驟發(fā)生次數為4一5次。上述的壓力測量與再生點的判斷，由壓力檢測儀5自動完成。圖2為壓力檢測儀5的結構方框圖，壓力檢測儀5主要包括將壓力傳感器的電流信號轉換成電壓信號的“電流/電壓轉換單元”、將電壓信號轉換成數字信號的“數/模轉換單元”、控制過濾壓力信號和參比壓力信號交替檢測以及對壓力信號運算比較的“單片機”，將單片機輸出的控制信號進行功率放大驅動電動閥的“功率放大單元”;在壓力檢測儀5中，壓力傳感器的輸出端50接電流/電壓轉換單元的輸入端51，其輸出端52接數/模轉換單元的輸入端53，數/模轉換單元的輸出端54接單片機的輸入端55，單片機的輸出端56、57分別接功率放大單元的輸入端56’、57’，功率放大單元的輸出端58、59分別接電動閥21、31，所述的單片機還包括 輸出再生提示信號的輸出端60。所述的單片機內裝有執(zhí)行所述的a步驟至e步驟的程序，再生點經判斷得出后，單片機輸出一信號提示對過濾陶瓷進行再生。所述的單片機可采用ATMEL89系列中的任一種單片機,壓力傳感器的輸出信號可為電流信號、電壓信號或數字信號；如果壓力傳感器4的輸出信號為電壓信號類型其輸出端50可直接接數/模轉換單元的輸入端53 ;如果壓力傳感器4的輸出信號為數字信號類型其輸出端50可直接接單片機的輸入端55。
權利要求
1.一種柴油機尾氣過濾器再生點的測量裝置，包括進氣管(I)、尾氣過濾器(2)、壓力傳感器(4)、電動閥(21、31)、檢測壓力并判斷再生點的壓力檢測儀(5)，壓力檢測儀(5)的輸入端接壓力傳感器(4)的輸出端、壓力檢測儀(5)的二輸出端分別接電動閥(21、31)，所述的尾氣過濾器(2)通過電動閥(21)與進氣管(I)連接，所述的壓力傳感器(4)裝在進氣管(I)上，其特征是所述的測量裝置還包括具有一定阻力系數的壓力參比管(3)，壓力參比管(3)通過電動閥(31)與進氣管(I)連接。
2.根據權利要求I所述的測量裝置，其特征是所述的壓力參比管的阻力系數為所述的尾氣過濾器達再生點時的阻力系數的100%至110%中一個。
3.根據權利要求I或2所述的測量裝置，其特征是所述的壓力檢測儀(5)主要包括單片機，功率放大單元，其中單片機的輸入端55接所述的壓力傳感器(4)的輸出端(50)，單片機的輸出端(56、57)分別接功率放大單元的輸入端(56’、57’)，功率放大單元的輸出端(58、59)分別接電動閥(21、31)，所述的單片機還包括一輸出再生提示信號的輸出端(60)。
4.4、根據權利要求3所述的測量裝置，其特征是所述的單片機的輸入端(55)與所述的壓力傳感器(4)的輸出端(50)之間還有一數/模轉換單元，所述的數/模轉換單元的輸入端(53)接所述的壓力傳感器(4)的輸出端(50)，數/模轉換單元的輸出端(54)接單片機的輸入端(55)。
5.根據權利要求4所述的測量裝置，其特征是所述的數/模轉換單元的輸入端(53)與所述的壓力傳感器(4)的輸出端(50)之間還有一電流/電壓轉換單元、所述的電流/電壓轉換單元的輸入端(51)接所述的壓力傳感器(4)的輸出端(50)，電流/電壓轉換單元輸出端(52 )接數/模轉換單元的輸入端(53 )。
全文摘要
一種柴油機尾氣過濾器再生點的測量裝置，用于對柴油機汽車尾氣過濾器再生點進行判斷，以便及時對所述的過濾器進行再生。測量裝置包括進氣管、尾氣過濾器、壓力傳感器、電動閥(21、31)、檢測壓力并判斷再生點的壓力檢測儀，所述的尾氣過濾器通過電動閥(21)與進氣管連接，所述的壓力傳感器裝在進氣管上，其特征是所述的測量裝置還包括具有一定阻力系數的壓力參比管，壓力參比管通過電動閥(31)與進氣管連接。其測量方法是通過交替測量并比較壓力參比管與過濾陶瓷的壓力從而判斷出再生點。其有益效果是可抵消柴油機工況不同、型號不同、磨損程度不同等因素帶來的誤差，再生點判斷精確，對車輛改裝的場合安裝調試方便。
文檔編號F01N9/00GK102840020SQ20111016647
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權日2011年6月21日
發(fā)明者高玉琴 申請人:高玉琴