Kietųjų dalelių filtro (DPF) gedimų diagnostika gali būti sudėtinga. Nors įprasti metodai remiasi slėgio rodmenimis, alternatyvus būdas, naudojantis matematines formules, gali suteikti gilesnį supratimą apie DPF pralaidumą (breathing efficiency). Šioje mūsų ciklo „Maths is Cool“ dalyje nagrinėjame savitą diagnostikos metodą, kuris pasitelkia PicoScope galimybes ir jūsų žinias apie automobilio veikimą DPF būklei patikrinti.
Mūsų metodas remiasi teorija, siejančia DPF diferencinį slėgį su oro srauto matuoklio (MAF) reikšme, taip sukuriant santykį, kuris rodo pralaidumą. Nors formulė iš pradžių buvo išbandyta su konkrečiu automobiliu, norėjome pažiūrėti, ar principą galima pritaikyti ir kitiems dyzeliniams varikliams.
Tęsdamas MAF skaičiavimus turbokompresorių turintiems automobiliams, aprašytus čia, mąsčiau apie DPF priešslėgį ir ypač apie Toyota naudojamą formulę DPF pralaidumui tikrinti.
Formulė teigia, kad DPF diferencinį slėgį padalijus iš MAF reikšmės turėtų gautis mažesnė nei 0,2 vertė, jei DPF nėra užsikimšęs.
Formulei naudojami serijiniai (scan tool) duomenys, gauti kelio bandymo metu, kai DPF temperatūra stabili ir > 450 °C.
Pavyzdžiui:
MAF = 25 g/s
DPF diferencinis slėgis = 2 kPa
Vadinasi, 2 / 25 = 0,08, taigi DPF tvarkingas.
Tačiau jei DPF diferencinis slėgis būtų 6 kPa esant 25 g/s MAF, tada: 6 / 25 = 0,24, o tai reiškia, kad DPF užsikimšęs.
Kadangi MAF galime apskaičiuoti su PicoScope, norėjau šią teoriją patikrinti su pora ne Toyota gamybos 2,0 litro dyzelinių variklių.
Prieš pradedant smerkti DPF, reikia atsižvelgti į kelis kintamuosius:
1. Naudosiu WPS500 slėgio keitiklį, įstatytą prieš DPF, o ne per DPF (kaip diferencinio slėgio jutiklis).
2. Tiriamų DPF temperatūra nebuvo > 450 °C.
3. Įsiurbimo kolektoriaus slėgį taip pat matuosiu WPS500.
Pirmiausia turime 2,0 litrų 4 cilindrų BMW 320 D. Pritaikome matematinį kanalą LowPass(freq(A),50)*(2.0*0.8 )*(B+1)/2*1.223/60, kad gautume oro srautą gramais per sekundę, naudodami oro masę 1,223 g/l, kaip nurodyta čia.
Variklio darbo tūris (2,0 l) x tūrinis našumas VE (0,8) x sūkiai (naudojant alkūninio veleno signalą A kanale) x MAP (naudojant WPS B kanale, +1) / 2 įsiurbimo taktai vienam alkūninio veleno apsisukimui = MAF litrais per minutę
1 litras oro = 1,223 g jūros lygyje (15 °C)
l/min x 1,223 g/l oro masei = g/min
Oro masė g/min / 60 = g/s
Išskaidykime matematinį kanalą:
Sūkiai apskaičiuojami naudojant LowPass(freq(A),50)
Tai duoda „išlygintą“ sūkių reikšmę ir sumažina smailes, kylančias dėl praleistų alkūninio veleno dantų.
Pastaba: alkūninio veleno signalas (A kanalas) toliau pateiktame pavyzdiniame vaizde yra paslėptas.
(2.0*0.8 ) čia 2.0 yra 2,0 litro variklio darbo tūris, o 0,8 – tipinė tūrinio našumo (VE) reikšmė tokiems turbokompresorių turintiems dyzeliniams varikliams.
*(B+1) įtraukia kolektoriaus slėgį, matuojamą B kanale, o 1 pridedame todėl, kad MAF reikšmės skaičiuojamos naudojant absoliutinį slėgį. Čia WPS500 matuojame kolektoriaus „manometrinį“ slėgį, todėl, norėdami gauti absoliutinį kolektoriaus slėgį, turime pridėti 1 bar.
/2*1.223/60 – dalijame iš 2, kad atsižvelgtume į 2 įsiurbimo taktus per variklio apsisukimą, ir dauginame iš 1,223, kad pakoreguotume oro masės reikšmę. Galiausiai dalijame iš 60, kad gautume oro masę g/s.
Dabar DPF pralaidumo vertinimo formulei reikia išmetimo diferencinio slėgio, išreikšto kilopaskaliais (kPa). Čia ir įsiterpia vienas iš mūsų kintamųjų, nes išmetimo priešslėgį matuosime WPS500, įstatytu į slėgio jutiklio žarnelę prieš DPF, o ne per DPF.
D kanalas matuos išmetimo priešslėgį barais naudojant WPS500, tad norėdami paversti į kPa turime D kanalą padauginti iš 100.
Formulė tokia: D*100.
Dabar, norėdami užbaigti visą formulę, kuri yra DPF diferencinis slėgis (kPa) / MAF (g/s), naudojame
(D*100)/(LowPass(freq(A),50)*(2.0*0.8 )*(B+1)/2*1.223/60).
Prisiminkite, kad pagal teoriją gerai „kvėpuojančiam“ DPF turėtume gauti mažesnę nei 0,2 reikšmę. Toliau pateikti rezultatai vertai diskusijos!
Kaip matome, didžiąją bandymo dalį esame žemiau stebuklingosios „0,2“ reikšmės, tačiau ji kyla virš 0,2 esant visiškai atidarytai droselinei sklendei (WOT). (Taip gali būti dėl anksčiau aptartų kintamųjų.)
Kadangi automobilio dinamika normali, esu linkęs priimti aukščiau pateiktus rezultatus ir sutikti, kad teorija „DPF priešslėgis / MAF = DPF pralaidumas“ turi tam tikros logikos.
Toliau – dar vienas 2,0 litro dyzelinis variklis, SEAT Alhambra su variklio kodu BRT. Naudojau tą pačią konfigūraciją kaip ir su BMW (WPS500 sumontuotas įsiurbimo kolektoriuje ir prieš DPF).
Aptariamas SEAT Alhambra yra tas pats SEAT, plačiai aptartas čia.
Kaip matote, taikant tą pačią formulę „DPF priešslėgis / MAF = DPF pralaidumas“, greitėjimo metu daugiausia esame virš stebuklingosios 0,2 ribos. Tai rodytų, kad DPF pralaidumas prastas! Būtent čia man kyla abejonių, ir vėl turime nepamiršti kintamųjų. Minėtas automobilis WOT sąlygomis važiavo gerai.
Apibendrinant, norėjau pasidalyti šia teorija, nes atrodo, kad ji gerai veikia paprasčiausiai paimant duomenis iš diagnostikos skaitytuvo ir atliekant skaičiavimą: iš serijinių duomenų paimkite DPF diferencinį slėgį (kPa) ir padalykite iš MAF (g/s).
Štai pavyzdys:
DPF diferencinis slėgis 15,894 kPa / MAF 97,69 g/s = 0,163 (DPF – geras).
Tikiuosi, kad tai pravers, ir nedvejodami eksperimentuokite: turint duomenų sąrašą, rodantį diferencinį slėgį (o ne priešslėgį), pagrindinis kintamasis pašalinamas, tad osciloskopo gali ir neprireikti. Vis dėlto aukščiau pateiktos formulės padės grafiškai pavaizduoti DPF pralaidumą laike.
Straipsnis išverstas iš Pico Technology bibliotekos su gamintojo leidimu. Originalas: picoauto.com. PicoScope įrangą rasite mūsų kataloge.