本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測，具體涉及一種基于高怠速檢測法的柴油車dpf失效快速診斷系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、輕重型汽車國六標(biāo)準(zhǔn)、非道路移動機械國四標(biāo)準(zhǔn)以及在用汽柴油車排放標(biāo)準(zhǔn)的正逐步實施，移動源顆粒物數(shù)量排放(pn)已成為管理部門監(jiān)管和企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)關(guān)注的重點。

2、顆粒捕集器(dpf)是一種安裝在發(fā)動機排放系統(tǒng)中的陶瓷過濾設(shè)備。顆粒捕集器(dpf)的安裝，可以有效降低汽車尾氣中顆粒物的排放，減輕汽車尾氣對大氣的污染。然而，隨著顆粒物捕捉數(shù)量的增多，不僅會增加油耗，對顆粒的捕集效率也會降低，顆粒捕集器會通過加熱再生的方式實現(xiàn)捕集效率的提升，但這個過程可能會導(dǎo)致捕集器載體燒烈損壞。此外，由于汽車行駛過程中自身的振動也會導(dǎo)致載體的破壞，并且再生不完全或者再生失敗會引起dpf堵塞等問題，因此需要對dpf進行失效診斷。

3、中國專利文獻cn?111287826?b公開了用于提醒顆粒捕捉器dpf進行保養(yǎng)的裝置和方法及dpf，該文獻提出使用在dpf兩端安裝壓差傳感器，根據(jù)dpf兩端的壓差的變化判斷失效程度，但該方法易受壓差傳感器自身的影響，而且是一種間接的測量方案，不能真實反映機動車排放顆粒濃度的真實情況。中國專利文獻cn?106762061?b提出一種模擬dpf失效的診斷裝置和方法，該文獻采用在發(fā)動機臺架上安裝兩路漏電流式顆粒物傳感器，通過兩個流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)來測量兩路發(fā)動機原排和過dpf后顆粒物濃度的差值，來判斷dpf失效狀態(tài)。但是，該文獻采用漏電流式顆粒物傳感器本身的測量噪聲比較大，不適用于精細化測量；此外，難以用于機動車實際排放水平的測試，操作不便。

4、因此，如何提供一種柴油車dpf失效快速診斷系統(tǒng)，通過測量柴油車尾氣排放顆粒物數(shù)濃度信息，判斷柴油車dpf是否失效，已經(jīng)成為亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對當(dāng)前柴油車技術(shù)領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)，即在怠速狀態(tài)下，車輛處于非作業(yè)工況，尾氣流量小且波動大，導(dǎo)致檢測準(zhǔn)確性低；而中間轉(zhuǎn)速負荷工況雖最接近車輛實際運行狀況，卻因其難以在實地環(huán)境中精確模擬及載荷量化的復(fù)雜性，不適宜作為現(xiàn)場檢測的標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明旨在提出一種創(chuàng)新的解決方案——基于高怠速檢測法的柴油車dpf失效快速診斷系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)及方法設(shè)計得更加貼近車輛的實際作業(yè)條件，不僅易于在實驗室或?qū)嵉丨h(huán)境中模擬，還能確保檢測標(biāo)準(zhǔn)的一致性與可重復(fù)性，從而有效克服現(xiàn)有技術(shù)中的難題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

3、一種基于高怠速檢測法的柴油車dpf失效快速診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括快速安裝夾具、采樣管、冷凝水去除器、顆粒物數(shù)濃度測量模塊和控制器；所述快速安裝夾具，用于連接車輛尾氣管與采樣管；所述采樣管的一端與所述快速安裝夾具相連，采樣管的另一端與所述冷凝水去除器的入口相連，所述冷凝水去除器的出口與所述顆粒物數(shù)濃度測量模塊的采樣口相連，所述顆粒物數(shù)濃度測量模塊的輸出端與所述控制器的輸入端相連。

4、進一步的，所述快速安裝夾具包括固定把手和鎖緊把手；所述固定把手和所述鎖緊把手通過旋轉(zhuǎn)軸相連，且所述旋轉(zhuǎn)軸上安裝有扭力彈簧，所述扭力彈簧的中間部分纏繞在所述旋轉(zhuǎn)軸上，兩端呈一定夾角向外伸出且位于所述固定把手與所述鎖緊把手之間；所述固定把手的端部設(shè)有探頭固定管，所述探頭固定管上貫穿安裝有探頭固定件；所述鎖緊把手的端部設(shè)有夾具鎖緊扣。所述探頭固定管焊接在所述固定把手的頂端。所述探頭固定管為圓管，探頭固定管上開設(shè)有通孔，用于安裝探頭固定件；所述探頭固定件為螺釘；所述采樣管探頭伸入至所述探頭固定管中，所述探頭固定件將采樣管的采樣探頭固定在所述探頭固定管中。所述夾具鎖緊扣焊接在所述鎖緊把手的頂端，所述夾具鎖緊扣包括與所述鎖緊把手相連的連接部和設(shè)置在所述連接部一端上方的鎖緊部；所述連接部與所述鎖緊把手的連接處為圓弧形。所述固定把手和所述鎖緊把手的外端部均設(shè)有限位邊沿，所述限位邊沿用于對扭力彈簧進行限位。所述鎖緊把手和所述固定把手上設(shè)有防滑保護部。所述快速安裝夾具在夾具固定把手中部設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸安裝鎖緊把手，兩個把手間設(shè)有扭力彈簧。把手頂部焊接有探頭固定圓管部件，圓管右側(cè)設(shè)有探頭固定螺釘用于固定采樣探頭。使用時在彈簧彈力作用下鎖緊扣和探頭固定圓管將夾緊尾氣管管壁。

5、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述采樣管為cems伴熱管，利用cems伴熱管實現(xiàn)高溫伴熱，高溫伴熱的最高加熱溫度≥100℃，且長度≥2m。所述采樣管的一端設(shè)有采樣探頭，所述采樣探頭與所述采樣管通過螺紋連接，所述采樣管采用波紋軟管，波紋軟管可彎曲塑形。

6、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述冷凝水去除器的入口和出口處分別設(shè)有一卡套接頭，所述冷凝水去除器包括去除器殼體、設(shè)置在去除器殼體內(nèi)部的尾氣通道以及填充在所述去除器殼體與所述尾氣通道之間的吸水材料；所述去除器殼體與所述尾氣通道同軸設(shè)置。所述尾氣通道采用鋼網(wǎng)圓管。所述吸水劑采用可重復(fù)使用的吸水劑。

7、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述顆粒物數(shù)濃度測量模塊為基于凝結(jié)核粒子計數(shù)(cpc)法或擴散荷電(dc)法的移動源排放顆粒物pn臺架式/便攜式檢測儀。所述顆粒物數(shù)濃度測量模塊采用現(xiàn)有技術(shù)中的顆粒物數(shù)濃度測量裝置，基于冷凝生長計數(shù)原理或采用擴散荷電的原理實現(xiàn)顆粒物數(shù)濃度測量。該顆粒物數(shù)濃度測量模塊的量程范圍滿足3000～1e7#/cm3，測量分辨率≤1000#/cm3，粒徑測量下限為23nm；時間分辨率≤1s，內(nèi)部設(shè)有無線傳輸功能，可與上位機通訊。

8、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述控制器包括上位機和車牌識別模塊；所述車牌識別模塊用于測試點位的機動車車牌信息，并帶有無線傳輸功能，將識別到的車牌信息上傳至上位機。所述上位機，用于實時采集和存儲數(shù)據(jù)，計算待測車輛排放顆粒物數(shù)濃度特征，并根據(jù)設(shè)定閾值判定待測車輛dpf是否有效。

9、上述基于高怠速檢測法的柴油車dpf失效快速診斷系統(tǒng)的診斷方法，包括以下步驟：

10、s1、設(shè)備預(yù)熱階段：對顆粒物數(shù)濃度測量模塊執(zhí)行預(yù)熱操作，直至其達到可啟動測量的預(yù)備狀態(tài)。

11、s2、采樣系統(tǒng)裝配流程：利用快速安裝夾具內(nèi)含的探頭固定件，將采樣管的采樣探頭安置于探頭固定管內(nèi)部。

12、s3、測試啟動與執(zhí)行：

13、s31、啟動待測車輛，維持其在怠速狀態(tài)t1時長。

14、s32、將待測車輛切換至空擋，踩下油門使其進入高怠速工況，并保持此狀態(tài)t2時長。

15、s33、釋放油門，再次讓車輛維持在怠速狀態(tài)t3時長。

16、s34、重復(fù)執(zhí)行步驟s32和s33，循環(huán)設(shè)定次數(shù)后，終止測量過程。

17、s4、采樣操作：測試啟動后，待測車輛排放的尾氣自尾氣管排出時，被采樣管探頭捕獲并引導(dǎo)至采樣管；隨后，尾氣通過采樣管進入冷凝水去除器，其中的冷凝水被干燥劑吸附進行干燥，經(jīng)干燥處理的尾氣繼續(xù)流向顆粒物數(shù)濃度測量模塊，顆粒物數(shù)濃度測量模塊完成顆粒物數(shù)濃度的測量后，將測量結(jié)果上傳至上位機。

18、s5、數(shù)據(jù)處理與分析：從測量結(jié)果中篩選出t2時間段的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)樣本，分別計算n次采樣期間的平均值；在剔除最大與最小值后，再次計算剩余數(shù)據(jù)的平均值，以此作為待測車輛的顆粒物數(shù)濃度排放最終結(jié)果；n為正整數(shù)，n的取值為5。

19、s8、結(jié)果判定與追蹤措施：依據(jù)待測車輛的顆粒物數(shù)濃度排放最終結(jié)果，判斷其是否超出預(yù)設(shè)的排放閾值；若結(jié)果超出閾值，則結(jié)合車牌識別模塊所識別的車牌信息，以定位到dpf失效的車輛。

20、和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點為：

21、(1)現(xiàn)有的dpf失效診斷技術(shù)存在若干局限性，例如，某些方法易受壓差傳感器自身誤差的影響，采用間接測量手段，難以準(zhǔn)確反映機動車排放顆粒物的真實濃度，如中國專利文獻cn?111287826?b所示；而另一些技術(shù)，如漏電流式顆粒物傳感器，則因測量噪聲較大，不適用于高精度測量需求，如中國專利cn?106762061?b文獻。而本發(fā)明則具有性能穩(wěn)定、測量精確的特點，通過采用配備伴熱功能的采樣管，確保采集的尾氣維持高溫狀態(tài)，有效防止顆粒物因冷卻而凝結(jié)增大，進而避免測量結(jié)果的偏差。同時，冷凝水去除器能夠顯著降低尾氣濕度，既保護了后端測量模塊免受高濕尾氣的損害，又消除了因液滴被誤判為顆粒物而產(chǎn)生的測量誤差。這些措施嚴格控制了進入測量模塊的尾氣狀態(tài)，使得待測車輛的排放數(shù)據(jù)得以更真實地反映，同時也為測量模塊提供了更佳的保護，延長了系統(tǒng)整體的壽命，縮短了維護周期。最終，結(jié)合本發(fā)明獨特的測量流程及數(shù)據(jù)處理算法，數(shù)據(jù)的精確性和測量結(jié)果的可靠性得到了進一步的提升。

22、(2)在安裝與操作方面，本發(fā)明同樣表現(xiàn)出色。借助快速安裝夾具，采樣系統(tǒng)能夠即刻與待測車輛實現(xiàn)快速對接，省去了繁瑣的額外固定步驟。當(dāng)需要更換測試車輛時，只需要簡單的拆裝快速安裝夾具，即可將非檢測時間降至最低限度。加之集成的車輛牌照自動識別系統(tǒng)，能夠迅速且精準(zhǔn)地自動鎖定dpf(柴油顆粒捕集器)失效車輛，無需額外人工操作，從而顯著提升檢測作業(yè)的效率。

23、(3)本發(fā)明的應(yīng)用范圍極為廣泛，兼容性強。對于不同用戶而言，可根據(jù)其現(xiàn)有的基于凝結(jié)核粒子計數(shù)(cpc)法或擴散荷電(dc)法的移動源排放顆粒物pn檢測儀器(無論是臺架式還是便攜式)，靈活構(gòu)建本發(fā)明中的快速診斷系統(tǒng)。這一設(shè)計打破了特定設(shè)備型號的局限，降低了用戶的硬件門檻，展現(xiàn)出更強的兼容性能。對于本發(fā)明的系統(tǒng)而言，憑借其卓越的便攜性和穩(wěn)定性，無論是在發(fā)動機臺架、整車轉(zhuǎn)轂等嚴謹?shù)氖覂?nèi)檢測環(huán)境中，還是在戶外道路邊等復(fù)雜多變的應(yīng)用場景下，均能游刃有余地適應(yīng)，充分展現(xiàn)了其廣泛的適用性和強大的環(huán)境適應(yīng)能力。

24、(4)本發(fā)明不僅克服了現(xiàn)有dpf失效診斷技術(shù)的局限性，更在性能穩(wěn)定性、測量準(zhǔn)確性、操作便捷性、應(yīng)用范圍廣泛性等方面實現(xiàn)了顯著提升。其創(chuàng)新性的設(shè)計理念和先進的技術(shù)手段，為機動車排放顆粒物檢測領(lǐng)域帶來了革命性的變革，不僅提高了檢測效率與精度，還降低了操作難度與維護成本，為環(huán)境保護和交通管理提供了強有力的技術(shù)支持。因此，本發(fā)明具有極高的實用價值和社會意義，預(yù)期將在機動車排放檢測領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動相關(guān)技術(shù)的持續(xù)進步與發(fā)展。