[发明专利]用于颗粒物质探测器信号处理的系统

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及对颗粒探测器数据进行处理，具体地是涉及发动 机的数据。更具体地，本发明涉及对发动机排气活动的颗粒质量探测器 数据进行处理。

发明内容

[0002]本发明可包括用于分析发动机排气活动从而获得发动机运行 信息的处理器。

附图说明

[0003]图1a是用于发动机排气系统的颗粒物质探测器结构的示意 图；

[0004]图1b示出了用于发动机的数据获取和处理的流程图；

[0005]图2a示出了具有类火化塞式支撑物和类灯泡式探头的颗粒 物质传感器；

[0006]图2b示出了具有类火化塞式支撑物和轴式探头的颗粒物质 传感器；

[0007]图3是用于发动机的数据获取结构的示意图；

[0008]图4是指示汽缸压力、曲柄角、针阀升程以及烟灰浓度的发 动机数据的标绘图；

[0009]图5a示出了用伏特-时间表示的由颗粒物质探测器进行的 实时捕获；

[0010]图5b示出了被处理的烟尘信号的信号-频率波形；

[0011]图5c示出了被处理的烟尘信号的信号-时间波形；

[0012]图6示出了在发动机催化转化器的上游和下游的电荷探测器 信号；

用于发动机的值；

[0014]图7b是对于特定负载的体积密度-黑碳仪(aetholometer) 读数的曲线图；

[0015]图7c是探测器信号-颗粒物质质量浓度的曲线图；

[0016]图8示出了在排气管道中的光学颗粒检测器和颗粒电荷探测 器的共同定位；

[0017]图9是发动机的排放流的电荷探测器信号、汽缸压力信号、 及光学探测器信号的曲线图；

[0018]图10示出了电荷探测器信号和光学探测器信号的放大图；以 及

[0019]图11示出了电荷探测器信号和汽缸压力信号的放大图。

具体实施方式

[0020]可通过各个独立柴油发动机汽缸的实时排气活动来具体洞察 发动机的运行情况。处理关于排气活动的数据可将实时颗粒排放行为变 成可用控制信号。为了对一个汽缸和另一个汽缸进行比较以及为了对一 个发动机循环和另一个发动机循环进行比较，处理过程(例如，算法) 可使用实时排气颗粒的时间加窗(时域)和频域分析的组合，来产生隔 独立汽缸行为的曲线图。可利用瞬时和时间平均的结果。从一个发动机 循环到另一个循环的各个汽缸变化以及汽缸之间的变化可以指示出不 良的发动机工作状况。可对这些变化进行控制，以便获得更好的整体性 能和更低的整体排放。根据时域和/或频域数据还可推导出其它有用信 息，例如发动机运转速度和排气流速，这些信息通常很难直接测量出。

[0021]从柴油发动机排放的烟通常会被充电成燃烧过程中产生的弱 等离子体。在排气循环流期间，从汽缸排出的充电颗粒流经连接到电荷 放大器的导电探头，电荷放大器将颗粒浓度记录成时间的函数(即，在 时域内记录)。然后，表示浓度的信号可被数字化并传送到用于分析的 微处理器。可将微处理器收集的数据(可能与来自发动机控制单元 (ECU)的同步信号耦合)加上时间窗口，并且可识别和分析来自各个 汽缸的脉冲以便获得基线、峰值高度和积分峰值面积。这些可以是排放 自各汽缸的颗粒物质(PM)的直接测量值。通过傅立叶变换、正弦- 余弦分析、拉普拉斯变换等，该实时数据流也可被转换到频域。在频域 中，主频率峰值可以是对发动机运转速度的测量值，并且该峰值高度可 与总颗粒有关。需要进行信号处理，以便进行信号放大、噪声降低、以 及净化电荷信号。在所有汽缸都被相等定时并且具有相等幅度的适当运 转的发动机中，仅有很少的谐振频率。在运转不良的发动机中，汽缸与 汽缸之间以及循环与循环之间的变化的非重复特性可引起许多谐振频 率和谐波。