基于DPF碳载量的发动机故障预警方法技术

本发明专利技术涉及基于DPF碳载量的发动机故障预警方法，包含步骤：采集原始数据包；将原始数据包组合成为A数组；再次采集原始数据包，组合成为B数组；计算得到每个原始数据包的碳载量值；对比A数组和B数组中的碳载量值，判断对比结果是否超过期望差异；如果超过期望差异，则发出发动机超出分布规律报警信号；否则，将B数组填充进A数组，清空B数组，然后再次循环执行上述步骤，直至发动机关机。本发明专利技术实现了通过监测DPF中碳颗粒积累情况反推柴油发动机运行状态的目的；可以在故障萌芽而尚未至严重程度时，及时报警，大幅降低了维修成本和安全风险。

【技术实现步骤摘要】
基于DPF碳载量的发动机故障预警方法
本专利技术涉及柴油发动机检修
，具体地涉及基于DPF碳载量的发动机故障预警方法。
技术介绍
柴油发动机因其效率高、输出力矩大，在各领域的应用都十分广泛；柴油发动机都会标配DPF作为尾气处理装置，使排放的尾气达到现行的环保法律法规。DPF采用的是吸附法处理尾气，其原理就是吸附发动机工作产生的碳颗粒；当碳颗粒积累到一定程度后，就需要进行再生处理，使其恢复工作能力，具体来说：在发动机正常运行情况下，发动机产生的颗粒物数量和重量都有限，DPF捕集到的碳颗粒会缓慢累计，表现为碳载量数值上升；碳载量累计达到一定程度后，发动机后处理系统会启动DPF再生模式，高温会烧掉大部分的碳颗粒，完成后碳载量数据下降。而发动机发生烧机油或燃烧不充分的故障时，则DPF中的碳颗粒的体积会明显增大，同时碳颗粒数量也会急剧增加。因此，可以通过监测DPF中的碳颗粒的积累情况来反推发动机的运行状态，从而在发动机尚未发生严重故障前报警，然后进入检修；事先预防与维护的成本要远小于发生故障乃至事故时的维修、善后成本。但当前尚无此类在研或已实施的技术方案，为了提高对柴油机的运行状态监测效率，亟需一套技术方案填补此项空白。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供基于DPF碳载量的发动机故障预警方法，其目的在于通过监测DPF中的碳颗粒的积累情况来反推发动机的运行状态；实现了在发动机尚未发生严重故障前报警。为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：一种基于DPF碳载量的发动机故障预警方法，包含以下步骤：S100.按人工预设的采集频率和人工预设的采集时长，持续采集原始数据包，并按时间戳增序，将所述原始数据包逐一组合成为A数组；每个所述原始数据包包含所述时间戳相同的发动机转速信号、发动机扭矩信号和冷却液温度信号；S200.再次按相同的所述采集频率和相同的所述采集时长，持续采集原始数据包，并按所述时间戳增序，将所述原始数据包逐一组合成为B数组；S300.根据所述发动机转速信号、发动机扭矩信号和冷却液温度信号，计算得到所述A数组和所述B数组中每个所述原始数据包的碳载量值；S400.对比所述A数组中的所述碳载量值，判断对比结果是否超过人工预设的置信值；然后根据判断的结果做出如下操作：如果所述对比结果低于所述置信值，则发出发动机超出分布规律报警信号；否则，用所述B数组替换所述A数组成为新的A数组，然后清空所述B数组，然后再次执行S200到S400，直至发动机关机。优选地，所述碳载量值采用线性拟合，按下式计算：z＝a*x*x+b*x+c*y*y+d*y+e其中：z为所述碳载量值；y为功率累计值；z为冷却液温度值，通过所述冷却液温度信号读取；a为所述冷却液温度的回归线二次估值系数，由人工预设；b为所述冷却液温度的回归斜率，由人工预设；c为所述功率累计值的回归线二次估值系数，由人工预设；d为所述功率累计值的回归斜率，由人工预设；e为回归线截距。优选地，所述功率累计值按下式计算：Padd＝∑engintorqi*enginspeedi其中：Padd为所述功率累计值；engintorqi为第i次采集的发动机扭矩值，通过所述发动机扭矩信号读取；enginspeedi为第i次采集的发动机扭转速，通过所述发动机转速信号读取。优选地，根据权利要求1所述的基于DPF碳载量的发动机故障预警方法，其特征在于：对比所述A数组中的所述碳载量值，判断对比结果是否超过人工预设的置信值，具体包含以下步骤：S410.对所述A数组中的所述碳载量值进行F方差齐性检验计算，得到检验F值；S420.将所述F值与所述置信值，根据比较结果做出如下判断：如果所述F值小于所述置信值，则判定对比结果低于人工预设的置信值；否则，判定对比结果不低于人工预设的置信值。优选地，所述置信度为95％。优选地，所述发动机转速信号来自J1939协议，通过CAN总线获得；所述发动机扭矩信号来自J1939协议，通过CAN总线获得；所述冷却液温度信号来自J1939协议，通过CAN总线获得。优选地，所述A数组和所述B数组都被设于计算单元的缓冲区上。优选地，所述A数组中最末一个时间戳与第一个时间戳的差值，大于DPF的平均再生周期长度的1/3。本专利技术与现有技术对比，具有以下优点：1.由于本专利技术对DPF中的碳颗粒积累情况及时采样和计算分析，从而实现了通过监测DPF中碳颗粒积累情况反推柴油发动机运行状态的目的；2.由于本专利技术对能及时发现柴油发动机处于运行故障状态，从而可以在故障萌芽而尚未至严重程度时，及时报警，大幅降低了维修成本和安全风险。附图说明图1为本专利技术具体实施例的发动机故障预警系统结构示意图；图2为一种DPF的单次碳载量的增量的理想曲线示意图；图3为本专利技术具体实施例的基于DPF碳载量的发动机故障预警方法的步骤示意图；图4为本专利技术具体实施例的A/B数组填充过程的示意图；图5为单个数组元素的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。需要事先说明的是，本具体实施例是基于如图1所示结构的发动机故障预警系统实现的，包含车辆端信号采集模块、车载T-BOX信号传输模块和网络云平台信号处理模块，其中：车辆端信号采集模块用于采集表征车辆行驶状态的各种信号，包括但不限于发动机转速信号、发动机扭矩信号、冷却液温度信号、环境温度、DPF灰载量、DPF更换状态和DPF后处理再生状态。车载T-BOX信号传输模块用于将车辆端信号采集模块采集的表征车辆行驶状态的各种信号传输给网络云平台信号处理模块。网络云平台信号处理模块包含计算单元，根据收到的表征车辆行驶状态的各种信号，通过计算处理，评估和判断当前发动机的状态，从而实现在发动机完全进入故障状态前提示发动可能出现了故障，并指引驾驶员维修或处理故障。一种基于DPF碳载量的发动机故障预警方法，其原理在于柴油发动机气缸内烷烃的燃烧，都会产生颗粒；因此可以对DPF的单次碳载量的增量进行统计。DPF由于其结构简单、原理和工艺相当成熟，出问题的概率极低以致可以忽略不计，所以对于正常运行状态下的发动机，其DPF的碳载量的增量曲线是可以画出理想曲线的，如图2所示；而如果网络云平台信号处理模块的计算单元计算出来的DPF的单次碳载量的增量偏离了理想曲线，则可以认为是发动机出现了故障，应该停机检修。在这些故障中，如果机油通过活塞环进入气缸内后燃烧时，产生的碳颗粒会明显大于燃油产生的碳颗粒，这些颗粒会在DPF中快速累积，对比正常的DPF累积速度，故障状态下的气缸内不充分燃烧造成了DPF碳载快速增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DPF碳载量的发动机故障预警方法，其特征在于：包含以下步骤：/nS100.按人工预设的采集频率和人工预设的采集时长，持续采集原始数据包，并按时间戳增序，将所述原始数据包逐一组合成为A数组；每个所述原始数据包包含所述时间戳相同的发动机转速信号、发动机扭矩信号和冷却液温度信号；/nS200.再次按相同的所述采集频率和相同的所述采集时长，持续采集原始数据包，并按所述时间戳增序，将所述原始数据包逐一组合成为B数组；/nS300.根据所述发动机转速信号、发动机扭矩信号和冷却液温度信号，计算得到所述A数组和所述B数组中每个所述原始数据包的碳载量值；/nS400.对比所述A数组中的所述碳载量值，判断对比结果是否超过人工预设的置信值；然后根据判断的结果做出如下操作：/n如果所述对比结果低于所述置信值，则发出发动机超出分布规律报警信号；/n否则，用所述B数组替换所述A数组成为新的A数组，然后清空所述B数组，然后再次执行S200到S400，直至发动机关机。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于DPF碳载量的发动机故障预警方法，其特征在于：包含以下步骤：
S100.按人工预设的采集频率和人工预设的采集时长，持续采集原始数据包，并按时间戳增序，将所述原始数据包逐一组合成为A数组；每个所述原始数据包包含所述时间戳相同的发动机转速信号、发动机扭矩信号和冷却液温度信号；
S200.再次按相同的所述采集频率和相同的所述采集时长，持续采集原始数据包，并按所述时间戳增序，将所述原始数据包逐一组合成为B数组；
S300.根据所述发动机转速信号、发动机扭矩信号和冷却液温度信号，计算得到所述A数组和所述B数组中每个所述原始数据包的碳载量值；
S400.对比所述A数组中的所述碳载量值，判断对比结果是否超过人工预设的置信值；然后根据判断的结果做出如下操作：
如果所述对比结果低于所述置信值，则发出发动机超出分布规律报警信号；
否则，用所述B数组替换所述A数组成为新的A数组，然后清空所述B数组，然后再次执行S200到S400，直至发动机关机。


2.根据权利要求1所述的基于DPF碳载量的发动机故障预警方法，其特征在于：所述碳载量值采用线性拟合，按下式计算：
z＝a*x*x+b*x+c*y*y+d*y+e
其中：z为所述碳载量值；y为功率累计值；z为冷却液温度值，通过所述冷却液温度信号读取；a为所述冷却液温度的回归线二次估值系数，由人工预设；b为所述冷却液温度的回归斜率，由人工预设；c为所述功率累计值的回归线二次估值系数，由人工预设；d为所述功率累计值的回归斜率，由人工预设；e为回归线截距。


3.根据权利要求2所述的基于DPF碳载量的发动机故障预警方法，其特征在于：所述功率累...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蜀超，陈秀，刘凤阳，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42