一种柴油机颗粒捕集器碳加载量检测装置及检测方法与流程

技术特征：

1.一种柴油机颗粒捕集器碳加载量检测装置，其特征在于：包括有检测线圈、电源模块、控制器模块、射频放大模块和数据采集模块，其中检测线圈与DPF载体的过滤层平行放置并置于DPF载体底部的DPF载体封装层和DPF载体本体之间，检测线圈周期性地发射出从一个频率到另一个频率的射频，射频在DPF载体内部经过反射以后再次被原来的检测线圈接收，检测线圈还与数据采集模块、射频放大模块相连接，数据采集模块和射频放大模块均与控制器模块相连接并由控制器模块控制工作，电源模块与数据采集模块、射频放大模块和控制器模块均相连并对它们提供电力。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机颗粒捕集器碳加载量检测装置，其特征在于：所述的数据采集模块主要由线圈、通讯芯片和存储芯片组成，用于接收反射回来的射频信号，并将接收到的射频信号送往控制器模块中的主控芯片进行计算分析以便进行下一步的控制。

3.根据权利要求1所述的一种柴油机颗粒捕集器碳加载量检测装置，其特征在于：所述的射频放大模块主要由射频发生器、功率放大器和线圈组成，射频放大模块由控制器模块中的主控芯片控制工作，用于产生向DPF载体发射的不同频率的射频信号，射频发生器依靠电源供电，将直流的电能转为电磁能，在其内部激发电磁振荡，从而在相应的时间段内产生相应频率的射频信号，通过检测线圈将射频信号辐射出去。

4.根据权利要求1所述的一种柴油机颗粒捕集器碳加载量检测装置，其特征在于：所述的控制器模块主要由主控芯片、通讯芯片以及数个接口组成，用于射频信号控制、信号处理、碳加载量估计以及与ECU设备通讯，主控芯片发出驱动信号，控制射频放大模块，由数据采集模块采集到反射回的射频信号，并发送回控制器模块，控制器模块接收后计算比较得出DPF载体内部目前的碳加载量，控制器模块设置的接口与发动机中的ECU设备相连并通讯。

5.一种柴油机颗粒捕集器碳加载量检测方法，其特征在于：其步骤如下：

步骤一、记录当DPF载体在同一碳加载量、不同频率下，采集DPF载体在同一端口发射出的射频信号引起的电压幅值a1和接收到的反射射频信号引起的电压幅值b1；

步骤二、检测线圈将接收到的射频信号输送给数据采集模块，数据采集模块将数据通过通讯单元发送给控制器模块中的主控芯片进行计算，如下式所示：

$\left(\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\end{array}\right)=S\left(f\right)\·\left(\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}{S}_{11}\left(f\right)& S_{12}\left(f\right)\\ S_{21}\left(f\right)& S_{22}\left(f\right)\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\end{array}\right)$

其中，由于检测线圈只放置于DPF载体的底部，当a₂＝0时，

$S_{11}{|}_{a_2=0}=20\lg \left(\frac{b_1}{a_1}\right)$

|S₁₁|为回波损耗，单位为dB，|S₁₁|会随着谐振腔内部参数的变化而改变，描述了能量在谐振腔内传递的情况，从而反映出DPF载体内部碳加载量的变化情况；

步骤三、在同一DPF载体碳加载量状态下，得到频率为500MHz到2500MHz，步长100KHz的不同频率下的|S₁₁|，当|S₁₁|取最小值时其对应的频率即为谐振腔发生谐振时的频率，由于|S₁₁|与谐振频率有一一对应的关系，采用|S₁₁|来标定谐振频率，在同一碳加载量下，当|S₁₁|达到最小值时计算此时的谐振频率，当DPF载体内碳加载量不同时，|S₁₁|取得最小值时对应的谐振腔谐振频率不同，因而每一个谐振频率的数值对应于DPF载体内部不同的碳加载量状态；

步骤四、在500MHz到2500MHz，步长100KHz的不同频率下，建立不同碳加载量与谐振频率之间的对应关系，并形成数据库并写入主控芯片；

步骤五、将上述装置装入柴油机后处理系统中，当发动机开始工作以后，射频放大模块产生扫频信号，主控芯片接收采集到的射频信号数据，经过计算后得到一个扫频周期内最小的回波损失|S₁₁|数值并计算出产生最小的回波损失|S₁₁|数值这一时刻的谐振频率，将其与数据库内的谐振频率数据进行匹配，得出实时的碳加载量，完成对DPF载体碳加载量的在线检测；

步骤六、当DPF载体内部载碳量达到预设值时，控制器模块向发动机中的ECU设备发送再生信号，在发动机ECU设备的控制下完成对DPF载体的再生。