重型柴油车在国六OBD环保在线监测增配颗粒物传感器监管
重型柴油车发动机颗粒物的理化特性存在明显的粒径分布特征，并受到发动机燃料性质和运行条件的影响。机动车尾气颗粒从“机动车”排入“道路”实际大气环境中后，除其数量浓度的粒径分布特征会发生明显改变外，颗粒物的其他理化特性同样将会受到种种环境因素的影响而发生变化，因此，如果是在实验室台架就很难模拟实际大气条件下机动车颗粒物排放的理化特性。
那么由于高速公路边测得大气悬浮颗粒物主要来源于机动车排放，受到其他排放源影响较小，因此高速公路边通常被用做测试机动车排气颗粒从“机动车”到“道路”阶段实时特征的监测地点。
对于不同的车流构成、车流量和气象条件，高速公路边大气悬浮颗粒物的理化特性也存在着差异。
我们在上海、山东、河北、河南、杭州、海南、深圳等地高速公路边白天及夜晚两个时间段测试了大气悬浮颗粒的理化特性，并将其与北京大气颗粒物的理化特性做了比较，分析了交通状况、气象条件、光度等对颗粒物理化特性的影响。
颗粒物传感器采用了速锐得YD-100进行采样收集，结合4G移动通信网络及柴油车CAN总线数据及定位位置H6GB车载无线通信终端，按照国六数据协议GB17691标准，将采集数据上传至云服务器，用于环保排放的在线监测。
测试了不同粒径条件下颗粒物的理化特性，分析内容包涵了汽车工况、位置信息、网络信号、颗粒物排放并根据道路实验结果，汽车不同的CAN总线接入及协议解析，使用正交矩阵因子源解模型分析了柴油车发动机及汽油车发动机对大气颗粒物不同的“贡献”，同时，将部分未达标车辆进行了疏导，改进。
采集汽车排放数据由颗粒物传感器YD-100获得，由于机动车颗粒物排放集中在细微颗粒物范围内，颗粒物通过激光透镜等方法获得，配套数据及定义如下：
用光透射法的激光光纤传感器，对重型柴油车尾气中的颗粒物浓度进行检测。当汽车尾气通过探测探头时，激光会被阻挡，光电或光线探头会将此记录记录下来，通过在线监控终端的4G网络传输到环保排放系统平台。
其原理是通过光纤将光线信号传输至分析模块，分析数据的模块将光线信号转换成电信号，并实时计算出尾气的颗粒物浓度，提供检测范围内的颗粒物浓度、光吸收系数、不透光度等信息。
这款颗粒物传感器符合GB17691-2018重型柴油车污染物排放限值测量方法、JT/T506交通行业透射式烟度计标准、国家计量检定规程JJT976-2010相关标准，具备国家CNAS认证。
相关技术参数为：
重型柴油车车载烟度计 |
|
工作原理 |
激光透射 |
检测内容 |
不透光度、颗粒物浓度、光吸收系数 |
分辨率 |
颗粒物浓度：0.01mg/m3 不透光度：0.1% 光吸收系数：0.01m-1 |
响应时间 |
1s |
供电电压 |
9~36V |
工作电流 |
<300mA |
工作温度 |
传感模块：-40℃~580℃ 数据处理模块：-40℃~70℃ |
储存温度和湿度 |
-30℃~65℃，0~95%RH |
输出接口 |
CAN |
输出协议 |
J1939 |
工作时间 |
20000小时 |
通讯协议：
YD-100车载烟度计与OBD采用CAN总线连接，我们将从OBD到YD-100车载烟度计的传输方向定义数据传输下行方向; 将从YD-100车载烟度计到OBD的传输方向, 定位为数据传输上行方向。
YD-100车载烟度计遵从SAE J1939协议,默认传输速率为250kbps。
下行指令：
CAN ID: 0X18F1005D
PGN : 0X00F100
下行指令采用统一的协议格式，指令长度固定为8个字节，，最后一个字节为CRC校验码。
测量与较准指令：
字节位置 |
内容 |
字节数 |
描述 |
0 |
帧头 |
2 |
固定为0xa5 0x5a |
2 |
指令字 |
1 |
标定指令:0x01，设置PM与不透光度的斜率 滤波参数:0x02，数值越大数据越平缓 开始校准:0x03，发动机停转时校准 停止校准:0x04，发动机启动时停止校准 不透光度校准:0x05，校准空气中的不透光度 设置L值:0x06 注：0x01,0x02,0x05,0x06为出厂时设置 |
3 |
参数 |
2 |
分辨率为0.001 |
5 |
填充码 |
2 |
无意义 |
7 |
校验码 |
1 |
CRC校验结果 |
开始校准指令如下(HEX):
A5 5A 03 00 00 00 00 50
停止校准指令如下(HEX):
A5 5A 04 00 00 00 00 F8
上行指令
CAN ID : 0X18f10155
PGN : 0X00F101
上行指令即传感器通过CAN总线对外发送传感器数据，采用如下统一的协议格式，指令长度固定为8个字节，指令最后一个字节为CRC校验码。
字节位置 |
内容 |
字节数 |
描述 |
0 |
传感器状态 |
Bit:0~1 |
10：测量中 11：校准中 |
传感器故障信息 |
Bit: 4~5 |
00：无故障 01：信号弱 10：噪声异常 11：标定异常 |
|
1 |
PM浓度 |
2 |
分辨率：0.001； 单位：mg/m3； 比如1,2字节对应的数据为：0A 0B。 则真实的PM浓度应该为：2826 * 0.001 = 2.826 其中2826是0B 0A转为十进制的值（小端模式） |
3 |
k值 |
2 |
分辨率：0.001； 单位：m-1 比如5,6字节对应的数据为：0A 0C。 则真实的光吸收系数k应该为：3082 * 0.001 = 3.082 其中3082是0C 0A转为十进制的值（小端模式） |
5 |
不透光度 |
2 |
分辨率：0.1%； 比如3,4字节对应的数据为：0A 01。校验码=01+0A=0B 则真实的不透光度应该为：266 * 0.001 = 26.6% 其中266是01 0A转为十进制的值（小端模式） |
7 |
校验码 |
1 |
采用CRC8算法，多项式0xD5,初始值0x00,位方向MSB，异或值0x00。 CRC校验码，对0~6字节进行CRC校验。 |
实例：12 0A 0B 0A 0C 0A 01 C9
表示如下：
数据(HEX) |
描述 |
12 |
传感器状态 10：测量中 |
PM传感器故障信息 01：开路 |
|
0A |
PM浓度应该为：2826 * 0.001 = 2.826 |
0B |
|
0A |
真实的k值应该为：3082 * 0.001 = 3.082 |
0C |
|
0A |
不透光度应该为：266 * 0.001 = 26.6% |
01 |
|
C9 |
CRC校验码，C9 |
CRC校验算法
CRC算法 ：CRC8
多项式(HEX) ：0xD5
初始值(HEX) ：0x00
数据翻转 ：MSB First
异或值(HEX) ：0x00
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