宮詩瑤

GW4C20B 2.0T發(fā)動機(jī)（以下簡稱C20B發(fā)動機(jī)）是長城歷時3年打造的，具有高性能、低油耗的特點(diǎn)，并且符合國六排放標(biāo)準(zhǔn)。該發(fā)動機(jī)采用冷卻熱量管理系統(tǒng)、GPF顆粒物捕集器、燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)、電控渦輪增壓器、缸內(nèi)直噴，以及集成排氣歧管等技術(shù)，如圖1所示。

1.發(fā)動機(jī)熱量管理系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)在長時間高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，燃燒室的溫度很高。如果不能對其采取適當(dāng)?shù)慕禍卮胧瑢⒂锌赡軐?dǎo)致發(fā)動機(jī)高溫而燒毀?，F(xiàn)代汽車采用的是水冷的方式，通過冷卻液的流動帶走發(fā)動機(jī)的熱量，使發(fā)動機(jī)保持在一個適宜的溫度范圍內(nèi)。不同的車型發(fā)動機(jī)的最佳工作溫度也有差異，發(fā)動機(jī)在最佳工作溫度范圍內(nèi)工作，不僅能夠節(jié)省燃油，延長發(fā)動機(jī)的壽命，還能夠減少有害氣體的排放。如何能夠讓發(fā)動機(jī)工作時迅速進(jìn)入并保持在最佳工作溫度范圍是很多廠家不斷研究的課題。C20B發(fā)動機(jī)采用了創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)。

創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)采用全新的電控旋轉(zhuǎn)閥組件。當(dāng)發(fā)動機(jī)在冷起動時，可以快速升溫，更快達(dá)到最佳工作溫度（90～110℃），從而減少了發(fā)動機(jī)在低溫工況下的高磨損與高排放。發(fā)動機(jī)熱管理系統(tǒng)通過ECU控制熱管理模塊的執(zhí)行電機(jī)驅(qū)動其內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)滑閥，控制冷卻液的流動方向，從而在各工作條件下實(shí)現(xiàn)快速暖機(jī)、降低摩擦、降低油耗等作用，提升發(fā)動機(jī)性能。創(chuàng)新型熱量管理單元如圖3所示。

冷卻液未經(jīng)過散熱器的循環(huán)方式稱為小循環(huán)。小循環(huán)冷卻效率低，有利于冷車起動時發(fā)動機(jī)迅速升溫。

冷卻液通過節(jié)溫器流經(jīng)散熱器的循環(huán)方式稱為大循環(huán)。大循環(huán)冷卻效率高，發(fā)動機(jī)會持續(xù)降溫，使其保持在恒定的溫度。

配有渦輪增壓器的發(fā)動機(jī)，渦輪增壓器一般采用雙冷卻方式，即水冷（冷卻液冷卻）和油冷（機(jī)油冷卻）。有些車的機(jī)油冷卻也通過冷卻液進(jìn)行散熱，C20B發(fā)動機(jī)的機(jī)油就是通過冷卻液進(jìn)行散熱的。C20B發(fā)動機(jī)各階段主要冷卻管路工作情況，如圖4所示。

2.排氣后處理技術(shù)

汽車尾氣中含有顆粒物，顆粒物就是大家近幾年才熟悉的PM，這種顆粒物主要是在發(fā)動機(jī)燃燒過程中，當(dāng)油氣混合物結(jié)合不均勻時，就會出現(xiàn)燃燒不充分，這樣很容易產(chǎn)生顆粒物。它對環(huán)境的危害很大，在國六排放標(biāo)準(zhǔn)中限定了PM顆粒的質(zhì)量和數(shù)量。雖然發(fā)動機(jī)的技術(shù)在不斷進(jìn)步，但是隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)和排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，僅靠原有的尾氣處理裝置很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，汽油機(jī)也需要增加汽油顆粒捕集器GPF（Gasoline Particulate Filter）來降低顆粒物的排放。

GPF是一種安裝在汽油發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)中的裝置，用來捕捉尾氣中的顆粒物，從而降低發(fā)動機(jī)尾氣中顆粒物的排放。C20B發(fā)動機(jī)排氣后處理裝置包括前催化轉(zhuǎn)化器、高溫傳感器、壓差傳感器以及GPF（圖5）。

高溫傳感器用于發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)，測量排氣溫度，然后將排氣溫度的信號傳遞給發(fā)動機(jī)控制單元，為發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)標(biāo)定模型提供數(shù)據(jù)支持，從而保證排氣凈化裝置有效工作（圖6）。

壓差傳感器的高壓端和低壓端通過軟管分別與GPF的上游和下游相連，從而測得GPF前后的廢氣壓差（圖7）。壓差傳感器將測得的數(shù)據(jù)傳遞給發(fā)動機(jī)控制單元，發(fā)動機(jī)控制單元根據(jù)此信號判斷GPF是否堵塞，控制GPF再生。

GPF一般有3種布置形式：與三元催化器集成在一起安裝，離排氣歧管較近;安裝在三元催化器下游;直接將GPF涂在三元催化器上。GPF是由傳統(tǒng)的流通式三元催化器載體演變而成，但又有所不同：三元催化器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是直通的，而GPF的是交錯通過的（圖8）。發(fā)動機(jī)排出的氣體經(jīng)過GPF，顆粒物會被捕捉，從而減少尾氣中顆粒物的排放。

發(fā)動機(jī)控制單元分析壓差傳感器、高溫傳感器的信號，控制點(diǎn)火時刻、噴油量以及GPF再生，不斷調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的工作狀況，控制原理如圖9所示。

GPF長時間使用后，顆粒物會積聚在內(nèi)部捕集器的表面形成PM層，PM層會提高過濾效率，但是排氣阻力會增大，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)出現(xiàn)動力不足，油耗增加等，此時應(yīng)進(jìn)行更換或者再生處理。排氣后處理技術(shù)可能失效的原因有：人為造成GPF移除;壓差傳感器測量管路斷路;GPF堵塞;GPF再生故障。

3.燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)

針對國六排放標(biāo)準(zhǔn)C20B發(fā)動機(jī)燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)應(yīng)用了幾項(xiàng)新技術(shù)：為了避免滲透泄漏，對燃油系統(tǒng)的硬件進(jìn)行技術(shù)升級，如材質(zhì)改變;為了減少油氣蒸發(fā)，需要采用ORVR（車載加油油氣回收）系統(tǒng)，它能夠收集加油過程中從油箱中揮發(fā)出來的燃油蒸氣;為了減少燃油蒸發(fā)泄漏，采用油箱壓力傳感器，通過檢測油箱的絕對壓力，對泄漏量進(jìn)行檢測;為了監(jiān)控脫附流量，在文丘里管設(shè)置了高負(fù)荷脫附管路壓力傳感器，在進(jìn)行檢測時將炭罐電磁閥打開、炭罐截止閥關(guān)閉，診斷管道壓力傳感器的負(fù)壓狀態(tài)進(jìn)行判定。C20B發(fā)動機(jī)燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)如圖10所示。

（1）油箱壓力傳感器

油箱壓力傳感器安裝在靠近炭罐的燃油蒸氣吸附管路上（圖11），用來采集油箱壓力，分析油箱（蒸發(fā)）系統(tǒng)是否存在泄漏。

檢查方法：若油箱壓力傳感器輸出電壓讀數(shù)在4.0-4.2V，即為正常，超出此電壓范圍即為異常。

（2）炭罐電磁閥

炭罐電磁閥由電磁線圈、銜鐵和閥等組成（圖12），ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷、溫度、轉(zhuǎn)速等信號，控制電脈沖的持續(xù)時間和頻率（即占空比），來控制炭罐清洗氣流的流量。

檢查方法：拆卸炭罐電磁閥，測量1和2號端子間的阻值，常溫阻值為18.0-24.0Ω。

（3）炭罐截止閥

炭罐截止閥由電磁線圈、銜鐵和閥等組成（圖13），當(dāng)此閥關(guān)閉的時候，油箱和炭罐通往大氣的通道就會被關(guān)閉。此時油箱內(nèi)的壓力應(yīng)為負(fù)壓。

檢查方法：拆卸截止電磁閥，測量1和2號端子間的阻值，常溫阻值為19.8-21.8Ω。

（4）高負(fù)荷脫附管路壓力傳感器

高負(fù)荷脫附管路壓力傳感器設(shè)置在文丘里管（圖14），在進(jìn)行檢測時將炭罐電磁閥打開，炭罐截止閥關(guān)閉，診斷管道壓力傳感器的負(fù)壓狀態(tài)進(jìn)行判定。高負(fù)荷脫附管路壓力傳感器在發(fā)動機(jī)上的位置，如圖15所示。

檢查方法：若管路壓力傳感器輸出電壓讀數(shù)在4.0-4.2V，即為正常，超出此電壓范圍即為異常。