◆文/貴州 李濤

(接上期)

六、排氣系統(tǒng)

1.汽油排放碳粒過濾器(GPF)

在實行CN6b排放法規(guī)的中國市場，Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動機在排氣系統(tǒng)中配備汽油排放碳粒過濾器(GPF)。GPF如圖40所示，它用于收集燃燒過程產(chǎn)生的剩余顆粒物(PM)，GPF和三元催化器組合在一個單元中。GPF采用基質(zhì)是堇青石，這是一種合成陶瓷。GPF工作示意圖如圖41所示，一半基質(zhì)布置在進口通道上，而另一半布置在出口通道上。當(dāng)廢氣流過過濾器時，通向出口的路徑被堵塞，這就迫使氣體流過基質(zhì)壁，導(dǎo)致PM沉積在基質(zhì)材料中。

2.排氣背壓傳感器

排氣背壓傳感器測量系統(tǒng)壓力并將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)絼恿鲃酉到y(tǒng)控制模塊(PCM)。當(dāng)GPF中的PM含量升高時，廢氣氣流將會受阻，從而增大系統(tǒng)背壓。如果背壓超過預(yù)定限值，則PCM將會降低扭矩輸出以保護發(fā)動機。如果發(fā)動機在高發(fā)動機轉(zhuǎn)速下運行，則過高的排氣背壓會引發(fā)缺火或排氣門過熱導(dǎo)致的潛在損壞。如圖42所示，該傳感器安裝在發(fā)動機后部的支架上，在靠近機油濾清器殼體的右側(cè)。排氣背壓傳感器連接了兩根軟管，一根通向大氣的通風(fēng)口軟管，一根連接至排氣系統(tǒng)的軟管。

通風(fēng)口軟管必須保持通暢，任何阻塞都將會導(dǎo)致傳感器向PCM提供不正確的數(shù)據(jù)。

3.GPF再生

隨著PM聚積量的增多，排放碳粒過濾器可能會發(fā)生堵塞，并對發(fā)動機的性能和效率造成負(fù)面影響。因此，必須讓過濾器進行再生，這是燃燒掉累積的PM的一個流程(氧化)。GPF的再生會在廢氣中含有氧并且GPF的溫度足夠高時發(fā)生。為了讓排放碳粒過濾器進行再生，需要存在兩種物質(zhì)：熱量和氧。

(1)被動再生

被動再生在車輛正常行駛時進行。GPF的設(shè)計只需要最小程度的駕駛員干預(yù)，絕大多數(shù)駕駛員都不會注意到其車輛上采用的排放控制技術(shù)。汽油發(fā)動機的廢氣溫度，在城市駕駛情況下，其溫度會達(dá)到300～500℃；在持續(xù)負(fù)載情況(高速公路駕駛)下，其溫度會高達(dá)700℃。但是，汽油發(fā)動機廢氣只含有極少的氧，因此GPF必須以不同的方式獲得氧才能啟用再生。在駕駛員將腳從加速器踏板上移開后，發(fā)動機會吸入并壓縮新鮮空氣，然后從燃燒室中將其排入排氣系統(tǒng)。當(dāng)排氣系統(tǒng)處于合適的再生溫度時，這些額外激增的氧將會與PM發(fā)生氧化反應(yīng)，從而對GPF進行再生。因為顆粒物的氧化是在這種持續(xù)再生模式下完成的，所以GPF不存在堵塞的風(fēng)險，并且不需要來自駕駛員或發(fā)動機管理系統(tǒng)的干預(yù)。GPF設(shè)計為在車輛的使用壽命中持續(xù)運行。

(2)主動再生

在正常駕駛條件下，只要駕駛員將腳從加速器踏板上完全移開，排氣系統(tǒng)中就會存在多余的氧，因此就有足夠的熱量讓GPF進行再生。但是，某些驅(qū)動循環(huán)會讓再生流程面臨更多困難，這些駕駛方式包括：

①僅在極低的速度下行駛或長時間靜止操作。在這些情況下，排氣系統(tǒng)可能無法達(dá)到足夠高的溫度來啟用GPF的再生；

②在高負(fù)載下長時間操作(例如，高速牽引)，因為在這些情況下，缺乏啟用GPF再生所需的氧氣。

在這些情況下，駕駛員可能會看到儀表盤(IC)上顯示一系列信息或說明。通過按照顯示的說明進行操作，駕駛員能夠快速糾正該情況。GPF的主動再生流程由PCM控制。PCM會通過調(diào)節(jié)空燃比增大排氣系統(tǒng)中的氧含量。PCM也會維持排氣系統(tǒng)的溫度，以便讓GPF能夠進行再生。傳感器數(shù)據(jù)和模型用于確定排氣系統(tǒng)溫度。

如果糾正措施不成功(或者系統(tǒng)存在故障)，車輛將會進入扭矩受限模式。儀表盤上的紅色警告圖標(biāo)以及相關(guān)文本“性能受限”將會通知駕駛員。如果車輛處于這種狀態(tài)，則建議客戶聯(lián)系當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商，使用診斷工具，對車輛采取糾正措施。

七、發(fā)動機管理系統(tǒng)

1.發(fā)動機管理系統(tǒng)部件組成與部件位置發(fā)動機管理系統(tǒng)輸入、輸出部件如圖43-45所示。發(fā)動機管理部件位置如圖46、47所示。

1.曲軸位置傳感器(CKP)

CKP傳感器位于發(fā)動機的左后側(cè)，如圖48所示。此霍爾效應(yīng)傳感器測量由傳動板上的磁阻環(huán)引發(fā)的磁場變化。磁阻環(huán)是一個60-2齒的裝置，其中缺失了兩個齒，傳感器利用缺失的齒來確定曲軸位置。這是一個雙向5V傳感器，在發(fā)動機熄火和停止過程中，曲軸可能會反轉(zhuǎn)，CKP可以檢測到這種情況。這就允許PCM計算發(fā)動機停止后的曲軸絕對位置，以便能夠執(zhí)行自動停止/啟動功能。PCM利用CKP信號執(zhí)行以下功能：①發(fā)動機轉(zhuǎn)速；②發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向；③曲軸絕對位置；④點火和噴射正時；⑤VCT控制。

信號故障后果：①PCM中會記錄DTC；②發(fā)動機性能下降，無VCT操作；③發(fā)動機將使用來自CMP傳感器的數(shù)據(jù)繼續(xù)運行。

P C M 將通過FlexRay?網(wǎng)絡(luò)傳輸此信號信息，以供其他系統(tǒng)使用，例如儀表IC。CKP波形是5V方波。

2.凸輪軸位置(CMP)傳感器

凸 輪 軸 位 置(CMP)傳感器位于發(fā)動機頂部的凸輪軸支座上，如圖49所示。此霍爾效應(yīng)傳感器測量由進氣和排氣凸輪軸上的磁阻環(huán)引發(fā)的磁場變化。該傳感器會生成與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成比例的5V方波信號，方波信號的形狀與磁阻環(huán)相關(guān)。PCM利用此信號執(zhí)行以下功能：①確定進氣和排氣凸輪軸的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)位置；②精確控制VCT系統(tǒng)并確定當(dāng)前的凸輪軸調(diào)節(jié)位置；③充當(dāng)CKP發(fā)生故障時的備用傳感器。

信號故障后果：①P C M 中會記錄DTC；②發(fā)動機將會繼續(xù)運轉(zhuǎn)，但是VCT系統(tǒng)將被禁用；③發(fā)動機性能和燃油經(jīng)濟性將會下降。

3.空氣質(zhì)量流量和溫度(MAFT)傳感器

組合式空氣質(zhì)量流量和溫度(MAFT)傳感器位于空氣濾清器殼體頂部，如圖50所示。MAFT傳感器輸出與進氣質(zhì)量成比例的數(shù)字信號。MAFT的MAF部分采用了熱膜原理，它會輸出與吸入發(fā)動機的空氣質(zhì)量成比例的5V調(diào)頻(FM)方波形信號。

MAFT的溫度傳感器部分使用一個NTC熱敏電阻，NTC熱敏電阻隨著進氣溫度的升高降低傳感器的電阻。它會輸出與進氣的溫度變化成比例的電壓信號。PCM利用該數(shù)據(jù)，并結(jié)合來自其他傳感器的信號及所存儲的工況圖，來執(zhí)行以下功能：確定要噴射到汽缸中的精確燃油量。

信號故障后果(MAF)：①難以啟動；②發(fā)動機啟動后停轉(zhuǎn)；③發(fā)動機響應(yīng)延遲；④發(fā)動機性能和燃油經(jīng)濟性將會下降。

信號故障后果(溫度傳感器)：①噴油過量；②怠速控制不起作用。

如果MAFT傳感器的溫度傳感器發(fā)生故障，則PCM將使用-5℃的默認(rèn)進氣溫度。

4.歧管絕對壓力和溫度(MAPT)傳感器

Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動機使用一個帶5V電源的MAPT傳感器。歧管絕對壓力和溫度(MAPT)傳感器位于進氣歧管中，如圖51所示。MAPT內(nèi)的膜片傳感器用于測量空氣壓力，信號是小于5V的模擬電壓。MAPT內(nèi)部，分壓器電路中的NTC熱敏電阻用于測量增壓空氣的溫度。信號使用：增壓空氣壓力調(diào)節(jié)。信號故障后果：①增壓空氣控制不工作；②發(fā)動機性能和燃油經(jīng)濟性將會下降。

5.加熱型氧傳感器(HO2S)

Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中使用三個HO2S。一個前置催化劑HO2S、一個中置催化劑HO2S、一個后置催化劑HO2S。

(1)前置催化劑HO2S：這是一個寬量程傳感器，安裝在排氣前段，位于渦輪增壓器渦輪機出口的正后方和前催化轉(zhuǎn)化器的前方。

(2)中置催化劑HO2S：窄量程傳感器，安裝在排氣前段，位于前置催化轉(zhuǎn)化器和主催化轉(zhuǎn)化器之間。

(3)后置催化劑HO2S：窄量程傳感器，安裝在排氣前段，位于主催化轉(zhuǎn)化器的后方。

PCM利用來自HO2S的信號執(zhí)行以下功能：①測量廢氣中的氧氣含量；②將空燃比調(diào)節(jié)至λ=1(14.7:1)；③監(jiān)測催化轉(zhuǎn)化器的性能；④計算長期和短期燃油修正。

信號故障后果：①P C M 中會記錄DTC；②排放控制能力將會降低；③發(fā)動機性能和燃油經(jīng)濟性將會下降。

6.機油壓力和溫度傳感器

機油壓力和溫度傳感器位于發(fā)動機右前部的機油濾清器殼體總成中，如圖52所示。它直接連接至PCM并接收5V電源。該溫度傳感器是一個數(shù)字脈寬調(diào)制(PWM)傳感器，其工作溫度范圍為-40～160℃。如果發(fā)生故障，則系統(tǒng)將會使用ECT傳感器值。PWM輸出信號如圖53所示，該信號用于將機油壓力和溫度信息傳輸給PCM。PCM利用此信號：通過可變流量機油泵實現(xiàn)機油壓力控制。

故障后果：①機油壓力信號默認(rèn)變?yōu)樽畲笾?，?dǎo)致無可變機油壓力控制；②燃油經(jīng)濟性將會下降；③PCM中會記錄DTC；④儀表盤上的警告燈將亮起。

PCM將通過FlexRay?網(wǎng)絡(luò)傳輸此信號信息，以供其他系統(tǒng)使用。

7.發(fā)動機冷卻液溫度(ECT)傳感器

發(fā)動機冷卻液溫度(ECT)ECT傳感器位于發(fā)動機冷卻液出口中，如圖54所示。它包含一個NTC熱敏電阻器，其工作溫度范圍為-40℃至150℃。傳感器的輸入是通過PCM中的電阻器提供的5V參考電壓。在冷卻液溫度升高的情況下熱敏電阻阻值降低，這允許更多電流傳至接地時，來自此傳感器的輸出電壓將發(fā)生變化。如果信號發(fā)生故障，則系統(tǒng)將會使用機油溫度傳感器值。如果機油溫度和ECT信號均發(fā)生故障，則系統(tǒng)將使用默認(rèn)的高溫度，以便將冷卻系統(tǒng)設(shè)置為安全的冷卻狀態(tài)。P C M 使用該傳感器監(jiān)測節(jié)溫器殼體中的發(fā)動機冷卻液溫度，并使用該信息控制電子節(jié)溫器和可變冷卻液泵。ECT傳感器故障后果:①電子節(jié)溫器的操作將限制為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)溫器的操作；②溫度計不起作用或讀數(shù)不準(zhǔn)確；③冷啟動困難；④熱啟動困難；⑤發(fā)動機性能降低。

PCM將通過FlexRay?網(wǎng)絡(luò)傳輸此信號信息，以供其他系統(tǒng)使用(如儀表IC)。

8.散熱器出口發(fā)動機冷卻液溫度(ECT)傳感器

散熱器出口ECT傳感器位于散熱器下部冷卻液軟管中，如圖55所示。它包含一個NTC熱敏電阻器，其工作溫度范圍為-40～150℃。傳感器的輸入是通過PCM中的電阻器提供的5V參考電壓。當(dāng)熱敏電阻隨著冷卻液溫度變化時，傳感器的輸出電壓將發(fā)生變化。如果ECT傳感器信號發(fā)生故障，則PCM將會使用100℃作為默認(rèn)值。PCM利用此信號：①通過冷卻風(fēng)扇操作實現(xiàn)散熱器溫度控制；②使用附加信息并結(jié)合節(jié)溫器殼體中的ECT，實現(xiàn)發(fā)動機溫度控制。

故障后果：①冷卻風(fēng)扇操作增多，并且工作粗暴②燃油經(jīng)濟性將會下降。

9.汽缸缸蓋溫度傳感器

汽缸缸蓋溫度傳感器具有NTC屬性，PCM為其提供5V電壓，同時監(jiān)控電壓信號變化。該傳感器位于汽缸缸蓋前部，靠近機油濾清器殼體和汽缸缸蓋出水管，如圖56所示。該傳感器測量汽缸缸蓋金屬溫度，與發(fā)動機冷卻液無關(guān)。PCM利用此信號控制可變冷卻液泵運行時的閉環(huán)輸入。故障后果：①可變冷卻液泵將在所有發(fā)動機條件下保持全流量；②燃油經(jīng)濟性降低。

10.汽缸缸體溫度傳感器

汽缸缸體溫度傳感器具有NTC屬性，PCM為其提供5V電壓，同時監(jiān)控電壓信號變化。該傳感器位于汽缸缸體的左側(cè)，在電子發(fā)動機冷卻液出口殼體附近，如圖56所示。該傳感器測量汽缸缸體金屬的溫度，與發(fā)動機冷卻液無關(guān)。PCM利用此信號并結(jié)合其他冷卻液傳感器來計算發(fā)動機溫度。故障后果：①可變冷卻液泵將在所有發(fā)動機條件下保持全流量；②燃油經(jīng)濟性降低。

11.發(fā)動機冷卻風(fēng)扇控制模塊

發(fā)動機冷卻風(fēng)扇控制模塊位于冷卻風(fēng)扇罩的后部，如圖57所示。它由PCM通過繼電器和PWM信號控制。PCM利用此信號：①PCM可借助該模塊控制風(fēng)扇電機的運轉(zhuǎn)速度。②風(fēng)扇控制模塊改變向風(fēng)扇電機提供電流的供油管路的電阻，從而改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

故障后果：①發(fā)動機工作溫度將會升高；②風(fēng)扇無法正常工作，導(dǎo)致發(fā)動機過熱；③空調(diào)(A/C)性能將會下降；④發(fā)動機性能和燃油經(jīng)濟性將會下降。 (全文完)