2017年寶馬新5系動力傳遞系統(tǒng)新技術剖析（六）

楊 明 劉克江

超聲波傳感器通過一根帶狀導線與電子傳感器單元相連。在傳感器單元內(nèi)將超聲波數(shù)值轉(zhuǎn)化為一個 SENT協(xié)議，SCR 控制單元可對該協(xié)議進行處理。

在“停留-駐車-行駛”狀態(tài)下，組合式尿素與水的混合物（AdBlue）質(zhì)量傳感器/液位傳感器處于啟用狀態(tài)。

應避免加注過量。使用 KRUSE瓶/泵站或維修加注軟管加注時應確保罐內(nèi)保留規(guī)定空隙。該空隙可確保基于運行時間測量的液位傳感器可提供一個測量結果。如果在上部液位與罐殼體之間沒有空隙，就無法正確反射聲波，從而導致液位傳感器功能故障。

壓力監(jiān)控：

使用一個測量范圍為-100～1300kPa的組合式壓力和溫度傳感器來監(jiān)控 SCR3系統(tǒng)壓力。壓力傳感器測量值發(fā)送至電子傳感器單元內(nèi)的一個電子分析單元。在傳感器單元內(nèi)將壓力值轉(zhuǎn)化為一個 SENT協(xié)議，SCR 控制單元可對該協(xié)議進行處理。 在“停留-駐車-行駛”狀態(tài)下，壓力傳感器處于啟用狀態(tài)。

SENT 協(xié)議：

單邊半字節(jié)傳輸 SENT 是汽車行業(yè)用于傳感器和控制單元通信的標準化簡單數(shù)字接口。 它是一個單向異步電壓接口，僅需 3 根導線。分別用于普通 5 V/12 V 供電電壓、信號電壓和接地連接。SENT 協(xié)議特性簡單，對干擾信號不敏感。另一個優(yōu)點是，經(jīng)過傳感器內(nèi)的 A/D 轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)以數(shù)字形式存在，可由控制單元直接進行進一步處理。

4.警告和關閉情況：

SCR 系統(tǒng)對于排放法規(guī)而言非常重要。它滿足一項獲得批準的重要前提條件。如果系統(tǒng)失靈，則批準失效且不再允許車輛繼續(xù)運行。有一種情況肯定會導致系統(tǒng)失靈，就是儲備的尿素與水的混合物（AdBlue）用完。

由數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng) DDE控制關閉情況。為了不使駕駛員感到意外，會顯示警告和關閉情況。車輛停止運行前足夠長的時間時便開始顯示，以便駕駛員自行或讓相關人員加注尿素與水的混合物（AdBlue）。根據(jù)歐洲法規(guī)要求，必須在剩余可達里程為2400km時初次警告。

警告等級 1：

在任何情況下2.4L剩余量都足夠行駛 2400km。駕駛員收到一條優(yōu)先級為 1 的檢查控制信息（白色），此時不顯示剩余可達里程。 檢查控制信息：“AdBlue儲備量”，如圖37所示。

圖37　警告等級為 1 時組合儀表內(nèi)的檢查控制信息

同時還通過中央信息顯示屏 CID顯示處理說明：“ AdBlue儲備量?？梢岳^續(xù)行駛。注意剩余可達里程。盡快添加 AdBlue。更多信息參見用戶手冊?！?/p>

警告等級 2：

如果降至液位“排空”以下，駕駛員會收到一條優(yōu)先級為2的檢查控制信息（黃色）。在此顯示“添加”和剩余可達里程（km）。此時主動罐內(nèi)還有約1.6L，通常情況下可行駛約1600km。但實際上只顯示可達里程為800 km，以留出安全儲備量。 檢查控制顯示：“加注 AdBlue，可達里程為800km” ，如圖 38所示。

圖38　警告等級為 2 時組合儀表內(nèi)的檢查控制信息

同時還通過中央信息顯示屏 CID顯示處理說明： “AdBlue達到最低。” “注意剩余可達里程。立即添加 AdBlue，否則無法再啟動發(fā)動機。更多信息參見用戶手冊。”

警告等級 3 ：

與燃油表相似，可達里程降至0時顯示3條虛線替代剩余可達里程。

關閉情況：可達里程為0時禁止再次啟動發(fā)動機，但僅限發(fā)動機關閉3min以上時。這樣可排除危險情況。

通常情況下剩余0.8L對于以下情況而言為安全儲備量：

◆車輛已加滿燃油且以非常低的尿素與水的混合物（AdBlue）可達里程啟動（例如1km）。尿素與水的混合物（AdBlue）可達里程為0，但車輛仍可繼續(xù)行駛至下次發(fā)動機關閉。在此情況下仍可確保車輛行駛時SCR 系統(tǒng)正常工作

◆還有一項法規(guī)要求，如果 SCR控制單元識別出罐內(nèi)已排空（主動罐內(nèi)尿素與水的混合物（AdBlue）不足 0.8 L且壓力建立故障導致設置禁止啟動的因素），SCR 控制單元就會向數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng) DDE 發(fā)送該信號。隨后立即將剩余可達里程降至50km并以線性方式進行每千米倒計數(shù)。

如果禁止發(fā)動機啟動后才進行添加，則在此特殊情況下改變加注識別邏輯從而加快進行速度。就是說，如果主動罐已排空，則只需重新加注尿素與水的混合物（AdBlue），最多3min后（必須識別出添加過程）就會重新對關閉情況進行復位。

對于提供PWF（駐車/停留/行駛）的車輛，在停留狀態(tài)下SCR 3的SCR控制單元處于啟用狀態(tài)，但約10s后由部分網(wǎng)絡運行模式關閉。為確?？煽刻砑樱仨毻ㄟ^PAD狀態(tài)啟用SCR控制單元。為此需要快速連續(xù)操作START/STOP按鈕3次。

錯誤加注：

加注了錯誤介質(zhì)時通過質(zhì)量傳感器的質(zhì)量監(jiān)控顯示出來。即使尿素與水的混合物（AdBlue）噴入射量足夠，幾百千米后也會通過廢氣中氮氧化物數(shù)值升高顯示出這種情況。如果超過特定限值，系統(tǒng)就會識別出錯誤介質(zhì)。從這個時刻起通過一條檢查控制信息顯示出來（不顯示剩余可達里程或剩余可達里程縮短）。

系統(tǒng)故障：

5. 車載診斷系統(tǒng)功能

數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng) DDE還負責監(jiān)控所有與廢氣有關的系統(tǒng)是否正常運行。這項任務稱為車載診斷系統(tǒng) OBD。如果車載診斷系統(tǒng)記錄了一個故障，則啟用排放警告燈。

（1）SCR催化轉(zhuǎn)換器

SCR催化轉(zhuǎn)換器的效率通過兩個氮氧化物傳感器監(jiān)控。

在SCR催化轉(zhuǎn)換器前后測量氮氧化物質(zhì)量并得出特定時間內(nèi)的總值。將實際還原值與存儲在數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng) DDE 內(nèi)的計算值進行比較。

為此必須滿足以下條件：

◆氮氧化物傳感器可信

◆計量功能啟用

◆環(huán)境溫度在規(guī)定范圍內(nèi)

◆環(huán)境壓力在規(guī)定范圍內(nèi)

◆柴油顆粒過濾器再生功能未啟用

◆SCR 催化轉(zhuǎn)換器溫度在規(guī)定范圍內(nèi)（主要通過 SCR 催化轉(zhuǎn)換器前的廢氣溫度傳感器進行計算）

◆廢氣氣流在規(guī)定范圍內(nèi)

監(jiān)控功能包括 4 個測量循環(huán)。如果實際值小于計算值，則設置一個可逆的故障碼。如果在 3 次連續(xù)的行駛循環(huán)內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，則存儲一個不可逆的故障碼并啟用排放警告燈。

為在較長時間內(nèi)確保 SCR 催化轉(zhuǎn)換器的效率在此使用計量量調(diào)節(jié)功能，在此期間調(diào)節(jié)尿素與水的混合物（AdBlue）計量量。為進行相應調(diào)節(jié)，在此將 SCR 催化轉(zhuǎn)換器后的氮氧化物傳感器信號與一個計算值連續(xù)進行比較。如果二者存在差異，就會短時調(diào)節(jié)計量量。在此對調(diào)節(jié)系統(tǒng)性進行分析并對計量量施加一個校正系數(shù)。

如果校正系數(shù)超過規(guī)定限值，則設置一個可逆的故障碼。如果在 3 次連續(xù)的行駛循環(huán)內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，則存儲一個不可逆的故障碼并啟用排放警告燈。

為確保SCR催化轉(zhuǎn)換器正常運行，需要提供尿素與水的混合物（AdBlue）。

SCR催化轉(zhuǎn)換器達到特定溫度（主要通過SCR催化轉(zhuǎn)換器前的廢氣溫度傳感器進行計算）后，計量控制系統(tǒng)會嘗試在計量管路內(nèi)建立壓力。為此必須關閉計量模塊并在特定時間內(nèi)控制泵。

如果在特定時間內(nèi)無法達到規(guī)定壓力限值，就會打開計量模塊以使計量管路排氣。隨后嘗試再次建立壓力。

如果按規(guī)定次數(shù)嘗試后仍無法建立壓力，則設置一個可逆的故障碼。如果在 3 次連續(xù)的行駛循環(huán)內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，則存儲一個不可逆的故障碼并啟用排放警告燈。

這項監(jiān)控每個行駛循環(huán)僅執(zhí)行一次，在計量開始之前。如果“通過”了這項監(jiān)控，則開始持續(xù)壓力監(jiān)控。

選擇性催化劑還原 SCR 需要尿素與水的混合物（AdBlue）保持恒定壓力（550kPa）。SCR控制單元借助壓力傳感器確定和監(jiān)控實際壓力和作為結果的壓力模塊。對以下數(shù)值進行檢查：

◆過壓

◆真空

◆壓力值不可信

如果在特定時間內(nèi)超過了上述限值，則設置一個可逆的故障碼。如果在3次連續(xù)的行駛循環(huán)內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，則存儲一個不可逆的故障碼并啟用排放警告燈，SCR系統(tǒng)內(nèi)的壓力完全降低，SCR系統(tǒng)關閉。 在計量功能啟用狀態(tài)下進行這項監(jiān)控。

（3）主動罐液位測量

針對主動罐使用 2 個帶壓電元件的液位傳感器。在分析單元內(nèi)檢查信號是否符合邏輯，從而進行傳感器可信度檢查。

在此情況下分析單元通過 SCR控制單元向數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng)DDE發(fā)送一個可信度故障信號。此時設置一個可逆的故障碼。如果在 3 次連續(xù)的行駛循環(huán)內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，則存儲一個不可逆的故障碼并啟用排放警告燈。

只有主動罐內(nèi)的溫度超過規(guī)定值時，才進行這項監(jiān)控。

分析單元與至少一個液位傳感器觸點之間的導線斷路時，就會向數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng)DDE發(fā)送一個故障信號。此時設置一個可逆的故障代碼。如果在3次連續(xù)的行駛循環(huán)內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，則存儲一個不可逆的故障碼并啟用排放警告燈。

SCR系統(tǒng)負責監(jiān)控是否加注了錯誤介質(zhì)。識別出加注時就會啟用這項監(jiān)控功能。有關加注識別的介紹參見SCR 系統(tǒng)章節(jié)。

為了識別出錯誤介質(zhì)，在此監(jiān)控尿素與水的混合物（AdBlue）介質(zhì)質(zhì)量以及 SCR 催化轉(zhuǎn)換器效率。如果在接下來的行駛循環(huán)內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，則存儲一個不可逆的故障代碼并啟用排放警告燈。

（5）氮氧化物傳感器

為正常運行且因此監(jiān)控氮氧化物傳感器，必須達到所謂露點。這樣可確保排氣裝置內(nèi)不再有水，從而避免造成氮氧化物傳感器損壞。

如果通過以下監(jiān)控識別出氮氧化物傳感器有故障，則設置一個可逆的故障代碼。如果在 3 次連續(xù)的行駛循環(huán)內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，則存儲一個不可逆的故障代碼并啟用排放警告燈。

識別出以下故障：

◆識別信號或校正系數(shù)錯誤

◆測量探針與氮氧化物傳感器控制單元之間的導線斷路或短路

◆在特定時間內(nèi)測量值超出規(guī)定范圍

◆規(guī)定加熱時間后未達到運行溫度

◆在滑行模式下（不希望產(chǎn)生氮氧化物）識別出測量值高出零值過多

◆從負荷狀態(tài)向滑行模式過渡時，氮氧化物傳感器信號未以足夠快的速度從 80 % 降至 50 %（僅限SCR 催化轉(zhuǎn)換器前的氮氧化物傳感器）

◆雖然 SCR 催化轉(zhuǎn)換器前的氮氧化物傳感器信號出現(xiàn)峰值，但未發(fā)現(xiàn) SCR 催化轉(zhuǎn)換器后的氮氧化物傳感器信號出現(xiàn)至少一個規(guī)定變化，因此將其識別為不可信

（6）顯示和駕駛員信息

根據(jù)配置情況可在中央信息顯示屏CID內(nèi)以圖形形式調(diào)出尿素與水的混合物（AdBlue）當前液位。

SCR控制單元將主動罐和被動罐內(nèi)液位傳感器（如果安裝）的所需組合數(shù)據(jù)提供給數(shù)字式柴油機電子系統(tǒng)DDE，DDE通過 Flex Ray 和中央網(wǎng)關模塊ZGM/車身域控制器BDC將數(shù)據(jù)提供給其他總線設備。

根據(jù)顯示要求對液位進行處理，而且只采用主動罐提供的數(shù)值在中央信息顯示屏 CID 上顯示。

如果不對液位進行處理，則主動罐排空、隨后由被動罐向主動罐輸送時始終會在中央信息顯示屏 CID 內(nèi)顯示不同液位，這樣可能會給駕駛員不可信的感覺。

在顯示方面始終要確保向駕駛員顯示的添加量數(shù)值也實際可行。就是說，向駕駛員顯示1L添加量時，也可實際添加 1L，不會出現(xiàn)系統(tǒng)加注過量以及尿素與水的混合物（AdBlue）溢出的情況。

根據(jù) Headunit，可在中央信息顯示屏 CID 內(nèi)菜單“車輛信息”處調(diào)出剩余可達里程和添加量。 根據(jù)Headunit 顯示內(nèi)容可能不同。

（三）系統(tǒng)組件

1. 被動罐

被動罐這一名稱說明不對其進行加熱。 被動罐包括以下組件（如圖39所示）：

◆帶液位傳感器和溫度傳感器的罐法蘭

◆加注口

◆運行通風裝置和加注通風裝置

根據(jù)車型系列可能對被動罐進行隔絕處理。隔絕層由泡沫材料制成，可防止溫度較低時快速結冰。由于根據(jù)具體車輛也可能將其安裝在排氣裝置附近，因此也可能導致尿素與水的混合物（AdBlue）蓄熱過高。

如果長時間處于極低溫度下，則被動罐內(nèi)尿素與水的混合物（AdBlue）可能完全結冰。此后無法再進行泵送。在這種情況下必須更加頻繁地進行主動罐添加。 被動罐無法單獨加注，而是通過主動罐進行加注。

圖39　被動罐，雙罐系統(tǒng)

（1）液位傳感器

在被動罐的罐法蘭內(nèi)有一個液位傳感器，如圖40所示。 該傳感器利用一個壓電元件工作。 在傾斜角度極大或罐結冰的情況下，信號處于15mm。這相當于空罐信號。液位傳感器位于主動罐和被動罐內(nèi)。

圖40　被動罐內(nèi)的罐法蘭

維修時無法單獨更換被動罐的罐法蘭，因為它與被動罐焊接在一起。

（2）溫度傳感器

溫度傳感器集成在罐法蘭內(nèi)，無法單獨更換。集成在罐法蘭內(nèi)的溫度傳感器安裝在主動罐和被動罐內(nèi)。

（3）通風裝置

被動罐帶有一個運行通風裝置和一個加注通風裝置。

運行通風裝置和加注通風裝置連接在罐蓋上尿素與水的混合物（AdBlue）加注管路內(nèi)。

2. 傳輸泵

圖41　傳輸泵

所用傳輸泵為膜片泵。其工作方式與活塞泵相似，只是泵元件通過一個隔膜與介質(zhì)分離。這樣不會產(chǎn)生任何腐蝕問題。

3. 主動罐

主動罐這一名稱說明對其進行加熱。

主動罐包括以下組件（如圖42所示）：

圖42　主動罐

◆運行通風裝置和加注通風裝置

◆罐法蘭模塊

根據(jù)車型系列可能對主動罐進行隔絕處理。隔絕層由泡沫材料制成，可防止溫度較低時快速結冰。由于根據(jù)具體車輛也可能將其安裝在排氣裝置附近，因此也可能導致尿素與水的混合物（AdBlue）蓄熱過高。