GPF壓差傳感器后運行Offset檢查值不合理問題探討

李賀　張峰　冒薛軍　戚哲棟　李后樂　趙德剛

摘 要：為了實現(xiàn)GPF的再生循環(huán)使用，GPF上設(shè)計有壓差系統(tǒng)，其中壓差傳感器作為GPF的信號監(jiān)控器，其工作狀況直接影響到GPF的使用功能。本文通過對GPF壓差傳感器后運行Offset檢查值不合理導(dǎo)致發(fā)動機(jī)故障燈點亮問題進(jìn)行分析探討，明確其失效原因，并制定有效對策，以降低售后的問題發(fā)生。

關(guān)鍵詞：壓差傳感器 顆粒捕集器 涉水 故障碼

1 引言

為了滿足《輕型汽車污染物排放限值及測試方法》（第六階段）排放限值要求，汽油機(jī)排放后處理系統(tǒng)技術(shù)升級必不可少，顆粒捕捉器GPF則是針對汽油機(jī)尤其是直噴汽油機(jī)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)而研發(fā)設(shè)計的產(chǎn)品，增加GPF后可以使汽油顆粒物排放值達(dá)到更低水平。

同時為了滿足GPF的再生循環(huán)使用，GPF上設(shè)計有壓差系統(tǒng)，當(dāng)碳煙顆粒積累在捕捉器微孔表面形成PM層導(dǎo)致GPF背壓增大到一定程度時，連接GPF的壓差傳感器將信號反饋給發(fā)動機(jī)控制單元，發(fā)動機(jī)控制單元通過加濃斷油和二次空氣送到載體前端，混合氣在此處氧化升高載體溫度，高溫下將顆粒物氧化燃燒。壓差系統(tǒng)由壓差硬管、壓差軟管、環(huán)箍及壓差傳感器組成。其中壓差傳感器作為控制顆粒捕捉器再生循環(huán)使用的關(guān)鍵零部件，錢偉等對壓差傳感器信號不可信問題進(jìn)行了探討[1];劉后明等對壓差傳感器的布置設(shè)計進(jìn)行了探討[2];宋偉對壓差傳感器在商用車上的應(yīng)用進(jìn)行了研究[3]。

整體來說，壓差系統(tǒng)導(dǎo)致的故障較多，而本文主要對壓差傳感器后運行Offset檢查值不合理導(dǎo)致發(fā)動機(jī)故障燈點亮問題進(jìn)行分析探討。

2 故障現(xiàn)象

某車型試驗車在鹽城試驗場進(jìn)行綜合耐久試驗時，發(fā)動機(jī)故障燈點亮，故障碼為P12900。

3 標(biāo)定策略

3.1 故障碼含義

P129000故障碼含義為：顆粒捕捉器壓差傳感器后運行Offset檢查值不合理。

3.2 故障檢測標(biāo)準(zhǔn)

車輛后運行階段，由于發(fā)動機(jī)已停機(jī)，沒有排氣氣流流經(jīng)GPF，GPF上下游壓差應(yīng)該為0，當(dāng)GPF壓差傳感器壓差值的絕對值超過標(biāo)定的閾值且滿足檢測條件時系統(tǒng)檢測出故障。

3.3 檢測流程圖，見圖1

3.4 故障閾值

發(fā)送機(jī)熄火，后運行階段，連續(xù)2次，P2點檢測壓力超過±2.8kPa，發(fā)動機(jī)故障燈點亮，見圖2。

4 故障原因

4.1 調(diào)查過程，見圖3

利用魚骨圖從閾值定義、故障件電氣特性等、對手件狀態(tài)、使用環(huán)境、信號傳輸、安裝狀態(tài)進(jìn)行調(diào)查分析，經(jīng)分析故障件電氣特性等、閾值定義、對手件狀態(tài)、信號傳輸及安裝狀態(tài)，均符合設(shè)計要求。經(jīng)試驗人員反饋并通過對試驗車輛使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)動機(jī)故障燈點亮問題均是經(jīng)涉水池驗證工況后出現(xiàn)的，故初步判斷壓差傳感器是由于涉水導(dǎo)致壓差傳感器后運行Offset檢查值不合理問題發(fā)生。

4.2 故障復(fù)現(xiàn)

4.2.1 整車試驗驗證

測試方法：試驗車先經(jīng)過一個較深的水坑（傳感器不會完全浸沒），然后在坑洼泥濘路上行駛一段時間后停車熄火。ECU和示波器同時檢測傳感器輸出信號（示波器監(jiān)測信號輸出，ECU檢測接收信號），見圖4。

試驗結(jié)果，見表2：

試驗結(jié)論：

通過整車試驗驗證ECU和示波器監(jiān)測數(shù)據(jù)一致，信號輸出真實;耐久件和新件，P2值均有超差，非耐久性能衰減導(dǎo)致;無水坑洼路面，反復(fù)驗證，故障無法復(fù)現(xiàn);涉水路面，P2數(shù)據(jù)超差。

4.2.2 臺架試驗驗證，見表3

經(jīng)過整車和臺架試驗，可得出壓差傳感器在經(jīng)過涉水路況時，會導(dǎo)致壓差傳感器透氣膜封堵，繼而引發(fā)后運行Offset檢查值不合理，發(fā)動機(jī)故障燈點亮問題。而壓差傳感器透氣膜封堵的主要原因在于壓差傳感器布置位置高度及壓差傳感器透氣膜有無自身防護(hù)護(hù)措施，見圖5。

5 故障對策

通過對標(biāo)上汽、長城、五菱、奇瑞等主機(jī)廠壓差傳感器布置位置及單件是否增加防護(hù)，同時考慮變更布置位置后零部件變動量，并通過驗證分析確定在壓差傳感器上增加防護(hù)，避免涉水后壓差傳感器運行Offset檢查值不合理，發(fā)動機(jī)故障燈點亮問題。

5.1 方案-

將透氣膜蓋板直接延伸到傳感器下表面，中間筋去除，使得透氣膜腔體增大，各方向間隙按照當(dāng)前樣件間隙0.3mm，見圖6。

將壓差傳感器安裝在整車上，按照整車試驗測試方法，對優(yōu)化方案進(jìn)行三次測試，測試結(jié)果為P2輸出值在0.0 KPa左右浮動，符合設(shè)計要求，見圖7。

5.2 方案二

在當(dāng)前樣件結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上給透氣膜安裝面整體增加防水支架，見圖8。

將壓差傳感器安裝在整車上，按照整車試驗測試方法，對優(yōu)化方案進(jìn)行三次測試，測試結(jié)果為原方案件P2輸出值超標(biāo)，優(yōu)化方案二P2輸出值在0.15KPa左右浮動，符合設(shè)計要求。

通過方案一和方案二驗證結(jié)果對比及整改時間，最終確定選用優(yōu)化方案一，以解決壓差傳感器由于涉水導(dǎo)致后運行Offset檢查值不合理，發(fā)動機(jī)故障燈點亮問題。

6 結(jié)語

本文通過調(diào)查分析、故障再現(xiàn)、實車驗證確認(rèn)了壓差傳感器后運行Offset檢查值不合理，發(fā)動機(jī)故障燈點亮的根本原因。同時壓差傳感器作為顆粒捕捉器再生循環(huán)使用的重要信號監(jiān)測器，性能穩(wěn)定性至關(guān)重要。通過對此問題的整改，不僅可以降低售后市場由于發(fā)動機(jī)故障燈點亮引發(fā)的客戶抱怨率，還能為研發(fā)人員在新車型總布置和零部件設(shè)計方案確定提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢偉，陳燁.壓差傳感器信號不可信問題探討[J].中國汽車，2019（03）：46-48.

[2]劉后明，荊堤，黃春霞.車輛排氣系統(tǒng)壓差傳感器布置設(shè)計要點[J].輕型汽車技術(shù)，2018，（Z1）：9-11+14.

[3]宋偉.壓差傳感器在柴油商用車上的應(yīng)用研究[J].汽車器，2017（12）：29-13.