(3)CDP系统。CDPF系统主要由发动机控制模块、压差传感器、LNT、增压器前温度传感器、DPF上游温度传感器、节气门、CDPF(带涂层的颗粒捕集器)等组成,其控制架构如图7-44所示。 CDPF系统控制原理如图7-45所示。
①发动机控制模块:发动机控制模块是标定策略、信号收集处理、指令输岀的控制中枢。
②增压器前温度传感器:发动机控制模块根据增压器前温度传感器获得增压器涡轮及排气管路等温度变化状态,通过模型计算得到LNT入口温度估算值。
③DPF上游温度传感器:该传感器信号主要用于CDPF再生时的入口温度控制,在再生过程中,发动机控制模块根据DPF上游温度传感器信号监控CDPF前温度(600℃左右)。
DPF上游温度传感器是一种高温传感器,内部封装一个铂元素的温敏原件,利用铂元素的正温度系数特性(温度越高电阻值越大)输出电压值,通过硬线将温度信号传递给发动机控制模块。DPF上游温度传感器的外观结构如图7-46所示。
DPF上游温度传感器的电阻标准值如表7-6所示。
④DPF压差传感器:发动机控制模块根据该传感器信号实时监控CDPF前后的压差,从而计算出CDPF中PM的含量。DPF压差传感器的控制流程如图7-47所示。
⑤CDPF再生。当CDPF收集的PM达到26g或以上时,系统开始执行再生功能,发动机控制模块发出指令,推迟主喷正时、减少进气量、增加后喷1,将LNT温度由200℃提高至300℃以上,增加后喷2,将排温(DPF上游温度)提升至600℃左右(达到碳颗粒着火点),CDPF中的碳颗粒开始燃烧,其再生功能控制流程如图748所示。
在发动机正常运转的部分高转速/高负荷区域,LNT出口排气温度较高,无需改变任何条件,即可满足再生排温的要求。
在发动机部分高负荷工况区域,系统仅通过推后主喷正时、降低增压压力(VGT控制)来减少进气量,即可实现CDPF再生排温要求。
在发动机中等负荷区域,则需要在上述基础上增加一次或者两次后喷在发动机小负荷区域,系统需要关小节气门开度,进一步降低进气量,使排气温度提升至再生所需温度。
后喷1:后喷1是指在上止点后35°~60°进行喷射,燃油在燃烧室内燃烧部分能量推动活塞做功;另一部分能量提高发动机排气管路温度,使LNT温度达到300℃以上,以提高LNT的氧化能力。
后喷2:后喷2是指在上止点后120°~160°进行燃油喷射,燃油在气缸内不会燃烧做功,以HC、CO及油气形式随排气进入LNT,在LNT中被氧化放热,从而大幅提高CDPF前排气温度。
当进行后喷2喷射时,活塞处于气缸下部,部分燃油会残留在缸壁上,随下次活塞下行进人油底壳,造成轻微燃油稀释。
再生提示:在行车过程中,当进入CDPF再生状态时,仪表中央显示屏会出现特殊图标显示,同时文字提示“正在自洁请稍候”,提醒驾驶员车辆正处于CDPF再生状态,如图7-49所示。
原地手动再生功能:针对特殊驾驶工况客户(经常短途驾驶、频繁熄火、路况拥堵等),方面DPF再生过程中容易被打断;另一方面再生效率低下,可能报出DPF再生相关故障(过载、堵塞、再生频繁、再生次数频繁)。为方便特殊驾驶工况客户,特别开发了DPF手动再生功能。
当车辆行驶中行车电脑出现特殊图标显示,且文字提示“请原地开启排气自洁”,同时发动机维修警告灯闪烁,表示CDPF需要立即执行手动再生程序,如图7-50所示。
建议在条件允许的前提下,尽量保持匀速行驶,避免发动机长时间怠速或停机,以利于CDPF的有效再生。
⑥电子节气门:在再生过程中,当发动机处于部分工况运转时,发动机控制模块需要调整节气门来降低进气量,从而提高排气温度。
⑦CDPF结构原理:CDF内部呈蜂窝状结构,能够收集微粒物质,每个通道的进出口交替关闭。一旦排气进入通道入口,由于第一通道入口关闭,排气通过多孔壁从相邻通道的出口释放,PM被收集到第一通道内。
CDPF内部结构如图7-51所示。
⑧CDPF使用注意事项。使用厂家推荐型号的专用机油(低灰分机油),减少CDPF灰分累积量,保证CDPF的使用寿命。
使用普通机油的后果:机油中的一些添加剂成分参与燃烧会产生不可被DPF再生的碳烟导致灰分遗留到CDPF上并且不断累积,减小CDPF的有效容积,最终灰分会阻塞CDPF。
需要到正规加油站添加国六及以上品质的柴油,较差的油品会增加发动机碳烟的排放,增加CDPF再生频率,降低燃油经济性。
差的油品会导致喷油器被污染,喷油精度异常,排放急剧恶化,甚至喷油器被堵塞。
差油品里过高的硫含量会致使催化器中毒,氧化性能降低,CDPF再生效率降低甚至无法再生。差油品(或添加剂)里的一些成分燃烧也会产生无法在CDPF中再生的灰分,缩短CDPF使用寿命。
⑨颗粒物传感器。颗粒物传感器(PM传感器)是专为监测柴油机后处理系统中柴油颗粒物捕集器(DPF)是否失效而设计的,该传感器检测从尾气流中积聚的碳烟,而非实时测量碳烟排放水平,传感器上的碳颗粒积聚量与尾气排放的碳烟量呈正比关系。
颗粒物传感器的外观结构如图7-52所示。
在正常使用且DPF工作良好的情况下,极少量碳烟颗粒会积聚在颗粒物传感器上。发动机控制模块会在输出阻抗达到阈值时自动发出再生指令,高温燃烧掉传感器上的所有碳烟颗粒。
当启动一个新的检测循环时,发动机控制模块也可以通过CAN总线向颗粒物传感器手动输入再生指令。
当DPF失效后,碳烟在颗粒物传感器上的积聚速率会加快,该传感器会将连续再生间隔时间(响应时间)通过CAN总线传送至发动机控制模块。
颗粒物传感器可以用于12V或24V电压供电系统,其主要部件由加热器、基质(包含电极)、控制模块等组成。当传感器正常工作时,基质上的电极已经加电工作,这时在正负电极之间产生磁场,如图7-53所示。
当有废气流过电极时,细小的颗粒物就在磁场力的作用下,被附在电极的两侧,随着时间的推移,正负电极之间的颗粒物越积越多,直至正负电极被导通,如图7-54所示。
当正负电极之间被导通后,正负电极之间产生电流,随着堆积物越来越多,电流也就越来越大,当电流达到某一阈值时,完成一个检测循环。检测循环的时间长短,可以判定尾气中碳烟颗粒的浓度。发动杋控制模块会在输岀阻抗达到阈值时自动发岀再生指令,高温燃烧掉颗粒物传感器上的所有碳烟颗粒。
颗粒物传感器与氮氧传感器一样,也需要待露点释放后才能工作,当露点释放且有测试需求时,颗粒物传感器先进行加热再生,以燃烧掉前一个测试循环累计的颗粒物。此外,颗粒物传感器与氮氧传感器一样是通过CAN网络传输信号的,如图7-55所示。
