精通維修下載

2018-01-26 08:58

摘要：壓差傳感器是為實現(xiàn)準(zhǔn)確控制“再生”觸發(fā)時間需要而設(shè)計的一種傳感器。本文結(jié)合柴油商用車排放的特點(diǎn)，采用厚膜陶瓷電容式壓力傳感器為壓差傳感器，并應(yīng)用到柴油商用車上，取得了很好的效果。

柴油機(jī)為了達(dá)到國V、國VI排放標(biāo)準(zhǔn)要求，常用方法是在汽車尾氣排放部分安裝顆粒捕集器，捕捉尾氣中排放的顆粒物。但是，廢氣排放通道會隨著捕集到顆粒的積聚而被漸漸堵塞。清除這些積聚顆粒的方法是提高尾氣的溫度，促使催化劑反應(yīng)，從而使積聚的顆粒燃燒并氣化。這個清潔過程被稱為“再生”過程，如果“再生”過程太頻繁，會增加燃油消耗量；相反間隔太長，則可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞或顆粒捕集器失效。因而，選擇合理的“再生”觸發(fā)時間是有效提升顆粒物捕集的關(guān)鍵。

壓差傳感器就是為實現(xiàn)準(zhǔn)確控制“再生”觸發(fā)時刻需要而設(shè)計的一種傳感器。壓差傳感器是通過測量捕集器前后通道的壓力差，將壓力差信號送至ECU，ECU根據(jù)該壓力差判斷捕集器中顆粒的積聚程度，決定“再生”觸發(fā)時刻及額外燃料注入量。同時，ECU還可以通過控制EGR閥、電子節(jié)氣門的開度來提高尾氣溫度。顆粒捕集器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 壓差傳感器介紹

為了保護(hù)環(huán)境，減少大氣污染，中國預(yù)計2020年實施汽車國VI排放要求。為了保證以上排放法規(guī)的落實，國家環(huán)保部頒布了HJ437標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制規(guī)定發(fā)動機(jī)與汽車車載診斷（OBD）系統(tǒng)的技術(shù)要求。法規(guī)中確認(rèn)了壓差傳感器的監(jiān)控要求、具體技術(shù)參數(shù)和出現(xiàn)故障所采取的措施等。強(qiáng)制要求壓差傳感器實時監(jiān)測顆粒捕集器的前后端壓力，通過壓差值來判斷顆粒捕集器是否發(fā)生燒結(jié)或者堵塞，并通過其他溫度傳感器精確判斷產(chǎn)生原因。

基于厚膜陶瓷電容式壓力傳感器是凱維力科公司生產(chǎn)的一種壓差傳感器。其技術(shù)原理在于使用變隙式工作原理制成感壓元件，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。蓋板和膜片均為陶瓷制品（主要化學(xué)成分為A1203），通過厚膜絲網(wǎng)印刷工藝將把銀電極漿料（Pd-Ag電極）印刷在蓋板和膜片上；利用環(huán)形低溫玻璃將陶瓷蓋板和彈性膜片電極粘接成一體，經(jīng)烘干和高溫?zé)Y(jié)便形成了一個非充液空氣介質(zhì)的電容器，其電容量由電容面積和兩極間的間隙決定。電極初始間隙由燒結(jié)的玻璃體控制，當(dāng)感壓元件的彈性膜片受到外加壓力時，彈性膜片產(chǎn)生形變，使電極間隙減小，引起感壓元件電容量的變化，電容的變化量與壓力大小成比例。該壓差傳感器通過檢測感壓元件的電容值變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出至ECU，使ECU能夠?qū)崟r得知顆粒捕集器中顆粒捕捉情況，進(jìn)行處理。

2 壓差傳感器在商用車排放控制中的應(yīng)用

壓差傳感器的使用首先需要進(jìn)行標(biāo)定，一般使用整車內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)定設(shè)備對壓差傳感器進(jìn)行標(biāo)定，壓差傳感器的標(biāo)定工作是整車OBD標(biāo)定的組成部分。本文選用南京依維柯公司的一款A(yù)50國V排放的客車，對其壓差傳感器進(jìn)行相關(guān)標(biāo)定。其發(fā)動機(jī)為2.8 L的SOFIM8140.43E5，最大功率為100 kW/3 600 r/min，后處理采用顆粒捕集器DPF。該車裝配的是凱維力科公司的PE604-5015型壓差傳感器，由發(fā)動機(jī)電控單元供5±0.25V電源進(jìn)行驅(qū)動，測量范圍是相對大氣壓力0～1 bar，測量信號輸出電壓范圍為0.5～4.5V。工作溫度－30～135℃。其特性曲線如圖3所示。

首先根據(jù)車載診斷（OBD）系統(tǒng)法規(guī)描述的要求，對壓差傳感器相關(guān)故障進(jìn)行標(biāo)定，具體要求見表1。

2.1壓差傳感器的特性標(biāo)定

激活與壓差傳感器相對應(yīng)的ECU針腳，并根據(jù)壓差傳感器的特性曲線，標(biāo)定ECU軟件中壓差傳感器特性值，標(biāo)定后的曲線如圖4所示。

2.2壓差傳感器OBD診斷功能的標(biāo)定

為了實現(xiàn)壓差傳感器對電源和對搭鐵短路故障的監(jiān)測，根據(jù)壓差傳感器的電氣特性，對傳感器的高／低閾值、故障確認(rèn)及治愈時間進(jìn)行了標(biāo)定。標(biāo)定結(jié)果見表2和表3。

2.3壓差傳感器OBD診斷功能的驗證

為保證以上標(biāo)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要按如下方法對標(biāo)整車進(jìn)行驗證。

1）對電源短路故障的模擬：使用導(dǎo)線將壓差傳感器的信號端與供電端連通，3s后DFC＿PPMCatSRCMax故障報出，同時MIL燈（曲線1）點(diǎn)亮，空擋急加速和急減速過程中無限扭現(xiàn)象出現(xiàn)。具體如圖5所示。

2）對搭鐵短路故障的模擬：使用導(dǎo)線將壓差傳感器的信號端與搭鐵端連通，3s后DFC＿ PPMCatSRCMin故障報出，同時MIL燈（曲線1）點(diǎn)亮，空擋急加速和急減速過程中無限扭現(xiàn)象出現(xiàn)。具體如圖6所示。

2.4標(biāo)定驗證

采用整車在底盤測功機(jī)上運(yùn)行OBD循環(huán)的方式對標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗證。樣車運(yùn)行結(jié)果如圖7所示。從試驗結(jié)果可以看出，壓差傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對DPF壓差的測量。DPF的壓差在標(biāo)定的限值之內(nèi)，壓差最小值為3.7 hPa，壓差最大值為244.2 hPa。在測試過程中未出現(xiàn)誤報DPF移除和DPF堵塞故障的現(xiàn)象。完成對壓差傳感器的標(biāo)定之后，將該傳感器裝車進(jìn)行驗證。首先根據(jù)HJ437-2008《車載壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)與汽車車載診斷（OBD）系統(tǒng)技術(shù)要求》，在整車臺架上進(jìn)行8h測試，未發(fā)現(xiàn)任何問題。接著進(jìn)行15 000 km的一般公路和16 000 km的城市工況道路試驗，全程顆粒捕集器可以自動完成再生，無任何問題。證明該壓差傳感器可以完全滿足整車狀態(tài)的需求，為以后批量使用提供了有力的證明。

3 總結(jié)

壓差傳感器直接決定了國V汽車排放是否達(dá)標(biāo)。現(xiàn)在中國市場的壓差傳感器仍然被國外公司所壟斷，80％的產(chǎn)品來自森薩塔公司、凱維力科公司和博世公司。本文針對商用柴油車的特點(diǎn)，介紹了壓差傳感器在該車上的應(yīng)用，特別是標(biāo)定過程，可以為類似車輛的壓差傳感器的使用提供參考。