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GPF的再生循環使用，GPF上設計有壓差系統，其中壓差傳感器作為GPF的信號監控器，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檢查值不合理導致發動機故障燈點亮問題進行分析探討，明確其失效原因，并制定有效對策，以降低售后的問題發生。

關鍵詞：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，汽油機排放后處理系統技術升級必不可少，顆粒捕捉器GPF則是針對汽油機尤其是直噴汽油機滿足排放標準而研發設計的產品，增加GPF后可以使汽油顆粒物排放值達到更低水平。

同時為了滿足GPF的再生循環使用，GPF上設計有壓差系統，當碳煙顆粒積累在捕捉器微孔表面形成PM層導致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動機控制單元，發動機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。壓差系統由壓差硬管、壓差軟管、環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使用的關鍵零部件，錢偉等對壓差傳感器信號不可信問題進行了探討[1];劉后明等對壓差傳感器的布置設計進行了探討[2];宋偉對壓差傳感器在商用車上的應用進行了研究[3]。

整體來說，壓差系統導致的故障較多，而本文主要對壓差傳感器后運行Offset檢查值不合理導致發動機故障燈點亮問題進行分析探討。

2 故障現象

某車型試驗車在鹽城試驗場進行綜合耐久試驗時，發動機故障燈點亮，故障碼為P12900。

3 標定策略

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 故障檢測標準

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

3.3 檢測流程圖，見圖1

3.4 故障閾值

發送機熄火，后運行階段，連續2次，P2點檢測壓力超過±2.8kPa，發動機故障燈點亮，見圖2。

4 故障原因

4.1 調查過程，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、使用環境、信號傳輸、安裝狀態進行調查分析，經分析故障件電氣特性等、閾值定義、對手件狀態、信號傳輸及安裝狀態，均符合設計要求。經試驗人員反饋并通過對試驗車輛使用環境進行調查分析，發動機故障燈點亮問題均是經涉水池驗證工況后出現的，故初步判斷壓差傳感器是由于涉水導致壓差傳感器后運行Offset檢查值不合理問題發生。

4.2 故障復現

4.2.1 整車試驗驗證

測試方法：試驗車先經過一個較深的水坑（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（示波器監測信號輸出，ECU檢測接收信號），見圖4。

試驗結果，見表2：

試驗結論：

通過整車試驗驗證ECU和示波器監測數據一致，信號輸出真實;耐久件和新件，P2值均有超差，非耐久性能衰減導致;無水坑洼路面，反復驗證，故障無法復現;涉水路面，P2數據超差。

4.2.2 臺架試驗驗證，見表3

經過整車和臺架試驗，可得出壓差傳感器在經過涉水路況時，會導致壓差傳感器透氣膜封堵，繼而引發后運行Offset檢查值不合理，發動機故障燈點亮問題。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護措施，見圖5。

5 故障對策

通過對標上汽、長城、五菱、奇瑞等主機廠壓差傳感器布置位置及單件是否增加防護，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，避免涉水后壓差傳感器運行Offset檢查值不合理，發動機故障燈點亮問題。

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，對優化方案進行三次測試，測試結果為P2輸出值在0.0 KPa左右浮動，符合設計要求，見圖7。

5.2 方案二

在當前樣件結構不變的基礎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，對優化方案進行三次測試，測試結果為原方案件P2輸出值超標，優化方案二P2輸出值在0.15KPa左右浮動，符合設計要求。

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

6 結語

本文通過調查分析、故障再現、實車驗證確認了壓差傳感器后運行Offset檢查值不合理，發動機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使用的重要信號監測器，性能穩定性至關重要。通過對此問題的整改，不僅可以降低售后市場由于發動機故障燈點亮引發的客戶抱怨率，還能為研發人員在新車型總布置和零部件設計方案確定提供參考依據。

參考文獻：

[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.車輛排氣系統壓差傳感器布置設計要點[J].輕型汽車技術，2018，（Z1）：9-11+14.

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