GPF压差传感器后运行Offset检查值不合理问题探讨

李贺　张峰　冒薛军　戚哲栋　李后乐　赵德刚

摘 要：为了实现GPF的再生循环使用，GPF上设计有压差系统，其中压差传感器作为GPF的信号监控器，其工作状况直接影响到GPF的使用功能。本文通过对GPF压差传感器后运行Offset检查值不合理导致发动机故障灯点亮问题进行分析探讨，明确其失效原因，并制定有效对策，以降低售后的问题发生。

关键词：压差传感器 颗粒捕集器 涉水 故障码

1 引言

为了满足《轻型汽车污染物排放限值及测试方法》（第六阶段）排放限值要求，汽油机排放后处理系统技术升级必不可少，颗粒捕捉器GPF则是针对汽油机尤其是直喷汽油机满足排放标准而研发设计的产品，增加GPF后可以使汽油颗粒物排放值达到更低水平。

同时为了满足GPF的再生循环使用，GPF上设计有压差系统，当碳烟颗粒积累在捕捉器微孔表面形成PM层导致GPF背压增大到一定程度时，连接GPF的压差传感器将信号反馈给发动机控制单元，发动机控制单元通过加浓断油和二次空气送到载体前端，混合气在此处氧化升高载体温度，高温下将颗粒物氧化燃烧。压差系统由压差硬管、压差软管、环箍及压差传感器组成。其中压差传感器作为控制颗粒捕捉器再生循环使用的关键零部件，钱伟等对压差传感器信号不可信问题进行了探讨[1];刘后明等对压差传感器的布置设计进行了探讨[2];宋伟对压差传感器在商用车上的应用进行了研究[3]。

整体来说，压差系统导致的故障较多，而本文主要对压差传感器后运行Offset检查值不合理导致发动机故障灯点亮问题进行分析探讨。

2 故障现象

某车型试验车在盐城试验场进行综合耐久试验时，发动机故障灯点亮，故障码为P12900。

3 标定策略

3.1 故障码含义

P129000故障码含义为：颗粒捕捉器压差传感器后运行Offset检查值不合理。

3.2 故障检测标准

车辆后运行阶段，由于发动机已停机，没有排气气流流经GPF，GPF上下游压差应该为0，当GPF压差传感器压差值的绝对值超过标定的阈值且满足检测条件时系统检测出故障。

3.3 检测流程图，见图1

3.4 故障阈值

发送机熄火，后运行阶段，连续2次，P2点检测压力超过±2.8kPa，发动机故障灯点亮，见图2。

4 故障原因

4.1 调查过程，见图3

利用鱼骨图从阈值定义、故障件电气特性等、对手件状态、使用环境、信号传输、安装状态进行调查分析，经分析故障件电气特性等、阈值定义、对手件状态、信号传输及安装状态，均符合设计要求。经试验人员反馈并通过对试验车辆使用環境进行调查分析，发动机故障灯点亮问题均是经涉水池验证工况后出现的，故初步判断压差传感器是由于涉水导致压差传感器后运行Offset检查值不合理问题发生。

4.2 故障复现

4.2.1 整车试验验证

测试方法：试验车先经过一个较深的水坑（传感器不会完全浸没），然后在坑洼泥泞路上行驶一段时间后停车熄火。ECU和示波器同时检测传感器输出信号（示波器监测信号输出，ECU检测接收信号），见图4。

试验结果，见表2：

试验结论：

通过整车试验验证ECU和示波器监测数据一致，信号输出真实;耐久件和新件，P2值均有超差，非耐久性能衰减导致;无水坑洼路面，反复验证，故障无法复现;涉水路面，P2数据超差。

4.2.2 台架试验验证，见表3

经过整车和台架试验，可得出压差传感器在经过涉水路况时，会导致压差传感器透气膜封堵，继而引发后运行Offset检查值不合理，发动机故障灯点亮问题。而压差传感器透气膜封堵的主要原因在于压差传感器布置位置高度及压差传感器透气膜有无自身防护护措施，见图5。

5 故障对策

通过对标上汽、长城、五菱、奇瑞等主机厂压差传感器布置位置及单件是否增加防护，同时考虑变更布置位置后零部件变动量，并通过验证分析确定在压差传感器上增加防护，避免涉水后压差传感器运行Offset检查值不合理，发动机故障灯点亮问题。

5.1 方案-

将透气膜盖板直接延伸到传感器下表面，中间筋去除，使得透气膜腔体增大，各方向间隙按照当前样件间隙0.3mm，见图6。

将压差传感器安装在整车上，按照整车试验测试方法，对优化方案进行三次测试，测试结果为P2输出值在0.0 KPa左右浮动，符合设计要求，见图7。

5.2 方案二

在当前样件结构不变的基础上给透气膜安装面整体增加防水支架，见图8。

将压差传感器安装在整车上，按照整车试验测试方法，对优化方案进行三次测试，测试结果为原方案件P2输出值超标，优化方案二P2输出值在0.15KPa左右浮动，符合设计要求。

通过方案一和方案二验证结果对比及整改时间，最终确定选用优化方案一，以解决压差传感器由于涉水导致后运行Offset检查值不合理，发动机故障灯点亮问题。

6 结语

本文通过调查分析、故障再现、实车验证确认了压差传感器后运行Offset检查值不合理，发动机故障灯点亮的根本原因。同时压差传感器作为颗粒捕捉器再生循环使用的重要信号监测器，性能稳定性至关重要。通过对此问题的整改，不仅可以降低售后市场由于发动机故障灯点亮引发的客户抱怨率，还能为研发人员在新车型总布置和零部件设计方案确定提供参考依据。

参考文献：

[1]钱伟，陈烨.压差传感器信号不可信问题探讨[J].中国汽车，2019（03）：46-48.

[2]刘后明，荆堤，黄春霞.车辆排气系统压差传感器布置设计要点[J].轻型汽车技术，2018，（Z1）：9-11+14.

[3]宋伟.压差传感器在柴油商用车上的应用研究[J].汽车器，2017（12）：29-13.