华 伟 魏伟华 黄香儿

（江铃汽车股份有限公司 产品研发总院，南昌 330000）

为满足国六排放标准对轻型柴油车尾气中碳烟排放的限制，需要在柴油车排气后处理系统上安装颗粒捕集器，以过滤并存储发动机燃烧产生的碳烟颗粒。当颗粒捕集器内部存储的碳烟增加到一定程度时，会导致整车排气背压变大、油耗高、发动机无力甚至无法启动[1]。在工况条件满足时，汽车会自动触发再生以清除颗粒捕集器内部存储的碳烟颗粒。正常车辆的再生里程会处于一个比较合理的区间范围，当车辆出现故障时，频繁的再生又会带来油耗增加、机油稀释问题，而整车频繁再生的原因比较复杂，对汽车工程技术人员与维修从业人员带来了严峻的挑战。

1 颗粒捕集器工作原理

柴油机颗粒捕集器由外部的封装壳体、内部载体及二者之间的衬垫构成。图1 的壁流式多孔性蜂窝陶瓷结构是目前应用最为广泛的颗粒捕集器，其通常采用堇青石、碳化硅或碳酸铝等作为载体材料[2]。

图1 壁流式多孔性蜂窝陶瓷结构的颗粒捕集器

图2 为颗粒捕集器累碳与再生流程图。发动机运行时，携带碳烟的尾气经过颗粒捕集器时被过滤并存储在颗粒捕集器内壁上。随着内壁上存储的碳烟越来越多，颗粒捕集器的通气性变差，排气背压越来越大，装在捕集器上的压差传感器通过监控捕集器前后端的气压差来计算其内部存储的碳烟质量。颗粒捕集器内部存储的碳烟质量越大，气压差也越大。当内部存储的碳烟颗粒物达到一定质量时，若汽车行驶速度满足要求（一般车速需大于50 km·h-1），车载计算机会自动调整发动机控制参数，增加喷油器的喷油量，提高排气温度以燃烧颗粒捕集器内存储的碳烟，从而起到清洁作用，这个过程就是颗粒捕集器的再生。正常车辆在一定的行驶里程内，发动机燃烧产生的碳烟颗粒质量基本在一个固定范围内，因此颗粒捕集器再生的频率也较为固定[3]。当颗粒捕集器再生频率超过合理的再生频率时，就称为颗粒捕集器的频繁再生。

图2 颗粒捕集器累碳与再生流程图

2 颗粒捕集器频繁再生的可能原因与应对方法

根据颗粒捕集器累碳及再生原理可知，只有车辆识别到碳烟充满才会进行再生，频繁再生说明车辆频繁识别到碳烟充满。据此可以判断出，频繁再生可能是发动机燃烧产生的碳烟增长过快，用于识别颗粒捕集器内部碳烟的压差传感器及其线路故障，或者存放碳烟的颗粒捕集器故障，主要原因包括以下几个方面。

2.1 颗粒捕集器本身故障

如果颗粒捕集器载体内部用于过滤炭灰的细孔烧融或内部有无法再生的杂质，会导致颗粒捕集器实际用于存储碳烟的容积变小，在发动机工作时产生碳烟速率不变的情况下，颗粒捕集器更容易被碳烟充满，从而触发再生，进而引起频繁再生[4]。这种情况可以通过触发再生后查看压差传感器测出的碳烟值的高低来判断颗粒捕集器内部载体是否损坏，若碳烟值较高，则说明内部载体损坏，需更换颗粒捕集器。

2.2 压差传感器管路堵塞

压差传感器通过2 根压差管路连接颗粒捕集器载体的前后位置，如图3 所示。当车辆启动后，通过测量颗粒捕集器载体前后的气压差计算颗粒捕集器内的碳烟含量。碳烟含量越多，颗粒捕集器内壁的孔堵塞越严重，排气阻力就越大。当有高压气流流过颗粒捕集器时，会产生更大的气压差。压差管路堵塞后会导致压差测量不准，电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）判定颗粒捕集器已经被炭灰堵满，从而启动车辆再生功能造成频繁再生[5-7]。这种情况可以通过更换疏通压差管路来解决。

图3 压差传感器测量原理图

2.3 压差传感器线路故障

压差传感器将压差信号转化成电压信号传至整车ECU，用于计算颗粒捕集器内的碳烟质量。当压差传感器线路出现故障时，会导致ECU 收到的电压信号不准，ECU 判定颗粒捕集器已堵满炭灰，从而启动车辆再生功能造成频繁再生。这种情况，可以通过对比车辆怠速时压差传感器输出的电压信号来判断压差传感器线路是否存在故障，如果压差线路有问题，可以通过修复来解决。

2.4 发动机喷油器磨损

发动机工作时，喷油器通过喷油孔向发动机缸体内喷射雾化柴油。正常情况下，喷油孔的大小固定不变，在一定的喷油压力下，ECU 通过控制燃油喷射的时间来控制燃油喷射量[8]。当发动机喷油器的喷油孔被磨损变大后，在燃油喷射压力及喷射时间一定的情况下，喷油器实际喷射的燃油量高于ECU 认为的燃油喷射量。在进气量不变的情况下，多出来的柴油不能充分燃烧，从而产生大量的碳烟。此时，用于过滤碳烟的颗粒捕集器就会在短时间内被碳烟填满，每当车辆检测到该情况时，就会启动再生，从而造成频繁再生。这种情况，可以拆解喷油器去专业机构检测，如果确定为喷油器故障，直接更换喷油器即可解决问题[9]。

2.5 喷油器垫片密封性不好

喷油器密封垫片连接密封喷油器与缸体燃烧室。若密封垫片不平或者表面有异物会导致密封不佳，进而引起发动机燃烧室漏气。正常的发动机工作时，ECU 根据油门踏板的输入信号计算喷油量及相匹配的进气量。若燃烧室漏气，会造成发动机燃烧室内油多气少，导致柴油燃烧不充分而产生大量碳烟。当车辆检测到颗粒捕集器被碳烟填满时，会启动再生，进而造成频繁再生[10]。这种情况，可以通过更换喷油器垫片来解决。

2.6 进气管路漏气

汽车的进气量和喷油量是根据油门踏板信号计算出来的。当汽车空气流量计后面的进气管路（包含中冷器、曲轴箱通风管）轻微漏气时，实际进气量比空气流量计测出来的进气量小，但是喷油器还是按照油门踏板信号计算的数值正常喷射，这种情况会导致发动机燃烧室内油多气少，多出来的燃油无法充分燃烧便会产生大量碳烟。车辆检测到颗粒捕集器被碳烟填满时，会启动再生，进而造成频繁再生[11-14]。这种情况，可以通过在整个进气管路上喷肥皂泡沫并启动发动机寻找漏气点进行修复来解决。

3 结语

颗粒捕集器作为国六轻型柴油车过滤碳烟颗粒以满足排放标准的重要装置，其存储碳烟的特性要求必须定期再生清洁[15]。频繁的再生主要是由车辆故障引起的，可能原因包括颗粒捕集器本身故障、压差传感器管路堵塞、压差传感器线路故障、发动机喷油器磨损、喷油器垫片密封性不好以及进气管路漏气，应采取针对性措施进行处理，避免频繁再生带来的油耗增加和机油稀释问题。