汽油排放碳粒过滤器 (G2298627)

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汽油排放碳粒过滤器 (GPF) 用于减小汽油发动机排气系统的颗粒排放。 进一步信息请参阅:排气系统 (309-00B 排气系统 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 说明和操作).

汽油排放碳粒过滤器

汽油排放碳粒过滤器 (GPF) 位于排气系统中，在催化转化器后面。 GPF 捕获汽油发动机在燃烧过程中生成的废气中的颗粒。 GPF 的钢制容器内有一个堇青石陶瓷芯。

GPF 捕获因过大而不能通过 GPF 滤清器的废气颗粒。 被吸附的颗粒主要是碳和碳氢化合物。 这些颗粒需要热量和氧气，以实现 GPF 再生。

GPF 设计为在车辆的使用寿命中持续运行。

排气背压传感器

排气背压传感器的主用途是监控排气系统中的背压，以防止损坏发动机。 但如果发现排气背压极高。 可使用排气背压传感器的输出来启动汽油排放碳粒过滤器 (GPF) 主动再生。

排气背压传感器安装在气缸缸盖后部的支架上。 排气背压传感器通过硬接线连接将压力信号发送给动力传动系统控制模块 (PCM)。

排气背压传感器连接了 2 根软管。 这些软管用于：

• 排放到大气的通风口软管
• 连接到排气系统的连接管，用于获得排气背压。

必须保持通风口软管没有阻碍物和油液进入。 如果通风口软管存在任何障碍物或污染物，会导致排气背压传感器为 PCM 提供错误数据。

排气背压传感器具有一个 3 针电气接头。 3 针脚接头具有以下电气连接：

• 来自 PCM 的 5 伏参考电压。
• 传输至 PCM 的数字排气背压信号。
• 接地连接。

再生

汽油排放碳粒过滤器 (GPF) 中颗粒物质聚积将降低通过排气系统的废气流量。 如果 GPF 未执行再生，则废气流量降低、排气背压增加，这会降低发动机的性能和效率。

为了 GPF 再生，需要 2 个条件：

• 在废气中必须具有足够的氧气，以便氧化颗粒物质。
• 排气系统温度足够高，以便颗粒物质与氧气进行反应。

可通过 2 种方法执行 GPF 再生：

• 被动再生
• 主动再生。

被动再生

当车辆正常行驶时，汽油排放碳粒过滤器 (GPF) 运行和再生不会影响发动机的工作情况。 当车辆正常行驶时，GPF 发生被动再生。

汽油发动机的废气温度通常比柴油发动机高得多。 在市区行驶时废气温度介于 300°C 至 500°C（572°F 至 932°F）之间，在持续负载的情况下（高速公路行驶）温度可高达 700°C (1292°F)。 但与柴油发动机不同的是，当汽油发动机负荷运行时，废气中包含极少量的氧。

当驾驶员将脚移离加速器踏板时，动力传动系统控制模块 (PCM) 会暂时停止燃油喷射。 然后空气流经发动机的燃烧室但未发生燃烧，因而废气的氧含量增加。 由于排气系统已经达到合适的再生温度，可使用此额外的氧气对颗粒物质进行氧化，使 GPF 获得再生。

因此 GPF 被动再生模式的颗粒物氧化无需驾驶员或 PCM 进行干预。

主动再生

在正常驾驶条件下，汽油排放碳粒过滤器 (GPF) 被动再生就足以：

• 确保 GPF 颗粒物质负荷不会过大
• 因此不会限制排气系统中的废气流动。 某些驾驶方式可能会导致 GPF 被动再生出现问题。

可能会导致 GPF 被动再生问题的示例驾驶方式为：

• 车辆静止不动的情况下长时间运行发动机。 在这些情况下，排气系统可能无法达到足够高的温度来执行 GPF 被动再生。
• 反复冷启动和短距离驾驶而未让发动机温度升高。 这些情况会导致 GPF 中积聚颗粒物质，而短距离驾驶将不会让发动机达到足够高的温度而执行被动再生。
• 长时间连续在高负荷下驾驶车辆（例如高速牵引）且未松开踏板。 这些条件会导致废气的氧含量不足，因而无法执行 GPF 被动再生。

当以这种条件持续运行一段时间时，

• PCM 将确定 GPF 颗粒物质负荷超过临界值。
• 仪表盘 (IC) 信息中心中的 GPF 警告指示灯将点亮，并显示相关的文本信息。

驾驶员应按照 IC 信息中心中显示的信息执行 GPF 主动再生。

PCM 控制 GPF 的主动再生。 PCM 可能会增加废气中的氧气量和/或排气系统温度。 GPF 主动再生需要长达 20 分钟才能将 GPF 颗粒物质负荷降到较低水平。

主动再生功能根据 GPF 中存留的颗粒物质负荷做出不同响应，并识别 6 种不同范围的颗粒物质负荷。

6 个不同范围定义如下：

• 低 GPF 颗粒物质负荷
  • GPF 已进行再生。
  • 未启用主动再生。
  • 可能执行被动再生。
• GPF 颗粒物质负荷低于 50%
  • 未启用主动再生。
  • 可能执行被动再生。
• GPF 颗粒物质负荷高于 50% 且低于含量 1 (100%)
  • 启用主动再生。
  • 可能执行被动再生。
  • IC 中未显示警告消息。
• GPF 颗粒物质负荷高于高含量 1 (100%) 且低于高含量 2 (125%)
  • IC 中显示琥珀色“GPF 已部分满”信息。
  • 驾驶员应遵循 IC 信息中心说明，通过 PCM 促进执行主动再生。
  • 启用主动再生。
  • 可能执行被动再生。
• GPF 颗粒物质负荷高于高含量 2 (125%) 且低于高含量 3 (150%)
  • IC 中显示红色的“GPF 已满”信息。
  • 驾驶员应遵循 IC 信息中心说明，通过 PCM 促进执行主动再生。
  • PCM 将会限制发动机扭矩输出。
  • 启用主动再生。
  • 可能执行被动再生。
• GPF 颗粒物质负荷高于高含量 3 (150%)
  • IC 中显示红色三角形警告指示灯。
  • IC 信息中心显示“性能受限”警告消息。
  • PCM 在“自我保护模式”下操纵发动机，从而将发动机扭矩输出限定为最大值的 30%。
  • 在驾驶期间无法进行主动再生。
  • 但仍可执行被动再生。
  • 需要在怠速运转的情况下由经销商执行保养再生。 保养再生结束后，通常颗粒物质被回收，IC 显示指明已清洁 GPF 的绿色信息。
  • 如果由于环境温度极低而导致怠速再生未能彻底清除颗粒物质，则经销商可执行以下操作。 执行点火循环，并确认 IC 上未显示“性能受限”消息。 现在经销商可以驾驶车辆并在驾驶期间再次执行主动保养再生，这样可以提高再生率。 执行点火循环，如果 IC 上仍显示“性能受限”消息，则经销商需要在怠速运转的情况下再次激活主动保养再生。

仪表盘

仪表盘 (IC) 显示警告指示灯 - IC 信息中心中的汽油排放碳粒过滤器 (GPF) 的系统状态和信息。 IC 通过高速 (HS) 控制器局域网 (CAN) 底盘总线连接从动力传动系统控制模块 (PCM) 接收消息。

琥珀色汽油排放碳粒过滤器警告指示灯 - 系统状态（编号 1）

• 需要对 GPF 进行主动再生。
• 驾驶员应遵循 IC 信息中心的说明，通过 PCM 启用 GPF 主动再生。 IC 信息中心将交替显示警告和说明信息。

避免以极高速度或接近额定功率条件下极速驾驶，以防止 GPF 过度填满。 以极高负荷或接近额定功率条件下驾驶，则不会启用主动再生。 在这些情况下驾驶，如果没有松开踏板，则不会启用被动再生。 因而导致 GPF 填满更多颗粒物质。

如果驾驶员按照说明执行 GPF 再生，则在一段时间后琥珀色 GPF 警告指示灯（系统状态）将变成绿色。 IC 信息中心的文本信息将变为“排气过滤器自清洁完成”。 GPF 颗粒物质负荷现在较低，PCM 将停止 GPF 主动再生。

如果驾驶员不按照 IC 信息中心的说明进行操作，GPF 中的颗粒物质负荷可能会继续增加。 如果 GPF 的状况允许，GPF 被动再生可以继续执行，以减少颗粒物质负荷。

通过在每天的正常驾驶中几乎不松开踏板，车速至少达到 50 公里/小时以上， 驾驶员可避免以后出现琥珀色信息或 GPF 填满。 这样可以频繁进行被动再生，并保持 GPF 中的颗粒物质含量低。

通常在以下驾驶情况下松开踏板，因而启用被动再生：

• 下坡驾驶。
• 应用制动器以停止车辆（例如，遇到信号灯时）。

红色汽油排放碳粒过滤器警告指示灯 - 系统状态（编号 3）

• 需要对 GPF 进行主动再生。
• 驾驶员应遵循 IC 信息中心的说明，通过 PCM 启用 GPF 主动再生。 IC 信息中心将交替显示警告和说明信息。
• PCM 降低了最大可用的发动机功率输出。

避免以极高速度或接近额定功率条件下极速驾驶，以防止 GPF 过度填满。 以极高负荷或接近额定功率条件下驾驶，则不会启用主动再生。 在这些情况下驾驶，如果没有松开踏板，则不会启用被动再生。 因而导致 GPF 填满更多颗粒物质。

如果驾驶员按照说明执行 GPF 再生，则在一段时间后红色 GPF 警告指示灯（系统状态）将变成绿色。 IC 信息中心的文本信息将切换为“排气过滤器自清洁完成”。 GPF 颗粒物质负荷现在较低，PCM 将停止 GPF 主动再生。

如果驾驶员不按照 IC 信息中心的说明进行操作，GPF 中的颗粒物质负荷可能会继续增加。 如果 GPF 的状况允许，GPF 被动再生可以继续执行，以减少颗粒物质负荷。

通过在每天的正常驾驶中几乎不松开踏板，车速至少达到 50 公里/小时以上， 驾驶员可避免以后出现红色信息或 GPF 填满。 这样可以频繁进行被动再生，并保持 GPF 中的颗粒物质含量低。

通常在以下驾驶情况下松开踏板，因而启用被动再生：

• 下坡驾驶
• 应用制动器以停止车辆（例如，遇到信号灯时）。

红色三角形警告指示灯 - 系统状态（编号 4）

• 无法执行 GPF 主动再生。
• IC 信息中心显示一条警告信息。
• PCM 在“自我保护模式”下操纵发动机。 PCM 将会显著限制发动机功率输出。

排气背压传感器

排气背压传感器测量排气系统背压并将数据传输到动力传动系统控制模块 (PCM)。 PCM 使用来自排气背压传感器和其他传感器的数据，确定是否需要采取任何措施以防止损坏发动机。 如果 PCM 模块确定排气背压过大，PCM 将降低发动机扭矩输出，以防止发动机受损。

排气背压传感器和来自其他传感器的数据可用于开始汽油排放碳粒过滤器 (GPF) 的主动再生。 仅当 PCM 模式根据废气容积流率数据指明排气背压过大时，才会触发此项。

诊断

动力传动系统控制模块 (PCM) 将每个故障存储为故障诊断码 (DTC)。 使用 Jaguar Land Rover (JLR) 认可的诊断设备可以读取 DTC 和相关环境及冻结帧数据。 JLR 认可的诊断设备可读取实时传感器数据、当前使用的自适应值以及当前的加油、点火和怠速速度设置。

A = 硬接线；AM = 高速 (HS) 控制器局域网 (CAN) 底盘总线