GPF顆粒捕捉器安裝布置檢測方案資料講解

1、國VI GPF顆粒捕捉器布置檢測解決方案國六排放法規(guī)對汽油車顆粒物排放提出了更嚴(yán)格的要求，相比于國五法規(guī)，顆粒物質(zhì)量（PM）限值下降了 33%,且新增對顆粒物數(shù)量（PN）的限值要求。如何降低汽油機(jī)的顆粒排放，針對這個(gè)問題，各大整車廠選擇安裝汽油車顆粒捕集器（GPF）以此來應(yīng)對國VI新標(biāo)準(zhǔn)。一、何為GPF?GPF是一種壁流式的顆粒捕集裝置，如圖 1所示，過濾體內(nèi)有很多平行孔道，相鄰的兩個(gè)孔道內(nèi)一個(gè)只有進(jìn)口開放，另一個(gè)只有出口開放。排氣從開放的進(jìn)口孔道流入，通過GPF載體多孔壁面至相鄰孔道排出，而顆粒物被滯留在孔道內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)捕集作用。圖1 GPF結(jié)構(gòu)示意GPF雖然可以有效的捕集排氣中的顆粒物，但

2、隨著捕集顆粒的增多，排氣背壓也會(huì)升高，影響汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。因此，當(dāng)GPF中的顆粒累積到一定程度時(shí)，通過調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況（例如斷油、推遲點(diǎn)火角等），使 GPF中的顆粒氧化燃燒，即 GPF的再生，去除GPF中的顆粒物。最終實(shí)現(xiàn)“捕集一再生一捕集”的良性循環(huán)。、GPF安裝布置形式 對于GPF在整車上的布置安裝方式，目前有 FWC (Four-Way Catalyst )、CC(Close-Coupled )和UB (Under-body )三種形式，三種布置形式的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)如表 1所示。表1 GPF布置形式及優(yōu)缺點(diǎn)類型安裝位置優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)FWC“Ilsab1 .積碳少2 .易再生3 .對發(fā)動(dòng)機(jī)

3、整“需求拉低1 .枳曦少2 .葛再牛3 .對發(fā)動(dòng)機(jī)城排凋求較低1 .容易實(shí)現(xiàn)玄黃布置2 .對背壓以油耗型痢較小3 .機(jī)體沿度負(fù)收較低1.維以布置2油利功率/峋較尢3加速佛化器老化4,我體溫度負(fù)曩高1席以布置2浦陽功率也響轆大3戰(zhàn)忤氤以負(fù)死較仙1.同黑碑2將生技陰燒3.再生演次較高三、滿足國六GPF監(jiān)測診斷方案根據(jù)整車邊界條件、企業(yè)自身策略控制，安裝布置方式等不同來選擇GPF的檢測方式，主要考慮以下三種監(jiān)測方案：壓差法、OSC法、溫度法。方案一：壓差法研究表明，GPF會(huì)對通過的排氣產(chǎn)生“阻礙”作用，其阻礙作用主要包括：過濾體壁面和覆蓋其上的顆粒的流動(dòng)阻力(A Pwall ),進(jìn)出口通道的沿程阻力

4、(A Pin&out )以及排氣流入流出時(shí)由于截面變化引起的壓縮/膨脹阻力(A Pcont APexp),這種“阻礙”作用的宏觀表現(xiàn)就是壓降，即 P1和P2會(huì)有一定的壓力差值，如圖 2所示。不同狀態(tài)下的 GPF,其壓降表現(xiàn)也不同，當(dāng) GPF載體發(fā)生性能下降，甚至損壞、移除失時(shí)，排氣流經(jīng) GPF時(shí)的壓 降就會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。圖2 GPF壓差傳感器布置針對國六法規(guī)對GPF監(jiān)測要求，聯(lián)合電子推薦GPF上安裝壓差傳感器來滿足法規(guī)。壓差傳感器可以對排氣流經(jīng) GPF時(shí)所產(chǎn)生的壓力降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。如圖3所示，若GPF上游和下游的壓差維持在較低水平，則可以判定為GPF移除或丟失；同時(shí)壓差表現(xiàn)也可以作為G

5、PF性能下降程度的一種表征。I Good GPF GPF Function FailureGPF Removal圖3 GPF壓降特性示意圖方案二：OSC法由于FWC是一種帶有涂層的 GPF,類似于催化器，因此 FWC具有一定的儲氧能力。當(dāng)對FWC進(jìn)行“加濃減稀”時(shí)，前后氧傳感器的電壓信號會(huì)產(chǎn)生一定的“延遲”效應(yīng)。在FWC上下游安裝氧傳感器，根據(jù)前后氧傳感器電壓信號“延遲”程度的不同，可以對載體完全損壞、移除甚至丟失進(jìn)行診斷，其原理等同于臨界催化轉(zhuǎn)化器診斷。方案三：溫度法由于GPF一般是由陶瓷載體（如董青石）制備而成，基于該載體材料熱容的存在，在發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工況點(diǎn)，變化的排氣氣流溫度流經(jīng) GPF時(shí)

6、，在GPF下游溫度相對上游溫度會(huì)產(chǎn)生一定的“延遲”效應(yīng)。因此，診斷從物理原理上說，可通過GPF上下游的溫度傳感器，根據(jù)溫度變化“延遲”程度的不同，對GPF移除或丟失進(jìn)行診斷，如圖 4所示。TpreTpost圖4 GPF溫度特性2所示。綜上所述，針對不同 GPF布置方案及不同的客戶需求，可以選擇相對應(yīng)的診斷方案來滿足 法規(guī)及客戶的需求。不同的診斷方案監(jiān)測能力對比可見表表2 GPF診斷方案比較*注：，能夠滿足，X不能滿足從表2可以看出，壓差傳感器的監(jiān)測能力比其他兩種方案要高，而且如采用壓差傳感器，不但可以為GPF的顆粒再生控制提供如再生需求等信號支撐，而且為實(shí)現(xiàn)GPF堵塞等客戶化診斷需求提供了可能

7、，故目前主流方案是采用壓差傳感器以滿足法規(guī)和客戶化需求。汽油車顆粒捕集器（GPF）是滿足嚴(yán)苛排放標(biāo)準(zhǔn)的新增且關(guān)鍵后處理部件，在國六法規(guī)的OBD部分中對顆粒捕集器的監(jiān)測要求，核心思想就是要及時(shí)有效地檢測出顆粒捕集器的性能下降故障，避免故障帶來的惡劣的環(huán)境影響，降低在用車整體的排放水平。疑問解釋：問題一：什么因素決定 GPF的布置方式，是否與噴油方式有關(guān)？針對GPF的布置，現(xiàn)階段主流的布置方式有三種：1、緊耦合式（CC） ; 2、后置式（UB） ; 3、四元催化器形式（FWC）（在你發(fā)來的網(wǎng)頁中已經(jīng)有所體現(xiàn)）。此三種布置形式各有利弊，但主要決定其 主要布置形式的還是以下因素：1 .捕集率。捕集率可

8、以顧名思義就不再過多闡述，簡單來講就是捕集顆粒物的效率。GPF的布置越靠近發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管， 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓越大， 氣流流速也就越大， 那么捕集率就會(huì)降低， 反之， 就會(huì)升高。但也不是越遠(yuǎn)越好，這個(gè)度就是我們需要著重考慮和計(jì)算的 （現(xiàn)階段各大GPF供應(yīng)商 和標(biāo)定公司都有比較完整的數(shù)據(jù)）。2 .溫度制約。使用緊耦合還是后置式，都必須考慮溫度場。GPF的再生，是由溫度決定，此溫度可以由電噴標(biāo)定特殊工況進(jìn)行噴油來實(shí)現(xiàn)，但如果能在沒有特殊工況下的布置方式達(dá)到持續(xù)再 生，就更為便捷。3 .整車邊界條件。市場上的車型已經(jīng)不計(jì)其數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的布置和排氣系統(tǒng)的布置也五花八門。所以也必須根據(jù)各個(gè)車型自身情況，考慮各種限制的條件來進(jìn)行。一般來說，前置前驅(qū)車型比較難以實(shí)現(xiàn)緊耦合，前置后驅(qū)的車型緊耦合較多。4 .考慮標(biāo)定公司提出建議，各標(biāo)定公司側(cè)重點(diǎn)不同或者說實(shí)力不同，從成本出發(fā)考慮，標(biāo)定公司的建議需進(jìn)行考慮。關(guān)于是否與噴油有關(guān)， GPF的布置方式，與噴油是沒有關(guān)系的。發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油無非進(jìn)氣道噴油及 缸內(nèi)直噴，與燃燒有關(guān)，與后處理關(guān)系不大。問題二：每一種 GPF的安裝方式，都可以用 OSC壓差、溫度的方法來進(jìn)行檢測嗎？三種檢測方式側(cè)重點(diǎn)不同，但都能達(dá)到檢測 GPF是否正常工作的目的。 我這邊只建議主流的壓差檢測，高效準(zhǔn)確成本最低。問題三：針對國六 B你們是選擇彳f么陽的 GPF安裝方式和相應(yīng)的檢測方法？之