2017年宝马新5系动力传递系统新技术剖析（六）

杨 明 刘克江

超声波传感器通过一根带状导线与电子传感器单元相连。在传感器单元内将超声波数值转化为一个 SENT协议，SCR 控制单元可对该协议进行处理。

在“停留-驻车-行驶”状态下，组合式尿素与水的混合物（AdBlue）质量传感器/液位传感器处于启用状态。

应避免加注过量。使用 KRUSE瓶/泵站或维修加注软管加注时应确保罐内保留规定空隙。该空隙可确保基于运行时间测量的液位传感器可提供一个测量结果。如果在上部液位与罐壳体之间没有空隙，就无法正确反射声波，从而导致液位传感器功能故障。

压力监控：

使用一个测量范围为-100～1300kPa的组合式压力和温度传感器来监控 SCR3系统压力。压力传感器测量值发送至电子传感器单元内的一个电子分析单元。在传感器单元内将压力值转化为一个 SENT协议，SCR 控制单元可对该协议进行处理。 在“停留-驻车-行驶”状态下，压力传感器处于启用状态。

SENT 协议：

单边半字节传输 SENT 是汽车行业用于传感器和控制单元通信的标准化简单数字接口。 它是一个单向异步电压接口，仅需 3 根导线。分别用于普通 5 V/12 V 供电电压、信号电压和接地连接。SENT 协议特性简单，对干扰信号不敏感。另一个优点是，经过传感器内的 A/D 转换后数据以数字形式存在，可由控制单元直接进行进一步处理。

4.警告和关闭情况：

SCR 系统对于排放法规而言非常重要。它满足一项获得批准的重要前提条件。如果系统失灵，则批准失效且不再允许车辆继续运行。有一种情况肯定会导致系统失灵，就是储备的尿素与水的混合物（AdBlue）用完。

由数字式柴油机电子系统 DDE控制关闭情况。为了不使驾驶员感到意外，会显示警告和关闭情况。车辆停止运行前足够长的时间时便开始显示，以便驾驶员自行或让相关人员加注尿素与水的混合物（AdBlue）。根据欧洲法规要求，必须在剩余可达里程为2400km时初次警告。

警告等级 1：

在任何情况下2.4L剩余量都足够行驶 2400km。驾驶员收到一条优先级为 1 的检查控制信息（白色），此时不显示剩余可达里程。 检查控制信息：“AdBlue储备量”，如图37所示。

图37　警告等级为 1 时组合仪表内的检查控制信息

同时还通过中央信息显示屏 CID显示处理说明：“ AdBlue储备量。可以继续行驶。注意剩余可达里程。尽快添加 AdBlue。更多信息参见用户手册。”

警告等级 2：

如果降至液位“排空”以下，驾驶员会收到一条优先级为2的检查控制信息（黄色）。在此显示“添加”和剩余可达里程（km）。此时主动罐内还有约1.6L，通常情况下可行驶约1600km。但实际上只显示可达里程为800 km，以留出安全储备量。 检查控制显示：“加注 AdBlue，可达里程为800km” ，如图 38所示。

图38　警告等级为 2 时组合仪表内的检查控制信息

同时还通过中央信息显示屏 CID显示处理说明： “AdBlue达到最低。” “注意剩余可达里程。立即添加 AdBlue，否则无法再启动发动机。更多信息参见用户手册。”

警告等级 3 ：

与燃油表相似，可达里程降至0时显示3条虚线替代剩余可达里程。

关闭情况：可达里程为0时禁止再次启动发动机，但仅限发动机关闭3min以上时。这样可排除危险情况。

通常情况下剩余0.8L对于以下情况而言为安全储备量：

◆车辆已加满燃油且以非常低的尿素与水的混合物（AdBlue）可达里程启动（例如1km）。尿素与水的混合物（AdBlue）可达里程为0，但车辆仍可继续行驶至下次发动机关闭。在此情况下仍可确保车辆行驶时SCR 系统正常工作

◆还有一项法规要求，如果 SCR控制单元识别出罐内已排空（主动罐内尿素与水的混合物（AdBlue）不足 0.8 L且压力建立故障导致设置禁止启动的因素），SCR 控制单元就会向数字式柴油机电子系统 DDE 发送该信号。随后立即将剩余可达里程降至50km并以线性方式进行每千米倒计数。

如果禁止发动机启动后才进行添加，则在此特殊情况下改变加注识别逻辑从而加快进行速度。就是说，如果主动罐已排空，则只需重新加注尿素与水的混合物（AdBlue），最多3min后（必须识别出添加过程）就会重新对关闭情况进行复位。

对于提供PWF（驻车/停留/行驶）的车辆，在停留状态下SCR 3的SCR控制单元处于启用状态，但约10s后由部分网络运行模式关闭。为确保可靠添加，必须通过PAD状态启用SCR控制单元。为此需要快速连续操作START/STOP按钮3次。

错误加注：

加注了错误介质时通过质量传感器的质量监控显示出来。即使尿素与水的混合物（AdBlue）喷入射量足够，几百千米后也会通过废气中氮氧化物数值升高显示出这种情况。如果超过特定限值，系统就会识别出错误介质。从这个时刻起通过一条检查控制信息显示出来（不显示剩余可达里程或剩余可达里程缩短）。

系统故障：

5. 车载诊断系统功能

数字式柴油机电子系统 DDE还负责监控所有与废气有关的系统是否正常运行。这项任务称为车载诊断系统 OBD。如果车载诊断系统记录了一个故障，则启用排放警告灯。

（1）SCR催化转换器

SCR催化转换器的效率通过两个氮氧化物传感器监控。

在SCR催化转换器前后测量氮氧化物质量并得出特定时间内的总值。将实际还原值与存储在数字式柴油机电子系统 DDE 内的计算值进行比较。

为此必须满足以下条件：

◆氮氧化物传感器可信

◆计量功能启用

◆环境温度在规定范围内

◆环境压力在规定范围内

◆柴油颗粒过滤器再生功能未启用

◆SCR 催化转换器温度在规定范围内（主要通过 SCR 催化转换器前的废气温度传感器进行计算）

◆废气气流在规定范围内

监控功能包括 4 个测量循环。如果实际值小于计算值，则设置一个可逆的故障码。如果在 3 次连续的行驶循环内发现故障，则存储一个不可逆的故障码并启用排放警告灯。

为在较长时间内确保 SCR 催化转换器的效率在此使用计量量调节功能，在此期间调节尿素与水的混合物（AdBlue）计量量。为进行相应调节，在此将 SCR 催化转换器后的氮氧化物传感器信号与一个计算值连续进行比较。如果二者存在差异，就会短时调节计量量。在此对调节系统性进行分析并对计量量施加一个校正系数。

如果校正系数超过规定限值，则设置一个可逆的故障码。如果在 3 次连续的行驶循环内发现故障，则存储一个不可逆的故障码并启用排放警告灯。

为确保SCR催化转换器正常运行，需要提供尿素与水的混合物（AdBlue）。

SCR催化转换器达到特定温度（主要通过SCR催化转换器前的废气温度传感器进行计算）后，计量控制系统会尝试在计量管路内建立压力。为此必须关闭计量模块并在特定时间内控制泵。

如果在特定时间内无法达到规定压力限值，就会打开计量模块以使计量管路排气。随后尝试再次建立压力。

如果按规定次数尝试后仍无法建立压力，则设置一个可逆的故障码。如果在 3 次连续的行驶循环内发现故障，则存储一个不可逆的故障码并启用排放警告灯。

这项监控每个行驶循环仅执行一次，在计量开始之前。如果“通过”了这项监控，则开始持续压力监控。

选择性催化剂还原 SCR 需要尿素与水的混合物（AdBlue）保持恒定压力（550kPa）。SCR控制单元借助压力传感器确定和监控实际压力和作为结果的压力模块。对以下数值进行检查：

◆过压

◆真空

◆压力值不可信

如果在特定时间内超过了上述限值，则设置一个可逆的故障码。如果在3次连续的行驶循环内发现故障，则存储一个不可逆的故障码并启用排放警告灯，SCR系统内的压力完全降低，SCR系统关闭。 在计量功能启用状态下进行这项监控。

（3）主动罐液位测量

针对主动罐使用 2 个带压电元件的液位传感器。在分析单元内检查信号是否符合逻辑，从而进行传感器可信度检查。

在此情况下分析单元通过 SCR控制单元向数字式柴油机电子系统DDE发送一个可信度故障信号。此时设置一个可逆的故障码。如果在 3 次连续的行驶循环内发现故障，则存储一个不可逆的故障码并启用排放警告灯。

只有主动罐内的温度超过规定值时，才进行这项监控。

分析单元与至少一个液位传感器触点之间的导线断路时，就会向数字式柴油机电子系统DDE发送一个故障信号。此时设置一个可逆的故障代码。如果在3次连续的行驶循环内发现故障，则存储一个不可逆的故障码并启用排放警告灯。

SCR系统负责监控是否加注了错误介质。识别出加注时就会启用这项监控功能。有关加注识别的介绍参见SCR 系统章节。

为了识别出错误介质，在此监控尿素与水的混合物（AdBlue）介质质量以及 SCR 催化转换器效率。如果在接下来的行驶循环内发现故障，则存储一个不可逆的故障代码并启用排放警告灯。

（5）氮氧化物传感器

为正常运行且因此监控氮氧化物传感器，必须达到所谓露点。这样可确保排气装置内不再有水，从而避免造成氮氧化物传感器损坏。

如果通过以下监控识别出氮氧化物传感器有故障，则设置一个可逆的故障代码。如果在 3 次连续的行驶循环内发现故障，则存储一个不可逆的故障代码并启用排放警告灯。

识别出以下故障：

◆识别信号或校正系数错误

◆测量探针与氮氧化物传感器控制单元之间的导线断路或短路

◆在特定时间内测量值超出规定范围

◆规定加热时间后未达到运行温度

◆在滑行模式下（不希望产生氮氧化物）识别出测量值高出零值过多

◆从负荷状态向滑行模式过渡时，氮氧化物传感器信号未以足够快的速度从 80 % 降至 50 %（仅限SCR 催化转换器前的氮氧化物传感器）

◆虽然 SCR 催化转换器前的氮氧化物传感器信号出现峰值，但未发现 SCR 催化转换器后的氮氧化物传感器信号出现至少一个规定变化，因此将其识别为不可信

（6）显示和驾驶员信息

根据配置情况可在中央信息显示屏CID内以图形形式调出尿素与水的混合物（AdBlue）当前液位。

SCR控制单元将主动罐和被动罐内液位传感器（如果安装）的所需组合数据提供给数字式柴油机电子系统DDE，DDE通过 Flex Ray 和中央网关模块ZGM/车身域控制器BDC将数据提供给其他总线设备。

根据显示要求对液位进行处理，而且只采用主动罐提供的数值在中央信息显示屏 CID 上显示。

如果不对液位进行处理，则主动罐排空、随后由被动罐向主动罐输送时始终会在中央信息显示屏 CID 内显示不同液位，这样可能会给驾驶员不可信的感觉。

在显示方面始终要确保向驾驶员显示的添加量数值也实际可行。就是说，向驾驶员显示1L添加量时，也可实际添加 1L，不会出现系统加注过量以及尿素与水的混合物（AdBlue）溢出的情况。

根据 Headunit，可在中央信息显示屏 CID 内菜单“车辆信息”处调出剩余可达里程和添加量。 根据Headunit 显示内容可能不同。

（三）系统组件

1. 被动罐

被动罐这一名称说明不对其进行加热。 被动罐包括以下组件（如图39所示）：

◆带液位传感器和温度传感器的罐法兰

◆加注口

◆运行通风装置和加注通风装置

根据车型系列可能对被动罐进行隔绝处理。隔绝层由泡沫材料制成，可防止温度较低时快速结冰。由于根据具体车辆也可能将其安装在排气装置附近，因此也可能导致尿素与水的混合物（AdBlue）蓄热过高。

如果长时间处于极低温度下，则被动罐内尿素与水的混合物（AdBlue）可能完全结冰。此后无法再进行泵送。在这种情况下必须更加频繁地进行主动罐添加。 被动罐无法单独加注，而是通过主动罐进行加注。

图39　被动罐，双罐系统

（1）液位传感器

在被动罐的罐法兰内有一个液位传感器，如图40所示。 该传感器利用一个压电元件工作。 在倾斜角度极大或罐结冰的情况下，信号处于15mm。这相当于空罐信号。液位传感器位于主动罐和被动罐内。

图40　被动罐内的罐法兰

维修时无法单独更换被动罐的罐法兰，因为它与被动罐焊接在一起。

（2）温度传感器

温度传感器集成在罐法兰内，无法单独更换。集成在罐法兰内的温度传感器安装在主动罐和被动罐内。

（3）通风装置

被动罐带有一个运行通风装置和一个加注通风装置。

运行通风装置和加注通风装置连接在罐盖上尿素与水的混合物（AdBlue）加注管路内。

2. 传输泵

图41　传输泵

所用传输泵为膜片泵。其工作方式与活塞泵相似，只是泵元件通过一个隔膜与介质分离。这样不会产生任何腐蚀问题。

3. 主动罐

主动罐这一名称说明对其进行加热。

主动罐包括以下组件（如图42所示）：

图42　主动罐

◆运行通风装置和加注通风装置

◆罐法兰模块

根据车型系列可能对主动罐进行隔绝处理。隔绝层由泡沫材料制成，可防止温度较低时快速结冰。由于根据具体车辆也可能将其安装在排气装置附近，因此也可能导致尿素与水的混合物（AdBlue）蓄热过高。