◆文/北京 王繼東

2019新款捷豹路虎極光的內部代號是L551，于2019年下半年上市。該車型引入了一種稱為高級橫置架構(PTA)的新型架構。PTA平臺以D8平臺為基礎，它的推出使得引入MHEV和PHEV技術以及支持高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)功能所需的最新電氣基礎設施成為現實。PTA平臺也大幅改善了車輛噪音、振動、不平順性(NVH)性能。可靠的發(fā)動機安裝點可以更好地隔離發(fā)動機移動和振動。這也提供了一個更好的平臺，從懸架的工作情況到駕乘和操控性方面的優(yōu)點，都能夠體現這一點。從D8到PTA平臺的關鍵改進包括：軸距增大，增強了座艙空間感，并且便于進行混合動力汽車開發(fā)；降低了發(fā)動機安裝支架，改善了操控性和NVH；提高了碰撞性能；相對于老款極光，具有更強的越野能力：改善了接近角、離去角和縱向通過角；相對于老款極光，具有600mm涉水深度(老款極光L538為500mm)。

一、發(fā)動機-汽油排放炭粒過濾器

1.發(fā)動機概述

新款極光將搭載的2.0L四缸Ingenium發(fā)動機，可提供三種輸出功率：①200馬力(340N·m扭矩)；②249馬力(365N·m扭矩)；③300馬力(400N·m扭矩)。

配備這三種輸出功率發(fā)動機的車輛參數如表1所示。

IngeniumI42.0L汽油發(fā)動機是全鋁2.0L直列四缸發(fā)動機。較低的油耗得益于減少內部摩擦和附著損耗。由于發(fā)動機能夠更快地達到正常的工作溫度，因此這可使發(fā)動機更加經濟和環(huán)保。這主要是通過使用創(chuàng)新的冷卻和潤滑部件實現的，比如以下部件：

①可變冷卻液泵，這是由電磁閥控制的泵，可以關閉以縮短預熱時間并減少低負載高轉速時的流量。

②電子控制節(jié)溫器，可以單獨控制流至汽缸缸蓋和汽缸缸體的冷卻液流量以改善預熱時間。

③可變流量機油泵，這是由電磁閥控制的泵，可以根據負載或發(fā)動機轉速改變發(fā)動機機油壓力。

除了潤滑和冷卻技術之外，發(fā)動機上還采用了多種新技術，其中包括：

①連續(xù)可變氣門升程(CVVL)。這套創(chuàng)新的系統(tǒng)能夠用電動液壓的方式改變進氣門正時和升程，從而在發(fā)動機工作范圍的各個階段優(yōu)化性能和經濟性。簡單地說，該系統(tǒng)通過改變進氣門開度來調節(jié)吸入發(fā)動機的空氣量，從而取代了電子節(jié)氣門的功能。

②集成排氣歧管和雙渦道渦輪增壓器可分離排氣脈動以改善發(fā)動機響應和駕駛性能。

③在300馬力型號上，升級版渦輪增壓器采用了高流量壓縮機葉輪，將進氣量增加26%，實現了更高的峰值輸出功率。

④IngeniumI42.0L汽油發(fā)動機使用了可提供高達200bar(1bar=105Pa)燃油壓力的現有Bosch燃油直噴系統(tǒng)以及進氣和排氣可變凸輪軸正時(VCT)。

表1 車輛參數

2.汽油排放炭粒過濾器

為滿足中國CN6b排放法規(guī)的市場，新極光汽油發(fā)動機車型配備汽油排放炭粒過濾器(GPF)。GPF設計用于收集燃燒過程產生的剩余顆粒物(PM)。眾所周知，汽油發(fā)動機產生的PM比柴油發(fā)動機要小，但是研究表明，即使微量的顆粒也會對健康造成不利影響。法規(guī)要求越來越嚴格地控制排氣管排放。

GPF系統(tǒng)部件如圖1所示。發(fā)動機將GPF和三效催化劑組合在一個單元中。這些過濾器與上游催化劑協同工作，減少了一氧化碳(CO)、氮氧化合物(HC)和氮氧化物(NOx)和顆粒物質的排放。GPF的功能和結構與柴油排放炭粒過濾器(DPF)類似，但是所用材料不同。DPF基質由碳化硅制成，而GPF基質是堇青石，這是一種合成陶瓷。GPF工作原理如圖2所示，一半基質通道中都布置了塞堵，而另一半通道的出口處也布置了塞堵。當廢氣流過過濾器時，通向出口的路徑被堵塞，這就迫使氣體流過基質壁，導致PM沉積在基質材料中。

圖1 GPF系統(tǒng)部件

圖2 GPF工作原理

3.排氣背壓傳感器

排氣背壓傳感器測量系統(tǒng)壓力并將該數據傳輸到動力傳動系統(tǒng)控制模塊(PCM)。當GPF中的PM含量升高時，廢氣氣流將會受阻，從而增大系統(tǒng)背壓。如果背壓超過預定限值，則PCM將會降低扭矩輸出以保護發(fā)動機。如果發(fā)動機在高發(fā)動機轉速下運行，則過高的排氣背壓會引發(fā)缺火或排氣門過熱導致的潛在損壞。該傳感器安裝在發(fā)動機后部的支架上。

如圖3所示，排氣背壓傳感器連接了兩根軟管，一根通向大氣的真空軟管，另一根至排氣系統(tǒng)的連接。

通風口軟管必須保持通暢。通風口軟管的任何阻塞都將會導致傳感器向PCM提供不正確的數據。排氣背壓傳感器帶有來自PCM的5V參考電壓。

4.GPF再生

隨著PM聚積量的增多，排放炭粒過濾器可能會發(fā)生堵塞，并對發(fā)動機的性能和效率造成負面影響。因此，必須讓過濾器進行再生；這是燃燒掉累積的PM的一個流程(氧化)。GPF的再生會在廢氣中含有氧并且GPF的溫度足夠高時發(fā)生。為了讓排放炭粒過濾器進行再生，需要存在兩種物質熱量和氧。GPF有兩種再生方法分別為被動再生和主動再生。

圖3 排氣背壓傳感器

5.被動再生

GPF的設計只需要最小程度的駕駛員干預，絕大多數駕駛員都不會注意到其車輛上采用的排放控制技術。被動再生在正常駕駛車輛時進行。柴油發(fā)動機在廢氣溫度相對較低的情況下運行時，其廢氣中通常會含有過量的氧，因此若要進行排放炭粒過濾器再生，則必須要升高廢氣溫度。通過多種方法可以實現這一點，其中包括在主燃燒事件結束后向汽缸內噴射燃油，這稱為后噴射。在此過程中，多余的燃油與廢氣中的氧混合并點燃，從而將廢氣溫度升高至約500～600℃。這種高溫會導致積聚的PM發(fā)生氧化，從而有效地排除DPF中的堵塞并讓氣體順暢地流動。

相比之下，汽油發(fā)動機的廢氣溫度比柴油發(fā)動機高很多。在城市駕駛情況下，其溫度會達到300～500℃；在持續(xù)負載情況(高速公路駕駛)下，其溫度會高達700℃。但是，汽油發(fā)動機廢氣只含有極少的氧，因此GPF必須以不同的方式獲得氧才能啟用再生。在駕駛員將腳從加速器踏板上移開后，發(fā)動機會吸入并壓縮新鮮空氣，然后從燃燒室中將其排入排氣系統(tǒng)。當排氣系統(tǒng)處于合適的再生溫度時，這些額外激增的氧將會與PM發(fā)生氧化反應，從而對GPF進行再生。因為顆粒物的氧化是在這種持續(xù)再生模式下完成的，所以GPF不存在堵塞的風險，并且不需要來自駕駛員或發(fā)動機管理系統(tǒng)的干預。GPF設計為在車輛的使用壽命中持續(xù)運行。

6.主動再生

在正常駕駛條件下，只要駕駛員將腳從加速器踏板上完全移開，排氣系統(tǒng)中就會存在多余的氧，因此就有足夠的熱量讓GPF進行再生。但是，某些驅動循環(huán)會讓再生流程面臨更多困難，在這些情況下，一個信息可指示當前駕駛方式不利于無故障操作。這些駕駛方式的示例如下：

①僅在極低的速度下使用車輛發(fā)動機或長時間靜止操作。在這些情況下，排氣系統(tǒng)可能無法達到足夠高的溫度來啟用GPF的再生。

②在高負載下長時間操作(例如，高速牽引)，因為在這些情況下，缺乏啟用GPF再生所需的激增的氧。

在這些情況下，駕駛員可能會看到儀表盤(IC)上顯示一系列信息或說明。這些信息僅供參考，并且不會引發(fā)報警；通過按照顯示的說明進行操作，駕駛員能夠快速糾正該情況。

GPF的主動再生流程由PCM控制。PCM會通過調節(jié)空/燃比增大排氣系統(tǒng)中的氧含量。PCM也會維持排氣系統(tǒng)的溫度，以便讓GPF能夠進行再生。傳感器數據和模型用于確定排氣系統(tǒng)溫度。PCM通過控制下列參數來調節(jié)廢氣溫度：節(jié)氣門位置；目標空/燃比(λ)；點火正時；可變凸輪軸正時(VCT)；燃油噴射正時；燃油噴射模式；燃油泵控制；發(fā)動機怠速速度。

7.再生信息提示

(1)煙塵負載

煙塵負載共有六種GPF煙塵負載積聚范圍：

①煙塵負載小于7%，GPF已進行再生，無主動再生。

②煙塵負載小于50%，無主動再生。

③煙塵負載大于50%且小于100%，主動再生。

④煙塵負載大于100%且小于125%，儀表盤(IC)中琥珀色警告指示燈將點亮。駕駛員需要遵照IC信息中心說明進行操作，以便讓PCM執(zhí)行主動再生。

⑤煙塵負載大于125%且小于150%。IC中的紅色警告指示燈點亮。駕駛員需要遵照IC信息中心說明進行操作，以便讓PCM執(zhí)行主動再生。PCM將會限制發(fā)動機扭矩輸出。

⑥煙塵負載大于150%。儀表盤(IC)中紅色三角形警告指示燈將點亮。IC信息中心將會顯示警告信息。PCM以“自我保護模式”操作發(fā)動機。PCM會將發(fā)動機扭矩輸出限制為最高扭矩的30%，無主動再生。

注意：主動再生需要花費20min的時間才能將煙塵負載降低至7%以下。

(2)過濾器內的污染物含量過高-需要進行再生

如圖4所示，可能出現的第一條信息是一個琥珀色圖標，同時伴有文本“需要執(zhí)行排氣過濾器自清潔”，然后該信息將會滾動至第二條信息，其文本為“以低于80km/h的速度持續(xù)行駛15min將清潔過濾器”。這用于解決在高負載下長時間操作(駕駛方式2)后出現的問題，在這種情況下，沒有多余的氧可供GPF進行再生。為了解決這個問題，在安全的前提下，應該以48～80km/h之間的速度駕駛車輛，在車輛行駛時，駕駛員需要偶爾將腳從加速器踏板上完全移開幾秒鐘。但是，應該注意到，如果車輛行駛速度過低(駕駛方式1)，過濾器將無法達到合適的再生溫度，并且將會繼續(xù)積聚PM。

注意：“按下確定清除信息”操作將會隱藏IC上的信息，但是這些信息會在下一次打開點火開關時重新出現。如果改變了駕駛方式，則發(fā)動機管理系統(tǒng)將會采取糾正措施來執(zhí)行GPF再生。在一小段時間后，該圖標將會變?yōu)榫G色，文本將會顯示為“排氣過濾器自清潔已完成”。這表示駕駛員的干預已成功地讓GPF進行再生。

圖4 過濾器內的污染物含量過高-需要進行再生

圖5 過濾器已滿-需要進行再生

(3)過濾器已滿-需要進行再生

如圖5所示，如果駕駛員未進行干預，則煙塵質量將會繼續(xù)增加，最終IC上將會出現一個紅色圖標。信息“排氣過濾器已滿。發(fā)動機功率將會降低”將會顯示出來，隨后不久，操作說明“以低于80km/h的速度持續(xù)行駛15min將清潔過濾器”將會顯示出來。這一次，此信息仍然不會引發(fā)報警，如果改變了駕駛方式，則發(fā)動機管理系統(tǒng)就能夠迅速采取糾正措施來執(zhí)行GPF再生。注意：在此信息出現時，駕駛員應該會注意到車輛性能有所下降。此時可能需要改變駕駛方式來適應發(fā)動機功率和扭矩的降低和車輛加速性能的下降。如果再生流程已成功，則綠色“排氣過濾器自清潔已完成”圖標將會出現。

(4)性能受限

如果糾正措施不成功(或者系統(tǒng)存在故障)，車輛將會進入扭矩受限模式。如圖6所示，儀表盤上的紅色警告圖標以及相關文本“性能受限”將會通知駕駛員。小心：如果車輛處于這種狀態(tài)，則建議客戶聯系當地經銷商對車輛采取糾正措施?？赏ㄟ^診斷工具，選擇“動力傳動系統(tǒng)控制模塊[PCM]：顆粒過濾器再生”，從而強制執(zhí)行GPF再生。

圖6 性能受限

表2 ABCD個階段說明

二、輕度混合動力電動汽車(MHEV)

1.輕度混合動力電動汽車(MHEV)概述

新極光采用了輕度混合動力電動汽車(MHEV)技術。MHEV將內燃機(ICE)與48V皮帶驅動一體式啟動機發(fā)電機(BISG)結合在一起，用于在發(fā)生超速和制動時捕獲傳動系統(tǒng)損失的能量。這些能量將被存儲到48V MHEV蓄電池內，并在起步和瞬時加速期間被智能地重新調配以輔助發(fā)動機。在制動期間，當車速降至大約17km/h以下且變速器處于第4擋或更低擋位時，增強型自動停止/啟動系統(tǒng)將會關閉發(fā)動機。在以下情況下，發(fā)動機將會平穩(wěn)地重新啟動，車輛又會照常獲得驅動力：

①客戶在制動以讓車輛停下來后又踩下加速器踏板起步。

②在制動期間車輛尚未停下來時駕駛員的腳離開了制動踏板。

客戶益處包括：

①改善了自動停止/啟動系統(tǒng)的速度和精確性。

②改善了車輛響應和加速性能。

③與現有的自動停止/啟動系統(tǒng)相比，在燃油經濟性和二氧化碳排放方面可提升大約4～6%。

從發(fā)動機靜止，到起步、加速、制動停止的過程中，MHEV操作如圖7所示。A、B、C、D各階段的說明如表2所示。注意：在超速狀態(tài)下，如果沒有施加制動壓力，則車輛只會減速至爬行狀態(tài)，SOTM將不會激活。在SOTM期間，在車輛停下來的同時，駕駛員可以減少制動壓力以確保車輛平穩(wěn)停下來。這種制動壓力減少將不會導致發(fā)動機重新啟動。

圖7 MHEV操作

2.客戶操作和互動

如圖8所示，可以通過中央控制臺內的自動停止/啟動按鈕激活或停用自動停止/啟動系統(tǒng)。按下自動停止/啟動按鈕時，IC上將會出現以下一條信息：

圖8 自動停止/啟動按鈕

①“自動停止/啟動系統(tǒng)已關閉”-僅在按下按鈕停用自動停止/啟動系統(tǒng)時顯示。

②“自動停止/啟動系統(tǒng)已開啟”-僅在按下按鈕重新激活自動停止/啟動系統(tǒng)時顯示。

③“自動停止/啟動系統(tǒng)不可用”-在用戶嘗試僅通過按下按鈕重新選擇自動停止/啟動系統(tǒng)但是該系統(tǒng)因為故障或其他請求而不可用時顯示(LED保持點亮)。

如圖9所示，在正常操作期間，IC上將會出現與自動停止/啟動系統(tǒng)操作有關的多個圖標。

綠色“A”：當自動停止/啟動系統(tǒng)激活且發(fā)動機處于自動停止狀態(tài)時顯示。

白色“AOFF”：當用戶利用中央控制臺中的自動停止/啟動按鈕選擇停用自動停止/啟動系統(tǒng)或由車輛系統(tǒng)(例如，全地形反饋適應系統(tǒng))停用該系統(tǒng)時顯示。

白色“A加刪除線”：當車輛要求(例如，DPF再生)禁用自動停止時顯示。

在自動停止期間(綠色“A”)，當需要駕駛員輸入以重新啟動發(fā)動機時，IC上可能會出現一條警告信息：“踩下制動踏板以重新啟動”，用于在車輛處于N或P擋且沒有制動踏板輸入的情況下請求系統(tǒng)引發(fā)的重新啟動時確認駕駛員的存在。

圖9 自動停止/啟動系統(tǒng)的儀表顯示