2019新款捷豹路虎極光新技術(shù)介紹(一)

◆文/北京 王繼東

2019新款捷豹路虎極光的內(nèi)部代號(hào)是L551，于2019年下半年上市。該車(chē)型引入了一種稱(chēng)為高級(jí)橫置架構(gòu)(PTA)的新型架構(gòu)。PTA平臺(tái)以D8平臺(tái)為基礎(chǔ)，它的推出使得引入MHEV和PHEV技術(shù)以及支持高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)功能所需的最新電氣基礎(chǔ)設(shè)施成為現(xiàn)實(shí)。PTA平臺(tái)也大幅改善了車(chē)輛噪音、振動(dòng)、不平順性(NVH)性能?？煽康陌l(fā)動(dòng)機(jī)安裝點(diǎn)可以更好地隔離發(fā)動(dòng)機(jī)移動(dòng)和振動(dòng)。這也提供了一個(gè)更好的平臺(tái)，從懸架的工作情況到駕乘和操控性方面的優(yōu)點(diǎn)，都能夠體現(xiàn)這一點(diǎn)。從D8到PTA平臺(tái)的關(guān)鍵改進(jìn)包括：軸距增大，增強(qiáng)了座艙空間感，并且便于進(jìn)行混合動(dòng)力汽車(chē)開(kāi)發(fā)；降低了發(fā)動(dòng)機(jī)安裝支架，改善了操控性和NVH；提高了碰撞性能；相對(duì)于老款極光，具有更強(qiáng)的越野能力：改善了接近角、離去角和縱向通過(guò)角；相對(duì)于老款極光，具有600mm涉水深度(老款極光L538為500mm)。

一、發(fā)動(dòng)機(jī)-汽油排放炭粒過(guò)濾器

1.發(fā)動(dòng)機(jī)概述

新款極光將搭載的2.0L四缸Ingenium發(fā)動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)的車(chē)輛參數(shù)如表1所示。

IngeniumI42.0L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是全鋁2.0L直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)。較低的油耗得益于減少內(nèi)部摩擦和附著損耗。由于發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更快地達(dá)到正常的工作溫度，因此這可使發(fā)動(dòng)機(jī)更加經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。這主要是通過(guò)使用創(chuàng)新的冷卻和潤(rùn)滑部件實(shí)現(xiàn)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(guān)閉以縮短預(yù)熱時(shí)間并減少低負(fù)載高轉(zhuǎn)速時(shí)的流量。

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

③可變流量機(jī)油泵，這是由電磁閥控制的泵，可以根據(jù)負(fù)載或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力。

除了潤(rùn)滑和冷卻技術(shù)之外，發(fā)動(dòng)機(jī)上還采用了多種新技術(shù)，其中包括：

①連續(xù)可變氣門(mén)升程(CVVL)。這套創(chuàng)新的系統(tǒng)能夠用電動(dòng)液壓的方式改變進(jìn)氣門(mén)正時(shí)和升程，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍的各個(gè)階段優(yōu)化性能和經(jīng)濟(jì)性。簡(jiǎn)單地說(shuō)，該系統(tǒng)通過(guò)改變進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量，從而取代了電子節(jié)氣門(mén)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(dòng)以改善發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)和駕駛性能。

③在300馬力型號(hào)上，升級(jí)版渦輪增壓器采用了高流量壓縮機(jī)葉輪，將進(jìn)氣量增加26%，實(shí)現(xiàn)了更高的峰值輸出功率。

④IngeniumI42.0L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)使用了可提供高達(dá)200bar(1bar=105Pa)燃油壓力的現(xiàn)有Bosch燃油直噴系統(tǒng)以及進(jìn)氣和排氣可變凸輪軸正時(shí)(VCT)。

表1 車(chē)輛參數(shù)

2.汽油排放炭粒過(guò)濾器

為滿(mǎn)足中國(guó)CN6b排放法規(guī)的市場(chǎng)，新極光汽油發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)型配備汽油排放炭粒過(guò)濾器(GPF)。GPF設(shè)計(jì)用于收集燃燒過(guò)程產(chǎn)生的剩余顆粒物(PM)。眾所周知，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的PM比柴油發(fā)動(dòng)機(jī)要小，但是研究表明，即使微量的顆粒也會(huì)對(duì)健康造成不利影響。法規(guī)要求越來(lái)越嚴(yán)格地控制排氣管排放。

GPF系統(tǒng)部件如圖1所示。發(fā)動(dòng)機(jī)將GPF和三效催化劑組合在一個(gè)單元中。這些過(guò)濾器與上游催化劑協(xié)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(zhì)的排放。GPF的功能和結(jié)構(gòu)與柴油排放炭粒過(guò)濾器(DPF)類(lèi)似，但是所用材料不同。DPF基質(zhì)由碳化硅制成，而GPF基質(zhì)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(zhì)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(dāng)廢氣流過(guò)過(guò)濾器時(shí)，通向出口的路徑被堵塞，這就迫使氣體流過(guò)基質(zhì)壁，導(dǎo)致PM沉積在基質(zhì)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(cè)量系統(tǒng)壓力并將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)絼?dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制模塊(PCM)。當(dāng)GPF中的PM含量升高時(shí)，廢氣氣流將會(huì)受阻，從而增大系統(tǒng)背壓。如果背壓超過(guò)預(yù)定限值，則PCM將會(huì)降低扭矩輸出以保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，則過(guò)高的排氣背壓會(huì)引發(fā)缺火或排氣門(mén)過(guò)熱導(dǎo)致的潛在損壞。該傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)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(fēng)口軟管必須保持通暢。通風(fēng)口軟管的任何阻塞都將會(huì)導(dǎo)致傳感器向PCM提供不正確的數(shù)據(jù)。排氣背壓傳感器帶有來(lái)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(guò)濾器可能會(huì)發(fā)生堵塞，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率造成負(fù)面影響。因此，必須讓過(guò)濾器進(jìn)行再生；這是燃燒掉累積的PM的一個(gè)流程(氧化)。GPF的再生會(huì)在廢氣中含有氧并且GPF的溫度足夠高時(shí)發(fā)生。為了讓排放炭粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，需要存在兩種物質(zhì)熱量和氧。GPF有兩種再生方法分別為被動(dòng)再生和主動(dòng)再生。

圖3 排氣背壓傳感器

5.被動(dòng)再生

GPF的設(shè)計(jì)只需要最小程度的駕駛員干預(yù)，絕大多數(shù)駕駛員都不會(huì)注意到其車(chē)輛上采用的排放控制技術(shù)。被動(dòng)再生在正常駕駛車(chē)輛時(shí)進(jìn)行。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在廢氣溫度相對(duì)較低的情況下運(yùn)行時(shí)，其廢氣中通常會(huì)含有過(guò)量的氧，因此若要進(jìn)行排放炭粒過(guò)濾器再生，則必須要升高廢氣溫度。通過(guò)多種方法可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其中包括在主燃燒事件結(jié)束后向汽缸內(nèi)噴射燃油，這稱(chēng)為后噴射。在此過(guò)程中，多余的燃油與廢氣中的氧混合并點(diǎn)燃，從而將廢氣溫度升高至約500～600℃。這種高溫會(huì)導(dǎo)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(dòng)。

相比之下，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣溫度比柴油發(fā)動(dòng)機(jī)高很多。在城市駕駛情況下，其溫度會(huì)達(dá)到300～500℃；在持續(xù)負(fù)載情況(高速公路駕駛)下，其溫度會(huì)高達(dá)700℃。但是，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)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(kāi)后，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)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(dāng)排氣系統(tǒng)處于合適的再生溫度時(shí)，這些額外激增的氧將會(huì)與PM發(fā)生氧化反應(yīng)，從而對(duì)GPF進(jìn)行再生。因?yàn)轭w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(fēng)險(xiǎn)，并且不需要來(lái)自駕駛員或發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的干預(yù)。GPF設(shè)計(jì)為在車(chē)輛的使用壽命中持續(xù)運(yùn)行。

6.主動(dòng)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(kāi)，排氣系統(tǒng)中就會(huì)存在多余的氧，因此就有足夠的熱量讓GPF進(jìn)行再生。但是，某些驅(qū)動(dòng)循環(huán)會(huì)讓再生流程面臨更多困難，在這些情況下，一個(gè)信息可指示當(dāng)前駕駛方式不利于無(wú)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(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)或長(zhǎng)時(shí)間靜止操作。在這些情況下，排氣系統(tǒng)可能無(wú)法達(dá)到足夠高的溫度來(lái)啟用GPF的再生。

②在高負(fù)載下長(zhǎng)時(shí)間操作(例如，高速牽引)，因?yàn)樵谶@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(huì)看到儀表盤(pán)(IC)上顯示一系列信息或說(shuō)明。這些信息僅供參考，并且不會(huì)引發(fā)報(bào)警；通過(guò)按照顯示的說(shuō)明進(jìn)行操作，駕駛員能夠快速糾正該情況。

GPF的主動(dòng)再生流程由PCM控制。PCM會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)空/燃比增大排氣系統(tǒng)中的氧含量。PCM也會(huì)維持排氣系統(tǒng)的溫度，以便讓GPF能夠進(jìn)行再生。傳感器數(shù)據(jù)和模型用于確定排氣系統(tǒng)溫度。PCM通過(guò)控制下列參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)廢氣溫度：節(jié)氣門(mén)位置；目標(biāo)空/燃比(λ)；點(diǎn)火正時(shí)；可變凸輪軸正時(shí)(VCT)；燃油噴射正時(shí)；燃油噴射模式；燃油泵控制；發(fā)動(dòng)機(jī)怠速速度。

7.再生信息提示

(1)煙塵負(fù)載

煙塵負(fù)載共有六種GPF煙塵負(fù)載積聚范圍：

①煙塵負(fù)載小于7%，GPF已進(jìn)行再生，無(wú)主動(dòng)再生。

②煙塵負(fù)載小于50%，無(wú)主動(dòng)再生。

③煙塵負(fù)載大于50%且小于100%，主動(dòng)再生。

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

⑤煙塵負(fù)載大于125%且小于150%。IC中的紅色警告指示燈點(diǎn)亮。駕駛員需要遵照IC信息中心說(shuō)明進(jìn)行操作，以便讓PCM執(zhí)行主動(dòng)再生。PCM將會(huì)限制發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出。

⑥煙塵負(fù)載大于150%。儀表盤(pán)(IC)中紅色三角形警告指示燈將點(diǎn)亮。IC信息中心將會(huì)顯示警告信息。PCM以“自我保護(hù)模式”操作發(fā)動(dòng)機(jī)。PCM會(huì)將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出限制為最高扭矩的30%，無(wú)主動(dòng)再生。

注意：主動(dòng)再生需要花費(fèi)20min的時(shí)間才能將煙塵負(fù)載降低至7%以下。

(2)過(guò)濾器內(nèi)的污染物含量過(guò)高-需要進(jìn)行再生

如圖4所示，可能出現(xiàn)的第一條信息是一個(gè)琥珀色圖標(biāo)，同時(shí)伴有文本“需要執(zhí)行排氣過(guò)濾器自清潔”，然后該信息將會(huì)滾動(dòng)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(guò)濾器”。這用于解決在高負(fù)載下長(zhǎng)時(shí)間操作(駕駛方式2)后出現(xiàn)的問(wèn)題，在這種情況下，沒(méi)有多余的氧可供GPF進(jìn)行再生。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在安全的前提下，應(yīng)該以48～80km/h之間的速度駕駛車(chē)輛，在車(chē)輛行駛時(shí)，駕駛員需要偶爾將腳從加速器踏板上完全移開(kāi)幾秒鐘。但是，應(yīng)該注意到，如果車(chē)輛行駛速度過(guò)低(駕駛方式1)，過(guò)濾器將無(wú)法達(dá)到合適的再生溫度，并且將會(huì)繼續(xù)積聚PM。

注意：“按下確定清除信息”操作將會(huì)隱藏IC上的信息，但是這些信息會(huì)在下一次打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)重新出現(xiàn)。如果改變了駕駛方式，則發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)將會(huì)采取糾正措施來(lái)執(zhí)行GPF再生。在一小段時(shí)間后，該圖標(biāo)將會(huì)變?yōu)榫G色，文本將會(huì)顯示為“排氣過(guò)濾器自清潔已完成”。這表示駕駛員的干預(yù)已成功地讓GPF進(jìn)行再生。

圖4 過(guò)濾器內(nèi)的污染物含量過(guò)高-需要進(jìn)行再生

圖5 過(guò)濾器已滿(mǎn)-需要進(jìn)行再生

(3)過(guò)濾器已滿(mǎn)-需要進(jìn)行再生

如圖5所示，如果駕駛員未進(jìn)行干預(yù)，則煙塵質(zhì)量將會(huì)繼續(xù)增加，最終IC上將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)紅色圖標(biāo)。信息“排氣過(guò)濾器已滿(mǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)功率將會(huì)降低”將會(huì)顯示出來(lái)，隨后不久，操作說(shuō)明“以低于80km/h的速度持續(xù)行駛15min將清潔過(guò)濾器”將會(huì)顯示出來(lái)。這一次，此信息仍然不會(huì)引發(fā)報(bào)警，如果改變了駕駛方式，則發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)就能夠迅速采取糾正措施來(lái)執(zhí)行GPF再生。注意：在此信息出現(xiàn)時(shí)，駕駛員應(yīng)該會(huì)注意到車(chē)輛性能有所下降。此時(shí)可能需要改變駕駛方式來(lái)適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩的降低和車(chē)輛加速性能的下降。如果再生流程已成功，則綠色“排氣過(guò)濾器自清潔已完成”圖標(biāo)將會(huì)出現(xiàn)。

(4)性能受限

如果糾正措施不成功(或者系統(tǒng)存在故障)，車(chē)輛將會(huì)進(jìn)入扭矩受限模式。如圖6所示，儀表盤(pán)上的紅色警告圖標(biāo)以及相關(guān)文本“性能受限”將會(huì)通知駕駛員。小心：如果車(chē)輛處于這種狀態(tài)，則建議客戶(hù)聯(lián)系當(dāng)?shù)亟?jīng)銷(xiāo)商對(duì)車(chē)輛采取糾正措施?？赏ㄟ^(guò)診斷工具，選擇“動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制模塊[PCM]：顆粒過(guò)濾器再生”，從而強(qiáng)制執(zhí)行GPF再生。

圖6 性能受限

表2 ABCD個(gè)階段說(shuō)明

二、輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(MHEV)

1.輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(MHEV)概述

新極光采用了輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(MHEV)技術(shù)。MHEV將內(nèi)燃機(jī)(ICE)與48V皮帶驅(qū)動(dòng)一體式啟動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)(BISG)結(jié)合在一起，用于在發(fā)生超速和制動(dòng)時(shí)捕獲傳動(dòng)系統(tǒng)損失的能量。這些能量將被存儲(chǔ)到48V MHEV蓄電池內(nèi)，并在起步和瞬時(shí)加速期間被智能地重新調(diào)配以輔助發(fā)動(dòng)機(jī)。在制動(dòng)期間，當(dāng)車(chē)速降至大約17km/h以下且變速器處于第4擋或更低擋位時(shí)，增強(qiáng)型自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)將會(huì)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。在以下情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)平穩(wěn)地重新啟動(dòng)，車(chē)輛又會(huì)照常獲得驅(qū)動(dòng)力：

①客戶(hù)在制動(dòng)以讓車(chē)輛停下來(lái)后又踩下加速器踏板起步。

②在制動(dòng)期間車(chē)輛尚未停下來(lái)時(shí)駕駛員的腳離開(kāi)了制動(dòng)踏板。

客戶(hù)益處包括：

①改善了自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)的速度和精確性。

②改善了車(chē)輛響應(yīng)和加速性能。

③與現(xiàn)有的自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)相比，在燃油經(jīng)濟(jì)性和二氧化碳排放方面可提升大約4～6%。

從發(fā)動(dòng)機(jī)靜止，到起步、加速、制動(dòng)停止的過(guò)程中，MHEV操作如圖7所示。A、B、C、D各階段的說(shuō)明如表2所示。注意：在超速狀態(tài)下，如果沒(méi)有施加制動(dòng)壓力，則車(chē)輛只會(huì)減速至爬行狀態(tài)，SOTM將不會(huì)激活。在SOTM期間，在車(chē)輛停下來(lái)的同時(shí)，駕駛員可以減少制動(dòng)壓力以確保車(chē)輛平穩(wěn)停下來(lái)。這種制動(dòng)壓力減少將不會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)。

圖7 MHEV操作

2.客戶(hù)操作和互動(dòng)

如圖8所示，可以通過(guò)中央控制臺(tái)內(nèi)的自動(dòng)停止/啟動(dòng)按鈕激活或停用自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)。按下自動(dòng)停止/啟動(dòng)按鈕時(shí)，IC上將會(huì)出現(xiàn)以下一條信息：

圖8 自動(dòng)停止/啟動(dòng)按鈕

①“自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)已關(guān)閉”-僅在按下按鈕停用自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)顯示。

②“自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)已開(kāi)啟”-僅在按下按鈕重新激活自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)顯示。

③“自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)不可用”-在用戶(hù)嘗試僅通過(guò)按下按鈕重新選擇自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)但是該系統(tǒng)因?yàn)楣收匣蚱渌?qǐng)求而不可用時(shí)顯示(LED保持點(diǎn)亮)。

如圖9所示，在正常操作期間，IC上將會(huì)出現(xiàn)與自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)操作有關(guān)的多個(gè)圖標(biāo)。

綠色“A”：當(dāng)自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)激活且發(fā)動(dòng)機(jī)處于自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)時(shí)顯示。

白色“AOFF”：當(dāng)用戶(hù)利用中央控制臺(tái)中的自動(dòng)停止/啟動(dòng)按鈕選擇停用自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)或由車(chē)輛系統(tǒng)(例如，全地形反饋適應(yīng)系統(tǒng))停用該系統(tǒng)時(shí)顯示。

白色“A加刪除線(xiàn)”：當(dāng)車(chē)輛要求(例如，DPF再生)禁用自動(dòng)停止時(shí)顯示。

在自動(dòng)停止期間(綠色“A”)，當(dāng)需要駕駛員輸入以重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，IC上可能會(huì)出現(xiàn)一條警告信息：“踩下制動(dòng)踏板以重新啟動(dòng)”，用于在車(chē)輛處于N或P擋且沒(méi)有制動(dòng)踏板輸入的情況下請(qǐng)求系統(tǒng)引發(fā)的重新啟動(dòng)時(shí)確認(rèn)駕駛員的存在。

圖9 自動(dòng)停止/啟動(dòng)系統(tǒng)的儀表顯示