故障描述：

一辆2011年产途锐，搭载V6 3.0 L TDI型柴油发动机，行驶里程5 000 km。用户反映该车当行驶里程1 000 km时，在小型加油站加油后发现尾气冒黑烟。而且车辆急加速时，尾气呈浓黑状烟雾。问题出现后，用户立即到当地的4S店进行检查，但未检测出任何故障码。于是更换了燃油，当时情况有所好转，车辆行驶中基本见不到黑烟，只是怠速时仍有轻微的黑烟。可见故障应是燃油品质所致，估计这轻微的黑烟随后便会消失。

本以为换过燃油就解决问题了，但怠速轻微冒黑烟的现象却没有收敛的趋势。为此，该车先后清洗了油箱、更换了柴油滤清器、清洗了节气门以及废气再循环阀，最后还刷新了发动机控制单元的控制程序。但车辆行驶数千公里后 ，情况仍无任何好转。

故障分析：

维修人员试车，感到该车动力基本正常。停车后观察，发现尾气的烟雾只有在阳光下才隐约可见。检测发动机控制单元，未见故障码。但在目测情况下可以观察到尾气的烟雾，即使再轻微也是不符合这种车型的设计标准的。因此必须找出故障原因。

柴油发动机尾气冒黑烟的主要原因是：喷入气缸的柴油中未充分燃烧的部分在高温下被分解成炭，并形成炭烟。该款车型解决这一问题的方案是，在排气管路中加装了微尘滤清器（图1）。微尘滤清器由碳化硅陶瓷材料制成，从微观上看，它由大量2端交替密封的细小通道构成（图2）。按照排气的气流方向，在微尘滤清器下游端密封的细小通道为进气通道，相反，在其上游端密封的细小通道为排气通道。细小通道的管壁为多孔结构，这样，进入进气通道的尾气中，炭烟微粒部分被拦截在进气通道内，而气体部分则顺利进入排气通道，并随着气流排出。

随着进气通道内积存的炭烟微粒增多，微尘滤清器的透气性将下降。为此，要采取燃烧的方式将其清除。炭烟微粒是易燃物，只要温度到达燃点便可产生燃烧，并生成CO2气体。将炭烟微粒全部转换成气体并排出后，微尘滤清器又恢复了畅通，这可称之为再生。构成微尘滤清器的碳化硅陶瓷材料中有氧化铝和氧化铈复合涂层。氧化铈可以降低炭烟微粒的燃点，并加速其燃烧。此外，在蒸汽状态下沉积在上述复合涂层上的金属铂，可起到催化作用，使炭烟微粒燃烧得更为彻底。

为了防止微尘滤清器被炭烟微粒堵塞，并由此而妨碍其功能的发挥，微尘滤清器必须定期再生。在再生过程中，收集在微尘滤清器中的炭烟微粒被充分燃烧。这一过程驾驶员是察觉不到的。

再生方式有2种：一种是利用发动机高负荷运行状态下，在排气管中产生的高温气流点燃炭烟微粒；另一种是通过发动机控制单元控制排气管中气流的温度，使其产生10～15 min的高温，从而点燃炭烟微粒。

由于该车装有微尘滤清器，所以尾气中本应见不到炭烟。但实际情况并非如此，说明只能是微尘滤清器失效了。微尘滤清器失效的后果，是使得滤清器进气通道与排气通道间气流的压差过大，这样会有一部分炭烟微粒在压力的作用下溢出。如果能人为地让微尘滤清器再生，至少在其再次失效之前炭烟应该消失。但由于对微尘滤清器再生过程缺乏了解，所以维修人员感到有必要了解其工作原理后，再采取进一步的措施。

车辆正常行驶时，发动机的负荷低，排气温度低，微尘滤清器无法自行再生。因此，发动机控制单元会定期主动触发微尘滤清器的再生。发动机控制单元中有2个预先编程的微尘累积计算模型。一个是根据驾驶员的驾驶风格、排气温度传感器和氧传感器的信号来进行推算。另一个是根据微尘滤清器的气流阻力、排气压力 、排气温度和空气流量进行计算（图3）。

一旦计算得出微尘滤清器中的炭烟颗粒累积到规定的限值，发动机控制单元就会触发主动再生程序。它采取措施提高排气温度，使其达到约 600～650℃。在这个温度下，微尘滤清器内累积的炭烟微粒便会被点燃。

图4 燃油补喷的时机

提高排气温度的措施包括增加进气量、增大增压压力、关闭废气再循环、延迟主喷油点并随后进行补喷。增加进气量可使气缸内的空气压缩剧烈，从而提高排气温度。而补喷燃油可使燃油不在气缸内燃烧，只是进行气化（图4）。这部分气化后的混合气经过氧化型催化转换器时被高温点燃，并利用排气流中剩余的氧气进行燃烧。燃烧所产生的热气流，进入微尘滤清器，并将其加热至 600 ℃以上。发动机控制单元根据排气温度传感器或催化转换器温度传感器的信号来计算用于补喷的燃油喷射量。此外，发动机控制单元还要调整有关参数，防止驾驶员明显地感到再生过程中发动机输出扭矩的变化。下面是一些相关的传感器在这一过程中所起的作用。这些传感器看起来与汽油发动机相同，但它们所起的作用却不尽相同。

1.宽带氧传感器 G39

宽带氧传感器位于排气系统中的氧化型催化转换器前端（图5），可在一个很宽的动态范围内测量排气中的氧含量。发动机控制单元根据氧传感器的信号来修正废气再循环量，以降低NOx的排放。同时，该信号也用于确定微尘滤清器的污染状态，因为如果排气中的氧含量过低，则可推断炭烟排放量在增加。

如果氧传感器出现故障，发动机控制单元会暂时利用空气流量计信号来确定废气再循环量。但这种方式显然不够精确，因此NOx的排放量可能会增加，也无法精确推算微尘滤清器的污染状态。所以要及时进行维修。

2.排气温度传感器 G448

该传感器位于微尘滤清器的前端（图6），用于测量此处的排气温度。发动机控制单元 J248 根据排气温度传感器的信号并配合排气压力传感器、空气流量计和氧传感器的信号来计算微尘滤清器的污染状态。此外，排气温度传感器信号还用于保护微尘滤清器，以防止其因过热而受损。

如果排气温度传感器出现故障，则将根据车辆行驶里程或发动机运行时间来推算微尘滤清器的状态。

3.压差传感器 G450

该传感器用于测量微尘滤清器前、后端的排气压差，它一般被固定在变速器上（图7）。发动机控制单元根据压差信号来判断微尘滤清器的堵塞程度。

如果该传感器信号出现故障，则控制单元将根据车辆行驶里程或发动机运行时间对微尘滤清器进行评估。同时，预热时间指示灯 K29 将闪烁。在 3 个行驶循环后，排气警告灯 K83 也将亮起。

4.空气流量计 G70

该传感器位于进气总管中。它采用热膜原理，来测量发动机的实际进气量。发动机控制单元根据该信号来调整喷油量和废气再循环量。当然，该传感器信号也可间接地用来确定微尘滤清器的污染状态。

如果该传感器出现故障，发动机控制单元将用增压压力信号和发动机转速信号来计算进气量。

通过对微尘滤清器再生过程的了解进一步明确，正常状态下，在排气管的出口处是见不到炭烟的。但该车当初那次因加入劣质燃油而产生的炭烟微尘中完全有可能含有其他杂质，而这些杂质的燃点如果高于炭烟微尘燃烧温度的话，它们便始终不会被清理出去。

为证实这一推断，试图通过读取排气压力传感器G450的数据来了解微尘滤清器的堵塞程度，但发现该车并未安装此传感器。那么只好假定微尘滤清器是堵塞的，接下来的问题就是如何对其进行清理。由于该车的故障现象已经持续了数千公里，所以显然发动机控制单元所控制的微尘滤清器再生，对清理而言已力所不及，需要有更为有效的方法对其进行清理。

在该车使用注意事项中的一项特别提示给了维修人员某些启发。特别提示为“在经常性地行驶路程极短的情况下，微尘滤清器的再生会受到影响。这是因为排气温度始终无法达到所需的温度值。由于无法再生，微尘滤清器会由于炭烟微粒过量而发生堵塞或损坏。为了避免出现这种情况，组合仪表上的微尘滤清器指示灯会在炭烟微尘累积到一定程度后亮起。看到这个指示灯点亮后，驾驶员应立即采取激烈驾驶方式，使排气温度迅速升高”。

由于该车未装排气压差传感器，所以即使微尘滤清器出现堵塞，仪表也不会报警。也就是说，单从报警灯上无法判断微尘滤清器是否堵塞。到此为止，维修人员已基本确定微尘滤清器是堵塞的。为此决定采用激烈驾驶方式对其进行清理，因为这一方面可以产生一般情况下所不能达到的排气温度，另一方面猛烈的排气流也可以将微尘滤清器中的杂质带走。

故障解决：

连接故障诊断仪进行路试。首先观察车辆急加速时发动机的输出扭矩，扭矩瞬间可以达到500 N·m，说明发动机工作正常，可以放心试车。经过一段时间的激烈驾驶后，尾气中出现了白烟，进而又变成了蓝烟，这不免让维修人员有些担心。但观察发动机的数据，发动机的输出扭矩有所增加。这消除了维修人员的顾虑，也说明微尘滤清器中确实存在杂质。继续路试一段时间后，尾气烟雾完全消失。

停车后在阳光下观察，尾气中全然不见了烟雾。一周后回访，用户反映，久拖未决的问题彻底解决了，非常满意。

回顾总结：

由本故障案例可以看出，微尘滤清器在柴油车辆中的作用不可小视。它一方面可以消除炭烟的排放，另一方面也会明显地影响发动机的性能。所以必须经常使其保持良好的工作状态。从故障的排除过程可以看出，微尘滤清器并非铜墙铁壁，而是具有一定的弹性的。当滤芯两端的压差达到一定程度时，进气通道会被涨开，从而使一部分炭烟微尘穿透过去。这便是接车时观察到尾气中有轻微炭烟的原因。导致该车的这种压差过大的罪魁祸首正是当初的劣质燃油。积存在微尘滤清器进气通道内的杂质，按照正常的清理方式，一直不能被清理出去。而由于该车没有装备压差传感器 ，所以发动机控制单元始终不知道微尘滤清器中压差的存在。所以在判断这类故障时，测量微尘滤清器的压差可以是一个有效的方法。

此外，采用上述的清理方案前，要对发动机进行全面的检查，确认发动机的状态良好。最好事先对发动机的润滑及冷却系统进行常规的保养，这样实际操作起来会更加放心。在开始激烈驾驶前，还要实际测量发动机的输出扭矩，确认其基本能够达到设计要求。因为这样可以知道微尘滤清器没有存在严重堵塞，否则有可能将其损坏，不可复原。

笔者在此后接修了3辆同样问题的同型号车辆，实测发现，微尘滤清器的压差的确偏高。采用同样的方法处理，问题都得到了圆满的解决。（安文涛）