淺談國(guó)六燃油蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏監(jiān)測(cè)

王龍

摘 要：結(jié)合國(guó)六法規(guī)要求，簡(jiǎn)要介紹燃油蒸發(fā)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成和工作原理。

關(guān)鍵詞：國(guó)六;蒸發(fā)泄漏;OBD;診斷原理

生態(tài)環(huán)境部日前發(fā)布《中國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理年報(bào)（2020）》（以下簡(jiǎn)稱《年報(bào)》），公布了2019年全國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理情況?！赌陥?bào)》顯示，移動(dòng)源污染已成為我國(guó)大中城市空氣污染的重要來(lái)源，是造成細(xì)顆粒物、光化學(xué)煙霧污染的重要原因，移動(dòng)源污染防治的緊迫性日益凸顯。

《年報(bào)》顯示，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增長(zhǎng)，已連續(xù)11年成為世界機(jī)動(dòng)車產(chǎn)銷第一大國(guó)。2019年，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)到3.48億輛，比2018年增長(zhǎng)6.4%，汽車保有量的的快速增加對(duì)環(huán)境的保護(hù)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

隨著18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）（以下簡(jiǎn)稱國(guó)六）的正式實(shí)施，明確要求車載診斷系統(tǒng)（on-board diagnosis，OBD）應(yīng)監(jiān)測(cè)蒸發(fā)系統(tǒng)的脫附流量，以及監(jiān)測(cè)除炭罐閥與進(jìn)氣歧管之間的管路和接頭之外的整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)的完整性，防止燃油蒸氣泄漏到大氣中。并且當(dāng)整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)中存在一個(gè)或多個(gè)泄漏點(diǎn)時(shí)，OBD 系統(tǒng)應(yīng)檢測(cè)出蒸發(fā)系統(tǒng)故障。這些泄漏點(diǎn)的泄漏量大于或等于直徑為1 mm的小孔產(chǎn)生的泄漏量;“小孔”是指OKeefe Controls Co.制造的/標(biāo)準(zhǔn)錐管螺紋孔的精密金屬B 型孔，錐管螺紋口的直徑有特定的尺寸，比如，代號(hào)為B-40-SS的零件是指不銹鋼制造的直徑為1 mm小孔。本文主要對(duì)1mm小孔泄漏的診斷方法進(jìn)行分析探討，并利用INCA進(jìn)行實(shí)車上的監(jiān)控和驗(yàn)證。

標(biāo)準(zhǔn)小孔安裝效果圖（圖1）。

1 燃油蒸發(fā)系統(tǒng)組成

為了實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)泄漏監(jiān)測(cè)，國(guó)六燃油蒸發(fā)系統(tǒng)新增了碳罐通風(fēng)閥和燃油蒸汽壓力傳感器，項(xiàng)目車型的碳罐通風(fēng)閥與碳罐總成為一體化集成安裝設(shè)計(jì)，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（Electronic Control Unit ，ECU）可以關(guān)閉碳罐通風(fēng)閥，實(shí)現(xiàn)密閉的燃油蒸發(fā)系統(tǒng)，碳罐通風(fēng)閥通大氣端連接碳罐通風(fēng)濾清器，防止雜質(zhì)灰塵進(jìn)入。燃油蒸汽壓力傳感器集成安裝于油泵總成上，可以實(shí)時(shí)測(cè)量燃油箱內(nèi)部的壓力變化，并將信號(hào)發(fā)送給ECU，ECU根據(jù)燃油壓力信號(hào)變化情況判斷泄漏情況。

診斷泄漏系統(tǒng)主要控制單元連接圖：

2 診斷原理

蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏診斷的基本原理為用不同方法控制碳罐電磁閥、碳罐通風(fēng)閥，使系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生真空度并保持在一定水平，觀察油箱真空度的衰減，系統(tǒng)真空度衰減超過(guò)了1mm孔泄漏水平，則在泄漏檢測(cè)結(jié)束后進(jìn)行蒸汽產(chǎn)生檢測(cè)，判斷是否泄漏。

2.1 泄漏診斷進(jìn)入條件

為保證診斷準(zhǔn)確性，診斷在冷機(jī)起動(dòng)后進(jìn)行。

（1）水溫大于5℃;

（2）進(jìn)氣溫度大于0℃;

（3）轉(zhuǎn)速在1000-1500rpm之間;

（4）進(jìn)氣壓力在20-60kpa之間;

（5）油箱油位在10-85%之間;

（6）發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速運(yùn)行狀態(tài);

（7）系統(tǒng)無(wú)油箱壓力傳感器、碳罐電磁閥、碳罐通風(fēng)閥故障;

（8）一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)僅進(jìn)行一次診斷。

2.2 診斷邏輯

2.2.1 碳罐電磁閥泄漏測(cè)試

診斷失能后，首先關(guān)閉碳罐電磁閥和碳罐通風(fēng)閥，并監(jiān)測(cè)蒸發(fā)系統(tǒng)壓力：如果在限制時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)真空度沒(méi)有大于限值，則判斷碳罐電磁閥無(wú)泄漏;如果在限制時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)真空度大于限值并保持一段時(shí)間，則判斷碳罐電磁閥泄漏（P0441）。

如果系統(tǒng)真空度沒(méi)有上升反而下降，則認(rèn)為當(dāng)前蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)燃油蒸發(fā)量較大，產(chǎn)生燃油蒸汽造成真空度下降。記錄此時(shí)真空度下降的斜率并用于之后的真空度衰減斜率補(bǔ)償;如果真空度下降斜率過(guò)大，超過(guò)最大限值，則當(dāng)前駕駛循環(huán)不再進(jìn)行小泄漏測(cè)試。

2.2.2 大泄漏測(cè)試

開(kāi)啟碳罐電磁閥，此時(shí)碳罐通風(fēng)閥保持關(guān)閉。如果在一定時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)真空度沒(méi)有達(dá)到限值，則存在大泄漏（P0455）;

在非怠速工況時(shí)，進(jìn)入真空度預(yù)置大泄漏測(cè)試，保持真空度在可繼續(xù)診斷的水平，如果在車輛恢復(fù)怠速時(shí)，診斷沒(méi)有超時(shí)，則繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)診斷;

在怠速工況時(shí)，進(jìn)入怠速大泄漏測(cè)試，測(cè)試結(jié)束后繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)診斷。

2.2.3 小泄漏測(cè)試

在之前大泄漏診斷后，系統(tǒng)真空度達(dá)到一定程度，關(guān)閉碳罐電磁閥，真空度開(kāi)始衰減。

當(dāng)真空度降至預(yù)設(shè)真空度大小時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始檢測(cè)泄漏，計(jì)算衰減斜率并使用燃油蒸發(fā)量斜率對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，如果修正后真空度衰減斜率超過(guò)1mm孔泄漏相應(yīng)限值，則判斷系統(tǒng)存在小泄漏（P0442）;

其中，對(duì)衰減斜率的判斷還有以下幾項(xiàng)：

分段斜率測(cè)試（與衰減斜率測(cè)試同時(shí)進(jìn)行）： 如果任一分段的真空度衰減斜率小于閾值，則此次小泄漏測(cè)試失敗;

分段斜率凸測(cè)試（與衰減斜率測(cè)試同時(shí)進(jìn)行）：如果當(dāng)前段的真空度衰減斜率與前一段的真空度衰減斜率的差值超過(guò)閾值，則此次小泄漏測(cè)試失敗。

如果在一段時(shí)間內(nèi)都不能降至預(yù)設(shè)真空度大小，則判斷系統(tǒng)無(wú)泄漏。

2.2.4 燃油蒸發(fā)量二次檢測(cè)

如果在小泄漏測(cè)試中檢測(cè)到小泄漏，則在小泄漏結(jié)束后開(kāi)啟碳罐通風(fēng)閥，等真空度下降到大氣壓附近時(shí)，關(guān)閉碳罐電磁閥及通風(fēng)閥，再次檢測(cè)真空度變化并記錄斜率;如果果真空度下降斜率過(guò)大，超過(guò)限值，則判斷此次診斷過(guò)程中燃油蒸發(fā)量過(guò)大，小泄漏診斷結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.2.5 碳罐通風(fēng)閥堵塞診斷

打開(kāi)碳罐電磁閥和碳罐通風(fēng)閥，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的真空度變化，如果一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)真空度超過(guò)限值，則判定通往大氣的碳罐通風(fēng)閥堵塞（P2422）。

總結(jié)過(guò)程如下：

3 總結(jié)

1）本文論述的燃油蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)主動(dòng)發(fā)送控制命令封閉整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)燃油蒸汽壓力傳感器監(jiān)控油箱壓力內(nèi)部壓力變化，由真空度衰減的方法來(lái)判定系統(tǒng)是否泄漏。

2）為確保蒸發(fā)泄露監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在標(biāo)定開(kāi)發(fā)階段，應(yīng)該測(cè)試不同運(yùn)行環(huán)境（環(huán)境溫度、海拔等），燃油蒸發(fā)系統(tǒng)的標(biāo)定適應(yīng)性。

3）較嚴(yán)的蒸發(fā)排放要求油箱、碳罐以及相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)和布置都提出新的要求，對(duì)燃油系統(tǒng)管路的密封性要求也更高。

參考文獻(xiàn)：

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02]ISO 15765-3-2004 Road vehicles-diagnostic on Controller Area Network（CAN） Part3：Implementation of unified Diagnostic services （UDS on CAN）.

[3]ISO 15031-6-2005 Road vehicles-communication between vehicle and external equipment for emissions-relatedDiagnostics Part6：Diagnostic trouble code Definitions.