尹 兵

（一汽奔騰有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130000）

國(guó)Ⅵ階段，為了防止車輛使用的燃油揮發(fā)出來，對(duì)人體健康造成危害和對(duì)環(huán)境安全產(chǎn)生較大隱患，浪費(fèi)資源，車輛一般采用燃油蒸發(fā)泄漏診斷系統(tǒng)來進(jìn)行預(yù)警提示。當(dāng)車輛油箱內(nèi)的燃油揮發(fā)出來，會(huì)被燃油蒸發(fā)系統(tǒng)中的碳罐吸附。車輛運(yùn)行時(shí)，隨著碳罐電磁閥的開啟，被碳罐吸附的燃油蒸氣會(huì)被回收吸附到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)，再次燃燒。這樣，既節(jié)約了寶貴的燃油，又減少了油氣對(duì)外界環(huán)境的污染，保障了人們生活的健康環(huán)境。

法規(guī)要求開展包括碳罐電磁閥在內(nèi)的燃油蒸發(fā)系統(tǒng)的診斷，防止出現(xiàn)碳罐電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)、系統(tǒng)存在小孔泄漏等情況，出現(xiàn)蒸發(fā)排放污染。

1 燃油蒸發(fā)泄漏檢測(cè)方案

為了滿足國(guó)Ⅵ法規(guī)中的燃油蒸發(fā)泄漏檢測(cè)要求，車輛一般采用的方案包含如下幾種。

1）ELCM方案：車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后的5～6h，包含油箱在內(nèi)的整個(gè)燃油蒸發(fā)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，主要是通過主動(dòng)從油箱抽氣（負(fù)壓）的方式。一般在碳罐進(jìn)氣口裝配一只ELCM模塊，該模塊包括有高端驅(qū)動(dòng)電機(jī)、低端驅(qū)動(dòng)切換閥、標(biāo)準(zhǔn)泄漏口和氣體壓力傳感器等，通過測(cè)量驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流的大小來判斷該蒸發(fā)系統(tǒng)的泄漏孔是否超限。

2）DMTL方案：車輛通過主動(dòng)向油箱打氣（正壓）的方式，通過比較密閉燃油蒸發(fā)系統(tǒng)的打氣阻力和標(biāo)準(zhǔn)泄漏孔的打氣阻力來判斷該系統(tǒng)的等效泄漏尺寸是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)泄漏孔。打氣時(shí)，油箱壓力上升，氣泵電流的快速上升可以間接反映油箱內(nèi)壓力上升情況。如果油箱或燃油蒸發(fā)系統(tǒng)存在泄漏，油箱壓力會(huì)不上升或僅僅上升很小，氣泵電流不增大或緩慢增大。一般在碳罐進(jìn)氣口裝配一只DMTL模塊，該模塊包括有打氣泵、切換閥、標(biāo)準(zhǔn)泄漏口等。通過測(cè)量檢測(cè)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流的大小，比較參考狀態(tài)時(shí)的電流大小，來判斷該蒸發(fā)系統(tǒng)的泄漏孔是否超過標(biāo)準(zhǔn)泄漏孔。

3）DTESK方案：車輛在怠速時(shí)，將碳罐電磁閥打開，將發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)產(chǎn)生進(jìn)氣歧管真空度引入到燃油蒸發(fā)系統(tǒng)中，之后幾秒，立即切斷系統(tǒng)和大氣的連通，通過觀察蒸發(fā)系統(tǒng)的真空度變化（負(fù)壓）來判斷其實(shí)際泄漏大小。

這幾種方案都是通過碳罐電磁閥打開前后的氣體壓力變化檢測(cè)燃油蒸發(fā)系統(tǒng)中的泄漏和相關(guān)部件的故障。所以必須確保碳罐電磁閥自身不出現(xiàn)開路或泄漏，EMS需要準(zhǔn)確識(shí)別出碳罐電磁閥的工作狀態(tài)，防止誤判燃油蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏。

2 誤報(bào)碳罐電磁閥開路故障案例分析

2.1 故障表現(xiàn)

在開發(fā)設(shè)計(jì)某國(guó)Ⅵ車型時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)典型案例：該車型車輛采用ELCM燃油蒸發(fā)泄漏檢測(cè)方案，在試驗(yàn)初期開展試制車輛相關(guān)道路驗(yàn)證，未發(fā)現(xiàn)異常，但經(jīng)過耐久路試約3萬公里時(shí)，車輛冷起動(dòng)后，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈一直點(diǎn)亮故障。通過診斷設(shè)備讀取EMS故障碼為P0492故障（碳罐電磁閥常開故障）。使用診斷設(shè)備清掉故障碼進(jìn)行路試，故障碼會(huì)再次出現(xiàn)。

針對(duì)該車開展如下檢查步驟。

1）檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS和變速器控制單元TCU的軟件數(shù)據(jù)版本符合路試要求。

2）測(cè)量碳罐電磁閥的內(nèi)阻為21Ω，正常。

3）點(diǎn)火開關(guān)打到ON擋，測(cè)量碳罐電磁閥插頭1#引腳的電壓為12.06V，2#腳的電壓為12.06V，此時(shí)碳罐電磁閥關(guān)閉，內(nèi)部沒有發(fā)生漏氣。當(dāng)EMS的A98#引腳輸出低電平2V，碳罐電磁閥可以正常打開。故，正常。

4）碳罐電磁閥插頭2#腳到EMS的A98#腳的線束電阻為0.1Ω，正常。

5）檢查燃油蒸發(fā)系統(tǒng)管路無破損、無漏氣現(xiàn)象，正常。

6）檢查燃油蒸發(fā)泄漏檢測(cè)模塊ELCM的各引腳電壓和電阻未發(fā)現(xiàn)異常。

7）更換新的碳罐電磁閥和燃油蒸發(fā)泄漏檢測(cè)模塊，故障沒有消除。

2.2 診斷原理

根據(jù)國(guó)Ⅵ法規(guī)，在一個(gè)WLTC駕駛循環(huán)中需診斷完成包括碳罐電磁閥在內(nèi)的燃油蒸發(fā)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)。在低負(fù)荷脫附管路診斷完成后，延遲一定時(shí)間（等待ELCM壓力信號(hào)穩(wěn)定），先主動(dòng)關(guān)閉碳罐電磁閥，延遲0.1s后，再次打開ELCM切換閥，切斷ELCM與大氣通路。此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)氣壓應(yīng)接近環(huán)境大氣壓。通過ELCM內(nèi)置壓力傳感器檢測(cè)燃油蒸發(fā)系統(tǒng)壓力信號(hào)基本穩(wěn)定，沒有超過故障診斷閾值，不報(bào)故障。假如車輛存在碳罐電磁閥常開（電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)生真空度通過管路引入到燃油蒸發(fā)系統(tǒng)），那么ELCM的氣壓信號(hào)也會(huì)迅速產(chǎn)生壓降至診斷閾值低于-1.5kPa，此時(shí)EMS判斷碳罐電磁閥開路，報(bào)故障碼和點(diǎn)亮發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈。

2.3 排查方法

1）讀取車輛發(fā)生該故障時(shí)的EMS內(nèi)部變量，發(fā)現(xiàn)CPV常開診斷開始時(shí)刻，關(guān)閉CPV，ELCM切換閥打開后，EMS檢測(cè)到ECLM壓力下降到-1.5kPa，進(jìn)而報(bào)出碳罐電磁閥常開故障碼，如圖1所示參數(shù)曲線。結(jié)合車輛更換新的碳罐電磁閥（CPV閥）后，故障現(xiàn)象依舊，說明故障發(fā)生與原車碳罐電磁閥無關(guān)。

圖1 故障發(fā)生時(shí)的參數(shù)曲線

2）車輛更換新碳罐，車輛不再報(bào)碳罐電磁閥開路故障。讀取車輛診斷燃油蒸發(fā)時(shí)的EMS內(nèi)部變量，發(fā)現(xiàn)此時(shí)的ELCM壓力下降到-0.215kPa，沒有達(dá)到故障診斷閾值。如圖2所示。

圖2 更換新碳罐后，蒸發(fā)管路氣壓下降曲線

原故障車碳罐送至專業(yè)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)原故障車碳罐較新碳罐增重約200g（根據(jù)碳罐開發(fā)的試驗(yàn)結(jié)果，吸附燃油蒸氣飽和時(shí)碳罐一般增重約245g），推斷故障車碳罐接近吸附飽和狀態(tài)。

原故障車碳罐與新碳罐進(jìn)行吸附流量和脫附流量測(cè)試對(duì)比。碳罐在10～60L/min流量條件下，與新碳罐的通氣阻力差值＜0.3kPa，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。如表1和表2所示，通氣阻力測(cè)試合格，即雖然碳罐飽和，但屬于正常狀態(tài)。

表1 吸附流量對(duì)比測(cè)試

表2 脫附流量對(duì)比測(cè)試

更換新碳罐，蒸發(fā)系統(tǒng)阻力變小，即可減小壓降，說明碳罐內(nèi)部通氣阻力會(huì)對(duì)診斷過程中的管路達(dá)到平衡起到延遲作用。也就是說，在CPV閥關(guān)閉和ELCM切換閥打開隔絕大氣的0.1s內(nèi)，管路由于碳罐通氣阻力的作用，無法達(dá)到平衡，0.1s后，EMS進(jìn)行診斷，管路中的氣壓還處于下降狀態(tài)（發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒導(dǎo)致的真空負(fù)壓），被EMS誤判為碳罐電磁閥開路導(dǎo)致的。

3）通過EMS電控標(biāo)定調(diào)整車輛碳罐電磁閥關(guān)閉時(shí)刻與打開ELCM切換閥（切斷ELCM與大氣通路）時(shí)刻的間隔時(shí)間Δ=0.1s、2s、3s、4s、5s，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Δ≥2s時(shí)，強(qiáng)制EMS開始診斷，讀取管路氣壓，沒有超過診斷限值（-1.5kPa），故障不再出現(xiàn)。如圖3～圖6所示，說明Δ≥2s后，燃油蒸發(fā)管路可以達(dá)到氣體平衡，不會(huì)超過診斷閾值。

圖3 Δt=2s時(shí)，蒸發(fā)管路氣壓下降曲線

圖6 Δt=5s時(shí)，蒸發(fā)管路氣壓下降曲線

4）通過EMS電控標(biāo)定更改診斷閾值，從-1.5kPa→-5kPa，強(qiáng)制EMS開始診斷，雖然系統(tǒng)的氣壓下降到-1.7kPa和-1.5kPa，但沒有低于-5kPa，故障均不再出現(xiàn)。如圖7所示。

圖7 更改診斷閾值，蒸發(fā)管路氣壓下降曲線

2.4 解決方案

根據(jù)排查方法，獲得試驗(yàn)結(jié)果匯總見表3。

1）根據(jù)表1和表2所示，說明車輛裝備的碳罐隨著試驗(yàn)路試?yán)锍痰脑黾?，?nèi)部氣體阻力增加是不可避免的。EMS標(biāo)定參數(shù)Δ需要準(zhǔn)確涵蓋碳罐的變化帶來的燃油蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部氣壓達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間，防止誤報(bào)。

表2 風(fēng)道優(yōu)化分風(fēng)條方案效果

2）根據(jù)表3所示，說明的是診斷閾值調(diào)整不會(huì)誤報(bào)的故障，但容易出現(xiàn)EMS漏報(bào)碳罐電磁閥開路故障。

表3 排查項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合多次實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果，綜合判斷，該車型采用關(guān)閉碳罐電磁閥，間隔時(shí)間Δ標(biāo)定為1.5s后，打開ELCM切換閥進(jìn)行蒸發(fā)管路碳罐電磁閥診斷。診斷閾值標(biāo)定為-1.5kPa，可以報(bào)碼準(zhǔn)確，防止漏報(bào)。不同車型的燃油蒸發(fā)系統(tǒng)中的碳罐、脫附管路長(zhǎng)度、油箱等均不相同，所以電控標(biāo)定參數(shù)間隔時(shí)間和診斷閾值需要根據(jù)具體車型具體分析，具體標(biāo)定，不能生搬硬套。

圖4 Δt=3s時(shí)，蒸發(fā)管路氣壓下降曲線

圖5 Δt=4s時(shí)，蒸發(fā)管路氣壓下降曲線

3 總結(jié)

隨著車輛排放法規(guī)升級(jí)，碳罐和燃油蒸發(fā)泄漏檢測(cè)模塊等部件越來越多地被使用，電控系統(tǒng)也日益復(fù)雜。當(dāng)車輛行駛里程增加時(shí)，碳罐的內(nèi)部通氣阻力也會(huì)逐漸變大。車型不同，車輛的燃油蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)的部件均不同，這些因素耦合在一起，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)標(biāo)定，提出了挑戰(zhàn)。只有通過不斷道路試驗(yàn)驗(yàn)證，準(zhǔn)確識(shí)別出來這些變化點(diǎn)，仔細(xì)調(diào)整和優(yōu)化標(biāo)定參數(shù)，才能做到覆蓋全里程的車輛狀況，防止出現(xiàn)誤報(bào)故障和漏報(bào)故障。所以，抓住試制車輛路試的狀態(tài)反饋，不斷優(yōu)化電控標(biāo)定參數(shù)，是解決此類問題的不二法門！