淺談國六燃油蒸發系統泄漏監測

王龍

摘 要：結合國六法規要求，簡要介紹燃油蒸發泄漏監測系統的組成和工作原理。

關鍵詞：國六;蒸發泄漏;OBD;診斷原理

生態環境部日前發布《中國移動源環境管理年報（2020）》（以下簡稱《年報》），公布了2019年全國移動源環境管理情況?！赌陥蟆凤@示，移動源污染已成為我國大中城市空氣污染的重要來源，是造成細顆粒物、光化學煙霧污染的重要原因，移動源污染防治的緊迫性日益凸顯。

《年報》顯示，我國機動車保有量持續增長，已連續11年成為世界機動車產銷第一大國。2019年，全國機動車保有量達到3.48億輛，比2018年增長6.4%，汽車保有量的的快速增加對環境的保護帶來了巨大的挑戰。

隨著18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）（以下簡稱國六）的正式實施，明確要求車載診斷系統（on-board diagnosis，OBD）應監測蒸發系統的脫附流量，以及監測除炭罐閥與進氣歧管之間的管路和接頭之外的整個蒸發系統的完整性，防止燃油蒸氣泄漏到大氣中。并且當整個蒸發系統中存在一個或多個泄漏點時，OBD 系統應檢測出蒸發系統故障。這些泄漏點的泄漏量大于或等于直徑為1 mm的小孔產生的泄漏量;“小孔”是指OKeefe Controls Co.制造的/標準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1mm小孔泄漏的診斷方法進行分析探討，并利用INCA進行實車上的監控和驗證。

標準小孔安裝效果圖（圖1）。

1 燃油蒸發系統組成

為了實現蒸發泄漏監測，國六燃油蒸發系統新增了碳罐通風閥和燃油蒸汽壓力傳感器，項目車型的碳罐通風閥與碳罐總成為一體化集成安裝設計，通過發動機控制單元（Electronic Control Unit ，ECU）可以關閉碳罐通風閥，實現密閉的燃油蒸發系統，碳罐通風閥通大氣端連接碳罐通風濾清器，防止雜質灰塵進入。燃油蒸汽壓力傳感器集成安裝于油泵總成上，可以實時測量燃油箱內部的壓力變化，并將信號發送給ECU，ECU根據燃油壓力信號變化情況判斷泄漏情況。

診斷泄漏系統主要控制單元連接圖：

2 診斷原理

蒸發系統泄漏診斷的基本原理為用不同方法控制碳罐電磁閥、碳罐通風閥，使系統內產生真空度并保持在一定水平，觀察油箱真空度的衰減，系統真空度衰減超過了1mm孔泄漏水平，則在泄漏檢測結束后進行蒸汽產生檢測，判斷是否泄漏。

2.1 泄漏診斷進入條件

為保證診斷準確性，診斷在冷機起動后進行。

（1）水溫大于5℃;

（2）進氣溫度大于0℃;

（3）轉速在1000-1500rpm之間;

（4）進氣壓力在20-60kpa之間;

（5）油箱油位在10-85%之間;

（6）發動機處于怠速運行狀態;

（7）系統無油箱壓力傳感器、碳罐電磁閥、碳罐通風閥故障;

（8）一個運轉循環僅進行一次診斷。

2.2 診斷邏輯

2.2.1 碳罐電磁閥泄漏測試

診斷失能后，首先關閉碳罐電磁閥和碳罐通風閥，并監測蒸發系統壓力：如果在限制時間內，系統真空度沒有大于限值，則判斷碳罐電磁閥無泄漏;如果在限制時間內，系統真空度大于限值并保持一段時間，則判斷碳罐電磁閥泄漏（P0441）。

如果系統真空度沒有上升反而下降，則認為當前蒸發系統內燃油蒸發量較大，產生燃油蒸汽造成真空度下降。記錄此時真空度下降的斜率并用于之后的真空度衰減斜率補償;如果真空度下降斜率過大，超過最大限值，則當前駕駛循環不再進行小泄漏測試。

2.2.2 大泄漏測試

開啟碳罐電磁閥，此時碳罐通風閥保持關閉。如果在一定時間內系統真空度沒有達到限值，則存在大泄漏（P0455）;

在非怠速工況時，進入真空度預置大泄漏測試，保持真空度在可繼續診斷的水平，如果在車輛恢復怠速時，診斷沒有超時，則繼續進行后續診斷;

在怠速工況時，進入怠速大泄漏測試，測試結束后繼續進行后續診斷。

2.2.3 小泄漏測試

在之前大泄漏診斷后，系統真空度達到一定程度，關閉碳罐電磁閥，真空度開始衰減。

當真空度降至預設真空度大小時，系統開始檢測泄漏，計算衰減斜率并使用燃油蒸發量斜率對結果進行修正，如果修正后真空度衰減斜率超過1mm孔泄漏相應限值，則判斷系統存在小泄漏（P0442）;

其中，對衰減斜率的判斷還有以下幾項：

分段斜率測試（與衰減斜率測試同時進行）： 如果任一分段的真空度衰減斜率小于閾值，則此次小泄漏測試失敗;

分段斜率凸測試（與衰減斜率測試同時進行）：如果當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閾值，則此次小泄漏測試失敗。

如果在一段時間內都不能降至預設真空度大小，則判斷系統無泄漏。

2.2.4 燃油蒸發量二次檢測

如果在小泄漏測試中檢測到小泄漏，則在小泄漏結束后開啟碳罐通風閥，等真空度下降到大氣壓附近時，關閉碳罐電磁閥及通風閥，再次檢測真空度變化并記錄斜率;如果果真空度下降斜率過大，超過限值，則判斷此次診斷過程中燃油蒸發量過大，小泄漏診斷結果不準確。

2.2.5 碳罐通風閥堵塞診斷

打開碳罐電磁閥和碳罐通風閥，監測系統內的真空度變化，如果一段時間內系統真空度超過限值，則判定通往大氣的碳罐通風閥堵塞（P2422）。

總結過程如下：

3 總結

1）本文論述的燃油蒸發系統泄漏監測主要是通過發動機控制系統主動發送控制命令封閉整個蒸發系統，通過燃油蒸汽壓力傳感器監控油箱壓力內部壓力變化，由真空度衰減的方法來判定系統是否泄漏。

2）為確保蒸發泄露監測系統的穩定性，在標定開發階段，應該測試不同運行環境（環境溫度、海拔等），燃油蒸發系統的標定適應性。

3）較嚴的蒸發排放要求油箱、碳罐以及相關零部件的設計和布置都提出新的要求，對燃油系統管路的密封性要求也更高。

參考文獻：

[1]18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）.

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.