國Ⅵ排放法規(guī)下的大眾車系燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)控制原理及故障診斷方法

孫培棟

1 背景

國Ⅵ排放法規(guī)要求，車載診斷系統(tǒng)（OBD）要能自主監(jiān)控燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)的密封性狀態(tài)，并在出現(xiàn)泄漏故障時點亮故障指示燈。為此，大眾車系的燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)增加了燃油箱泄漏診斷泵模塊（DMTL），實現(xiàn)了對燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏故障的識別。

2 燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)也被稱為油箱排氣系統(tǒng)，其主要由燃油箱、活性炭罐、DMTL、空氣濾芯、活性炭罐電磁閥（N80）、通氣管等元器件組成（圖1）。在壓力和環(huán)境溫度的作用下，燃油箱內(nèi)的燃油表面會形成燃油蒸氣，活性炭罐正是避免這種炭氫物質(zhì)進(jìn)入大氣中的裝置。當(dāng)燃油蒸氣從燃油箱的最高點通過重力閥和壓力保持閥被節(jié)流到活性炭罐中后，活性炭罐像海綿一樣存儲這些燃油蒸氣。在車輛處于行駛狀態(tài)及氧傳感器處于工作狀態(tài)時，發(fā)動機(jī)控制單元根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速信號控制N80的開啟和關(guān)閉，其開啟時間與發(fā)動機(jī)控制單元給予的信號有關(guān)。當(dāng)N80開啟時，壓力保持閥阻止燃油蒸氣回流至燃油箱，同時進(jìn)氣歧管內(nèi)存在真空確保了活性炭罐內(nèi)的燃油蒸氣被吸入到進(jìn)氣歧管，參與混合氣的形成。

圖1 燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)的在車輛上的整體布局

3 DMTL

大眾車系在燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)中增加的DMTL，集成有葉片型電動空氣泵、加熱組件和轉(zhuǎn)換閥（圖2）。如圖3所示，DMTL的導(dǎo)線連接器T4ab上有4個端子：端子1接收來自發(fā)動機(jī)控制單元控制葉片型電動空氣泵工作的搭鐵信號；端子2接收來自發(fā)動機(jī)控制單元的DMTL加熱信號，以防止DMTL內(nèi)出現(xiàn)冷凝水導(dǎo)致DMTL故障；端子3接收發(fā)動機(jī)控制單元控制轉(zhuǎn)換閥工作的搭鐵信號；端子4接收來自蓄電池的12 V供電電壓。

圖2 DMTL的結(jié)構(gòu)

圖3 DMTL相關(guān)電路圖

DMTL能夠有效檢測燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)是否有泄漏故障，其工作原理為：發(fā)動機(jī)熄火超過6 h，然后執(zhí)行一個駕駛循環(huán)，由發(fā)動機(jī)控制單元控制DMTL內(nèi)的葉片型電動空氣泵向燃油箱、活性炭罐及其各管路內(nèi)泵氣；在燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)密封條件下，葉片型電動空氣泵在燃油箱中產(chǎn)生一個20 mbar~30 mbar（1 bar=100 kPa）的壓力，為此所需要的泵電流為20 mA~30 mA，發(fā)動機(jī)控制單元監(jiān)測到該泵電流并作為燃油箱密封狀態(tài)下的參考電流；在隨后的壓力建立過程中，發(fā)動機(jī)控制單元將泵電流與先前測得的參考電流相比，若識別到泵電流減小就會判定燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)中存在泄漏故障，當(dāng)泵電流超過參考電流時表明燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)中沒有泄漏故障。

4 發(fā)動機(jī)故障燈點亮條件

泵電流大小間接反映了燃油箱內(nèi)壓力上升的情況，發(fā)動機(jī)控制單元以此判斷燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)的密封狀態(tài)。在密閉的燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)中，當(dāng)葉片型電動空氣泵工作時，燃油箱內(nèi)的壓力上升，泵電流快速升高；而在存在泄漏的燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)中，葉片型電動空氣泵工作時的燃油箱壓力上升很慢或不上升，因此泵電流值會緩慢上升或沒有上升，發(fā)動機(jī)控制單元以此判定燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)中有泄漏點，并立即存儲相關(guān)故障代碼，但是此時發(fā)動機(jī)控制單元并不會立即點亮發(fā)動機(jī)故障燈。如果2個駕駛循環(huán)后泄漏故障依舊存在，則發(fā)動機(jī)故障燈點亮。此外，如果經(jīng)過連續(xù)3個駕駛循環(huán)后，燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏故障不再出現(xiàn)，發(fā)動機(jī)控制單元會自動熄滅發(fā)動機(jī)故障燈。

5 故障診斷

5.1 燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)的密封性故障導(dǎo)致發(fā)動機(jī)故障燈點亮的診斷方法

（1）檢查燃油加注口。檢查燃油加注口蓋及其安裝孔是否有異物，密封圈是否有損傷。多數(shù)故障車都是因燃油加注口蓋未擰緊導(dǎo)致發(fā)動機(jī)故障燈點亮，所以需要重點檢查燃油加注口蓋是否擰緊。需要注意的是，在擰緊燃油加注口蓋時，必須聽到“咔噠”一聲。

（2）使用故障檢測儀（ODIS）檢測燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)密封性。清除故障代碼后，使用ODIS的檢測燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)密封性功能（圖4），該功能將會促動葉片型電動空氣泵工作，向燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)泵氣，以確認(rèn)故障是否排除。

圖4 ODIS的檢測燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)密封性功能選項（截屏）

（3）使用煙霧檢漏儀。煙霧檢漏儀有2項功能，一個是將設(shè)備連接在燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)管路中測試保壓情況；另一個則是當(dāng)無法保壓時可以通過煙霧擋檢測燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)中的泄漏點。使用以上2項功能時都需要斷開葉片型電動空氣泵的濾芯并堵住濾芯孔，將設(shè)備管路串聯(lián)在燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)通氣管路里（圖5）。

圖5 煙霧檢漏儀與管路連接方式

5.2 常見的燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)故障代碼及其檢查方向

（1）故障代碼P045700，含義為燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)識別到泄漏/燃油箱加注口蓋缺失。該故障代碼的診斷邏輯為，葉片式電動空氣泵向燃油箱里泵氣，在10 min內(nèi)如果壓力不能達(dá)到2 kPa，并且壓力相差很多，泵電流無變化則判斷為系統(tǒng)泄漏點很大。可能的故障原因有：燃油箱加注口蓋未擰緊；管路脫落、斷裂；低壓燃油泵密封不良等。

（2）故障代碼P044200，含義為燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)識別到少量泄漏。該故障代碼的診斷邏輯為，葉片式電動空氣泵向燃油箱里泵氣，在10 min內(nèi)壓力不能達(dá)到2 kPa，泵電流緩慢上升則判斷為系統(tǒng)泄漏。可能的故障原因有：N80卡滯、漏氣；系統(tǒng)管路有細(xì)小裂紋；密封圈損壞等。

（3）故障代碼P00FE00，含義為燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)管路變窄、堵塞。該故障代碼的診斷邏輯為，泵電流上升過快，則會判定為管路堵塞。可能的故障原因有：活性炭罐與燃油箱之間的管路堵塞；活性炭罐內(nèi)部堵塞；葉片式電動空氣泵內(nèi)部故障等。

（4）故障代碼P240700，含義為燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏診斷時的加壓電流波動。該故障代碼的診斷邏輯為，若葉片式電動空氣泵在基準(zhǔn)測量時的電流波動大或在泄漏檢測時的電流下降大，則會存儲該故障代碼。可能的故障原因為葉片式電動空氣泵內(nèi)部故障。