電控標定解決誤報碳罐電磁閥常開故障研究

尹 兵

（一汽奔騰有限公司，吉林 長春 130000）

國Ⅵ階段，為了防止車輛使用的燃油揮發出來，對人體健康造成危害和對環境安全產生較大隱患，浪費資源，車輛一般采用燃油蒸發泄漏診斷系統來進行預警提示。當車輛油箱內的燃油揮發出來，會被燃油蒸發系統中的碳罐吸附。車輛運行時，隨著碳罐電磁閥的開啟，被碳罐吸附的燃油蒸氣會被回收吸附到發動機燃燒室內，再次燃燒。這樣，既節約了寶貴的燃油，又減少了油氣對外界環境的污染，保障了人們生活的健康環境。

法規要求開展包括碳罐電磁閥在內的燃油蒸發系統的診斷，防止出現碳罐電磁閥關閉不嚴、系統存在小孔泄漏等情況，出現蒸發排放污染。

1 燃油蒸發泄漏檢測方案

為了滿足國Ⅵ法規中的燃油蒸發泄漏檢測要求，車輛一般采用的方案包含如下幾種。

1）ELCM方案：車輛在發動機熄火后的5～6h，包含油箱在內的整個燃油蒸發系統達到穩態，主要是通過主動從油箱抽氣（負壓）的方式。一般在碳罐進氣口裝配一只ELCM模塊，該模塊包括有高端驅動電機、低端驅動切換閥、標準泄漏口和氣體壓力傳感器等，通過測量驅動電機電流的大小來判斷該蒸發系統的泄漏孔是否超限。

2）DMTL方案：車輛通過主動向油箱打氣（正壓）的方式，通過比較密閉燃油蒸發系統的打氣阻力和標準泄漏孔的打氣阻力來判斷該系統的等效泄漏尺寸是否達到標準泄漏孔。打氣時，油箱壓力上升，氣泵電流的快速上升可以間接反映油箱內壓力上升情況。如果油箱或燃油蒸發系統存在泄漏，油箱壓力會不上升或僅僅上升很小，氣泵電流不增大或緩慢增大。一般在碳罐進氣口裝配一只DMTL模塊，該模塊包括有打氣泵、切換閥、標準泄漏口等。通過測量檢測狀態驅動電機電流的大小，比較參考狀態時的電流大小，來判斷該蒸發系統的泄漏孔是否超過標準泄漏孔。

3）DTESK方案：車輛在怠速時，將碳罐電磁閥打開，將發動機燃燒時產生進氣歧管真空度引入到燃油蒸發系統中，之后幾秒，立即切斷系統和大氣的連通，通過觀察蒸發系統的真空度變化（負壓）來判斷其實際泄漏大小。

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燃油蒸發系統中的泄漏和相關部件的故障。所以必須確保碳罐電磁閥自身不出現開路或泄漏，EMS需要準確識別出碳罐電磁閥的工作狀態，防止誤判燃油蒸發系統泄漏。

2 誤報碳罐電磁閥開路故障案例分析

2.1 故障表現

在開發設計某國Ⅵ車型時，出現一個典型案例：該車型車輛采用ELCM燃油蒸發泄漏檢測方案，在試驗初期開展試制車輛相關道路驗證，未發現異常，但經過耐久路試約3萬公里時，車輛冷起動后，出現發動機故障燈一直點亮故障。通過診斷設備讀取EMS故障碼為P0492故障（碳罐電磁閥常開故障）。使用診斷設備清掉故障碼進行路試，故障碼會再次出現。

針對該車開展如下檢查步驟。

1）檢查發動機控制單元EMS和變速器控制單元TCU的軟件數據版本符合路試要求。

2）測量碳罐電磁閥的內阻為21Ω，正常。

3）點火開關打到ON擋，測量碳罐電磁閥插頭1#引腳的電壓為12.06V，2#腳的電壓為12.06V，此時碳罐電磁閥關閉，內部沒有發生漏氣。當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）檢查燃油蒸發系統管路無破損、無漏氣現象，正常。

6）檢查燃油蒸發泄漏檢測模塊ELCM的各引腳電壓和電阻未發現異常。

7）更換新的碳罐電磁閥和燃油蒸發泄漏檢測模塊，故障沒有消除。

2.2 診斷原理

根據國Ⅵ法規，在一個WLTC駕駛循環中需診斷完成包括碳罐電磁閥在內的燃油蒸發泄漏檢測系統。在低負荷脫附管路診斷完成后，延遲一定時間（等待ELCM壓力信號穩定），先主動關閉碳罐電磁閥，延遲0.1s后，再次打開ELCM切換閥，切斷ELCM與大氣通路。此時系統內氣壓應接近環境大氣壓。通過ELCM內置壓力傳感器檢測燃油蒸發系統壓力信號基本穩定，沒有超過故障診斷閾值，不報故障。假如車輛存在碳罐電磁閥常開（電磁閥關閉不嚴，發動機燃燒產生真空度通過管路引入到燃油蒸發系統），那么ELCM的氣壓信號也會迅速產生壓降至診斷閾值低于-1.5kPa，此時EMS判斷碳罐電磁閥開路，報故障碼和點亮發動機故障燈。

2.3 排查方法

1）讀取車輛發生該故障時的EMS內部變量，發現CPV常開診斷開始時刻，關閉CPV，ELCM切換閥打開后，EMS檢測到ECLM壓力下降到-1.5kPa，進而報出碳罐電磁閥常開故障碼，如圖1所示參數曲線。結合車輛更換新的碳罐電磁閥（CPV閥）后，故障現象依舊，說明故障發生與原車碳罐電磁閥無關。

圖1 故障發生時的參數曲線

2）車輛更換新碳罐，車輛不再報碳罐電磁閥開路故障。讀取車輛診斷燃油蒸發時的EMS內部變量，發現此時的ELCM壓力下降到-0.215kPa，沒有達到故障診斷閾值。如圖2所示。

圖2 更換新碳罐后，蒸發管路氣壓下降曲線

原故障車碳罐送至專業實驗室檢測，發現原故障車碳罐較新碳罐增重約200g（根據碳罐開發的試驗結果，吸附燃油蒸氣飽和時碳罐一般增重約245g），推斷故障車碳罐接近吸附飽和狀態。

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

表1 吸附流量對比測試

表2 脫附流量對比測試

更換新碳罐，蒸發系統阻力變小，即可減小壓降，說明碳罐內部通氣阻力會對診斷過程中的管路達到平衡起到延遲作用。也就是說，在CPV閥關閉和ELCM切換閥打開隔絕大氣的0.1s內，管路由于碳罐通氣阻力的作用，無法達到平衡，0.1s后，EMS進行診斷，管路中的氣壓還處于下降狀態（發動機燃燒導致的真空負壓），被EMS誤判為碳罐電磁閥開路導致的。

3）通過EMS電控標定調整車輛碳罐電磁閥關閉時刻與打開ELCM切換閥（切斷ELCM與大氣通路）時刻的間隔時間Δ=0.1s、2s、3s、4s、5s，發現當Δ≥2s時，強制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。如圖3～圖6所示，說明Δ≥2s后，燃油蒸發管路可以達到氣體平衡，不會超過診斷閾值。

圖3 Δt=2s時，蒸發管路氣壓下降曲線

圖6 Δt=5s時，蒸發管路氣壓下降曲線

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

圖7 更改診斷閾值，蒸發管路氣壓下降曲線

2.4 解決方案

根據排查方法，獲得試驗結果匯總見表3。

1）根據表1和表2所示，說明車輛裝備的碳罐隨著試驗路試里程的增加，內部氣體阻力增加是不可避免的。EMS標定參數Δ需要準確涵蓋碳罐的變化帶來的燃油蒸發系統內部氣壓達到穩態的時間，防止誤報。

表2 風道優化分風條方案效果

2）根據表3所示，說明的是診斷閾值調整不會誤報的故障，但容易出現EMS漏報碳罐電磁閥開路故障。

表3 排查項目對應的試驗結果

結合多次實車試驗結果，綜合判斷，該車型采用關閉碳罐電磁閥，間隔時間Δ標定為1.5s后，打開ELCM切換閥進行蒸發管路碳罐電磁閥診斷。診斷閾值標定為-1.5kPa，可以報碼準確，防止漏報。不同車型的燃油蒸發系統中的碳罐、脫附管路長度、油箱等均不相同，所以電控標定參數間隔時間和診斷閾值需要根據具體車型具體分析，具體標定，不能生搬硬套。

圖4 Δt=3s時，蒸發管路氣壓下降曲線

圖5 Δt=4s時，蒸發管路氣壓下降曲線

3 總結

隨著車輛排放法規升級，碳罐和燃油蒸發泄漏檢測模塊等部件越來越多地被使用，電控系統也日益復雜。當車輛行駛里程增加時，碳罐的內部通氣阻力也會逐漸變大。車型不同，車輛的燃油蒸發系統內的部件均不同，這些因素耦合在一起，對發動機電控系統標定，提出了挑戰。只有通過不斷道路試驗驗證，準確識別出來這些變化點，仔細調整和優化標定參數，才能做到覆蓋全里程的車輛狀況，防止出現誤報故障和漏報故障。所以，抓住試制車輛路試的狀態反饋，不斷優化電控標定參數，是解決此類問題的不二法門！