浅谈国六燃油蒸发系统泄漏监测

王龙

摘 要：结合国六法规要求，简要介绍燃油蒸发泄漏监测系统的组成和工作原理。

关键词：国六;蒸发泄漏;OBD;诊断原理

生态环境部日前发布《中国移动源环境管理年报（2020）》（以下简称《年报》），公布了2019年全国移动源环境管理情况。《年报》显示，移动源污染已成为我国大中城市空气污染的重要来源，是造成细颗粒物、光化学烟雾污染的重要原因，移动源污染防治的紧迫性日益凸显。

《年报》显示，我国机动车保有量持续增长，已连续11年成为世界机动车产销第一大国。2019年，全国机动车保有量达到3.48亿辆，比2018年增长6.4%，汽车保有量的的快速增加对环境的保护带来了巨大的挑战。

随着18352.6-2016 轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）（以下简称国六）的正式实施，明確要求车载诊断系统（on-board diagnosis，OBD）应监测蒸发系统的脱附流量，以及监测除炭罐阀与进气歧管之间的管路和接头之外的整个蒸发系统的完整性，防止燃油蒸气泄漏到大气中。并且当整个蒸发系统中存在一个或多个泄漏点时，OBD 系统应检测出蒸发系统故障。这些泄漏点的泄漏量大于或等于直径为1 mm的小孔产生的泄漏量;“小孔”是指OKeefe Controls Co.制造的/标准锥管螺纹孔的精密金属B 型孔，锥管螺纹口的直径有特定的尺寸，比如，代号为B-40-SS的零件是指不锈钢制造的直径为1 mm小孔。本文主要对1mm小孔泄漏的诊断方法进行分析探讨，并利用INCA进行实车上的监控和验证。

标准小孔安装效果图（图1）。

1 燃油蒸发系统组成

为了实现蒸发泄漏监测，国六燃油蒸发系统新增了碳罐通风阀和燃油蒸汽压力传感器，项目车型的碳罐通风阀与碳罐总成为一体化集成安装设计，通过发动机控制单元（Electronic Control Unit ，ECU）可以关闭碳罐通风阀，实现密闭的燃油蒸发系统，碳罐通风阀通大气端连接碳罐通风滤清器，防止杂质灰尘进入。燃油蒸汽压力传感器集成安装于油泵总成上，可以实时测量燃油箱内部的压力变化，并将信号发送给ECU，ECU根据燃油压力信号变化情况判断泄漏情况。

诊断泄漏系统主要控制单元连接图：

2 诊断原理

蒸发系统泄漏诊断的基本原理为用不同方法控制碳罐电磁阀、碳罐通风阀，使系统内产生真空度并保持在一定水平，观察油箱真空度的衰减，系统真空度衰减超过了1mm孔泄漏水平，则在泄漏检测结束后进行蒸汽产生检测，判断是否泄漏。

2.1 泄漏诊断进入条件

为保证诊断准确性，诊断在冷机起动后进行。

（1）水温大于5℃;

（2）进气温度大于0℃;

（3）转速在1000-1500rpm之间;

（4）进气压力在20-60kpa之间;

（5）油箱油位在10-85%之间;

（6）发动机处于怠速运行状态;

（7）系统无油箱压力传感器、碳罐电磁阀、碳罐通风阀故障;

（8）一个运转循环仅进行一次诊断。

2.2 诊断逻辑

2.2.1 碳罐电磁阀泄漏测试

诊断失能后，首先关闭碳罐电磁阀和碳罐通风阀，并监测蒸发系统压力：如果在限制时间内，系统真空度没有大于限值，则判断碳罐电磁阀无泄漏;如果在限制时间内，系统真空度大于限值并保持一段时间，则判断碳罐电磁阀泄漏（P0441）。

如果系统真空度没有上升反而下降，则认为当前蒸发系统内燃油蒸发量较大，产生燃油蒸汽造成真空度下降。记录此时真空度下降的斜率并用于之后的真空度衰减斜率补偿;如果真空度下降斜率过大，超过最大限值，则当前驾驶循环不再进行小泄漏测试。

2.2.2 大泄漏测试

开启碳罐电磁阀，此时碳罐通风阀保持关闭。如果在一定时间内系统真空度没有达到限值，则存在大泄漏（P0455）;

在非怠速工况时，进入真空度预置大泄漏测试，保持真空度在可继续诊断的水平，如果在车辆恢复怠速时，诊断没有超时，则继续进行后续诊断;

在怠速工况时，进入怠速大泄漏测试，测试结束后继续进行后续诊断。

2.2.3 小泄漏测试

在之前大泄漏诊断后，系统真空度达到一定程度，关闭碳罐电磁阀，真空度开始衰减。

当真空度降至预设真空度大小时，系统开始检测泄漏，计算衰减斜率并使用燃油蒸发量斜率对结果进行修正，如果修正后真空度衰减斜率超过1mm孔泄漏相应限值，则判断系统存在小泄漏（P0442）;

其中，对衰减斜率的判断还有以下几项：

分段斜率测试（与衰减斜率测试同时进行）： 如果任一分段的真空度衰减斜率小于阈值，则此次小泄漏测试失败;

分段斜率凸测试（与衰减斜率测试同时进行）：如果当前段的真空度衰减斜率与前一段的真空度衰减斜率的差值超过阈值，则此次小泄漏测试失败。

如果在一段时间内都不能降至预设真空度大小，则判断系统无泄漏。

2.2.4 燃油蒸发量二次检测

如果在小泄漏测试中检测到小泄漏，则在小泄漏结束后开启碳罐通风阀，等真空度下降到大气压附近时，关闭碳罐电磁阀及通风阀，再次检测真空度变化并记录斜率;如果果真空度下降斜率过大，超过限值，则判断此次诊断过程中燃油蒸发量过大，小泄漏诊断结果不准确。

2.2.5 碳罐通风阀堵塞诊断

打开碳罐电磁阀和碳罐通风阀，监测系统内的真空度变化，如果一段时间内系统真空度超过限值，则判定通往大气的碳罐通风阀堵塞（P2422）。

总结过程如下：

3 总结

1）本文论述的燃油蒸发系统泄漏监测主要是通过发动机控制系统主动发送控制命令封闭整个蒸发系统，通过燃油蒸汽压力传感器监控油箱压力内部压力变化，由真空度衰减的方法来判定系统是否泄漏。

2）为确保蒸发泄露监测系统的稳定性，在标定开发阶段，应该测试不同运行环境（环境温度、海拔等），燃油蒸发系统的标定适应性。

3）较严的蒸发排放要求油箱、碳罐以及相关零部件的设计和布置都提出新的要求，对燃油系统管路的密封性要求也更高。

参考文献：

[1]18352.6-2016 轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）.

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.