国Ⅵ排放法规下的大众车系燃油箱蒸发系统控制原理及故障诊断方法

孙培栋

1 背景

国Ⅵ排放法规要求，车载诊断系统（OBD）要能自主监控燃油箱蒸发系统的密封性状态，并在出现泄漏故障时点亮故障指示灯。为此，大众车系的燃油箱蒸发系统增加了燃油箱泄漏诊断泵模块（DMTL），实现了对燃油箱蒸发系统泄漏故障的识别。

2 燃油箱蒸发系统的结构及工作原理

燃油箱蒸发系统也被称为油箱排气系统，其主要由燃油箱、活性炭罐、DMTL、空气滤芯、活性炭罐电磁阀（N80）、通气管等元器件组成（图1）。在压力和环境温度的作用下，燃油箱内的燃油表面会形成燃油蒸气，活性炭罐正是避免这种炭氢物质进入大气中的装置。当燃油蒸气从燃油箱的最高点通过重力阀和压力保持阀被节流到活性炭罐中后，活性炭罐像海绵一样存储这些燃油蒸气。在车辆处于行驶状态及氧传感器处于工作状态时，发动机控制单元根据发动机负荷和转速信号控制N80的开启和关闭，其开启时间与发动机控制单元给予的信号有关。当N80开启时，压力保持阀阻止燃油蒸气回流至燃油箱，同时进气歧管内存在真空确保了活性炭罐内的燃油蒸气被吸入到进气歧管，参与混合气的形成。

图1 燃油箱蒸发系统的在车辆上的整体布局

3 DMTL

大众车系在燃油箱蒸发系统中增加的DMTL，集成有叶片型电动空气泵、加热组件和转换阀（图2）。如图3所示，DMTL的导线连接器T4ab上有4个端子：端子1接收来自发动机控制单元控制叶片型电动空气泵工作的搭铁信号；端子2接收来自发动机控制单元的DMTL加热信号，以防止DMTL内出现冷凝水导致DMTL故障；端子3接收发动机控制单元控制转换阀工作的搭铁信号；端子4接收来自蓄电池的12 V供电电压。

图2 DMTL的结构

图3 DMTL相关电路图

DMTL能够有效检测燃油箱蒸发系统是否有泄漏故障，其工作原理为：发动机熄火超过6 h，然后执行一个驾驶循环，由发动机控制单元控制DMTL内的叶片型电动空气泵向燃油箱、活性炭罐及其各管路内泵气；在燃油箱蒸发系统密封条件下，叶片型电动空气泵在燃油箱中产生一个20 mbar~30 mbar（1 bar=100 kPa）的压力，为此所需要的泵电流为20 mA~30 mA，发动机控制单元监测到该泵电流并作为燃油箱密封状态下的参考电流；在随后的压力建立过程中，发动机控制单元将泵电流与先前测得的参考电流相比，若识别到泵电流减小就会判定燃油箱蒸发系统中存在泄漏故障，当泵电流超过参考电流时表明燃油箱蒸发系统中没有泄漏故障。

4 发动机故障灯点亮条件

泵电流大小间接反映了燃油箱内压力上升的情况，发动机控制单元以此判断燃油箱蒸发系统的密封状态。在密闭的燃油箱蒸发系统中，当叶片型电动空气泵工作时，燃油箱内的压力上升，泵电流快速升高；而在存在泄漏的燃油箱蒸发系统中，叶片型电动空气泵工作时的燃油箱压力上升很慢或不上升，因此泵电流值会缓慢上升或没有上升，发动机控制单元以此判定燃油箱蒸发系统中有泄漏点，并立即存储相关故障代码，但是此时发动机控制单元并不会立即点亮发动机故障灯。如果2个驾驶循环后泄漏故障依旧存在，则发动机故障灯点亮。此外，如果经过连续3个驾驶循环后，燃油箱蒸发系统泄漏故障不再出现，发动机控制单元会自动熄灭发动机故障灯。

5 故障诊断

5.1 燃油箱蒸发系统的密封性故障导致发动机故障灯点亮的诊断方法

（1）检查燃油加注口。检查燃油加注口盖及其安装孔是否有异物，密封圈是否有损伤。多数故障车都是因燃油加注口盖未拧紧导致发动机故障灯点亮，所以需要重点检查燃油加注口盖是否拧紧。需要注意的是，在拧紧燃油加注口盖时，必须听到“咔哒”一声。

（2）使用故障检测仪（ODIS）检测燃油箱蒸发系统密封性。清除故障代码后，使用ODIS的检测燃油箱蒸发系统密封性功能（图4），该功能将会促动叶片型电动空气泵工作，向燃油箱蒸发系统内泵气，以确认故障是否排除。

图4 ODIS的检测燃油箱蒸发系统密封性功能选项（截屏）

（3）使用烟雾检漏仪。烟雾检漏仪有2项功能，一个是将设备连接在燃油箱蒸发系统管路中测试保压情况；另一个则是当无法保压时可以通过烟雾挡检测燃油箱蒸发系统中的泄漏点。使用以上2项功能时都需要断开叶片型电动空气泵的滤芯并堵住滤芯孔，将设备管路串联在燃油箱蒸发系统通气管路里（图5）。

图5 烟雾检漏仪与管路连接方式

5.2 常见的燃油箱蒸发系统故障代码及其检查方向

（1）故障代码P045700，含义为燃油箱蒸发系统识别到泄漏/燃油箱加注口盖缺失。该故障代码的诊断逻辑为，叶片式电动空气泵向燃油箱里泵气，在10 min内如果压力不能达到2 kPa，并且压力相差很多，泵电流无变化则判断为系统泄漏点很大。可能的故障原因有：燃油箱加注口盖未拧紧；管路脱落、断裂；低压燃油泵密封不良等。

（2）故障代码P044200，含义为燃油箱蒸发系统识别到少量泄漏。该故障代码的诊断逻辑为，叶片式电动空气泵向燃油箱里泵气，在10 min内压力不能达到2 kPa，泵电流缓慢上升则判断为系统泄漏。可能的故障原因有：N80卡滞、漏气；系统管路有细小裂纹；密封圈损坏等。

（3）故障代码P00FE00，含义为燃油箱蒸发系统管路变窄、堵塞。该故障代码的诊断逻辑为，泵电流上升过快，则会判定为管路堵塞。可能的故障原因有：活性炭罐与燃油箱之间的管路堵塞；活性炭罐内部堵塞；叶片式电动空气泵内部故障等。

（4）故障代码P240700，含义为燃油箱蒸发系统泄漏诊断时的加压电流波动。该故障代码的诊断逻辑为，若叶片式电动空气泵在基准测量时的电流波动大或在泄漏检测时的电流下降大，则会存储该故障代码。可能的故障原因为叶片式电动空气泵内部故障。