下面结合具体的品牌车型配置,说明ESIM型监测系统的结构原理及控制策略。 (1)系统结构及脱附原理。为了实现燃油蒸气排放控制,品牌C的燃油蒸发排放系统在管路中设置相关功能结构件,燃油箱内部设置多功能控制阀和分层通气阀,能够减少燃油箱中蒸气膨胀排气产生的排放物。品牌C的燃油蒸发控制系统结构示意如图6-151所示。
当燃油箱中的燃油蒸发时,燃油蒸气通过管路进入活性炭罐中进行临时储存,这个过程为燃油蒸气的吸附过程。燃油蒸气的脱附控制较为复杂,分为以下几种情况。
①在发动机运转且非增压情况下,进气歧管压力低于燃油蒸气压力。当满足燃油蒸气净化条件时,发动机控制模块控制炭罐电磁阀开启,在压差作用下1号单向阀开启,燃油蒸气通过管路被吸入进气歧管中,参与混合气的燃烧。
②在发动机运转且增压情况下,进气歧管内的压力高于大气压。在空气滤清器的壳体上设有T形喷嘴,该喷嘴是一个文丘里管,其3个管口分别与活性炭罐、进气歧管、空气滤清器内腔管口相连。此时由于进气歧管压力高于燃油蒸气压力,1号单向阀关闭;进气歧管压力高于大气压,3号单向阀开启,少量的增压空气通过T形喷嘴,产生文丘里效应,使得燃油蒸气管路与空气滤清器内腔管口之间形成明显压降,结果2号单向阀开启,燃油蒸气通过另一条管路流向空气滤清器,这样不仅能够实现增压工况下燃油蒸气脱附,而且能在工况切换过程中,防止燃油蒸气倒流回活性炭罐。
③为了能够快速完成非增压与增压工况的切换,必须考虑在非增压下燃油蒸气负压因素,如果燃油蒸气压力低于大气压(发动机抽吸作用),那么当切换到增压工况时,2号单向阀就有可能打不开。因此,系统具有吹洗流量监测功能,当发动机在增压工况下运行时,发动机控制模块执行该监测功能,启动吹洗控制阀,释放管路中的真空,使2号单向阀能够正常动作。
④在进气歧管空气管路与真空助力器真空管路之间设有4号单向阀,其作用是当进气歧管压力低于大气压时,该单向阀开启,真空助力器利用进气歧管负压产生真空,实现真空助力功能;当气歧管压力高于大气压时,该单向阀关闭,真空助力器无法通过进气歧管获得真空,需借助于真空电动泵来实现。
⑤燃油蒸发排放系统具有泄漏监测功能(完整性监测功能),该功能主要利用ESM开关(蒸发系统监控器开关)和燃油箱压力传感来实现。
(2)活性炭罐组件。活性炭罐组件位于车辆的右后轮防尘罩内侧,如图6-152所示活性炭罐内部装有活性炭,能够吸附来自燃油箱的燃油蒸气。在活性炭罐内与空气进口之间设有空气滤芯,用于过滤空气。ESIM开关装在活性炭罐总成上,用于监控蒸发排放系统密封性。
当燃油蒸气浄化功能激活时,发动机舱的炭罐电磁阀通电并开启,活性炭罐内部的燃油蒸气被吸入进气歧管或流向空气滤清器,参与混合气燃烧,该过程称为吹洗。吸附在活性炭上的燃油蒸气被吹洗干净,因此该过程又称为净化或再生。
(3)炭罐电磁阀。炭罐电磁阀设置在发动机舱防火墙附近的燃油蒸气脱附管路上,如图6-153所示。
炭罐电磁阀是一个断电常闭型电磁阀,其上设有1个线束插头、2个单向阀和4个气路管口,其外观结构如图6-154所示。
品牌C的炭罐电磁阀的控制策略如下。
①在冷启动预热期间,炭罐电磁阀断电关闭,燃油蒸气不会从蒸气炭罐中吹出。
②在燃油修正开环模式下,炭罐电磁阀也处于断电关闭状态。
③当发动机达到规定温度且延时结束时,发动机进入闭环工作状态,此时根据工作条件,发动机控制模块每秒对炭罐电磁阀通电和断电5~10次,即通过改变电磁阀的脉冲宽度来调节燃油蒸气流量。
④在增压工况下,为了防止空气倒流回活性炭罐,发动机控制模块利用吹洗控制阀接通大气,从而释放脱附管路内的真空。
(4)吹洗控制阀。吹洗控制阀又称为OBD通风阀、OBD真空旁通阀或净化控制阀,它设在发动机舱防火墙一侧,如图6-155所示。
吹洗控制阀是一种断电常闭型电磁阀,其上设有1个线束插头、1个空气滤芯和2个气路管口,外观结构如图6-156所示。
吹洗控制阀由ASD继电器(主继电器)提供蓄电池电压,控制回路由发动机控制模块控制。当发动机处于增压工况时,发动机控制模块激活吹洗流量监控测试功能,吹洗控制阀通电并打开大气管口,释放掉脱附管路中的真空。
(5)ESM开关。ESIM开关称为蒸发排放系统监视器开关,它安装在活性炭罐的接往大气的管口上,如图6-157所示。
由于其内部的开关结构件特性要求,ESIM开关必须垂直安装,电气接插件在3点钟位置。品牌C的ESIM开关内部结构如图6-158所示。
品牌C的ESIM开关工作原理如图6-159所示。
当车辆进行燃油加注时,燃油蒸发系统中的压力升高。当压力达到约0.5inH2O时,大单向阀被燃油蒸气压力顶起而开启,此时燃油蒸发系统可通过空气滤芯进行卸压。
相反,当燃油蒸发系统冷却时,系统内压力降低并产生一定真空,在压差作用下,小单向阀从其底座上被大气压顶起,这样新鲜空气就能够进入燃油蒸发系统并解除真空状态。
当燃油蒸发系统内的真空达到校准量时,压差会向内拉动膜片,推动弹簧并使真空开关触点闭合。真空开关是两针的形式并与发动机控制模块相连。其中一个针脚是信号针脚,参考电压为5V,闭合时信号电压由5V变为0V;另一个针脚是接地针脚,通过导线在发动机控制模块内部实现接地回路。
(6)油箱压力传感器。油箱压力过高会导致燃油蒸气从加油口盖处溢出或造成系统部件损坏,油箱压力过低则会导致燃油箱吸瘪、油管变形或燃油压力损失。
为了对油箱压力进行监测,在燃油加注口与燃油泵法兰盘之间的管路中设置油箱压力传感器,其安装位置在右后轮防尘罩内侧,如图6-160所示。
油箱压力传感器有一个3针插头,分别为电源针脚(5V)、接地针脚和信号针脚。根据燃油蒸发排放系统中的压力,油箱压力传感器将其转化成呈正比的信号电压,经验值:拔下插头时的信号电压约为4.9V,插上插头时的信号电压约为2.6V(对应大气压)。
(7)泄漏测试控制策略。燃油蒸发系统泄漏测试包括两个控制策略:当发动机停机时,对少量泄漏执行非侵入测试;当发动机运转时,对中等/大量泄漏执行侵入测试。
①非侵入测试:ESIM内部的重量元件(单向阀)在发动机停机状态时密封蒸发系统。如果蒸发系统处于密封状态,而且由于工作温度降温或昼夜环境温度循环的作用,蒸发系统被抽成真空。当系统中的真空度超过1inH2O时,真空开关(ESIM开关)闭合并向PCM发送一个闭合信号。为了通过非侵入性少量泄漏测试,ESIM开关必须在计算的时间内和规定数量的钥匙关闭事件内闭合。
②如果ESIM开关没有按规定闭合,则测试结果是不确定的,在下一次打开点火开关时进行侵入性测试,即侵入性测试在下一次冷态发动机运转条件下进行。
侵入性测试条件包括:当车辆启动后,发动机的冷却液温度必须在大气温度10℃上下以内,以满足冷启动条件;燃油箱内的油位在12%~88%之间;发动机处于闭环工作状态进气歧管真空超过最低的规定值;环境气温在4~37℃之间;海拔必须在85005(1ft＝0.3m)以下。
侵入性测试由发动机控制模块激活炭罐电磁阀,以在蒸气系统中形成真空来完成。发动机控制模块随后测量真空耗散所需要的时间。这种测试方法称为真空衰减法。如果ESIM开关快速打开,发动机控制模块将记录为大量泄漏。若ESIM开关在预定时间之后打开,则表明是少量泄漏。若ESIM开关不闭合,则被记录为一般性蒸发故障。
(8)吹洗监测诊断策略。当启动吹洗流量程序或增加吹洗流量时,发动机控制模块对油箱压力传感器信号电压进行检测。同样,当关闭吹洗流量程序或减少吹洗流量时,发动机控制模块将检测到油箱压力传感器信号电压的反向变化,从而实现吹洗监测诊断功能。
①由于吹洗流量发生变化,因此当油箱压力传感器信号测量到压力变化时,ESIM开关状态也将相应变化,这样就确保系统能够按照预期正常工作。
②若发动机和炭罐电磁阀之间的软管出现泄漏,则油箱压力传感器无法提供正常的信号电压。若出于某种原因,发动机控制模块无法检测到校准阈值,则吹洗监测诊断视为无效。
③在几乎所有行驶工况下,ESIM开关都能够识别炭罐电磁阀打开和关闭之间1inH2O水柱的蒸气压力变化。如果未发生变化,那么发动机控制模块启用“侵入模式”,进行大量蒸气吹洗,以使变化变得明显。若油箱压力传感器仍未识别到蒸气压力变化,则测试过程失败。若2次测试连续失败,则相关故障码被设定(OBD故障码采用双行程监测方式)。
品牌C的燃油蒸发排放系统电路如图6-161所示。
