轻型车不同燃油系统故障的排放影响研究

轻型车不同燃油系统故障的排放影响研究

苏世喆

安徽江淮汽车集团股份有限公司  安徽合肥  230601

摘要：美国在20世纪80年代为车辆在实际运行过程中发生的故障对尾气排放的影响制定了轻型车OBD排放标准，要求对轻型车排放控制系统中的相关部件一般电路性故障进行实时诊断并显示，对催化器、失火、氧传感器诊断项目提出了明确的诊断要求，但对于燃油系统，只在其他排放系统同中提出了笼统、模糊的要求。在十几年的标准实施过程中，标准的不足越来越明显。每个汽车生产企业的车辆OBD系统诊断水平差异较大，在政府的监管中，很难判定是否满足标准，因此执行困难。

关键词：轻型车；不同燃油系统故障；排放影响；

前言：燃油供给系统的作用是以确定的压力差向发动机进气总管或进气歧管内喷入清洁、雾化良好的燃油。燃油供给系统由油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油管路、喷油器、点火开关、油泵继电器、保险、发动机电控单元等组成。

一、燃油系统结构原理

在燃油系统中，主要包括两个系统：燃油供给系统和燃油蒸发排放控制系统。 燃油系统主要的作用就是为发动机提供燃油，不管汽车处于什么状态，只要需要，就能够实现燃油供应。[1] 它的主要结构分为：油箱，油泵，燃油滤清器，油轨等。汽车发动机在工作过程中，油泵吸收油箱中的燃油，同时加大压力，然后通过燃油滤清器将燃油进行过滤，使得燃油保持清洁并将其输送到燃油分配器中，在燃油压力调节器的作用下，保持分配器中的压力平衡，并将多余的原油利用回油管送回到油箱中。

二、轻型车不同燃油系统故障的排放影响

1.燃油系统中存在多种故障类型，每个故障都有对应的故障诊断条件。比如冷却液温度、进气量等车辆状态参数，只有这些参数都达到了故障诊断测试要求的状态后，才会触发故障诊断程序的运行，并能保证故障诊断的准确性。为了满足所有的诊断条件，需要采用不同的驾驶循环和特定的程序运行车辆燃油泵将燃油从油箱中吸出，使油箱中形成一定压力，使燃油克服管道阻力。经管路和汽油滤清器进入燃油喷射系统进行做功。燃油泵在燃油系统常见故障如下：①安全阀泄露或者弹簧失效，会造成供油压力偏低，供油量不足，致使发动机工作部平稳或不工作，发动机加速不良，发动机无力；②单向阀泄露，会造成输油管路不能建立残压，致使发动机起动困难；③进油滤网堵塞，会造成供油不足燃油泵发出尖叫声，致使发动机高速踹振、无高速、加速不良、严重时怠速不稳；④电动燃油泵电机烧坏，会造成无燃油供应，致使发动机无法工作。

2.在喷油控制信号相同的情况下，实际喷人每个气缸的燃油比正常情况下多30％，从而模拟燃油系统混合气浓的故障。美系车则是通过直接修改发动机控制器中的燃油喷射参数，使得实际喷人每个气缸的燃油增加30％。喷油器是电控燃油喷射系统主要的元件，喷油器常见故障如下：电动喷油器胶结，电动喷油器堵塞，会造成电动喷油器不喷油，或者喷油量少，喷油雾化效果不良，致使发动机动力下降、加速迟缓、怠速不稳定、容易熄火、发动机不工作或者不稳定；电磁线圈线路连接处断路，会造成电动喷油器不喷油，致使发动机工作不稳定或不工作；电动喷油器密封不严，会造成电动喷油器漏油，致使油耗上升、排气管放炮、发动机启动困难、冒黑烟；电动喷油器阀口积污，会造成喷油量减少，致使发动机工作不稳定，进气管回火、动力性差、加速性差；喷油器至 ECU线路短路或开路，会造成电动喷油器不喷油，致使发动机工作不稳定或不工作。

3.缸间不均匀故障排放。燃油系统中的缸间混合气不均匀故障是一种对不同气缸间混合气浓度不一致故障的监控。当仅有某个气缸中的喷油器堵塞，或者当排气管的长度设计不合理，或者当氧传感器位置布置不合理时，都会造成由氧传感器实际测量的各缸空燃比存在较大差异，出现缸间不均匀故障[2]。通常用来诊断缸间不均匀故障的方法有2种：一种是通过传感器进行诊断。由于不同气缸混合气燃烧是分时进行的，每个气缸混合气燃烧后到达中对应每个气缸的部分，并对信号进行处理，就可以分析出存在缸间不均匀故障的气缸。另一种是通过分析曲轴信号来判断故障是否存在。当某个气缸混合气异常时，对应的曲轴信号会出现异常。由于诊断原理的不同，2种方法的准确性存在差异。第一种方法由于能够对混合气进行精确的测量，因此能够分别诊断缸间不均匀浓和缸问不均匀稀2种故障。第二种方法由于原始信号是曲轴转速信号，在混合气稀时该信号下降，存在故障特征，但在混合气浓时该信号变化很小，故障特征不明显。为了增加诊断的精确程度，通常2种方法会同时使用，缸间不均匀稀时2种方法同时使用，缸间不均匀浓时仅采用第一种方法，采用这样的策略由于缸间不均匀故障的复杂性和对发动机结构设计存在很高的要求，因此在轻型车国六排放标准中没有引入该故障的诊断要求。但由于其对排放有较大影响，应该在技术水平基本满足要求后及时引入该诊断要求。采传感器方法诊断时，所有影响每个气缸进气、排气、排放氧浓度测量的因素如进气歧管的长度、排气管的长度、氧传感器安装位置等，都会影响诊断的精度，一般汽车企业需要研发时间才能满足标准对缸间不均匀故障的诊断要求。汽车企业从发动机结构设计初期开始就要考虑该故障诊断的需要，汽车燃油系统故障诊断燃油供给系统主要是通过喷油器来实现的。 而喷油器喷射的燃油量主要是由电子控制系统输出的脉冲宽度，也就是时间来决定的。 也就是说，燃油量只受到喷油时间影响。 在燃油供给系统正常运行中所处的油压必须稳定，并且能够随着情况的变化而对油压进行调节，使系统油量充足， 从而为不生产节流现象的油路系统提供条件。 燃油供给系统中所提供的燃油必须与实际使用的发动机相符，使得汽油的油号和质量都满足发动机的需求。具体来说， 燃油供给系统的诊断参数主要包括压力，流量，流速，喷油器品质和汽油油号等参数。

4.当以上这些参数都处于正常值时，就说明燃油供给系统处于正常状态，可以使用通常的检测方法就可以检测出系统正常与否。燃油供给系统故障检测：第一，压力参数的检测。 如果压力值在既定范围之内，且保持恒定状态，就说明没有问题。如果压力值不再标准范围内，就说明燃油压力调节器，燃油泵，安全阀和管路等出现堵塞和泄露。 最高压力，也就是油压测量。对这种情况进行测量时，系统需要处于燃油泵正常运行，发动机不工作，回油管处于堵塞状态。 当此压力值符合燃油系统最高压力值，而且保持恒定，回油管松开后会发生下降，使得堵塞上升。 如果与最高压力值不相符， 产生这种现象的最大可能性就是燃油泵的安全阀弹簧工作出现相应的弹力故障，导致供油能力下降或者管路泄露等情况。 第二，泵流量参数的检测。在燃油泵工作，发动机工作或者不工作时，可以对节气门开度及变化进行合理的调节，对回油管单位时间中的回油量数值进行测量，观察其变化情况，从而了解燃油泵排量的正常与否。只有数值大小和变化状态都处于正常范围内，才能说明流量正常 因为燃油供给系统中使用的都是大流量液压泵，发送机无论工作与否， 回油管的回油量都会保持一致装填。正常情况下，当系统流量处于正常值范围内，就说明供给系统正常。

结束语：只是在车辆发生故障造成排放增加时发现故障并点亮MIL灯，提示及时维修车辆。如果使用者对故障不维修，则起不到控制排放的作用。因此，在优化OBD标准要求的同时，应加强OBD系统实际使用情况的有效监管，才能使OBD系统真正起到控制排放的目的。

参考文献：

[1] 谭滔，安明华，高波，等.发动机燃油系统故障分析与诊断方法的研究[J].农机使用与维修，2019(5)：82-84.

[2] 邹长庚，赵 琳.现在汽车电子控制系统构造原理与故障诊断[M].北京：人民交通出版社，2019.

[3]吴基安.汽车发动机电子技术问题解答[M].北京：北京理工大学出版社，2019.