國六法規解讀

日前，國六法規已正式發布，在燃油系統監測方面，其相對國五而言，可謂是發生了顯著的變化，要求更為具體和嚴格。為什么這么說呢？請您接著往下看。

1.1 故障準則

國五法規中并沒有針對燃油系統提出明確的監測要求，其監測要求適用于I.3.3.2的原則性要求：

“I.3.3.2 當與排放相關的某個部件或系統失效導致排放超過表I.1規定極限值時，OBD系統應指示出該失效。”

國六法規則是基于燃油控制系統的作用和可能對排放造成影響的失效方面，對燃油系統提出了具體的監測要求，要求更為明確和嚴格。國六法規對燃油系統監測方面的具體要求如下圖1所示，主要圍繞lambda=1的閉環調節失效提出要求。眾所周知，EMS實現混合氣lambda=1閉環調節的主要目的是為了保持混合氣空燃比始終處于催化器的最佳轉化窗口內，使得三種排放污染物（HC、CO和NOX）都處于較低水平。若混合氣lambda=1的閉環調節出現了失效，例如，閉環調節已至極限，混合氣出現整體偏濃或偏稀，因lambda已偏離催化器的最優轉化窗口，將會導致排放惡化；或者，系統因某種原因導致長時間不能進入閉環調節，也將可能會造成排放的超限。

圖1 國六燃油系統監測的故障準則

1.2 監測條件

對于上述的每條故障準則，國六法規中都給出了具體的監測條件，如下圖2所示。針對lambda=1的閉環調節偏差和自適應反饋控制系統的診斷，應進行連續性監測，僅當存在誤判的可能時，即無法正確區分正常工作的系統和故障系統時，才允許中斷相應的連續性監測。

圖2 國六燃油系統監測的監測條件

1.3 點亮MIL和存儲故障碼

在“點亮MIL和存儲故障碼”方面，國六法規針對燃油系統和失火監測新增了“相似工況”的要求，相比國五都更為嚴格。相似工況的定義為：發動機轉速差小于 375rpm，負荷水平差別小于 20%，具有同樣的熱車狀態。這主要是因為燃油系統和失火故障的發生或程度可能與發動機的運轉工況條件緊密相關，只有在某個特定的工況條件下，才會有明顯的故障表現，而在其他工況條件下，檢測不到故障，并非是因為故障已經不存在，而是故障的影響沒有顯現出來。只有在初始檢測到故障的相同條件下檢測不到故障，才能確認故障真的已經不存在，從而避免錯誤的修復故障。比如，HFM系統的進氣管路漏氣，同樣的漏氣量將會對低負荷的怠速工況產生較大影響，而對中高負荷的影響相對較小，此時，故障修復須在同樣的相似工況下才可修復，這樣才能避免錯誤修復一個一直存在的故障，防止MIL燈點亮不及時或錯誤熄滅MIL燈，影響故障維修的及時性。國六法規中，對于燃油系統監測，熄滅MIL燈和清除故障碼的要求如圖3所示。

圖3 國六燃油系統監測熄滅MIL燈的要求

燃油系統監測的解決方案

聯合電子在對國六法規充分理解的基礎上，針對不同的發動機功能配置，制定了相應的燃油系統診斷策略。

2.1基于閉環控制的自適應反饋監測

自車輛采用三元催化器以來，為了保證催化器的最佳工作狀態，使得三種排放污染物（HC、CO和NOX）都處于較低水平，燃油控制系統必須實現lambda的閉環控制，將混合氣lambda值始終控制在催化器的最佳轉化窗口以內。因此，安裝了前級氧傳感器，根據其反饋信號實現混合氣的閉環調節。自國三以后，法規要求對催化器進行監測，需在催化器的下游安裝氧傳感器，已實現對催化器的監測，同時也可進一步修正前氧的閉環調節（fuel trim），確保混合氣lambda始終處于催化器的最佳轉化窗口之內。

圖4 混合氣lambda=1的閉環控制原理圖

基于上述lambda閉環控制的目的和原理，系統根據閉環調節因子與基準1.0的偏差，進行混合氣自學習，一方面可及時修正混合氣的偏差，另一方面也可得知混合氣lambda的偏差程度，據此判斷故障。考慮到不同的故障源對發動機運轉工況的影響程度不同，對混合氣修正的意義也有所不同，所以系統將混合氣自學習劃分了幾個不同的工況區域。以PFI發動機為例，參見圖5所示，每個自學習值對應不同的故障閥值。匹配時需根據發動機的不同配置，考慮其可能的故障源，綜合排放結果和對駕駛性的影響程度，設定故障閥值。比如，對于僅HFM配置的進氣系統，低負荷時進氣管路的漏氣對混合氣的影響較大，而對于僅DS配置的進氣系統，則無需考慮進氣管路漏氣的影響，因為DS傳感器可感知壓差的變化，并不會造成進氣量計算的過大偏差。此外，故障閥值的設定還需考慮如下因素：

車輛銷售區域的油品差異，覆蓋正常的油品偏差，避免誤報；

車輛預控的散差；

機油稀釋的影響等。

圖5 PFI發動機的自學習區域劃分

對于基于后氧的閉環調節，其原理是在穩態的工況下，將后氧電壓信號與目標電壓進行比較，若后氧電壓偏離了目標電壓，系統將根據其偏離程度進行自學習修正（fuel trim），并據此自學習值判定故障。國六系統的設計，將前氧的快速老化和正常老化對后氧閉環的影響，進行了區分，診斷更為合理和可靠。

針對上述兩種診斷，國六系統均設計了相似工況的功能，滿足法規要求。

2.2 長時間不進入閉環控制的監測

對于“長時間不能進入閉環”的診斷，國六法規僅要求報出故障，起到及時提醒用戶去維修的目的，并未要求特定的故障路徑。考慮到閉環控制在排放控制中的關鍵性作用，聯合電子在系統設計時就已考慮了影響閉環的所有輸入因素，并對每一個輸入因素都設計了對應的診斷功能，確保任何導致系統不能進入閉環運行的故障出現時，OBD系統都能及時檢測出故障。在進行閉環功能匹配時，也需考慮該條法規的要求。此外，還需要注意的是：

對于某些來自其他控制單元，通過CAN傳輸給EMS而對閉環運行產生影響的信號，整車廠應確保控制單元對提供該信號的傳感器有電路連通性診斷；

對于其他影響閉環控制的客戶定制化需求，在需求實現的過程中，也應充分考慮由此帶來的OBD監測需求，確保對所有影響閉環運行故障的檢測。

燃油系統控制是EMS系統排放控制的重要組成部分，因此，燃油系統監測也是OBD法規要求的重要內容之一。

相對國五法規，國六法規對燃油系統監測提出了更加明確且嚴格的要求，對這些要求的滿足有助于更加及時有效地檢測出燃油系統的故障，保證市場上在用車輛正常的良好的排放水平，避免燃油系統故障帶來的超常排放對環境的影響。