炭罐電磁閥故障淺析

程娟

（神龍汽車有限公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430056）

炭罐電磁閥故障淺析

程娟

（神龍汽車有限公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430056）

炭罐電磁閥的泄漏、斷路，引起發(fā)動機抖動等問題在神龍公司的很多車型上均有發(fā)生。抖動和泄漏一直是困擾電磁閥設(shè)計開發(fā)的一個難點。本文介紹神龍公司正在使用的3種類型的炭罐電磁閥，以及近幾年來出現(xiàn)的一些常見的電磁閥故障，描述具體的故障現(xiàn)象及解決措施。對后續(xù)炭罐電磁閥的設(shè)計和故障的解決具有一定的指導(dǎo)意義和經(jīng)驗反饋作用。

炭罐電磁閥；抖動；泄漏；斷路

炭罐電磁閥是汽車EVAP［1］（汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)）的一部分，它是一個執(zhí)行器，ECU通過PWM信號來控制炭罐電磁閥的打開，活性炭罐內(nèi)的汽油蒸氣在進氣歧管的真空度作用下被凈化后的空氣帶入氣缸內(nèi)參與燃燒。這樣不但降低了排放，而且也降低了油耗。炭罐電磁閥在EVAP系統(tǒng)中的作用是精確控制炭罐內(nèi)的汽油蒸氣進入氣缸內(nèi)的量。圖1是EVAP系統(tǒng)的一個簡單示意圖，從圖上可以很清楚看到炭罐電磁閥的裝配位置及作用。

1 神龍汽車公司炭罐電磁閥類型簡介

目前神龍汽車公司有3種類型的炭罐電磁閥，分別用在EC／EW（EC：1.6L／1.8L自然吸氣；EW：2.0 L自然吸氣），EP（1.6L渦輪增壓），EB（1.2 L渦輪增壓）發(fā)動機上，其中EC／EW和EB外形結(jié)構(gòu)比較相似，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單一些；而EP的炭罐電磁閥則集成了燃油蒸氣管，有2個出氣口，里面有2個單向閥門，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多，是一種比較異形的結(jié)構(gòu)，這也直接導(dǎo)致了零件供應(yīng)商選擇的局限性。國際上比較大型的炭罐電磁閥供應(yīng)商有聯(lián)合汽車電子（UAES）、法雷奧（Valeo）、大陸（Continental）、青島畢勤（Bitron）等，中國也有一些民營企業(yè)的供應(yīng)商。3種電磁閥的主要特性參數(shù)對比見表1。

表1 炭罐電磁閥主要參數(shù)

可以看出，EP／EB炭罐電磁閥的流量和泄漏量特性要求是一樣的，但是比EC／EW炭罐電磁閥要求嚴(yán)格一點。3種電磁閥在神龍汽車公司應(yīng)用信息見表2。

表2 炭罐電磁閥應(yīng)用信息

2 炭罐電磁閥的相關(guān)故障

本章節(jié)主要總結(jié)近幾年來有關(guān)炭罐電磁閥的一些故障及解決方法。

2.1 燃油密封檢測炭罐電磁閥泄漏

首先對國家標(biāo)準(zhǔn)GB18352.3—2005《輕型汽車污染物排放限制及測量方法（國Ⅲ、Ⅳ階段）》作一個簡單解讀。該標(biāo)準(zhǔn)在F.7章中描述了生產(chǎn)一致性的要求，要求主機廠在車輛下線后加注汽油前要進行泄漏試驗和通氣試驗。

泄漏試驗要求如下：①堵上蒸發(fā)控制系統(tǒng)的通大氣口；②向燃油供給系統(tǒng)施加3.63 kPa±0.10 kPa的壓力；③燃油供給系統(tǒng)壓力穩(wěn)定后，斷開壓力源；④燃油供給系統(tǒng)壓力源斷開后，5min內(nèi)壓力降低不得大于0.49kPa。

通氣試驗要求如下：①堵上蒸發(fā)控制系統(tǒng)的通大氣口；②向燃油供給系統(tǒng)施加3.63 kPa±0.10 kPa的壓力；③燃油供給系統(tǒng)壓力穩(wěn)定后，斷開壓力源；④蒸發(fā)控制系統(tǒng)通大氣的出口恢復(fù)到產(chǎn)品原狀態(tài)；⑤燃油供給系統(tǒng)的壓力應(yīng)在30 s至2 min內(nèi)降到0.98 kPa以下；⑥在制造廠的要求下，可以采用等效替代方法來證明其通氣能力。在型式核準(zhǔn)期間，制造廠應(yīng)向檢測機構(gòu)證明其特定程序。

目前工廠對國標(biāo)GB18352.3泄漏試驗的要求嚴(yán)格執(zhí)行，燃油系統(tǒng)密封性能試驗示意如圖2所示。

整車燃油密封性檢測不通過最早發(fā)生在2010年7月在X7車上。神龍公司總裝二廠工藝要求在3.6kPa壓力下保持5 min壓力降小于490 Pa。原車上B點的電磁閥的泄漏壓降為：528Pa，更換A點的電磁閥后泄漏壓降為210Pa。使用泡泡檢測零件，發(fā)現(xiàn)B點電磁閥在不通電狀態(tài)下出口處有氣泡產(chǎn)生，表明存在一定程度的氣體泄漏，而A點的零件則沒有泄漏。再次在整車上檢測了2件B點的電磁閥后發(fā)現(xiàn)，雖然能通過密封測試，但是逼近門檻值。

電磁閥的技術(shù)規(guī)范中規(guī)定，炭罐電磁閥在線上的密封性檢查要求在700mbar壓力下，泄漏量為0.01m3／h，但是并未對低壓力下的密封性作要求，且系統(tǒng)也未對此壓力標(biāo)定。根據(jù)A、B點供應(yīng)商檢測結(jié)果，在36mbar下，A點的泄漏量為0.01 L／h，而B點的泄漏量為1.1 L／h。再次說明A、B點供應(yīng)商的電磁閥在低壓力下的泄漏還是存在一定的差距。

B點供應(yīng)商對產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為影響產(chǎn)品密封性的一個關(guān)鍵點在于炭罐電磁閥上殼體內(nèi)部閥口的平整度。針對此問題，B點供應(yīng)商對產(chǎn)品進行了改進，他們對上殼閥口處進行了拋光處理，以保持閥口表面的平整度。同時對產(chǎn)品的外泄漏量加嚴(yán)控制到0.5 L／h。經(jīng)檢驗，改進后的零件與A點的泄漏量相當(dāng)，都可以滿足二廠檢漏要求。

2.2 EP6炭罐電磁閥泄漏故障

2013年10月，PSA（法國標(biāo)致雪鐵龍汽車公司）在標(biāo)定X7／EP6 VRS（線外預(yù)批量）階段的車時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)炭罐電磁閥100%打開再關(guān)閉時，有0.4 kg／h的泄漏；打開50%再關(guān)閉，有0.024kg／h的泄漏；PSA認(rèn)為該泄漏可能導(dǎo)致發(fā)動機怠速下熄火。供應(yīng)商解剖故障件發(fā)現(xiàn)電磁閥內(nèi)部有被異物污染的痕跡（圖3），并在其中一個故障件上做試驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)燃油蒸氣里面的顆

粒物超過80 μm時電磁閥就會發(fā)生泄漏，但是實際顆粒物有200μm。如果燃油蒸氣里存在較大顆粒物會導(dǎo)致閥口關(guān)閉不嚴(yán)，在不通電電磁閥常閉狀態(tài)時會有少量燃油蒸氣通過，從而引起泄漏。但是此次的顆粒物既不是閥本身材料的殘留物，也不是在產(chǎn)品生產(chǎn)中產(chǎn)生的，而更像是炭罐里的活性物質(zhì)。

因為本次泄漏不是由于電磁閥本身的設(shè)計原因?qū)е滦孤?，而是由于異物?dǎo)致電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)引起的泄漏，因此泄漏問題的分析方向轉(zhuǎn)移到炭罐。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)炭罐濾網(wǎng)邊緣處也有類似的黑色顆粒物，最后的改進措施是對X7的炭罐進口處增加過濾。之前的過濾網(wǎng)沒有焊接在炭罐上，需要增加焊接工藝。焊接工藝實施后，X7／EP6未再發(fā)生類似泄漏事故。

2014年5月，在T9／EP6（標(biāo)致408配1.6L渦輪增壓發(fā)動機）上又發(fā)生同樣的泄漏問題，炭罐電磁閥內(nèi)部污染物及內(nèi)部污染情況見圖4。從圖4可以看出顆粒物超過1 mm，而且閥體里的單向閥有很嚴(yán)重的污染痕跡。該故障最后的改進措施也是對炭罐濾網(wǎng)增加了焊接工藝。

由于第1次泄漏問題的經(jīng)驗并沒有反饋到其他車型，導(dǎo)致同樣的問題在半年內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)。這也再次提醒我們在工作中要及時總結(jié)，并做好精益管理中的經(jīng)驗反饋。在EP6二代機中，PSA也重新定義了炭罐電磁閥的清潔度，根據(jù)供應(yīng)商的試驗結(jié)果，將炭罐電磁閥能允許通過的顆粒物定為小于80μm。

2.3 X7車上炭罐電磁閥斷路

2015年9月，X7車在下線跑完跑道后提示有發(fā)動機故障，通過診斷工具檢測到的發(fā)動機故障碼為P0446，故障碼解析是炭罐電磁閥斷路。在神龍公司總裝二廠用萬用表測量故障電磁閥兩端電阻值是44Ω，大大超出了PCP（供應(yīng)商零件檢查工藝卡）文件上定義的26±2Ω。故障件返回到供應(yīng)商處，在線上測量是29.4Ω，反復(fù)晃動后測到的電阻值分別是36.7Ω和44Ω。通過X光檢測發(fā)現(xiàn)插片未焊接，見圖5。插片未焊接導(dǎo)致幾次測到的電阻值都不同，但是即使最小的電阻也超過了供應(yīng)商線上規(guī)定的最大電阻值28Ω。那么這里就會有2個問題：①超出電阻檢測范圍的零件怎么會流出了生產(chǎn)線；②生產(chǎn)線是否能檢測插片焊接狀態(tài)。

供應(yīng)商對第1個問題的解釋是：當(dāng)日的生產(chǎn)記錄顯示，曾經(jīng)調(diào)整過焊接工位，懷疑沒有焊接的調(diào)試件流入下工位。工人在電阻測試工位工作時，由于產(chǎn)品電阻不穩(wěn)定，操作失誤，以為是設(shè)備接觸不良，手動調(diào)整測針，導(dǎo)致產(chǎn)品測試合格，進入到下步裝配工序。針對問題2，供應(yīng)商承諾在線圈折彎工位增加焊接檢測，防止焊接不良件流入到下一工序，同時修改檢測電阻的程序文件，該程序會無限次地測量電阻，改為只測一次，這也是一個供應(yīng)商不能自檢出來的bug（缺陷）。

這款產(chǎn)品在神龍公司投產(chǎn)以來一直表現(xiàn)很穩(wěn)定，未出現(xiàn)過0km的品質(zhì)問題，這次故障給我們及供應(yīng)商都提了個醒：即使再穩(wěn)定的產(chǎn)品及工藝，也會有自身的缺陷。例如在線圈折彎后增加焊接檢測，這在其他炭罐電磁閥供應(yīng)商處也是沒有的，這對他們來說也將是一個風(fēng)險。

4 結(jié)束語

以上大概總結(jié)了近幾年來炭罐電磁閥出現(xiàn)的一些典型故障及解決措施，筆者認(rèn)為這些經(jīng)驗對從事炭罐電磁閥開發(fā)的工程師具有一定的借鑒和參考作用。當(dāng)然，還有一些一直困擾我們的問題仍未得到很好的解決，例如1.6 L渦輪增壓發(fā)動機上偶然會出現(xiàn)的P0443（發(fā)動機故障碼代號），炭罐電磁閥斷路故障，雖然已排查過發(fā)動機線束及電磁閥，但仍未找到原因所在；1.2L渦輪增壓發(fā)動機上怠速抖動問題等仍在繼續(xù)研究中。

［1］朱之亞，魏巍.檢查和排除燃油蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)的泄漏.汽車維修與保養(yǎng)，2002（10）：36-39.

（編輯 楊景）

Analyze the Failure of Canister Solenoid Valve

CHENG Juan
（Dongfeng Peugeot Citroen Aotomobile Corporation Technology Center，430056，China）

The leakage and open circuit of canister solenoid valve，engine vibrating，and some kinds of these problems have occurred on many vehicles in DPCA.Vibrating and leakage have been a difficulty for solenoid valve design and development.This paper introduces three types of canister solenoid valve in DPCA，and some common failure occurred in solenoid valve recently，as well as describes specific failure phenomenon and solution.It can give us some guidance and experience feedback for the subsequent design and troubles solutions of canister solenoid valve.

canister solenoid valve；vibrating；leakage；open circuit

U463.6

B

1003－8639（2016）04－0048－03

2015-10-30；

2015-11-19

程娟（1984-），女，湖北黃岡人，工程師，碩士，主要從事動力總成電子電器開發(fā)，包括發(fā)動機控制單元、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸位置傳感器、壓力溫度傳感器等零部件的開發(fā)及故障處理，ABS／ESP軟件開發(fā)等。