客户陈女士驾驶一辆2021款丰田卡罗拉轿车，该车因发动机故障灯常亮及燃油消耗量高进厂维修。经过汽车维修技师仔细检查发现活性炭罐电磁阀N80卡滞在了常开位置。最后更换活性炭罐电磁阀N80并清楚故障码后，再次起动发动机，发现故障彻底排除，然后，陈女士对此感到困惑，不理解为什么活性炭罐电磁阀N80卡滞会导致发动机故障指示灯点亮及燃油消耗量高，现在请你结合自己所学知识，为客户介绍一下原理。
燃油箱中的汽油受热蒸发后会形成大量的汽油蒸汽，它的主要成分是对环境有害的碳氢化合物。因此，必须进行有效的控制来防止因汽油蒸汽泄漏而造成的污染。为了满足法规对HC的排放要求，车辆上装备了燃油蒸发控制系统（Evaporative Control,简称EVAP）。
一、燃油蒸发排放控制系统功用与类型
1.燃油蒸发排放控制系统的功用
燃油蒸发排放控制系统是利用活性炭罐作为燃油蒸汽的存储器来吸收油箱中的汽油蒸汽，防止蒸汽进入大气中。并在合适的发动机工况下，由发动机控制单元控制活性炭罐电磁阀，将适量的燃油蒸汽导入气缸参加燃烧。这不仅减少了污染,还能提高燃油经济性。
2.燃油蒸发排放控制系统的类型
燃油蒸发排放控制系统可分为非加强型EVAP系统和加强型EVAP系统。两者的区别在于ECM是否能检测到燃油的泄漏。
二、燃油蒸发排放控制系统结构与工作原理
1.燃油蒸发排放控制系统的结构
燃油蒸发排放控制系统主要由活性炭罐、空气流量计、活性炭罐电磁阀N80、电子节气门、水温传感器、曲轴转速传感器、喷油器等部件组成，如图6-6-1所示。
图6-6-1 燃油蒸发排放控制系统的结构
（1）活性炭罐
活性炭罐，如图6-6-2所示，安装在发动机罩下或前轮翼子板内，由塑料外壳、活性炭、管接口、滤网等组成，里面装有活性炭粒，能吸附燃油蒸汽，并可将吸附的燃油蒸汽导入节气门后的进气歧管内。
图6-6-2 燃油蒸发排放控制系统的结构
活性炭罐壳体上接有三根管子，如图6-6-1所示。第一根管子从油箱来，它把油箱里经油气分离出来的燃油蒸汽导入活性炭罐；第二根管子与大气相通。当发动机运行时，新鲜空气由此进入活性炭罐；第三根管子与活性炭罐的电磁阀相连。当发动机工作时，ECM控制电磁阀的开闭。当电磁阀开启时，进气气真空度把活性炭罐内存储的燃油蒸汽气吸入进气歧管，随新鲜混合气体一起进入气缸燃烧。
（2）活性炭罐电磁阀N80
活性炭罐电磁阀在ECM控制下，接通或断开燃油蒸汽进入发动机进气歧管的通道。
2.燃油蒸发排放控制系统的工作原理
发动机工作时，ECM根据有关传感器的信号判断发动机工况与状态，并输出相应的控制脉冲，通过控制活性炭罐电磁阀N80的开关占空比，使清洁气体流量适应发动机运行状况的需要。通常，当发动机处于停机、起动、暖机以及怠速等工况时，ECM使电磁阀N80的阀门处于关闭状态。由于没有空气流通，燃油蒸汽暂时储存在活性炭罐内，如图6-6-3所示。
图6-6-3 燃油蒸发排放控制系统工作原理——停机、起动、暖机以及怠速工况
当发动机在正常温度下中、高速运转时，ECM使电磁阀N80的阀门开启，储存在炭罐内的燃油蒸汽被外界空气吹入发动机燃烧，如图6-6-4所示。这股清洁气流是成分难以确定的燃油蒸汽与空气的混合物，若仅仅由新鲜空气构成则会使混合气稀释1%，而含有大量汽油蒸汽的清洁气流有时可将混合气加浓30%。
图6-6-4 燃油蒸发排放控制系统工作原理——中、高速工况
为了使空燃比控制不受干扰，ECM必须能根据发动机工况的不同，对EVAP系统的清洁气体流量进行控制。
ECM所参考的传感器信号一般有以下几种：
（1）曲轴传感器的曲轴转速信号。
（2）进气管压力（或空气流量）传感器的发动机负荷信号。
（3）冷却液温度传感器的发动机温度信号。
（4）怠速识别信号（怠速开关接通）。
（5）氧传感器的空燃比反馈信号。
三、燃油蒸发排放控制系统的常见故障及原因
1.发动机热起动困难，无怠速或怠速不稳，排气管冒黑烟
当活性炭罐下端空气入口处的过滤器被灰尘和杂质堵塞时，活性炭吸附的燃油蒸汽可达到饱和状态，成为燃油液体，它会通过节气门上方的气孔进入气缸，从而造成混合气过浓，发动机热起动困难，无怠速或怠速不稳，排气管冒黑烟等不良现象。对于电控EVAP而言，由于从真空通道阀进入发动机进气管的供气量没有通过空气流量计的计量，所以在管路漏气或真空通道阀失效时，会使发动机怠速不稳（当然发动机怠速不稳有许多原因，这是其中之一)，加速滞后或大负荷下动力不足。
2.尾气排放超标，耗油量增加
在EVAP正常工作的情况下，若活性炭罐下端的空气入口堵塞，使发动机进气系统不能正常吸入新鲜空气，同时吸附在活性炭罐内的燃油蒸汽不能及时被带走，空气只能从油箱盖的进气阀进入，从而造成油箱内经常处于负压状态下供油，加大了油箱内燃油的蒸发速度，从而使耗油量增加，甚至在中小负荷时排气管冒黑烟，汽车尾气排放超标。另外，有些车型的EVAP有利于发动机抑制爆震。当ECM判断发动机产生爆震时，立即使EVAP关闭，切断真空，关闭排放控制阀，直到爆震消失后超过150ms时，ECM才会再度使EVAP恢复工作。
四、燃油蒸发排放控制系统的检查方法
1.起动发动机，待发动机温度升高到正常工作温度时使其怠速运转。
2.取下活性炭罐上的真空软管，用手指按住管口，检查真空软管内有无真空吸力。如果无真空吸力，表明系统工作正常，即当EVAP工作正常时，发动机怠速运转时电磁阀应不通，同时真空软管内也应无真空吸力；如果此时真空软管内有真空吸力，表明EVAP工作不良，再用万用表检查电磁阀线束连接器内电源端子的电压，若有电压，表明发动机控制模块ECM有故障；若无电压，表明电磁阀有故障。
3.踩下加速踏板，使发动机在高于2000r/min的工况下运转，检查真空软管内的吸力。如果真空软管内有真空吸力，表明EVAP工作正常；如果真空软管内无真空吸力，应检查电磁阀线束连接器内的电源电压，若电压正常，表明电磁阀有故障；若电压异常或无电压，则表明发动机控制模块ECM或控制线路有故障。
4.取下电磁阀线束连接器，向电磁阀内吹气，电磁阀应不通气，然后将电源直接连接在电磁阀的两端子上，并向电磁阀内吹气，此时电磁阀应通气，否则表明电磁阀有故障，应更换电磁阀。对电磁阀主要测量其线圈电阻，其电阻值应该符合规定值，否则更换电磁阀。
5.检查EVAP各管路是否松动、损坏或变形，检查油箱盖及衬垫是否变形或损坏。
6.检查活性炭罐外壳有无裂痕、变形或损坏。活性炭罐的使用寿命一般为6万km左右，在使用中应经常检查和维护。
发动机排放主要污染物及危害
汽油发动机的排放污染物主要是碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOx）。发动机尾气中的HC主要是未燃的燃油蒸汽。另外，油箱蒸汽和曲轴箱窜气也含有大量的HC。CO是混合气不完全燃烧的产物。NOx是氮气和氧气在高温高压生成的产物。
发动机排气中另一种主要的污染物是二氧化碳，它是正常燃烧的主要产物，虽然二氧化碳本身是无毒的，但它却是引起“温室效应”的主要成分，所以备受全球关注。
1.一氧化碳（CO）
一氧化碳是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体，它与人体血液中的血红素有很强的亲和力，使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。当环境中CO的浓度超过100ppm(100×10-6)时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过600ppm时，短期内会引起室息死亡。
2.碳氢化合物（HC）
碳氢化合物为然油未经完全燃烧后排出的气体，具有一定的毒性和易然易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用。
3.氮氧化合物（NOx）
汽油机废气中排出多种氮氧化合物,其中一氧化氮（NO）与人体血液中血红素的亲和力比一氧化碳（CO）还强，两者结合后会产生与CO相似的症状，一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害，严重时至人于死地。
一、任务准备
工作任务：一辆2021款丰田卡罗拉轿车，请对燃油蒸发排放控制系统进行全面的检查。
1.课前准备
（1）场地设施：举升机一台，装有废气抽排系统和消防设施的场地。
（2）设备设施：2021款丰田卡罗拉轿车一辆
（3）工量具：常用工具（一套）、车辆故障诊断仪、万用表等。
（4）耗材：车内三件套、车外三件套等。
（5）学生组织：教师指导、分组实训、过程评价。
2.注意事项
（1）在工作过程中要注意人身安全，认真执行7S管理。
（2）在工作过程中请根据操作步骤，规范操作，防止损坏设备和器材。
（3）严格按照工作要求正确使用仪器设备，出现问题及时报告，服从管理。
二、任务实施
1.检查燃油蒸发控制系统
（1）起动发动机，断开真空软管，如图6-6-5所示。
图6-6-5 断开真空软管
（2）将故障诊断仪连接到诊断接口DLC3，DLC3接口如图6-6-6所示。
图6-6-6 DLC3接口
（3）选择以下菜单：Powertrain/Active Test/Activate the VSV for EVAP Control。
（4）检查在VSV端口是否有真空吸力。若有吸力，表明EVAP系统正常；若无吸力，说明EVAP电磁阀故障或者EVAP电磁阀到进气管之间的真空管有泄漏。
（5）退出主动测试模式，然后重新连接真空软管。
如果结果不符合规定，则进一步检查VSV、线束或ECM。
2.检查EVAP电磁阀-进气管之间的真空管
检查EVAP电磁阀到进气管之间的真空管有无泄漏，若有泄漏，修复。
3.检查EVAP电磁阀
（1）EVAP电磁阀电阻检测
拔下EVAP阀的连接器插头，检测B19的插座上“1”、“2”之间的电阻，B19插座端子如图6-6-7所示，检查插座上两个端子与搭铁间的阻值，并将检测数据与标准数据进行比对，如表6-6-1所示。
图6-6-7 B19插座端子
表6-6-1 EVAP电磁阀电阻标准数据
（2）EVAP电磁阀工作情况检查
用压缩空气从EVAP电磁阀的E口吹入，不通电时F口不应有空气流出；通电时，F口应有空气流出。否则，更换EVAP电磁阀，如图6-6-8所示。
图6-6-8 EVAP电磁阀工作情况检查
4.检查EVAP连接线路
（1）EVAP阀电源检查
拔下EVAP电磁阀插头，点火开关至“ON”,检测B19插头上“2”与搭铁之间的电压，记录测量值，并将测量值与标准数据进行比对，如表6-6-2所示。如不符合标准，检查EVAP阀供电电路。
表6-6-2 EVAP阀电源电压标准数据
(2)EVAP阀与ECU之间线路检查
拔下ECU上的B31连接器，检查B19插头上“1”到B31插头上“49”之间的电阻，并记录测量数值，B31插头如图6-6-9所示。
图6-6-9 B31插头
将测量数值与标准数值进行比对，如表6-6-3所示。若不在标准范围内，则需要修复线路。
表6-6-3
技能操作
1.燃油箱中的汽油受热蒸发后会形成大量的汽油蒸汽，它的主要成分是对环境有害的碳氢化合物。因此，必须进行有效的控制来防止因汽油蒸汽泄漏而造成的污染。为了满足法规对HC的排放要求，车辆上装备了燃油蒸发控制系统（Evaporative Control,简称EVAP）。
2.燃油蒸发排放控制系统是利用活性炭罐作为燃油蒸汽的存储器来吸收油箱中的汽油蒸汽，防止蒸汽进入大气中。并在合适的发动机工况下，由发动机控制单元控制活性炭罐电磁阀，将适量的燃油蒸汽导入气缸参加燃烧。这不仅减少了污染,还能提高燃油经济性。
3.燃油蒸发排放控制系统主要由活性炭罐、空气流量计、活性炭罐电磁阀N80、电子节气门、水温传感器、曲轴转速传感器、喷油器等部件组成。
4.活性炭罐安装在发动机罩下或前轮翼子板内，由塑料外壳、活性炭、管接口、滤网等组成，里面装有活性炭粒，能吸附燃油蒸汽，并可将吸附的燃油蒸汽导入节气门后的进气歧管内。
5.燃油蒸发排放控制系统常见故障有发动机热起动困难、无怠速或怠速不稳、排气管冒黑烟、尾气排放超标、耗油量增加等。
