国六关于二次空气系统检测解决方案

二次空气喷射技术是降低汽油车冷启动暖机过程的污染物排放主要手段之一，是新近出台的国六法规征求意见稿中新增的的主要监测对象，法规明确规定了其故障的监测要求、故障标准和监测条件。

条件苛刻，困难重重，小君莫怕，国六哥带您从二次空气系统工作原理出发，拨开层层迷雾，深入解读国六法规需求。

二次空气系统零部件和工作原理

二次空气喷射系统如下Fig1所示，主要由二次空气泵（见Fig2）、二次空气阀（见Fig3）和电磁阀（见Fig4）三部分组成。

二次空气经过空气滤清器后进入到二次空气泵中，进行加压后传送到二次空气阀，电子控制单元通过控制电磁阀，来控制二次空气阀的导通，当二次空气阀导通时，压缩空气进入到排气歧管中，与汽缸排出的废气进行氧化燃烧。

Fig1车用二次空气系统示意图

二次空气泵（见Fig2）

二次空气泵通过压缩空气，提供一定压力和一定流量的二次空气。

Fig 2 二次空气泵

二次空气阀（真空度工作阀，见Fig3）

二次空气阀受真空作用打开气阀，将空气泵泵送的空气输送到排气歧管中，同时保证排气废气不会回流，避免废气回流损坏二次空气系统。

Fig 3 二次空气阀（真空度工作阀）

二次空气电磁阀（见Fig4）

该电磁阀由ECU控制，从进气歧管中取真空，通过真空度来控制二次空气单向阀的开启和关闭。（1通大气，2接真空（进气歧管），3接执行器（二次空气阀））

Fig 4 二次空气电磁阀

二次空气系统监测法规要求

二次空气系统主要作用是提供二次空气，氧化排气系统中的未燃燃料，通过氧化放热，快速提升催化器的温度，缩短催化器起燃时间，达到降低排放的目的。如果由于二次空气系统故障导致二次空气流量减小，则无法有效氧化排气系统中的未燃燃料，氧化放热效果下降，从而使得催化器加热的设计效果不能实现，导致其减排功能的失效和排放的恶化，故法规对二次空气系统提出了监测要求。

国五法规对二次空气系统诊断没有单独定义，适用I.3.3.2的要求，是否需要诊断取决于其失效是否会导致排放超OBD阀值，且只要求在NEDC中完成诊断和满足在用监测频率IUPR的要求。

国六法规参考美国加州法规（OBDII），对二次空气系统监测提出更加严格的要求：

要求在正常工作时（催化器加热过程中）诊断出故障（新增要求）；

需要监测导致排放超OBD阀值的低流量故障，如果低流量故障不会导致排放超OBD阀值，则至少需要监测零流量故障（国五可不监测）；

单独电子部件适用综合部件的监测要求。

排放循环为WLTC循环（国五为NEDC循环）。

要求	国六	OBDII-2015	国五
二次空气流量监测要求	正常工作下诊断	正常工作下诊断	取决于其失效是否会导致排放超OBD阀值，不要求在正常工作下诊断
单独部件监测要求	综合部件监测要求	综合部件监测要求	如果部件失效会导致排放超OBD阀值，则电路连续性诊断。

 

Table1二次空气系统流量监测要求法规对比

满足国六二次空气系统监测诊断方案

国六法规要求二次空气系统流量诊断需要在正常工作（催化器加热过程）时完成，基于国六法规苛刻要求，联合电子EMS系统有两种解决方案：压力传感器方案、快速起燃氧传感器方案。压力传感器诊断就绪快，响应快，可集成在二次空气阀中；快速起燃氧传感器直接安装在排气系统中，精确计算进入排气系统中的空气流量，但诊断就绪慢，受混合气偏稀和冷启动油品影响大。

诊断方案	国五	国六 （征求意见稿）	OBDII-2015
原有传统两点式氧传感器	√	×	×
新增：压力传感器Pressure sensor	-	√	√
新增：快速起燃LSU	-	√	√

 

Table2二次空气系统监测诊断方案（UAES）

*注：√能够满足，×无法满足，-可不需要

二次空气系统的可能失效形式主要有泵老化、泵和阀之间的管路（A点）堵塞或泄露、阀和排气系统之间的管路（B点）堵塞或泄露（见Fig5），这些失效形式都会导致进入排气系统中的二次空气流量减小，因此需要监测这些失效形式。

Fig 5 二次空气系统诊断方案示意图

压力传感器的诊断方案

二次空气阀和排气系统之间的管路堵塞会导致压力传感器管路测量压力值增大，而其它失效形式都会导致管路压力传感器压力值减小，通过压力传感器所测量压力的偏差来判定是否有失效故障（见Table 3）。

快速起燃氧传感器的诊断方案

快速起燃氧传感器能够直接计算进入排气系统的空气流量，所有失效形式都会导致二次空气流量减小，因此通过氧传感器计算的二次空气流量来判定是否有失效故障（见Table 3）。

可能失效形式 Possible errors	压力传感器 P(Pressure sensor)	快速起燃氧传感器 LSU
泵老化(defective pump)	压力下降	计算流量下降
A点堵(A-blocking)	压力下降	计算流量下降
A点泄露(A-leaking)	压力下降	计算流量下降
B点堵(B-blocking)	压力上升	计算流量下降
B点泄露(B-leaking)	压力下降	计算流量下降

 

Table 3 二次空气系统可能失效形式及其压力和流量变化