汽油車燃油蒸發(fā)污染物控制原理分析

1、 汽油車燃油蒸發(fā)污染物控制原理分析謝國慶 車輛1004 3100401139一、分析背景 汽油車除排放的尾氣會污染大氣外,它的燃油箱等燃料供給系統(tǒng)產(chǎn)生的汽油蒸氣(主要成份為HC)直接向外排放,也會污染大氣。汽車排放的污染物主要有CO、HC、NOx等,這些污染物分別由汽車的排氣管、曲軸箱和燃油系統(tǒng)排出。它們在整車污染物的排放中占有較大的比例。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,汽油車燃油蒸發(fā)污染物的排放已成為亟待解決的問題。為此,分析了汽油車燃油蒸發(fā)污染物產(chǎn)生的原因和危害,探討了汽油車燃油蒸發(fā)污染物控制技術(shù)的狀況，并就我國最新公布的控制汽油車燃油蒸發(fā)污染物排放的法規(guī)要求,提出了發(fā)展汽油車燃油蒸發(fā)污染控

2、制技術(shù)的新見解:控制從燃油的傳輸?shù)狡蛙囀褂萌^程,抑制燃油蒸發(fā)和控制燃油蒸發(fā)污染物的排放,改進(jìn)汽油車燃油蒸發(fā)污染物控制系統(tǒng),以期達(dá)到環(huán)保和節(jié)能的目的。二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國外對汽車HC蒸發(fā)排放產(chǎn)生機(jī)理的研究始于20世紀(jì)60年代中期,在汽車上安裝燃油蒸發(fā)控制裝置大幅降低了燃油蒸發(fā)排放。20世紀(jì)80年代后,更加嚴(yán)格的HC蒸發(fā)排放控制法規(guī)出臺,促使汽車生產(chǎn)廠家及研究機(jī)構(gòu)對汽車的燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究和改進(jìn),出現(xiàn)了許多新的汽車燃油蒸發(fā)控制技術(shù)。國內(nèi)的第一個汽車燃油蒸發(fā)控制法規(guī)頌布于1993年。世紀(jì)之交,參照歐排放標(biāo)準(zhǔn)制定了新的HC排放控制法規(guī)。為使國產(chǎn)汽車滿足新排放法規(guī)的要求,有必要借鑒

3、國外近期的一些研究成果,對燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。三、燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)  燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的作用是防止汽車油箱內(nèi)蒸發(fā)的汽油蒸氣排入大氣。它由蒸氣回收罐（亦稱活性炭罐）、控制電磁閥、蒸氣分離閥及相應(yīng)的蒸氣管道和真空軟管等組成。蒸氣分離閥安裝在油箱的頂部，油箱內(nèi)的汽油蒸氣從該閥出口經(jīng)管道進(jìn)入蒸氣回收罐。該閥的作用是防止汽車翻傾時油箱內(nèi)的燃油從蒸氣管道中漏出。蒸氣回收罐內(nèi)充滿了活性炭顆粒，故又稱為活性炭罐?；钚蕴靠梢晕狡驼魵庵械钠头肿印．?dāng)油箱內(nèi)的汽油蒸氣經(jīng)蒸氣管道進(jìn)入蒸氣回收罐時，蒸氣中的汽油分子被活性炭吸附。    蒸氣回收罐上方的另一個出口經(jīng)

4、真空軟管與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管相通。軟管中部有一個電磁閥控制管路的通斷。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，如果電磁閥開啟，則在進(jìn)氣歧管真空吸力的作用下，新鮮空氣將從蒸氣回收罐下方進(jìn)入，經(jīng)過活性炭后再從蒸氣回收罐的出口進(jìn)入軟管的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管，把吸附在活性炭上的汽油分子（重新蒸發(fā)的）送入發(fā)動機(jī)燃燒，使之得到充分利用；蒸氣回收罐內(nèi)的活性炭則隨之恢復(fù)吸附能力，不會因使用太久而失效。    進(jìn)入進(jìn)氣歧管的回收燃油蒸氣量必須加以控制，以防破壞正常的混合氣成分。這一控制過程由微機(jī)根據(jù)發(fā)動機(jī)的水溫、轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度等運(yùn)行參數(shù)，通過操縱控制電磁閥的開、閉來實(shí)現(xiàn)。在發(fā)動機(jī)停機(jī)或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時，微機(jī)使電磁閥關(guān)閉

5、，從油箱中逸出的燃油蒸氣被蒸氣回收罐中的活性炭吸收。當(dāng)發(fā)動機(jī)以中、高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，微機(jī)使電磁閥開啟，儲存在蒸氣回收罐內(nèi)的汽油蒸氣經(jīng)過真空軟管后被吸入發(fā)動機(jī)。此時，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量較大，少量的燃油蒸氣不會影響混合氣的成分。3.1燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的工作原理      由于晝夜溫差變化和發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生高溫的影響，使油箱和化油器內(nèi)汽油溫度升高并通過各自的通氣孔向大氣中排放有害的燃油氣體碳?xì)浠衔铮℉C），污染環(huán)境，影響人類健康。國規(guī)定，對于燃油蒸發(fā)必須進(jìn)行控制，使之低于規(guī)定的限值。現(xiàn)從燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的工作原理、主要元件的工作原理兩個方面介紹燃油蒸發(fā)控

6、制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識。 燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的工作原理 油箱的燃油蒸氣通過單向閥進(jìn)入活性碳罐上部，空氣從碳罐下部進(jìn)入清洗活性碳，在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制閥，排放控制閥沙鍋內(nèi)部的真空度由碳罐控制電磁閥控制，電磁閥受控制。 燃料蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)主要由活性碳罐貯存裝置、燃油蒸發(fā)凈化控制裝置和燃油箱燃油蒸發(fā)控制裝置組成。 汽油是一種易揮發(fā)的液體，在常溫下燃油箱經(jīng)常充滿蒸氣，燃料蒸發(fā)控制系統(tǒng)的作用是將蒸氣引入燃燒并防止揮發(fā)到大氣中。這個過程起重要作用的是活性碳罐貯存裝置，因?yàn)榛钚蕴加形焦δ?，?dāng)汽車運(yùn)行或熄火時，燃油箱的汽油蒸氣通過管路進(jìn)入活性碳罐的上部，新鮮空氣則從活性碳罐

7、下部進(jìn)入活性碳罐。發(fā)動機(jī)熄火后，汽油蒸氣與新鮮空氣在罐內(nèi)混合并貯存在活性碳罐中，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動后，裝在活性碳罐與進(jìn)氣歧管之間的燃油蒸發(fā)凈化裝置的電磁閥門打開，活性碳罐內(nèi)的汽油蒸氣被吸入進(jìn)氣歧管參加燃燒。 （1）當(dāng)環(huán)境溫度升高時，加速了油箱內(nèi)的汽油蒸發(fā)，汽油蒸發(fā)氣體（HC）通過吸附管、傾倒閥等流入炭罐，其內(nèi)的活性炭將燃?xì)馕铡?（2）當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，進(jìn)氣管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，PCV閥打開，使炭罐內(nèi)儲存的燃?xì)馔ㄟ^脫附管吸入到節(jié)氣門板前方，并進(jìn)入氣缸進(jìn)行燃燒。節(jié)氣門開度不同，PCV閥開度也不同，脫附的燃?xì)饬坎煌?。?） 當(dāng)車輛傾倒時（大于60度），傾倒閥關(guān)閉，使汽油無法流入炭罐。燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)主要元件工作原

8、理  炭罐工作原理 （1）炭罐的吸附過程：  在停機(jī)狀態(tài)PCV閥關(guān)閉，HC氣體通過吸附管進(jìn)入炭罐被活性炭吸收，活性炭起到過濾作用，使HC氣體不能從通氣口排出。（2）炭罐的脫附過程：      在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，負(fù)壓管形成負(fù)壓，PCV閥開啟，HC氣體通過脫附管進(jìn)入氣缸進(jìn)行燃燒。  雙向閥油箱蓋工作原理（2）雙向閥油箱蓋工作原理： 當(dāng)車輛行駛時，油箱內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。當(dāng)負(fù)壓大于限值范圍時，進(jìn)氣閥打開，保證油箱內(nèi)壓力平衡，不會導(dǎo)致斷油。 當(dāng)吸附管路堵塞，燃油蒸氣不能流入炭罐時，隨油箱溫度升高其內(nèi)壓力就會大幅度提高。當(dāng)

9、壓力大于限值范圍時，壓力閥打開，高壓卸載，燃油蒸氣排放到大氣，保證油箱內(nèi)壓力平衡。傾倒閥工作原理 （1）車不傾倒： 車體正常位置時，閥導(dǎo)通，燃油蒸氣正常流過傾倒閥。 （2）車輛傾倒： 車體傾倒后（傾斜角度>60°），閥關(guān)閉，油箱內(nèi)溢出的燃油不能流過傾倒閥。油氣分離器工作原理 通過油氣分離器，將燃油與燃油蒸氣分離，使進(jìn)入油氣分離器的燃油蒸氣進(jìn)入炭罐，而使進(jìn)入油氣分離器的燃油回流至燃油箱中。四、燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的作用及舉例說明工作原理 工作過程：油箱的燃油蒸氣通過單向閥進(jìn)入活性碳罐上部，空氣從碳罐下部進(jìn)入清洗活性碳，在碳罐右上方有一

10、定量排放小孔及受真空控制的排放控制閥，排放控制閥沙鍋內(nèi)部的真空度由碳罐控制電磁閥控制，電磁閥受控制。 燃料蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)主要由活性碳罐貯存裝置、燃油蒸發(fā)凈化控制裝置和燃油箱燃油蒸發(fā)控制裝置組成。汽油是一種易揮發(fā)的液體，在常溫下燃油箱經(jīng)常充滿蒸氣，燃料蒸發(fā)控制系統(tǒng)的作用是將蒸氣引入燃燒并防止揮發(fā)到大氣中。這個過程起重要作用的是活性碳罐貯存裝置，因?yàn)榛钚蕴加形焦δ埽?dāng)汽車運(yùn)行或熄火時，燃油箱的汽油蒸氣通過管路進(jìn)入活性碳罐的上部，新鮮空氣則從活性碳罐下部進(jìn)入活性碳罐。發(fā)動機(jī)熄火后，汽油蒸氣與新鮮空氣在罐內(nèi)混合并貯存在活性碳罐中，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動后，裝在活性碳罐與進(jìn)氣歧管之間的燃油蒸發(fā)凈化裝置的電磁閥

11、門打開，活性碳罐內(nèi)的汽油蒸氣被吸入進(jìn)氣歧管參加燃燒。五、減少燃油蒸發(fā)排放的主要的技術(shù)措施減少油箱內(nèi)產(chǎn)生燃油蒸氣的數(shù)量可有效控制燃油蒸發(fā)。技術(shù)措施包括采用不回油的發(fā)動機(jī)燃油供給系統(tǒng),采用機(jī)械效率高、摩擦生熱少的不用燃油冷卻的汽油泵,將油箱布置得遠(yuǎn)離熱源以及提高炭罐的吸附閥的開啟壓力。不回油的發(fā)動機(jī)燃油供給系統(tǒng)可以防止燃油從發(fā)動機(jī)的油軌攜帶熱量到燃油箱,減少油箱內(nèi)的蒸氣產(chǎn)生量。采用機(jī)械效率高的汽油泵,并采用燃油之外的介質(zhì)來冷卻油泵,可減少由油泵傳導(dǎo)到油箱內(nèi)燃油的熱量,從而減少燃油的蒸發(fā)量。將油箱布置得遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)動力系統(tǒng)及尾氣排放系統(tǒng)等熱源,有助于減少因油箱受熱而產(chǎn)生的蒸氣量,提高炭罐的吸附閥的開啟

12、壓力也可以減少油箱內(nèi)的蒸氣產(chǎn)生量,但過高的壓力對油箱的耐壓性能提出了更高的要求。目前國外的塑料油箱多采用復(fù)合材料制成,來提高它的耐壓性能及抗?jié)B透性。另一方面,國外汽車的炭罐吸附閥的開啟壓力設(shè)定得比國內(nèi)產(chǎn)品低。通過提高炭罐有效吸附率、優(yōu)化ECU吸脫附控制邏輯及脫附氣流控制裝置以及采用體積更大的炭罐,可提高炭罐的處理能力,減少燃油蒸發(fā)排放。提高炭罐的有效吸附率的方法有采用優(yōu)質(zhì)活性炭和提高炭罐的長徑比等。炭罐容積越大,其中裝載的活性炭越多,炭罐能夠吸附的汽油蒸氣就越多,炭罐被突破的機(jī)會就會大大減少,蒸發(fā)排放就少。  加油蒸發(fā)排放可以通過改造加油站的加油裝置或車載加油裝置來加以控制。車載式加油蒸發(fā)排放控制裝置不僅要在加油時對加油口進(jìn)行密封,而且要能順暢地將加油時油箱內(nèi)的蒸氣導(dǎo)向炭罐。具體的密封方式有機(jī)械式及液面式兩種,為了在加油時油箱內(nèi)的蒸氣導(dǎo)向炭罐,需要在加油口處安裝一個由加油閥控制的燃油蒸氣通