汽油车燃油蒸发污染物控制原理分析.doc

汽油车燃油蒸发污染物控制原理分析谢国庆 车辆1004 3100401139一、分析背景 汽油车除排放的尾气会污染大气外,它的燃油箱等燃料供给系统产生的汽油蒸气(主要成份为HC)直接向外排放,也会污染大气。汽车排放的污染物主要有CO、HC、NOx等,这些污染物分别由汽车的排气管、曲轴箱和燃油系统排出。它们在整车污染物的排放中占有较大的比例。随着汽车工业的发展,汽油车燃油蒸发污染物的排放已成为亟待解决的问题。为此,分析了汽油车燃油蒸发污染物产生的原因和危害,探讨了汽油车燃油蒸发污染物控制技术的状况，并就我国最新公布的控制汽油车燃油蒸发污染物排放的法规要求,提出了发展汽油车燃油蒸发污染控制技术的新见解:控制从燃油的传输到汽油车使用全过程,抑制燃油蒸发和控制燃油蒸发污染物的排放,改进汽油车燃油蒸发污染物控制系统,以期达到环保和节能的目的。二、国内外发展现状国外对汽车HC蒸发排放产生机理的研究始于20世纪60年代中期,在汽车上安装燃油蒸发控制装置大幅降低了燃油蒸发排放。20世纪80年代后,更加严格的HC蒸发排放控制法规出台,促使汽车生产厂家及研究机构对汽车的燃油蒸发排放控制系统进行进一步的研究和改进,出现了许多新的汽车燃油蒸发控制技术。国内的第一个汽车燃油蒸发控制法规颂布于1993年。世纪之交,参照欧排放标准制定了新的HC排放控制法规。为使国产汽车满足新排放法规的要求,有必要借鉴国外近期的一些研究成果,对燃油蒸发控制系统进行改进。三、燃油蒸发控制系统的结构 燃油蒸发控制系统的作用是防止汽车油箱内蒸发的汽油蒸气排入大气。它由蒸气回收罐（亦称活性炭罐）、控制电磁阀、蒸气分离阀及相应的蒸气管道和真空软管等组成。蒸气分离阀安装在油箱的顶部，油箱内的汽油蒸气从该阀出口经管道进入蒸气回收罐。该阀的作用是防止汽车翻倾时油箱内的燃油从蒸气管道中漏出。蒸气回收罐内充满了活性炭颗粒，故又称为活性炭罐。活性炭可以吸附汽油蒸气中的汽油分子。当油箱内的汽油蒸气经蒸气管道进入蒸气回收罐时，蒸气中的汽油分子被活性炭吸附。 蒸气回收罐上方的另一个出口经真空软管与发动机进气歧管相通。软管中部有一个电磁阀控制管路的通断。当发动机运转时，如果电磁阀开启，则在进气歧管真空吸力的作用下，新鲜空气将从蒸气回收罐下方进入，经过活性炭后再从蒸气回收罐的出口进入软管的发动机进气歧管，把吸附在活性炭上的汽油分子（重新蒸发的）送入发动机燃烧，使之得到充分利用；蒸气回收罐内的活性炭则随之恢复吸附能力，不会因使用太久而失效。 进入进气歧管的回收燃油蒸气量必须加以控制，以防破坏正常的混合气成分。这一控制过程由微机根据发动机的水温、转速、节气门开度等运行参数，通过操纵控制电磁阀的开、闭来实现。在发动机停机或怠速运转时，微机使电磁阀关闭，从油箱中逸出的燃油蒸气被蒸气回收罐中的活性炭吸收。当发动机以中、高速运转时，微机使电磁阀开启，储存在蒸气回收罐内的汽油蒸气经过真空软管后被吸入发动机。此时，因为发动机的进气量较大，少量的燃油蒸气不会影响混合气的成分。3.1燃油蒸发控制系统的工作原理 由于昼夜温差变化和发动机运转所产生高温的影响，使油箱和化油器内汽油温度升高并通过各自的通气孔向大气中排放有害的燃油气体碳氢化合物（HC），污染环境，影响人类健康。国规定，对于燃油蒸发必须进行控制，使之低于规定的限值。现从燃油蒸发控制系统的工作原理、主要元件的工作原理两个方面介绍燃油蒸发控制系统的基础知识。3.1.1燃油蒸发控制系统的工作原理 油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，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阀，排放控制阀沙锅内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制，电磁阀受控制。 燃料蒸发排放控制系统主要由活性碳罐贮存装置、燃油蒸发净化控制装置和燃油箱燃油蒸发控制装置组成。 汽油是一种易挥发的液体，在常温下燃油箱经常充满蒸气，燃料蒸发控制系统的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。这个过程起重要作用的是活性碳罐贮存装置，因为活性碳有吸附功能，当汽车运行或熄火时，燃油箱的汽油蒸气通过管路进入活性碳罐的上部，新鲜空气则从活性碳罐下部进入活性碳罐。发动机熄火后，汽油蒸气与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性碳罐中，当发动机启动后，装在活性碳罐与进气歧管之间的燃油蒸发净化装置的电磁阀门打开，活性碳罐内的汽油蒸气被吸入进气歧管参加燃烧。 （1）当环境温度升高时，加速了油箱内的汽油蒸发，汽油蒸发气体（HC）通过吸附管、倾倒阀等流入炭罐，其内的活性炭将燃气吸收。 （2）当发动机运转时，进气管内产生负压，PCV阀打开，使炭罐内储存的燃气通过脱附管吸入到节气门板前方，并进入气缸进行燃烧。节气门开度不同，PCV阀开度也不同，脱附的燃气量不同。（3） 当车辆倾倒时（大于60度），倾倒阀关闭，使汽油无法流入炭罐。3.1.2燃油蒸发控制系统主要元件工作原理 炭罐工作原理 （1）炭罐的吸附过程： 在停机状态PCV阀关闭，HC气体通过吸附管进入炭罐被活性炭吸收，活性炭起到过滤作用，使HC气体不能从通气口排出。 （2）炭罐的脱附过程： 在发动机运转状态，负压管形成负压，PCV阀开启，HC气体通过脱附管进入气缸进行燃烧。 双向阀油箱盖工作原理（2）双向阀油箱盖工作原理： 当车辆行驶时，油箱内产生负压。当负压大于限值范围时，进气阀打开，保证油箱内压力平衡，不会导致断油。当吸附管路堵塞，燃油蒸气不能流入炭罐时，随油箱温度升高其内压力就会大幅度提高。当压力大于限值范围时，压力阀打开，高压卸载，燃油蒸气排放到大气，保证油箱内压力平衡。倾倒阀工作原理（1）车不倾倒：车体正常位置时，阀导通，燃油蒸气正常流过倾倒阀。（2）车辆倾倒：车体倾倒后（倾斜角度60），阀关闭，油箱内溢出的燃油不能流过倾倒阀。油气分离器工作原理 通过油气分离器，将燃油与燃油蒸气分离，使进入油气分离器的燃油蒸气进入炭罐，而使进入油气分离器的燃油回流至燃油箱中。四、燃油蒸发控制系统的作用及举例说明工作原理工作过程：油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，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阀，排放控制阀沙锅内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制，电磁阀受控制。 燃料蒸发排放控制系统主要由活性碳罐贮存装置、燃油蒸发净化控制装置和燃油箱燃油蒸发控制装置组成。汽油是一种易挥发的液体，在常温下燃油箱经常充满蒸气，燃料蒸发控制系统的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。这个过程起重要作用的是活性碳罐贮存装置，因为活性碳有吸附功能，当汽车运行或熄火时，燃油箱的汽油蒸气通过管路进入活性碳罐的上部，新鲜空气则从活性碳罐下部进入活性碳罐。发动机熄火后，汽油蒸气与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性碳罐中，当发动机启动后，装在活性碳罐与进气歧管之间的燃油蒸发净化装置的电磁阀门打开，活性碳罐内的汽油蒸气被吸入进气歧管参加燃烧。五、减少燃油蒸发排放的主要的技术措施减少油箱内产生燃油蒸气的数量可有效控制燃油蒸发。技术措施包括采用不回油的发动机燃油供给系统,采用机械效率高、摩擦生热少的不用燃油冷却的汽油泵,将油箱布置得远离热源以及提高炭罐的吸附阀的开启压力。不回油的发动机燃油供给系统可以防止燃油从发动机的油轨携带热量到燃油箱,减少油箱内的蒸气产生量。采用机械效率高的汽油泵,并采用燃油之外的介质来冷却油泵,可减少由油泵传导到油箱内燃油的热量,从而减少燃油的蒸发量。将油箱布置得远离发动机动力系统及尾气排放系统等热源,有助于减少因油箱受热而产生的蒸气量,提高炭罐的吸附阀的开启压力也可以减少油箱内的蒸气产生量,但过高的压力对油箱的耐压性能提出了更高的要求。目前国外的塑料油箱多采用复合材料制成,来提高它的耐压性能及抗渗透性。另一方面,国外汽车的炭罐吸附阀的开启压力设定得比国内产品低。通过提高炭罐有效吸附率、优化ECU吸脱附控制逻辑及脱附气流控制装置以及采用体积更大的炭罐,可提高炭罐的处理能力,减少燃油蒸发排放。提高炭罐的有效吸附率的方法有采用优质活性炭和提高炭罐的长径比等。炭罐容积越大,其中装载的活性炭越多,炭罐能够吸附的汽油蒸气就越多,炭罐被突破的机会就会大大减少,蒸发排放就少。加油蒸发排放可以通过改造加油站的加油装置或车载加油装置来加以控制。车载式加油蒸发排放控制装置不仅要在加油时对加油口进行密封,而且要能顺畅地将加油时油箱内的蒸气导向炭罐。具体的密封方式有机械式及液面式两种,为了在加油时油箱内的蒸气导向炭罐,需要在加油口处安装一个由加油阀控制的燃油蒸气通路,该通路的开闭由