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浅析汽车燃油蒸发控制系统


汽车燃油蒸发控制系统主要由活性碳罐,安全阀,碳罐 电磁阀,空气滤清器,管路及支架等组成(见图2)。其系统 的性能,一方面与其部件性能有关,同时也受整车匹配效果 及环境情况所影响。
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图2汽车燃油蒸发控制系统
整个系统中,对整个排放贡献最大的就是碳罐。碳罐的 性能衡量参数主要是有效吸附率及脱附能力。而碳罐的吸附 及脱附能力主要依靠活性碳粉的工作能力。其中影响活性炭 性能的主要指标分别为:(1)比表面积,即活性炭所有孔隙 的表面积与其外形表面积之比,该比值越大,活性炭孔隙越 多,有效吸附能力越高;(2)活性炭孔径分布,即活性炭孔 隙按其直径大小的分布规律,分布中过渡孔和微孔所占的比 率越大,有效吸附率也越大。当然在选择过程中不能只追求 微孔的数量,如碳粉中存在大量微孔将直接导致碳粉脱附能 力下降,碳罐极易饱和,无法脱附最终失效。另当车辆长期 工作在阴霾大雾天气中,这时空气中的水蒸汽将被活性碳吸 附,从而减低活性炭的对汽油的吸附能力(见图3)。不过当
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Analysis Of vehicle fuel evaporative control system
He Yanbin,Du Xiaolin,Liu
Weifeng
(1.Great Wall Motor Company Limited Technology Center,Hebei Baoding 071000; 2.Hebei Automotive Engineering Technology Research Center,Hebei Baoding 07 1 000)
Abstract:The text analyses
emission pollutant volume caused by evaporation ofthe
fuel
injection
system in petrol vehicle
in the different period,also explains Keywords:HC CLC NO.:U464.3
major
functions and critical designs in all parts of evaporation emission system.
Evaporation emission;Fuel evaporation control system Document Code:A Article
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1、整车HC的主要来源
整车HC的主要是由整车塑料件析出物、橡胶件析出物、 曲轴箱析出物,燃油系统析出物构成,本文以介绍燃油系统 析出物为主。
作者简介:何彦彬,就职于长城汽车股份有限公司。
慢,油气产生较少。 当温度越高时,压力越低,燃油的蒸发性会越强。如果 整车采用全回油系统,这时回油管路压力相对供油管路压力 低,并且存在压力变化,产生燃油蒸汽的机率高,所以相比 较而言无回油系统的设计可以有效的减少燃油蒸气量。
ID:1671-7988(2015)03-11-03
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根据公安部交通管理局数据显示截至今年11月,我国机 动车保有量达2.23亿辆,汽车保有量达1.37亿辆,大中城市 中汽车保有量达到100万辆以上的城市数量达14个。可以说 中国正在逐步步入汽车时代,但随之而来的就是环境问题。 国家对汽车的污染物的控制也越来越严格。其中污染物来源 基本上包括:汽车尾气,曲轴箱泄漏和燃料供给系统中燃油 的蒸发。燃油蒸发排放的主要成分是HC,它占汽车总HC 排放量的20%左右。各6591.74大汽车公司为了控制HC的 挥出均设置了汽车燃油蒸发控制系统。 1.1汽车行驶过程中的蒸发排放 汽车行驶过程中燃油蒸气是指从发动机燃油供给系统析 出的燃油蒸汽。 车型行驶过程中空气流经燃油箱总成,从而带走燃油箱 温度,使温度不会积聚。当燃油箱内燃油温度低时,蒸发缓
图1温度变化示意图
空气干燥时,碳罐内水分蒸发后,碳罐工作能力可以基本恢
复。

1.3热浸蒸发排放 热浸蒸发排放是指汽车行驶停止后,风扇和迎风面的冷 却也停止,发动机系统的残余热量使燃油温度升高而引起的 蒸发排放。 它主要发生在车辆停止后1 h或更短的时间内。由于汽 车停止运转后燃油箱风冷效能消失,这时燃油温度受环境温 度、电子燃油泵温度释放、燃油管路温度积聚等导致汽车燃 油箱的温度显著高于车辆全天正常温度。由于燃油蒸发排放 量与油箱温度密切相关,所以这段时间虽然很短,但燃油蒸 发量却非常突出。 1.4燃油加注蒸发排放 燃油加注蒸发排放是指汽车加油过程所造成的汽油蒸发 排放。在加油的开始时,有时燃油箱内的正压力较高,打开 油箱盖时燃油蒸气会在压力作用下溢出油箱:在加油过程中, 油箱的蒸气容积不断减小,油箱内的气体向外排出,这时燃 油蒸气及加油时的汽油冲击作用所形成的小液滴就随之流入
参考文献
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【2】冯渊.汽车电器与电子控制技.2009,(11):70—71 [3]李哲英.MOS管模型.电f世界.2005,(02):36—38 [4]张兴.电力电子技术2010,(7):26—27.
(上接第12页) 现在国内主机』一也正在开发用r控制加油蒸发的系统(简称 ORVR系统),其主要手段是增加碳罐容积,使燃油加注过程 中的燃油蒸汽储存在碳罐内部,防止蒸汽外溢。 安全阀一边连接油箱,一边连接碳罐。发动机不工作时, 环境气温升高,油箱内产生汽油蒸汽形成正压,汽油蒸汽通 过此阀进入碳罐,被活性碳吸附;环境气温下降汽油蒸汽凝 结,油箱内形成负压时,大气通过碳罐和此阀进入油箱,给 油箱补气。其主要设计点在于开启压力设定值。如果油箱负 压较大时此阀不能打开的话,就存在发动机工作时将发生油 箱吸扁或发动机抖动火火的隐患。如果油箱正压时,此阀开 启压力不得大于3.63kPa,否则供油系统不满足我国法规关于 通气性的要求。不过可以适当的提高此阀的正向开启压力, 这样就可以把较多的燃油蒸汽储存在燃油箱(需考虑燃油箱 设计耐正压能力)内,呵以使碳罐的容积减小,同样也可以 通过整车测试。 碳罐电磁阀也称脱附控制阀。现在电喷汽车主要由发动 机ECU控制,碳罐电磁阀设计非常关键,它直接关系到碳罐 的清洗效果和对发动机性能的影响。若碳罐电磁阀的开启设 计不合理,会导致碳罐中汽油蒸气不能及时脱附到发动机中 燃烧掉,而是从碳罐中溢出,使得蒸发排放增加。或者在碳
2、总结
由国内的汽车发展来看,BCM已经越来越多的应用到商 用车领域,而BCM市场故障率+直居高不下。通过上述分析 可以看出,有很多故障,是可以在设计阶段解决规避的,通过 对这些问题进行总结分析、积累设计经验,就能更好的控制产 品质量,保证整车的可靠性。将前期的故障进行统计,形成学 习或借鉴的文件,可以作为汽车设计工程师的设计参考。
罐脱附过程中,较大的脱附流量虽然保证有良好的脱附效果, 但可能会影响发动机的空燃比,从而破坏发动机的性能,对 其整个系统中硬件造成不良影响。要保证碳罐既有良好的清 洗效果又不影响发动机的性能,对脱附阀的设计有如下要求: 大负荷情况下少进气:中等负荷时在不影响发动机性能的前 提下允许多进气(在不影响系统其他硬件的前提下);怠速时 尽量少进气或不进气。

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图3注水后的碳罐的吸附能力示意图
碳罐的结构形式对碳罐工作能力也有一定的影响,在碳 罐设计中尽量避免死角,使空气及燃油蒸汽可以尽可能的流 经炭粉。 为应对更为苛刻的法规要求,避免加油过程中的燃油蒸 发造成对环境的影响, (下转第39页)
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汽车实用技术
2015年第3期
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2015年第3期 1.2昼间蒸发排放
何彦彬等:浅析汽车燃油蒸发控制系统
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大气。另外,加油管在插入及拨出加油口时还会有燃油的滴 漏现象。
昼间蒸发排放是指由于大气温度对停放汽车的加热所引 发的燃油蒸发,蒸气膨胀并从油箱中溢出。 车辆行驶及停放过程中,由于整车燃油系统基本均处于 车辆底部,这时路面及环境温度对燃油供给系统就会有较大 的影响。 如图l所示,在中午10:00~14:00点时路面温度升高到 最高点,这时由于环境温度使油箱温度逐渐升高,油箱内的 蒸气量逐渐增多:当压力值高于设定的系统压力值时,蒸气 流经管路被碳罐吸附暂存;但由于碳罐容积限制,当大量蒸 汽不断涌出,碳罐将吸附饱和,少量蒸气会克服碳罐的阻挡 而溢出,造成昼问蒸发排放。在16:00~8:00点时间段中,环 境温度降低油箱内的温度逐步随之降低,燃油蒸气的压力逐 渐降低,当压力低于系统设定值时蒸气停止外溢;油箱的压 力继续降低,当压力低于大气压力时,真空度作用下逆向打 开,外界空气就会被吸进燃油箱。空气在进入油箱的过程中 会对碳罐产生逆向吹洗,将碳罐内吸附的部分蒸气吹回油箱, 这一过程称为反向脱附过程。脱附效应可使碳罐的吸附能力 得到一定程度的恢复。
发周期和开发费用的目的。在芯片选型上,可以选择输入电 压范围较大的芯片。LINEAR公司的LT3433型号电源芯片输 入电压范围可以从4V~60V,满足12V和24V车型电源系统通 用。当整车常电输入到控制器,通过电源电路将输入电压转 化为5v,提供给其他单片机。具体电路图如下,左侧部分为 电源入预处理电路,通过3个稳压管将大于42V的电压稳在 42V:右侧为DC/DC电源芯片的典型电路,DC/DC芯片可以将 4V一60V的电压转换成3.3V一20V的电压:芯片的17引脚为芯 片底部的焊盘,丰要用f散热。
3、结论
本文对汽油车燃油供给系统在不同时期的HC产生机 理,系统零部件的设计开发要点进行了分析阐述,为提升汽 车燃油蒸发控制系统的性能提供一个借鉴方向。
参考文献
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