馬春悅

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

隨著環(huán)保理念日漸深入人心，國(guó)家對(duì)車輛排放控制的標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越嚴(yán)格。低排放，低油耗的車輛成為顧客以及汽車制造商一致追求的目標(biāo)。汽車排放控制問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注，對(duì)汽車排放控制的各項(xiàng)研究也應(yīng)該得到更多重視。由于汽油的易揮發(fā)特性，使得在常溫狀態(tài)下汽車的燃油箱中常充滿大量的燃油蒸氣。為了保證安全，汽車燃油箱內(nèi)的氣壓要保持在1個(gè)大氣壓左右，當(dāng)外界影響使氣壓升高時(shí)，可使用單向閥將燃油蒸汽排出；氣壓下降時(shí)，使用另一個(gè)單向閥使外部的空氣進(jìn)入，由此而引起的燃油蒸汽排放量，占總排放量的20%。

因此，自20世紀(jì)90年代，我國(guó)就規(guī)定所有新出廠的汽車必須具備燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)（EVAP）?；钚蕴脊奘荅VAP的核心工作部件，其工作能力對(duì)車輛蒸發(fā)排放起到重要作用。本文所提出的碳罐空氣口結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，意在改善碳罐進(jìn)氣質(zhì)量，提高碳罐工作的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命，且成本較低，具有一定的實(shí)用性。

1 優(yōu)化目的及研究現(xiàn)狀

1.1 優(yōu)化目的

（1）碳罐空氣口一般裸露在外部容易被異物堵塞，當(dāng)碳罐進(jìn)行脫附工作時(shí)，一方面碳罐內(nèi)燃油蒸汽不能同新鮮空氣混合，使進(jìn)氣歧管內(nèi)混合氣變濃，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熱啟動(dòng)困難，無(wú)怠速或者怠速不穩(wěn)，且加速無(wú)力；另一方面空氣只能從油箱蓋的單向進(jìn)氣閥進(jìn)入，從而造成油箱供油時(shí)經(jīng)常處于負(fù)壓狀態(tài)，增加了燃油箱內(nèi)燃油蒸發(fā)的速度和耗油量，嚴(yán)重狀態(tài)可能導(dǎo)致汽車排氣管冒黑煙，汽車尾氣排放不達(dá)標(biāo)。

（2）碳罐空氣口無(wú)過(guò)濾裝置，碳罐進(jìn)氣時(shí)可能導(dǎo)致碳罐內(nèi)活性碳被污染，甚至影響發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，因此改善碳罐空氣口的環(huán)境和進(jìn)氣質(zhì)量，具有重要的意義。

1.2 研究現(xiàn)狀

由于碳罐空氣口出現(xiàn)失效會(huì)產(chǎn)生諸多影響，工程師從改進(jìn)碳罐空氣口結(jié)構(gòu)、增加空氣過(guò)濾裝置等措施入手，減少碳罐的失效。

張振興、丁勇等對(duì)碳罐進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在碳罐內(nèi)設(shè)置了一個(gè)蓋板，通過(guò)彈簧作用在蓋板上，將處于蓋板和罐體之間的活性碳充分壓緊，保證了活性炭的吸附性能；曾學(xué)勇、崔發(fā)成等在碳罐空氣口增設(shè)了三通閥，一個(gè)端口連接碳罐進(jìn)氣口，另兩個(gè)端口分別連接到機(jī)艙和前副車架，吸氣時(shí)碳罐本體與機(jī)艙之間的管路接通，排氣時(shí)碳罐本體與副車架處之間的管路接通，吸氣與排氣分開(kāi)有效避免燃油蒸汽在機(jī)艙內(nèi)囤積，同時(shí)在進(jìn)氣端采用防塵蓋對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾；羅張祥、黃波等通過(guò)EVAP中增設(shè)診斷開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)凈化電磁閥是否工作正常的實(shí)時(shí)檢測(cè)，避免凈化電磁閥處于常閉失效，不能及時(shí)脫附碳罐蒸汽，或者處于常開(kāi)失效，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、怠速性能以及燃油箱造成傷害；叢傳明、雷術(shù)彬等在碳罐本體上集成空氣濾清器，過(guò)濾碳罐進(jìn)入碳罐的空氣。

3 優(yōu)化后EVAP工作原理

3.1 提升碳罐進(jìn)氣質(zhì)量的措施

（1）在碳罐空氣入口出增設(shè)空氣濾清裝置，改善進(jìn)氣環(huán)境，提高進(jìn)氣質(zhì)量。

（2）將碳罐布置在相對(duì)封閉的位置，例如布置在前翼子板下面，避免外界泥污、灰塵進(jìn)入，將碳罐進(jìn)氣口堵塞。

（3）對(duì)碳罐空氣口結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化減少灰塵泥污的進(jìn)入。

3.2 優(yōu)化后EVAP結(jié)構(gòu)說(shuō)明

圖1為優(yōu)化后EVAP原理圖

（1）圖1中兩個(gè)翻車截止閥是為避免其中一個(gè)由于車輛不同工況液面不斷晃動(dòng)被堵塞，燃油蒸汽不能及時(shí)排出，使碳罐失去作用。

（2）圖1中翻車截止閥，當(dāng)汽車出現(xiàn)意外翻車事故，及時(shí)將翻車截止閥關(guān)閉，防止燃油外漏發(fā)生危險(xiǎn)。

（3）圖1中雙通閥（即保壓閥），油箱內(nèi)部正壓力達(dá)到雙通閥開(kāi)啟壓力時(shí)閥門打開(kāi)燃油蒸汽排出；油箱內(nèi)部負(fù)壓力達(dá)到雙通閥開(kāi)啟壓力時(shí)閥門打開(kāi)外界空氣吸入，平衡油箱內(nèi)部壓力。一般油箱負(fù)壓力絕對(duì)值小于正壓力絕對(duì)值，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)使油箱保持正壓力，有助于減少氣阻、保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性等。

（4）圖 1中將碳罐空氣口通過(guò)空氣管連接到空氣濾清器，與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管并聯(lián)，當(dāng)碳罐進(jìn)行吸附工作時(shí)，燃油蒸汽進(jìn)入碳罐被吸附，多余的空氣由空氣管進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管；當(dāng)碳罐進(jìn)行脫附工作時(shí)，脫附電磁閥打開(kāi)，進(jìn)氣歧管負(fù)壓作用下，空氣經(jīng)過(guò)空氣濾清器進(jìn)入碳罐，將碳罐內(nèi)的燃油蒸汽帶入到進(jìn)氣歧管中供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒。

（5）圖1中脫附電磁閥為常閉，在發(fā)動(dòng)機(jī)適時(shí)工況下，脫附電磁閥打開(kāi)對(duì)碳罐進(jìn)行脫附清理。

3.3 改進(jìn)型EVAP原理

由于車輛行駛工況和外界環(huán)境影響，燃油箱內(nèi)燃油溫度升高以及燃油不斷晃動(dòng)，加劇燃油蒸發(fā)使油箱內(nèi)部壓力升高，當(dāng)壓力達(dá)到雙通閥開(kāi)啟壓力時(shí)，雙通閥打開(kāi)，燃油蒸汽通過(guò)翻車截止閥、吸附管、雙通閥進(jìn)入碳罐吸附；碳罐脫附時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況適時(shí)打開(kāi)脫附電磁閥，在進(jìn)氣歧管真空壓力的作用下，外界空氣從空氣濾清器、空氣管、進(jìn)入碳罐，將碳罐中的燃油蒸汽帶走，通過(guò)脫附管，脫附電磁閥進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，供給發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒。

當(dāng)燃油溫度下降，燃油靜止時(shí)，燃油蒸汽液化油箱內(nèi)部壓力下降，油箱產(chǎn)生負(fù)壓達(dá)到雙通閥開(kāi)啟壓力，外界空氣經(jīng)過(guò)空氣濾清器、空氣管、碳罐、雙通閥、吸附管進(jìn)入到油箱補(bǔ)壓。

3.4 改進(jìn)型EVAP特點(diǎn)

目前的文獻(xiàn)、專利介紹中大多采用增加空氣過(guò)濾裝置、在碳罐空氣口增加防護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)改善碳罐進(jìn)氣環(huán)境，本文采用將碳罐空氣口通過(guò)空氣管連接到發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器端與進(jìn)氣管并聯(lián)的方式來(lái)提高氣質(zhì)量。該結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：

（1）改進(jìn)后的碳罐空氣口利用發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器對(duì)進(jìn)入碳罐的空氣進(jìn)行過(guò)濾，省去了額外增加的空氣過(guò)濾裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空間利用率高，同時(shí)也避免發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，由于碳罐空氣口堵塞使油箱長(zhǎng)期處于負(fù)壓狀態(tài)，增加供油氣阻，影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能。

（2）空氣經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器過(guò)濾后有效的保證了進(jìn)入碳罐的空氣質(zhì)量，在車輛維護(hù)時(shí)只需維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器，可以減少碳罐的維護(hù)次數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命，提高燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。

（3）碳罐吸附達(dá)到飽和時(shí)，通過(guò)空氣口向外界排放出燃油蒸汽，此結(jié)構(gòu)可以減少燃油蒸汽進(jìn)入駕駛艙內(nèi)，產(chǎn)生刺激性汽油味。

（4）此結(jié)構(gòu)實(shí)用性、可靠性較高，成本較低，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

4 結(jié)論

對(duì)于減少汽車排放，燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)起著重要的作用，碳罐做為EVAP的核心部件之一，提升碳罐的工作能力，延長(zhǎng)使用壽命具有很大的意義。影響碳罐的工作能力的因素有很多，本文從碳罐的空氣口結(jié)構(gòu)出發(fā)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器提高進(jìn)入碳罐的空氣質(zhì)量，可有效地避免由于使用環(huán)境惡劣造成碳罐空氣口堵塞，以及其失效后引起的一系列故障。該結(jié)構(gòu)成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有一定的實(shí)用性。

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