畢國亮

（寧波震?？萍脊煞萦邢薰?，浙江 寧波 315600）

燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)（EVAP）運行過程要具備穩(wěn)定性，才能夠保證摩托車安全、平穩(wěn)的運行。為了解決這一問題，很多工程師專門對摩托車燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)中的碳罐結(jié)構(gòu)進行研究，希望能夠碳罐結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)效率。為此，針對系統(tǒng)的電控優(yōu)化，通過碳罐電磁閥的操作了解發(fā)動機的運行工況，對碳罐結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，提升碳罐吸附以及脫附性能，確保碳罐運行穩(wěn)定性，避免因為管路堵塞或者破裂對燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的碳罐結(jié)果造成影響。

1 研究背景

現(xiàn)在，人們逐漸意識到環(huán)境保護的重要性，開始在日常生活以及工作中加強重視。國家有關(guān)部門為了優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，也出臺了一系列車輛排放控制標(biāo)準(zhǔn)，以達到降低車輛排放的目的。在這一背景下，摩托車設(shè)計與制造面臨新要求，致力于降低排放與油耗，這不僅是行業(yè)發(fā)展趨勢，也是顧客所追求的目標(biāo)。目前，汽車排放控制得到了極大的關(guān)注，汽車排放控制相關(guān)研究也需要給予重視。因為汽油容易揮發(fā)，如果長期保持在常溫狀態(tài)下，燃油箱內(nèi)便會生成大量燃油蒸氣?？紤]到行車安全，對于燃油箱的氣壓務(wù)必要控制在1 個大氣壓，一旦受外界因素影響提高氣壓，可以通過單向閥排出燃油蒸汽；若是氣壓降低，則可以通過另外的單向閥吸入外部空氣，這一行為所形成的燃油蒸汽排放量在總排放量中占比20%左右。

為此，我國從20 世紀(jì)末開始，在研制摩托車時便已經(jīng)有了燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，活性碳罐屬于最為重要的部件，直接關(guān)系到車輛蒸發(fā)排放。為了使碳罐性能達到最佳，需要對碳罐結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，一方面可以將碳罐進氣質(zhì)量進行優(yōu)化；另一方面，也可以保證碳罐的穩(wěn)定運行，延長使用期限，節(jié)省成本。

2 碳罐結(jié)構(gòu)優(yōu)化現(xiàn)狀

一方面，碳罐空氣口如果長期暴露在外，便會被異物堵塞，一旦碳罐開始執(zhí)行脫附工作，碳罐中的燃油蒸汽無法快速融合新鮮空氣，增加進氣歧管中混合氣的濃度，這樣一來，便會提高發(fā)動機熱啟動的難度，加速力度不夠。另一方面，碳罐空氣口并沒有設(shè)置過濾裝備，碳罐進氣可能會被碳罐中的活性碳所污染，長此以往，便會縮減發(fā)動機的使用時間，可見碳罐結(jié)構(gòu)優(yōu)化對于進氣質(zhì)量以及尾氣排放質(zhì)量的重要作用。如果碳罐空氣口效用降低，會對摩托車運行帶來一些影響，技術(shù)人員可以從碳罐空氣口結(jié)構(gòu)、空氣過濾裝置等方面著手，避免此問題。在碳罐結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，可以在碳罐中放置蓋板，利用彈簧作用壓緊蓋板、罐體中間部位的活性碳，使活性炭吸附性達到最佳。碳罐空氣口處建議設(shè)置三通閥，其中一個端口與碳罐的進氣口相連，另外兩個端口則和機艙、前副車架相連，吸氣狀態(tài)下碳罐和機艙所有管路連接，排氣狀態(tài)下碳罐和副車架的管路連接，吸氣、排氣脫離便可以規(guī)避機艙中燃油蒸汽堆積，進氣端可以設(shè)置防塵蓋，將外部進入的空氣過濾。燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)內(nèi)部還可以設(shè)置診斷開關(guān)，負責(zé)凈化電磁閥運行狀態(tài)的檢測，以免凈化電磁閥因為處于常閉狀態(tài)而失去效用，無法脫附碳罐蒸汽，或是因為凈化電磁閥常開狀態(tài)而失效，這樣一來，便會直接影響發(fā)動機的動力性和怠速性。摩托車碳罐建議設(shè)置空氣濾清器，對從外部進入到碳罐內(nèi)的空氣進行過濾。

3 燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的碳罐結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 碳罐進氣質(zhì)量控制

第一，碳罐空氣入口位置可以設(shè)置空氣濾清設(shè)備，對進氣環(huán)境進行優(yōu)化，同時也可以保證進氣質(zhì)量；第二，將碳罐位置選擇在封閉處，以免外部環(huán)境的灰塵等進入碳罐內(nèi)部，導(dǎo)致進氣口被堵塞；第三，碳罐空氣口結(jié)構(gòu)需要進行優(yōu)化，預(yù)防灰塵、泥污等的進入。

3.2 碳罐結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了實現(xiàn)燃油蒸發(fā)排放系統(tǒng)的正常運行，需要對碳罐結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。第一，設(shè)置兩個翻車截止閥，以免因為車摩托車工況差異，導(dǎo)致液面晃動出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，并因燃油蒸汽排出不及時對碳罐結(jié)構(gòu)運行造成影響。第二，如果摩托車出現(xiàn)翻車現(xiàn)象，可以關(guān)閉翻車截止閥，以免因為燃油外漏對駕駛?cè)说娜松戆踩斐赏{。第三，油箱內(nèi)的正壓力如果已經(jīng)與開啟雙通閥壓力相同，這時便可以打開閥門，將內(nèi)部的燃油蒸汽及時排出；油箱中的負壓力若是已經(jīng)與雙通閥開啟時的壓力相同，需要將閥門打開，進入外部空氣，使油箱內(nèi)壓力達到平衡。通常油箱的正壓力絕對值要大于負壓力絕對值，發(fā)動機處于運行狀態(tài)下，要確保油箱維持在正壓力狀態(tài)，這對于降低氣阻，提高發(fā)動機動力性能有重要作用。第四，利用空氣管將碳罐空氣口和空氣濾清器進行連接，保持其與發(fā)動機進氣管處于并聯(lián)狀態(tài)，一旦碳罐開始吸附工作，那么燃油蒸汽進入到碳罐內(nèi)也會被吸附，其余空氣則會通過空氣管被吸入到發(fā)動機進氣管當(dāng)中；若是碳罐開始脫附工作，這時便可以開啟脫附電磁閥，在進氣管負壓的前提下，空氣通過空氣濾清器便可以進入碳罐內(nèi)部，碳罐結(jié)構(gòu)中的燃油蒸汽也會隨之進入進氣管當(dāng)中，為發(fā)動機燃燒提供動力。第五，脫附電磁閥處于常閉狀態(tài)，當(dāng)發(fā)動機處于適當(dāng)?shù)墓r，這時便可以開啟脫附電磁閥，進行碳罐脫附清理操作。

3.3 優(yōu)化燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)

因為摩托車運行工況與外界環(huán)境等因素的影響，燃油箱中的燃油溫度會有所提升，這時燃油晃動，使燃油蒸發(fā)速度加快，便會導(dǎo)致油箱壓力提升，一旦壓力與開啟雙通閥壓力相同，雙通閥就會開啟，內(nèi)部的燃油蒸汽便會利用翻車截止閥、吸附管以及雙通閥等機內(nèi)到碳罐結(jié)構(gòu)內(nèi)。若燃油溫度降低，使燃油處于靜止?fàn)顟B(tài)，這時燃油蒸汽液化油箱中的壓力也會隨之降低，油箱會形成負壓，并且與雙通閥開啟壓力相同，外部的空氣在空氣濾清器、碳罐以及空氣管等的作用下會進入油箱補壓。

按照現(xiàn)有資料分析，發(fā)現(xiàn)摩托車碳罐結(jié)構(gòu)內(nèi)部會設(shè)置空氣過濾裝置，并且碳罐空氣口處也會增加防護結(jié)構(gòu)，以此對碳罐進氣進行優(yōu)化。針對上文提到的利用空氣管將碳罐空氣口與發(fā)動機相連，空氣濾清器端、進氣管并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)勢在于全面提升氣質(zhì)量，具體特征如下：第一，經(jīng)過優(yōu)化的碳罐空氣口，通過發(fā)動機空氣濾清器過濾碳罐內(nèi)部的空氣，如此一來，便無須再設(shè)置其他空氣過濾設(shè)備，且該結(jié)構(gòu)比較簡單，可以利用現(xiàn)有空間，以免發(fā)動機運行過程中因為碳罐空氣口堵塞導(dǎo)致油箱負壓運行，供油氣阻提升，對發(fā)動機的動力性造成影響。第二，發(fā)動機空氣濾清器對空氣進行過濾之后，確保碳罐內(nèi)部的空氣質(zhì)量，摩托車維護過程中，只需要對發(fā)動機內(nèi)設(shè)置的空氣濾清器進行維護，由此便可以縮減碳罐的維護數(shù)量，將使用期限延長。第三，碳罐吸附如果已經(jīng)接近飽和，這時可以利用空氣口將燃油蒸汽排出，以免燃油蒸汽進入至駕駛艙，形成帶有刺激性的汽油味道。

3.4 活性碳罐性能優(yōu)化

碳罐性能與有效吸附量、初始工作性能、最終工作性能、通氣阻力以及脫附殘存量等有關(guān)。在相關(guān)規(guī)定中，對碳罐運行參數(shù)進行了規(guī)定，汽油初始工作性能≥6.5g/100ml，汽油最終工作性能≥5.2g/100ml。為了更清晰地了解碳罐的性能，并對碳罐性能進行優(yōu)化，下面針對碳罐臺架測試系統(tǒng)中的碳罐工作性能測驗為例展開分析，重點了解環(huán)境溫度、體積等對碳罐工作性能的影響。

試驗在相同環(huán)境下進行，首先使用有效容積1200ml 的碳罐脫附空氣，脫附流量設(shè)置為25L/min，脫附體積則為600 個碳罐的有效容積。其次，將5000 容積丁烷以及50 氮氣混合氣作為試驗用氣體，碳罐吸附速度分別為40g/h、50g/h、70g/h、90g/h、140g/h，當(dāng)達到臨界點時便可結(jié)束，這時碳罐吸附飽和后，便會從通大氣口處將碳氫化合物逸出，試驗人員對吸附前、后碳罐的質(zhì)量差進行測量，所有吸附速率的試驗均要反復(fù)6 次，最后求取平均值。

4 結(jié)語

綜上所述，燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的碳罐結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其一需要增設(shè)空氣過濾裝置，對外部進入的空氣進行過濾，避免堵塞問題，其二則要完善控制系統(tǒng)，保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，從而提高摩托車運行質(zhì)量，減少尾氣排放。