浅析燃油蒸发排放控制系统碳罐结构优化

浅析燃油蒸发排放控制系统碳罐结构优化

毕国亮

（宁波震裕科技股份有限公司，浙江 宁波 315600）

摘要：为了减少摩托车的尾气排放，针对燃油蒸发排放控制系统的碳罐结构进行优化。首先，介绍研究背景，了解碳罐结构研究现状；其次，阐述碳罐结构优化现状，掌握优化成果；最后，从4个方面提出建议，明确优化碳罐结构的有效方法，从而得出结论，碳罐作为摩托车的核心结构，要保证其正常运行，才能够提高运行的稳定性。

关键词：燃油蒸发排放控制系统；碳罐结构；摩托车；碳罐电磁阀

中图分类号：U464.13   文献标识码：A   文章编号：1671-0711（2019）08（上）-0090-02

燃油蒸发排放控制系统（EVAP）运行过程要具备稳定性，才能够保证摩托车安全、平稳的运行。为了解决这一问题，很多工程师专门对摩托车燃油蒸发排放控制系统中的碳罐结构进行研究，希望能够碳罐结构优化，提高燃油蒸发排放控制系统效率。为此，针对系统的电控优化，通过碳罐电磁阀的操作了解发动机的运行工况，对碳罐结构进行优化，提升碳罐吸附以及脱附性能，确保碳罐运行稳定性，避免因为管路堵塞或者破裂对燃油蒸发排放控制系统的碳罐结果造成影响。1 研究背景

现在，人们逐渐意识到环境保护的重要性，开始在日常生活以及工作中加强重视。国家有关部门为了优化生态环境，也出台了一系列车辆排放控制标准，以达到降低车辆排放的目的。在这一背景下，摩托车设计与制造面临新要求，致力于降低排放与油耗，这不仅是行业发展趋势，也是顾客所追求的目标。目前，汽车排放控制得到了极大的关注，汽车排

放控制相关研究也需要给予重视。因为汽油容易挥发，如果长期保持在常温状态下，燃油箱内便会生成大量燃油蒸气。考虑到行车安全，对于燃油箱的气压务必要控制在1个大气压，一旦受外界因素影响提高气压，可以通过单向阀排出燃油蒸汽；若是气压降低，则可以通过另外的单向阀吸入外部空气，这一行为所形成的燃油蒸汽排放量在总排放量中占比20%左右。

为此，我国从20世纪末开始，在研制摩托车时便已经有了燃油蒸发排放控制系统。该系统中，活性碳罐属于最为重要的部件，直接关系到车辆蒸发排放。为了使碳罐性能达到最佳，需要对碳罐结构进行优化，一方面可以将碳罐进气质量进行优化；另一方面，也可以保证碳罐的稳定运行，延长使用期限，节省成本。2 碳罐结构优化现状

一方面，碳罐空气口如果长期暴露在外，便会被异物堵塞，一旦碳罐开始执行脱附工作，碳罐中的燃油蒸汽无法快

处于常开，能快速排出设备内的空气和冷态冷凝水。生产线疏水阀数量一共267台。

根据系统回收能源后，大约1.6个月可以实现设备投资的回收。通过优化，提高换热器加热速度，

图3 浮球疏水阀

据换热负荷变化，冷凝水排放能力增加，避免了开放旁通导致的蒸汽损失，同时降低了蒸汽的泄漏率，在节约能源的同时，也提高了工艺的稳定性。

参考文献: 

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避免开启疏水阀旁通，减少泄漏量。同时，也提高了换热工艺的稳定性。

5 结语

（1）锅炉房节能方案。通过锅炉房电导率的检测，重新调整锅炉排污率，优化了锅炉的运行情况。将排污率由原4%降至0.5%。

（2）硫化车间节能方案。设计一套闪蒸罐及疏水阀组，车间冷凝水全部回收至闪蒸罐，而后利用引射装置回收直排的闪蒸汽，用于现有蒸汽系统的加热。通过优化，回收绝大部分闪蒸蒸汽，降低蒸汽系统能耗，并消除排空气口的冒汽现象。

（3）压延车间和密炼车间的节能方案：压延机、干燥滚上的疏水阀改进为浮球疏水阀，增加了系统的排气功能，根

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速融合新鲜空气，增加进气歧管中混合气的浓度，这样一来，便会提高发动机热启动的难度，加速力度不够。另一方面，碳罐空气口并没有设置过滤装备，碳罐进气可能会被碳罐中的活性碳所污染，长此以往，便会缩减发动机的使用时间，可见碳罐结构优化对于进气质量以及尾气排放质量的重要作用。如果碳罐空气口效用降低，会对摩托车运行带来一些影响，技术人员可以从碳罐空气口结构、空气过滤装置等方面着手，避免此问题。在碳罐结构优化的过程中，可以在碳罐中放置盖板，利用弹簧作用压紧盖板、罐体中间部位的活性碳，使活性炭吸附性达到最佳。碳罐空气口处建议设置三通阀，其中一个端口与碳罐的进气口相连，另外两个端口则和机舱、前副车架相连，吸气状态下碳罐和机舱所有管路连接，排气状态下碳罐和副车架的管路连接，吸气、排气脱离便可以规避机舱中燃油蒸汽堆积，进气端可以设置防尘盖，将外部进入的空气过滤。燃油蒸发排放控制系统内部还可以设置诊断开关，负责净化电磁阀运行状态的检测，以免净化电磁阀因为处于常闭状态而失去效用，无法脱附碳罐蒸汽，或是因为净化电磁阀常开状态而失效，这样一来，便会直接影响发动机的动力性和怠速性。摩托车碳罐建议设置空气滤清器，对从外部进入到碳罐内的空气进行过滤。3 燃油蒸发排放控制系统的碳罐结构优化 3.1 碳罐进气质量控制

第一，碳罐空气入口位置可以设置空气滤清设备，对进气环境进行优化，同时也可以保证进气质量；第二，将碳罐位置选择在封闭处，以免外部环境的灰尘等进入碳罐内部，导致进气口被堵塞；第三，碳罐空气口结构需要进行优化，预防灰尘、泥污等的进入。3.2 碳罐结构优化

为了实现燃油蒸发排放系统的正常运行，需要对碳罐结构进行优化。第一，设置两个翻车截止阀，以免因为车摩托车工况差异，导致液面晃动出现堵塞现象，并因燃油蒸汽排出不及时对碳罐结构运行造成影响。第二，如果摩托车出现翻车现象，可以关闭翻车截止阀，以免因为燃油外漏对驾驶人的人身安全造成威胁。第三，油箱内的正压力如果已经与开启双通阀压力相同，这时便可以打开阀门，将内部的燃油蒸汽及时排出；油箱中的负压力若是已经与双通阀开启时的压力相同，需要将阀门打开，进入外部空气，使油箱内压力达到平衡。通常油箱的正压力绝对值要大于负压力绝对值，发动机处于运行状态下，要确保油箱维持在正压力状态，这对于降低气阻，提高发动机动力性能有重要作用。第四，利用空气管将碳罐空气口和空气滤清器进行连接，保持其与发动机进气管处于并联状态，一旦碳罐开始吸附工作，那么燃油蒸汽进入到碳罐内也会被吸附，其余空气则会通过空气管被吸入到发动机进气管当中；若是碳罐开始脱附工作，这时便可以开启脱附电磁阀，在进气管负压的前提下，空气通过空气滤清器便可以进入碳罐内部，碳罐结构中的燃油蒸汽也会随之进入进气管当中，为发动机燃烧提供动力。第五，脱附电磁阀处于常闭状态，当发动机处于适当的工况，这时便可以开启脱附电磁阀，进行碳罐脱附清理操作。3.3 优化燃油蒸发排放控制系统

因为摩托车运行工况与外界环境等因素的影响，燃油箱中的燃油温度会有所提升，这时燃油晃动，使燃油蒸发速度

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加快，便会导致油箱压力提升，一旦压力与开启双通阀压力相同，双通阀就会开启，内部的燃油蒸汽便会利用翻车截止阀、吸附管以及双通阀等机内到碳罐结构内。若燃油温度降低，使燃油处于静止状态，这时燃油蒸汽液化油箱中的压力也会随之降低，油箱会形成负压，并且与双通阀开启压力相同，外部的空气在空气滤清器、碳罐以及空气管等的作用下会进入油箱补压。

按照现有资料分析，发现摩托车碳罐结构内部会设置空气过滤装置，并且碳罐空气口处也会增加防护结构，以此对碳罐进气进行优化。针对上文提到的利用空气管将碳罐空气口与发动机相连，空气滤清器端、进气管并联的结构，其优势在于全面提升气质量，具体特征如下：第一，经过优化的碳罐空气口，通过发动机空气滤清器过滤碳罐内部的空气，如此一来，便无须再设置其他空气过滤设备，且该结构比较简单，可以利用现有空间，以免发动机运行过程中因为碳罐空气口堵塞导致油箱负压运行，供油气阻提升，对发动机的动力性造成影响。第二，发动机空气滤清器对空气进行过滤之后，确保碳罐内部的空气质量，摩托车维护过程中，只需要对发动机内设置的空气滤清器进行维护，由此便可以缩减碳罐的维护数量，将使用期限延长。第三，碳罐吸附如果已经接近饱和，这时可以利用空气口将燃油蒸汽排出，以免燃油蒸汽进入至驾驶舱，形成带有刺激性的汽油味道。 3.4 活性碳罐性能优化

碳罐性能与有效吸附量、初始工作性能、最终工作性能、通气阻力以及脱附残存量等有关。在相关规定中，对碳罐运行参数进行了规定，汽油初始工作性能≥6.5g/100ml，汽油最终工作性能≥5.2g/100ml。为了更清晰地了解碳罐的性能，并对碳罐性能进行优化，下面针对碳罐台架测试系统中的碳罐工作性能测验为例展开分析，重点了解环境温度、体积等对碳罐工作性能的影响。

试验在相同环境下进行，首先使用有效容积1200ml的碳罐脱附空气，脱附流量设置为25L/min，脱附体积则为600个碳罐的有效容积。其次，将5000容积丁烷以及50氮气混合气作为试验用气体，碳罐吸附速度分别为40g/h、50g/h、70g/h、90g/h、140g/h，当达到临界点时便可结束，这时碳罐吸附饱和后，便会从通大气口处将碳氢化合物逸出，试验人员对吸附前、后碳罐的质量差进行测量，所有吸附速率的试验均要反复6次，最后求取平均值。4 结语

综上所述，燃油蒸发排放控制系统的碳罐结构优化，其一需要增设空气过滤装置，对外部进入的空气进行过滤，避免堵塞问题，其二则要完善控制系统，保证系统运行稳定性，从而提高摩托车运行质量，减少尾气排放。

参考文献：

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