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摩托车炭罐性能的研究
来源:摩托车技术  作者:佚名  2018-05-25 07:51:13

    摘要:炭罐作为决定摩托车燃油蒸发性能的核心部件,炭罐的工作能力直接决定着整车燃油蒸发性能的优劣,本文就影响炭罐性能的几个重要因素进行定量的分析,可以更好的为摩托车企业针对不同的车型在开发和炭罐匹配过程中提供帮助。

    随着《GB 14622-2016摩托车污染物排放限制及测量方法(中国第四阶段)》标准的发布,标准试验方法的变更及限值的加严,对我国摩托车生产企业在技术上提出了更高的要求。例如在IV型试验蒸发污染物排放试验项目中,燃油蒸发染污物排放的检测,相比现阶段实施的GB 20998- 2007标准区别不大,变化较大的是增加了对炭罐初始工作能力的检测要求,因为炭罐作为燃油蒸发排放控制系统的最主要的零部件,其性能往往决定着整台车的燃油蒸发排放控制性能。如何有效地提升炭罐的吸附能力,则成为降低整台车燃油蒸发污染物排放的关键。本文就决定炭罐工作能力的几方面因素进行分析,希望可以为摩托车生产企业在产品开发及匹配调试过程中提供帮助。

    1 炭罐的工作原理及作用
    炭罐作为摩托车燃油蒸发污染物排放控制的核心部件,在车辆运行过程中主要包含吸附和脱附两个过程,吸附是利用炭罐内活性炭的吸附作用,将从燃油供给系统中溢出来的汽油蒸汽暂时吸附在炭罐内;脱附则是在一定真空负压的条件下,使炭罐吸附的蒸汽脱出,脱附出来的汽油蒸汽从发动机进气口进入燃烧室燃烧,随后炭罐内的活性炭恢复吸附能力。因此可以说炭罐是燃油蒸发污染物排放系统中汽油挥发物的中转站。假如车辆中没有安装炭罐,燃油蒸发污染物会直接排放到大气中,对大气造成严重污染。另外,不管是在标准GB 20998-2007还是在刚刚发布的GB44622-2016中,在燃油蒸发昼间换气试验中,都包含对油箱加热的过程,油箱内燃油受热挥发膨胀造成油箱内压强增大,在压差的作用下,燃油蒸汽进人炭罐。刚开始,炭罐内的活性炭还具有吸附能力,燃油蒸汽被吸附储存在炭罐中。随着吸附量的增加,活性炭趋于饱和,燃油蒸汽则会通过炭罐排放到大气中,对大气造成污染。因此炭罐的吸附能力对车辆的燃油蒸发控制性能起着决定性作用。

    2 影响炭罐性能的几个关键因素
    2.1活性炭对炭罐性能的影响
    炭罐的工作能力与充装的活性炭的吸附能力密切相关,一般活性炭的吸附能力越强,对应的炭罐的工作能力越强。活性炭的吸附能力主要取决于活性炭的孔道结构,活性炭的孔道结构分为大孔道、中孔道和微孔道。中孔道的直径为20A。至50A。(其中1A。=1×10  -7 mm),对汽油蒸汽的吸附和脱附能力都很强。直径在20 A。以下的孔道为微孔道,微孔道吸附能力较强,但吸附后不易脱附,容易形成油蒸汽的残留。孔道直径在50 A。以上为大孔道,大孔道是汽油蒸汽的通道,脱附能力较强,但吸附能力较差。所以,中孔道越多,活性炭的工作能力越大,合理选择不同孔道比例的活性炭是提高炭罐性能的重要途径。
     2.2温度对炭罐吸附的影响
    活性炭吸附汽油蒸汽是一个放热过程,脱附过程是一个吸热过程,从热力学观点可知,温度降低有利于活性炭吸附,温度升高有利于脱附。
    如果吸附和脱附的温度相等,那么温度对炭罐的性能就没有明显地影响,针对摩托车所装的炭罐位置的最高温度可达到50℃以上,在热浸损失过程中炭罐吸附HC的能力减弱,从而导致油箱产生的燃油蒸气不能被完全吸附而直接从炭罐的通大气口排放到大气中去,因此炭罐工作环境温度对整车燃油蒸发排放有很大的影响。
    为了进一步研究温度对炭罐性能的影响,本文采用相同类型结构的炭罐分别在25℃、 30℃、 40℃、50℃ 60℃和70℃的试验温度下进行了炭罐性能试验,结果如表1所示。

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