碳罐是汽車汽油蒸發控制系統(EVAP)的一部分, 是汽油車燃油蒸氣吸附脫附裝置,它是為了減少汽車燃油箱、化油器內汽油蒸發物的排放而引入的。
20世紀90年代,美國美德維實偉克公司報道了采用磷酸活化經浸漬、低溫處理、成型、活化制備顆粒活性炭的方法。自1995年起,中國規定所有新出廠的汽車必須具備此系統。中國于2020 年 7月1日起在全國范圍內實施。受此影響,汽車燃油蒸發有效控制及回收成為研究熱點。汽車碳罐作為燃油蒸發排放污染物控制系統的關鍵零部件之一,正面臨升級換代,迫切需要研發高性能的汽車碳罐用活性炭。
當發動機熄火后,汽油蒸汽與新鮮 空氣在罐內混合并貯存在活性碳罐中,而當發動機啟動 后,裝在活性碳罐與進氣歧管之間的電磁閥門打開,而且也降低了油耗。碳罐在這個系統中的主要工作就是收集和儲存汽油蒸汽,是最為關鍵的裝置。燃油蒸發控制系統主要依靠活性碳罐的工作能力來實現對蒸發排放的控制。
發展歷程
20世紀90年代,美國美德維實偉克公司報道了采用磷酸活化經浸漬、低溫處理、成型、活化制備顆粒活性炭的方法。自1995年起,中國規定所有新出廠的汽車必須具備此系統。截止2020年4月,中國使用的此類活性炭主要依賴進口。雖然中國汽車都已裝備碳罐,但受制于碳罐用活性炭吸附能力有限,燃油揮發造成的損失仍然巨大。為加強機動車排放污染物控制,響應國家打贏藍天保衛戰的號召,生態環境部頒發了輕型車排放法規,即國六排放標準,于2020 年 7月1日起在全國范圍內實施。受此影響,汽車燃油蒸發有效控制及回收成為研究熱點。汽車碳罐作為燃油蒸發排放污染物控制系統的關鍵零部件之一,正面臨升級換代,迫切需要研發高性能的汽車碳罐用活性炭。
構造及工作原理
碳罐構造
碳罐的本體材料一般選用 PA66 或 PA66+GF30。碳罐腔體一般設計 2-4 個。碳罐長徑比一般設計 3.5-4 之間;在這個范圍內滲透排放量是最佳。一般雙腔的碳罐,隔板在 1/3 處滲透排放值最低;多腔的碳罐主腔中的隔板也應在腔體的 1/3 處;國六的碳罐的長徑比一般在 3.5-4 之間時排放滲透最佳;碳罐填裝緊實度一定要設計好,主要是彈簧力的設計和碳粉的選擇。通過活性炭的吸附作用,還有發動機進氣管內的負壓,實現了汽油蒸氣的存儲和燃燒,進而體現碳罐的脫附性能。
碳罐一般裝在汽油箱和發動機之間,但其形狀和安裝位置因車而異,有些形狀是圓柱形的,有些則是長方體形的,有些是裝在車架上的,也有的是裝在發動機的前罩附近。雖然碳罐的位置因車而不同,但我們在車上找到它并不困難。因為油箱上一般都只有三根管子,給發動機供油的管子和回油管都是與發動機相關的,那么沿著剩下的那個管子順藤摸瓜就能夠找到碳罐了。由于油箱的油管一般在車底,如果按照這種方法找有一定難度的話,則可以考慮另外一種辦法:順著節氣門后面接出的管子找,有時電磁閥組件會和碳罐做成一個整體,這時會在塑料外殼上發現一個長方形的小盒子,而這就是碳罐的所在地。
工作原理
碳罐是汽車汽油蒸發控制系統(EVAP)的一部分,是汽油車燃油蒸氣吸附脫附裝置,它是為了減少汽車燃油箱、化油器內汽油蒸發物的排放而引入的。自1995年起,我國規定所有新出廠的汽車必須具備EVAP系統。這個系統的工作原理是當發動機熄火后,汽油蒸汽與新鮮 空氣在罐內混合并貯存在活性碳罐中,而當發動機啟動后,裝在活性碳罐與進氣歧管之間的電磁閥門適時打開,活性碳罐內的汽油蒸汽被吸入進氣歧管參加燃燒,從而降低油耗。碳罐在這個系統中的主要工作就是收集和儲存汽油蒸汽,是最為關鍵的裝置。裝在車上的碳罐其實是一個總成,它的外殼一般都是用塑料制造,用可以吸附蒸汽的活性炭顆粒作為內部填充物,頂部還設有用來控制進入進氣歧管的汽油蒸汽和空氣數量的清洗控制閥、用來凈化汽油蒸汽的濾網等。
當汽車燃油箱中的燃油壓力超過油箱內的燃油蒸氣閥及活性碳罐吸附閥的開啟壓力時,燃油蒸氣 閥及活性碳罐吸附閥開啟,燃油蒸氣從相關路徑 進入活性碳罐內,由于活性炭具有較強的吸附性,燃油蒸氣被吸附并儲存在活性碳罐中。然而活性碳罐的吸附能力是有限的,受活性碳罐的材質、幾何特性、燃油蒸氣流量和工作溫度等因素影響,因此活性碳罐必須同時具有一定的脫附能力(又稱清洗能力),使得處于吸附飽和狀態的活性碳罐能重新恢復吸附能力。
主要分類
碳罐內是將活性炭作為填充物作為吸附劑來使用的,吸附在碳罐內的蒸氣可以通過以下兩種方 式得到脫附機械脫附通過膜片閥清除蒸氣,膜片閥通過節流 閥產生負壓控制信號起作用,脫附效率由脫附孔的大小 來控制。機械脫附碳罐可分為常開式和常閉式,常閉式較少使用。電子脫附 電子脫附的脫附管由電磁閥組成,電磁 閥通過控制單元產生的控制信號起作用,脫附效率由電磁閥來控制。電子脫附為目前普遍使用的脫附方式。
應用領域
碳罐是一種臨時性存儲由燃油箱蒸發 出來的汽油蒸氣的零件,并通過發動機在運轉過程中產生的負壓,將汽油蒸氣吸入進氣管后燃燒掉,以達到脫附的目的。碳罐隸屬于汽油蒸發控制系統的一部分,該系統是為了避免在發動機停止運轉后燃油蒸氣逸入空氣而設置的,自1995年起,中國規定所有新出 廠的汽車必須具備此系統。
作用
由于汽油的易揮發特性,使得在常溫狀態下汽車的燃油箱中常充滿大 量的燃油蒸氣,而這一部分燃油蒸氣的泄露導致的 排放量約占排放總量的 20%,是影響車輛排放控制 的一項重要因素。因此活性碳罐的工作能力對車輛蒸發排放的控制起到主要作用。燃油蒸發控制系統主要依靠活性碳罐的工作能力來實現對蒸發排放的控制。
注意事項
主要有以下幾個方面:
(1)車輛行駛異響。汽車發動機在非怠速運轉的工況下,時不時可以聽到“噠噠”的響聲。當環境溫度比較低時,這種響聲更加明顯。遇到這種狀況時不要驚慌,首先要找到車上的碳罐電磁閥,判斷“噠噠”的聲響是不是它所發出的,如果是那就不必理會了。因為,碳罐電磁閥在油門打開時會產生斷續的開關動作,從而發出聲音,這屬于正常現象。
(2)踩油門唑車,車內油味較大。當駕駛員踩油門加速時唑車,并且車內的汽油味比較大時,要格外注意碳罐系統中的管路是否破損。由于汽油蒸汽會沿著破損處直接排入大氣中,所以會造成車內汽油味較大。而如果管路漏油,這時進入發動機進氣道的是空氣而不是燃油蒸汽,這樣勢必會造成發動機混合氣過稀,從而會造成不定時的唑車現象。
(3)發動機怠速不穩,且加速無力。發動機啟動后怠速時轉速有規律地忽高忽低且汽車加速無力,這有可能是由于碳罐的空氣入口及過濾網阻塞所引起的。因為,此時外界空氣不易進入碳罐,罐內缺少新鮮空氣,發動機怠速時,在進氣真空吸力的作用下,吸附在活性碳罐內的汽油蒸氣被吸入進氣歧管,這時氧傳感器檢測到混合氣過濃,于是控制單元則減少噴油量,此時可燃混合氣的濃度隨之減小,導致怠速變低;而隨后,由于噴油量的減少,氧傳感器在下一個循環中又檢測到混合氣過稀,于是電腦又增加噴油量,從而導致怠速升高,因此便出現了怠速時轉速有規律地忽高忽低的現象。出現此種情況時,車主要及時檢查碳罐的進氣入口是否暢通。
(4)發動機熄火或不易啟動。如果出現這種故障,則要檢查碳罐電磁閥。如果電磁閥一直處于關閉狀態,那么碳罐內的汽油蒸汽會越聚越多,最終充滿整個碳罐,其余的汽油蒸汽只能逸入大氣中了,污染環境浪費燃油。反之,如果電磁閥一直處于開的狀態,發動機的進氣道的混合氣就一直處于加濃狀態,而發動機的控制單元由于此時還沒有控制碳罐電磁閥工作,也就不會發出降低噴油量的指令,這樣便會造成熱車時混合氣過濃而導致發動機熄火,以及熱車熄火后不易啟動的現象。
另外,每次加油時不要過滿,在添加到油箱快滿的時候要慢一些。
參考資料 >
車碳罐工作原理.中國汽車網汽車頻道.2024-02-14