一种摩托车活性炭罐有效汽油工作能力的测试方法及所得活性炭罐

摘要

一种摩托车活性炭罐有效汽油工作能力的测试方法及所得活性炭罐，活性炭罐有效汽油工作能力以试验车辆在昼间换气损失试验的油箱里燃油蒸气流量，脱附流量根据试验车辆预处理工况进行较彻底脱附；此时的脱附量即活性炭罐有效汽油工作能力。从而找到一种成本低，脱附效果好，在试验车上布局容易，蒸发排放试验达标的活性炭罐装置。本发明解决了大活性炭罐脱附不彻底，排放超标，安装困难，成本高等问题。彻底简化了摩托车活性炭罐匹配技术，目标明确、方向正确、思路清晰、技术对策针对性极强。不仅解决了摩托车活性炭罐匹配的技术难题，还减少燃油蒸发试验的盲动性，提高活性炭罐匹配的成功率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩托车活性炭罐有效汽油工作能力的测试方法及所得活性炭罐。

背景技术

国家从2008年7月1日起，开始实施《摩托车污染物排放限值及测量方法(工况法)》(GB14622-2007)、《轻便摩托车污染物排放限值及测量方法》(GB18176-2007)和《摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法》(GB20998-2007)。目前摩托车行业里应对燃油蒸发法规都采用活性炭罐吸附汽油蒸气，燃油蒸发控制系统与车辆匹配原则为，在保证各管路及连接处不泄漏的情况下，只需确定活性炭罐有效汽油工作能力大于油箱蒸发量即可通过燃油蒸发法规。然而目前活性炭罐有效汽油工作能力参数是根据《环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控制系统(装置)》(HJT390-2007)规定的试验方法测试，该试验方法测试的活性炭罐有效汽油工作能力偏小，与整车匹配的活性炭罐装炭容积更大，在匹配过程中带来如下问题：

1.按照《环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控制系统(装置)》(HJT390-2007)规定测试活性炭罐有效汽油工作能力普遍偏小，导致与摩托车油箱蒸发量进行匹配时选择容积较大，工作能力偏高的活性炭罐。使活性炭罐装炭容积过大，装填炭粉质量和壳体成本增加，导致采购价格过高。

2.因为控制系统的设计脱附量是定值，选择体积过大的活性炭罐内部压降过大，通气阻力过大，造成活性炭罐在预处理时脱附不彻底，其有效工作容积只是活性炭罐总体容积的一部分，在活性炭罐内部形成了许多吸附的死角，将导致蒸发排放试验的结果偏高，甚至超出蒸发排放限值。

3.活性炭罐体积过大，造成在车身安装十分困难，需要对相关零部件进行移动甚至修改车身覆盖件来满足安装要求，增加了额外成本。

《环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控制系统(装置)》(HJT 390-2007)测试活性炭罐的有效汽油工作能力测试方法与权利要求书中测试活性炭罐有效汽油工作能力的方法存在较大的差异，主要有三点，具体如下：

1.活性炭罐吸附流量

《环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控制系统(装置)》(HJT 390-2007)规定的吸附流量为恒定流量2.4L/min，而权利要求书规定活性炭罐吸附流量为试验车辆昼间换气损失过程油箱里的燃油蒸气流量，且蒸气流量会随加热温度的增加而增大，为变化值，平均流量远远小于2.4L/min。

2.汽油蒸气温度

《环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控制系统(装置)》(HJT 390-2007)规定的汽油蒸气温度为恒定温度(52±2)℃，而权利要求书规定测试活性炭罐有效汽油工作能力时，汽油蒸气温度从21℃在60min内升至到41℃，因此在整个过程中活性炭罐吸附的汽油蒸气温度都要小于(52±2)℃。温度的差异带来吸附流量的差异，导致活性炭罐有效汽油工作能力不同。图2数据表明环境温度对活性炭罐有效汽油工作能力的影响。

3.活性炭罐脱附量

《环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控制系统(装置)》(HJT 390-2007)规定的脱附流量为(25±1)L/min或其最大脱附量，脱附气体总量为600倍活性炭罐装炭容积。而权利要求书中对活性炭罐的脱附流量是与试验车辆的预处理工况相关，脱附气体总量为试验车辆预处理工况的脱附量，且此时脱附量取决于脱附孔的负压，孔径的大小。

权利要求书2中列举的根据不同种类的油箱来确定活性炭罐装炭容积是建立在活性炭罐装填X型炭粉上，图1是X型活性炭粉的指标参数，如果采取工作性能更好的活性炭粉，则可以进一步缩小活性炭罐装炭容积。另外在《环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控制系统(装置)》(HJT 390-2007)中提到活性炭罐有效丁烷工作能力，据此得到的炭罐装炭容积与根据有效汽油工作能力得到炭罐装炭容积相比，容积没有多大的区别。

发明内容

为克服上述弊端，本发明的目的在于提供一种摩托车活性炭罐有效汽油工作能力的测试方法及所得活性炭罐。

本发明目的可以通过以下技术措施来达到，即对活性炭罐有效汽油工作能力测试方法进行重新评估，结合摩托车燃油蒸发试验时的真实状态，对活性炭罐有效汽油工作能力参数重新测试。考虑到摩托车燃油蒸发试验油箱的真实状态，按照图3测试系统得到活性炭罐有效汽油工作能力。活性炭罐的吸附流量为试验车辆昼间换气损失过程中油箱里燃油蒸气的流量，温度变化遵循《摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法》(GB20998-2007)的规定，见图3，图4。它包括下列步骤：

1.活性炭罐有效汽油工作能力的吸附流量为试验车辆昼间换气损失过程中油箱里燃油蒸气的流量。

2.活性炭罐有效汽油工作能力的脱附流量根据试验车辆预处理工况进行较彻底脱附；此时的脱附量即活性炭罐有效汽油工作能力。

对同一个活性炭罐而言，采用上述测试方法测试的有效汽油工作能力和按照《环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控制系统(装置)》(HJT 390-2007)规定的试验方法测试的有效汽油工作能力差异较大，前者测试的活性炭罐有效汽油工作能力远远大于后者有效汽油工作能力，由此可以大大缩小活性炭罐体积，减少试验次数，从而减少开发成本，有效解决了上述弊端。

同时根据上述测试方法得到的活性炭罐有效汽油工作能力，确定活性炭罐的有效工作容积。对于不同容积的油箱，其油箱的蒸发量不同，所与之最优匹配的活性炭罐有效汽油工作能力也应该不同。但在活性炭罐的实际生产应用中，考虑到油箱容积多样性，如果对每一种油箱都设计一个与之对应的活性炭罐，会增加开发模具成本，使燃油蒸发系统开发成本增加。因此，可以采取上述测试方法对活性炭罐有效汽油工作能力重新测试。对于不同类别的油箱种类，在考虑到安全系数的基础上，分别给出了一个活性炭罐装填图1描述的X型活性炭粉的装炭容积范围：a.大于等于6L小于8L的油箱，与之匹配的活性炭罐装炭容积大于等于70ml小于80ml；b.大于等于8L小于10L的油箱，与之对应的活性炭罐装炭容积大于等于80ml小于90ml；c.大于等于10L小于14L的油箱，与之对应的活性炭罐装炭容积大于等于90ml小于140ml；d.大于等于14L小于17L的油箱，与之对应的活性炭罐装炭容积大于等于140ml小于170ml；e.大于等于17L小于20L的油箱，与之对应的活性炭罐装炭容积大于等于170ml小于200ml。

图5为两款车型在采用相同的燃油蒸发控制系统及装填图1描述的X型炭粉，更换不同装炭容积的活性炭罐燃油蒸发污染物排放试验结果。其中匹配200ml炭罐是根据《环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控制系统(装置)》(HJT 390-2007)规定的试验方法测试的，而120ml炭罐是根据本发明内容设计的炭罐。

附图说明

图1为活性炭罐装填X型炭粉的指标参数；

图2为环境温度对活性炭罐汽油工作能力的影响；

图3为本发明评估活性炭罐有效汽油工作能力测试系统-辅助法示意图；

图4为本发明活性炭罐脱附试验示意图；

图5为采用更小装炭容积的活性炭罐车辆排放污染物结果表。

在图3，图4中，1为控制模块，2为加热装置，3为油箱，4为汽油蒸发路线，5为电磁阀，6为吸附口，7为堵头I，8为脱附口，9为活性炭罐I，10为精密电子秤I，11为大气口，12为燃油蒸气通道，13为吸附口，14为堵头II，15为脱附口，16为活性炭罐II，17为大气口，18为精密电子秤II，19为PCV控制阀，化油器的负压信号口，21为化油器，22为进气管，23为发动机。

具体实施方式

参见图3、图4，当油箱3按照《摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法》(GB20998-2007)中C5.4.9加热曲线公式加热，热源和温度通过加热装置2和控制模块1控制；燃油蒸发时会在油箱3内形成蒸气压力，在一定的压力下，蒸气随着汽油蒸发路线4，从活性炭罐I9的吸附口6进入活性炭罐I9被活性炭吸收。设定活性炭罐I9原始重量为m₀，在加热到60min时，通过精密电子秤I10，精密电子秤II18观察活性炭罐I9和活性炭罐II16的重量变化。如果在一个小时内活性炭罐II16的重量没有变化，此时记录活性炭罐I9重量m₁。此时继续保持燃油蒸气温度，直至活性炭罐II16的重量出现变化，此时记录活性炭罐I9重量m₂，关闭电磁阀5。取下活性炭罐I9按照《摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法》(GB20998-2007)中规定的预处理进行脱附试验。见图4。当发动机运行达到一定的转速，化油器的负压信号口20处产生负压，当其上升到一定压力时，PCV控制阀19打开，同时活性炭罐I9的脱附口8负压使外界的空气从大气口11进入活性炭罐I9，使吸附在活性炭罐I9内活性炭上的燃油蒸气进行脱附，再经过化油器21和进气管22进入发动机23燃烧。活性炭罐I9经过预处理后，记录此时的重量值m₃，脱附量(m₂-m₃)即为活性炭罐I9的有效汽油工作能力，如果(m₂-m₃)大于或等于(m₁-m₀)可以判定活性炭罐I9脱附比较彻底，活性炭罐I9能完全吸收油箱3的燃油蒸气，满足要求。如果在一个小时内活性炭罐II16的重量在增加，说明活性炭罐I9被击穿，燃油蒸气通过燃油蒸气通道12从活性炭罐II16的吸附口13进入活性炭罐I9被活性炭吸收，活性炭罐I9不满足试验要求，可以更换容积较大的活性炭罐进行上述试验，直至活性炭罐II16的重量在试验过程没有变化。