车载加油蒸气回收ORVR技术

谢辰阳

摘要：简要分析加油过程中燃油蒸发的机理，对装置的主要部件的工作原理进行详述。分析了传统燃油蒸发控制装置在整体布置上存在的问题，对针对这些问题提出了相应主要部件的设计方法和布置形式。

关键词：车载加油蒸气回收技术；排放；回收

中图分类号：U464 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）018-000-01

Abstract： This paper analyses the mechanism of Fuel evaporation and the working principle of main components and its concrete design method were expounded detailed. This paper also analyses the shortcomings of the existing domestic fuel evaporation control device and presented the overall design requirements of ORVR system for gasoline vehicles for the corresponding disadvantage. The main parameters of check valve， fuel quality control valve， pressure control valve were calculated too.

Keyword： Onboard Refueling Vapor Recovery； discharge； recovery；

一、前言

随着我国经济的快速发展，汽车保有量逐年增加，轻质油品的使用量也随之快速增长。轻质燃油的化学性质使其在存储、运输和销售环节中易产生挥发性有机物。挥发性有机物的排放不仅会导致严重的空气污染，还会直接影响燃油的品质。为了改善日益恶劣的大气环境，各国出台了越来越严格的汽车排放法规，针对法规要求各汽车厂家及研究机构正在不断地研究和改进新型汽车排放控制系统，其中的加油排放控制技术就是汽油污染物控制的一项重要技术。本文主要分析汽油的蒸发机理和回收装置的工作原理。

二、汽油的蒸发机理

汽油蒸气的来源

在汽车发动机中，汽油需要从液体蒸发成蒸气，并与一定比例的空气混合，成为可燃性混合气，才能在气缸中燃烧。因此汽油机工作时，容易形成“气阻，这也直接导致了蒸发损失的产生。

汽车的蒸发损失可分为：运转损失、热浸损失、昼间换气损失、浸透及迁移损失、驻车蒸发排放损失、加油蒸发排放损失。

1.运转损失

发动机运转过程中会产生大量的汽油蒸气，这部分蒸气将直接排放进入大气产生污染。

2.热浸蒸发损失

热浸蒸发损失主要发生在发动机停转一小时后，汽油蒸发系统中存留的热量和压力会产生一定量的蒸发损失。

3.昼间换气损失

昼间换气损失由昼夜温差所导致。白天由于气温不断升高，汽油的蒸发量增大，当汽油蒸气压力大于吸附阀设定压力时，吸附阀就会打开，汽油蒸气进入活性碳罐暂存。这一过程中，少量汽油蒸气由于扩散作用将会穿过活性碳层进入大气中构成昼间换气损失。

4.浸透及迁移损失

浸透及迁移损失指的是来自燃油系统的渗透损失，及蒸发控制系统元件的设计特点导致的迁移损失。一般来说，浸透及迁移损失主要与燃油系统和蒸发控制系统元件的材料及结构有关，受环境温度的影响不大。

5.驻车蒸发排放损失

驻车蒸发损失是指汽车停放过程中产生燃油蒸发排放，由于车辆停放时间较长时造成的排放量依然较大，所以仍然值得注意。

6.加油蒸发排放损失

加油蒸发排放是指汽车加油过程所造成的汽油蒸发排放。加油时，油箱内的油气受喷入的燃油的排挤，直接从敞开的加油管口溢出油箱造成一定的损失。

三、车载加油蒸气回收系统（ORVR）原理

目前我国的许多汽车安装了活性碳罐式的汽油蒸发污染物控制装置，这种装置利用活性碳罐暂时存储来自油箱的汽油蒸气，不能有效的对汽油加油过程的汽油蒸气进行回收，并且存在以下问题：

1.加油口没有形成密封。加油过程中大部分的汽油蒸气直接从加油口逃逸到大气中，仅少量被回收。

2.自封式加油枪只有当油液淹没加油枪嘴的进气嘴，主阀才会自动关闭停止加油。

3.加油过程油箱内的油气与外界空气进行对流，促使油品蒸发速度加快，使得油箱内汽油的蒸发量增大。

4.当汽油从加油枪喷嘴喷入加油管时，在加油口处形成射流，与从油箱内流出的汽油蒸气在交汇处产生湍流，从而产生飞溅和加速雾化蒸发。

针对上述原因，需要设计一套安装在油箱上装置，既能够保证油箱内的汽油蒸气只能通过管路进入碳罐，又能够有效的阻止汽油蒸气从加油管逃逸到大气中。这就是车载加油蒸汽回收系统，结构如图所示

与活性碳罐式的汽油蒸发污染物控制装置相比，车载加油蒸汽回收系统在油箱上加装了单向阀、坡度阀、油量控制阀。这三种控制阀的具体作用如下：

1.单向阀是止回阀的一种，安装在加油管中，主要部件主要是阀体，阀芯，弹簧，阀座。单向阀是常闭阀，通常情况下属于关闭状态。当加油枪向加油管中喷油时，阀门在燃油冲力和自身重力的作用下克服弹簧的预紧力和气体作用力后打开。阀门顶部采用的是圆锥导流形状，有效的减少燃油的冲击和飞溅。

2.坡度阀的主要功能是加油结束之后使油箱气压恢复，同时保证汽车倾斜角度过大时，油箱中的燃油不会进入活性碳罐中。通常情况，坡度阀关闭，只允许少量的汽油蒸气由常通孔排出。当油箱内外气体的压力差超过限制时，坡度阀开启，从坡度阀流出的汽油蒸气的流量稍增大，使油箱内气体压力的增大比较平缓。

当汽车倾斜角度较大或者翻车时，阀体中的浮子推动阀门压靠在排气孔上，坡度阀关闭。阻止燃油通过坡度阀进入活性炭罐，防止燃油泄漏。

3.油量控制阀主要有两个功能，一个是控制油箱的加油量，另一个是保证油箱中的压力不会急剧增减。安装油量控制阀可以有效的解决汽油受热后从通气口泄漏的问题。

四、结论

本文在研究我国和欧美发达国家燃油蒸发控制理论和法规的基础上，得出我国燃油蒸发控制研究依旧与发达国家存在相当大的差距。本文分析了我国现有燃油蒸气排放控制装置存在的缺点，并提出了改进的方案，介绍了车载加油油气回收装置的工作原理，对车载油气回收装置的主要部件的设计和合理布置进行了详述。