插电式混合动力汽车排放控制不容忽视

作者:伊顿公司 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2017-12-29
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随着政府“蓝天保卫战”的坚决实施及新能源政策的持续推进,未来插电式混动汽车(PHEV)市场将会迎来更多参与者,而伊顿研发出的先进的油箱隔绝阀(FTIV),可帮助整车厂提升燃油经济性和减少排放,以应对不断升级的排放法规。

在政府的大力倡导及各项政策支持下,我国新能源汽车产业增势强劲。2016年我国新能源汽车产销量已连续两年居全球第一,占全球市场保有量的50%以上。2017年,工业和信息化部、发展改革委和科技部三部委联合印发的《汽车产业中长期发展规划》中明确了到2020年我国新能源汽车年产量将达到200万辆,以及到2025年我国新能源汽车销量占总销量的比例达到20%以上的发展目标,可见,未来几年新能源汽车行业增长空间巨大。

国六标准加强对PHEV的排放管理

为应对严峻的环境污染问题,我国汽车污染物排放标准不断驱严。2016年底发布的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(简称“国六标准”)堪称目前世界上最严格的排放法规之一。由于近年来PHEV发展迅猛,国六标准中首次增加了对PHEV污染物排放的监测。由此可见,即便PHEV在节能减排方面相较传统燃油车具有一定优势,但加强排放控制仍是车企不断努力的方向。

伊顿车辆集团应用工程师说道,在蒸发污染物排放控制方面,国五标准采用欧洲标准,由于欧洲的平均气温低,且柴油车占全部车辆的50%以上,蒸发问题不明显。而我国幅员辽阔,温差变化大,汽油车占绝大多数,因此蒸发问题突出。因此,国六标准对车辆在停车、行驶以及高温天气下的汽油蒸发排放控制提出了更加严格的要求。

PHEV市场发展潜力不可小觑

目前,业界普遍认为纯电动汽车是新能源汽车发展的终极目标。但由于纯电动汽车技术限制、续航里程、充电设施和价格等诸多因素,纯电动汽车的普及还需要一定时间。

相较于纯电动汽车,PHEV能够缓解消费者的里程焦虑和充电焦虑,同时更接近消费者对于传统燃油车的使用习惯。相对于传统混合动力车而言,PHEV可使用外部充电,且经济性能和排放性能更佳。因此,短途以纯电代替,中长途又可以混动运行的PHEV无疑是现阶段发展新能源非常重要的过渡产品。国家新能源汽车技术创新工程专家组组长王秉刚也曾表示,未来几年插电式混动系统将进入较快的发展阶段。此外,“双积分”政策倒逼传统燃油车企加速对新能源汽车的布局,PHEV的积分虽不及纯电动汽车,但从技术路线等方面考虑,PHEV仍将是不少车企加大研发投入的对象,其市场发展潜力不可小觑。

PHEV的燃油排放解决方案

在传统燃油车的蒸发排放管理系统中,燃油蒸汽通过油箱重力阀(GVV)排放到碳罐,由碳罐中的活性炭进行吸附。当发动机启动后,新鲜空气被吸入碳罐,和活性炭吸附的燃油蒸汽一起被送往发动机参与燃烧。但对于PHEV而言,行驶过程中通常以电驱动模式为主导,此时碳罐无法脱附。油箱中的蒸汽如果持续排放到碳罐,将引起碳罐饱和。碳罐饱和后,燃油蒸汽会直接排放到环境中,从而引起环境污染。

针对此问题,零部件供应商在不断探索适用于PHEV的燃油排放解决方案。伊顿在燃油排放管理方面一直走在世界前列,其车载加油蒸气回收(ORVR)车辆排放控制技术在美国已使用近20年。该技术可减少车辆加油过程中大约95%的碳氢化合物排放量,约占每年车辆碳氢化合物排放总量的50%。

图1  伊顿油箱隔绝阀(FTIV)

图2  伊顿油箱隔绝阀(FTIV)工作系统

针对PHEV,如图1所示,伊顿开发出了先进的油箱隔绝阀(FTIV),帮助整车厂提升燃油经济性和减少排放,以应对不断升级的排放法规。如图2所示,FTIV是多级阀体,可在发动机不运作时切断路径,阻止燃油蒸汽排放到外界,这样,当汽车在纯电动模式下运行时,FTIV能有效控制油箱内压力和碳氢化合物向碳罐排放;当汽车在发动机模式下运行时,碳罐吸附的燃油蒸汽在进气歧管真空度作用下进入发动机,燃烧产生动力。FTIV采用结构紧凑的内嵌设计,可配置设计能够满足多种应用要求。

FTIV在PHEV的应用

正常情况下,普通纯燃油汽车在运行过程中只是消耗燃油,但PHEV因为其具有不同的运行模式,有时是电动模式,而有时是燃油模式,从而导致油箱及发动机的工作模式不同。在这种情况下,有可能就会出现发动机长时间不工作,并且燃油长时间被封闭在油箱内部,由于环境变化、车辆振动等一些因素的影响,导致油箱内部的产生大量燃油蒸气,如果直接释放到大气中则不能满足国家法规排放要求;如果将燃油蒸气封闭在油箱内,一旦超出了油箱自身能承受的范围,那么油箱就有可能被破坏,引起安全事故。FTIV安装在车辆的油箱和碳罐之间,如果油气要往外释放,必定通过FTIV,进入碳罐;如果油箱需要补气,也是从碳罐通气口引进空气到油箱。所以,FTIV可以看作是一个开关,将油箱的压力维持在一个正常的范围内。因此,FTIV能够在PHEV中有良好的应用效果,符合其运行模式。

伊顿车辆集团应用工程师在采访中提到,在绝大部分的情况下,我们希望燃油蒸汽尽可能地被限制在油箱中,而在一些特殊的情况中,如油箱内部压力过高或过真空时,需要能够适当向外释放部分油蒸汽降低压力,或者向内补气,使得油箱内部压力值处于正常范围。

FTIV主要由弹簧、密封圈、电磁线圈等部件组成。如果油箱内的压力超过预定值,FTIV的过压保护阀门在极短的时间内打开,释放压力;如果发动机正在工作,燃油在不断消耗,导致油箱内的真空压力低于预定值,FTIV的过真空保护阀门在极短的时间内打开,由大气向油箱内部补充空气,使得压力能够保持在预定压力范围内。当车辆在加油时,FTIV的电磁线圈就会被通电,驱使FTIV的泄压阀门打开,使油箱快速泄压,将油箱的压力释放直至与大气压力平衡,以便安全地加油。

总结

据了解,伊顿现已提供了多种基于FTIV技术的插电混合动力模块,其FTIV已经在大众奥迪系列、克莱斯勒大捷龙等多款PHEV中有着成熟的应用。伊顿目前就FTIV技术在国内已经与30余家生产建立合作。不同的车型所需的配置不同,FTIV隔绝阀具备可定制化的生产需求,比如依据接口尺寸、压力范围值等进行调整,满足用户不同的需求。

随着政府“蓝天保卫战”的坚决实施及新能源政策的推进,未来PHEV市场将会迎来更多参与者,而PHEV的排放控制将是整车厂与零部件供应商共同探讨的重要话题,不容忽视。随着未来国六标准的实施,FTIV在市场上必将会有更加广泛的应用,其可看做能够帮助减少碳氢化合物的最有效解决方案之一。

在当下和未来,伊顿也将继续研发高新技术,助力汽车生产生产厂商提高燃油经济性,并应对严格的排放标准及检测,助力汽车行业大力发展,并为环境保护作出自己的贡献。 

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