转载：摩托车碳罐性能研究（三）

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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

    通过查找相关资料可知，加油系数一般在0.4上下；试验的时问为31～61h，从设计的可靠性角度考虑，可选用61 h的试验时间，用于炭罐的容积估算。实验研究表明，额定容积为37 L的油箱一天的汽油蒸发量约为16.3 g，热浸排放量约为16.25 g，所以61 h燃油蒸发率约为：
      η＝（16.25＋16.3×3）/37 L＝1.76 g/L
    考虑到活性炭的老化以及在炭罐中的填充量等因素，安全系数S一般取1.1～1.2，从可靠性的角度考虑，建议取1.2。将以E数值代人式（1）可得：
          Vc=Vt×0.4×1.76×1.2/GWC        （2）
    设计时，燃油箱的额定容积和炭罐的汽油工作能力确定后，代入式（2）可估算出所需炭罐的最小额定容积。由式（2）可知，油箱的额定容积一定时，炭罐的GWC越大，则所需炭罐的额定容积就越小。设计时，可结合炭罐的布置空间、成本等囚素，合理选择炭罐的额定工作容积。
    2.4长径比对炭罐性能的影响
    炭罐的内部几何特性是影响炭罐工作能力的关键因素，当炭罐整体体积一定时，其几何特性对其性能有一定的影响。炭罐外形主要有圆柱形或立方体两种结构，其纵向线长度（L）与截面积（或等效截面圆）直径（D）之比定义为长径比（LID）。为了研究LID比值的相同容积的炭罐的工作能力的差异。本文选用体积为200 mL，L/D分别为1：2、 1：1、2：1和3：1的四种炭罐进行吸附脱附性能试验，结果如表2和图4所示。
    从图5中可以看出在炭罐体积不变的情况下，随着L/D值的增加，炭罐有效吸附量增加很明显，L/D为3：1的炭罐较L/D为1：2的炭罐有效吸附量增大了3.92 g，工作能力提高了87.5%，而且脱附残余量少了1.28 g，说明随着L。值的增加脱附效果也得到改善。

    这是因为吸附过程本是一个扩‘散过程，在同一体积而长径比（L/D）较大的炭罐中达到吸附饱和时未吸附的活性炭要少得多，虽然通过多次的吸附脱附过程后，未吸附的活性炭区域逐渐减小，但加大长径比值的效果会更好，这样对于吸附会更加的充分，而且大的长径比会使被脱附的活性炭比例相应的增加，改善脱附效果，从而最终提高炭罐的有效吸附量。

    另外，随着长径比的增高，炭罐内部的阻力也将提高，压力降也升高。目前国家标准规定整个燃油蒸发系统压力降不能超过0.98 kPa，囚此长径比也不宜过高，目前一般长径比小于等于3的炭罐才能满足标准要求，而且工作能力也符合要求。

    4 总结
    活性炭罐是燃油蒸发控制系统的关键部件，活性炭罐性能的好坏直接影响摩托车整车燃油蒸发排放的控制水平，目前，我国炭罐生产的理论基础还相对薄弱，炭罐的设计缺乏与车辆的配合设计，因此，本文就针对影响炭罐性能的几个方面因素进行试验分析研究，得出了如下结论：
    a）活性炭罐填充的活性炭材料对炭罐的工作性能影响很大。活性炭的吸附和脱附将直接影响炭罐的工作性能，而要提高炭罐的工作效率，就必须提高活性炭的比表面积，孔的容积率和孔径的利用率。因此在制造成本允许的情况下，采用高的比表面积和高的空容积率材料的活性炭，能大大的提高炭罐的性能。选择高性能的活性炭是提高炭罐的关键因素。
    b）活性炭罐所处的环境很大程度上影响炭罐的工作性能。活性炭吸附是一个放热过程。脱附是一个吸热过程，可以针对炭罐的残余量和吸附能力有目的性的设计炭罐与发动机的距离，实现炭罐合理的进出口温度和炭罐所处的环境温度将显著提高炭罐的工作能力。
    c）炭罐的长径比在很大程度上也会影响炭罐的工作性能。合理设计炭罐的长径比，正确设计炭罐的外形尺寸，可以提高炭罐的工作能力，减少燃油蒸发排放。

（全文完）