某小型公交車汽油味重的解決方案

2018-05-07 06:39:52孟平平

裝備制造技術 2018年2期

孟平平，陳浩，任彪

（1.柳州五菱汽車工業有限公司，廣西柳州545007；2.桂林客車發展有限責任公司，廣西桂林541000）

某款汽油—天然氣兩用燃料小型公交車，采用的是四缸汽油發動機，發動機管理系統為多點電子噴射系統，燃油系統為半回油系統。該車型性能突出，其動力性、經濟性、舒適性、通過性等深受用戶好評。在上市初期，有部分地區用戶反映，在夏季高溫天氣時，在行車或行駛一段距離停車后，車輛發動機艙有明顯的汽油味，嚴重時駕駛區都能聞到汽油味，且引發了發動機艙的燃氣泄漏報警裝置報警。針對該問題，對故障車輛及故障發生區域進行了詳細的調查分析，本文對解決過程進行總結論述。

1 問題原因分析

1.1 行駛工況調查

該區域公交線路行駛一趟為20 min，期間停車20 min，停車時會怠速開空調，中午最長停車怠速1 h以上，公交線路均為3檔以下低速行駛，車輛最高車速40 km/h，環境溫度37.4℃，地表溫度56.1℃，燃油箱溫度最高時達71℃（局部），汽油蒸汽量很大。

燃油箱內的汽油蒸汽通過安全閥、燃油蒸汽管路進入碳罐，被活性炭吸附，在合適的工況下碳罐電磁閥開啟，在進氣歧管內真空吸力的作用下，汽油蒸汽隨空氣一起被吸入發動機氣缸內參與燃燒。碳罐電磁閥由發動機ECU控制，碳罐電磁閥的開啟時間、開度大小直接影響到發動機的性能，通常有如下要求：大負荷工況下少進氣，中等負荷時在不降低發動機功率的前提下，允許多進氣，小負荷時少進氣，怠速時很少或不進氣[1]。

出現故障的車輛怠速時間長，車輛負荷小，此工況下進氣量小，而環境溫度及地表溫度均很高，油氣蒸發量大，故導致碳罐中的汽油蒸汽不能及時脫附到發動機參與燃燒，而是從碳罐溢出，使得車輛出現汽油味重的情況。

1.2 車輛檢查分析

首先檢查發動機的燃油管路及燃油蒸汽管路是否存在泄漏的地方：一是連接不夠牢靠，仔細檢查燃油泵—燃油濾清器—發動機之間的管路連接；二是管路老化產生了裂紋滲漏導致。檢查故障車輛，燃油及蒸汽管路無泄漏、接頭連接牢靠，碳罐上吸附膠管、脫附膠管外表異常龜裂，對該車吸附膠管、脫附膠管進行更換，更換后行駛一段里程，汽油味依然存在，由此可判斷膠管龜裂不是導致出現汽油味的根本原因。

其次對燃油系統各零件的布置進行分析，具體如圖1所示，通過觀察及對比其他沒有該問題的車型，發現有如下幾處問題：

（1）發動機排氣歧管在后部，靠近前隔板，致使發動機艙的溫度比其他車型要高；

（2）催化器布置在燃油箱的正前方，催化器工作溫度高達600～700℃，冷卻風扇吹來的熱氣流經過催化器的進一步加熱，吹熱燃油箱；

（3）排氣管前段與燃油箱間的最小間隙為100 mm，有大量的熱輻射傳遞到燃油箱側面。將碳罐上吸附膠管拆開后，將手放在吸附膠管口部能明顯感覺到有熱氣流從油箱向外流，說明此時油箱內溫度高、壓力大，燃油蒸汽產生速率過高，碳罐被擊穿后燃油蒸汽溢出，從而聞到汽油味。

圖1 燃油系統各零件布置圖

再次，重新核算碳罐容積是否與燃油箱容積相匹配。采用估算法，計算方法如下所示：

碳罐容積=油箱額定容積×油箱中汽油蒸氣發生率（1.6g/L）÷碳罐中活性炭的工作能力×0.5[2]

其中：油箱額定容積為40 L，活性炭工作能力為45 g/L.

計算得出V=0.711 L

而該車所匹配碳罐的容積為0.95 L，安全系數為1.33，碳罐容積匹配合理，不存在碳罐偏小的情況。

最后，檢查故障車輛上碳罐是否堵塞，將碳罐拆下，從碳罐吸附口通氣，堵住脫附口，氣流從通大氣口流出，說明碳罐沒有被堵塞。

1.3 汽油特性分析

汽油是從石油中提煉出來的，餾出溫度小于200℃的餾分。汽油是由100多種碳氫化合物組成的混合物，各種成分的性質不同，物理性質也不相同。與蒸發系統有關的性質主要有蒸氣壓和餾程。

蒸氣壓是指在某一溫度下一種物質的液相與其上方的氣相呈平衡狀態時的壓力，也稱飽和蒸氣壓。蒸氣壓表示該液體在一定溫度下的蒸發和汽化的能力。蒸氣壓的高低表明了液體汽化或蒸發的能力，車用汽油的蒸氣壓與溫度和汽化率有關，蒸氣壓越高，說明液體越容易汽化。汽油蒸氣壓以雷德蒸氣壓來評估，雷德蒸氣壓（Reid Vapor Pressure），簡稱 RVP，是在溫度為37.8℃所測出的燃油蒸氣壓力。

餾程是指以油品在規定條件下蒸餾所得到，從初餾點到終餾點表示蒸發特征的溫度范圍（即沸程）。整個餾程包括的項目有初餾點和終餾點（也稱干點），10%、50%、90%餾出溫度，殘留量。

目前中國實行的GB17930-2016《車用汽油》規定中規定的國Ⅴ車用汽油的技術要求如下表1[3]所示。