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为满足更严格的碳氢化合物蒸发排放法规,大陆集团引入了全新的解决方案——主动脱附泵 .
文 AO记者 王兰
机动车排放的碳氢化合物和氮氧化物有一半以上直接转化成PM2.5,这就是为什么在中外大城市里,机动车污染分担率超过30%以上,成为第一大污染源的原因.而氮氧化物主要由于大排量汽车排放,碳氢化合物则主要是由小排量汽车排放.
日前,环保部发布《中国机动车环境管理年报(2017)》（以下简称“年报”）显示： 2016年,全国机动车排放污染物初步核算为4472.5万吨,比2015年削减1.3%.其中,汽车是污染物排放总量的主要贡献者,其排放的一氧化碳和碳氢化合物超过80%,氮氧化物和颗粒物超过90%.分别为：一氧化碳（CO）3419.3万吨,碳氢化合物（HC）422.0万吨,氮氧化物（NOx）577.8万吨,颗粒物（PM）53.4万吨.
可见,在连续8年成为世界机动车产销第一大国的中国,机动车污染已成为其空气污染的重要来源,是造成细颗粒物、光化学烟雾污染的重要原因,机动车污染防治的紧迫性日益凸显.
年报还指出,从2011年~2016年,我国汽车四项污染物排放量由3770.6万吨增加到3939.3万吨,年均增长0.9%.
据预测,未来5年我国还将新增机动车1亿多辆、工程机械160多万辆、农业机械柴油总动力1.5亿多千瓦、车用汽柴油1亿吨~1.5亿吨,由此带来的大气环境压力巨大.
日前,为响应全球更加严格的碳氢化合物蒸发排放法规,大陆集团引入了全新的解决方案——主动脱附泵 (APP) .
两大难题
预计,主动脱附泵最早在2019年底正式投产. 大陆集团动力总成事业部传感器及执行器业务单元负责人Klaus Hau表示,“大陆集团已研发出能够进一步减少碳氢蒸发污染物的电气化解决方案.主动脱附泵首次实现了碳罐的独立脱附,无需再依赖于发动机的运转和真空.借助主动脱附泵,汽车制造商将能够更好地满足即将颁布的各种碳氢化合物排放法规.”
诚然,日益严格的汽车排放法规,其实质是为了抑制汽车从废气中排出的CO（一氧化碳）、HC+NOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒,碳烟）等有害气体的产生.而汽油不仅高度易燃,而且十分容易挥发.吸入含苯的烟雾会对人体健康造成危害,碳氢化合物与汽车尾气在阳光的作用下,会导致光化学烟雾,成为大城市的一大隐患.
为减轻汽油燃料的不良影响,现代汽油车普遍配备了用于降低碳氢化合物排放的蒸发物处理系统.燃油箱中的所有烟雾均会被吸入活性碳罐,而这些积存有碳氢化合物的活性碳罐需要经常冲洗或脱附.含碳氢化合物的空气通过进气歧管流入燃烧室被发动机燃烧掉,所以这一系统大大减少了碳氢蒸发排放.
但是,目前该处理系统面临着两大难题.首先,在未来四到五年内,全球范围内的碳氢化合物排放法规将日趋严格.其次,碳罐脱附目前使用的是发动机部分负荷工作,工作期间需要“节流”汽油发动机在进气歧管中产生真空.在燃油效率较高的汽油车中,由于节流效率低下和尽可能避免节流,产生的真空很少,甚至根本没有真空可利用.在汽油轻混汽车中,发动机的运转时间再次被缩短,可能都达不到驾驶时间的20%,因而更加没有真空可供利用.
按需使用
“概括来说,现代汽油车的效率一定程度上取决于发动机能否尽可能地在最高效的运行工况下工作,混动汽车的发动机甚至基本不工作.由于节流损失会导致发动机的热力学效率降低,因此应避免节流.无论是为解决环境问题,还是出于经济角度的考虑,降低燃油消耗是必然趋势,节流已经越来越不受欢迎.”大陆集团尾气及排放执行器单元产品经理Stefan Grüneis进一步解释说,“随着对发动机效率的要求越来越高,汽油车中发动机产生的真空越来越少,往往达不到碳罐脱附的边界条件,因此,脱附变得越发困难.”
“主动脱附泵的运作不依赖于真空,相反,它会主动从碳罐中吸取含碳氢化合物的空气.用于完成这一动作的径向泵结构简洁紧凑、重量较轻,由高效无刷直流电机驱动.” Stefan Grüneis指出,“主动脱附泵的最大优点是我们可以按需使用,在必要的时候将其激活.这一特性使主动脱附泵成为了更经常在高负载下运转的涡轮增压发动机、节流设计、启停系统及发动机长时间关闭的混合动力系统的完美搭配.”
据了解,大陆集团的主动清洗碳罐是新解决方案的核心功能,当结合其他软件模块和附加硬件（如碳罐电磁阀、油箱锁闭阀）后,该解决方案将实现包括高效检测泄漏问题、测量脱附气流中的碳氢化合物含量在内的更多功能.
Stefan Grüneis分析,这些附加功能使得泵成为了主动脱附系统的核心.如要调节部分负载或空转期间的燃油喷射量,就必须测定脱附气流中的碳氢化合物浓度.同时,燃油箱泄漏检测是一个独立系统,必须单独设计.相较之下,在现有的主动脱附泵基础上构建主动脱附系统要更有效率.
“为满足系统集成化程度越来越高的大趋势,主动脱附泵和主动脱附冲洗系统的必备功能性内容可灵活地与硬件和软件组件进行搭配组合.” Stefan Grüneis强调说.
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科技公司大陆集团成立于1871年,为车辆、机械设备、交通及运输领域提供安全、高效、智能且经济适用的解决方案.2016年大陆集团销售额达到 405 亿欧元.目前集团在全球员工数量超过 23万名,遍及 56 个国家和地区.
自从1994年正式开始在中国市场运营以来,大陆集团服务于各个汽车细分市场上主要汽车生产商.与此同时,他们也开发和生产材料、功能部件、零部件和系统,广泛应用于轨道交通、机械、工程、矿业及其他重要工业行业.
目前,大陆集团在中国共设有27 处生产基地、17个研发中心,员工总数超过2.5万名,大陆集团五大事业部为中国市场提供化的解决方案.
动力总成事业部研发生产用于汽车动力总成系统的创新和高效的系统解决方案,帮助降低汽车油耗.其广泛产品涵盖汽油和柴油喷射系统、发动机管理和变速箱控制等领域,包括传感器和执行器、废气后处理技术、供油系统和部件,以及用于混合动力及电动驱动的部件与系统.动力总成事业部在全球员工超过3.75万名,2016年实现创纪录销售收入约73亿欧元.
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参考文献：
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