基本信息
- 项目名称：
- 车载油气回收装置及其蒸发排放测试研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 首先，本文分析了国外的排放法规和排放控制概况，针对国内现在普遍存在的汽油车油气回收系统的缺点进行分析，从解决这些缺点入手，提出了解决方案。然后对车载加油蒸汽回收系统（ORVR）的主要部件进行设计，并给出其详细的设计方案和方法。最后，为了证明ORVR系统对汽油车加油排放的回收效果的有效性，研究设计2组试验。实验结果表明安装ORVR系统的油气排放率仅为未安装ORVR系统排放率的7.3%。
- 详细介绍：
- 我国近年来的汽车保有量高速的增长，我国2010年末全国民用汽车保有量达到9086万辆，与2009年相比增加了2547万量，随之而来的是对汽油消耗量的不断增加。由于汽油的蒸发特性，其蒸发量每年都是以惊人的速度增长，而加油过程中汽油蒸汽排放也在逐年增加，根据预测我国的加油排放会从2008年的105397.11吨汽油增加到2025年616167.72吨。因此研究汽油车加油过程的蒸发排放机理，设计回收加油排放的系统有效回收加油排放蒸汽是非常重要的。首先，本文分析了国外的排放法规和排放控制概况，针对国内现在普遍存在的汽油车蒸汽回收系统的缺点进行分析，然后从解决这些缺点入手，提出了解决方案。然后引入了车载加油蒸汽回收系统（ORVR），并对车载加油蒸汽回收系统（ORVR）回收加油排放机理进行详细介绍，再对车载加油蒸汽回收系统（ORVR）的主要部件进行设计，并给出其详细的设计方案和方法。最后，本文为了证明车载加油蒸汽回收系统（ORVR）对汽油车加油排放的回收效果的有效性，研究设计了2种实验方法：一种是活性碳罐收集法，一种是密闭室法。分别采用这两种实验方法对下面三种加油条件进行实验：（1）没有安装活性碳罐和车载加油蒸汽回收系统油箱进行加油排放实验；（2）只安装活性碳罐的油箱进行加油排放实验；（3）安装活性碳罐和车载加油蒸汽回收系统（ORVR）的油箱进行加油排放实验。实验结果表明只安装碳罐能够减少大概15.7%的加油排放，而安装车载加油蒸汽回收系统平均减少94%以上的加油排放。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.本设计的目的与基本思路我国近年来的汽车保有量高速的增长，随之而来的是汽油消耗量的不断增加。根据预测我国的加油排放会从2008年的105397.11吨汽油增加到2025年616167.72吨。而我国车载油气回收技术在国内属空白，因此设计加油排放的回收装置是非常重要的。所以首先本作品在分析国外的排放法规和排放控制概况后，针对国内目前使用的燃油蒸汽回收系统的缺点进行分析，并提出了的解决方案。然后设计了车载油气回收装置（ORVR），给出其详细的设计方案和方法，并对车载油气回收装置（ORVR）的回收加油排放机理进行详细介绍。最后，本文为了证明车载加油蒸汽回收装置（ORVR）对汽油车加油排放的回收效果，研究设计2组试验。实验结果表明同时安装活性碳罐和ORVR的排放率仅为只安装活性炭罐的排放率的7.3%。 2.创新点（1）把当前的加油系统进行车载油气回收（ORVR）改装。本作品通过对ORVR系统的单向阀、油量控制阀与坡度阀的设计，实现了对现有国内汽车的油箱油气回收系统的开发。（2） 设计测量汽油车加油蒸发量的小型密闭室。借鉴相关的加油排放测试标准，自行设计用于油箱试验的密闭室，进行实验系统总体布置设计与各子系统零部件设计。 3.技术关键单向阀、油量控制阀与坡度阀的设计；小型密闭室的设计。 4.主要技术指标 GB18352.3—2005中附录F（规范性附录）蒸发污染物排放试验（Ⅳ型试验）规定、美国联邦法规相关的加油排放测试标准。
科学性、先进性
- 一、作品的科学性本作品设计的车载油气回收装置（ORVR）系统可以实现： 1.在加油管内安装单向阀，避免加油时油气向大气排放，当液封高度增大到淹没加油枪进气嘴，自动关闭加油枪； 2.当油面达到预定高度时，关闭油箱到活性炭罐的气体通路，油箱内油气压力增大； 3.通过逐级减少油箱到活性炭罐的油气流通面积的方法使油箱气体压力变化平缓； 4.可按需要调节加油量的大小。二、作品的先进性 1.本作品设计了车载油气回收装置，从国内最新技术资料的分析，可知目前用于汽车油箱排放控制的产品主要是活性炭罐，没有涉及车载油气回收装置，也没有相关的研究。本作品填补了这方面的空白。 2.目前国内都是针对整车油气蒸发损失量的测量，没有对单独的油箱、橡胶管等零部件进行的蒸发损失测量装置。本作品借鉴国外有关标准自行设计用于油箱试验的密闭室，进行实验系统总体布置设计与各子系统零部件设计。经过中国科学院上海科技查新咨询中心查新，证实本作品处于国内领先地位，并附有咨询报告与查新报告。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利授权
作品可展示的形式
- 实物、图纸、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：伸入加油管中的加油枪喷出的燃油克服加油管单向阀的压力，开启单向阀，燃油进入油箱。油箱内的汽油蒸气只能从控制阀、坡度阀分别经通气管、进入油气分离器，油气分离后送入活性炭罐，净化后的气体从活性炭罐向外界排出；当发动机工作时，电磁阀开启，活性炭罐内的燃油蒸气送入到发动机气缸中供发动机工作，实现油气的回收利用。技术优势：本作品通过设计的车载汽油蒸汽的回收系统，实现在加油过程中对油气的部分回收的功能，而传统的只有炭罐结构来吸收的油气的方法不能够实现在加油过程中对汽油蒸汽的部分回收。适用范围：所有的汽油汽车。推广前景与经济预测：根据分析，安装ORVR之后每辆车的成本增加140元，未安装ORVR系统时，汽车的加油排放平均是1.2g/L，安装了ORVR后，减少加油排放95%。一辆车一年大概平均行驶20000Km，按平均10L/100Km来计算，年消耗汽油量2000L，93#汽油的密度为0.725kg/L，一年一辆汽车能省下的汽油是2.28Kg，可在6～7年内回收成本。
同类课题研究水平概述
- 早于20世纪初，国外已开始对汽油蒸发问题进行研究。在30年代，美国学者发明油箱加油和保护装置，此装置能避免加油过满和在加油过程中减少汽油排放。从60年代起，研究开发推广应用油气回收技术。1970年美国颁布世界上第一部汽车蒸发排放法规，在美国加州出售的汽车开始安装燃油蒸发控制装置，用收集法进行试验，并且对轻质油品储运系统兴建油气回收装置，开始实施加油站的一级油气回收治理。 1975年，美国就已有油气回收的各项标准，此项标准由CARB制定。1978年开始采用密闭室法（SHED）测试汽油车燃油蒸发污染物，1981年要求采用密闭室法测试汽车蒸发排放，法规限值为采用2g/test，并且美国通用和福特汽车公司相应地采用车载诊断系统（OBD）。直到1997年，美国才开始出现安装在汽车上的油气回收装置，又称做车载油气回收系统，它阻止油气直接向大气排放。1998年，美国政府开始实行车载汽油蒸气回收政策，要求汽车在整个寿命期间，加油过程中的HC挥发量不超过0.053g/L，并且轿车车型中有40%被要求安装ORVR，1999年为80%，2000年以后所有轿车都被要求安装ORVR（但实际执行结果的有不少差距）,2010年后所有汽车都要安装ORVR。欧洲从1970年开始，制定法规控制汽车排放物，以后陆续多次地加严汽车排放标准。欧盟形成后，利用EO法规继续对汽车排放进行控制。2000年1月实施欧Ⅲ，2005年实施欧Ⅳ，2008年实施欧Ⅴ，其中对汽车蒸发排放提出极为严格要求。为了防治机动车污染物排放对环境的污染，中国2000年1月1日开始实施轻型汽车污染物排放限值第一阶段标准。标准对以汽油发动机或柴油发动机、最大设计车速大于或等于50km/h 的轻型汽车， 按基准质量进行限值；2005 年开始实施第二阶段标准；2007 年7 月1 日开始实施第三阶段标准；2010 年开始全面实施第四阶段标准；2011年3月制定了第五阶段标准的征求意见稿。
