防止摩托车油箱燃油蒸发的最佳方案

  近年来,我国摩托车保有量和产量成直线上升趋势,年产已达2700万辆,特别是家电下乡政策推行后至2010年12月31日前,无碳罐摩托车保有量已达1.1亿辆(依据公安部交管局日前发布的数据及中华商务网和新华网等的分析汇总)。通过摩托车油箱产生的燃油蒸气的蒸发排放不仅造成能源的极大浪费,而且排放的HC(碳氢化合物)聚集在大气上空,在紫外线的作用下,会与氧化氮起光化反应生成臭氧、醛等烟雾状物质,刺激人们的喉、眼、鼻等粘膜,破坏生态环境,危害生灵,严重影响农作物的生长甚至减产,已经成为摩托车排放污染物中的“第二公害”,因此减少摩托车燃油蒸气的排放是我国和世界各国迫切需要解决的课题。

  防止摩托车油箱燃油蒸发目前有两种方法:一种是在摩托车油箱与大气相通的管路上加装吸附碳罐;另一种是在油箱盖或油箱盖锁内设置负压进气超压安全排气的双向阀。面对数量惊人的摩托车保有量和能源浪费及污染,很有必要研讨两种方法的孰优孰劣。

  一、碳罐系统的工作原理及成本

  防止油箱燃油蒸发的碳罐系统是由碳罐、两条通气管路、电磁闸阀及电路控制系统组成,每套平均成本为人民币300元左右。

  工作原理:当油箱内处于正压时,由于油箱盖上无通气孔,燃油蒸气只能由油箱内最上端与碳罐相通的管路排出,油气被碳罐内的活性碳吸附,空气穿过碳罐内的活性碳排出。

  当发动机启动工作时,碳罐与化油器或电喷系统相通的管路上电磁闸阀打开,对碳罐产生负压,此时碳罐与油箱相通的管路上电磁闸阀关闭,而碳罐进气口所吸进的空气穿过碳罐内的活性碳而将活性碳上吸附的油气分子脱附送入化油器或电喷系统燃烧掉。当油箱产生微负压需要进气时,碳罐与油箱相通的管路上电磁闸阀打开,碳罐与化油器或电喷系统相通的管路上电磁闸阀关闭,通过碳罐进气口而进入的空气穿过活性碳而进入油箱上,从而防止油箱燃油蒸气向大气排放。

  二、双向阀油箱盖结构的工作原理及成本

  工作原理:油箱盖除了微型双向阀开启时与大气相通外,其旋紧在油箱上时均全部密封。当夏季高温油箱内压力达到10kpa~20kpa之间时(通常定为15kpa),安全排气阀打开,由于油气分子重于空气,此时只排出油箱上部的空气,通常空气只排出1/6时油箱内压力就低于10kpa了,此时安全阀关闭,油箱内气体不再向大气排出。当摩托车行驶中油箱内有负压时,油箱盖上微型负压阀开启,油箱外的空气通过微型负压阀进入油箱,油箱上部又充满了空气,这样周而复始地运行,从而防止了油箱内燃油蒸气的排放。

  三、两种方式的经济效益及排放分析

  1、成本及寿命对比

  油箱盖增设双向阀每辆摩托车只需要增加10元人民币,很快就能收回成本;加装碳罐系统每辆摩托车需要增加至少300元人民币,寿命终止后只收回成本的六十分之一。根据《摩托车报废标准暂行规定》,摩托车使用寿命定为10年,双向阀油箱盖寿命可达10年甚至更长时间。经模拟试验,每辆摩托车油箱蒸气年排放平均为265g,而碳罐系统的寿命吸附量仅为400g,因此碳罐有效工作寿命是有限的。碳罐性能劣化是由于高沸点的HC(碳氢化合物)被吸入碳罐内部活性碳的微孔并被有效吸附而引起的,当劣化达到一定程度则碳罐的有效工作寿命就终止了。

  2、节约和减排效果
 

  现有的1.1亿辆保有量和每年新增的2700万辆摩托车均可更换和装设双向阀油箱盖。

  而碳罐系统只能在新生产的摩托车上装设。按此计算,采用双向阀油箱盖年节约和减排汽油为:265g*(1.1*108+2.7*107)≈363*108g≈36300t,10年即363000t。

  年产2700万辆摩托车均装设碳罐系统,10年可节约和减排汽油:400g*(27*107)=10800t。仍有10800t*8.5=91800t汽油经油箱蒸发而排放至大气中。

  采用碳罐系统将比采用双向阀技术多排放浪费汽油36300t-10800t=25500t。如果今后全部采用碳罐系统,按每年2700万辆摩托车递增计算,10年蒸发浪费掉的汽油将是现在的12.46倍。

  每年按2700万辆新增摩托车计算,10年蒸发排放的汽油为265g*(2.7*107)*(8.5+7.5+6.5+5.5+4.5+3.5+2.5+1.5+0.5)年≈289777t

  碳罐系统10年内浪费掉的汽油即为现在的:(289777t+25500t)/25500t≈315277t/25500t≈12.36(倍)

  3、两种方式新增排放对比

  通过上述成本和节油的理论分析,双向阀技术是不会产生二氧化碳气体增排的,节约大于成本;碳罐系统的成本远大于节约。按年产2700万辆摩托车计,10年总计产量2.7亿辆,每个碳罐系统按增加300元成本计算,则新增工业产值810亿元。“2010年万元工业增加值综合能耗保守地定为1.0吨标煤”(2009年国家统计局公布万元产值能耗为1.077吨标煤,有关部门公布2010年略有增加),每吨标煤排放二氧化碳为2.66吨,810亿工业产值产生的二氧化碳排放量为2154.6亿吨,而碳罐系统节约的汽油仅为10.8万吨。

  两者相除可以看出新增二氧化碳排放量是防止汽车蒸气排放量的20万倍,同时仍然有31.6万吨的汽油蒸发掉了。

  结论:为防止油箱汽油的蒸发排放,在摩托车上采有双向阀与装设碳罐系统,效果对比触目惊心,孰优孰劣一目了然。上述计算虽为理念数据,但也可证明,在摩托车油箱盖或油箱盖锁内设置负压进气超压安全排气的双向阀是最经济实惠的方式。(来源:摩托车信息)