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2023年第6期某PHEV燃油箱加油反喷问题研究及对策刘学敏，邓湘，卜江华，金永镇，郭亚威（岚图汽车科技有限公司，武汉 430056）摘 要：针对某插电式混合动力汽车燃油箱加满油的瞬间燃油反喷的故障，结合插电式混合动力燃油系统的工作原理及故障处理经验，分析故障产生的根本原因，提出相应的改进措施，同时优化了技术设计标准，补充完善了试验规范中加油枪的型号要求，对之后的燃油箱设计和加油性能验证方面有一定的指导作用。
推荐的加油反喷改善措施，具有技术可行、实施周期短、成本低廉、效果良好的优点，可供借鉴。
关键词：插电式混合动力；燃油箱；反喷中图分类号：U473 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2023）06-0011-05Research and Countermeasures of Refueling Spit back in a PHEVFuel TankLIU Xue-min, DENG Xiang, BU Jiang-hua, JIN Yong-zhen, GUO Ya-wei( Lantu Automobile T echnology Co., Ltd., Wuhan 430056, China)Abstract: In view of the fault of fuel spit back when the fuel tank of a plug-in hybrid vehicle is filled with fuel, combined with the working principle and fault handling experienceof the plug-in hybrid fuel system, this paper analyzes the root causes of the fault and putsforward corresponding improvement measures. At the same time, it optimizes the technicaldesign standard and supplements and perfects the model requirements of the fuel gun inthe test specification, It provides important experience feedback and design guidance forsubsequent projects in the development and approval of fuel tank.Key Words: Plug-In Hybrid; Fuel T ank; Spit Backdoi:10.3969/j.issn.1005-2550.2023.06.003 收稿日期：2023-08-24刘学敏毕业于武汉理工大学大学，学士学位。
(接上期)六、蒸发及加油排放系统在2016年发布的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(简称“国六标准”)中，对汽油蒸发排放控制提出了更为严格的要求。
此外，为了适应插电混动车快速发展的现状，国六标准首次纳入了对插电混动车污染物排放的监测。
附。
发动机启动后，新鲜空气被吸入炭罐，与活性炭吸附的燃油蒸汽一同被送往发动机参与燃烧。
然而，插电混动车在行驶过程中主要以电驱动模式运行。
在电动模式下，炭罐不具备脱附功能。
如果油箱中的蒸汽持续排放到炭罐，将导致炭罐饱和。
炭罐饱和后，燃油蒸汽会直接排放到环境中，进而引发环境污染。
为了满足国六蒸发及加油排放标准(代码945-中国尾气净化等级6B和代码830-中国版本)，插电混动PHEV车辆的炭罐系统目前普遍设计成非整体仅控制加油排放炭罐(NIRCO)系统。
该系统的最大特点是活性炭罐仅吸附加油时产生的油气，而其他非加油过程产生的油气均储存在油箱或排放到发动机燃烧，而不是储存在该炭罐中。
与传统燃油车相比，这套系统最大的区别在于两点：1.采用特殊的高压油箱；2.新增了油箱隔离阀(也叫FTIV 阀，Fuel Tank Isolation Valve)，也称为燃油箱切断阀(代号Y58/3)。
当汽车在纯电动模式下运行时，FTIV阀将油箱内蒸发的油气封存在高压油箱内，仅在加油之前将油箱内的油气释放到炭罐内，并经炭罐进入发动机进行燃烧。
以奔驰第三代插电混动技术为例，奔驰E350eL车型采用了带泄漏测试的NIRCO系统(图8)，其技术特点如下。
1.高压油箱在传统汽油车的油箱系统中，当燃油箱内的燃油蒸气压力达到4~7kPa时，燃油蒸气阀便会开启，将燃油蒸气释放到炭罐奔驰E级插电混动车型技术特点(下)内。
然而，在插电混动车(PHEV)中，为了收集行驶过程中油箱内挥发的油气，油箱通常采用高压密闭设计。
这种油箱一般能够承受35~40kPa的蒸气压力。
为了确保高压油箱的强度，E350eL车型采用了轻量的钢制高压油箱，以取代传统燃油车的塑制油箱。
国六蒸发及加油排放法规
国六蒸发和加油排放法规已于2020年1月1日全面实施，旨在控制汽车尾气排放和环境污染。
以下是该法规的相关内容说明：
一、蒸发排放法规
1. 蒸发控制范围扩大：蒸发控制的车型范围扩大到了小客车、轻型商用车、重型汽车以及摩托车等。
2. 蒸发控制力度加强：国六标准要求小客车蒸发污染物排放总量由国五的2.0g/时降低到1.0g/时。
3. 蒸发排放测试更为严格：对于国六标准下的小客车蒸发排放测试，车辆的机油温度控制在105℃-109℃之间，开始进行排放测试后，每隔30分钟，要进行一个新的测试点。
4. 蒸发污染物控制技术升级：包括吸附材料的改进、进气系统的加热、燃油泄漏控制技术的完善等。
二、加油排放法规
1. 加油排放法规适用车型范围扩大：国六标准的加油蒸发排放检测不仅适用于小客车，还适用于轻型商用车、重型汽车和摩托车。
2. 加油排放边界值更为严格：国六标准要求加油蒸发排放边界值是
3.0mg/次，比国五标准下的5.0mg/次更为严格。
3. 技术要求得到升级：主要是在加油系统的泄漏控制技术上，比如采用了更加高效的活塞泵方案，以及增加了一系列的蒸发控制元件等。
总体来说，国六蒸发和加油排放法规是为了控制汽车排放对环境造成的污染，虽然对汽车生产厂家的要求更高，但也意味着更加环保、更加健康的汽车使用环境。
国五国六燃油蒸发标准的要求-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:燃油蒸发是指汽车燃油在行驶过程中因为高温引起的挥发，不仅会造成环境污染，还会导致燃油的损失和车辆性能下降。
因此，规范和控制车辆燃油蒸发是保护环境和提高车辆燃油利用率的重要手段。
为了有效控制燃油蒸发，我国分别制定了国五和国六的燃油蒸发标准要求。
国五和国六标准的实施对汽车生产企业和车主都提出了新的挑战和要求，但也将为改善空气质量和推动汽车行业的创新发展带来积极影响。
本文将分析比较国五和国六燃油蒸发标准要求，探讨其影响和意义，展望未来在燃油蒸发控制方面的发展趋势和可行性。
愿通过本文的介绍和分析，读者能更深入地了解我国燃油蒸发标准的要求，促进燃油蒸发控制工作的有效开展。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将介绍国五国六燃油蒸发标准的概述，揭示文章的目的和重要性。
在正文部分，将详细介绍国五和国六燃油蒸发标准的要求，比较两者之间的差异和提升。
最后在结论部分，将总结国五国六燃油蒸发标准的要求，探讨其影响和意义，并展望未来可能的发展方向。
整个文章结构清晰，层次分明，旨在全面探讨国五国六燃油蒸发标准的要求及其影响。
该部分内容可以按照以下方式编写：1.3 目的文章旨在对国五和国六燃油蒸发标准的要求进行深入探讨和比较，以便读者对这两种标准有更清晰的了解。
通过对标准要求的详细分析，读者可以了解到汽车燃油蒸发控制的重要性，以及国家对燃油蒸发标准不断提高的背景和动机。
同时，文章也旨在探讨国五与国六燃油蒸发标准之间的差异和改进之处，为未来的汽车燃油蒸发控制提供参考和借鉴。
通过本文的阐述，读者可以更全面地了解汽车燃油蒸发标准的发展历程和趋势，从而对未来汽车环保技术的发展有更深层次的认识。
2.正文2.1 国五燃油蒸发标准要求国五排放标准是我国汽车行业中的污染控制标准之一，于2013年7月1日正式实施。
国五标准对汽车尾气中的污染物进行了限制，其中也包括了对燃油蒸发的要求。
图1 纯燃油车的炭罐冲洗管路图2 插电式和增程式混合动力汽车的炭罐冲洗管路与纯燃油车不同的是，插电式混合动力汽车和增程式混合动力汽车可以长期充电并保持纯电行驶，在这种情况下发动机几乎不会起动运行，油箱内的燃油蒸气无法通过炭罐冲洗管路进入发动机燃烧，油箱内燃油蒸气压力会越来越高，存在燃油蒸气泄漏至大气污染环境、油箱被压变形的风险[1]。
因此，PHEV 和REEV 一般使用高压油箱，高压油箱能够承受更高的燃油蒸气压力（-15 kPa ～35 kPa）。
使用高压油箱，需要加装油箱压力传感器对高临界泄压的标定流程图如图4所示。
图3 临界泄压流程图图4 临界泄压的标定流程图表1 临界泄压的标定参数参数名称含义P_max1临界泄压时，开启FTIV阀的压力上限。
为了保留一定的安全余量，设置P_max1时需要略微低于高压油箱的承压上限。
例如，高压油箱的承压上限为35 kPa，需要设置为33 kPa。
该参数无需标定Δp1临界泄压时，阶梯泄压的压降达到Δp1时，需关闭FTIV阀一段时间。
该参数需要根据实际情况进行标定ΔT 临界泄压时，阶梯泄压时关闭FTIV阀的时长。
数需要根据实际情况进行标定P_stop1临界泄压时，当油箱压力低于P_stop1时，FTIV阀，泄压完成。
P_stop1无需标定，但应比P_max1小4～6 kPa。
也不能设置得过小，否则会因为泄压过多、2.1.3 标定方法根据临界泄压的泄压流程，需要确定表1中参数。
因此，只需确认Δp1和ΔT，便可实现临界泄压。
标定方法如下。
（1）憋油箱压力：车子上转毂，环境温度设置为40℃；使车辆在低速和高速工况下来回切换，直到油箱压力P_tank ＞P_max1。
（2）设置Δp1和ΔT 为合适的值（例如，Δp1=2 kPa、2.2 正压泄压2.2.1 FTIV 阀的开启与关闭策略炭罐冲洗的含义为炭罐中储存的燃油蒸气会从炭罐脱附，进入发动机气缸中参与燃烧，如此便可实现炭罐的再生[3]机运行时，若发动机处于热机状态且发动机运行工况相对平稳，则炭罐冲洗激活；在炭罐冲洗激活时，若EMS 监测到油箱压力＞P_max2且炭罐冲洗的流量积分值Integ ＞I_max，则FTIV 阀泄压，直到油箱压力低于P_stop2，关闭停止泄压。
0303刘向前热点聚焦版权所有，如需转载，请务必注“如果说发动机是整车的心脏，那么燃油喷射系统就是发动机的心脏。
由此可以看出，燃油喷射系统是实施国Ⅳ排放标准过程中最基础且最重要的技术环节。
”8月20日，中央媒体“国Ⅳ实施产业准备情况”走基层大调研活动第二站来到江苏南京，走访了南京威孚金宁有限公司（以下简称威孚金宁），实地了解其国Ⅳ燃油喷射技术的准备情况，在媒体恳谈会环节，威孚金宁总经理张振廷表示。
潜心打造电控VE 泵系统威孚金宁是由无锡威孚高科技集团股份有限公司和南京新工投资集团有限责任公司投资组建，致力于燃油喷射装置的设计与制造。
近些年，企业通过潜心研发，成为国内惟一拥有自主知识产权、大批量生产VE 泵及国Ⅳ电控系统的专业生产基地。
作为生产内燃机关键零部件企业，实现燃油喷射系统产业化并不是一件容易的事。
威孚金宁是怎样做到的？据南京威孚金宁有限公司副总工程师卢业武介绍：“1992年,企业引进了国外的VE 泵生产线，并在1993年开始批量生产。
经过几年的消化、吸收再创新，2003年，我们的VE 泵产业化技术获得了博世公司的许可证；2006年，VE 泵的关键零部件也通过了博世的3个放行：体系放行、过程放行和产品放行。
”不仅如此，据卢业武介绍，在此期间，威孚金宁还与高等院校、科研单位联合开发满足国Ⅲ排放法规的电控VE 系统，产品得到用户的一致认可。
“2009年，国Ⅲ排放法规实施以后，我们开始将电控VE 泵大批量投放市场。
4年左右的时间，相继投入了60多万台，产品的可靠性已经过了市场的验证。
也是在此期间，企业实现了跨越式发展。
截至目前，电控泵产量已经占到总产量的据了解，目前威孚金宁拥有授权的燃油系统技术相关专利26件。
主要合作的客户有江铃、庆铃、福田、江淮、康明斯、东风轻发、郑州日产、一汽通用等知名厂家。
国Ⅳ电控分配泵技术全面升级虽然实现了跨越式发展，但威孚金宁并未停滞不前。
为响应国家节能减排号召，从2009年开始，企业继续着手研发国Ⅳ电控分配泵燃油系统，并投入了1亿多元的研发费用。
燃油蒸发控制系统（EVAP）研发生产方案一、实施背景随着全球能源结构的转变，燃油消耗量逐年下降，但汽车产业作为国民经济的重要支柱，其发展仍保持稳定增长。
在此背景下，提高汽车燃油效率、降低排放成为行业发展的关键。
燃油蒸发控制系统（EVAP）作为汽车燃油系统的重要组成部分，具有显著的节能减排效果。
本方案旨在推动燃油蒸发控制系统的研发与生产，为汽车产业的发展提供新的动力。
二、工作原理燃油蒸发控制系统（EVAP）主要通过以下工作原理实现其功能：1.吸附作用：系统中的活性炭或活性炭纤维具有高吸附性能，能有效地吸附燃油蒸气中的有机组分，使燃油蒸气得到净化。
2.冷凝作用：通过降温使燃油蒸气冷凝成液态油滴，便于后续回收利用。
3.回收利用：经过处理的纯净的燃油蒸气被回收至燃油箱，实现资源的再利用。
三、实施计划步骤1.市场调研与需求分析：对国内外汽车市场进行深入调研，了解消费者对燃油效率、排放标准的需求，为研发提供数据支持。
2.技术研究与开发：组织技术团队进行燃油蒸发控制系统的研发，包括材料选择、结构设计、控制系统开发等。
3.样品制作与测试：制作EVAP样品，进行严格的性能测试，包括吸附效果、冷凝效率、回收率等。
4.生产准备：根据测试结果，优化产品设计，制定生产计划，准备生产线。
5.批量生产与质量控制：按照ISO/TS 16949质量管理体系，进行批量生产，确保产品质量。
6.市场推广与销售：组织销售团队，与汽车厂商进行合作洽谈，推广EVAP产品。
四、适用范围本产品适用于所有使用燃油的汽车，包括汽油车、柴油车及其他使用燃油的特种车辆。
同时，该系统也可应用于船舶、飞机等燃油动力设备。
五、创新要点1.高效吸附材料：采用新型活性炭材料，具有高吸附性能，能有效净化燃油蒸气。
2.智能化控制：采用微处理器控制，可实时监测燃油蒸气状态，自动调节系统运行参数。
3.模块化设计：便于安装、维护，同时可轻松适应不同车型及动力设备。
4.节能环保：能有效提高燃油效率，降低排放，符合绿色出行理念。
PHEV车辆应对国六蒸发及加油排放系统方案及策略——高压油箱及FTIV阀控制介绍
随着国六蒸发及加油排放法规实施的日益临近，PHEV车辆由于在行驶过程中发动机运行时间短，炭罐冲洗机会少，导致炭罐内的油气无法及时冲洗充分，从而增加油气从炭罐大气口溢出的风险，蒸发及加油排放恶化。
因此为了应对国六蒸发及加油排放，PHEV车辆的炭罐系统目前普遍设计成非整体仅控制加油排放炭罐系统(法规称NIRCO系统)。
该系统的最大特点是活性炭罐只吸附加油时产生的油气，而其他工况产生的油气需存储到油箱或者排放到发动机内。
这套系统涉及到两个重要的零部件，高压油箱和油箱隔离阀Fuel Tank Isolation Valve（FTIV阀）。
下图是其中一种FTIV阀布置的方式。
FTIV阀将油箱内蒸发的油气封存在高压油箱内，仅在加油之前将油箱内的油气释放到炭罐内，并经炭罐进入发动机进行燃烧。
图1 高压油箱及FTIV布置
图2 某厂家提供的FTIV阀样品图
图3 高压油箱炭罐系统设计样图
01.高压油箱简介
对于一般油箱系统，当燃油箱内燃油蒸气压力达到4~7kPa时，位于燃油箱上的燃油蒸气阀打开，燃油蒸气将被释放到炭罐内。
对于PHEV车辆，为了收集行驶过程中油箱内挥发油气，油箱都采用高压密闭油箱，此类油箱一般可以承受
35-40kPa的蒸气压力。
为了保证高压油箱的强度，有些整车厂采用轻量的钢制油箱取代现有的塑制油箱，有些则采用塑料的密闭油箱，但此类油箱成本高于钢制油箱，生产技术和工艺也比较复杂。
同时高压油箱系统也对周围的管路：如加油盖、加油管路、蒸发管路等提出了更高的耐压要求。
下图是普通油箱系统与高压油箱系统的对比：
02.FTIV阀控制
FTIV阀在发动机控制系统中有专门的模块进行控制，系统会根据不同的需求来打开或关闭FTIV阀。
通常情况下FTIV阀是常闭的，这样就把高压油箱隔离起来，形成一个独立的密闭空间，保证燃油蒸发的油气不会溢出。
但有些工况FTIV阀必须打开，保证其他车辆功能正常运行。
∙1）加油时燃油箱内的泄压请求
由于FTIV阀长时间关闭，油箱内压力比较高，因此在车辆需要加油时，为了防止燃油出现反喷情况，需要在打开油箱盖之前打开FTIV阀，将油箱压力泄到可接受的范围之后，油箱盖才能被驾驶员打开。
通过这样一套有效的保护机制，避免造成燃油四溅对人员的伤害，同时也保证油箱可以正常加满。
具体的操作和控制流程：
一般从加油请求到可以打开油箱盖的时间间隔都挺短，最短只有1.5s左右，即使油箱的压力达到20到35kPa，通过打开FTIV阀，油箱压力也会在10s之内降低到1kPa左右，完全不会耽误驾驶员太多时间。
同时在车辆手册中也会针对这种情况专门说明。
∙2）高压油箱保护请求
除了来自加油之前的FTVI打开请求，还有来自油箱保护的请求。
高压油箱都有压力承受范围的上下限，目前很多厂商的高压油箱承受压力范围在-
15kPa~35kPa。
为了保护高压油箱，系统内部会设定油箱压力阀值的上限max下
限min。
当油箱压力高于上限，FTIV阀打开，将油箱压力泄到一个合理的范围（一般都设置到20-25kPa）内，关闭FTIV阀。
相反，当油箱出现比较大的负压，超过油箱压力的下限，FTIV阀也会打开，减少油箱负压，同时该需求也会抑制炭罐控制阀的开启，防止炭罐冲洗造成油箱产生更大的负压。
3）油箱泄露诊断需求
另外，国六法规要求对油箱蒸发系统进行泄露诊断，因此在泄露诊断过程中，系统也会请求打开FTIV阀，以满足诊断需求。
本文介绍了用于PHEV车辆上应对国六蒸发及加油排放法规的炭罐蒸发系统，区别于传统车辆，该系统有严格法规的定义——非整体式仅控制加油排放蒸发系统，主要包括两个重要的零部件：高压油箱和FTIV阀。
高压油箱可以承受更高的蒸气压力，保证在行驶过程中，将燃油蒸气牢牢的封在油箱内，FTIV在这过程中起到重要的作用。
在通常情况下，FTIV阀保持关闭状态，只有当发生加油请求、油箱压力超过一定阀值，或者内部有比较大的负压，FTIV阀才会打开，将油箱内的油气释放发到炭罐中。
另外，油箱的泄露诊断也会触发FTIV阀打开请求。
高压油箱系统和FTIV阀控制保证PHEV车辆轻松满足国六蒸发及加油排放法规要求。
