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。