长城举报比亚迪,高压油箱到底是啥?
注:由于此事件尚未有最终定论,本文仅讨论技术层面的内容,不给任何一方站队,也请大家理性吃瓜,等待相关部门最终的调查结果。
5月25日,长城汽车发布声明称,比亚迪旗下的秦PLUS DM-i、宋PLUS DM-i两款车采用了常压油箱,涉嫌整车蒸发污染物排放不达标,并且已向生态环境部、国家市场监督管理总局、工业和信息化部进行了举报。
要知道,在国内汽车厂商之间鲜有这样直接举报对方的例子,长城这波操作还真的是没见过。如果你仔细阅读长城的举报声明就会发现,长城举报比亚迪的理由是 “整车蒸发污染物”不达标,而非我们一般理解的“尾气超标”。其中,还提到了一个不怎么常见的名词--常压油箱。那么长城此次举报比亚迪,到底是故意找茬,还是事出有因?常压油箱和整车蒸发污染物不达标又有什么关系?今天我们就从技术角度来聊聊这个问题!
首先我们要弄清楚的是,汽车的排放污染其实分为两部分,第一部分是大家非常熟悉的尾气污染,也就是发动机燃烧产生的排放。第二部分则是大家相对陌生的蒸发污染物,它的来源主要是汽油挥发。
熟悉燃料特性的朋友应该知道,汽油的主要成分其实就是碳氢化合物,而碳氢化合物又是汽车排放三大污染物之一,所以受到排放法规严格限制。不仅如此,汽油还特别容易挥发成汽油蒸汽,而汽油蒸汽又含有大量的碳氢化合物,因此一旦汽油蒸汽进入到大气中,就被称作蒸发污染物。
在实际使用过程中,蒸发污染物主要是在加油过程中、以及汽油进入油箱后产生的。比如,在加油时为了能让汽油顺利进入充满汽油蒸汽的油箱内,油箱里面的排气口会把汽油蒸汽排出来,所以有时候坐在车里面加油也能闻到一股汽油味,这就是加油时产生的蒸发污染物。而在汽车长期静止停放时,油箱内的汽油缓慢挥发,并且通过油箱壳体、阀门、管路泄漏到大气中。不同的是,油箱内的汽油蒸汽泄漏的速度很慢,所以它不像加油时那样容易被人察觉到。
相关研究表明,在汽车的总碳氢化合物排放中,油箱泄漏和加油产生的蒸发污染占了20%,仅次于发动机尾气排放。而且由于之前国内对蒸发污染不够重视,所以国内的汽车每年会产生8000克/辆的蒸发污染物,而同时期美国的汽车每年只产生500克/辆,差距十分悬殊。
国6蒸发污染排放限值
所以在制定国6排放标准时,相关部门特意将蒸发污染排放(油箱泄漏量)限值从国5时期的2克/次,提升到国6的0.7克/次。此外,国6还增加了加油过程污染物排放试验,并要求达到0.05克/升的标准,也就是每加1升汽油,碳氢化合物的排放量不得超过0.05克。
由此可见,长城以“蒸发污染物排放不达标”为由举报比亚迪,并非是找茬,因为在相关法规中确实有这么一项。至于长城声明中所提到的“常压油箱”,相信大家看到这个名称后,又是一头雾水,难道油箱还有压力之分?
高压油箱
没错,还真有!目前的汽车油箱可以分为常压和高压两种类型,一般普通燃油车只需要用常压油箱,它可以承受的内压在-3至15kPa之间。而插电混动车则主要使用高压油箱,它的内压在-6至40kPa之间。看到这大家就要问了,为什么插电混动得用高压油箱呢?
前面提过,汽油在油箱中会缓慢挥发变成汽油蒸汽,并且汽油蒸汽主要是对环境有污染的碳氢化合物。所以为了减少汽油挥发污染,汽车都会配备专门吸附汽油蒸汽的碳罐。
碳罐吸附汽油蒸汽
在燃油蒸发控制系统中,碳罐的一端连接油箱,在油箱和碳罐之间有一个“油气控制阀”。一般油箱里面的汽油蒸汽压力达到4-7kPa时,油气控制阀就会打开,然后油箱里面的汽油蒸汽进入碳罐。在碳罐中汽油蒸汽里面的碳氢化合物会被活性碳粉吸附,变成对环境无害的气体,最后通过碳罐大气口排出。
发动机对碳罐进行冲洗
在碳罐的另一端,连接的是发动机进气歧管,而且在碳罐与进气歧管之间,还有一个脱附控制阀。当碳罐吸附一定的汽油蒸汽后,脱附控制阀就会打开,发动机就会把碳罐里面的汽油蒸汽吸走,并将其再次引入气缸内燃烧。一般纯燃油车在行驶时发动机一直保持工作,碳罐内的油气经常会被发动机吸走,所以汽油蒸汽从碳罐溢出到大气中的部分很少。由于碳罐中的油气少,油箱的压力自然也就小了,所以纯燃油车使用常压油箱就可以满足国6规定的蒸发污染物排放标准。
碳罐达到吸附极限
与纯燃油车不同的是,插电混动可以长距离纯电行驶,发动机启动频率较低。如果是有家用充电桩的用户,甚至有可能一个月也不一定启动一次发动机。前面提过,碳罐的冲洗是靠发动机进气歧管的吸气作用实现的。所以当发动机不启动时,碳罐就会很快达到极限吸附量,于是一部分汽油蒸汽便通过碳罐的大气口向外溢出。
更重要的是,在国6排放测试中,插电混动必须把电量充至最高,然后才能进行蒸发污染物排放测试。所以在测试过程中,发动机启动的次数很少,通常是靠纯电模式行驶。由于在测试时发动机基本不启动,碳罐得不到冲洗,所以使用常压油箱的插电混动车型,理论上确实比较难以通过国6的排放测试。
正因如此,汽车厂商才为插电混动开发了高压油箱。所谓的高压油箱,除了可以承受更大的内压外,它与常压油箱的设计也有所不同。具体来说,高压油箱连接碳罐的管路之间增加了油箱隔离阀。只要发动机熄火,油箱隔离阀就一直处于关闭状态。所以高压油箱内的汽油蒸汽无法进入碳罐,汽油蒸汽溢出也就不存在了。
在行业内,高压油箱并不是什么新奇的设计,无论是高端豪华品牌,还是普通的大众品牌,只要是插电混动,大家都会采用高压油箱。也就是说,高压油箱是解决插混车型蒸发污染物排放的公认方案。现在再来看长城发布的声明,大家就明白长城为什么要把比亚迪插混用“常压油箱”单独拿出来说事了吧。
在长城公布举报声明的当天,比亚迪就针对此事进行了回应。从比亚迪的回应来看,他们认为长城送检的车辆没有按照国6排放试验要求,完成3000km磨合行驶后再测试,所以其检测报告无效。
我们从国6的测试程序中也可以看到,比亚迪所说的3000km磨合测试要求确实存在。但是磨合这个要求主要是针对燃油车的动力总成,而且前面也提过,插电混动的蒸发污染排放试验大部分用纯电的方式进行,所以3000km磨合到底对于蒸发污染物排放有多大的积极作用,目前我们也不好下定论。
值得一提的是,5月26日又有国内媒体爆料,比亚迪供应商“亚普股份”对外表示,公司配套比亚迪DM-i车型的燃油箱是高压油箱,并且成本上要比传统供油系统更高。不过要注意的是,亚普股份并没有指出此次涉及风波的秦PLUS DM-i以及宋PLUS DM-i这两款车型是否使用了高压油箱。而且目前比亚迪也没有针对长城提出的常压油箱进行回应,说明比亚迪确实有可能在部分售价较低的车型上使用了成本更低的常压油箱。不过,这一切暂时也只是猜测,比亚迪作为目前最大的插混车制造商,我们相信他们应该有自己的方式可以解决汽油蒸发污染问题,这就要看后续比亚迪的回应了。
从网上的舆论看,大家对长城举报比亚迪这件事的态度是完全不一样的,有人说长城小家子气、玻璃心,有人说比亚迪的“整车蒸发污染物”不达标,对用户没什么影响,所以根本不是事。但是从行业健康发展的角度来看,如果一个排放不达标的车与达标的车同时在市场销售,对于排放达标的车来说是不公平的,这意味着车企在排放上的所有努力都付之东流。当然我们也不要过度解读这件事情,按照相关的规定,如果国6排放车型在16万或者20万公里以内排放不达标,那么车企是需要召回的。考虑到比亚迪秦PLUS DM-i、宋PLUS DM-i两款车销量极高,所以对于比亚迪来说,如果真召回的话那成本一定非常高。因此,对于这件事情大家还是不要盲目下结论,理性吃瓜,等待后续吧!
刷新常规认知,解构比亚迪的“常压油箱”
近日,长城汽车针对比亚迪的“实名举报”,把两家头部民营车企双双推上了舆论的风口浪尖。长城和比亚迪此次争议的核心有两个:“油箱”和“蒸发物排放”。
面对这两个的陌生概念,普通消费者大都无法判断“举报”是否属实,只能摸摸充当“吃瓜群众”,看着两大品牌“互撕”。为了满足大家的好奇心,小编今天就带大家一探究竟,深度解构比亚迪的“常压油箱”。
就“常压油箱”以及“整车蒸发污染物”两大疑云,业内人士表示:
“从理论上看,插电混动车型使用‘常压油箱’很难达到排放的标准,而高压油箱可以减少蒸发物排放,是混合动力常见的解决方案”
“国家对于汽车的‘蒸发物排放’一直都有明确的要求,但没有文件规定混合动力车型必须使用高压油箱”。
常见解≠唯一解
在普遍认知里,选择高压油箱可以解决气压的问题,因此“高压油箱”便成了混合动力车型解决“蒸发物排放”的常见解,但这并不代表“高压油箱”就是混动系统的唯一解。
油箱作为混动的核心,通过控制策略的优化同样可以改善排放,而比亚迪也早在2020年便申请了相关的专利--《用于混合动力车辆的控制方法、控制装置及混合动力车辆》。
比亚迪的“常压油箱油气排放控制技术”,是基于对EV行驶里程、时间与炭罐特性的相关性深入研究,再结合比亚迪的DM-i串并联架构,实现发动机和车轮的解耦,多控制单元的协同控制研发而成的。该技术能够确保PHEV在炭罐饱和前,即使EV行驶下也会通过短时启动发动机,完成汽油蒸汽自由脱附。
简单来说,搭载比亚迪DM-i的车型,在长时间的EV行驶下,6天左右会短时启动发动机,同时发电、润滑和脱附,确保“整车蒸发污染物”标准能够符合国家规定,合法又合理。
值得一提的是,比亚迪DM-i不仅解决了PHEV常压油箱汽油蒸汽自由脱附的技术难题,还做到了“一静三得”。“一静”指的是优秀的NVH,可以实现在行车过程中无感、快速完成汽油蒸汽脱附;“三得”则是快速脱附、高效发电以及养护发动机。
写在最后:
多年的插电式混动技术沉淀,当下的比亚迪不仅有常压油箱,也有高压油箱的技术解决方案。比亚迪搭载“常压油箱”的混动车型能够正常上市销售,想必也是经过严苛的检测,符合排放法规标准的。
欲戴皇冠,必承其重。作为国内新能源销量一哥,比亚迪分走了大部分的“蛋糕”,难免让人眼红,遭人非议,只要自身实力够硬,流言蜚语总会散去。
比亚迪DM-i的常压油箱,真有问题吗?一文全解读!
近两天,汽车圈最热的话题,莫过于长城汽车发布的一份举报比亚迪旗下产品,涉嫌整车蒸发污染物排放不达标的声明,比亚迪在之后也迅速做出了回应。
那么,今天我们从技术角度分析一下,看看比亚迪DM-i是否真的存在排放问题。
▌原理分析
我们知道,汽油的挥发性很强,汽车在行驶、加油或停车时,油箱内的燃油会很快挥发出来,导致油箱内部的压力被迫增加,当压力到达一定值时就会产生一定的危险。
于是,人们就想开始想法子来平衡压力,起初是将油箱盖做成了限压阀,当压力高过某一值时,限压阀就打开,把汽油蒸汽排到大气中;后来,人们出于节约燃料和保护环境的角度出发,采用了一种装置——碳罐。
碳罐内部由吸附性很强的活性炭填充,油箱中多余的燃油蒸汽不再排到大气中,而是由一根管子引入碳罐,由活性炭临时吸附燃油蒸汽。
当发动机下一次启动时,装在碳罐与进气歧管之间的电磁阀门打开,碳罐内的汽油蒸汽在进气管负压作用下,被由碳罐通气孔吸入的空气带入气缸参与燃烧,从而达到节约燃油和环保的目的,这一过程也被称作碳罐脱附。
其实,碳罐也是属于汽油蒸发控制系统(EVAP)的一部分,该系统是为了避免发动机停止运转后燃油蒸汽逸入大气而被引入的,从1995年起,我国规定所有新出厂的汽车必须具备这一系统。
以往,传统燃油车只要启动上路行驶,碳罐中所积蓄的燃油蒸汽会被及时引入发动机燃烧掉,不过随着混动车型的到来,发动机工况出现了多种形式,碳罐的“冲洗”脱附就不是那么及时了。
比如在EV模式下,发动机长时间不启动,仅以电能驱动车辆行驶,这时油箱里的汽油还在持续挥发,碳罐中的活性炭吸附量又是有限的,极端情况下发动机无法为碳罐提供充足的冲洗流量,无法完成脱附,从而造成击穿,这也是此次争议的核心逻辑。
解决这一问题的方法,可以用更密闭的碳罐系统,比如高压油箱。
高压油箱的工作原理是,油箱和碳罐通气口之间有“FITV阀”,碳罐高负载时,FITV阀会自动关闭碳罐与油箱之间的管路,切断汽油蒸汽进入碳罐的路径。这时汽油蒸汽就会被锁定在油箱里,避免碳罐过载导致汽油蒸汽直接进入大气中,污染空气、浪费燃油。相应的,成本也会增加一部分。
▌证据上的“瑕疵”、比亚迪相关发明专利
对于比亚迪声明中阐述的国标要求“完成3000公里磨合后测试,而对方送检的车辆行驶里程仅为450-670公里”,有些网友比较在意,认为就算新车行驶里程到了3000公里,测试结果区别也不大。
这里就存在两个问题——
其一,一般常识来讲,一辆新车的污染物排放是最高的,车辆越新,污染物排放浓度越高,之后逐年衰减,其中有来自内饰座椅的、有来自油漆的、有来自车身塑料件等等。国标要求3000公里的测试条件,而此次却用了450-670公里行驶里程的车辆去测试,是不是多少有点不科学呢?至少也是不严谨。
而且比亚迪一直强调要符合国家标准,其中的门道也并不复杂,如果不限制条件的一致性,想要超标或者不超标实在太简单了。比如找一辆过了3000公里磨合期的车但硬是几个月不开,每天暴晒、摇晃促使汽油挥发,又比如这次是送检,不是抽检,对车辆材料是否有替换很难说得清等等。
想要刻意制造出污染排放不合格的条件,并不太难,当然我们这里不是说一定就这么做了,可事实是无法排除这种可能性。因此符合国标要求的各方面条件,对各方才算都是公平的。
其二,这次委托中汽中心所测到的污染蒸发物,都是来自车上的常压油箱吗?答案是不好说,因为测试对象是整车。
有人忽视了一个关键信息——举报声明中的“涉嫌整车污染蒸发物排放不达标”,请看,污染蒸发物的来源是整车,因此是比较难界定全部都来自新车油箱的。
再将目光投向高压油箱,是不是只有高压油箱这一种路径呢?其实也未必,常压油箱也未尝不能胜任。
按照生态环境部发布的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》的要求,并没有强制必须使用高压油箱,而是明确要求在整个试验过程中,汽车油箱压力应设定为不高于2.5kpa,这也是常压油箱的范围。所以比亚迪使用常压油箱还是高压油箱,并不违反标准,重要的是在国标要求的检测条件下,看是否都达标。
试想一下,如果在碳罐“饱和”之前,即使车辆在EV模式下行驶,控制车辆的管理系统也强制启动发动机,对碳罐中吸附的燃油蒸汽进行燃烧,是不是也能解决这一问题呢?
有分析人士认为,比亚迪有20多年的插电式混动技术,对插电式混动技术的各个系统都进行了深入研究,自主开发能力在行业内部算是比较强的。关于PHEV油箱这部分,比亚迪有常压油箱,也有高压油箱的技术解决方案,都符合蒸发排放法规标准。
其进一步表示,比亚迪对EV行驶里程、时间与碳罐特性的研究其实要更深入一些,也开发出了常压油箱的油气排放控制技术,实现了PHEV在碳罐饱和前,即使EV行驶下也会通过短时启动发动机,完成汽油蒸汽自由脱附。
就在这一事件发酵之际,有网友又翻出了比亚迪2020年申请的一项有关油箱碳罐脱附的发明专利《用于混合动力车辆的控制方法、控制装置及混合动力车辆》。
这项专利中明确载明,车辆处于电动模式时,根据预先建立的碳罐吸附模型确定碳罐吸附量,以及在所述碳罐吸附量大于预设值的情况下,将所述电动模式切换为混合动力模式以进行碳罐脱附。
在这项发明专利的帮助下,车辆能够在不增加零部件等硬件成本的情况下,未启动发动机时也能够预估碳罐吸附量,并且在碳罐趋于饱和之前,自动将车辆的运行模式切换为混合动力模式,以及时脱附碳罐,有效避免了由于碳罐过载,导致的燃油蒸汽泄漏等情况的发生,保证碳罐能够长期处于有效工作状态。
从这项发明专利来看,比亚迪DM-i车型上常压油箱的环保性有了双向印证,明显是有备而来。
我们回看比亚迪的成长之路来看,技术一直扮演着绝对的主力角色,比亚迪的技术鱼池里大货很多,像是云辇车身控制系统、刀片电池、DM-i/p超混技术、e平台3.0、IGBT4.0芯片、CTB、Sic、iTAC等等,都是代表着电动车行业的一线水准,很难想象比亚迪会在这个小水沟里会翻船。
写在最后:
不管是比亚迪还是长城汽车,都是中国汽车品牌的一线代表,是中国汽车在电动化领域的先行者,也是实际受益者。从这次风波看,比亚迪这两款车型确实使用了常压油箱,但此常压油箱非彼常压油箱,比亚迪的上述发明专利或许能说明一些问题,混动车型就一定不能用常压油箱吗?我们让子弹飞一会,静待水落石出。