比亚迪DM-i如何实现常压油箱油蒸汽自由脱附?一篇文讲清楚
通过竞争对手的态度,大抵可以看出一个汽车品牌处于怎样的江湖地位。很少被同行提及的,大概率寂寂无名,而产品经常被拎出来掰头,甚至被颇有名气的对手公开cue的,一定是扛把子级别的狠角色。
比亚迪就是后者。
汽车界最近大热的新闻莫过于比亚迪“排放门”事件。关于宋PLUS DM-i的常压油箱涉嫌整车蒸发污染物排放不达标的问题,比亚迪已经在平台上做出公开回应。不过对于普通民众而言,或许技术话术多多少少晦涩难懂。我们今天把问题拆解开来,分析一番。
何为整车蒸发污染物?
汽油具有强挥发性,汽车在行驶、加油或停车时,除了发动机尾气排放,油箱内的汽油也会挥发出来,排放到大气中便形成了蒸发排放污染物。目前整车蒸发排放的执行标准为国六排放标准,即《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(GB 18352.6—2016)。
如何有效控制整车蒸发排放?
对于普通燃油车而言,通常通过常压油箱+炭罐来解决油蒸汽排放问题。常压油箱的内部压力一般在6-10kPa,高于这个压力时,油箱的蒸汽阀门就会打开,油蒸汽便被释放进炭罐内,炭罐吸附饱和后,储存的汽油蒸汽会被吸入发动机燃烧,使炭罐重新具备吸附能力,即炭罐脱附。
而混合动力车型由于发动机的运行时间少,导致炭罐脱附的机会少,因此容易出现炭罐过载、无法完全吸附的情况。所以常规混动车型目前的解决方案有两个:
一是采用更大容量的炭罐。好处是能一定程度上增强油蒸汽的吸附能力,但并未能从根源上解决问题,毕竟油蒸汽会源源不断产生,碳氢化合物又很难被及时吸附;
二是采用高压油箱。原理是通过隔离阀控制油箱与炭罐之间的通道,加油时产生的油蒸汽储存在炭罐内,非加油情况下产生的则存储在高压油箱内,以此减轻炭罐的负担。缺点是零部件成本高、机械结构更复杂。
比亚迪是如何做的?
比亚迪基于DM-i串并联架构,对混合动力车辆的油蒸汽排放问题提出了新的解决方案。
通过多控制单元协同控制,以及深入研究对EV行驶里程、时间与炭罐特性,比亚迪开发出了常压油箱的油气排放控制技术。当车辆处于电动模式时,可预先建立炭罐吸附模型,根据环境温度、油箱油位、车辆上电间隔天数等来确定炭罐吸附量。当炭罐吸附量超过预设值时,电动模式会切自动换到混动模式进行炭罐脱附。也就是说,炭罐能够在趋于饱和之前被及时脱附,即使EV行驶下也会通过短时启动发动机,从而使炭罐长期处于有效工作状态。
按照比亚迪在在深交所互动易平台上的回答,在实际用车场景中,EV模式下连续行驶6天左右时,如果车辆达到脱附时间点,那么车速大于35km/h时,发动机会自动启动,约4分钟即完成碳罐脱附。
如此一来,DM-i架构搭配常压油箱,既能实现油蒸汽自由脱附。当然,由于产品的设计方案不同,比亚迪目前在售的部分车型也采用了高压油箱。但无论DM-i架构配合的是常压油箱还是高压油箱,都符合蒸发排放法规标准。
比亚迪还做了什么?
比亚迪DM-i不仅解决了混动车型常压油箱油蒸汽自由脱附的技术难题,而且是一举多得的方案。
对于用户而言,在EV模式下短时启动发动机时,发动机的运转噪音很小,因此行车过程中用户几乎没有体验到差异,便快速完成了油蒸汽脱附。与此同时,油蒸汽脱附的过程中车辆也在高效发电,既不增加能耗,还实现了发动机保养。发电、润滑和脱附同时进行,既合法又合理。
比亚迪深耕PHEV领域20余年,积累了大量有关插电式混动技术系统的创新技术,并申报多项发明专利,填补行业空白。关于油蒸汽排放技术,比亚迪已经申请了专利《用于混合动力车辆的控制方法、控制装置及混合动力车辆》。值得一提的是,比亚迪表示,这项专利将向所有汽车同行免费分享。
写在最后
文章最后,简单分享几个有关比亚迪的热知识:
早在2010年,比亚迪就推出了比亚迪F3DM低碳版双模电动车,可自由切换纯电和混动模式;
比亚迪是全球首家官宣停产燃油车的车企,也是目前全球唯一一家掌握新能源车全产业链核心技术的车企;
比亚迪铁电池坑梓基地是目前全球最大的动力电池生产基地,而这个基地在2014年就建成了;
比亚迪股份有限公司名下目前共申请专利29823件,去年申请的专利数多大1375件;
比亚迪新能源汽车已经畅销全球六大洲,70多个国家和地区,超过400个城市;
比亚迪2023年第一季度净利润41.3亿人民币,华为是30.38亿左右;
……
愿中国汽车品牌诸强们,能够惺惺相惜、协同并进、越来越好。
比亚迪、长城汽车“互撕”背后:常压油箱真是插混车原罪?
25日当天,“长城汽车”和“比亚迪”均成为各大社交平台热搜关键词,长城汽车以发布声明的形式举报比亚迪旗下产品涉嫌污染物排放不达标相关问题,并表示已向相关部门提交举报材料。
随后,比亚迪方面也发布声明回应称“坚决反对任何形式的不正当竞争行为,并保留法务诉讼的权力”。
事情一出引发广大消费者的关注,究竟事情的前因后果是怎么一回事?我们首先来回顾一下事情经过:
事情回顾
长城汽车
5月25日上午,长城汽车官方发布《声明》举报比亚迪汽车,《声明》对比亚迪秦PLUS DM-i、宋PLUS DM-i采用常压油箱,涉嫌整车蒸发污染物排放不达标的问题进行举报。
比亚迪汽车随后回应
当日午间,比亚迪汽车官方发布声明回应称“坚决反对任何形式的不正当竞争行为,并保留法务诉讼的权力”。
比亚迪在声明中表示,经了解,长城汽车所说的情况,测试车辆由长城购买、保管并安排送检,中汽中心(天津)按长城的要求进行相关项目的检测。
技术背景分析
关于事情的经过前文已经基本捋清,而要想进一步了解其中问题所在,这里需要做简单的技术背景了解,前面提到的“常压油箱”和“污染物排放”有何种联系?
常压油箱
其实在燃油车上,使用的就是常压油箱,油箱内部能支持的最大正压力也不过7-10kPa,但燃油车当发动机启动一刻起,就会一直消耗燃油,所以油箱内部气压并不会过分累积,而且系统内部也有像碳罐这样有临时吸附油箱内部燃油蒸汽作用的环保装置,在它的不断冲洗之下,内部压力会处于一个相对平衡的状态。所以对于纯燃油车来说,常压油箱是再正常不过的装置。
但对于插电混动车型而言,有相当大一部分电机工作,而发动机无需工作的使用工况。在此工况下,发动机长时间不工作,无法充分冲洗炭罐,燃油蒸发气体会积累更多,从而导致排放超标。
高压油箱
那为了解决这一问题,业内普遍常用一种NIRCO系统的方案,即炭罐仅吸附加油时产生的油气,其它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,但这个方案会造成油箱压力升高,因此需要能承受高压力、泄压可控的燃油箱,也就是高压燃油箱。这也是市面上插电混动大多采用高压油箱的原因。
附录:高压油箱和常压油箱系统的对比
污染物指的是?
前面提及的整车蒸发污染物排放,指的就是汽车所有可挥发成分(主要是汽油中的烃类化合物)释放到大气中的总量。一般来说,使用常压油箱的车辆,虽然成本更低,但汽油储存箱没有真空设备,会导致更多油品挥发成蒸气,难达到限制车辆蒸发排放的标准。这也是长城汽车质疑比亚迪的原因所在。
技术问题等待调查结果即可
了解过常压油箱和高压油箱的技术背景过后,并不代表水落石出,事实该是如何还需要进一步核查和验证。因为影响蒸发排放的因素很多,不仅仅是油箱的类型,发动机与油路设计、工作原理、加油口设计、车辆使用情况等都会产生影响。
其实回顾比亚迪二十多年的发展进程,插混技术也研发超过20年了,此前的车型也分别使用过常压油箱技术解决方案和高压油箱技术解决方案,到目前位置,旗下车型也都符合蒸发排放法规标准。
为了了解比亚迪的相关解决方案,我们特意翻查了比亚迪的专利库里,比亚迪的DM-i架构针对EV行驶里程、时间与炭罐特性的相关性的专利,大概有以下这一些。
CN115139780A(油气管理系统及具有其的车辆)、CN113815599A(用于混合动力车辆的控制方法、控制装置及混合动力车辆)、CN211202150U(混合动力汽车燃油蒸汽排放控制系统和车辆)、CN114109661B(碳罐脱附控制方法、装置、存储介质、电子设备及车辆)、CN216714564U(油箱隔离阀及燃油箱控制系统)。简而言之,这些技术的目的,就是帮助比亚迪车辆在炭罐饱和前,通过短时启动发动机完成汽油蒸汽自由脱附。
CN113815599A(用于混合动力车辆的控制方法、控制装置及混合动力车辆)
其中CN113815599A这项专利提到“通过本发明提供的技术方案,能够在不增加零部件等硬件成本的情况下,在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实现以及时脱附碳罐,这样有效地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。”也许这会是比亚迪用以解决常压油箱带来的问题的技术方案。
同时根据我们以往的测试结果和咨询了拥有比亚迪DM-i车型的同事,发现如果DM-i车型长时间在EV状态下行驶的话,发动机会隔段时间启动工作,也许此时便能同时完成发电、润滑和脱附的操作。只不过在此之前,比亚迪尚未对这一技术原理详细展开。
但说到底,这个问题其实不难验证,因为它本质上就是一个纯技术问题,既然是技术问题,就可以通过客观测试反映结果。就事论事,大家无需对事件作不必要发散,不然很容易模糊问题的焦点。
大公司直接下场举报的情况非常少见,尤其是两家如此知名、市场占有率如此高的车企。待调查水落石出之前,大家也别急着站队,毕竟若有问题就应当被解决,若没有问题那自然更好。