国际局势的动荡,已经使我国的92号汽油从去年年初的6元/升,涨到了如今的8元多/升,相当于加满50升油箱要多花出100多块……由于近期油价的上涨还在继续,且每次调价幅度都不小,所以不少车主都会抢在调价窗口前去把汽油加满,甚至一些人在油枪自动跳枪后,还会要求工作人员再多加个几十块,直至汽油液面达到与加油口齐平的程度……可事实上,这种将汽油加满的操作会极大程度损害车辆的寿命!这究竟是为什么呢?往下看!
众所周知,汽油是一种极易挥发的物质,而液体气化后体积又会极度膨大,所以早期的汽车为了避免油箱内压力变大引发危险,都会在油箱上设置一个通风阀,来使油箱内的气压与外界达到平衡。但由于汽油的挥发速度太快了,在28℃的开放条件下,仅需20分钟就可以挥发55%,所以即使早期汽车将通风阀设计的很小,将通风速率控制的很低,但只要超过一天时间,油箱内的汽油也都会挥发的所剩无几了。
燃油蒸发控制系统
这种一天一加油的操作不仅费钱费力,而且通过油箱通风阀挥发出来的辛烷、烯烃、环烷烃和碳氢化合物也会对人体和大气产生严重的危害。根据测算,即使在当今汽车对大气造成的污染中,也依然有高达20%是由汽油挥发造成的。那么可想而知,早期油箱通风阀的直排设计会对大气造成多么严重的污染。所以为了避免浪费和污染大气,美国国家便于1971年开始强制要求汽车必须安装“燃油蒸发控制系统”,并且这个配置也在随后成为了所有汽车的标配。
这套“燃油蒸发控制系统”之所以能将挥发的油气收集起来,靠的就是其中的碳罐结构。这个碳罐的内部由我们熟知的活性炭构成,没错,就是那个我们用于吸附异味或者改善饮用水口感的活性炭。由于活性炭的内部结构拥有无数的微孔,所以活性炭的表面积要远比我们肉眼看到的更大。根据科学测算,一块重量为1g,体积仅为1.47cm³的活性炭,其表面积可达3000m²,相当于0.42个足球场那么大,可以轻易捕捉住以分子、原子形态存在的物质。而这种体积小、重量轻但表面积巨大的特质,也让活性炭成为了捕捉挥发油气的最佳选择。
“燃油蒸发控制系统”的具体工作步骤如上图所示,从右往左看,当油箱内的汽油挥发后,油气会顺着油气管进入到内部装满活性炭的碳罐中,以气态的形式被活性炭密集的孔洞所捕获,并储存下来。为了使发动机空燃比更好控制,所以将这部分油气注入发动机利用的时机需要满足两个条件,一是发动机已经在行驶中完成暖机,达到了标准工作温度。二是需要等发动机的负载趋于平稳,这也就意味着车辆的时速不能有太大的波动。在满足了这两个条件后,ECU便会打开与碳罐相连的电磁阀,将这部分油气通过进气管路注入燃烧室参与做功。随后,被排空的碳罐便又有了接收挥发油气的空间。也正是得益于这种循环式设计,所以相比生活中用来吸收异味,用不到一个月就会饱和的活性炭来说,汽车碳罐内的活性炭寿命要长很多,一贯保守的汽车厂商给出的碳罐更换周期为4年或6万公里。
看到这可能就会有朋友问了,那如果活性炭吸附满了,且车辆又一直处于静置,发动机长时间没有工作,那“燃油蒸发控制系统”会不会被憋炸呢?答案是不会。首先,由于1g活性炭就具有3000m²的超大面积,所以要想让活性炭内部完全吸满油气并不是一件容易的事,除非你有1、2个月都不开车,且环境温度足够高才有可能导致碳罐容量耗尽。其次如果碳罐真被装满了,如上图红框所示,它还有一个可以将油气排到空气中的进排气阀,而这个进排气阀在绝大多数情况下都会处于常开的状态,所以不会出现“燃油蒸发控制系统”被憋炸的问题。
而这个进排气阀之所以会保持常开的状态,是因为它会在车辆行驶以及加油时扮演着重要的角色。像是在车辆行驶时,这个进排气阀就会在开启的状态下充当进气的角色,当油箱内液面因为汽油消耗下降时,这部分下降的容积就需要利用进排气阀吸入的空气进行补位,从而使油箱内外的气压维持一致。如果此时没有空气流入进行补位的话,那油箱就会因为油泵的吸力被吸瘪。这就像我们在喝瓶装饮料时,如果用嘴完全包裹住瓶口进行“dun~dun~dun”的话,那么随着液体的减少,瓶子就会变瘪是一样的。而在加油时,超大流量的汽油冲进油箱后,又会造成油箱内部气压的升高,此时开启的进排气阀就会扮演排气的角色,将经过碳罐过滤掉油气的气体排出车外以保证油箱内外气压的平衡。
进排气阀
看到这肯定又有朋友问了,既然这个进排气阀整天都开着,那为啥还设置阀门呢?直接设计成一个始终敞开的通气口不就行了,这样一来成本还会更低。事实上,国六以前的车型采用的就是敞开的通气口,并且由于油气在通过这个通气口排出车外前,都会经过碳罐的过滤,将汽油成分留在碳罐内,仅排出空气,所以也不会造成大气的污染。不过这个看似理想的结构,在使用中却出现了问题。因为缺少自检系统的缘故,所以一旦这套“燃油蒸发控制系统”在碳罐前的位置出现因为管路、密封老化或者意外导致的油气泄漏,那整台车对大气污染的程度就会大幅增加。所以国六排放便将原本的通气口改为了阀门,目的就是为了增加自检功能,从而使车主能在“燃油蒸发控制系统”出现泄漏的第一时间发现,避免后续对大气造成的长期污染。
通过进排气阀对“燃油蒸发控制系统”密闭性的检测方法很简单。如上图所示,如果整套油路系统的密封性没有问题,那当车辆在行驶中关闭位于碳罐下方的进排气阀时,油箱内的气压就会因为燃油的持续消耗而降低,此时国六车型在油箱上增加的压力传感器便能将气压的降低速率与密封状态完好时的降低速率进行比对,如果二者吻合,就代表“燃油蒸发控制系统”的密闭性没有问题。反之,如果气压的下降速率比正常值低,就代表系统出现了泄漏,那车辆就会通过在仪表上显示故障码的方式来告知车主。这便是将国五通气口改为国六进排气阀的意义所在。
从国五到国六,“燃油蒸发控制系统”除了进排气阀的变化外,还在此前油箱与碳罐之间存在一根油气管的基础上,又在燃油加注管道的位置增加了一根与碳罐相连的“国6油气管”。因此相比于国五车辆在加油时只能通过加油枪上的油气回收小孔来减少油气对大气的污染外,国六车型还多了一条通向碳罐净化的新管路,尽最大可能减少了加油时的浪费和污染。相信嗅觉比较敏感的朋友,应该已经发现近几年加油站的汽油味要比以前轻不少了。
在了解完汽车的“燃油蒸发控制系统”后,我们就可以来讲解为什么加满油会伤车了。先说结论,如果你在加油枪跳枪后,继续让工作人员追加几十块钱的油,直至真正“加满”,也就是加到能从加油口看到汽油液面的程度,那车辆的碳罐以及电磁阀就很可能小命不保了。(下文中的“加满油”,代表的都是将汽油加到能从加油口看见液面的程度。)
加满油对车辆造成最直接的伤害就是会损伤用来吸附油气的碳罐。如上图右侧所示,当把汽油加到加油口时,汽油的液面高度已经超过了油气管的高度,这时根据初中的物理知识“连通结构内,液面总相平”的理论,所以汽油便会通过低于汽油液面高度的油气管涌入碳罐。而国6的车型由于在燃油加注管上又增加了一根与碳罐相连的“国6油气管”,这样一来,如果将汽油加至肉眼可见的位置时,碳罐就会被汽油淹的更彻底了。
那当汽油进入到碳罐后,原本用于吸附油气的活性炭孔洞结构就会被液态的汽油瞬间填满,从而丧失吸附油气的功能。不仅如此,被汽油这种有机溶剂浸泡过的活性炭质地还会发生改变,从原来充满空隙的颗粒分明状态,变为糊成一团的坨状物质。这样一来,即使未来碳罐内的液态汽油能挥发掉,那活性炭也将不再具备吸附功能。不仅如此,由于被汽油泡过的活性炭质地发生了改变,内部空隙急剧减少,所以自身的透气性也会大幅下降,进而导致油箱的气压平衡能力下降。像是一些车型长途行驶后打开油箱盖会出现明显的吸气声,就是因为行驶时油箱内的燃油被大量消耗,但由于活性炭透气性下降,油箱无法从车外顺畅吸入空气来“补位”造成的。此时,如果想让车辆的油气管理功能恢复到正常,就需要为车辆更换一个全新的碳罐了,成本一般在200元左右。
把油加到肉眼可见的满后,汽油除了会涌入碳罐导致其功能失效外,还会继续向前冲击紧挨着的电磁阀装置。此时,由于液体不可被压缩的特性,所以达到电磁阀位置的汽油将会带着液面高度所产生的压力,对电磁阀造成持续的挤压,久而久之就有可能造成电磁阀开关机构的损坏,届时就需要花费大约300-500元的成本去更换电磁阀了。
在“加满油”的情况下,“燃油蒸发控制系统”中的碳罐首先会因为汽油的浸泡而受损。而碳罐受损,又或者进排气阀门出现故障后,最容易出现的问题就是油箱在加油时还没被加满,但油枪就会出现停止加油的跳枪情况。也就是说,一辆车在油量提示灯亮起后,本应该加注400块的油才会跳枪,但由于故障,可能刚加到100块,加油的油枪就跳枪了。此时如果拔出油枪,重新插入继续加油,也同样会出现反复跳枪的问题,需要来回重复几次拔、插加油的动作才能真正把油箱加满。
为了方便大家理解为什么油枪会提前跳枪,我们需要先来简单讲解下车辆在加油时,油枪和燃油蒸发控制系统之间会发生些什么。大家对上图的油枪应该不会陌生,在加油时,这根油枪的头部加注管会深入到加油口内,而黑色的气密环则会抵住加油口周围来减少油气的泄漏。由于加油枪在加油时的流量会达到40-50升/分钟,是家里水龙头最大档的2倍,所以当流量超大的汽油灌进油箱后,就会迅速挤压原本属于油箱内气体的空间,而这部分被挤压的油气气体,一部分将会被加油枪负责回收油气的进气口回收走,另一部分则会被挤压到碳罐,在经过活性炭过滤后通过进排气阀排出车外。
要知道,加油站的油枪在加满油后能自动跳枪,是根据汽油液面淹过油枪头部负责油气回收的进气孔来实现的。那么当碳罐或者进排气阀出现损坏情况时,就会导致油箱内的气体无法被及时排出,那随着燃油的持续注入,油箱内的气压也会极具增大,直至大到汽油因为油箱气压的作用力出现因为流出不顺,在加油枪头出现小范围拥堵的时候,油枪就会误以为汽油已经加满,并出现跳枪停止动作了。所以如果你的车在加油时经常跳枪,需要将油枪抽出来一点,留出一定的缝隙才可以顺利加油的话,那么多半就是碳罐已经损坏了。
除了因为碳罐损坏会导致在加油时还没加满就跳枪的问题外,如果与碳罐紧邻着的电磁阀因为“加满油”被液面压力顶出故障的话,那车辆还将面临打不着火的尴尬局面。相信大家都曾遇见或者听说过,有的车在加完油后很难着车,然后不少人就会将问题归结于加油站的油品质量上,但实际上这其实是电磁阀损坏所引发的问题。
具体故障是这样发生的,一旦负责控制油气参与燃烧的电磁阀发生损坏,那它就会很难再实现完全密闭的效果。此时,就算车主没有将油加到绝对满,但加油时涌入的大量油气也会顺着油气管穿过无法关闭的电磁阀,跑到进气歧管或者节气门后端的位置。那当你加完油并准备点火走人时,这部分过浓的油气就会被吸入气缸内,并且由于油量要远多于空气,所以就会出现油气混合物很难被点燃的问题。通常的解决方案是,在车辆完全通电的情况下,踩住大脚油门去点火,这样一来,车辆在点火后就能通过更大节气门开度带来的更大进气量来抵消油气过浓所带来的问题。
此外,如果你在碳罐和电磁阀都损毁的情况下还将汽油加到绝对满,那液态的汽油就有可能在液面压力的作用下直接冲过电磁阀,进到进气歧管或者节气门的后部,导致发动机淹缸了。而遇到这种情况时,无论你踩下多大油门,被汽油浸泡的气缸都很难再被打着火,甚至由于缸内存在液体的缘故,所以如果进行强行打火,还有可能像发动机进水点火一样,出现活塞连杆被顶弯的情况,那等待你的就只有大修发动机这一条路了。
通过上文大家应该已经认识到了将油加到绝对满的危害了。所以无论是临近油价调整窗口期想多加点“便宜油”,还是准备跑长途想多加点油以便路上省事,大家都要三思而后行。毕竟一旦碳罐、电磁阀损坏,它所导致的问题成本都是要远高于那点油钱的。此外,如果你的车已经出现了加油频频跳枪,或者加油后点火困难的问题,那在看完本文后也抓紧时间去修理厂做做检查吧!
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