納芯微壓差傳感器助力解決汽車排放問題,攜手打贏“藍天白雲保衛戰”
發布時間:2023-09-21 來源:納芯微 責任編輯:wenwei
【導讀】國guo六liu汽qi車che排pai放fang標biao準zhun可ke謂wei耳er熟shu能neng詳xiang,它ta是shi國guo家jia第di六liu階jie段duan機ji動dong車che汙wu染ran物wu排pai放fang標biao準zhun。旨zhi在zai減jian少shao壓ya燃ran式shi及ji氣qi體ti燃ran料liao點dian燃ran式shi發fa動dong機ji汽qi車che排pai氣qi對dui環huan境jing的de汙wu染ran,保bao護hu生sheng態tai環huan境jing,保bao障zhang人ren體ti健jian康kang。國guo六liu標biao準zhun分fen為weiA和B兩個階段,A標準2020年7月執行,B標準2023年7月執行。B標準更為嚴苛,也催生了燃油蒸汽的需求。
國guo六liu汽qi車che排pai放fang標biao準zhun對dui蒸zheng發fa汙wu染ran物wu排pai放fang進jin行xing了le更geng加jia嚴yan格ge的de規gui範fan,是shi目mu前qian全quan球qiu最zui嚴yan格ge的de尾wei氣qi排pai放fang標biao準zhun之zhi一yi。該gai標biao準zhun的de實shi施shi也ye將jiang推tui動dong技ji術shu方fang案an的de改gai進jin,加jia快kuai汽qi車che零ling部bu件jian的de更geng新xin換huan代dai。
配(pei)合(he)國(guo)六(liu)汽(qi)車(che)排(pai)放(fang)標(biao)準(zhun),相(xiang)關(guan)部(bu)門(men)也(ye)出(chu)台(tai)了(le)相(xiang)應(ying)的(de)汽(qi)車(che)汙(wu)染(ran)物(wu)排(pai)放(fang)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)。我(wo)們(men)先(xian)來(lai)了(le)解(jie)一(yi)下(xia)有(you)關(guan)部(bu)門(men)在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)相(xiang)關(guan)規(gui)定(ding),再(zai)來(lai)看(kan)看(kan)如(ru)何(he)解(jie)決(jue)燃(ran)油(you)蒸(zheng)汽(qi)從(cong)汽(qi)車(che)油(you)箱(xiang)外(wai)溢(yi)的(de)問(wen)題(ti)。
什麼是蒸發汙染物?
由(you)於(yu)儲(chu)存(cun)溫(wen)度(du)和(he)儲(chu)存(cun)時(shi)間(jian)的(de)變(bian)化(hua),作(zuo)為(wei)汽(qi)車(che)燃(ran)油(you)存(cun)儲(chu)裝(zhuang)置(zhi)的(de)油(you)箱(xiang)可(ke)產(chan)生(sheng)一(yi)些(xie)碳(tan)氫(qing)化(hua)合(he)物(wu)蒸(zheng)汽(qi),即(ji)蒸(zheng)發(fa)汙(wu)染(ran)物(wu)。為(wei)此(ci),國(guo)家(jia)針(zhen)對(dui)油(you)箱(xiang)蒸(zheng)發(fa)汙(wu)染(ran)物(wu)製(zhi)定(ding)了(le)一(yi)致(zhi)性(xing)測(ce)量(liang)與(yu)試(shi)驗(yan)標(biao)準(zhun)。
生態環境部2016年12月頒布,2020年7月開始實施的《輕型汽車汙染物排放限值及測量方法(中國第六階段)》(以下簡稱《測量辦法》)對蒸發汙染物的定義是:汽車排氣管排放之外,從汽車燃料(汽油)係統損失的碳氫化合物蒸汽,包括燃油箱呼吸損失(換氣損失),即由於燃油箱內溫度變化排放的碳氫化合物,以及熱浸損失,汽車行駛一段時間以後,靜置汽車燃油係統排放的碳氫化合物。
常壓油箱與高壓油箱
汽油是極易揮發性液體,在28℃開放條件下,僅需20分鍾就能揮發55%。如果油箱完全密封,汽油揮發後又會使油箱內壓力急劇增大,甚至出現脹破的情況。
目前,汽車油箱可以分為常壓和高壓兩種類型,一般普通燃油車隻需使用常壓油箱,承受內壓在-3至15kPa之(zhi)間(jian)。為(wei)了(le)避(bi)免(mian)燃(ran)油(you)蒸(zheng)汽(qi)外(wai)泄(xie),燃(ran)油(you)蒸(zheng)發(fa)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)都(dou)會(hui)有(you)碳(tan)罐(guan),它(ta)通(tong)過(guo)管(guan)路(lu)連(lian)接(jie)油(you)箱(xiang)頂(ding)部(bu),利(li)用(yong)油(you)氣(qi)控(kong)製(zhi)閥(fa)將(jiang)揮(hui)發(fa)的(de)汽(qi)油(you)蒸(zheng)汽(qi)擠(ji)壓(ya)到(dao)碳(tan)罐(guan)中(zhong)。通(tong)常(chang)油(you)箱(xiang)內(nei)汽(qi)油(you)蒸(zheng)汽(qi)壓(ya)力(li)達(da)到(dao)4-7kPa時,油氣控製閥就會打開,讓汽油蒸汽進入碳罐。
碳tan罐guan內nei部bu有you大da量liang活huo性xing炭tan,能neng夠gou吸xi附fu燃ran油you蒸zheng汽qi,經jing氣qi體ti過guo濾lv後hou通tong過guo呼hu吸xi口kou排pai到dao大da氣qi中zhong,以yi實shi現xian油you箱xiang壓ya力li均jun衡heng。車che輛liang啟qi動dong後hou,連lian接jie進jin氣qi歧qi管guan的de另ling一yi管guan路lu產chan生sheng負fu壓ya,將jiang碳tan罐guan中zhong吸xi附fu的de燃ran油you送song入ru發fa動dong機ji燃ran燒shao。由you於yu碳tan罐guan中zhong油you氣qi少shao,油you箱xiang壓ya力li也ye比bi較jiao小xiao,所suo以yi純chun燃ran油you車che使shi用yong常chang壓ya油you箱xiang就jiu能neng滿man足zu國guo六liu規gui定ding的de蒸zheng發fa汙wu染ran物wu排pai放fang標biao準zhun。
高壓油箱承受的壓力為35~40kPa,強度提升了很多,周圍配套的管路,如加油蓋、加油管路、蒸發管路的耐壓要求也更高。除了材質和管路的耐壓值更高,還增加了由ECU管理的FTIV閥,智能化程度更高。
插(cha)電(dian)混(hun)動(dong)車(che)之(zhi)所(suo)以(yi)要(yao)使(shi)用(yong)高(gao)壓(ya)油(you)箱(xiang),是(shi)因(yin)為(wei)其(qi)長(chang)距(ju)離(li)行(xing)駛(shi)主(zhu)要(yao)依(yi)靠(kao)電(dian)池(chi)和(he)電(dian)機(ji),發(fa)動(dong)機(ji)啟(qi)動(dong)頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)。而(er)碳(tan)罐(guan)的(de)衝(chong)洗(xi)是(shi)靠(kao)發(fa)動(dong)機(ji)進(jin)氣(qi)歧(qi)管(guan)的(de)吸(xi)氣(qi)作(zuo)用(yong)實(shi)現(xian)的(de),所(suo)以(yi)發(fa)動(dong)機(ji)不(bu)啟(qi)動(dong)碳(tan)罐(guan)就(jiu)會(hui)很(hen)快(kuai)達(da)到(dao)極(ji)限(xian)吸(xi)附(fu)量(liang),導(dao)致(zhi)一(yi)部(bu)分(fen)汽(qi)油(you)蒸(zheng)汽(qi)通(tong)過(guo)碳(tan)罐(guan)的(de)大(da)氣(qi)口(kou)外(wai)溢(yi)。
為(wei)此(ci),汽(qi)車(che)廠(chang)商(shang)為(wei)插(cha)電(dian)混(hun)動(dong)開(kai)發(fa)了(le)高(gao)壓(ya)油(you)箱(xiang)。高(gao)壓(ya)油(you)箱(xiang)除(chu)了(le)可(ke)以(yi)承(cheng)受(shou)更(geng)高(gao)內(nei)壓(ya)外(wai),其(qi)設(she)計(ji)也(ye)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。在(zai)高(gao)壓(ya)油(you)箱(xiang)連(lian)接(jie)碳(tan)罐(guan)的(de)管(guan)路(lu)之(zhi)間(jian)增(zeng)加(jia)了(le)油(you)箱(xiang)隔(ge)離(li)閥(fa)(FTIV)。隻要發動機熄火,油箱隔離閥就一直處於關閉狀態,使高壓油箱內的汽油蒸汽無法進入碳罐,避免汽油蒸汽溢出。
理li論lun上shang講jiang,在zai國guo六liu排pai放fang測ce試shi中zhong,插cha電dian混hun動dong必bi須xu將jiang電dian量liang充chong至zhi最zui高gao,然ran後hou才cai能neng進jin行xing蒸zheng發fa汙wu染ran物wu排pai放fang測ce試shi。所suo以yi在zai測ce試shi過guo程cheng中zhong發fa動dong機ji基ji本ben不bu啟qi動dong,碳tan罐guan得de不bu到dao衝chong洗xi,所suo以yi使shi用yong常chang壓ya油you箱xiang的de插cha電dian混hun動dong車che型xing較jiao難nan通tong過guo國guo六liu排pai放fang測ce試shi。
順便說一下,活性碳罐不能飽和,必須具有一定的脫附能力(又稱清洗能力),才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)汽(qi)油(you)蒸(zheng)汽(qi)不(bu)會(hui)通(tong)過(guo)碳(tan)罐(guan)的(de)大(da)氣(qi)口(kou)外(wai)溢(yi)。為(wei)了(le)使(shi)處(chu)於(yu)吸(xi)附(fu)飽(bao)和(he)狀(zhuang)態(tai)的(de)碳(tan)罐(guan)能(neng)重(zhong)新(xin)恢(hui)複(fu)吸(xi)附(fu)能(neng)力(li),就(jiu)要(yao)對(dui)其(qi)飽(bao)和(he)度(du)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce),並(bing)提(ti)醒(xing)ECU對碳罐進行脫附(啟動發動機對碳罐中的油氣進行燃燒),使之重新恢複吸附能力。納芯微NSPAS3係列絕壓傳感器就是一種碳罐脫附壓力傳感器,可以實現上述功能。
除了高壓油箱,高壓燃油蒸汽傳感器也不可忽略
事(shi)實(shi)上(shang),除(chu)了(le)使(shi)用(yong)高(gao)壓(ya)油(you)箱(xiang)更(geng)好(hao)地(di)積(ji)攢(zan)揮(hui)發(fa)出(chu)來(lai)的(de)油(you)氣(qi),還(hai)必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)高(gao)壓(ya)燃(ran)油(you)蒸(zheng)汽(qi)傳(chuan)感(gan)器(qi),以(yi)保(bao)證(zheng)插(cha)電(dian)混(hun)動(dong)車(che)在(zai)發(fa)動(dong)機(ji)長(chang)時(shi)間(jian)不(bu)工(gong)作(zuo)時(shi),不(bu)會(hui)延(yan)長(chang)油(you)氣(qi)揮(hui)發(fa)時(shi)間(jian),導(dao)致(zhi)活(huo)性(xing)碳(tan)罐(guan)吸(xi)附(fu)油(you)氣(qi)飽(bao)和(he)而(er)溢(yi)出(chu),造(zao)成(cheng)排(pai)放(fang)超(chao)標(biao)。
要yao做zuo到dao這zhe一yi點dian,將jiang需xu要yao使shi用yong燃ran油you蒸zheng汽qi壓ya力li傳chuan感gan器qi。這zhe種zhong傳chuan感gan器qi既ji可ke以yi用yong於yu低di壓ya油you箱xiang,也ye可ke以yi用yong於yu高gao壓ya油you箱xiang,其qi主zhu要yao作zuo用yong是shi監jian測ce燃ran油you係xi統tong中zhong的de壓ya力li變bian化hua,並bing配pei合heECU算法進行燃油蒸發係統泄露診斷,將過多的油氣供給碳罐吸附或發動機燃燒。
納芯微近期推出的采用MEMS工藝的汽車級壓差傳感器模組NSPGM2係列,可以為解決上述問題助一臂之力。
NSPGM2係列基於矽壓阻效應,采用先進的MEMS微加工工藝設計製造,通過汽車級信號調理芯片對貴金屬MEMS芯體輸出進行校準和補償,能將0~±5kPa/±35kPa/±100kPa的壓力信號轉換為可自定義輸出範圍(0~5V)的模擬輸出信號。
NSPGM2新結構示意圖
MEMS差壓壓力芯體(NSP1832)采用貴金屬雙焊盤結構設計以及增強穩定性的屏蔽層技術,能夠兼容油氣環境,符合汽車級AEC-Q103 Grade 0標準。其特有的陶瓷基板封裝工藝使該模組能夠耐油汽等介質腐蝕,MEMS獨立封裝讓設計更加靈活。
NSPGM2係列模組適用於增強型EVAP(燃油蒸發排放控製係統)的低壓/高壓燃油蒸汽壓力傳感器(FTPS),典型安裝位置是EVAP係統碳罐或油箱。
燃油蒸汽壓力傳感器安裝位置
此外,該產品還可用於曲軸箱通風壓力傳感器(KPS)等燃油動力係統,以及混動車/新能源車真空助力係統(VBS)、DPF尾氣壓差傳感器等。
納芯微汽車級壓差傳感器模組NSPGM2解決挑戰
NSPGM2係列模組具有高精度寬溫範圍(-40℃~130℃全溫範圍內精度優於±2.5%F.S.)、高線性度、穩定性好、無需校準、100%溫度補償等特性。它采用車規級標準,供電電壓高達18V,支持反壓-24V/過壓28V保護,可承受3x過載壓力和5x爆破壓力,具有較高的可靠性與穩定性。
該係列模組獨特的貴金屬焊盤MEMS搭配陶瓷基板封裝耐溫150℃,陶瓷背麵貼裝耐油氣、尾氣腐蝕;陶瓷凸台設計對安裝應力不敏感;1.62V~5.5V適配各種油氣、氮氧腐蝕性氣體環境。模組出廠均經過預校準,具備出廠調零功能,且支持客戶端多次校準;模組封裝可移植性好,簡單易用。
NSPGM2係列模組還支持定製化,0~±5kPa/±35kPa/±100kPa內量程可定製,支持模擬比例/絕對輸出,且輸出曲線可定製,令傳統車常壓油箱壓力(4kPa~7kPa)及混動車高壓油箱壓力(35kPa~40kPa)檢測易如反掌;還能應用於刹車真空度助力(0~-100kPa)壓力檢測等多種壓力應用場景。
相比市場上的已有產品,納芯微NSPGM2係列差壓模組的響應時間更快,功耗更低,同時具有更高的精度和更寬的工作溫度範圍,以及更優異的過反壓保護能力。
納芯微擁有自主研發的MEMS設she計ji與yu封feng裝zhuang技ji術shu以yi及ji多duo壓ya力li溫wen度du點dian自zi動dong化hua批pi量liang標biao定ding技ji術shu,有you助zhu於yu更geng好hao地di保bao證zheng交jiao付fu,降jiang低di客ke戶hu供gong應ying鏈lian風feng險xian。據ju了le解jie,納na芯xin微wei下xia一yi代dai高gao集ji成cheng燃ran油you蒸zheng汽qi傳chuan感gan器qi也ye在zai規gui劃hua中zhong。
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