國3和歐4蒸發(fā)法規(guī)對裝配非外露式油箱摩托車試驗的對比研究

王建超　石　偉　王　康　竇金泉　王玉冬（天津摩托車技術中心天津300072）

國3和歐4蒸發(fā)法規(guī)對裝配非外露式油箱摩托車試驗的對比研究

王建超石偉王康竇金泉王玉冬
（天津摩托車技術中心天津300072）

針對裝配非外露式油箱的摩托車，研究其在國3和歐4法規(guī)中的要求、試驗方法及測試結(jié)果，通過理論曲線對比，試驗結(jié)果對比，曝曬溫度對比，研究加熱燃油蒸氣對試驗結(jié)果的影響。結(jié)果表明：歐4法規(guī)的測量結(jié)果較國3法規(guī)的偏高，歐4法規(guī)中對燃油蒸氣的加熱代表摩托車實際使用情況，數(shù)值設定也較為合理，對我國編制國4階段的燃油蒸發(fā)法規(guī)具有參考意義。

國3歐4非外露式油箱摩托車燃油蒸氣

引言

我國關于摩托車燃油蒸發(fā)的法規(guī)已經(jīng)實施多年（GB 20998-2007《摩托車和輕便摩托車燃油蒸發(fā)污染物排放限值及測量方法》）［1］（以下簡稱“國3”），在促使摩托車企業(yè)采取燃油蒸發(fā)控制措施，加裝燃油蒸發(fā)控制裝置，進一步降低摩托車的油耗，節(jié)約有限的、不可再生的石油資源方面，取得了豐碩的成果。

從2016年1月1日起，歐洲開始執(zhí)行其第4階段的摩托車排放法規(guī)（Commission Delegated Regulation（EU）No 134 2014）（以下簡稱“歐4”）［2］。其中首次提出對摩托車燃油蒸發(fā)的要求。

摩托車裝配的油箱分為外露式油箱和非外露式油箱。非外露式油箱是指“在車輛上，除油箱蓋外，不直接暴露于陽光照射的燃油箱”，其它油箱即是外露式油箱。

對比分析國3和歐4法規(guī)中對裝配非外露式油箱摩托車的試驗要求有很多不同點：預處理方式、加熱燃油溫度曲線等等。這些不同點造成同一輛車按照兩種法規(guī)進行檢測，可能造成不同的結(jié)果。而這些不同點對檢測試驗的影響以及原因分析，目前的研究較少。

本文將通過理論曲線對比，試驗結(jié)果對比，曝曬溫度對比3種研究方法，對比分析這些不同點對檢測試驗的影響并分析原因，為未來我國第4階段摩托車燃油蒸發(fā)法規(guī)的制定提供參考。

1　法規(guī)內(nèi)容簡介

摩托車在日常使用過程中經(jīng)常處于3種狀態(tài)：騎行狀態(tài)、騎行之后的靜置狀態(tài)、在陽光下的曝曬狀態(tài)。蒸發(fā)試驗包括：晝間換氣損失試驗和熱浸損失試驗。其中，晝間換氣損失試驗模擬“騎行狀態(tài)”和“在陽光下的曝曬狀態(tài)”，熱浸損失試驗模擬“騎行之后的靜置狀態(tài)”。兩種試驗分別測量模擬摩托車在相應狀態(tài)下的燃油蒸發(fā)量。

對于裝配外露式油箱摩托車的要求，國3和歐4在晝間換氣損失試驗和熱浸損失試驗兩個方面基本相同。對于裝配非外露式油箱摩托車的要求，國3和歐4法規(guī)在熱浸損失試驗方面的要求基本相同。以下將從國3和歐4法規(guī)對裝配非外露式油箱摩托車晝間換氣損失試驗的不同點進行介紹。

1.1國3法規(guī)內(nèi)容簡介

本法規(guī)中要求樣車在進行試驗之前至少進行一次預循環(huán)處理［3-4］。在晝間換氣損失試驗中，僅對燃油進行加熱，加熱公式如下：

式中：Tf為燃油溫度（K）；

t為經(jīng)歷的時間（min）。

1.2歐4法規(guī)內(nèi)容簡介

本法規(guī)中要求樣車在進行試驗之前進行一次預循環(huán)處理。在晝間換氣損失試驗中，對燃油和燃油蒸氣都進行加熱，加熱公式如下：

式中：Tf為燃油溫度（K）；

TV為燃油蒸氣溫度（K）；

t為經(jīng)歷的時間（min）。

2　研究方法和樣車選取

2.1研究方法

本文在研究過程中，將預循環(huán)次數(shù)統(tǒng)一規(guī)定為一次。運用理論曲線對比，試驗結(jié)果對比，曝曬溫度對比3種研究方法對樣車進行試驗、分析，其中曝曬時間選擇在中午日照最強烈的時段。

2.2樣車選取

本文共選取3輛典型樣車：一輛彎梁車及兩輛踏板車，均裝配非外露式油箱，油箱均處于座椅下方，且3輛樣車的座椅材質(zhì)、顏色、參數(shù)基本相同。樣車參數(shù)如表1所示。

表1　樣車參數(shù)

3　試驗結(jié)果和分析

3.1理論曲線對比

兩個法規(guī)中的試驗時間相同，均是1 h。國3中，燃油溫度從16.0℃加熱到29.3℃，對燃油蒸氣沒有加熱；歐4中，燃油溫度從15.5℃加熱到28.8℃，燃油蒸氣溫度從21.0℃加熱到34.3℃。參見圖1。

圖1　油箱加熱曲線比較

通過分析，筆者得出：國3和歐4對燃油的加熱速率是一致的，只是在斜率的表述上不同；國3的加熱始點較歐4高0.5℃，造成同一時刻國3中燃油溫度較歐4高0.5℃；歐4對燃油蒸氣的加熱速率和對燃油的一致，始點比對燃油的高5.5℃。

所以筆者認為國3和歐4在加熱燃油方面基本沒有差異，要求相當；但是由于歐4較國3增加對燃油蒸氣的加熱，固其總的要求相對來講是較嚴格的。同樣條件下，按照歐4法規(guī)做出來的試驗結(jié)果應該更加惡劣。

3.2試驗結(jié)果對比

本文將3輛樣車分別按照國3和歐4法規(guī)進行蒸發(fā)晝間換氣損失試驗。試驗使用同一套儀器設備、同一組份標準氣、同一批次燃油，參加試驗的檢驗員、駕駛員為同一組人，試驗連續(xù)在3天的同一時段進行。試驗結(jié)果如圖2所示。

通過分析，筆者認為：實際試驗結(jié)果也表明歐4較國3的要求更加嚴格，特別是在樣車的蒸發(fā)量較大時，兩者的結(jié)果差別會更大。但是當樣車本身的蒸發(fā)量較小時，兩者的結(jié)果差別會較小。

圖2　試驗結(jié)果比較

筆者認為：由于現(xiàn)階段國內(nèi)樣車均處于國3水平，裝配加裝燃油蒸發(fā)控制裝置（炭罐）以控制燃油蒸發(fā)量。在炭罐比較好，各油管和密封件較好的前提下，歐4法規(guī)中增加的對燃油蒸氣加熱產(chǎn)生的蒸發(fā)量，會被燃油蒸發(fā)控制裝置吸收，從而會對結(jié)果產(chǎn)生較小的影響。在此種情況下，歐4和國3結(jié)果的差值，甚至可能和儀器設備的不確定度處于同一量級。

3.3曝曬溫度對比

本文通過將3輛樣車放在同一地點進行曝曬，分析歐4法規(guī)中對燃油蒸氣加熱公式的合理性。樣車在曝曬期間抽凈燃油，并將樣車保持豎直狀態(tài)，間隔一定距離放置。每隔1 h，測量一次燃油箱內(nèi)的溫度：測量2個位置點，取平均值。曝曬溫度的結(jié)果如圖3所示。

圖3　試驗結(jié)果比較

通過分析，筆者發(fā)現(xiàn)：雖然3輛樣車的油箱均處于座椅下方，但是隨著大氣溫度的升高，其油箱內(nèi)部的溫度也會明顯升高，并且成正相關性。由于樣車覆蓋件的吸熱及保溫特性，當大氣溫度下降時，油箱內(nèi)的溫度還會略有升高。同時由于3輛樣車的油箱位置基本相同及座椅材質(zhì)、顏色、參數(shù)基本相同，在相同大氣溫度下，三者的升溫曲線基本一致。

所以筆者認為：歐4中增加對非外露式油箱加熱燃油蒸氣是有必要的。結(jié)合地球不同緯度的氣溫情況，其選取的加熱速率和始點也是適中的。

4　總結(jié)和展望

歐4法規(guī)較之國3法規(guī)，對裝配非外露式油箱摩托車的要求更加嚴格。同時，歐4法規(guī)中對裝配非外露式油箱摩托車的燃油蒸氣加熱曲線代表摩托車的實際使用情況，其數(shù)值設定也較合理，對我國國4階段摩托車燃油蒸發(fā)法規(guī)的編制具有參考意義。

摩托車在“騎行狀態(tài)”時，燃油箱內(nèi)的溫度情況，以及此時的燃油蒸發(fā)量，可以作為下一步研究的重點。

1國家摩托車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心.GB 20998-2007摩托車和輕便摩托車燃油蒸發(fā)污染物排放限值及測量方法［S］．北京：國家環(huán)境科學出版社，2007

2The European Commission No.134/2014 Commission Delegated Regulation［S］.Europe：European Parliament and of the Council，2013

3杜鵬.摩托車燃油蒸發(fā)標準對比研究（1）［J］.摩托車技術，2011（05）：53-55

4杜鵬.摩托車燃油蒸發(fā)標準對比的研究（2）［J］.摩托車技術，2011（06）：54-55

Comparison of Tests of Motorcycle with
Non-exposed Tank in GB3 and EU4

Wang Jianchao，Shi Wei，Wang Kang，Dou Jinquan，Wang Yudong
Tianjin Motorcycle Technical Center（Tianjin，300072，China）

This article is about the tests in GB3 and EU4.It compares the temperature of the fuel and vapour of fuel during the heating，the test results and the temperature inside tank when the motorcycle exposed radiation of sunlight.It shows the difference of test results with heating fuel vapour.The test result of EU4 test method is larger than that of GB3.The test method that heating fuel vapour in EU4 is on behalf of the actual use of motorcycles，and the equation is reasonable.It has reference value for GB4.

GB3，EU4，Non-exposed tank，Motorcycle，F(xiàn)uel vapour

U483

A

2095-8234（2016）04-0020-03

2016-05-13）

王建超（1987-），男，工程師，主要研究方向為摩托車排放和燃油蒸發(fā)。