烘烤預處理技術對整車非燃油蒸發(fā)排放影響的研究

丘雪棠

摘 要：隨著排放法規(guī)管控越來越嚴，傳統(tǒng)燃油汽車蒸發(fā)排放的要求越來越難滿足，汽車車輛輪胎、內(nèi)飾件和座椅等非燃油系統(tǒng)散發(fā)的碳氫化合物對蒸發(fā)排放試驗結果的影響比重也越來越高。為提高汽車蒸發(fā)排放試驗的通過率，文章研究了整車非燃油系統(tǒng)碳氫化合物的排放特性，通過設定合適的烘烤預處理技術來降低整車非燃油系統(tǒng)碳氫化合物的排放量，從而提高整車蒸發(fā)排放試驗的通過率。

關鍵詞：蒸發(fā)排放;非燃油系統(tǒng)排放;烘烤預處理

中圖分類號：U445.58+5 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）10-196-03

Study on the Effects of Baking Pretreatment Technology on VehicleNon-fuel Evaporative Emissions

Qiu Xuetang

（ Guangdong Automotive Test Center Co.， Ltd.， Guangdong Foshan 528061 ）

Abstract：?With the increasingly strict requirement of emission regulations， the requirements of traditional fuel vehicles for evaporative emissions are more and more difficult to meet， and the proportion of hydrocarbon emission from Non-fuel systems such as tires， interior parts and seats of vehicles to the evaporative emissions test results is also increasing. In order to improve the passing rate of vehicle evaporative emission test， this paper studies the hydrocarbon emission characteristics of vehicle Non-fuel system， and reduces the hydrocarbon emission of vehicle Non-fuel system by setting appropriate baking pretreatment technology.

Keywords： Evaporative emissions; Non-fuel system evaporative emissions; Baking?pretreatment

CLC NO.：?U445.58+5 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）10-196-03

1 背景

現(xiàn)階段乘用車市場的主力車型是傳統(tǒng)汽油車輛，汽油車輛燃油系統(tǒng)的油氣蒸發(fā)排放是排放法規(guī)監(jiān)控的項目之一。蒸發(fā)排放產(chǎn)生的主要來源是車輛靜置時燃油系統(tǒng)產(chǎn)生的碳氫化合物蒸氣，包括車輛剛剛運行結束后靜置期的熱浸損失和車輛停放期燃油箱內(nèi)溫度變化導致的呼吸損失;另外車輛輪胎、內(nèi)飾件、座椅等非燃油系統(tǒng)也會散發(fā)碳氫化合物（以下簡稱為“整車非燃油蒸發(fā)排放”），在現(xiàn)行的試驗方法下無法與燃油系統(tǒng)排放的碳氫化合物區(qū)分開來，從而導致蒸發(fā)排放試驗結果偏大。

國五階段蒸發(fā)排放試驗（Ⅳ型）的限值為：每次試驗2g?THC，蒸發(fā)排放試驗持續(xù)24h，按照每日（24h）行駛25km，折算THC的蒸發(fā)排放因子為0.08g/km，而國五階段Ⅰ型試驗THC排放限值為：0.1g/km，因此蒸發(fā)排放已達到了和尾氣排放相當?shù)乃?sup>[1^]。盡管如此，國五階段制造商往往只需要通過配置活性碳罐來控制燃油蒸發(fā)排放，忽略整車非燃油蒸發(fā)排放，也可以滿足蒸發(fā)排放限值要求。

但國六階段蒸發(fā)污染物排放限值全面加嚴，由2.0g降至0.7g（第一類車），且試驗時間延長至48h，同時增加了耐久性要求。與國五蒸發(fā)排放要求相比，不考慮更加嚴格的測試條件和程序，國六單日晝間排放與熱浸排放總和從2g/test降至0.7g/test，限值加嚴了65%。如果再考慮到測試程序的加嚴幅度，國六對蒸發(fā)排放的控制要求至少提高了80%。因此，想要滿足國六蒸發(fā)污染物排放法規(guī)，整車非燃油蒸發(fā)排放已變得不可忽視。

由于法規(guī)允許制造商在正式試驗前對車輛進行一定的預處理，以降低整車非燃油蒸發(fā)排放。因此，本文主要研究整車非燃油蒸發(fā)排放的特點，并制定了一種整車預處理方案，以提高蒸發(fā)排放試驗的通過性。

2 車輛預處理的法規(guī)要求及烘烤預處理技術依據(jù)

輕型車國六排放標準規(guī)定，試驗前生產(chǎn)日期在12個月以內(nèi)的車輛可以采用以下三種方法降低整車非燃油碳氫化合物的排放水平：（1）以指定的溫度和指定的時間烘烤使底盤和輪胎老化。（2）使用舊輪胎替換試驗車輛上使用時間低于12個月的輪胎和備胎。（3）以清水替代擋風玻璃清洗液^[2]。

本文主要針對第一種方法，研究不同的烘烤參數(shù)設定對整車進行烘烤預處理后，對整車非燃油碳氫化合物蒸發(fā)排放量的影響。

整車非燃油蒸發(fā)排放物大部分為揮發(fā)性有機化合物（TVOC），其散發(fā)規(guī)律與車內(nèi)VOC散發(fā)規(guī)律相似，車內(nèi)VOC散發(fā)規(guī)律見下圖^[3]。

隨著溫度的升高，車內(nèi)VOC揮發(fā)加速，表1是某SUV不同溫度條件下整車VOC散發(fā)性能的分析結果^[4]。

從表4結果可以看出：高溫條件下，車內(nèi)甲苯，乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛等VOC散發(fā)量均有不同程度的上升，增加量平均值為173ug/m?，其中甲醛揮發(fā)增加量最大，達429ug/m?，增加倍數(shù)為17.6。由此可見，隨著溫度的升高，揮發(fā)性有機化合物會加速釋放。

3 預處理驗證方案

3.1 樣車要求

為驗證烘烤對整車非燃油碳氫化合物蒸發(fā)排放的影響，并盡量排除燃油蒸發(fā)的干擾，采用同一車型下線一個月內(nèi)的新車（第一類車）進行試驗，禁止添加燃油和玻璃水。

3.2 烘烤程序

烘烤預處理按如下流程對車輛進行操作，以保證試驗樣車的一致性：在接收到試驗車輛后，檢查全車車身，確定所有車身保護膜所處位置;撕下車身內(nèi)外的保護膜包括：車頂、引擎蓋、車門、儀表盤等;撕掉車內(nèi)所有座椅的薄膜;開啟雨刮水開關，排出雨刮水，為防止雨刮水殘留，繼續(xù)加入清水重復排出雨刮水2次;清洗車身外表面，特別注意要把前擋風玻璃的雨刮水完全清洗干凈;卸油箱，除油箱外，拆下的護板也必須帶到環(huán)境倉與整車一起烘烤;樣車移至環(huán)境倉，將車內(nèi)可移動的部件拿到環(huán)境倉內(nèi)擺放好（備胎、工具等），樣車盡量放置在環(huán)境倉中間;用千斤頂將車頂起使車輛輪胎離地（65±15）mm;把所有車門、行李箱、引擎蓋、加油口蓋等打開;烘烤期間每天固定上午9：00點打開環(huán)境倉大門通風20分鐘;烘烤試驗完畢后，把油箱復原（注意不要加注燃油及雨刮水），按蒸發(fā)排放試驗流程測量整車的非燃油蒸發(fā)排放量。

3.3 驗證試驗計劃

為了驗證烘烤方案時間與溫度兩個參數(shù)對整車的非燃油碳氫化合物的影響，制定了不同的烘烤溫度及烘烤時間組合的烘烤方案，烘烤后參照國六排放法規(guī)進行蒸發(fā)排放驗證試驗，得到整車在進行蒸發(fā)排放試驗時的非燃油蒸發(fā)排放量。蒸發(fā)排放驗證試驗只采用國六Ⅳ型蒸發(fā)排放試驗流程中的“1h熱浸+常溫浸車+2d晝夜試驗”三個階段，并取1h熱浸蒸發(fā)測試結果+2d晝夜蒸發(fā)測試中較高的某日（24h）蒸發(fā)排放結果作為最終的整車非燃油蒸發(fā)排放測試結果。驗證試驗計劃詳見表2和表3。

4 驗證試驗結果及分析

4.1 烘烤溫度對非燃油蒸發(fā)排放量的影響

通過不同的溫度對車輛進行烘烤后，進行蒸發(fā)排放試驗得出試驗結果見表5。

由圖2曲線可以得出，烘烤溫度60℃后，溫度的變化對整車非燃油蒸發(fā)排放量影響越來越小，考慮到試驗樣車非燃油系統(tǒng)和部件的耐溫能力，以及試驗環(huán)境倉的能力，把60℃設定為最佳烘烤溫度。

4.2 烘烤時長對非燃油蒸發(fā)排放量的影響

設定烘烤溫度為60℃，按表3的試驗計劃進行烘烤試驗及非燃油蒸發(fā)排放量試驗，試驗結果見表6。

由圖3曲線可以得出烘烤前，整車非燃油蒸發(fā)排放量高達0.332g，占國六Ⅳ型蒸發(fā)排放試驗試驗限值的47.4%（第一類車限值為0.7g/test）;在烘烤溫度為60℃時，烘烤72h后，非燃油蒸發(fā)排放量下降到0.214g，隨著烘烤時間的進一步延長，整車非燃油蒸發(fā)排放量的下降趨勢開始減緩，在烘烤192h以后，整車非燃油蒸發(fā)排放量基本穩(wěn)定在0.133g。

5 結論

對整車進行高溫烘烤，是降低整車非燃油蒸發(fā)排放量的有效手段。本文所研究車型采用對整車進行60℃ 高溫烘烤192h預處理的策略，可降低60%整車非燃油蒸發(fā)排放量，并達到穩(wěn)定水平，可有效提高整車蒸發(fā)排放試驗的通過率。

由于不同車型、不同的汽車制造商汽車采用的材料不一致，會導致非燃油碳氫揮發(fā)特性也不全一致，本文的整車預處理策略僅適用于研究車型，其他車型僅供參考。

參考文獻

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[3] 李俊賢.非燃油系統(tǒng)HC蒸發(fā)排放管控技術[C].“創(chuàng)新材料引領汽車發(fā)展新機遇”——2019中國車用材料（西青）國際論壇，2019.

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