蒸發(fā)污染物排放試驗預處理程序?qū)y試 結(jié)果的影響

楊寶牛，柳 真，趙繞華

（江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

中國已連續(xù)九年成為世界汽車產(chǎn)銷第一大國，汽車碳氫排放污染已成為我國空氣污染的重要來源，是造成光化學煙霧污染的重要原因，因此污染防治的緊迫性日益凸顯。

隨著GB 18352.6—2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》的發(fā)布實施，蒸發(fā)污染物限值大幅加嚴。根據(jù)研究表明，汽車輪胎、座椅、內(nèi)飾等非燃油系統(tǒng)散發(fā)的碳氫化合物揮發(fā)成為整車蒸發(fā)污染物限值的重要組成部分。為此，在蒸發(fā)污染物排放試驗程序中專門設(shè)計了高溫浸車時間以及允許進行指定溫度和指定時間烘烤[1]。本文通過對樣車在不同預處理程序下開展對比測試，研究預處理程序?qū)φ舭l(fā)污染物排放試驗的影響。

1 蒸發(fā)污染物排放試驗程序簡介

根據(jù)GB 18352.6—2016附錄F蒸發(fā)污染物排放試驗（IV型試驗）的要求，對于裝備整體碳罐汽車的蒸發(fā)污染物排放測定規(guī)程主要包含試驗前的加油放油、碳罐吸附、高溫浸車、高溫行駛等預處理環(huán)節(jié)，以及熱浸試驗、晝間換氣等正式試驗程序。其中高溫浸車環(huán)節(jié)要求時間為12 h～36 h，環(huán)境溫度為38 ±2℃ ℃。

圖1 國六蒸發(fā)污染物排放試驗程序

在樣車試驗前的準備階段，法規(guī)允許生產(chǎn)企業(yè)進行以下方法，降低非燃油碳氫化合物背景值：

（1）試驗前用蒸汽清洗汽車；

（2）以指定的溫度和指定的時間烘烤使底盤和輪胎老化；

（3）使用舊輪胎和備胎，允許用舊輪胎換下低于12個月的輪胎，備胎可以使用舊胎來替代；

（4）以清水替代擋風玻璃清洗液。

2 試驗資源與方案

2.1 樣車資源

本次研究選用一款滿足國六標準的M1類量產(chǎn)樣車進行?？紤]到燃油是主要污染來源，且隨著時間的變化，燃油蒸發(fā)性將有所降低[2]。為排除燃油對測試結(jié)果的影響，在試驗過程樣車將不加注燃油。且考慮到日照和環(huán)境溫度對汽車各零部件的烘烤作用[3]，為降低影響，樣車選用為近7日內(nèi)生產(chǎn)樣車，且保持生產(chǎn)日期一致。

2.2 試驗測試設(shè)備

本次試驗采用AVL生產(chǎn)的可變?nèi)莘e密閉室（SHED），其主要組成部分為：蒸發(fā)密閉室、控制及分析單元、氣袋體積補償系統(tǒng)等。其主要技術(shù)參數(shù)如下表1所示。

表1 SHED技術(shù)參數(shù)

圖2 蒸發(fā)密閉室

依據(jù)GB 18352.6—2016附件FA中規(guī)定的密閉室標定及碳氫化合物殘留試驗程序?qū)φ舭l(fā)室內(nèi)噴射約4 g丙烷氣體進行蒸發(fā)室標定，設(shè)備測試值與噴射值比較誤差為0.65%；標定合格后繼續(xù)密封蒸發(fā)室進行24 h溫度循環(huán)測試，24 h后測試蒸發(fā)室內(nèi)THC質(zhì)量，24 h變化量為1.56%，滿足法規(guī)要求。

2.3 對比試驗方案

本次對比試驗計劃分別對特定時間的烘烤效益和高溫浸車時間效益進行對比研究。使用6臺樣車進行對比測試。由于樣車沒有加注燃油，試驗程序中加油放油、碳罐擊穿和高溫行駛程序?qū)⒉辉匍_展，直接進行高溫浸車和熱浸、晝間換氣試驗。根據(jù)法規(guī)要求，雖然晝間換氣試驗需開展兩個24 h循環(huán)，但僅取較大值代入為試驗結(jié)果計算，但根據(jù)以往測試經(jīng)驗值，第二次24 h晝間換氣階段測試值小于第一次24 h晝間換氣試驗測試值。為降低試驗成本、壓縮試驗周期，本次對比試驗僅開展一個24 h晝間換氣試驗。

為對比不同預處理程序?qū)υ囼灲Y(jié)果的影響，計劃對6臺樣車進行編號，并采用不同的預處理程序進行處理，預處理后開展蒸發(fā)污染物試驗測試。具體預處理措施見下表2。

表2 各樣車預處理程序

3 蒸發(fā)試驗驗證

3.1 試驗概述

對接收到的樣車進行檢查，清除在裝配過程中可能泄露的潤滑脂、內(nèi)外飾件保護膜等可能影響測試結(jié)果的材料。并且按照法規(guī)允許條件，使用舊胎更換下新的輪胎和備胎。同時，為避免日照影響，樣車預處理期間均在一個23 ±3℃ ℃的恒溫浸置車間內(nèi)完成。

按照測試方案，對不進行高溫烘烤的5#、6#樣車直接按程序進入蒸發(fā)密閉室進行高溫浸車后開展熱浸和24 h晝間換氣試驗。第1#、2#樣車的60 ℃烘烤環(huán)節(jié)（根據(jù)相關(guān)研究，60 ℃烘烤對VOC散發(fā)性較好[4]），使用步入式環(huán)境倉完成。將環(huán)境倉內(nèi)溫度設(shè)置為60 ℃，持續(xù)烘烤72 h后將車輛移入恒溫浸車區(qū)域，按計劃再開展蒸發(fā)污染物排放試驗。第3#、4#兩臺樣車在室外露天存放，對比自然日照條件對蒸發(fā)污染物試驗的影響。根據(jù)天氣預報查詢，當?shù)?0天內(nèi)晝夜間溫度為15 ℃～28 ℃，其中晴天或多云天氣18天。

本文對每臺經(jīng)不同預處理和高溫浸車處理的樣車進行一次熱浸和24 h晝間換氣試驗，總計開展6次試驗，用時6周。

3.2 試驗數(shù)據(jù)分析

根據(jù)GB18352.6-2016法規(guī)要求，蒸發(fā)污染物試驗排放總質(zhì)量為熱浸試驗值與晝間換氣試驗試驗值得和。本文中對6個樣車進行測試并分別統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果如下表3所示。

表3 各樣車測試結(jié)果

對表中測試試驗結(jié)果進行分析，首先對相同高溫烘烤條件內(nèi)的樣品進行對比分析，再對相同高溫浸車時間的樣品測試結(jié)果進行分析。

3.2.1 不同高溫烘烤條件內(nèi)的樣品進行對比分析

對比4數(shù)據(jù)可以明顯發(fā)現(xiàn)，60 ℃環(huán)境下烘烤效果最優(yōu)，排放結(jié)果最低；露天存放效果次之，排放結(jié)果介于三種烘烤條件之間；未進行烘烤的樣車排放結(jié)果明顯高于經(jīng)過烘烤的樣車。

3.2.2 相同高溫烘烤條件內(nèi)的樣品進行對比分析

（1）對比1#和2#樣車的測試結(jié)果分別為151 mg和145 mg，雖有差異但偏差較小?？紤]到設(shè)備測試誤差影響，可以判定經(jīng)過60 ℃環(huán)境下烘烤72 h后的樣車非燃油系統(tǒng)蒸發(fā)污染物的排放已經(jīng)較為穩(wěn)定，高溫浸車時間對排放測試結(jié)果影響不大。

（2）對比3#和4#樣車測試結(jié)果分別為196 mg和168 mg。根據(jù)數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過4#樣車排放量低于3#樣車。說明雖然經(jīng)過露天存放，但高溫浸車時間長短仍直接影響最終排放結(jié)果。結(jié)合當?shù)?0天內(nèi)晝夜間溫度為15 ℃～28 ℃，其中晴天或多云天氣18天的天氣情況。表明露天存放受日照的烘烤條件，樣車非燃油系統(tǒng)蒸發(fā)污染物的排放仍不穩(wěn)定。但受制于天氣條件和周期，本次研究仍有局限，更高的平均氣溫和日照條件對烘烤效果的影響程度目前仍不明確，需要進一步研究。

（3）對比5#和5#樣車的測試結(jié)果分別為465 mg和320 mg。根據(jù)數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過36 h高溫浸車的樣品排放量明顯低于高溫浸車12 h的樣品，高溫浸車時間長短對最終排放結(jié)果影響較大。

3.2.3 相同高溫浸車條件內(nèi)的樣品進行對比分析

通過對圖3的對比分析發(fā)現(xiàn)，雖然浸車時長發(fā)生了變化，但排放總體排放污染物變化趨勢仍主要受烘烤條件的影響較大。但在對比1#和4#樣車數(shù)據(jù)后同時也發(fā)現(xiàn)，二者數(shù)據(jù)較為接近，表明通過露天存放和盡量長的高溫浸車時間，二者有較好的疊加效應(yīng)，同樣能夠較好地降低樣車非燃油系統(tǒng)蒸發(fā)污染物的排放。

圖3 1#—6#樣車排放結(jié)果

4 結(jié)論

通過本次的對比測試研究和數(shù)據(jù)分析，結(jié)合GB 18352.6 —2016中對M1類700 mg的限值要求可以得出以下結(jié)論：

（1）高溫烘烤能夠有效降低新生產(chǎn)樣車的非燃油系統(tǒng)蒸發(fā)污染物的排放，對于一般生產(chǎn)一致性檢測等在新車階段開展的蒸發(fā)污染物測試前，高溫烘烤是很有必要的。

（2）露天存放的由于日照模擬了烘烤效益，也能有效降低新生產(chǎn)樣車的非燃油系統(tǒng)蒸發(fā)污染物的排放，但需要考慮當?shù)貧鉁貤l件和時長，不可控因素較多，需要進一步的研究。建議用車的檢測可以不考慮高溫烘烤環(huán)節(jié)。

（3）在法規(guī)允許范圍內(nèi)加長高溫浸車時間對經(jīng)過高溫烘烤的樣車影響不大，但對新車影響明顯， 建議在實際測試過程中結(jié)合樣車露天存放條件，可以選擇不進行高溫烘烤，從而降低試驗成本。