降低整車非燃油蒸發排放的預處理策略研究

尹超，王熾軍，嚴杰

(廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 510663)

0 引言

當前，乘用車市場依然以傳統汽油車輛為主，排放法規針對汽油車輛的排放限制包括尾氣排放和蒸發排放兩個方面[1]。其中尾氣排放源于車輛運行時，發動機燃燒汽油所產生的氣態污染物(一氧化碳CO、氮氧化物NOx、碳氫化合物THC)和顆粒物。蒸發排放主要源于車輛靜置時的燃油蒸發(碳氫化合物THC)，特別是車輛剛剛運行后的靜置時段(燃油系統溫度高，汽油易蒸發)和車輛長期停放后的靜置時段(可能發生碳罐飽和后的燃油蒸汽泄漏)；其次是車輛輪胎、內飾件、座椅等非燃油系統散發出來的碳氫化合物也會被算為蒸發排放(以下簡稱為“整車非燃油蒸發排放”)。

在國五階段，Ⅳ型蒸發排放試驗的限值為THC：每次試驗2 g[2]，由于試驗持續24 h，按照每日(24 h)行駛25 km，折算THC的蒸發排放因子為0.08 g/km，而國五階段Ⅰ型試驗THC的尾氣排放限值為：0.1 g/km，因此蒸發排放已達到了和尾氣排放相當的水平[3]。盡管如此，國五階段制造商往往只需通過配置活性碳罐來控制燃油蒸發，忽略整車非燃油蒸發，就可以滿足蒸發排放限值要求[4]。

但到了國六階段，尾氣和蒸發排放限值全面加嚴，其中Ⅳ型蒸發排放試驗的限值由2.0 g降至0.7 g(第一類車)[5]，且試驗時間延長至48 h，同時增加了耐久性要求。對于瞄準美國市場的制造商，加州LEV3蒸發排放法規則是更大的挑戰，其類似于國六Ⅳ型試驗的蒸發排放限值僅僅為0.3 g[6]。為了滿足國六和加州LEV3蒸發排放法規，整車非燃油蒸發排放已變得不可忽視。

由于法規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排放，因此，本文作者研究了整車非燃油蒸發排放的特點，并制定了一種整車預處理策略。

1 車輛預處理的法規要求

國六標準規定，制造商可以對生產日期在12個月以內的試驗車輛，采用如下方法降低整車非燃油碳氫化合物的排放水平：

方法一，以指定的溫度和指定的時間烘烤使底盤和輪胎老化。

方法二，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。

方法三，以清水替代擋風玻璃清洗液。

本文作者主要針對方法一，研究以指定溫度和指定時間對整車進行烘烤預處理時，整車非燃油碳氫化合物排放的變化情況。

2 預處理試驗方案

2.1 試驗樣車準備

為了單獨驗證烘烤對整車非燃油碳氫化合物排放的影響，排除燃油蒸發的干擾，采用一輛下線一個月內的新車(第一類車)進行試驗，且不添加燃油和玻璃水。

2.2 烘烤程序和驗證試驗

根據試驗樣車非燃油系統和部件的耐溫能力，以及高溫環境試驗箱的能力，設定烘烤溫度為50 ℃。為了充分驗證烘烤后整車非燃油碳氫化合物是否達到穩定狀態，制定了為期10天(共計240 h)的烘烤計劃，并定期進行蒸發排放驗證試驗，詳見表1。其中，蒸發排放驗證試驗截取國六Ⅳ型蒸發排放試驗流程中的“1 h熱浸+常溫浸車+2 d晝夜試驗段”，詳見表2。

表1 烘烤程序和驗證試驗計劃

備注：烘烤時應升高車輛，避免輪胎接觸地面，防止輪胎因為高溫變形。

表2 蒸發排放驗證試驗流程

備注：1 h熱浸蒸發測試結果+2 d晝夜蒸發測試中較高的某日(24 h)蒸發排放結果，作為最終的整車非燃油蒸發排放測試結果。

3 驗證試驗結果分析

以上7次驗證試驗的整車非燃油THC蒸發量如圖1所示。可知：烘烤前，整車非燃油THC蒸發量高達0.31 g，超過了加州LEV3蒸發排放限值(0.3 g)，也占到國六Ⅳ型蒸發排放試驗限值的44%(第一類車限值為0.7 g)；烘烤72 h后，整車非燃油THC蒸發量大幅下降至0.18 g；隨著烘烤時間的進一步延長，整車非燃油THC蒸發量的下降趨勢開始減緩，在烘烤192 h以后，整車非燃油蒸發量基本穩定在0.12 g。

圖1 整車非燃油THC蒸發量隨烘烤時間的變化

基于以上研究可知，對于該車型在進行正式的蒸發排放試驗之前，采用50 ℃高溫對整車進行192 h的烘烤，可以實現整車非燃油蒸發排放的大幅降低，并達到穩定水平。

4 結論

(1)為了滿足國六或加州LEV3蒸發排放法規，整車非燃油蒸發排放已變得不可忽視，在正式的蒸發排放試驗前，必須采取預處理措施降低整車非燃油THC蒸發量。

(2)對整車進行高溫烘烤，是降低整車非燃油THC蒸發量的有效手段。對于文中所采用的試驗車型，通過對整車進行50 ℃高溫烘烤192 h的預處理，可實現整車非燃油蒸發排放的大幅降低，并達到穩定水平。