蒸發(fā)污染物排放試驗(yàn)預(yù)處理程序?qū)y試結(jié)果的影響

2021-10-11 01:17:58楊寶牛趙繞華

汽車實(shí)用技術(shù) 2021年18期

楊寶牛，柳真，趙繞華

（江淮汽車集團(tuán)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?xì)渑欧盼廴疽殉蔀槲覈諝馕廴镜闹匾獊碓矗窃斐晒饣瘜W(xué)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(shí)施，蒸發(fā)污染物限值大幅加嚴(yán)。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?xì)浠衔飺]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(yàn)程序中專門設(shè)計(jì)了高溫浸車時(shí)間以及允許進(jìn)行指定溫度和指定時(shí)間烘烤[1]。本文通過對樣車在不同預(yù)處理程序下開展對比測試，研究預(yù)處理程序?qū)φ舭l(fā)污染物排放試驗(yàn)的影響。

1 蒸發(fā)污染物排放試驗(yàn)程序簡介

根據(jù)GB 18352.6—2016附錄F蒸發(fā)污染物排放試驗(yàn)（IV型試驗(yàn)）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(yàn)前的加油放油、碳罐吸附、高溫浸車、高溫行駛等預(yù)處理環(huán)節(jié)，以及熱浸試驗(yàn)、晝間換氣等正式試驗(yàn)程序。其中高溫浸車環(huán)節(jié)要求時(shí)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(yàn)程序

在樣車試驗(yàn)前的準(zhǔn)備階段，法規(guī)允許生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行以下方法，降低非燃油碳?xì)浠衔锉尘爸担?/p>

（1）試驗(yàn)前用蒸汽清洗汽車；

（2）以指定的溫度和指定的時(shí)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(gè)月的輪胎，備胎可以使用舊胎來替代；

（4）以清水替代擋風(fēng)玻璃清洗液。

2 試驗(yàn)資源與方案

2.1 樣車資源

本次研究選用一款滿足國六標(biāo)準(zhǔn)的M1類量產(chǎn)樣車進(jìn)行?？紤]到燃油是主要污染來源，且隨著時(shí)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(yàn)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(yàn)測試設(shè)備

本次試驗(yàn)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(bǔ)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(biāo)定及碳?xì)浠衔餁埩粼囼?yàn)程序?qū)φ舭l(fā)室內(nèi)噴射約4 g丙烷氣體進(jìn)行蒸發(fā)室標(biāo)定，設(shè)備測試值與噴射值比較誤差為0.65%；標(biāo)定合格后繼續(xù)密封蒸發(fā)室進(jìn)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(yàn)方案

本次對比試驗(yàn)計(jì)劃分別對特定時(shí)間的烘烤效益和高溫浸車時(shí)間效益進(jìn)行對比研究。使用6臺樣車進(jìn)行對比測試。由于樣車沒有加注燃油，試驗(yàn)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(jìn)行高溫浸車和熱浸、晝間換氣試驗(yàn)。根據(jù)法規(guī)要求，雖然晝間換氣試驗(yàn)需開展兩個(gè)24 h循環(huán)，但僅取較大值代入為試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算，但根據(jù)以往測試經(jīng)驗(yàn)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(yàn)測試值。為降低試驗(yàn)成本、壓縮試驗(yàn)周期，本次對比試驗(yàn)僅開展一個(gè)24 h晝間換氣試驗(yàn)。

為對比不同預(yù)處理程序?qū)υ囼?yàn)結(jié)果的影響，計(jì)劃對6臺樣車進(jìn)行編號，并采用不同的預(yù)處理程序進(jìn)行處理，預(yù)處理后開展蒸發(fā)污染物試驗(yàn)測試。具體預(yù)處理措施見下表2。

表2 各樣車預(yù)處理程序

3 蒸發(fā)試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 試驗(yàn)概述

對接收到的樣車進(jìn)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(hù)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(shí)，為避免日照影響，樣車預(yù)處理期間均在一個(gè)23 ±3℃ ℃的恒溫浸置車間內(nèi)完成。

按照測試方案，對不進(jìn)行高溫烘烤的5#、6#樣車直接按程序進(jìn)入蒸發(fā)密閉室進(jìn)行高溫浸車后開展熱浸和24 h晝間換氣試驗(yàn)。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(jì)劃再開展蒸發(fā)污染物排放試驗(yàn)。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(yàn)的影響。根據(jù)天氣預(yù)報(bào)查詢，當(dāng)?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(yù)處理和高溫浸車處理的樣車進(jìn)行一次熱浸和24 h晝間換氣試驗(yàn)，總計(jì)開展6次試驗(yàn)，用時(shí)6周。

3.2 試驗(yàn)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(yàn)排放總質(zhì)量為熱浸試驗(yàn)值與晝間換氣試驗(yàn)試驗(yàn)值得和。本文中對6個(gè)樣車進(jìn)行測試并分別統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)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(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，首先對相同高溫烘烤條件內(nèi)的樣品進(jìn)行對比分析，再對相同高溫浸車時(shí)間的樣品測試結(jié)果進(jìn)行分析。

3.2.1 不同高溫烘烤條件內(nèi)的樣品進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí)間長短仍直接影響最終排放結(jié)果。結(jié)合當(dāng)?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(jìn)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(shí)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(jìn)行對比分析

通過對圖3的對比分析發(fā)現(xiàn)，雖然浸車時(shí)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(shí)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(shí)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。