国3和欧4蒸发法规对装配非外露式油箱摩托车试验的对比研究

王建超　石　伟　王　康　窦金泉　王玉冬（天津摩托车技术中心天津300072）

国3和欧4蒸发法规对装配非外露式油箱摩托车试验的对比研究

王建超石伟王康窦金泉王玉冬
（天津摩托车技术中心天津300072）

针对装配非外露式油箱的摩托车，研究其在国3和欧4法规中的要求、试验方法及测试结果，通过理论曲线对比，试验结果对比，曝晒温度对比，研究加热燃油蒸气对试验结果的影响。结果表明：欧4法规的测量结果较国3法规的偏高，欧4法规中对燃油蒸气的加热代表摩托车实际使用情况，数值设定也较为合理，对我国编制国4阶段的燃油蒸发法规具有参考意义。

国3欧4非外露式油箱摩托车燃油蒸气

引言

我国关于摩托车燃油蒸发的法规已经实施多年（GB 20998-2007《摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法》）［1］（以下简称“国3”），在促使摩托车企业采取燃油蒸发控制措施，加装燃油蒸发控制装置，进一步降低摩托车的油耗，节约有限的、不可再生的石油资源方面，取得了丰硕的成果。

从2016年1月1日起，欧洲开始执行其第4阶段的摩托车排放法规（Commission Delegated Regulation（EU）No 134 2014）（以下简称“欧4”）［2］。其中首次提出对摩托车燃油蒸发的要求。

摩托车装配的油箱分为外露式油箱和非外露式油箱。非外露式油箱是指“在车辆上，除油箱盖外，不直接暴露于阳光照射的燃油箱”，其它油箱即是外露式油箱。

对比分析国3和欧4法规中对装配非外露式油箱摩托车的试验要求有很多不同点：预处理方式、加热燃油温度曲线等等。这些不同点造成同一辆车按照两种法规进行检测，可能造成不同的结果。而这些不同点对检测试验的影响以及原因分析，目前的研究较少。

本文将通过理论曲线对比，试验结果对比，曝晒温度对比3种研究方法，对比分析这些不同点对检测试验的影响并分析原因，为未来我国第4阶段摩托车燃油蒸发法规的制定提供参考。

1　法规内容简介

摩托车在日常使用过程中经常处于3种状态：骑行状态、骑行之后的静置状态、在阳光下的曝晒状态。蒸发试验包括：昼间换气损失试验和热浸损失试验。其中，昼间换气损失试验模拟“骑行状态”和“在阳光下的曝晒状态”，热浸损失试验模拟“骑行之后的静置状态”。两种试验分别测量模拟摩托车在相应状态下的燃油蒸发量。

对于装配外露式油箱摩托车的要求，国3和欧4在昼间换气损失试验和热浸损失试验两个方面基本相同。对于装配非外露式油箱摩托车的要求，国3和欧4法规在热浸损失试验方面的要求基本相同。以下将从国3和欧4法规对装配非外露式油箱摩托车昼间换气损失试验的不同点进行介绍。

1.1国3法规内容简介

本法规中要求样车在进行试验之前至少进行一次预循环处理［3-4］。在昼间换气损失试验中，仅对燃油进行加热，加热公式如下：

式中：Tf为燃油温度（K）；

t为经历的时间（min）。

1.2欧4法规内容简介

本法规中要求样车在进行试验之前进行一次预循环处理。在昼间换气损失试验中，对燃油和燃油蒸气都进行加热，加热公式如下：

式中：Tf为燃油温度（K）；

TV为燃油蒸气温度（K）；

t为经历的时间（min）。

2　研究方法和样车选取

2.1研究方法

本文在研究过程中，将预循环次数统一规定为一次。运用理论曲线对比，试验结果对比，曝晒温度对比3种研究方法对样车进行试验、分析，其中曝晒时间选择在中午日照最强烈的时段。

2.2样车选取

本文共选取3辆典型样车：一辆弯梁车及两辆踏板车，均装配非外露式油箱，油箱均处于座椅下方，且3辆样车的座椅材质、颜色、参数基本相同。样车参数如表1所示。

表1　样车参数

3　试验结果和分析

3.1理论曲线对比

两个法规中的试验时间相同，均是1 h。国3中，燃油温度从16.0℃加热到29.3℃，对燃油蒸气没有加热；欧4中，燃油温度从15.5℃加热到28.8℃，燃油蒸气温度从21.0℃加热到34.3℃。参见图1。

图1　油箱加热曲线比较

通过分析，笔者得出：国3和欧4对燃油的加热速率是一致的，只是在斜率的表述上不同；国3的加热始点较欧4高0.5℃，造成同一时刻国3中燃油温度较欧4高0.5℃；欧4对燃油蒸气的加热速率和对燃油的一致，始点比对燃油的高5.5℃。

所以笔者认为国3和欧4在加热燃油方面基本没有差异，要求相当；但是由于欧4较国3增加对燃油蒸气的加热，固其总的要求相对来讲是较严格的。同样条件下，按照欧4法规做出来的试验结果应该更加恶劣。

3.2试验结果对比

本文将3辆样车分别按照国3和欧4法规进行蒸发昼间换气损失试验。试验使用同一套仪器设备、同一组份标准气、同一批次燃油，参加试验的检验员、驾驶员为同一组人，试验连续在3天的同一时段进行。试验结果如图2所示。

通过分析，笔者认为：实际试验结果也表明欧4较国3的要求更加严格，特别是在样车的蒸发量较大时，两者的结果差别会更大。但是当样车本身的蒸发量较小时，两者的结果差别会较小。

图2　试验结果比较

笔者认为：由于现阶段国内样车均处于国3水平，装配加装燃油蒸发控制装置（炭罐）以控制燃油蒸发量。在炭罐比较好，各油管和密封件较好的前提下，欧4法规中增加的对燃油蒸气加热产生的蒸发量，会被燃油蒸发控制装置吸收，从而会对结果产生较小的影响。在此种情况下，欧4和国3结果的差值，甚至可能和仪器设备的不确定度处于同一量级。

3.3曝晒温度对比

本文通过将3辆样车放在同一地点进行曝晒，分析欧4法规中对燃油蒸气加热公式的合理性。样车在曝晒期间抽净燃油，并将样车保持竖直状态，间隔一定距离放置。每隔1 h，测量一次燃油箱内的温度：测量2个位置点，取平均值。曝晒温度的结果如图3所示。

图3　试验结果比较

通过分析，笔者发现：虽然3辆样车的油箱均处于座椅下方，但是随着大气温度的升高，其油箱内部的温度也会明显升高，并且成正相关性。由于样车覆盖件的吸热及保温特性，当大气温度下降时，油箱内的温度还会略有升高。同时由于3辆样车的油箱位置基本相同及座椅材质、颜色、参数基本相同，在相同大气温度下，三者的升温曲线基本一致。

所以笔者认为：欧4中增加对非外露式油箱加热燃油蒸气是有必要的。结合地球不同纬度的气温情况，其选取的加热速率和始点也是适中的。

4　总结和展望

欧4法规较之国3法规，对装配非外露式油箱摩托车的要求更加严格。同时，欧4法规中对装配非外露式油箱摩托车的燃油蒸气加热曲线代表摩托车的实际使用情况，其数值设定也较合理，对我国国4阶段摩托车燃油蒸发法规的编制具有参考意义。

摩托车在“骑行状态”时，燃油箱内的温度情况，以及此时的燃油蒸发量，可以作为下一步研究的重点。

1国家摩托车质量监督检验中心.GB 20998-2007摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法［S］．北京：国家环境科学出版社，2007

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

3杜鹏.摩托车燃油蒸发标准对比研究（1）［J］.摩托车技术，2011（05）：53-55

4杜鹏.摩托车燃油蒸发标准对比的研究（2）［J］.摩托车技术，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，Fuel vapour

U483

A

2095-8234（2016）04-0020-03

2016-05-13）

王建超（1987-），男，工程师，主要研究方向为摩托车排放和燃油蒸发。