国Ⅵ标准污染物蒸发排放控制

王帅 李飞 王隆宇

（华晨汽车工程研究院）

国Ⅵ标准和现行（国Ⅴ）标准相比加严了对污染物蒸发排放的控制要求，同时还要求车辆安装车载加油油气回收系统（ORVR），增加对加油过程的油气控制。国Ⅵ标准的实施，将大大降低汽车的污染物排放。考虑到汽车技术升级的准备期、导入期以及我国严峻的空气质量形势等，最终确定自2020-07-01起，所有销售和注册登记的轻型汽车应符合本标准6a限值要求。自2023-07-01起，所有销售和注册登记的轻型汽车应符合本标准6b限值要求。基于此，文章针对国内汽车企业整车和系统的蒸发排放数据进行测试和分析，重点找出传统汽车的蒸发排放解决路径和分析方法。

1 污染物蒸发排放背景和测试方法

随着国家排放法规对尾气控制的不断加严，汽油车的燃油蒸发排放已经不容忽视。我国轻型汽油车自2000年实施国Ⅰ排放标准以来，采用了欧洲轻型车燃油蒸发控制的标准，要求所有轻型汽油车都应该配置有燃油蒸发控制系统。经过调研发现，我国汽车普遍存在管路泄漏、电磁阀失效、活性炭量偏小及容易老化等问题，由此导致燃油蒸发系统控制效果降低，甚至失去。

对中国和欧美车型进行对比发现：国内现行的蒸发排放标准要求较低，国内车辆燃油系统功能较弱，无加油排放控制装置，低速行驶时整车燃油系统脱附能力较差，造成整车年蒸发排放值超过8 800 g/辆；而在法规较严格的美国，整车年蒸发排放值约为500 g/辆，这是由于整车应用较大体积的碳罐和ORVR系统，燃油系统脱附吸附能力好，渗透和泄漏相对较低。因此推行国Ⅵ排放标准目的是加强对汽油车燃油蒸发的控制，通过排放标准的加严，促进ORVR系统的使用[1]。

与国Ⅴ蒸发排放限值相比，不考虑更加严格的测试条件和程序，国Ⅵ标准的单日昼间排放加上热浸排放从2 g/test降至0.7 g/test，限值加严了65%。如果考虑到测试程序的严格程度也在提高，国Ⅵ对蒸发排放的控制要求至少提高了80%。

由于当前国Ⅵ标准对蒸发排放的控制要求较高，为尽量排除非燃油碳氢化合物背景值对测试结果的影响，法规中对降低背景值的行为进行了相关规范。关于降低非燃油碳氢化合物的背景值，制造厂应提供报告，详细列出其降低汽车非燃油碳氢化合物背景值所采取的行动。报告中应详细描述使用的方法和如何判定非燃油碳氢化合物已达到稳定状况。这些方法包括：1）以指定的温度和时间烘烤使底盘老化；2）使用旧轮胎和备胎，允许用旧轮胎换下出厂时间低于12个月的轮胎，备胎可以使用旧胎来替代；3）以清水替代挡风玻璃清洗液。

汽车正常维护时不需要拆卸的零部件，在国Ⅵ排放试验前不可换成旧零件。

2 整车污染物蒸发排放限值和分类规则

整车污染物蒸发排放车型分为2类。第1类车为包括驾驶员在内，座位数不超过6座，且最大总质量不超过2 500 kg的M1类汽车；第2类车为除第1类车以外的其他所有汽车。如分析某整车污染物蒸发排放限值要求，需要了解如下数据：

1）测试质量（TM）：国Ⅵ法规的测试质量定义为基准质量、选装装备质量和代表性负荷质量之和；

2）基准质量：车辆整备质量+100 kg；

3）选装装备质量：指制造商技术条件规定的标准车辆装备之外，其他选定的选装装备组合的质量；

4）代表性负荷质量：指一定百分比的最大车辆载质量（客车为最大载质量×15%，货车为最大车辆负荷的 28%）；

5）最大总质量；

6）座位数。

不同类型的汽车执行不同的污染物蒸发排放限值，其中第2类车根据测试质量的不同分为3档，每档执行不同的污染物蒸发排放限值，如表1所示[2]。由于国Ⅵ标准污染物蒸发排放限值与当前标准相比加严明显，需要对当前车辆采取有针对性的技术升级措施。

表1 国Ⅵ标准整车污染物蒸发排放限值

3 控制整车污染物蒸发排放途径

目前可以从5个方面来降低整车蒸发排放值：

1）碳罐。需要分析碳罐中的活性炭成分、碳罐布局及吸附能力等。活性炭有煤基、可可基和木基3种，吸附能力依次加强。应按照蒸发量选择吸附能力合适的碳罐。

2）脱附流量。脱附流量应尽可能使得碳罐达到其初始吸附能力，同时增大管路内径，对于脱附流量较小的小排量增压发动机，可以采用冲刷泵的方案以增添脱附流量。

3）油箱材质[3]和容积。油箱应使用阻隔性高的材料，金属油箱阻隔性最佳，塑料油箱又可分为单层、氟化和多层，带阻隔材料的多层油箱阻隔性高；油箱容积越大，渗透面积越大，排放越多。其他方面也需要考虑回油温度及热辐射等对排放的影响。

4）加油管和加油口盖。加油系统的设计直接影响到加油时的油气泄露，而密封圈及材质的选择影响较大。

5）背景排放。内外饰系统、油漆、胶粘剂及轮胎等系统会直接影响到蒸发排放值，通过测试数据分析，除动力系统外的其他系统蒸发排放值占整车排放值的15%～20%。

4 整车污染物蒸发排放测试策略和分解方法

4.1 整车污染物蒸发排放测试策略

当前基于国Ⅵ法规的燃油系统试验的测试策略为整车拆解排除法，通过对整车拆解系统前后得到的不同数据进行对比分析，找出燃油系统、底盘和轮胎、车身内外饰、电器和动力总成等系统所占的排放比例，从而有针对性地进行优化和方案制定。图1示出某车型各系统蒸发污染物排放比例。

图1 某车型各系统蒸发污染物排放比例

4.2 整车污染物蒸发排放分解方法

首先进行整车国Ⅵ排放测试，取得热浸和昼间测试数据，测试结果由热浸和昼间2个阶段的数据组成。然后分别拆解燃油系统、底盘和轮胎、车身内外饰及电器系统，以整车为基础进行数据处理，最后得到动力总成数据。拆解要尽量保持系统完整，管路与整车状态一致。系统测试受测试状态限制，热浸结果要处理分析。图2示出国Ⅵ排放测试某整车排放过程数据对比图。

图2 国Ⅵ排放测试某整车排放过程数据对比图

5 结论

综上所述，整车可通过提高碳罐脱吸附能力、燃油箱阻隔能力、加注口和加油盖设计能力及降低背景排放等措施降低蒸发排放[4]。从测试车辆的实际数据分析，动力总成及附属系统的蒸发排放数值占比较高，依然是后期优化的重点。背景排放中尽量排除底盘、轮胎和洗涤液等因素的影响，找出排放量较大的系统或零部件，合理制定优化措施，是解决国Ⅵ蒸发排放的有效途径。