降低整车非燃油蒸发排放的预处理策略研究

尹超，王炽军，严杰

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州 510663)

0 引言

当前，乘用车市场依然以传统汽油车辆为主，排放法规针对汽油车辆的排放限制包括尾气排放和蒸发排放两个方面[1]。其中尾气排放源于车辆运行时，发动机燃烧汽油所产生的气态污染物(一氧化碳CO、氮氧化物NOx、碳氢化合物THC)和颗粒物。蒸发排放主要源于车辆静置时的燃油蒸发(碳氢化合物THC)，特别是车辆刚刚运行后的静置时段(燃油系统温度高，汽油易蒸发)和车辆长期停放后的静置时段(可能发生碳罐饱和后的燃油蒸汽泄漏)；其次是车辆轮胎、内饰件、座椅等非燃油系统散发出来的碳氢化合物也会被算为蒸发排放(以下简称为“整车非燃油蒸发排放”)。

在国五阶段，Ⅳ型蒸发排放试验的限值为THC：每次试验2 g[2]，由于试验持续24 h，按照每日(24 h)行驶25 km，折算THC的蒸发排放因子为0.08 g/km，而国五阶段Ⅰ型试验THC的尾气排放限值为：0.1 g/km，因此蒸发排放已达到了和尾气排放相当的水平[3]。尽管如此，国五阶段制造商往往只需通过配置活性碳罐来控制燃油蒸发，忽略整车非燃油蒸发，就可以满足蒸发排放限值要求[4]。

但到了国六阶段，尾气和蒸发排放限值全面加严，其中Ⅳ型蒸发排放试验的限值由2.0 g降至0.7 g(第一类车)[5]，且试验时间延长至48 h，同时增加了耐久性要求。对于瞄准美国市场的制造商，加州LEV3蒸发排放法规则是更大的挑战，其类似于国六Ⅳ型试验的蒸发排放限值仅仅为0.3 g[6]。为了满足国六和加州LEV3蒸发排放法规，整车非燃油蒸发排放已变得不可忽视。

由于法规允许制造商在正式试验前对车辆进行一定的预处理，以降低整车非燃油蒸发排放，因此，本文作者研究了整车非燃油蒸发排放的特点，并制定了一种整车预处理策略。

1 车辆预处理的法规要求

国六标准规定，制造商可以对生产日期在12个月以内的试验车辆，采用如下方法降低整车非燃油碳氢化合物的排放水平：

方法一，以指定的温度和指定的时间烘烤使底盘和轮胎老化。

方法二，使用旧轮胎替换试验车辆上使用时间低于12个月的轮胎和备胎。

方法三，以清水替代挡风玻璃清洗液。

本文作者主要针对方法一，研究以指定温度和指定时间对整车进行烘烤预处理时，整车非燃油碳氢化合物排放的变化情况。

2 预处理试验方案

2.1 试验样车准备

为了单独验证烘烤对整车非燃油碳氢化合物排放的影响，排除燃油蒸发的干扰，采用一辆下线一个月内的新车(第一类车)进行试验，且不添加燃油和玻璃水。

2.2 烘烤程序和验证试验

根据试验样车非燃油系统和部件的耐温能力，以及高温环境试验箱的能力，设定烘烤温度为50 ℃。为了充分验证烘烤后整车非燃油碳氢化合物是否达到稳定状态，制定了为期10天(共计240 h)的烘烤计划，并定期进行蒸发排放验证试验，详见表1。其中，蒸发排放验证试验截取国六Ⅳ型蒸发排放试验流程中的“1 h热浸+常温浸车+2 d昼夜试验段”，详见表2。

表1 烘烤程序和验证试验计划

备注：烘烤时应升高车辆，避免轮胎接触地面，防止轮胎因为高温变形。

表2 蒸发排放验证试验流程

备注：1 h热浸蒸发测试结果+2 d昼夜蒸发测试中较高的某日(24 h)蒸发排放结果，作为最终的整车非燃油蒸发排放测试结果。

3 验证试验结果分析

以上7次验证试验的整车非燃油THC蒸发量如图1所示。可知：烘烤前，整车非燃油THC蒸发量高达0.31 g，超过了加州LEV3蒸发排放限值(0.3 g)，也占到国六Ⅳ型蒸发排放试验限值的44%(第一类车限值为0.7 g)；烘烤72 h后，整车非燃油THC蒸发量大幅下降至0.18 g；随着烘烤时间的进一步延长，整车非燃油THC蒸发量的下降趋势开始减缓，在烘烤192 h以后，整车非燃油蒸发量基本稳定在0.12 g。

图1 整车非燃油THC蒸发量随烘烤时间的变化

基于以上研究可知，对于该车型在进行正式的蒸发排放试验之前，采用50 ℃高温对整车进行192 h的烘烤，可以实现整车非燃油蒸发排放的大幅降低，并达到稳定水平。

4 结论

(1)为了满足国六或加州LEV3蒸发排放法规，整车非燃油蒸发排放已变得不可忽视，在正式的蒸发排放试验前，必须采取预处理措施降低整车非燃油THC蒸发量。

(2)对整车进行高温烘烤，是降低整车非燃油THC蒸发量的有效手段。对于文中所采用的试验车型，通过对整车进行50 ℃高温烘烤192 h的预处理，可实现整车非燃油蒸发排放的大幅降低，并达到稳定水平。