蒸发污染物排放试验预处理程序对测试 结果的影响

杨宝牛，柳 真，赵绕华

（江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

引言

中国已连续九年成为世界汽车产销第一大国，汽车碳氢排放污染已成为我国空气污染的重要来源，是造成光化学烟雾污染的重要原因，因此污染防治的紧迫性日益凸显。

随着GB 18352.6—2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》的发布实施，蒸发污染物限值大幅加严。根据研究表明，汽车轮胎、座椅、内饰等非燃油系统散发的碳氢化合物挥发成为整车蒸发污染物限值的重要组成部分。为此，在蒸发污染物排放试验程序中专门设计了高温浸车时间以及允许进行指定温度和指定时间烘烤[1]。本文通过对样车在不同预处理程序下开展对比测试，研究预处理程序对蒸发污染物排放试验的影响。

1 蒸发污染物排放试验程序简介

根据GB 18352.6—2016附录F蒸发污染物排放试验（IV型试验）的要求，对于装备整体碳罐汽车的蒸发污染物排放测定规程主要包含试验前的加油放油、碳罐吸附、高温浸车、高温行驶等预处理环节，以及热浸试验、昼间换气等正式试验程序。其中高温浸车环节要求时间为12 h～36 h，环境温度为38 ±2℃ ℃。

图1 国六蒸发污染物排放试验程序

在样车试验前的准备阶段，法规允许生产企业进行以下方法，降低非燃油碳氢化合物背景值：

（1）试验前用蒸汽清洗汽车；

（2）以指定的温度和指定的时间烘烤使底盘和轮胎老化；

（3）使用旧轮胎和备胎，允许用旧轮胎换下低于12个月的轮胎，备胎可以使用旧胎来替代；

（4）以清水替代挡风玻璃清洗液。

2 试验资源与方案

2.1 样车资源

本次研究选用一款满足国六标准的M1类量产样车进行。考虑到燃油是主要污染来源，且随着时间的变化，燃油蒸发性将有所降低[2]。为排除燃油对测试结果的影响，在试验过程样车将不加注燃油。且考虑到日照和环境温度对汽车各零部件的烘烤作用[3]，为降低影响，样车选用为近7日内生产样车，且保持生产日期一致。

2.2 试验测试设备

本次试验采用AVL生产的可变容积密闭室（SHED），其主要组成部分为：蒸发密闭室、控制及分析单元、气袋体积补偿系统等。其主要技术参数如下表1所示。

表1 SHED技术参数

图2 蒸发密闭室

依据GB 18352.6—2016附件FA中规定的密闭室标定及碳氢化合物残留试验程序对蒸发室内喷射约4 g丙烷气体进行蒸发室标定，设备测试值与喷射值比较误差为0.65%；标定合格后继续密封蒸发室进行24 h温度循环测试，24 h后测试蒸发室内THC质量，24 h变化量为1.56%，满足法规要求。

2.3 对比试验方案

本次对比试验计划分别对特定时间的烘烤效益和高温浸车时间效益进行对比研究。使用6台样车进行对比测试。由于样车没有加注燃油，试验程序中加油放油、碳罐击穿和高温行驶程序将不再开展，直接进行高温浸车和热浸、昼间换气试验。根据法规要求，虽然昼间换气试验需开展两个24 h循环，但仅取较大值代入为试验结果计算，但根据以往测试经验值，第二次24 h昼间换气阶段测试值小于第一次24 h昼间换气试验测试值。为降低试验成本、压缩试验周期，本次对比试验仅开展一个24 h昼间换气试验。

为对比不同预处理程序对试验结果的影响，计划对6台样车进行编号，并采用不同的预处理程序进行处理，预处理后开展蒸发污染物试验测试。具体预处理措施见下表2。

表2 各样车预处理程序

3 蒸发试验验证

3.1 试验概述

对接收到的样车进行检查，清除在装配过程中可能泄露的润滑脂、内外饰件保护膜等可能影响测试结果的材料。并且按照法规允许条件，使用旧胎更换下新的轮胎和备胎。同时，为避免日照影响，样车预处理期间均在一个23 ±3℃ ℃的恒温浸置车间内完成。

按照测试方案，对不进行高温烘烤的5#、6#样车直接按程序进入蒸发密闭室进行高温浸车后开展热浸和24 h昼间换气试验。第1#、2#样车的60 ℃烘烤环节（根据相关研究，60 ℃烘烤对VOC散发性较好[4]），使用步入式环境仓完成。将环境仓内温度设置为60 ℃，持续烘烤72 h后将车辆移入恒温浸车区域，按计划再开展蒸发污染物排放试验。第3#、4#两台样车在室外露天存放，对比自然日照条件对蒸发污染物试验的影响。根据天气预报查询，当地30天内昼夜间温度为15 ℃～28 ℃，其中晴天或多云天气18天。

本文对每台经不同预处理和高温浸车处理的样车进行一次热浸和24 h昼间换气试验，总计开展6次试验，用时6周。

3.2 试验数据分析

根据GB18352.6-2016法规要求，蒸发污染物试验排放总质量为热浸试验值与昼间换气试验试验值得和。本文中对6个样车进行测试并分别统计。统计结果如下表3所示。

表3 各样车测试结果

对表中测试试验结果进行分析，首先对相同高温烘烤条件内的样品进行对比分析，再对相同高温浸车时间的样品测试结果进行分析。

3.2.1 不同高温烘烤条件内的样品进行对比分析

对比4数据可以明显发现，60 ℃环境下烘烤效果最优，排放结果最低；露天存放效果次之，排放结果介于三种烘烤条件之间；未进行烘烤的样车排放结果明显高于经过烘烤的样车。

3.2.2 相同高温烘烤条件内的样品进行对比分析

（1）对比1#和2#样车的测试结果分别为151 mg和145 mg，虽有差异但偏差较小。考虑到设备测试误差影响，可以判定经过60 ℃环境下烘烤72 h后的样车非燃油系统蒸发污染物的排放已经较为稳定，高温浸车时间对排放测试结果影响不大。

（2）对比3#和4#样车测试结果分别为196 mg和168 mg。根据数据可知，经过4#样车排放量低于3#样车。说明虽然经过露天存放，但高温浸车时间长短仍直接影响最终排放结果。结合当地30天内昼夜间温度为15 ℃～28 ℃，其中晴天或多云天气18天的天气情况。表明露天存放受日照的烘烤条件，样车非燃油系统蒸发污染物的排放仍不稳定。但受制于天气条件和周期，本次研究仍有局限，更高的平均气温和日照条件对烘烤效果的影响程度目前仍不明确，需要进一步研究。

（3）对比5#和5#样车的测试结果分别为465 mg和320 mg。根据数据可知，经过36 h高温浸车的样品排放量明显低于高温浸车12 h的样品，高温浸车时间长短对最终排放结果影响较大。

3.2.3 相同高温浸车条件内的样品进行对比分析

通过对图3的对比分析发现，虽然浸车时长发生了变化，但排放总体排放污染物变化趋势仍主要受烘烤条件的影响较大。但在对比1#和4#样车数据后同时也发现，二者数据较为接近，表明通过露天存放和尽量长的高温浸车时间，二者有较好的叠加效应，同样能够较好地降低样车非燃油系统蒸发污染物的排放。

图3 1#—6#样车排放结果

4 结论

通过本次的对比测试研究和数据分析，结合GB 18352.6 —2016中对M1类700 mg的限值要求可以得出以下结论：

（1）高温烘烤能够有效降低新生产样车的非燃油系统蒸发污染物的排放，对于一般生产一致性检测等在新车阶段开展的蒸发污染物测试前，高温烘烤是很有必要的。

（2）露天存放的由于日照模拟了烘烤效益，也能有效降低新生产样车的非燃油系统蒸发污染物的排放，但需要考虑当地气温条件和时长，不可控因素较多，需要进一步的研究。建议用车的检测可以不考虑高温烘烤环节。

（3）在法规允许范围内加长高温浸车时间对经过高温烘烤的样车影响不大，但对新车影响明显， 建议在实际测试过程中结合样车露天存放条件，可以选择不进行高温烘烤，从而降低试验成本。