烘烤预处理技术对整车非燃油蒸发排放影响的研究

丘雪棠

摘 要：随着排放法规管控越来越严，传统燃油汽车蒸发排放的要求越来越难满足，汽车车辆轮胎、内饰件和座椅等非燃油系统散发的碳氢化合物对蒸发排放试验结果的影响比重也越来越高。为提高汽车蒸发排放试验的通过率，文章研究了整车非燃油系统碳氢化合物的排放特性，通过设定合适的烘烤预处理技术来降低整车非燃油系统碳氢化合物的排放量，从而提高整车蒸发排放试验的通过率。

关键词：蒸发排放;非燃油系统排放;烘烤预处理

中图分类号：U445.58+5  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）10-196-03

Study on the Effects of Baking Pretreatment Technology on VehicleNon-fuel Evaporative Emissions

Qiu Xuetang

（ Guangdong Automotive Test Center Co.， Ltd.， Guangdong Foshan 528061 ）

Abstract： With the increasingly strict requirement of emission regulations， the requirements of traditional fuel vehicles for evaporative emissions are more and more difficult to meet， and the proportion of hydrocarbon emission from Non-fuel systems such as tires， interior parts and seats of vehicles to the evaporative emissions test results is also increasing. In order to improve the passing rate of vehicle evaporative emission test， this paper studies the hydrocarbon emission characteristics of vehicle Non-fuel system， and reduces the hydrocarbon emission of vehicle Non-fuel system by setting appropriate baking pretreatment technology.

Keywords： Evaporative emissions; Non-fuel system evaporative emissions; Baking pretreatment

CLC NO.： U445.58+5  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-196-03

1 背景

现阶段乘用车市场的主力车型是传统汽油车辆，汽油车辆燃油系统的油气蒸发排放是排放法规监控的项目之一。蒸发排放产生的主要来源是车辆静置时燃油系统产生的碳氢化合物蒸气，包括车辆刚刚运行结束后静置期的热浸损失和车辆停放期燃油箱内温度变化导致的呼吸损失;另外车辆轮胎、内饰件、座椅等非燃油系统也会散发碳氢化合物（以下简称为“整车非燃油蒸发排放”），在现行的试验方法下无法与燃油系统排放的碳氢化合物区分开来，从而导致蒸发排放试验结果偏大。

国五阶段蒸发排放试验（Ⅳ型）的限值为：每次试验2g THC，蒸发排放试验持续24h，按照每日（24h）行驶25km，折算THC的蒸发排放因子为0.08g/km，而国五阶段Ⅰ型试验THC排放限值为：0.1g/km，因此蒸发排放已达到了和尾气排放相当的水平^[1]。尽管如此，国五阶段制造商往往只需要通过配置活性碳罐来控制燃油蒸发排放，忽略整车非燃油蒸发排放，也可以满足蒸发排放限值要求。

但国六阶段蒸发污染物排放限值全面加严，由2.0g降至0.7g（第一类车），且试验时间延长至48h，同时增加了耐久性要求。与国五蒸发排放要求相比，不考虑更加严格的测试条件和程序，国六单日昼间排放与热浸排放总和从2g/test降至0.7g/test，限值加严了65%。如果再考虑到测试程序的加严幅度，国六对蒸发排放的控制要求至少提高了80%。因此，想要满足国六蒸发污染物排放法规，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，本文主要研究整车非燃油蒸发排放的特点，并制定了一种整车预处理方案，以提高蒸发排放试验的通过性。

2 車辆预处理的法规要求及烘烤预处理技术依据

轻型车国六排放标准规定，试验前生产日期在12个月以内的车辆可以采用以下三种方法降低整车非燃油碳氢化合物的排放水平：（1）以指定的温度和指定的时间烘烤使底盘和轮胎老化。（2）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。（3）以清水替代挡风玻璃清洗液^[2]。

本文主要针对第一种方法，研究不同的烘烤参数设定对整车进行烘烤预处理后，对整车非燃油碳氢化合物蒸发排放量的影响。

整车非燃油蒸发排放物大部分为挥发性有机化合物（TVOC），其散发规律与车内VOC散发规律相似，车内VOC散发规律见下图^[3]。

随着温度的升高，车内VOC挥发加速，表1是某SUV不同温度条件下整车VOC散发性能的分析结果^[4]。

从表4结果可以看出：高温条件下，车内甲苯，乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛等VOC散发量均有不同程度的上升，增加量平均值为173ug/m?，其中甲醛挥发增加量最大，达429ug/m?，增加倍数为17.6。由此可见，随着温度的升高，挥发性有机化合物会加速释放。

3 预处理验证方案

3.1 样车要求

为验证烘烤对整车非燃油碳氢化合物蒸发排放的影响，并尽量排除燃油蒸发的干扰，采用同一车型下线一个月内的新车（第一类车）进行试验，禁止添加燃油和玻璃水。

3.2 烘烤程序

烘烤预处理按如下流程对车辆进行操作，以保证试验样车的一致性：在接收到试验车辆后，检查全车车身，确定所有车身保护膜所处位置;撕下车身内外的保护膜包括：车顶、引擎盖、车门、仪表盘等;撕掉车内所有座椅的薄膜;开启雨刮水开关，排出雨刮水，为防止雨刮水残留，继续加入清水重复排出雨刮水2次;清洗车身外表面，特别注意要把前挡风玻璃的雨刮水完全清洗干净;卸油箱，除油箱外，拆下的护板也必须带到环境仓与整车一起烘烤;样车移至环境仓，将车内可移动的部件拿到环境仓内摆放好（备胎、工具等），样车尽量放置在环境仓中间;用千斤顶将车顶起使车辆轮胎离地（65±15）mm;把所有车门、行李箱、引擎盖、加油口盖等打开;烘烤期间每天固定上午9：00点打开环境仓大门通风20分钟;烘烤试验完毕后，把油箱复原（注意不要加注燃油及雨刮水），按蒸发排放试验流程测量整车的非燃油蒸发排放量。

3.3 验证试验计划

为了验证烘烤方案时间与温度两个参数对整车的非燃油碳氢化合物的影响，制定了不同的烘烤温度及烘烤时间组合的烘烤方案，烘烤后参照国六排放法规进行蒸发排放验证试验，得到整车在进行蒸发排放试验时的非燃油蒸发排放量。蒸发排放验证试验只采用国六Ⅳ型蒸发排放试验流程中的“1h热浸+常温浸车+2d昼夜试验”三个阶段，并取1h热浸蒸发测试结果+2d昼夜蒸发测试中较高的某日（24h）蒸发排放结果作为最终的整车非燃油蒸发排放测试结果。验证试验计划详见表2和表3。

4 验证试验结果及分析

4.1 烘烤温度对非燃油蒸发排放量的影响

通过不同的温度对车辆进行烘烤后，进行蒸发排放试验得出试验结果见表5。

由图2曲线可以得出，烘烤温度60℃后，温度的变化对整车非燃油蒸发排放量影响越来越小，考虑到试验样车非燃油系统和部件的耐温能力，以及试验环境仓的能力，把60℃设定为最佳烘烤温度。

4.2 烘烤时长对非燃油蒸发排放量的影响

设定烘烤温度为60℃，按表3的试验计划进行烘烤试验及非燃油蒸发排放量试验，试验结果见表6。

由图3曲线可以得出烘烤前，整车非燃油蒸发排放量高达0.332g，占国六Ⅳ型蒸发排放试验试验限值的47.4%（第一类车限值为0.7g/test）;在烘烤温度为60℃时，烘烤72h后，非燃油蒸发排放量下降到0.214g，随着烘烤时间的进一步延长，整车非燃油蒸发排放量的下降趋势开始减缓，在烘烤192h以后，整车非燃油蒸发排放量基本稳定在0.133g。

5 结论

对整车进行高温烘烤，是降低整车非燃油蒸发排放量的有效手段。本文所研究车型采用对整车进行60℃ 高温烘烤192h预处理的策略，可降低60%整车非燃油蒸发排放量，并达到稳定水平，可有效提高整车蒸发排放试验的通过率。

由于不同车型、不同的汽车制造商汽车采用的材料不一致，会导致非燃油碳氢挥发特性也不全一致，本文的整车预处理策略仅适用于研究车型，其他车型仅供参考。

参考文献

[1] 付铁强，仲崇智，田冬莲，等.加州与欧盟蒸发排放结果的比较与分析[C].2014年APC联合学术年会论文集，2014：19-24.

[2] 环境保护部/国家质量监督检验检疫总局.轻型汽车排放污染物限值及测量方法（中国第六阶段）：GB18352.6-2016[S].北京：中国环境出版社，2016.

[3] 李俊贤.非燃油系統HC蒸发排放管控技术[C].“创新材料引领汽车发展新机遇”——2019中国车用材料（西青）国际论坛，2019.

[4] 邓俊杰，程健，胡隽隽，等.温度对VOC散发特性研究[J].汽车实用技术，2018（8）： 143-144.