王中山 李曉明 黃波 高必勇 王瑞波

摘? 要：本文介紹國六蒸發(fā)排放對發(fā)動機進氣系統(tǒng)的要求，通過對各種HC方案的優(yōu)缺點進行分析及理論計算，結(jié)合當前進氣系統(tǒng)的現(xiàn)狀，推薦現(xiàn)階段滿足國六法規(guī)的進氣系統(tǒng)HC方案。并經(jīng)過試驗驗證，證明所推薦方案的丁烷工作能力滿足不小于675mg的設計要求。

關(guān)鍵詞：國六標準;國六蒸發(fā)排放;進氣系統(tǒng);HC吸附;炭紙;丁烷工作能力

中圖分類號：U464? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1005-2550（2020）03-0032-04

Abstract： This paper introduces the requirements of the engine intake system for China VI evaporative emission， Through the analysis and theoretical calculation of the advantages and disadvantages of various HC schemes， combined with the current status of the air intake system， the HC scheme of the air intake system that meets the six national laws and regulations at this stage is recommended.The test results show that the butane working capacity of the proposed scheme can meet the design requirements of no less than 675mg.

為加強對機動車排放污染物控制，改善空氣質(zhì)量。借鑒發(fā)達國家成功的經(jīng)驗，需要對我國機動車污染物排放標準不斷升級，來控制污染物的排放，2016年12月23日，環(huán)境保護部、國家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》。國六排放標準分兩個階段實施：

第一階段，從2020年7月1日起，所有銷售和注冊登記的汽車都必須符合國六A標準;

第二階段，從2023年7月1日起，所有銷售和注冊登記的汽車都必須符合國六B標準;部分城市會提前至2019年1月1日實施輕型汽車國六排放標準。

值得注意的是，目前有部分地區(qū)已經(jīng)提前實施國六排放標準，如廣州在2019年3月1日起實施輕型汽油、柴油汽車的國六排放標;深圳在2018年7月1日起，輕型柴油車應符合國六標準，2019年7月1日起，輕型汽油車應符合國六標準。

1? ? 國六蒸發(fā)排放對發(fā)動機進氣系統(tǒng)要求

1.1? ?國六與國五蒸發(fā)排放法規(guī)對比（見表一）

國六標準加嚴了蒸發(fā)排放控制要求，國五標準采用歐洲標準，由于歐洲的平均氣溫低，且柴油車占全部車輛的50%以上，蒸發(fā)問題不明顯，因此標準要求低。我國幅員遼闊，溫差變化大，汽油車占絕大多數(shù)，因此蒸發(fā)問題影響突出，據(jù)估測，目前的汽油車單車年均油氣揮發(fā)8.8kg左右。因此，國六標準對車輛在停車、行駛以及高溫天氣下的汽油蒸發(fā)排放控制提出了嚴格要求，同時還要求車輛安裝ORVR油氣在線回收裝置，增加了對加油過程的油氣控制。

1.2? ?為滿足國六蒸發(fā)排放發(fā)動機進氣系統(tǒng)需要集成HC吸附功能

當整車的發(fā)動機熄火噴嘴周圍殘留的燃料，產(chǎn)生的碳氫化合物（Hydro Carbon Gas）以及燃油箱蒸發(fā)系統(tǒng)和曲通系統(tǒng)的油氣是通過進氣系統(tǒng)排放到大氣中，為了滿足國六法規(guī)要求，會在進氣系統(tǒng)的管路或空氣濾清器內(nèi)部集成相關(guān)吸、脫裝置，減少汽車油氣混合氣體的揮發(fā)，當發(fā)動機熄火產(chǎn)生的碳氫化合物是先吸附到該裝置上，然后啟動發(fā)動機時再從該裝置上脫附出來，進入發(fā)動機進行燃燒。

2? ? 發(fā)動機進氣系統(tǒng)HC吸附方案選擇

2.1? ?主要HC吸附方案的優(yōu)缺點（見表二）

2.2? ?HC吸附活性炭紙推薦

2.3? ?發(fā)動機進氣系統(tǒng)HC吸附方案的理論計算

由于輕型汽車國六階段對第一類車蒸發(fā)排放限值為0.7g/test與美標EPA tier 2蒸發(fā)排放限值為0.65g/test相當。借鑒EPA tier 2開發(fā)經(jīng)驗，整車發(fā)動機部分原始蒸發(fā)排放值在200mg內(nèi)可選擇方案3，并對碳氫化合物吸附和脫附能力要求應不小于675mg。

以空氣濾清器選擇ACS310X-2L型號炭紙方案3為例通過理論計算炭紙有效面積=HC額定吸附量/介質(zhì)特性×吸附效率×環(huán)境影響=0.675/1.15×0.005×0.9 （HC額定吸附量選擇0.675g，ACS310X-2L介質(zhì)特性為1.15，吸附效率為0.005，環(huán)境影響為0.9）=130cm2。

2.4? ?滿足國六蒸發(fā)排放的發(fā)動機進氣系統(tǒng)方案確定

根據(jù)整車國六排放標準的要求及我司國六發(fā)動機原始蒸發(fā)排放水平，結(jié)合當前進氣系統(tǒng)的現(xiàn)狀，推薦方案3在空氣濾清器上殼體內(nèi)增加炭紙，將碳氫吸附功能集成到空氣濾清器上，該方案只需要在原有國五空氣濾清器基礎上進行焊接或修模，大大降低工裝模具的投入。對整個進氣系統(tǒng)的阻力基本無影響，對空氣濾清器的過濾效率以及儲灰量也不會有影響，炭紙通過安裝或焊接到空濾器上殼體內(nèi)部工藝成熟，結(jié)構(gòu)可靠。

3? ? 試驗驗證

3.1? ?根據(jù) ASTM D5228標準樣品（HCA）測試丁烷工作能力

1）密封樣品（HCA）中的所有開口;

2）校準火焰電離檢測器（FID）;

3）稱重樣品（HCA）;

4）將樣品（HCA）放置在SHED和連接的管中以施加丁烷裝載;

5）密封SHED并使用FID對大氣進行取樣;

6）以10g/h的加載速率將50/50的氮和丁烷的混合物施加到樣品（HCA）上;

7）當FID 檢測到54mg 的烴，可認為吸附過程已進行完全;

8）稱重樣品（HCA）;

9）連接脫附管路，打開真空泵開關(guān)，調(diào)節(jié)流量計，使空氣以22.7L/min 的流速通過進氣口，進行脫附2h;

10）再次稱重樣品（HCA）;

11）重復4-10 步驟進行13個周期測試，前10個周期為預處理，取后3個周期試驗數(shù)據(jù)的平均值作為樣品（HCA）的丁烷工作能力的試驗結(jié)果;

12）樣品（HCA）丁烷工作能力要求不小于675mg。

3.2? ?樣品（HCA）丁烷工作能力試驗臺（見圖1）及試驗原理（見圖2）

3.3? ?試驗結(jié)果

某采用方案3樣品（HCA）丁烷工作能力試驗結(jié)果如下：

試驗結(jié)果證明采用方案3樣品（HCA）的丁烷工作能力可以滿足不小于675mg的設計要求。

4? ? 結(jié)束語

本文通過國六蒸發(fā)排放對發(fā)動機進氣系統(tǒng)要求的介紹。然后對各種HC方案的優(yōu)缺點進行分析及理論計算，結(jié)合當前進氣系統(tǒng)的現(xiàn)狀，推薦現(xiàn)階段滿足國六法規(guī)的進氣系統(tǒng)HC方案。并經(jīng)過試驗驗證，證明所推薦方案滿足國六法規(guī)技術(shù)要求。對從事發(fā)動機進氣系統(tǒng)國六法規(guī)技術(shù)研究和開發(fā)，提供理論支持和設計經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]廉巨龍，王玥.HC追蹤器對排放性能和進氣性能影響的研究[J].汽車零部件，2018（09）：72-74.

[2]劉少飛，周萬全.輕型汽油車國六排放法規(guī)解讀[J].時代汽車，2017（24）：5-7.

[3]吳春玲，趙亮，劉雙喜，高章.中國輕型車第六階段排放標準解讀[J].內(nèi)燃機與配件，2017（07）：28-30.

[4]趙紅英，謝曉峰，張國慶.HC吸附系統(tǒng)降低汽油車冷起動HC排放的研究[J].汽車技術(shù)，2016（03）：1-4.

[5]吳旭輝.輕型汽油車國六排放控制技術(shù)應用[J].機電技術(shù)，2017（03）：77-78+81.