论文部分内容阅读
汽车排放的HC污染物(Hydrocarbon)是空气中VOC(Volatile Organic Compounds,VOC)污染的重要来源,近年来由于相关法律对汽车尾气排放的限制越来越严苛,尾气排放中的HC比重正在逐渐下降,反而是汽车蒸发排放的HC所占比重越来越大。由于我国始终沿用欧洲的排放体系,并未对加油排放做出要求,故国内对于车辆的加油排放试验研究较少,进而国内关于车载油气回收系统(Onboard Refueling Vapor Recovery,ORVR)的研究也较为罕见。直到2016年,我国公布了轻型车“国六标准”的发布稿,国六法规中新增了VII型加油排放试验。为探究汽油车的加油排放规律,本文使用密闭室法对汽油车开展不同测试条件下的加油排放试验研究。文章首先理论分析汽油车加油排放的形成过程,并详细分析ORVR系统的主要结构特点和油气回收的工作原理;然后梳理了加油排放控制技术的发展,参照美国加油排放的试验要求,制定本研究的加油排放试验方案;其次,重点试验研究了ORVR系统的油气回收效率,以及不同加油速率、不同加油温度和不同脱附工况对于加油排放结果的影响;最后通过试验实测得到加油排放因子,计算出单车每年的加油总排放。主要的试验研究结果如下:(1)选取同型号的两组国产车和美版进口车(带ORVR系统)进行加油排放油气回收效率比对研究:同型号的SUV,国产车的加油排放为0.834g/L,油气回收效率仅0.21%;美版SUV的两次加油排放为0.0051g/L、0.0049g/L,平均油气回收效率为99.485%。同型号的轿车,国产车的的加油排放为0.724g/L,油气回收效率为1.51%;美版轿车两次加油排放为0.0029g/L、0.0031g/L,平均油气回收效率达99.685%。可以看出,同型号的车辆,安装ORVR系统后能够有效控制加油时的HC污染物排放。(2)选取美版的SUV和轿车分别进行不同加油速率下的加油排放试验,加油速率从30L/min变化到37L/min时,加油排放结果总体呈现下降的趋势;加油速率为37L/min到45L/min时,加油排放基本保持不变。在速率30L/min时,美版SUV和美版轿车的加油排放分别高达标准条件下的1.22倍和1.48倍。加油速率过低,不利于液封状态在加油管内的形成,且油箱内部压力升高慢,会增加油气从加油口溢出的几率;而加油速率过高,会有反喷和飞溅的风险,建议加油速率维持在37L/min。(3)选取美版的SUV和轿车分别进行不同加注燃油温度下的加油排放,结果表明,随着燃油温度升高,加油排放呈现增高的趋势,且温度越高,加油排放增加越快。油温从15℃到22℃时,相邻温度区间内美版SUV加油排放相差11.63%、8.33%和11.54%,美版轿车相差17.65%、15%和17.39%;当温度由22℃变为25℃时,车辆加油排放猛增,美版SUV和轿车的排放分别增加56.90%和114.81%。汽油具有较强的挥发特性,温度高时,汽油分子热运动剧烈,容易挥发形成汽油蒸气,加油时应控制燃油温度稳定在20℃室温为宜。(4)选取美版SUV分别进行三次不同预处理脱附工况下的加油排放试验,EPA的FTP 75工况和国六WLTC组合工况的平均总脱附体积分别为987.56L、875.33L,FTP 75工况的脱附体积是WLTC工况的1.13倍,脱附效果更好。EPA加油排放分别为0.0331g/L、0.0367g/L、0.0396g/L,满足EPA法规0.053g/L的限值要求;而国六加油排放结果为0.111g/L、0.103g/L、0.107g/L,约是EPA加油排放的3倍多。可以看出,炭罐脱附总体积越大,脱附越充分,加油排放的控制效果越佳,对于不同的脱附工况应进行针对性的炭罐脱附标定。(5)分别选取12辆满足国五和美国Tier II的样车,通过密闭式法实测得出国五样车的加油排放因子为0.78349g/L,约为美国公布的无控制加油排放因子1.32g/L的60%;实测美版样车的加油排放因子为0.00872g/L。以北京市为例计算,普通汽油车单车每年的加油总排放为1204.789 g/年/车,而ORVR汽油车仅为13.394 g/年/车;考虑全部加油站加装Stage II,普通汽油车单车每年的加油总排放仍为381.437 g/年/车,仍是ORVR汽油车的约27倍,安装ORVR系统单车每年能减少96%的加油排放。