汽车非燃油相关材料蒸发排放物质分析研究

2020-03-02李晶段肖宁王坤武金娜王崇边欣

时代汽车 2020年20期

关键词：减排

李晶　段肖宁　王坤　武金娜　王崇　边欣

摘要：基于某车型整车份样品进行非燃油相关部件及材料的蒸发污染物排放及污染物浓度及种类分析，其中包括白车身、车身部件、底盘、电气、动力、轮胎、内饰件及座椅8大系统部件。结果表明：非燃油相关的部件的蒸发污染物排放值可占国标限值0.64g;不加燃油的整车产生的主要蒸发污染物为苯、二甲苯、乙苯、甲基异丁基甲酮以及醇类等物质，其中苯、二甲苯、乙苯等物质主要来源于橡胶管、汽车密封条、地毯织物、隔音隔热垫、座椅的皮革发泡等、车身胶类、阻尼垫等部件;甲基异丁基甲酮是由轮胎提供的污染物。同时，进一步从物质分析、来源排查及削减定位这一过程提出了相应的管控削减方案。

关键词：非燃油相关部件及材料蒸发污染物质管控方法减排

Study and Analysis of Evaporative Emissions of Automobile Non-fuel-related Parts and Materials

Li Jing Duan Xiaoning Wang Kun Wu Jinna Wang Chong Bian Xin

Abstract：The emission test and substance type analysis of evaporative pollutants for non-fuel related parts and materials of vehicle were carried out. These include eight body components： body-in-white， body parts， chassis， electrical， power， tires， interior parts and seats. The results show that the emission value of evaporative pollutants from non-fuel-related components can account for the national standard limit of 0.64g; the main evaporative pollutants produced by non-fuel-related vehicles are benzene， xylene， ethylbenzene， methyl isobutyl ketone， and alcohol. Materials such as benzene， xylene， ethylbenzene， etc. are mainly derived from rubber tubes， car seals， carpet fabrics， sound insulation pads， leather foaming of seats， body rubber， damping pads and other components; Isobutyl ketone is a pollutant provided by tires. At the same time， a corresponding management and reduction plan was proposed from the process of material analysis， source investigation and reduction positioning.

Key words：non-fuel-related parts and materials， evaporative emissions substances， control method， emissions reduction

1 引言

2016年12月，我国环境保护部发布GB18352.6-2016《轻型车汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》（下文简称“国六排放标准”），与第五阶段的标准相比[1]，新标准加严蒸发排放控制要求，延长测试时间至48h，限值要求第一类车由原来的2g/test加严到0.7g/test。同时，该标准要求，自2020年7月1日起，所有销售和注册登记的轻型汽车应符合6a限值要求，自2023年7月1日起，所有销售和注册登记的轻型汽车应符合6b限值要求，实施时间紧迫。我国企业面临着巨大的对整车进行蒸发污染物排放削减及控制的法规要求。汽油轻型车的蒸发排放是大气VOC污染的主要源头，严重影响了我国的空气质量。因此从长远的社会环保要求来看[2]，汽车生产企业在满足现有法规蒸发污染物要求的基础上，还需要进一步严格的控制和降低汽车产品在全生命周期的蒸发污染物排放，目前在欧美国家已经有零蒸发排放的车辆设计和生产，这是我国汽车蒸发排放控制的一个目标。

轻型车的蒸发排放来源主要可分为燃油蒸发排放和非燃油蒸发排放。当前汽车生产企业主要对燃油的蒸发排放进行控制和削减。这方面的控制以日本和美国最为先进[3]，燃油的蒸发排放主要发生在车辆加油、昼间停放、行驶和渗透过程中，企业通过对碳罐设计改进、增加油气回收系统（ORVR）和车载诊断系统（OB）等方式减少这些过程中的排放。非燃油的蒸发排放[4]，是指汽油车上的除燃油以外的部件产生的蒸发排放。汽車上有相当多的非金属材料，例如塑料、发泡材料及橡胶类材料生产的部件，它们会持续散发出VOCs物质，产生蒸发排放。我们对国内几家主要的主机厂的汽车的材料的蒸发污染排放水平进行调研，发现非燃油的蒸发排放水平普遍较高，不容忽视。

为了满足紧迫的国六法规要求，也为了长远来实现整车排放削减的目标，降低整车蒸发排量，不仅需要从燃油的蒸发排放入手，也应关注非燃油部件产生的蒸发排放[5]。非燃油部件及材料的蒸发污染物排放，之前国内没有重视，关注度不高，研究经验较少，非燃油部件的蒸发污染物种类不明，造成管控削减方向也不明朗。现在关注后发现没有相关检测方法和经验积累。目前国内在汽车非燃油相关车用部件蒸发排放污染物方面的研究相对滞后，且多停留在车内空气质量检测方法与分析上。国外以欧美国家为代表，由于其具有发达和高要求的零部件及材料的生产管控，因此对非燃油部件的蒸发排放控制多作为企业内部常规管控要求，鲜少拿出来进行交流和讨论，我们较难获取到相关测试信息。

行业对车内空气质量进行管控，所以已经对内饰件有VOC管控要求，其中甲苯、乙苯、二甲苯三种物质均为VOC需要管控的物质，因此内饰件的主要蒸发污染物的削减管控可通过VOC管控来实现。

4.7 座椅系统蒸发污染物分析

对整车份座椅系统试验过程中采集的热浸阶段、第24h热浸阶段以及第48h热浸阶段的蒸发污染物气体样品进行分析，综合分析后得到其主要污染物种类及浓度占比见表8。

由表8可知，座椅系统对整车（不加燃油）需要重点甲苯、乙苯和二甲苯物质有较大的贡献[11]。由VOC试验经验可知，以上三种物质主要来源于座椅的发泡部分，可对座椅的发泡进行重点关注和相应物质的削减。

4.8 整改建议

目前针对VOC的管控大概为以下几个方面：首先从源头上控制高分子原材料的VOC含量，即选择小分子含量低的原材料;其次，完善高分子材料的后处理工艺，使材料的VOC在加工过程中尽可能多的挥发出去;同时，优化车内空气循环系统的设计，增大车内空气空气流通速率;最后，从消费者端控制VOC的含量，如利用空气净化技术、吸附剂等对车内VOC进行吸附[12]。可针对汽车非燃油相关材料蒸发排放分析来进行VOC排放削减。

4.9 其他

不加燃油整车的整车的另外2种蒸发污染物2-乙基己醇和丁醇均未在8个系统的主要污染物中对应到，分析可能的原因是，这两类物质具有较强的挥发性，一般添加于增塑剂及橡胶制品，因此多存在于塑料制品和橡胶制品中。在不加燃油的整车试验试验结束后，陆续经过3个月的时间完成系统的拆解和试验，醇类物质可能在此过程中产生较多的挥发，因此在系统试验中未检测到大量的该两种物质。

5 结论

（1）非燃油相关部件的蒸发污染物排放不容忽視，非燃油相关的部件的蒸发污染物排放值可占国标限值0.64g（扣除劣化系数后的）的40%～150%，因此要削减整车的蒸发污染物排放不能忽视非燃油相关部件的影响。

（2）不加燃油的整车产生的主要蒸发污染物为苯、二甲苯、乙苯、甲基异丁基甲酮以及醇类等物质。通过对此主要蒸发污染物进行来源排查及削减定位，可为企业进行蒸发污染物的管控的削减提供切实可行的参考。

（3）不加燃油的整车的主要蒸发污染苯、二甲苯、乙苯等物质主要来源于橡胶管、汽车密封条、地毯织物、隔音隔热垫、座椅的皮革发泡等、车身胶类、阻尼垫等部件。对此类部件的主要污染物可从整改建议中的管控方法进行管控。

（4）污染物甲基异丁基甲酮是由轮胎提供的污染物，在轮胎制品中作为溶剂，因此，通过削减该种溶剂、或者换用其他不易挥发的溶剂，或者对轮胎进行溶剂烘烤处理，都可能有效降低该种污染物质的蒸发排放量。

参考文献：

[1]中华人民共和国环境保护部.轻型汽车污染物排放限值及测量方法[EB/OL].（2016-12-23）[2017-07-27].

[2]刘蔚.汽油挥发污染环境，浪费资源，影响健康，油气回收化污染为财富[N]. 中国环报，2005-12-23.

[3]刘隆娇，蒋金隆.浅析车辆蒸发污染物排放及系统优化[J].汽车与驾驶维修，2017，04：148-149.

[4]王帅，李飞，王隆宇.国Ⅵ标准污染物蒸发排放控制[J]，汽车工程师，2017（8）：12.

[5]崔鹏辉，马成君.论汽车燃油蒸发控制系统[J].工程技术（引文版），2016（12）：17.

[6]李柏志.环境空气中挥发性有机物监测技术研究进展[J]，黑龙江环境通报，2018（06）：83-87.