基于国六法规的燃油系统蒸发排放解决方案

10.16638/ki.1671-7988.2018.10.018

基于国六法规的燃油系统蒸发排放解决方案

秦昊，周维，王雷，赵闯，赵群，夏雁冰

（华晨汽车工程研究院动力总成综合技术处，辽宁沈阳110141）

摘要：整车开发过程中，环境的压力不断传递到整车制造企业。导致整车开发过程中，整车排放要求在不断加严。为了应对2020年开始实施的国Ⅵ法规中涉及燃油系统要求，文章通过对比燃油系统的变化点及燃油系统主要零部件研究，结合法规测试结果，得出一套针对燃油系统蒸发排放的有效解决方案。

关键词：国Ⅵ法规；燃油系统；蒸发排放

中图分类号：U461 文献标识码：A文章编号：1671-7988(2018)10-56-03

Fuel System EV AP Emission Solution For China ⅥRegulation

Qin Hao, Zhou Wei, Wang Lei, Zhao Chuang, Zhao Qun, Xia Yanbing

( Brilliance Automotive Engineering Research Institute Engine General Technique Section, Liaoning Shenyang 110141 )

Abstract:During the vehicle development process, the pressure from environment is constantly transferred to the vehicle manufacturing enterprise. The emission requirement is constantly stricter. In response to China Ⅵregulation which introduced in 2020, in this paper, by comparing the change point of fuel system and the fuel system main components research, combined with the regulatory test results, it is concluded that a set of effective solutions for fuel evaporative emission system.

Keywords: ChinaⅥregulation; Fuel system; EV AP Emission

CLC NO.: U461 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)10-56-03

前言

为了加强对机动车排放污染物控制，改善空气质量，国家环保部于2016年12月23日发布了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》法规（简称国Ⅵ法规），要求自2020年7月1日起，所有销售，注册车辆应满足国Ⅵ要求[1]。该法规对燃油系统的要求由原来国Ⅴ参考欧系法规调整为参考美国标准，完全改变燃油系统设计思路及路线，中国行业内缺乏开发经验，且技术升级周期短，急需各企业具备其开发能力。文章结合实际项目开发经验，总结出满足国Ⅵ法规的燃油系统蒸发排放解决方案。1 国Ⅵ法规介绍

我国轻型汽油车自2000年实施国Ⅰ排放标准以来，经过15年的发展，目前，全国范围内已经全面实施国Ⅴ排放标准。但国Ⅴ法规采用要求较低的欧洲标准，据估测目前的汽油车年均油气挥发8.8kg/辆，而在法规更加严苛的美国，整车年蒸发排放值仅为0.5kg/辆[2]。因此，即将实施的国Ⅵ法规加严了对蒸发污染物排放的控制要求，同时还要求车辆加装车载加油油气回收系统（ORVR）。

与国Ⅴ蒸发排放限值相比，即便不考虑加严的测试循环和条件，国六蒸发排放限值为0.7g/test，比原国Ⅴ限值的2g/test[3]加严了65%，测试时间为国Ⅴ时的2倍。且加严值基本需要由燃油系统完成，如表1所示，据经验，燃油系统的排放水平需要控制在国Ⅴ时的25%以下，对蒸发排放控制

作者简介：秦昊，就职于华晨汽车工程研究院，硕士，中级工程师，研究方向：燃油系统设计与整车匹配。

56

秦昊 等：基于国六法规的燃油系统蒸发排放解决方案

57

水平提出了更高的要求。

新增ORVR 要求，ORVR 是一种车辆排放控制系统，它要求供油系统能够收集加油过程中从油箱中挥发出来的燃油蒸气，在避免了大气污染的同时也节约了能源。根据美国实施ORVR 的经验，ORVR 可以回收98%的加油蒸发损失，大大减少了汽油车燃油系统挥发性有机物的排放，对改善大气环境意义重大。

文章针对燃油系统蒸发排放的解决方案进行说明。

表1 国Ⅴ与国Ⅵ蒸发排放限值对比

2 燃油系统蒸发排放控制方案

整车蒸发排放测试主要监控的是，整车1小时热浸排放及2昼夜排放限值（取24小时最大值）相加的总和不能超过0.7g/test 。整车主要的排放来源可分为燃油系统，动力总成和非燃料系（轮胎，内外饰，油漆及胶粘剂等），各主机厂需根据车型实际情况确定限值分配策略。考虑到燃油系统排放主要来源于燃油箱总成，基于沿用国Ⅴ燃油箱生产工艺的前提，将燃油系统排放限值设定为0.25g/test ，各零部件限值分配如图1所示。

图1 国Ⅵ燃油系统限值分配

2.1 燃油箱总成控制方案

采用3种方案控制燃油箱总成排放。 1）增加阻隔层（EVOH ）厚度

塑料燃油箱壳体通常采用高分子量聚乙烯（HDPE ）作为基材，中间添加阻隔层以降低燃油渗透排放。目前典型结构为6层，即HDPE 层/粘结层/阻隔层/粘结层/回料层/HDPE 层，其中HDPE 作为内外层，起成型，加强等作用；阻隔层采用较强阻隔作用的树脂，常用EVOH 材料；粘结层对HDPE 层和阻隔层起粘结作用。所以，降低塑料燃油箱总成的渗透性，主要考虑增加阻隔层成分比例[4]。综合成本因素，国Ⅴ燃油箱EVOH 层比例通常控制在1.5%，国Ⅵ燃油箱需要增加到2.5%以上，建议增加到3%。同时，燃油箱制造必须保证EVOH 层的连续性，考虑20周老化后，阻隔层不能出现断层。

2）采用特殊材料阀体，控制阀体焊接处排放

将燃油箱上所有阀体升级为双层注塑阀体（简称2K 阀），内层采用POM 材料保证阻隔性，外层采用HDPE 材料保证和油箱壳体的焊接性能，涉及阀体有ICV ，ROV 及FLVV （MFCV ）。

同时，在保证燃油箱通气性能的前提下，设计时需要尽量考虑减少燃油箱表面的开孔数量，即ROV 阀体数量，可以更有效的控制燃油箱总成排放。

另外如果将阀体内置于燃油箱内部，可以彻底消除因阀体开孔导致的渗透，但此技术对塑料燃油箱生产工艺要求很高，在燃油箱总成分配限值允许的前提下，不推荐采用此方案。但金属油箱制作工艺不同，阀体内置的方案比较容易实现。如图2所示，金属油箱采用阀体内置方案可以将燃油箱总成排放控制在15mg/test 以下。

图2 金属燃油箱阀体内置方案

3）更改燃油泵安装方式

如图3所示，国Ⅴ燃油泵采用锁紧法兰的形式安装，出于法兰加工公差，材料变形，安装误差等因素，排放控制困难。国Ⅵ安装方式调整为图4中的金属卡盘结构，同时密封圈也由原来的NBR 变更为FKM 的O 型圈，建议FKM 的氟含量控制在69%以上。

图3 国Ⅴ锁紧法兰安装结构

图4 国Ⅵ金属卡盘安装结构