10.16638/jki.1671-7988.2017.04.047
覃馨莹，刘玉灿
（广东汽车检测中心有限公司，广东佛山528061）
摘要：为车用炭罐有效容积和初始工作能力的检测提供一种参考方法。本方法利用天平与量筒多次测量一定质量的活性炭体积及活性炭总质量来计算炭罐有效容积，通过活性炭的多次吸附脱附计算出炭罐的正丁烷有效吸附量及初始工作能力。
关键词：有效容积；初始工作能力；吸附；脱附
中图分类号：U464.136 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)04-140-03
A method to detect the working volume and initial working capability
of canister for vehicle
Qin Xinying, Liu Yucan
（Guangdong Automotive Test Center, Guangdong Foshan 528061）
Abstract: This method provides a method to detect the working volume and initial working capability of canister for vehicle. This method via measure the whole active carbon mass and the volume of a fixed active carbon mass many times by a scale and a cylinder to calculate the canister’s working volume, and via the active carbon’s normal butane adsorbed and purged repeatedly to calculate the canister’s effective adsorb capacity and working capability.
Keywords: working volume; initial working capability; adsorb; purge
CLC NO.: U464.136 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)04-140-03
引言
在轻型汽车国五排放法规GB 18352.5-2013中，对炭罐提出了有效容积和初始工作能力的检测要求，但在该标准中并没有规定有效容积的检测方法，在国家标准中也没有对应的方法标准。目前大多数炭罐生产厂采用类似测量煤质活性炭装填密度的方法（GB/T 7702.4-1997、ASTM D2854- 09(2014)）测量活性炭体积，使用该方法测得的活性炭体积是根据一定质量的活性炭的装填体积计算得到的，该
方法下装填的活性炭颗粒较松散，而在炭罐内活性炭颗粒是受弹簧挤压紧凑装填的，因此测得的活性炭体积会比实际偏大。也有企业采取将活性炭颗粒研磨成粉末后通过测定流量来计算活性炭的体积，但因为活性炭颗粒之间有较大的间隙，颗粒内部也有很丰富的空隙，研磨后这两种间隙将会大大缩小，与紧凑装填在炭罐内的活性炭体积差异较大。GB/T 12496.1-1999（木质活性炭表观密度测定方法）中测量活性炭体积时需将所装载的容器敲击震动至内部的活性炭颗粒紧凑装填，读取此时的活性炭颗粒的装载体积，该方法测定的活性炭体积较接近炭罐内活性炭体积，本文所描述的炭罐有效容积测量方法将参考GB/T 12496.1-1999中检测木质活性炭体积的测定方法。
炭罐有效吸附量的检测流程则参考GB 18352.5-2013及HJ/T 390-2007相关条款执行。炭罐脱附气体量选择以600倍炭罐设计有效容积的气体量进行脱附。
在仪器选择上，根据调查得知目前车用炭罐的活性炭密度大约在270g/L-350g/L之间，50g活性炭的体积大约在
作者简介：覃馨莹（1984—），工程师，就职于广东汽车检测中心有限公司，从事汽车排放污染检测工作。刘玉灿（1983——），工程师，就职于广东汽车检测中心有限公司，从事汽车排放污染检测工作。
142ml-185ml之间，选取250ml的量筒可以使量筒被装填到至少为其容积的50%；活性炭平均粒径在1.
2mm-2.2mm之间，考虑到量筒底面积大小对测量结果的影响，选取内径为30mm-50mm的量筒。
1、术语和定义
1.1 炭罐有效容积
炭罐内活性炭的体积，单位为ml。
1.2 炭罐有效吸附量
指炭罐吸附饱和后总质量与脱附后总质量之差，单位为g。
1.3 炭罐丁烷初始工作能力(BWC)
指经过6次丁烷吸附、脱附试验后，炭罐单位有效容积的有效吸附量，单位为g/100ml。
1.4 临界点
指炭罐吸附饱和后从通大气口逸出 2g 碳氢化合物的时刻。
2、技术要求
2.1 基本要求
2.1.1 生产企业应准确提供其炭罐的有效容积值及所用活性炭的型号与生产厂家。
2.1.2 所提供的样件应符合有关标准及图纸要求，其外观应平整光洁，不得有明显麻坑、裂纹、毛刺、划痕、碰伤等缺陷，须经制造厂检验部门检验合格并有合格标记。
2.2 性能要求
2.2.1 按GB 18352.5-2013中的5.
3.
4.2及7.5执行。
3、检测方法
3.1 试验室环境条件
3.1.1 环境温度为25℃±5℃。
3.1.2 环境湿度为50±10%r.h。
3.2 仪器设备及工具
佛山汽车3.2.1 炭罐处理系统一套。
3.2.2 电子天平2台，量程在1500g-2500g之间，精度大于0.1g。
3.2.3 容积为250ml的玻璃量筒1个，内径为30mm-50mm 之间，精度为2ml；容积为2L的量杯1个。
3.2.4 橡皮锤1个。
3.2.5 直径比量筒内径小2mm、厚度约2mm的硬质盖片1片。
3.3 工作气体
3.3.1 正丁烷（C4H10），纯度≥98%。
3.3.2 氮气（N2），纯度≥98%。
3.3.3 压缩空气，压力5bar，去油水。
3.4 炭罐有效吸附量检测
3.4.1 对一全新的炭罐进行称重，记录为M0。
3.4.2 使用50%容积的丁烷和50%容积的氮气的混合气，以40g／h丁烷的充气速率，使炭罐吸附至临界点。
3.4.3 对炭罐进行称重，记录为M i。
3.4.4 以温度为（25 土 5）℃的压缩空气对炭罐进行脱附，脱附流量为（25 土 1）L／min，脱附气体量为600倍炭罐设计有效容积（若炭罐的最大脱附流量小于（25土 1）L ／min 时，采用其最大脱附流量）。
3.4.5 对炭罐进行称重，记录为'
i
M。
3.4.6 重复3.4.2到3.4.5步骤 6 次。
3.4.7 第5次、第6次的M i值分别记录为M5、M6，'
i
M
值分别记录为'
5
M、'6M。
3.4.8 计算第5次和第6次循环中步骤3.4.3与3.4.5 测得的炭罐质量之差△M5、△M6及△M5与△M6的平均值6
5、
M，65、
M即为炭罐的有效吸附量M。
图1 炭罐吸附、脱附工作原理图
3.5 炭罐有效容积检测
3.5.1 将已完成3.4检测过程的炭罐倒立从底部横向剖开，避免炭罐内的活性炭颗粒洒出遗失或被破坏，将所有的活性炭颗粒倒进2L的量杯内。
3.5.2 使用天平称量活性炭的总质量，记录为W。
3.5.3 从W的活性炭中称取出50g的活性炭3份，称量质量W j精确到0.1g，第1份记录为W1、第2份记录为W2、第3份记录为W3，计算平均值W。
50g活性炭体积测量示意图
3.5.4 将50g的活性炭装入250ml的（下转第165页）
差分别为0.75L/100km和0.8L/100km。这个差值仅是滑行阻力的影响，因此将前面3.1所述1L/100km的油耗理论计算值修正为实测值（0.75+0.8）/2=0.78L/100km。
从同一整车搭载两个不同的发动机来分析，车型3#更换车型1#动力后，油耗降低明显；车型1#更换车型3#动力后，油耗上升明显（主要在高速段）。
3、总结
表6 车型3#比车型1#油耗高原因总结
相同的总质量下，对于交通部综合油耗，车型3高出车型1#油耗约1.65L/100km。对车型3#油耗高的原因进行总结，如表6。
4、结束语
文章利用实测和理论计算相结合的方案，分析国内轻卡动力性经济性的差距，简单阐述了分析过程和分析方法理，期望对同类的分析工作提供一些帮助。
参考文献
[1] 武田信之.（方永龙等译）.载货汽车设计.人民交通出版社.1997.
[2] 余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社.2009.
[3] 邓业宝.整车动力性经济性计算及速比匹配优化.轻工科技[J].机
械与电气第5期.
[4] A VL Cruise User’s Guide[R]. A VL,2003.
（上接第141页）
量筒中，用橡皮锤轻轻敲打量筒底部，使活性炭颗粒紧凑装填在量筒内且顶部水平，放入盖片使其处于水平位置，读取盖片下沿线水平对齐的量筒刻度值，即为活性炭体积V j，第1份记录为V1、第2份记录为V2、第3份记录为V3，精确到2ml，计算平均值。
3.6 结果计算
3.6.1 炭罐有效容积即活性炭总体积为：
式中：
3.6.2 炭罐初始工作能力为：
式中：
参考文献
[1] GB 18352.5-2013 轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第
五阶段).
[2] HJ/T 390-2007 环境保护产品技术要求汽油车燃油蒸发污染物控
制系统(装置）.
[3] GB/T 7702.4-1997 煤质颗粒活性炭装填密度的测定.
[4] GB/T 12496.1-1999 木质颗粒活性炭表观密度的测定.
[5] ASTM D2854-09(2014) Standard Test Method for Apparent Density
of Activated Carbon.
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