一种车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法与流程

1.本发明涉及汽车蒸发污染物测量技术领域，尤其涉及一种车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法。


背景技术：

2.随着汽车工业的高速发展，汽车已经成为人们日常生活中不可缺少的交通工具。目前国家对于汽车制造及使用过程中碳氢化合物的排放标准限值逐年加严，其中燃油系统对碳氢蒸发排放的贡献最大，人们对燃油系统的碳氢蒸发排放进行严格控制。但是，车用非燃油非金属部件挥发的碳氢化合物也不容忽视。
3.目前，由于相关法规的许可，车企在测试之前会对车辆进行烘烤、耐久等前处理，目的是降低车用非燃油非金属部件的挥发水平，进而不会对最终结果造成影响。但是此方法无法从根本上降低车用非燃油非金属部件的挥发水平，并且非金属部件的挥发水平会存在一个下限。当标准进一步加严，此方法具有局限性。
4.cn110274799a公开了一种汽车零部件的蒸发排放测试装置和测试方法，所述蒸发排放测试装置，包括voc环境舱和氢火焰离子化检测器，所述voc环境舱的舱壁上开设有碳氢化合物采样口，所述氢火焰离子化检测器的采样管插入所述碳氢化合物采样口直至伸入所述voc环境舱内；所述voc环境舱的舱外排气管路上连接一个电磁单向阀，所述voc环境舱的voc采样口连接一个真空袋；还提供该测试装置的测试方法。在保证装置voc环境舱密闭性的同时，也能保证测试装置内壁在热浸试验和昼夜换气排放实验过程中不因温度和压力变化而发生变形或泄漏，同时增加了氢火焰离子化检测器，可以实时现在测试voc环境舱内的蒸发排放量。但是该方法仅可检测汽车零件蒸发排放的总碳氢化合物的质量，无法了解碳氢排放是由哪些化合物贡献，也无法改善此部件的碳氢排放性能。
5.因此，开发一种可以检测车用非金属部件挥发的碳氢化合物的种类和含量，进而得到重点整改提升的化合物清单，确定部件整改方向的检测分析方法具有重要意义。


技术实现要素：

6.鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法，所述检测分析方法可检测得到车用非金属部件中产生的碳氢化合物的种类及质量，并根据不同种类碳氢化合物的特性匹配不同的杂原子影响系数，并通过贡献度计算公式得到车用非金属部件中需要重点整改的化合物清单，确定了车用非金属部件的整改方向。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.本发明提供一种车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法，所述检测分析方法包括如下步骤：
9.(1)试验前确认；
10.(2)热浸阶段检测，得到第一碳氢化合物质量和第一碳氢化合物种类；
11.(3)第一昼间阶段检测，得到第二碳氢化合物质量和第二碳氢化合物种类：
12.(4)第二昼间阶段检测，得到第三碳氢化合物质量和第三碳氢化合物种类；
13.(5)贡献度计算分析；其中，贡献度计算的公式为：di＝(ci×a×k×
mj)/m
p
，
14.d
i-检测到的相应种类的碳氢化合物对于待测部件而言，在热浸阶段、第一昼间阶段或第二昼间阶段的碳氢化合物排放值的贡献度，μg/m3；
15.c
i-检测到的相应种类的碳氢化合物相对甲苯的浓度，μg/m3；
16.i-下标，检测到的碳氢化合物的种类；
17.a-检测到的相应种类的碳氢化合物的碳原子数；
18.k-杂原子影响系数；
19.其中：烷烃影响系数k0＝1.00；
20.杂原子羟基影响系数k1＝1.19；
21.烯烃影响系数k2＝1.04；
22.杂原子碳氧双键影响系数k3＝0.97；
23.环烷烃影响系数k4＝1.13；
24.芳香烃影响系数k5＝1.10；
25.其他杂原子影响系数k
x
＝1.00；
26.x-下标，其他杂原子；
27.m
j-第一碳氢化合物质量、第二碳氢化合物质量或第三碳氢化合物质量，g；
28.j-下标，热浸阶段、第一昼间阶段或第二昼间阶段检测到的所有碳氢化合物；
29.m
p-待测部件在所有阶段中检测到的所有碳氢化合物质量，g；
30.p-下标，所有阶段中检测到的所有碳氢化合物。
31.本发明所述车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法不仅检测得到了车用非金属部件的碳氢化合物的质量，而且得到了碳氢化合物的种类。本发明最关键的部分在于：贡献度计算公式中的杂原子影响系数。经过发明人的多次检测分析发现，不同种类的碳氢化合物对车用非金属部件碳氢化合物贡献度的比重是不同的。因此，本发明根据检测到的各种碳氢化合物的本身特性，得出了不同的杂原子影响系数，其中：烷烃影响系数k0＝1.00；杂原子羟基影响系数k1＝1.19；烯烃影响系数k2＝1.04；杂原子碳氧双键影响系数k3＝0.97；环烷烃影响系数k4＝1.13；芳香烃影响系数k5＝1.10；其他杂原子影响系数k
x
＝1.00，x-下标，其他杂原子，进而得到了不同种类碳氢化合物对于车用非金属部件碳氢化合物真正的贡献度。本发明所述检测分析方法适用于车型开发阶段和量产阶段，满足车企要求，可以广泛化使用。
32.本发明所述杂原子是指除了碳、氢之外的其他原子，例如可以是硫、氯、磷或氮等。
33.本发明步骤(5)所述贡献度计算的公式中ci是用气相色谱质谱联用仪对该阶段的碳氢化合物进行定性后，再对该定性的化合物进行半定量测定的结果，其中半定量测定是指确定该化合物相对甲苯的浓度，计算公式为：
34.ci＝ai/k
甲苯
/v
35.式中：
36.ci——该碳氢化合物的半定量浓度，μg/m3；
37.ai——该碳氢化合物由气相色谱质谱联用仪检测出的峰面积，无量纲；
38.k
甲苯
——使用气相色谱质谱联用仪建立甲苯校正曲线后，该曲线的斜率，无量纲；
39.v——采样体积，m3。
40.mj是热浸阶段、第一昼间阶段或第二昼间阶段结束时，用氢火焰离子化检测器检测到的所有碳氢化合物质量与开始时检测到的所有碳氢化合物质量的差值，与压力、体积相乘得出的结果，计算公式为：
41.热浸阶段：
[0042][0043]
第一昼间阶段或第二昼间阶段：
[0044][0045][0046]
式中：
[0047]mhc
——碳氢化合物质量，g；
[0048]mhc,出
——用定容积密闭室进行热浸或昼夜换气试验时，从定容积密闭室排出的碳氢化合物质量，g；
[0049]mhc,入
——用定容积密闭室进行热浸或昼夜换气试验时，进入定容积密闭室的碳氢化合物质量，g；
[0050]chc
——密闭室内碳氢化合物浓度，ppm(容积)c1当量；
[0051]
v——经样品体积校正后的密闭室净容积；
[0052]
t—密闭室内环境温度，k；
[0053]
p——大气压，kpa；
[0054]
h/c——氢碳比；
[0055]
k——1.2
×
(12 h/c)；
[0056]
i——下标，初始读数；
[0057]
f——下标，终了读数；
[0058]
hs——热浸阶段；
[0059]
24——下标，第一个24小时读数；
[0060]
48——下标，第二个24小时读数(初始读数后48小时取得)；
[0061]
对于第一昼间阶段或第二昼间阶段损失，h/c取2.33；
[0062]
对于热浸阶段损失，h/c取2.20。
[0063]mp
是待测部件在第一昼间阶段和第二昼间阶段检测到的所有碳氢化合物质量中的最大值与热浸阶段中检测到的所有碳氢化合物质量之和。
[0064]
优选地，步骤(1)所述试验前确认包括：
[0065]
立方舱老化处理后，开启氢火焰离子化检测器检测立方舱内碳氢化合物浓度；
[0066]
当立方舱内碳氢化合物浓度低于0.5ppm后，将待测部件放入立方舱中，密封立方舱。
[0067]
本发明所述立方舱内碳氢化合物浓度低于0.5ppm，例如可以是0.45ppm、0.4ppm、0.3ppm、0.2ppm或0.1ppm。
[0068]
优选地，所述老化处理的温度为178～182℃，例如可以是178℃、179℃、180℃、181℃或182℃。
[0069]
优选地，所述老化处理的时间≥12h，例如可以是12h、12.5h、13h、13.5h、14h、14.5h或15h。
[0070]
优选地，步骤(2)所述热浸阶段的温度为36～40℃，例如可以是36℃、37℃、38℃、39℃或40℃。
[0071]
优选地，所述热浸阶段的时间为55～65min，例如可以是55min、56min、57min、58min、60min、62min、63min或65min。
[0072]
优选地，其特征在于，步骤(3)所述第一昼间阶段检测之前，将立方舱温度降低至室温。
[0073]
优选地，所述室温为15～25℃，例如可以是15℃、16℃、18℃、20℃、22℃、23℃或25℃。
[0074]
优选地，步骤(2)所述热浸阶段、步骤(3)所述第一昼间阶段和步骤(4)所述第二昼间阶段均采用氢火焰离子化检测器检测该阶段开始时和结束时的所有碳氢化合物质量。
[0075]
本发明所述氢火焰离子化检测器既可以直接检测出碳氢化合物质量，也可以直接检测出碳氢化合物浓度，根据实际需要设定氢火焰离子化检测器显示质量或浓度即可。
[0076]
优选地，步骤(2)所述热浸阶段、步骤(3)所述第一昼间阶段和步骤(4)所述第二昼间阶段均使用tenax管采集碳氢化合物，之后用气相色谱质谱联用仪对该阶段的碳氢化合物进行定性测定和半定量测定。
[0077]
本发明所述tenax管是本领域公知的，用于气体中总挥发性有机物采集的采样管。
[0078]
优选地，所述采集的流量为100～200ml/min，例如可以是100ml/min、120ml/min、130ml/min、150ml/min、180ml/min、190ml/min或200ml/min。
[0079]
优选地，所述采集的时间为10～30min，例如可以是10min、12min、15min、20min、25min、27min或30min。
[0080]
优选地，步骤(5)所述分析包括将检测出的不同种类的碳氢化合物根据其对碳氢化合物排放值的贡献度进行排序，得到整改提升的碳氢化合物清单。
[0081]
本发明所述碳氢化合物清单可以是将热浸阶段、第一昼间阶段和第二昼间阶段的碳氢化合物排放值的贡献度分别进行排序，得出的三个阶段分别需要整改提升的碳氢化合物清单；也可以先比较第一昼间阶段和第二昼间阶段的贡献度，得出最大值后，将此最大值与热浸阶段的贡献度加和，得到车用非金属部件在整个检测阶段的贡献度后进行排序，得出的在整个检测阶段需要整改提升的碳氢化合物清单。
[0082]
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0083]
作为本发明优选的技术方案，所述检测分析方法包括如下步骤：
[0084]
(1)立方舱在温度为178～182℃的条件下进行老化处理≥12h后，开启氢火焰离子化检测器检测立方舱内碳氢化合物浓度；当立方舱内碳氢化合物浓度低于0.5ppm后，将待
测部件放入立方舱中，密封立方舱；
[0085]
(2)热浸阶段检测，得到第一碳氢化合物质量和第一碳氢化合物种类；所述热浸阶段的温度为36～40℃，时间为55～65min；
[0086]
(3)将立方舱温度降低至室温15～25℃后，进行第一昼间阶段检测，得到第二碳氢化合物质量和第二碳氢化合物种类：
[0087]
(4)第二昼间阶段检测，得到第三碳氢化合物质量和第三碳氢化合物种类；
[0088]
步骤(2)所述热浸阶段、步骤(3)所述第一昼间阶段和步骤(4)所述第二昼间阶段均采用氢火焰离子化检测器检测该阶段开始时和结束时的所有碳氢化合物质量；均使用tenax管采集碳氢化合物，之后用气相色谱质谱联用仪对该阶段的碳氢化合物进行定性测定和半定量测定；所述采集的流量为100～200ml/min；所述采集的时间为10～30min；
[0089]
(5)贡献度计算分析；其中，贡献度计算的公式为：di＝(ci×a×k×
mj)/m
p
，
[0090]di-检测到的相应种类的碳氢化合物对于待测部件而言，在热浸阶段、第一昼间阶段或第二昼间阶段的碳氢化合物排放值的贡献度，μg/m3；
[0091]ci-检测到的相应种类的碳氢化合物相对甲苯的浓度，μg/m3；
[0092]
i-下标，检测到的碳氢化合物的种类；
[0093]
a-检测到的相应种类的碳氢化合物的碳原子数；
[0094]
k-杂原子影响系数；
[0095]
其中：烷烃影响系数k0＝1.00；
[0096]
杂原子羟基影响系数k1＝1.19；
[0097]
烯烃影响系数k2＝1.04；
[0098]
杂原子碳氧双键影响系数k3＝0.97；
[0099]
环烷烃影响系数k4＝1.13；
[0100]
芳香烃影响系数k5＝1.10；
[0101]
其他杂原子影响系数k
x
＝1.00；
[0102]
x-下标，其他杂原子；
[0103]mj-第一碳氢化合物质量、第二碳氢化合物质量或第三碳氢化合物质量，g；
[0104]
j-下标，热浸阶段、第一昼间阶段或第二昼间阶段检测到的所有碳氢化合物；
[0105]mp-待测部件在所有阶段中检测到的所有碳氢化合物质量，g；
[0106]
p-下标，所有阶段中检测到的所有碳氢化合物。
[0107]
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0108]
(1)本发明提供的车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法检测得到车用非金属部件中产生的碳氢化合物的种类及质量，并通过贡献度计算公式得到车用非金属部件中需要重点整改的化合物清单；
[0109]
(2)本发明提供的车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法可在获取车用非金属部件碳氢排放值贡献度的基础上，指导企业整改，提升非金属部件碳氢化合物排放性能，最终降低整车碳氢化合物排放。
附图说明
[0110]
图1是本发明提供的车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法的流程示
意图。
具体实施方式
[0111]
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0112]
发明提供的车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法的流程示意图如图1所示，所述检测分析方法包括如下步骤：
[0113]
(1)试验前确认；
[0114]
(2)热浸阶段检测，得到第一碳氢化合物质量和第一碳氢化合物种类；
[0115]
(3)第一昼间阶段检测，得到第二碳氢化合物质量和第二碳氢化合物种类：
[0116]
(4)第二昼间阶段检测，得到第三碳氢化合物质量和第三碳氢化合物种类；
[0117]
(5)贡献度计算分析；其中，贡献度计算的公式为：di＝(ci×a×k×
mj)/m
p
，
[0118]di-检测到的相应种类的碳氢化合物对于待测部件而言，在热浸阶段、第一昼间阶段或第二昼间阶段的碳氢化合物排放值的贡献度，μg/m3；
[0119]ci-检测到的相应种类的碳氢化合物相对甲苯的浓度，μg/m3；
[0120]
i-下标，检测到的碳氢化合物的种类；
[0121]
a-检测到的相应种类的碳氢化合物的碳原子数；
[0122]
k-杂原子影响系数；
[0123]
其中：烷烃影响系数k0＝1.00；
[0124]
杂原子羟基影响系数k1＝1.19；
[0125]
烯烃影响系数k2＝1.04；
[0126]
杂原子碳氧双键影响系数k3＝0.97；
[0127]
环烷烃影响系数k4＝1.13；
[0128]
芳香烃影响系数k5＝1.10；
[0129]
其他杂原子影响系数k
x
＝1.00；
[0130]
x-下标，其他杂原子；
[0131]mj-第一碳氢化合物质量、第二碳氢化合物质量或第三碳氢化合物质量，g；
[0132]
j-下标，热浸阶段、第一昼间阶段或第二昼间阶段检测到的所有碳氢化合物；
[0133]mp-待测部件在所有阶段中检测到的所有碳氢化合物质量，g；
[0134]
p-下标，所有阶段中检测到的所有碳氢化合物。
[0135]
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
[0136]
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0137]
作为本发明的具体实施方式，提供一种车用非金属部件碳氢化合物贡献度的检测分析方法，所述检测分析方法包括如下步骤：
[0138]
(1)立方舱在温度为180℃的条件下进行老化处理12h后，开启氢火焰离子化检测器检测立方舱内碳氢化合物浓度；当立方舱内碳氢化合物浓度低于0.5ppm后，将驾驶员座椅放入立方舱中，密封立方舱；
[0139]
(2)热浸阶段检测，所述热浸阶段的温度为38℃，时间为1h；用氢火焰离子化检测器分别检测热浸阶段开始时和结束时的所有碳氢化合物质量，在热浸阶段的第50分钟开始用tenax管采集碳氢化合物，所述采集的流量为200ml/min；所述采集的时间为10min；之后用气相色谱质谱联用仪对该阶段的碳氢化合物进行定性测定和半定量测定；
[0140]
(3)将立方舱温度降低至室温22℃后，进行第一昼间阶段检测，用氢火焰离子化检测器分别检测第一昼间阶段开始时和结束时的所有碳氢化合物质量，在第一昼间阶段结束前10min开始用tenax管采集碳氢化合物，所述采集的流量为200ml/min；所述采集的时间为10min；之后用气相色谱质谱联用仪对该阶段的碳氢化合物进行定性测定和半定量测定；
[0141]
(4)第二昼间阶段检测，用氢火焰离子化检测器分别检测第二昼间阶段开始时和结束时的所有碳氢化合物质量，在第二昼间阶段结束前10min开始用tenax管采集碳氢化合物，所述采集的流量为200ml/min；所述采集的时间为10min；之后用气相色谱质谱联用仪对该阶段的碳氢化合物进行定性测定和半定量测定；
[0142]
(5)贡献度计算分析；其中，贡献度计算的公式为：di＝(ci×a×k×
mj)/m
p
，
[0143]di-检测到的相应种类的碳氢化合物对于待测部件而言，在热浸阶段、第一昼间阶段或第二昼间阶段的碳氢化合物排放值的贡献度，μg/m3；
[0144]ci-检测到的相应种类的碳氢化合物相对甲苯的浓度，μg/m3；
[0145]
i-下标，检测到的碳氢化合物的种类；
[0146]
a-检测到的相应种类的碳氢化合物的碳原子数；
[0147]
k-杂原子影响系数；
[0148]
其中：烷烃影响系数k0＝1.00；
[0149]
杂原子羟基影响系数k1＝1.19；
[0150]
烯烃影响系数k2＝1.04；
[0151]
杂原子碳氧双键影响系数k3＝0.97；
[0152]
环烷烃影响系数k4＝1.13；
[0153]
芳香烃影响系数k5＝1.10；
[0154]
其他杂原子影响系数k
x
＝1.00；
[0155]
x-下标，其他杂原子；
[0156]mj-第一碳氢化合物质量、第二碳氢化合物质量或第三碳氢化合物质量，g；
[0157]
j-下标，热浸阶段、第一昼间阶段或第二昼间阶段检测到的所有碳氢化合物；
[0158]mp-待测部件中检测到的相应种类的碳氢化合物质量，g；
[0159]
p-下标，所有阶段中检测到的所有碳氢化合物。
[0160]
其中，驾驶员座椅各阶段中碳氢化合物浓度ci如表1所示。
[0161]
表1
[0162][0163]
在驾驶员座椅的各检测阶段中检测到的羟基化合物中均含有杂原子羟基，检测到的碳氧双键化合物均含有杂原子碳氧双键，所述杂原子是指除了碳、氢之外的其他原子，例如可以是硫、氯、磷或氮等。
[0164]
整个检测阶段检测到的碳氢化合物对于驾驶员座椅的碳氢化合物排放贡献度di如表2所示：(整个阶段的碳氢化合物排放贡献度是第一昼间阶段和第二昼间阶段贡献度的最大值与热浸阶段的贡献度值相加得到，本具体实施方式中第一昼间阶段的贡献度大于第二昼间阶段的贡献度，最终第二昼间阶段的贡献度不算入结果)
[0165]
表2
[0166]
碳氢化合物种类i贡献度di烷烃3167.51芳香烃2382.06碳氧双键1192.02环烷烃210.45羟基81.74其他31.89烯烃6.40
[0167]
由此可知，烷烃、芳香烃以及碳氧双键化合物是驾驶员座椅中需要重点整改的化合物，在车型开发阶段和量产阶段都应引起足够重视。通过对零部件生产工艺表审核，核查
是否采用烷烃、芳香烃以及碳氧双键化合物的助剂，可以通过减少对应助剂的用量或者替换碳原子数较低的助剂来完成整改。并且可以通过试验的手段验证使用的原材料是否对这三类物质有释放，如果原材料释放量较大，应选择环保材料进行替换，进而完成整改。
[0168]
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。