高溫?cái)U(kuò)展條件下RDE排放研究

摘 要：汽車在給人們的生產(chǎn)與生活提供很大便利的同時(shí)，也給人們的生活環(huán)境帶來了巨大的污染。針對(duì)機(jī)動(dòng)車排放的危害性，各國(guó)都制定了嚴(yán)格的法規(guī)來加強(qiáng)對(duì)機(jī)動(dòng)車排放的監(jiān)管和控制。以輕型汽油車為例，車輛排放測(cè)試通常是基于試驗(yàn)室底盤測(cè)功機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)，也有利用遙感技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。然而，車輛在實(shí)際道路行駛時(shí)影響因素眾多且多變，車輛在實(shí)際道路上實(shí)測(cè)排放量與試驗(yàn)室中特定工況下排放特性差異性較大。本文研究了車輛在高溫環(huán)境下的排放特性，為滿足國(guó)VI排放標(biāo)準(zhǔn)的不同技術(shù)路線的車輛提供了數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：RDE;排放特性;輕型汽油車

1 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，中國(guó)的汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)11年穩(wěn)居世界首位，2020年末中國(guó)汽車保有量將有望超越美國(guó)成為世界第一。保有量的提升帶來的最大影響就是對(duì)空氣的影響。GB18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法》推出的一個(gè)目的就是推薦汽車行業(yè)往低排放方向發(fā)展。國(guó)六排放相對(duì)于國(guó)五最大的一個(gè)變化就是輕型車實(shí)際行駛污染物排放試驗(yàn)的引入，簡(jiǎn)稱RDE試驗(yàn)。RDE試驗(yàn)的根本目的就是測(cè)量輕型汽車在真實(shí)情況下的排放水平。RDE試驗(yàn)的正常試驗(yàn)溫度是0℃至30℃，高溫?cái)U(kuò)展的溫度條件是30℃至35℃。在中國(guó)夏天，部分城市白天平均氣溫在30℃以上，因此本文切合實(shí)際，研究在高溫?cái)U(kuò)展條件下RDE排放研究。

2 研究方案

2.1 測(cè)試車輛

選取2輛滿足國(guó)六排放法規(guī)要求的輕型汽車，分別命名為1#、2#，均為增壓中冷、缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。測(cè)試車輛主要技術(shù)參數(shù)如下：

2.2 測(cè)試設(shè)備

試驗(yàn)用設(shè)備為日本HORIBA公司生產(chǎn)的便攜式排放測(cè)試系統(tǒng)OBS-ONE，包含氣體排放分析單元、顆粒數(shù)量（PN）分析單元、尾氣流量計(jì)。氣體排放分析單元用來測(cè)量尾氣排放中CO、CO2、NOX含量，尾氣流量計(jì)用于測(cè)量排氣體積流量，其皮托管最大流量為4.5m3/min。

2.3 測(cè)試線路

試驗(yàn)地點(diǎn)在重慶，選取統(tǒng)一的試驗(yàn)線路，如下圖所示：

該線路試驗(yàn)起點(diǎn)和終點(diǎn)海拔能控制在100m以內(nèi)，且累積正海拔高度增加量在900m至1000m，滿足國(guó)六法規(guī)對(duì)RDE試驗(yàn)線路的要求。該行駛線路具有典型的重慶地形特征，線路海拔和坡度隨行程的變化如下圖：

2.4 試驗(yàn)方案

2.4.1 試驗(yàn)常規(guī)要求

按照國(guó)六法規(guī)對(duì)RDE試驗(yàn)線路的要求，每次RDE試驗(yàn)（包含市區(qū)段、市郊段、高速段）需滿足以下條件：

（1）行駛路線應(yīng)包括34%的市區(qū)、33%的市郊、33%的高速，各段行駛比例誤差控制在±10%以內(nèi)，且市區(qū)比例不低于29%;

（2）車速超過120km/h的時(shí)間不超過高速行駛時(shí)間的3%;

（3）市區(qū)平均車速在15km/h至40km/h，且市區(qū)停車時(shí)間應(yīng)占市區(qū)行駛時(shí)間的6%至30%;

（4）各段最小行駛距離大于16km;

（5）總行程累積正海拔高度增加量小于1200m/100km;

（6）滿足PEMS試驗(yàn)期間允許的分析儀漂移要求;

（7）滿足國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)附件DE移動(dòng)平均窗口法中完整性和正常性要求;

（8）滿足國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)附件DG行程動(dòng)力學(xué)要求。

2.4.2 試驗(yàn)方案

（1）2#車在正常溫度條件下進(jìn)行一次正常駕駛風(fēng)格的RDE試驗(yàn);

（2）1#車、2#車輛分別在高溫?cái)U(kuò)展溫度條件下進(jìn)行一次正常駕駛風(fēng)格的RDE試驗(yàn);

（3）1#車、2#車分別在高溫?cái)U(kuò)展溫度條件下進(jìn)行一次激烈駕駛風(fēng)格的RDE試驗(yàn);

（4）1#車在高溫?cái)U(kuò)展溫度條件下進(jìn)行一次超激烈駕駛風(fēng)格的RDE試驗(yàn)。

3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所使用的PEMS設(shè)備OBS-ONE是日本HORIBA公司專門針對(duì)RDE試驗(yàn)開發(fā)，其附帶的數(shù)據(jù)后處理軟件滿足國(guó)六法規(guī)對(duì)RDE排放計(jì)算的要求，且具有高度自定義計(jì)算的功能，本文在處理高溫?cái)U(kuò)展試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)皆采用3中計(jì)算模式：

（1）常規(guī)的國(guó)六排放計(jì)算（剔除冷啟動(dòng)）：P0;

（2）常規(guī)的國(guó)六排放計(jì)算（未剔除冷啟動(dòng)）：P1;

（3）非常規(guī)的國(guó)六排放計(jì)算（剔除冷啟動(dòng)，排放計(jì)算時(shí)未乘以擴(kuò)展系數(shù)）：P2。

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 高溫?cái)U(kuò)展與正常溫度RDE排放分析

本文只選取了2#車輛進(jìn)行溫度對(duì)比，從2#車的排放結(jié)果來看，高溫?cái)U(kuò)展條件對(duì)CO整體影響比較大，特別是高速階段;高溫?cái)U(kuò)展對(duì)NOX無影響;高溫?cái)U(kuò)展對(duì)市區(qū)、高速的PN影響比較大，對(duì)市郊無影響。

4.2 高溫?cái)U(kuò)展溫度下冷起動(dòng)對(duì)排放的影響

冷起動(dòng)對(duì)1#車輛影響：NOX和CO只在車輛起動(dòng)后30S內(nèi)濃度比較大，相對(duì)于市區(qū)的時(shí)間比例比較小，因此對(duì)整體的CO和NOX影響不大，但是對(duì)市區(qū)的PN影響很大，特別是在正常駕駛工況下的第一次起動(dòng)和第二次起動(dòng)時(shí)，持續(xù)的時(shí)間分別接近一分鐘。

冷起動(dòng)對(duì)2#車輛影響：同1#車輛一樣，冷起動(dòng)對(duì)整體的NOX影響不大，但是由于2#車輛排量增加，導(dǎo)致CO在冷起動(dòng)階段濃度相對(duì)而言非常大，使市區(qū)的CO增大了20%左右，只在激烈駕駛時(shí)對(duì)PN有影響。

從試驗(yàn)結(jié)果來看，高溫?cái)U(kuò)展情況下，大排量車輛的CO排放比小排量車輛的變化更大。

4.3 未擴(kuò)展排放分析

由于國(guó)六法規(guī)規(guī)定在擴(kuò)展溫度條件下，該階段的排放需除以擴(kuò)展系數(shù)，因此未擴(kuò)展的排放結(jié)果比擴(kuò)展后的排放結(jié)果大很多。對(duì)于排放比較差的車，其在高溫情況下的排放很大概率會(huì)超過排放限值。

4.4 激烈駕駛工況分析

在激烈駕駛工況下，各污染物的排放量均顯著增加，多的能增加到5倍至10倍的排放量。

5 結(jié)論

（1）高溫?cái)U(kuò)展條件下車輛的CO和PN的變化比較大，需重點(diǎn)關(guān)注;

（2）高溫?cái)U(kuò)展溫度條件下冷起動(dòng)階段對(duì)市區(qū)的CO和NOX排放影響不大，CO和NOX冒尖的持續(xù)時(shí)間較短;

（3）高溫正常行駛時(shí)對(duì)于國(guó)六車型其排放有可能會(huì)超出國(guó)六I型排放的限值，并且在激烈駕駛工況時(shí)很容易超過暫定的2.1倍CF因子;

（4）需加強(qiáng)國(guó)五在用車型的排放監(jiān)控，因?yàn)檫@部分車在高溫行駛狀態(tài)下的排放值相較于國(guó)六車型肯定更大。

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作者簡(jiǎn)介：龔香坤（1989-），男，重慶人，本科，初級(jí)工程師，研究方向：車輛排放檢測(cè)。