轉轂模擬實際道路行駛排放（RDE）試驗方法

閔浪　劉爽　王猛　顧王文

摘 要：本文針對國六排放法規中真實駕駛污染物排放試驗（II型試驗）的要求，研究了將道路試驗過程中采集到的多維工況轉化到轉鼓試驗室，利用全流排放測試系統（CVS）和PEMS串聯同時進行車輛的RDE測試，并研究分析RDE測試在實驗室復現與路試結果的等效性和差異性，為下一階段的RDE排放標定開發轉移至試驗室內給出了代表性方法。

關鍵詞：實際行駛污染物排放 轉轂 模擬測試方法

1 前言

2020年我國部分地區已經提前實施輕型汽車國六排放標準，相比之前的排放標準，新標準對反映實際道路駕駛排放情況參照歐六標準并結合中國國情修訂和增加了實際行駛污染物排放（RDE）試驗。其中要求使用PEMS（Portable Emission Measure Sys -tem）設備來評估車輛在實際道路上的真實排放情況。

RDE試驗有兩項重要的特點，一是被檢測車輛不會有給定的速度曲線要求;二是實際道路檢測時，必須覆蓋市區、郊區、高速的所有路況，測試車輛應以正常的駕駛方式、駕駛條件和負載在鋪裝道路上進行。其結果會受包括地形、路面的質量、路面寬度、交通流量、交通燈的數目、交通管理、天氣、風速、溫濕度、駕駛行為激進程度等因素影響。

然而，在中國路況上進行RDE駕駛測試存在很大交通風險，部分地區甚至限制試驗車上高速，并且受交通擁堵條件影響實驗成功率也不高，試驗穩定性差，種種原因導致RDE實際測試成本較高。

本文針對國六排放法規中真實駕駛污染物排放試驗（II型試驗）的要求，總結將路試過程中采集到的多維度工況轉化到實驗室，在轉轂試驗室利用全流排放測試系統（CVS）和PEMS串聯同時進行車輛的RDE測試的方法，并研究分析RDE測試在實驗室復現與路試結果的等效性和差異性。在試驗室里模擬進行RDE試驗，能夠大幅提高試驗結果的一致性和試驗效率，為車輛的RDE排放標定和優化提供較好的條件。

2 RDE試驗在轉轂模擬的重要性

目前試驗室標準循環工況如NEDC、FTP75、WLTC循環都只是針對特定地區和特定環境開發而成的，不能體現復雜多變的實際道路行駛情況，在試驗室測試時排放優化標定相當于“開卷考”，發動機運行工作區域較小。實際道路駕駛時車輛瞬態工況覆蓋范圍與車輛的動力總成匹配形式有較大關系，如小排量發動機配大車即“小馬拉大車”或儲備功率高的“大馬拉小車”等情況存在，不同車輛動力匹配形式的排放控制及優化難度均有不同。對于研發排放標定人員來說，國六法規的實施帶來了非常大的挑戰。

但是由于國六RDE法規依據中國車輛駕駛的實際環境狀況規定了普通環境條件、擴展環境條件和進一步擴展環境條件，包括高低溫和低、中、高三個不同海拔擴展，使得RDE研發標定面臨更多的變量因素，RDE試驗標定地點、次數和成本大量增加，工作量大、實際路試試驗效率低。這些都使得RDE試驗在轉轂模擬復現及在轉轂上使用代表曲線進行標定顯得十分重要。

特別是目前環境試驗艙已經具備了模擬高低溫、不同海拔氣壓、不同光照強度等環境氣候上有了很好的硬件保證的情況下，將RDE排放試驗的研發和部分驗證放在試驗室轉轂上模擬已經成為了非常重要的手段。

3 RDE試驗在轉轂模擬的主要設備

3.1 主要設備及連接

本試驗方法主要運用的試驗設備包括四驅底盤測功機（轉轂）、全流排放分析測試系統（CVS）、高低溫帶陽光模擬環境艙、便攜式排放測試系統（PEMS），試驗設備詳細規格如表1所示。

在底盤測功機上將車輛排氣尾管連接至PEMS流量計和采樣流通管，再連接至CVS采樣管，具體連接示意如圖1、圖2所示。

3.2 試驗前準備及處理

試驗前應將車輛進行滑行、預處理、浸車，將環境艙調整至試驗所需的溫度、濕度和光照等環境條件，PEMS按實際道路試驗方式連接至試驗車上，連接車輛OBD接口以采集車輛數據，并設定使用OBD數據通道替代GPS通道。對PEMS設備和CVS設備都充分熱機，使用有證標準氣體進行標定檢查。嚴格按照國六標準進行試驗加載，轉轂道路模擬慣量設置，同時，需確保車輛電瓶電量，以免在試驗時出現充電導致低速段CO2過高的現象。裝有顆粒物捕集器的車輛，需保證在試驗過程中盡量避免再生的出現。

4 RDE試驗轉鼓模擬復現方法

4.1 進行有代表性的RDE實車試驗，得到偏激烈駕駛風格的在合格邊界條件內的滿足法規要求的實際道路行駛排放試驗，如圖3。

從設備記錄中導出秒采（1Hz）的原始數據值，所需的數據通道來源于道路測試的全球衛星定位系統（GPS）采集的經度、緯度、海拔、車速、里程信息和車載診斷系統（OBD）的車速、發動機轉速、冷卻液溫度等信息。

4.2 四驅底盤測功機動態加載

目前試驗室四驅底盤測功機在動態加載上最常見的是使用車度-時間和坡度-時間對路試工況進行實時模擬，轉向阻力等對結果影響不大一般不考慮。

車速-時間曲線通過耦合OBD的車速-時間曲線和GPS的車速-時間曲線得到，以修正補償GPS在測量上產生的跳躍波動及丟幀。然后將曲線加載到主控系統的司機助上。

坡度-時間曲線使用GPS測得的里程-時間和海拔-時間通過計算得到，數學模型為：

式中：i為百分比坡度，單位為%;為海拔差，單位m;為距離，單位m。

可以看到，在以坡度數學模型計算出來的坡度曲線中存在一些奇異點，如初始段最大坡度10%以上，部分點的坡度存在跳躍情況，此時需要結合速度-時間曲線和GPS海拔及該點前后多個點的位置情況對坡度進行修正，使用修正后的曲線導入到轉轂中進行坡度和力加載。

4.3 CVS排放測試系統的設定

由于目前的CVS采樣系統均為WLTC循環或其他排放油耗測試循環而專門設定，多為30min，而目前RDE測試曲線時間長，一般為90～120min，在4組氣袋的同等流量收集條件下無法滿足，需要調整設備的稀釋比和采樣比例，使每組氣袋的采樣時間延長到30分鐘左右，這樣兩組氣袋收集市區工況樣氣、一組氣袋收集郊區工況樣氣、一組氣袋收集高速工況樣氣。

同時需要開啟直采分析儀，以便與PEMS測得的結果進行比較確認。

4.4 曲線駕駛試驗

全部設定完成后使用PEMS和轉轂CVS主控同時開啟測試，司機按照給定曲線在轉轂上完成駕駛操作。

5 結果對比分析與討論

5.1 RDE試驗以WLTC循環測試的CO2排放量為計算基礎，所以在做RDE實驗前需得到相關數值。實際道路測試的CO2窗口曲線如下圖所示。

在轉轂上模擬復現的CO2窗口如圖7，可以看到CO2排放量在整個行程中都相比實際道路略偏小，表明在轉轂被動跟曲線駕駛時能對速度提前預判，導致排放量相對降低;

5.2 對比兩次實驗的RPA和V.Apos95值，可以看出轉轂模擬測試的激烈程度會比道路實際曲線有小幅降低，見表2。因此在進行轉轂復現時應選取較為激烈的速度曲線作為參考曲線進行試驗。

5.3 對比轉轂上PEMS和CVS結果差異以及轉轂PEMS與實際道路上PEMS測試結果的差異性，并通過逐漸調整激烈程度目標值，達到在轉轂上開發驗證及進行排放標定的工作。

5.4 同時由于實際道路駕駛試驗轉移到轉轂上測試的時間太長，對駕駛司機長時間全神貫注試驗是一個非常大的考驗，可以在此基礎上通過截取相關速度段的代表曲線，從而縮短時間，利于在轉轂上的深入研究。

6 結論

綜上所述，實際行駛污染物排放（RDE）試驗在轉轂排放試驗室內進行模擬測試是可行的方法。

參考文獻：

[1]GB 18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）.