高溫擴展條件下RDE排放研究

摘 要：汽車在給人們的生產與生活提供很大便利的同時，也給人們的生活環境帶來了巨大的污染。針對機動車排放的危害性，各國都制定了嚴格的法規來加強對機動車排放的監管和控制。以輕型汽油車為例，車輛排放測試通常是基于試驗室底盤測功機或發動機測功機，也有利用遙感技術進行測試。然而，車輛在實際道路行駛時影響因素眾多且多變，車輛在實際道路上實測排放量與試驗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境下的排放特性，為滿足國VI排放標準的不同技術路線的車輛提供了數據支撐。

關鍵詞：RDE;排放特性;輕型汽油車

1 引言

隨著中國經濟和社會的發展，中國的汽車產銷量已經連續11年穩居世界首位，2020年末中國汽車保有量將有望超越美國成為世界第一。保有量的提升帶來的最大影響就是對空氣的影響。GB18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法》推出的一個目的就是推薦汽車行業往低排放方向發展。國六排放相對于國五最大的一個變化就是輕型車實際行駛污染物排放試驗的引入，簡稱RDE試驗。RDE試驗的根本目的就是測量輕型汽車在真實情況下的排放水平。RDE試驗的正常試驗溫度是0℃至30℃，高溫擴展的溫度條件是30℃至35℃。在中國夏天，部分城市白天平均氣溫在30℃以上，因此本文切合實際，研究在高溫擴展條件下RDE排放研究。

2 研究方案

2.1 測試車輛

選取2輛滿足國六排放法規要求的輕型汽車，分別命名為1#、2#，均為增壓中冷、缸內直噴發動機。測試車輛主要技術參數如下：

2.2 測試設備

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

2.3 測試線路

試驗地點在重慶，選取統一的試驗線路，如下圖所示：

該線路試驗起點和終點海拔能控制在100m以內，且累積正海拔高度增加量在900m至1000m，滿足國六法規對RDE試驗線路的要求。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 試驗方案

2.4.1 試驗常規要求

按照國六法規對RDE試驗線路的要求，每次RDE試驗（包含市區段、市郊段、高速段）需滿足以下條件：

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

（2）車速超過120km/h的時間不超過高速行駛時間的3%;

（3）市區平均車速在15km/h至40km/h，且市區停車時間應占市區行駛時間的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試驗期間允許的分析儀漂移要求;

（7）滿足國六標準附件DE移動平均窗口法中完整性和正常性要求;

（8）滿足國六標準附件DG行程動力學要求。

2.4.2 試驗方案

（1）2#車在正常溫度條件下進行一次正常駕駛風格的RDE試驗;

（2）1#車、2#車輛分別在高溫擴展溫度條件下進行一次正常駕駛風格的RDE試驗;

（3）1#車、2#車分別在高溫擴展溫度條件下進行一次激烈駕駛風格的RDE試驗;

（4）1#車在高溫擴展溫度條件下進行一次超激烈駕駛風格的RDE試驗。

3 數據處理

試驗所使用的PEMS設備OBS-ONE是日本HORIBA公司專門針對RDE試驗開發，其附帶的數據后處理軟件滿足國六法規對RDE排放計算的要求，且具有高度自定義計算的功能，本文在處理高溫擴展試驗數據時皆采用3中計算模式：

（1）常規的國六排放計算（剔除冷啟動）：P0;

（2）常規的國六排放計算（未剔除冷啟動）：P1;

（3）非常規的國六排放計算（剔除冷啟動，排放計算時未乘以擴展系數）：P2。

4 試驗結果

4.1 高溫擴展與正常溫度RDE排放分析

本文只選取了2#車輛進行溫度對比，從2#車的排放結果來看，高溫擴展條件對CO整體影響比較大，特別是高速階段;高溫擴展對NOX無影響;高溫擴展對市區、高速的PN影響比較大，對市郊無影響。

4.2 高溫擴展溫度下冷起動對排放的影響

冷起動對1#車輛影響：NOX和CO只在車輛起動后30S內濃度比較大，相對于市區的時間比例比較小，因此對整體的CO和NOX影響不大，但是對市區的PN影響很大，特別是在正常駕駛工況下的第一次起動和第二次起動時，持續的時間分別接近一分鐘。

冷起動對2#車輛影響：同1#車輛一樣，冷起動對整體的NOX影響不大，但是由于2#車輛排量增加，導致CO在冷起動階段濃度相對而言非常大，使市區的CO增大了20%左右，只在激烈駕駛時對PN有影響。

從試驗結果來看，高溫擴展情況下，大排量車輛的CO排放比小排量車輛的變化更大。

4.3 未擴展排放分析

由于國六法規規定在擴展溫度條件下，該階段的排放需除以擴展系數，因此未擴展的排放結果比擴展后的排放結果大很多。對于排放比較差的車，其在高溫情況下的排放很大概率會超過排放限值。

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 結論

（1）高溫擴展條件下車輛的CO和PN的變化比較大，需重點關注;

（2）高溫擴展溫度條件下冷起動階段對市區的CO和NOX排放影響不大，CO和NOX冒尖的持續時間較短;

（3）高溫正常行駛時對于國六車型其排放有可能會超出國六I型排放的限值，并且在激烈駕駛工況時很容易超過暫定的2.1倍CF因子;

（4）需加強國五在用車型的排放監控，因為這部分車在高溫行駛狀態下的排放值相較于國六車型肯定更大。

參考文獻：

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