輕型汽車(chē)實(shí)際行駛排放法規(guī)進(jìn)展研究

摘要：實(shí)際行駛排放（RDE）已成為國(guó)六和歐六排放法規(guī)中的重要測(cè)試方法，RDE測(cè)試方法的持續(xù)修訂確保了測(cè)試結(jié)果更能反映車(chē)輛的實(shí)際使用排放特征。根據(jù)輕型汽車(chē)歐六標(biāo)準(zhǔn)的歷次修訂內(nèi)容和實(shí)施要求，系統(tǒng)總結(jié)了最新歐六e標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)在RDE測(cè)試方法中的主要異同，介紹了歐七預(yù)研標(biāo)準(zhǔn)草案中RDE測(cè)試的主要修訂及限值要求，進(jìn)而為出口車(chē)型開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：輕型車(chē)；實(shí)際行駛排放；歐六標(biāo)準(zhǔn)；國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U461；G307 收稿日期：2023-11-02

DOI：1019999/jcnki1004-0226202311003

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，機(jī)動(dòng)車(chē)保有量激增，機(jī)動(dòng)車(chē)所造成的環(huán)境污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重，世界主要國(guó)家和地區(qū)通過(guò)制定越來(lái)越嚴(yán)苛的排放法規(guī)以期減少環(huán)境污染。較多研究表明，型式認(rèn)證所采用的試驗(yàn)室工況測(cè)試結(jié)果與機(jī)動(dòng)車(chē)實(shí)際行駛排放存在較大的差異，并且隨著法規(guī)逐漸加嚴(yán)，這種差異也逐步擴(kuò)大，進(jìn)而使便攜式車(chē)載排放測(cè)試系統(tǒng)（portable emission measurement system，PEMS）越來(lái)越多地應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車(chē)排放測(cè)試中[1-4]。起初PEMS被美國(guó)和歐洲應(yīng)用于重型車(chē)輛和非道路移動(dòng)機(jī)械的排放監(jiān)管檢查中，隨著測(cè)試技術(shù)發(fā)展PEMS設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步，這種實(shí)際道路測(cè)試方法逐步引入到型式檢驗(yàn)測(cè)試中[5]。

2016年3月，歐六法規(guī)修訂中首次引入了輕型車(chē)實(shí)際行駛排放測(cè)試（real driving emission，RDE），此后經(jīng)過(guò)4次修訂于2023年頒布了歐六e法規(guī)，RDE測(cè)試方法、要求與初版發(fā)生了較大改變[6-12]。同時(shí)歐洲于2022年開(kāi)始了歐七標(biāo)準(zhǔn)制定工作，成立了專(zhuān)門(mén)的工作小組CLOVE，于2022年11月發(fā)布了歐七標(biāo)準(zhǔn)草案，雖然該標(biāo)準(zhǔn)還未被正式批準(zhǔn)發(fā)布，但草案中RDE測(cè)試方法與歐六標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生較大改變。中國(guó)參考?xì)W洲RDE標(biāo)準(zhǔn)第二階段研究?jī)?nèi)容制定了國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，RDE測(cè)試首次納入我國(guó)輕型車(chē)排放法規(guī)中，2023年7月1日開(kāi)始實(shí)施RDE限值要求[13]。我國(guó)第七階段標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研中也成立了RDE預(yù)研工作組，標(biāo)準(zhǔn)修訂正在穩(wěn)步推進(jìn)中。同時(shí)聯(lián)合國(guó)車(chē)輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇（WP.29）也在1958議定書(shū)下參考?xì)W洲法規(guī)制定了聯(lián)合國(guó)實(shí)際行駛排放法規(guī)（UNR RDE），未來(lái)將在國(guó)際推行RDE測(cè)試。

本文系統(tǒng)介紹了歐洲及中國(guó)輕型車(chē)輛實(shí)際行駛排放法規(guī)現(xiàn)狀及草案進(jìn)展，對(duì)比了法規(guī)差異及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，為企業(yè)出口車(chē)型開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

2 歐六排放法規(guī)修訂及實(shí)施現(xiàn)狀

2007年、2008年歐洲陸續(xù)頒布了輕型車(chē)歐五和歐六排放法規(guī)（EC）No 715/2007和（EC）No 692/2008，后續(xù)經(jīng)過(guò)近10余次修訂成為了目前正在實(shí)施的為歐六e階段標(biāo)準(zhǔn)（EU）2023/443，表1所示為歐六標(biāo)準(zhǔn)的歷次主要修訂情況，目前歐六標(biāo)準(zhǔn)已納入了RDE、在線能耗監(jiān)測(cè)要求（On-board Fuel and/or Energy Consumption Monitoring Device，OBFCM）、14 ℃ CO2修正等測(cè)試方法，形成了較為全面的排放控制體系。

歐六標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施分為5個(gè)階段，以輕型乘用車(chē)為例，表2為各個(gè)階段的實(shí)施日期和主要實(shí)施內(nèi)容，目前已經(jīng)實(shí)施歐六e階段標(biāo)準(zhǔn)，由于設(shè)備測(cè)試精度提高，RDE符合性因子也持續(xù)減小。同時(shí)隨著插電式混合動(dòng)力車(chē)型續(xù)駛里程的增加，OVC-HEV車(chē)型純電利用系數(shù)計(jì)算方法也在持續(xù)更新。

3 歐六e實(shí)際行駛排放法規(guī)與國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)差異

2016年歐六標(biāo)準(zhǔn)修訂首次引入了RDE測(cè)試要求，后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了多次修訂目前正在實(shí)施RDE第五階段標(biāo)準(zhǔn)要求，以最新頒布的歐六e標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，分別從限值、邊界條件、數(shù)據(jù)處理方法等6個(gè)方面與國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比研究。

3.1 排放限值及符合性因子（conformity factor，CF因子）

以M1類(lèi)汽油車(chē)為例，表3為歐六和國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)限值對(duì)比，可以看出國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于排放限值大幅加嚴(yán)，歐六標(biāo)準(zhǔn)限值與國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)限值相當(dāng)，同時(shí)歐六標(biāo)準(zhǔn)中PN限值僅要求直噴汽油車(chē)進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于RDE排放，限值為試驗(yàn)室工況排放限值乘以符合性因子，僅要求NOx和PN，國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)限值為常溫排放限值乘以2.1的符合性因子，歐六CF因子經(jīng)過(guò)多次修訂，對(duì)于NOx歷次CF因子分別為2.1、1+0.5（2016/646）、1+0.43（2018/1832）、1+0.1（2023/443），PN分別為1+0.5（2017/1154）和1+0.34（2023/443）。

3.2 邊界條件

RDE測(cè)試時(shí)規(guī)定了溫度和海拔邊界條件，測(cè)試需要在該邊界條件內(nèi)開(kāi)展才有效，具體的邊界條件如表4所示，歐六e第二階段將普通溫度條件擴(kuò)展到35 ℃，擴(kuò)展溫度條件擴(kuò)展到38 ℃。歐六標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展系數(shù)為1.6，同時(shí)要求對(duì)于溫度和海拔條件同時(shí)處于擴(kuò)展范圍時(shí)，擴(kuò)展系數(shù)僅可使用1次，計(jì)算CO2排放時(shí)不使用擴(kuò)展系數(shù)。

3.3 行駛路線要求

歐六e對(duì)于RDE行駛路線未進(jìn)行大的修改，由于部分車(chē)輛有限速要求，因此增加了限速車(chē)輛的特殊條款。對(duì)于限速90 km/h的車(chē)輛，市郊行程車(chē)速應(yīng)在60～80 km/h之間，高速行程車(chē)速應(yīng)在80 km/h以上；對(duì)于限速100 km/h的車(chē)輛，高速行程車(chē)速應(yīng)高于90 km/h至少5 min以上。同時(shí)規(guī)定，對(duì)于限速X km/h的車(chē)輛，高速行程需覆蓋X-10～X km/h，同時(shí)車(chē)速高于X-10 km/h至少5 min。

3.4 車(chē)輛狀態(tài)及預(yù)處理要求

與國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)有所不同，歐六標(biāo)準(zhǔn)要求RDE測(cè)試前車(chē)輛至少行駛3 000 km以上，同時(shí)規(guī)定對(duì)于OVC-HEV車(chē)型，可以在任意模式下開(kāi)展測(cè)試，對(duì)于冷啟動(dòng)RDE測(cè)試也增加了車(chē)輛預(yù)處理要求。預(yù)處理過(guò)程為車(chē)輛應(yīng)在公共道路上行駛至少30 min，可以采用市區(qū)、市郊、高速各行駛10 min或者最低平均車(chē)速高于30 km/h行駛30 min，預(yù)處理完成后需要浸車(chē)6～72 h后才可開(kāi)始測(cè)試。

3.5 行程有效性評(píng)價(jià)

歐六標(biāo)準(zhǔn)RDE測(cè)試行程有效性評(píng)價(jià)主要包括行駛路線及行程驗(yàn)證、累計(jì)海拔高度增加量驗(yàn)證、行程動(dòng)力學(xué)校驗(yàn)、CO2移動(dòng)平均窗口法驗(yàn)證等，有效性驗(yàn)證流程如圖1所示，與國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的主要差異在于CO2移動(dòng)平均窗口法的公差不同，圖2為國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)中CO2特性曲線，其中tol1為基本公差帶，tol2為擴(kuò)展公差帶，分別為25%和50%，RDE測(cè)試時(shí)要求50%以上的市區(qū)、市郊和高速窗口需要位于特性曲線的基本公差范圍內(nèi)，P1、P2和P3點(diǎn)分別為WLTC循環(huán)低速、高速和超高速階段的CO2排放和循環(huán)平均車(chē)速在特性曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。歐六標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)主要差異有以下三點(diǎn)。

a.CO2特性曲線的P1、P2和P3點(diǎn)未乘以1.2、1.1和1.05的修正系數(shù)。

b.對(duì)于傳統(tǒng)車(chē)輛和非插電式混合動(dòng)力車(chē)輛，CO2特性曲線保留了基本公差，對(duì)于市區(qū)行程，上偏差tol1H為45%，對(duì)于市郊和高速行程，上偏差tol1H為40%，市區(qū)、市郊和高速行程下偏差都為tol1L為25%。

c.對(duì)于插電式混合動(dòng)力車(chē)輛，上偏差與傳統(tǒng)車(chē)輛相同，無(wú)下偏差。

3.6 數(shù)據(jù)處理方法

對(duì)于歐六RDE標(biāo)準(zhǔn)，在第一、第二版中數(shù)據(jù)處理方法包括CO2移動(dòng)平均窗口法和功率等級(jí)分組法兩種，后續(xù)修訂版本對(duì)數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了系統(tǒng)性修訂，最終排放結(jié)果采用里程平均排放乘以一個(gè)不大于1的評(píng)價(jià)因子來(lái)獲得，CO2移動(dòng)平均窗口法僅用于行程有效性評(píng)價(jià)，而國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)采用CO2移動(dòng)平均窗口法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

對(duì)于所有類(lèi)型車(chē)輛，歐六標(biāo)準(zhǔn)最終的RDE結(jié)果都采用下式計(jì)算：

[MRDE，k=mRDE，k×RFk] （1）

式中，[mRDE，k]為行程比排放結(jié)果，g/km；[RFk]為一個(gè)小于等于1的結(jié)果評(píng)價(jià)因子，取值與RDE測(cè)試和試驗(yàn)室WLTC工況測(cè)試時(shí)的CO2排放比值相關(guān)，按照表5的公式計(jì)算，其中RFL1和RFL2分別為1.3和1.5。圖3所示為結(jié)果評(píng)價(jià)因子。

對(duì)于傳統(tǒng)車(chē)輛，市區(qū)行程rk采用WLTC循環(huán)市區(qū)和市郊階段的CO2排放量計(jì)算，對(duì)于非插電混合動(dòng)力車(chē)輛市區(qū)行程rk采用整個(gè)WLTP測(cè)試的CO2排放量計(jì)算。

對(duì)于插電式混合動(dòng)力車(chē)輛OVC-HEV，rk按照下式計(jì)算：

式中，[MCO2，RDE，k]為RDE測(cè)試時(shí)CO2排放量；[MCO2，WLTC，k?CS，t]為電量保持模型下WLTC循環(huán)CO2排放量；[dICE，k]為RDE測(cè)試中發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)刻的行駛里程；[dEV，k]為RDE測(cè)試行程中純電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的行駛里程。

3.7 型式認(rèn)證要求

歐六標(biāo)準(zhǔn)要求，不必所有車(chē)型都需要開(kāi)展RDE測(cè)試，可將具有相似排放特征車(chē)型組成“RDE系族”，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，挑選系族中部分車(chē)輛開(kāi)展型式認(rèn)證測(cè)試，后續(xù)也可對(duì)該系族進(jìn)行擴(kuò)展。型式檢驗(yàn)時(shí)根據(jù)系族中包含的車(chē)型數(shù)量選擇相應(yīng)數(shù)量的車(chē)型開(kāi)展RDE測(cè)試，車(chē)型選擇時(shí)應(yīng)盡可能能覆蓋不同技術(shù)特征車(chē)輛，具體的試驗(yàn)車(chē)輛數(shù)如表6所示。同時(shí)引入了熱啟動(dòng)RDE（測(cè)試開(kāi)始時(shí)冷卻液溫度或者機(jī)油溫度高于70 ℃）測(cè)試，每個(gè)系族中應(yīng)至少開(kāi)展一次熱啟動(dòng)RDE測(cè)試，同時(shí)制造商也可以聲明RDE測(cè)試時(shí)結(jié)果的最大值。

4 歐七RDE法規(guī)預(yù)研進(jìn)展

2022年11月，歐盟委員會(huì)發(fā)布了歐七草案，后續(xù)將提交歐洲議會(huì)和歐洲理事會(huì)審查，目前還未發(fā)布最終版本，草案中引入了10 nm PN排放、NH3排放、制動(dòng)輪胎顆粒物排放、電池耐久性等要求，RDE實(shí)際行駛排放測(cè)試將會(huì)成為歐七法規(guī)的主要測(cè)試方法，草案中RDE測(cè)試邊界條件和限值發(fā)生了較大改變，具體的技術(shù)細(xì)節(jié)未公布，表7所示為歐七標(biāo)準(zhǔn)草案中M1、N1類(lèi)車(chē)輛測(cè)試邊界條件。

與歐六不同，歐七RDE標(biāo)準(zhǔn)為了便于監(jiān)管，測(cè)試時(shí)不再限定行程的組成，即不必每個(gè)行程行駛里程都超過(guò)16 km，可以開(kāi)展任意里程下的RDE測(cè)試，因此也修訂了新的RDE限值要求。對(duì)于總行駛里程小于10 km的測(cè)試，以NOx排放為例，限值為總NOx排放克數(shù)不超過(guò)600 mg，而對(duì)于總行駛里程大于10 km的測(cè)試，NOx排放限值為60 mg/km，如圖4所示。

5 結(jié)語(yǔ)

RDE已成為國(guó)六和歐六排放法規(guī)中的重要測(cè)試方法，歐六法規(guī)持續(xù)修訂，符合性因子、測(cè)試邊界條件、行駛路線、數(shù)據(jù)處理方法、行程有效性判定以及型式認(rèn)證要求等都進(jìn)行了修訂，歐七標(biāo)準(zhǔn)草案RDE測(cè)試可在任意行駛路線下開(kāi)展，邊界條件也覆蓋了歐洲大多數(shù)環(huán)境條件，RDE測(cè)試結(jié)果更能反應(yīng)車(chē)輛實(shí)際使用時(shí)的排放特征，我國(guó)第七階段標(biāo)準(zhǔn)制定也將參考?xì)W七標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展，制定符合我國(guó)實(shí)際行駛特征的RDE測(cè)試方法。

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[7]（EU）2016/646，Amending Regulation （EC） No 692/2008 as regards emissions from light passenger and commercial vehicles （Euro 6）[S]

[8]（EU）2017/1151， Supplementing regulation （EC） No 715/2007 of the European Parliament and of the Council on type-approval of motor vehicles with respect to emissions from light passenger and commercial vehicles （Euro 5 and Euro 6） and on access to vehicle repair and maintenance information， amending Directive 2007/46/EC of the European Parliament and of the Council， Commission Regulation （EC） No 692/2008 and Commission Regulation （EU） No 1230/2012 and repealing Commission Regulation （EC） No 692/2008[S]

[9]（EU）2017/1154，Amending regulation （EU） 2017/1151 supplementing Regulation （EC） No 715/2007 of the European Parliament and of the Council on type-approval of motor vehicles with respect to emissions from light passenger and commercial vehicles （Euro 5 and Euro 6） and on access to vehicle repair and maintenance information， amending directive 2007/46/EC of the european parliament and of the council， commission regulation （EC） No 692/2008 and commission regulation （EU） No 1230/2012 and repealing regulation （EC） No 692/2008 and directive 2007/46/EC of the european parliament and of the council as regards real-driving emissions from light passenger and commercial vehicles （Euro 6）[S]

[10]（EU）2018/1832， Amending directive 2007/46/EC of the european parliament and of the council， commission Regulation （EC） No 692/2008 and commission regulation （EU）2017/1151 for the purpose of improving the emission type approval tests and procedures for light passenger and commercial vehicles， including those for in-service conformity and real-driving emissions and introducing devices for monitoring the consumption of fuel and electric energy[S]

[11]（EU）2023/443，Amending regulation （EU）2017/1151 as regards the emission type approval procedures for light passenger and commercial vehicles[S]

[12]Proposal for a regulation of the european parliament and the council on type-approval of motor vehicles and engines and of systems， components and separate technical units intended for such vehicles， with respect to their emissions and battery durability （Euro 7） and repealing Regulations （EC） No 715/2007 and （EC） No 595/2009[S]

[13]GB 183526-2016 輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）[S]

作者簡(jiǎn)介：

朱慶功，男，1989年生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)動(dòng)車(chē)排放測(cè)試技術(shù)。