高温扩展条件下RDE排放研究

摘 要：汽車在给人们的生产与生活提供很大便利的同时，也给人们的生活环境带来了巨大的污染。针对机动车排放的危害性，各国都制定了严格的法规来加强对机动车排放的监管和控制。以轻型汽油车为例，车辆排放测试通常是基于试验室底盘测功机或发动机测功机，也有利用遥感技术进行测试。然而，车辆在实际道路行驶时影响因素众多且多变，车辆在实际道路上实测排放量与试验室中特定工况下排放特性差异性较大。本文研究了车辆在高温环境下的排放特性，为满足国VI排放标准的不同技术路线的车辆提供了数据支撑。

关键词：RDE;排放特性;轻型汽油车

1 引言

随着中国经济和社会的发展，中国的汽车产销量已经连续11年稳居世界首位，2020年末中国汽车保有量将有望超越美国成为世界第一。保有量的提升带来的最大影响就是对空气的影响。GB18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》推出的一个目的就是推荐汽车行业往低排放方向发展。国六排放相对于国五最大的一个变化就是轻型车实际行驶污染物排放试验的引入，简称RDE试验。RDE试验的根本目的就是测量轻型汽车在真实情况下的排放水平。RDE试验的正常试验温度是0℃至30℃，高温扩展的温度条件是30℃至35℃。在中国夏天，部分城市白天平均气温在30℃以上，因此本文切合实际，研究在高温扩展条件下RDE排放研究。

2 研究方案

2.1 测试车辆

选取2辆满足国六排放法规要求的轻型汽车，分别命名为1#、2#，均为增压中冷、缸内直喷发动机。测试车辆主要技术参数如下：

2.2 测试设备

试验用设备为日本HORIBA公司生产的便携式排放测试系统OBS-ONE，包含气体排放分析单元、颗粒数量（PN）分析单元、尾气流量计。气体排放分析单元用来测量尾气排放中CO、CO2、NOX含量，尾气流量计用于测量排气体积流量，其皮托管最大流量为4.5m3/min。

2.3 测试线路

试验地点在重庆，选取统一的试验线路，如下图所示：

该线路试验起点和终点海拔能控制在100m以内，且累积正海拔高度增加量在900m至1000m，满足国六法规对RDE试验线路的要求。该行驶线路具有典型的重庆地形特征，线路海拔和坡度随行程的变化如下图：

2.4 试验方案

2.4.1 试验常规要求

按照国六法规对RDE试验线路的要求，每次RDE试验（包含市区段、市郊段、高速段）需满足以下条件：

（1）行驶路线应包括34%的市区、33%的市郊、33%的高速，各段行驶比例误差控制在±10%以内，且市区比例不低于29%;

（2）车速超过120km/h的时间不超过高速行驶时间的3%;

（3）市区平均车速在15km/h至40km/h，且市区停车时间应占市区行驶时间的6%至30%;

（4）各段最小行驶距离大于16km;

（5）总行程累积正海拔高度增加量小于1200m/100km;

（6）满足PEMS试验期间允许的分析仪漂移要求;

（7）满足国六标准附件DE移动平均窗口法中完整性和正常性要求;

（8）满足国六标准附件DG行程动力学要求。

2.4.2 试验方案

（1）2#车在正常温度条件下进行一次正常驾驶风格的RDE试验;

（2）1#车、2#车辆分别在高温扩展温度条件下进行一次正常驾驶风格的RDE试验;

（3）1#车、2#车分别在高温扩展温度条件下进行一次激烈驾驶风格的RDE试验;

（4）1#车在高温扩展温度条件下进行一次超激烈驾驶风格的RDE试验。

3 数据处理

试验所使用的PEMS设备OBS-ONE是日本HORIBA公司专门针对RDE试验开发，其附带的数据后处理软件满足国六法规对RDE排放计算的要求，且具有高度自定义计算的功能，本文在处理高温扩展试验数据时皆采用3中计算模式：

（1）常规的国六排放计算（剔除冷启动）：P0;

（2）常规的国六排放计算（未剔除冷启动）：P1;

（3）非常规的国六排放计算（剔除冷启动，排放计算时未乘以扩展系数）：P2。

4 试验结果

4.1 高温扩展与正常温度RDE排放分析

本文只选取了2#车辆进行温度对比，从2#车的排放结果来看，高温扩展条件对CO整体影响比较大，特别是高速阶段;高温扩展对NOX无影响;高温扩展对市区、高速的PN影响比较大，对市郊无影响。

4.2 高温扩展温度下冷起动对排放的影响

冷起动对1#车辆影响：NOX和CO只在车辆起动后30S内浓度比较大，相对于市区的时间比例比较小，因此对整体的CO和NOX影响不大，但是对市区的PN影响很大，特别是在正常驾驶工况下的第一次起动和第二次起动时，持续的时间分别接近一分钟。

冷起动对2#车辆影响：同1#车辆一样，冷起动对整体的NOX影响不大，但是由于2#车辆排量增加，导致CO在冷起动阶段浓度相对而言非常大，使市区的CO增大了20%左右，只在激烈驾驶时对PN有影响。

从试验结果来看，高温扩展情况下，大排量车辆的CO排放比小排量车辆的变化更大。

4.3 未扩展排放分析

由于国六法规规定在扩展温度条件下，该阶段的排放需除以扩展系数，因此未扩展的排放结果比扩展后的排放结果大很多。对于排放比较差的车，其在高温情况下的排放很大概率会超过排放限值。

4.4 激烈驾驶工况分析

在激烈驾驶工况下，各污染物的排放量均显著增加，多的能增加到5倍至10倍的排放量。

5 结论

（1）高温扩展条件下车辆的CO和PN的变化比较大，需重点关注;

（2）高温扩展温度条件下冷起动阶段对市区的CO和NOX排放影响不大，CO和NOX冒尖的持续时间较短;

（3）高温正常行驶时对于国六车型其排放有可能会超出国六I型排放的限值，并且在激烈驾驶工况时很容易超过暂定的2.1倍CF因子;

（4）需加强国五在用车型的排放监控，因为这部分车在高温行驶状态下的排放值相较于国六车型肯定更大。

参考文献：

[1]环保部：机动车污染已成中国空气污染的重要来源[J].摩托车技术，2017（06）：27.

[2]付秉正.轻型汽油车实际行驶污染物排放特性的研究[J].北京理工大学机械与车辆学院，2016.

[3]陈兴帅.城市汽车尾气排放污染及其防治对策[J].时代汽车，2018（10）：30-31.

作者简介：龚香坤（1989-），男，重庆人，本科，初级工程师，研究方向：车辆排放检测。