基于廣州市路況情況的輕型車(chē)RDE試驗(yàn)路線(xiàn)圖構(gòu)建方法研究

李昕瞳

摘 要：為了評(píng)估車(chē)輛在實(shí)際道路行駛時(shí)的排放情況，我國(guó)國(guó)VI法規(guī)中加入了實(shí)際行駛污染物排放試驗(yàn)（RDE）要求。本文通過(guò)基于廣州路況的輕型車(chē)RDE測(cè)試，探索滿(mǎn)足新法規(guī)要求的車(chē)輛行駛特征參數(shù)，找到適合廣州路況的試驗(yàn)路線(xiàn)，為新法規(guī)的有效實(shí)施提供一些可借鑒的操作模式。

關(guān)鍵詞：輕型車(chē);RDE;試驗(yàn)路線(xiàn)

1 引言

目前解決機(jī)動(dòng)車(chē)污染問(wèn)題成為保護(hù)生態(tài)的重要內(nèi)容之一，越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)開(kāi)始出臺(tái)并執(zhí)行。由于檢測(cè)手段和工具的不足，使得車(chē)輛的真實(shí)排放情況與法規(guī)要求差異較大。為了更好的進(jìn)行實(shí)際排放的檢測(cè)，歐洲最新排放法規(guī)已確定引入RDE檢測(cè)。我國(guó)在輕型車(chē)國(guó)6排放法規(guī)草案中也參考了歐洲法規(guī)對(duì)測(cè)試過(guò)程和結(jié)果評(píng)估的規(guī)范，引入了RDE檢測(cè)作為輕型車(chē)排放法規(guī)的II型試驗(yàn)，并規(guī)定了實(shí)施日期和相關(guān)污染物的符合性因子。為分析研究新法規(guī)要求，本文通過(guò)基于廣州路況的輕型車(chē)RDE測(cè)試，探索滿(mǎn)足新法規(guī)要求的車(chē)輛行駛特征參數(shù)，找到適合廣州路況的試驗(yàn)路線(xiàn)，為新法規(guī)的有效實(shí)施提供一些可借鑒的操作模式。

2 RDE測(cè)試規(guī)程

2015年5月，RDE檢測(cè)規(guī)程的技術(shù)參數(shù)正式被歐盟理事會(huì)批準(zhǔn)，但是一些主要內(nèi)容如執(zhí)行日期和限值的松緊程度等仍然需要最終敲定。由于RDE的引入，必然導(dǎo)致汽車(chē)在尾氣檢測(cè)時(shí)遭遇排放值遠(yuǎn)劣于NEDC條件下的表現(xiàn)，為避免出現(xiàn)由于未通過(guò)型式認(rèn)證而可能造成的柴油車(chē)大規(guī)模停產(chǎn)現(xiàn)象，歐盟委員會(huì)和成員國(guó)提出“合規(guī)因子”或“一致性因子”，相當(dāng)于擴(kuò)大了限值，使得RDE排放試驗(yàn)結(jié)果更容易滿(mǎn)足限值，也為各個(gè)主機(jī)廠(chǎng)技術(shù)升級(jí)留出時(shí)間。我國(guó)輕型汽車(chē)國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)在2016年12月發(fā)布，實(shí)施要求在2023年7月1日前企業(yè)必須申報(bào)RDE的測(cè)試結(jié)果，并從2023年7月1日起強(qiáng)制實(shí)施RDE的NTE排放限值要求。與國(guó)五法規(guī)相比對(duì)各污染物的排放限值均增加了40%～50%左右，在低溫試驗(yàn)和蒸發(fā)排放的控制上也更加嚴(yán)格。在實(shí)施步驟上我國(guó)國(guó)VI排放標(biāo)準(zhǔn)污染物限值分為6a和6b兩個(gè)階段，為各研究機(jī)構(gòu)和廠(chǎng)商提供一定的優(yōu)化升級(jí)時(shí)間，VI標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將極大促進(jìn)提升我國(guó)車(chē)用油品質(zhì)和汽車(chē)排放控制能力。

3 試驗(yàn)測(cè)試要求和方法

3.1 RDE測(cè)試一般要求

RDE試驗(yàn)要求在實(shí)際路面環(huán)境下進(jìn)行，行駛路線(xiàn)需要連續(xù)不間斷，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)記錄，中途不能中斷污染物采樣。PEMS應(yīng)由外部電源供電，不能從汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)獲得電能;在安裝PEMS時(shí)，盡量做到對(duì)車(chē)輛性能及空氣動(dòng)力學(xué)特性的影響降到最低。從車(chē)輛啟動(dòng)到試驗(yàn)開(kāi)始，盡量縮短怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)在90-120min之間。車(chē)輛荷載除了自身重量外，包含駕駛員、測(cè)試員和試驗(yàn)裝備，總的荷載要求不要超過(guò)車(chē)輛最大荷載的90%。在測(cè)試環(huán)境要求了，除了常規(guī)環(huán)境條件外，歐盟RDE法規(guī)增加了擴(kuò)展環(huán)境條件，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，對(duì)部分環(huán)境條件又做了進(jìn)一步擴(kuò)展。

如果環(huán)境溫度和海拔高度條件中至少有一個(gè)被擴(kuò)展，環(huán)境條件就成為“擴(kuò)展環(huán)境條件”。如果試驗(yàn)過(guò)程中，部分試驗(yàn)超出了擴(kuò)展試驗(yàn)條件，則試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。

3.2 RDE測(cè)試行駛路線(xiàn)要求

在行駛路線(xiàn)上，由于我國(guó)與歐洲的道路交通狀況不同以及道路交通法規(guī)有所差異，對(duì)歐盟RDE法規(guī)中的行駛路線(xiàn)要求也根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況進(jìn)行了修改，要求如下：

市區(qū)<60km/h;60km/h<市郊<90km/h;高速>90km/h

市區(qū)、市郊、高速分別占比34%、33%、33%，誤差控制在±10%內(nèi)，但市區(qū)比例不可低于29%;

正常情況下，車(chē)速不應(yīng)超過(guò)120km/h，但在不超過(guò)高速路段行駛時(shí)間的3%的時(shí)間內(nèi)，最高車(chē)速最多增加15km/h;

市區(qū)平均車(chē)速應(yīng)在15-40km/h之間，停車(chē)階段指實(shí)際車(chē)速小于1km/h，應(yīng)占市區(qū)行駛時(shí)間的6-30%（6-10min），市區(qū)行駛可包含10s或更長(zhǎng)的停車(chē)時(shí)間，如果單次停車(chē)時(shí)間超過(guò)180s，應(yīng)剔除;

市區(qū)、市郊、高速路段的最小行駛距離為16km，（市區(qū)、市郊19-21km左右，高速24-26km左右）;

高速路段行駛至少覆蓋90-110km/h的車(chē)速范圍，車(chē)速高于100km/h的時(shí)間應(yīng)達(dá)到至少5分鐘以上（10-12min）;

累計(jì)海拔正增量不大于1200m/100km。

3.3 RDE測(cè)試數(shù)據(jù)處理要求

根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，在國(guó)VI法規(guī)中，RDE試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法選擇使用CO2移動(dòng)平均窗口法，試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)和結(jié)果的完整性和有效性進(jìn)行校驗(yàn)，如果校驗(yàn)不能通過(guò)則RDE試驗(yàn)行程無(wú)效。

4 試驗(yàn)路線(xiàn)選擇和路況分析

4.1 路線(xiàn)選擇

根據(jù)國(guó)VI法規(guī)要求，RDE測(cè)試路線(xiàn)盡可能覆蓋正常駕駛的各種工況條件。廣州市內(nèi)高速堵車(chē)嚴(yán)重，京港澳高速幾乎無(wú)法完成試驗(yàn)，車(chē)輛速度很難達(dá)到100km/h以上，因此試驗(yàn)路線(xiàn)避開(kāi)熱門(mén)的車(chē)多的高速路，最后選擇珠三角環(huán)線(xiàn)高速和濟(jì)廣高速，車(chē)輛相對(duì)較少，可用最短時(shí)間和里程完成試驗(yàn)。

試驗(yàn)前按照要求安裝PEMS設(shè)備，主控電腦和緊急停止開(kāi)關(guān)按鈕安裝在副駕駛位置，由試驗(yàn)操作員進(jìn)行操作控制。溫濕度測(cè)量?jī)x和GPS接收器安裝在車(chē)輛頂部，氣態(tài)污染物分析儀和顆粒物分析儀安裝在車(chē)輛后備箱中，蓄電池可根據(jù)車(chē)輛空間情況靈活放置。將儀器安裝固定好并做好絕緣防護(hù)，后備箱空間不夠時(shí)可以考慮放倒后排座椅。

4.2 試驗(yàn)駕駛過(guò)程分析

在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前進(jìn)行數(shù)據(jù)的初始采樣、測(cè)量并記錄各項(xiàng)參數(shù)。測(cè)試車(chē)輛按照預(yù)先設(shè)定的路線(xiàn)，不間斷行駛，OBS-ONE對(duì)不同速度段里程比例和平均車(chē)輛進(jìn)行測(cè)量，試驗(yàn)操作員根據(jù)市區(qū)、市郊和高速等路段的行駛進(jìn)行駕駛工況切換，車(chē)輛行駛里程不低于最低測(cè)試要求（各速度段均為16km），試驗(yàn)時(shí)間控制在90min～120min之間。

RDE測(cè)試結(jié)束后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)束數(shù)據(jù)采樣和記錄，保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)并將設(shè)備切換到暫停狀態(tài)。回到測(cè)試起點(diǎn)后對(duì)PEMS分析儀進(jìn)行零點(diǎn)和量距點(diǎn)漂移檢查，檢查結(jié)果需要符合國(guó)VI法規(guī)中的相應(yīng)要求。

如果零點(diǎn)量距點(diǎn)漂移不在規(guī)程要求的范圍內(nèi)，則測(cè)試結(jié)果無(wú)效。如果零點(diǎn)漂移在有效范圍內(nèi)，可以在驗(yàn)證量距點(diǎn)漂移前完成對(duì)分析儀的零點(diǎn)標(biāo)定。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

使用移動(dòng)平均法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行積分，計(jì)算每個(gè)窗口污染物的排放;在各個(gè)窗口進(jìn)行加權(quán)計(jì)算時(shí)按照計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)I型試驗(yàn)CO2排放的特征曲線(xiàn)之間的公差進(jìn)行，分別計(jì)算得到市區(qū)、市郊和高速不同路段的平均排放結(jié)果和總里程排放結(jié)果，最后根據(jù)三個(gè)階段不同窗口的計(jì)算結(jié)果對(duì)試驗(yàn)的完整性和有效性進(jìn)行確認(rèn)。實(shí)際駕駛為在日常駕駛環(huán)境下進(jìn)行的測(cè)試，從出發(fā)到目的地，做一次完整的試驗(yàn)循環(huán)。模擬駕駛是在城市道路受限的情況下，通過(guò)模擬停車(chē)、急加減速等方式對(duì)城市道路狀況進(jìn)行模擬駕駛，完成試驗(yàn)循環(huán)。實(shí)際駕駛路況與模擬駕駛試驗(yàn)的結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下：

從以上結(jié)果可以看出，測(cè)試行駛里程和時(shí)間均滿(mǎn)足規(guī)程要求，三個(gè)階段的行駛里程均超過(guò)16公里。實(shí)際駕駛的平均行駛時(shí)間和行駛距離均大于模擬駕駛的平均行駛時(shí)間和行駛距離，按照試驗(yàn)要求，完成一次試驗(yàn)，在相同道路環(huán)境下選擇不同駕駛方式對(duì)總距離和總時(shí)間有一定影響。模擬駕駛1和模擬駕駛2都是在實(shí)際道路上使用模擬駕駛方式，通過(guò)改變駕駛速度來(lái)模擬不同路況，并分配好三個(gè)階段的行駛距離和時(shí)間，因此市區(qū)、市郊和高速正常高速占比都可以達(dá)到100%，滿(mǎn)足法規(guī)要求的邊界條件要求。

6 總結(jié)

通過(guò)以上試驗(yàn)，可以得到以下結(jié)論：

兩種模擬駕駛模式下，模擬2的駕駛條件滿(mǎn)足法規(guī)要求的各項(xiàng)條件，實(shí)際排放結(jié)果最接近試驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果;模擬1雖然可以滿(mǎn)足時(shí)間、路線(xiàn)、窗口占比等要求，但是對(duì)實(shí)際排放效果有較大影響，偏離實(shí)際道路排放結(jié)果，可見(jiàn)模擬2更適合進(jìn)行RDE試驗(yàn)（如圖1所示）。最后，按照市區(qū)-郊高速依次遞增的公里數(shù)行駛，在行駛路線(xiàn)、窗口占比上更有可能滿(mǎn)足RDE邊界條件。

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