國七和歐Ⅶ法規(guī)中RDE試驗內(nèi)容制定進展研究

摘要：本文簡述了中國和歐盟第六階段排放法規(guī)中實際道路行駛排放（RDE）試驗內(nèi)容的發(fā)展過程及現(xiàn)狀；介紹了中國和歐洲第七階段法規(guī)中RDE 試驗的研究進展，對比分析了國六和國七法規(guī)、歐Ⅵ和歐Ⅶ法規(guī)中RDE 試驗在污染物種類及限值、測試方法、環(huán)境條件、有效性判定依據(jù)、排放結(jié)果計算方法等方面的變化和調(diào)整，總結(jié)了歐Ⅶ和國七法規(guī)中RDE 試驗在研究方向上的差異，對后續(xù)開展國七和歐Ⅶ RDE 試驗有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：實際道路行駛排放試驗；國七；歐Ⅶ

中圖分類號： U467 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

實際道路行駛排放試驗（RDE）是歐盟在歐Ⅵ階段排放法規(guī)中首次提出，用來驗證車輛實驗室排放和道路排放的差異，從而確定車輛是否存在排放作弊行為。我國國六階段排放法規(guī)中也引入RDE 試驗作為型式認證試驗，試驗方法在歐盟法規(guī)的基礎(chǔ)上結(jié)合我國實際情況做出了一些修改。2023 年，歐盟和我國分別提出了第七階段的法規(guī)草案，其中RDE 試驗內(nèi)容和方法發(fā)生較大變化。本文介紹了中歐RDE 法規(guī)發(fā)展過程及現(xiàn)狀，并分析了國七階段和歐Ⅶ階段RDE 法規(guī)研究進展及差異對比。

1 歐盟法規(guī)中RDE 試驗內(nèi)容發(fā)展過程及現(xiàn)狀

2016 年3 月，歐盟發(fā)布法規(guī)EU No.2016/427，其中第一次提出RDE 試驗。法規(guī)中規(guī)定RDE 試驗的試驗流程、邊界條件、設(shè)備要求和數(shù)據(jù)處理方法等內(nèi)容，但其中很多細節(jié)內(nèi)容尚未完善，仍處在TBD 的狀態(tài)[1]。同年4 月，歐盟發(fā)布法規(guī)EUNo.2016/646，作為No.2016/427 法規(guī)的修訂案，其中RDE 試驗行程要求上增加了“單次停車超過 180 s，停車段排放剔除”一項；暫定NOx 的CF 因子為1.5（過渡期為2.1）；增加了行程動力學(xué)特性和累計正海拔增加高度驗證2 個附錄。

2017 年6 月， 歐盟發(fā)布法規(guī)EU No.2017/1151， 這套法規(guī)并未對前2 部法規(guī)進行改動，而是將前2 部法規(guī)內(nèi)容整合為一套法規(guī)，作為后續(xù)修訂的基礎(chǔ)。同年7 月，歐盟發(fā)布法規(guī) EUNo.2017/1154，其中增加了RDE 試驗固體懸浮微粒質(zhì)量/ 顆粒數(shù)量（PN）測量設(shè)備的相關(guān)要求，并規(guī)定PN 的CF 因子為1.5 ；冷起動階段排放保留，參與最終計算；單次停車不得超過300 s ；對于有速度上限的車輛調(diào)整了試驗車速范圍；增加了不可外接充電（NOVC-HEV 車輛）和可外接充電（OVC-HEV 車輛）車輛的試驗要求和數(shù)據(jù)處理方法。2017 年9 月，歐洲進入歐Ⅵ C 階段，其中RDE 試驗按照No.2017/1154 法規(guī)進行。

2018 年11 月，歐盟發(fā)布法規(guī)EU No.2018/1832，其中將RDE 試驗NOx 的CF 因子調(diào)整為 1.43 ；新增試驗車輛需至少磨合3 000 km 的要求；刪除了數(shù)據(jù)處理方法之一的功率層級法（CLEAR）；對另一數(shù)據(jù)處理方法移動平均窗口法（MAW）進行調(diào)整，MAW 法只作為試驗有效性判定，其排放結(jié)果不再作為最終結(jié)果；不再使用之前的計算方法，提出當(dāng)量系數(shù)法，將內(nèi)燃機車和混動車的試驗有效性判定要求和計算方法統(tǒng)一。2020 年，歐洲進入歐Ⅵ D 階段，其中RDE 試驗按照No.2018/1832 法規(guī)進行[2]。2023 年2 月，歐盟發(fā)布法規(guī)EU No.2023/443，其中將RDE試驗NOx 和PN 的CF 因子進一步調(diào)整為1.1 和1.34 ；擴展了試驗溫度條件，RDE 試驗常規(guī)溫度修改為0 ～ 35℃，擴展溫度修改為35 ～ 38℃。2023 年9 月，歐洲進入歐Ⅵ E 階段，其中RDE 試驗按照No.2023/443 法規(guī)進行。

2 中國法規(guī)中RDE 試驗內(nèi)容發(fā)展過程及現(xiàn)狀

2016 年12 月， 環(huán)境部發(fā)布輕型車國六標(biāo)準(zhǔn)GB18352.6-2016，經(jīng)過數(shù)次修訂后，整合了歐洲2016/427 號和2016/646 號法規(guī)的全部內(nèi)容，并結(jié)合我國國情進行了一些調(diào)整。同時，參考了2017/1154 號中有關(guān)PN 顆粒物數(shù)量測量設(shè)備要求，以及NOVC-HEV 車輛和OVC-HEV 車輛的試驗要求和計算方法等內(nèi)容，形成了現(xiàn)在國六法規(guī)中附錄D 的 RDE 試驗標(biāo)準(zhǔn)[3]。

2017 年9 月，在歐洲2017/1154 號法規(guī)發(fā)布后，機動車排污監(jiān)控中心（VECC）曾發(fā)布輕型車國六RDE 試驗規(guī)程（試用稿）。此版規(guī)程幾乎全部參考歐洲2017/1154 號法規(guī)內(nèi)容，包括冷起動的相關(guān)要求，但后續(xù)國六標(biāo)準(zhǔn)并未對冷起動的部分作出改動。2018 年12 月，VECC 發(fā)布《輕型車國六標(biāo)準(zhǔn)實施細則（試行）》。此版細則中對國六標(biāo)準(zhǔn)中的RDE 試驗內(nèi)容進行了補充說明，包括試驗流程、有效性判定和計算方法等方面。該細則進一步解釋RDE試驗流程中一些存在爭議的環(huán)節(jié)，對于標(biāo)準(zhǔn)起到很好的補充作用。

3 國七法規(guī)中RDE 試驗內(nèi)容研究進展

2022 年，VECC 開始組織國內(nèi)檢測機構(gòu)、整車及零部件企業(yè)、高校等單位，開展國七階段預(yù)研工作。2023 年5 月，RDE 工作組發(fā)布《輕型汽車污染物與溫室氣體排放限值及測量方法（中國第七階段）附錄：實際形式排放測試規(guī)程》并開會研討。國七階段法規(guī)RDE 試驗內(nèi)容相比國六階段，出現(xiàn)了較大的變化。

3.1 污染物種類和限值變化

如表1 所示，國六階段，RDE 試驗需要測量的氣態(tài)污染物有CO、NOx，顆粒物有23 nm PN。國七階段，氣態(tài)污染物增加了THC、CH4、NMHC、N2O、NH3 和HCHO 等，種類大大增加；顆粒物方面，增加了10 nm PN 和細顆粒物（PM）質(zhì)量的測量要求。

由此改動可以看出，國七階段RDE 試驗需要檢測的污染物數(shù)量和轉(zhuǎn)鼓試驗進一步對齊，對于車輛尾氣排放污染物在實際行駛過程中的排放水平更為重視。國七草案中也對車載排放測量設(shè)備提出了相應(yīng)污染物測量原理和精度要求。目前主流車載設(shè)備已經(jīng)具備雙通道氫離子火焰碳氫分析儀，用于測量THC、CH4 和NMHC ；量子激光分析儀（QCL）， 用于測量NH3 和N2O ；10 nm PN 分析儀，可滿足法規(guī)要求。對于HCHO 的測量，目前車載設(shè)備尚未開發(fā)相關(guān)測量單元，需等待進一步研究。

在污染物限值要求方面，國六階段采用的是Ⅰ型試驗限值結(jié)合CF 因子的方式。國七草案中并沒有沿用這種方法，而可能設(shè)置RDE 試驗的獨立排放限值。目前草案中對限值數(shù)值尚未有具體規(guī)定，等待后續(xù)進一步研究。

3.2 環(huán)境條件調(diào)整

如表2 所示，海拔由國六的普通、擴展和進一步擴展3 個階段，合并為普通和擴展2 個階段，同時取消了進一步擴展系數(shù)。溫度的普通范圍由0 ～ 30℃調(diào)整為0 ～ 35℃，擴展范圍的上下限由-7℃和35℃調(diào)整為-10℃和40℃。國七階段RDE 試驗溫度范圍擴大，更符合我國實際情況。

國六中規(guī)定，如果試驗環(huán)境條件超出范圍，則試驗失敗。國七草案中將這一條修改為，排放合格的情況下，若海拔、溫度超出規(guī)定，可以認定試驗有效。國七中對于試驗有效性判定的調(diào)整，解決了在夏天、冬天及高海拔地區(qū)等環(huán)境條件較惡劣的時期和地區(qū)無法開展試驗的問題。

3.3 新增車輛冷起動和預(yù)處理要求

如表3 所示，國六法規(guī)中規(guī)定，冷起動階段不參與排放計算，所以RDE 試驗沒有冷起動的要求，車輛試驗前無需預(yù)處理和浸車。國七草案中規(guī)定，冷起動部分計入排放結(jié)果計算，增加了車輛試驗前預(yù)處理和浸車的要求。其中，車輛預(yù)處理有4 種方式，在實際道路和轉(zhuǎn)鼓上進行均可；車輛浸車時間為6 ～ 56 h，和Ⅰ型試驗浸車時間接近。同時需要保證試驗開始時發(fā)動機冷卻液溫度與測試環(huán)境溫度相差不超過±2℃，說明浸車區(qū)需要進行溫控，最好將RDE 試驗前的浸車放在Ⅰ型試驗浸車區(qū)內(nèi)進行。

3.4 新增限速90 km/h 以下車輛試驗方法

對于最高車速限制在90 km/h 以下（包含90 km/h）的車輛，國六中沒有相關(guān)規(guī)定，RDE 試驗無法開展。國七草案中增加了這一部分車輛的試驗方法：只進行市區(qū)和市郊工況RDE 測試，行駛路線應(yīng)包括50% 市區(qū)路段和50% 市郊路段，行駛比例的誤差應(yīng)控制在±10% 以內(nèi)。市郊路段中應(yīng)涵蓋至少5 min 以上最高車速至最高車速減10 km/h 的速度范圍。整個RDE 試驗持續(xù)時間應(yīng)在60 ～ 90 min。窗口評價中只包含市區(qū)和市郊窗口，不包含高速窗口。

3.5 新增高海拔CO2 特性曲線修正方法

車輛在高海拔地區(qū)地區(qū)進行RDE 試驗，影響最顯著的就是油耗及CO2 排放。如果直接拿高海拔的CO2 排放數(shù)據(jù)和平原地區(qū)進行的Ⅰ型試驗數(shù)據(jù)進行窗口法計算，那么窗口正常性的結(jié)果會偏低，甚至導(dǎo)致試驗無效，從而無法正確反映車輛在高海拔地區(qū)實際的排放水平。

針對這一問題，國七草案中新增高海拔CO2 特性曲線修正方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在平均海拔700 m 以上的地區(qū)進行RDE 試驗，需要對Ⅰ型試驗CO2 的排放結(jié)果進行修正，其中市區(qū)、市郊和高速3 段CO2 排放結(jié)果根據(jù)不同海拔有不同的修正因子，修正后再進行窗口法的計算評估，可以更準(zhǔn)確地評估高海拔試驗的窗口正常性。

3.6 排放結(jié)果計算方式改變

如表4 所示，國七草案在排放結(jié)果計算上相比國六出現(xiàn)了較大變化，放棄移動平均窗口法，改用全程平均的方法，可以更直接、簡單地反映RDE 試驗排放結(jié)果。放棄移動平均窗口法，也弱化了RDE 試驗和Ⅰ型試驗在計算方面的聯(lián)系，和RDE 試驗限值獨立相呼應(yīng)。

4 歐Ⅶ法規(guī)中RDE 試驗內(nèi)容研究進展

2022 年11 月，歐盟發(fā)布歐Ⅶ排放法規(guī)草案，發(fā)布后歐盟各方針對草案內(nèi)容一直開展討論和修訂。其中RDE 試驗內(nèi)容相較于歐Ⅵ E 階段變化較大[4]。

4.1 污染物種類和限值

歐Ⅶ草案中公布了對M1、N1 車輛的限值要求，將柴油車限值加嚴(yán)到汽油車的限值水平，而汽油車限值與歐Ⅵ E 階段限值持平；增加NH3 排放限值；PN 顆粒物數(shù)量的粒徑要求從23 nm 加嚴(yán)至10 nm ；RDE 道路試驗CF 因子取消，限值與Ⅰ型試驗限值相同；對于短行程（10 km 以內(nèi)）試驗，RDE 道路試驗用排放總量作為判定依據(jù)，不使用距離特性排放。

4.2 測試方法

歐Ⅶ草案中取消了市區(qū)、市郊和高速各段里程、里程占比、平均車速及試驗時長等要求，試驗行程可由任意車速段、里程占比和時長構(gòu)成；將試驗里程規(guī)定為最短2 km，冷起動階段由試驗前5 min 改為試驗前2 km。

歐Ⅶ草案中還規(guī)定，對于無法在道路上完成測試的污染物，可采用試驗室RDE 循環(huán)進行測試。測試工況采用RDE 試驗路譜或試驗室其他測試循環(huán)，可以在實驗室模擬海拔、溫度、和道路坡度等邊界條件，但不允許模擬組合特定的邊界條件，如-7℃浸車、23℃試驗這種情況。因為這相當(dāng)于用擴展系數(shù)去做正常試驗，無法反映車輛真實排放水平。

4.3 環(huán)境條件

如表5 所示，歐Ⅶ草案中，將海拔擴展到1 800 m，溫度擴展為-10 ～ 45℃，RDE 試驗的環(huán)境條件大幅擴展。

4.4 有效性判定

歐Ⅶ草案規(guī)定，不再使用行程動力學(xué)、行程累計正海拔增加量作為行程有效性判定依據(jù)。同時，增加了功率質(zhì)量比WBT（kw/t）和平均功WBA（kw · h/km）。對不同WBT 車輛的行程，WBA 有不同要求。

（1）對功率質(zhì)量比大于等于50 kW/t 的所有車：WBA ＜ [ 待定：0.25…0.30] 時行程有效。

（2）對功率質(zhì)量比低于50 kW/t 的車以及所有N1 類車：WBA ＜ [ 待定：0.22…0.27] 時行程有效。

4.5 排放結(jié)果計算

歐Ⅶ草案采用全程平均法進行排放計算，需要計算首個10 km 和總行程的結(jié)果。如果總距離小于10 km，則將排放量作為結(jié)果，不計算除以距離的平均值；如果總距離超過10 km，則將綜合排放量除以總距離，并將結(jié)果與排放限值進行比。試驗中發(fā)生再生事件，計算其再生加權(quán)排放量，而不是試驗作廢。

5 國七與歐Ⅶ法規(guī)中RDE 試驗內(nèi)容差異分析

總體來看，國七法規(guī)草案中RDE 試驗內(nèi)容在國六的基礎(chǔ)上，大幅增加了污染物測量種類，修改排放限值，拓寬了試驗環(huán)境條件，增加了限速車輛試驗方法和海拔地區(qū)CO2 排放修正方法。同時，修改了排放結(jié)果計算方法，采用全程平均法，并將冷起動階段納入計算。RDE 試驗的行程要求、有效性判定和試驗流程等方面，大部分都被保留。

歐Ⅶ法規(guī)草案中RDE 試驗內(nèi)容則和現(xiàn)階段歐Ⅵ E 階段幾乎完全不同，不僅在行程要求、有效性判定發(fā)生大幅度改動，在污染物種類方面有所增加。污染物限值方面，將柴油和汽油車輛限值統(tǒng)一，環(huán)境條件也進一步拓寬。此外，排放結(jié)果計算改為平均法，需要計算前10 km 和總行程的排放結(jié)果。

6 結(jié)束語

國七和歐Ⅶ法規(guī)中RDE 試驗內(nèi)容在研究進展方向上有所不同。國七階段RDE 試驗傾向于在國六基礎(chǔ)上，多個維度進行拓展，使RDE 試驗更全面、直接地反映出車輛實際道路排放水平。歐ⅦRDE 試驗則傾向于使用自由度更高的試驗方法，取消原有試驗行程比例構(gòu)成和有效性判定，只要排放合格，試驗只行駛2 km 也沒有問題。檢測機構(gòu)應(yīng)針對國七和歐Ⅶ 法規(guī)中RDE 試驗內(nèi)容的不同變化做好應(yīng)對，充分了解試驗方法、邊界條件，新增滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的測試設(shè)備，為后續(xù)開展試驗打好基礎(chǔ)。

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作者簡介：

黃維斐，本科，工程師，研究方向為整車排放與節(jié)能。