轻型车RDE试验方法研究

摘要：近年全国机动车保有量达到3.48亿辆，汽车是污染物排放总量的主要贡献者，其排放的CO、HC、NOx和PM等主要污染物均超过90%。近年来，我国出台了更为严苛的汽车排放法规，来降低汽车的实际道路排放。其针对轻型车和重型车，均增加了使用便携式车载排放测试系统进行车辆排放测试的要求。轻型车的实际道路行驶污染物试验称为RDE试验。实际道路排放试验往往能够在复杂多变的环境下，将整车的真实排放水平反映出来。通过车辆真实道路排放测试，探索满足法规边界限制的车辆行驶特征参数，探索出可靠合理驾驶的具体试验方法，对比研究RDE实际驾驶和道路模拟驾驶的差异，为法规认证试验的实施提供实际可行的操作模式。

关键词：轻型车；RDE；试验方法

汽车在实际道路上行驶时的污染物排放与实验室测试的污染物排放之间存在着比较大的区别，而通过实际行驶污染物排放RDE试验则可以得到真实的汽车道路行驶排放特征。为了得到真实的汽车排放水平，轻型车排放标准中引入了RDE测试，并基于Ⅰ型试验CO2排放因子进行窗口正常性验证。当前,环境问题是全球关注的热点问题，世界各国法规规定的轻型车排放试验均按照特定试验循环工况在实验室转鼓上进行,而单一的实验室测试循环不能覆盖实际行驶情况下的运行工况,车辆的实验室测试循环排放结果与实际排放状况可能存在较大差异。为弥补实验室测试和实际道路测试结果的差异，排放法规增加了II型——实际行驶污染物排放试验RDE。

一、轻型车研究意义

目前，全球主要形成了三大排放体系，分别是欧盟、美国和日本排放标准，我国主要沿用欧盟排放标准，并在此基础上根据我国国情加以改动。将于2020年全面实施的国六轻型车排放标准是有史以来最为严厉的排放标准，这也要求了汽车排放控制技术和排放测试技术不断更新，评价车辆排放性能的体系愈加健全。

有大量研究表明，在试验室单一固定的试验工况下所测的车辆排放与实际道路排放有较大差异。车辆在实际道路驾驶下污染物的排放受诸多因素影响，例如驾驶员的驾驶行为（温和驾驶或激进驾驶）、环境因素（环境温度、湿度、海拔高度）、交通状况（车流量、交通灯状态）、道路状态（路面状况、道路坡度）、行驶路段（市区路段、市郊路段、高速路段），车辆负荷等，此外，数据处理方法也对车辆排放性能的评估也会产生影响。通过轻型车的实际道路排放特性研究，更全面、更真实的反映轻型汽车的实际排放水平，了解轻型车排放的一般规律，完善国六排放标准，对减少轻型汽车污染物排放，缓解环境污染，制定更加完善的轻型汽车排放控制策略具有一定的指导意义。

二、试验和方法

道路的选择首先通过网络地图选取多条符合国六II型试验的行驶路线要求，并分别进行实地考察摸索，排除严重堵车、海拔差距大、高架桥涵洞过多等因素，最终选取一条相对合适的、符合国六法规要求的路线进行试验:在日常驾驶环境中进行测试，从出发地到目的地，作一次完整的试验循环。模拟驾驶:在城市道路受限的情况下，通过停车和急加减速的驾驶方式，来模拟城市道路拥堵状态、等待信号灯的状态，从而完成一次试验循环。按照II型试验的行驶路线要求，在同一城市，某车型车进行道路实际驾驶和道路模拟驾驶。按照公路模式连续运行的方式，即当市区行驶里程达到16km以上时转为郊区行驶，市区和郊区占比达到50%平衡时，将转入高速公路行驶。按照法规要求，试验需要满足所有路段的条件，包括市区、郊区和高速公路的速度范围要求及窗口占比范围和CO2排放要求。当其中一项或多项不能满足条件时即试验失败。

三、试验结果分析

试验结果采用PEMs后处理软件进行计算，根据移动窗口平均法进行数据处理，并基于WLTP的I型试验CO2排放量确定窗口大小(选择CO2排放量的1/2设定窗口)。采用移动平均的方法对试验结果进行积分，对每个窗口计算污染物排放及CO2排放。计算平均车速，依据每个窗口计算结果，确定试验的完整性及试验达标性。同时在各个窗口的加权计算时按照计算结果与试验室I型试验CO2排

放的特征曲线之间的公差进行，分别得路段的平均排放结果以及总里程的排放结果。

1、试验驾驶路况分析。实际驾驶及模拟驾驶试验结果统计，法规要求整个行驶过程持续时间应在5400～7200s之间，高速路段最小行驶距离均为16km，意味着行驶总距离大于等于48km。试验时，实际驾驶的平均运行时间6236.5s，平均运行距离69.3km;模拟驾驶平均运行时间5445.5s，平均运行距离64.7km。实际驾驶平均行驶总时间6236.5s;模拟驾驶平均行驶时间5445.5s:两种驾驶方式都能满足要求的行驶时间5400s以上。实际驾驶平均行驶总距离69.225km，高于最小行驶距离44%;模拟驾驶平均行驶距离64.71km，高于最小行驶距离38%。实际驾驶的平均总时间高于模拟驾驶的平均总时间的14.5%，实际驾驶平均总距离高于模拟驾驶平均行驶距离的7%。按照试验要求，完成一次试验(无论最终试验是否满足ＲDE窗口条件)，相同道路选择不同驾驶方式对总距离总时间有较大影响[1]。在实际驾驶状态下，市区平均公里数26.25km，郊区平均公里数26.9km，高速公路平均公里数16.1km，行驶总时间在6100～6400s之间。实际驾驶由于市区道路较为通畅，运行够16km时，行驶时间只有2700s，为了保证总时间超过5400s而相应拉长了行驶距离，市区和郊区总公里数变长，剩余能够运行在高速上的路程变短。实际道路市区过于平缓，导致市区正常窗口比例很小，高速长时间怠速多，正常窗口不够，试验失败。在市区道路较拥堵，行驶16km时转为郊区行驶，由于高速长时间低速行驶，高速道路也都进入到市区、郊区窗口占比，市区和郊区总公里数变长，剩余能够运行在高速公路上的路程变短，导致高速比例少，高速难于进入正常窗口，试验失败。在模拟驾驶状态下，市区平均公里数19.9km，郊区平均公里数20.5km，高速平均公里数24.3km，行使总时间在5400～5500s之间。驾驶在实际道路上用模拟的驾驶方式，不断改变行驶速度，模拟停车、等灯信号等情景，分配好合理的行驶距离和行驶总时间都能达到100%，满足法规边界条件要求。若由于道路临时变化的原因，导致高速路运行过半，选择了折返路线再运行，会产生进出收费站的停车长怠速时间，影响到了正常窗口占比，若高速窗口能控制在50%以上也能达到法规边界条件要求。

2、排放及油耗分析。实际驾驶结果和试验室WLTC结果的油耗和排放的数据分析可得:实际驾驶状态下，油耗低于试验室WLTC的8%～13%，CO2排放量低于

试验室WLTC的14%～17%，CO排放量远低于试验室排放量[2]。模拟驾驶状态下，由于处在激烈驾驶情形，油耗与实际排放差距大，油耗高于试验室转鼓WLTC的15%，氮氧化物排放高于转鼓WLTC的18%。模拟驾驶在正常等灯的情形下，根据边界条件需求时间长短模拟短时停车，油耗差距3%，NOx排放与试验室WLTC实际结果大致相当[3]。因此，模拟驾驶既能较好地满足法规要求的窗口边界条件，排放结果相对于其他驾驶模式也最接近于试验室循环实际排放结果。

结论：

（1）实际驾驶若要满足窗口条件，需要不断增加行驶距离和时间，导致实际驾驶虽然可以满足行驶线路和行驶试验的要求，但难于满足窗口占比和正常窗口占比的法规要求，对排放结果影响大，偏离实际道路排放结果。

（2）模拟驾驶能够满足行驶试验、行驶线路、窗口占比、正常窗口占比等各项要求，实际道路排放结果最接近试验室测试结果。综上，道路模拟驾驶方式是最优选的进行RDE试验的方式。

参考文献：

[1]葛蕴珊，王亚超，董红磊.轻型车RDE窗口法在中国实际道路的适应性研究[J].北京理工大学学报，2019，40（9）：28.

[2]张得志，钱奇，李双艳.基于CO2排放的车辆路径优化模型及其算法研究[J].铁道科学与工程学报，2018，12（2）：29.

[3]罗佳鑫，温溢，杨正军.轻型车实际道路与实验室工况排放特性对比研究[J].车用发动机，2019（6）：64-70.