王勃，戴春蓓，李菁元，閆峰

(中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300)

輕型車RDE試驗方法研究

王勃，戴春蓓，李菁元，閆峰

(中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300)

通過車載試驗研究國六征求意見稿II型試驗方案，并通過試驗分別研究實際駕駛與模擬駕駛規(guī)律及駕駛行為對法規(guī)要求的窗口適應(yīng)性。結(jié)果顯示：按照市區(qū)-郊區(qū)-高速公路的運行模式進行RDE試驗，若控制車輛運行方案為市區(qū)19～20 km，郊區(qū)20～21 km，高速公路23～24 km，試驗總時間控制在5 400～5 500 s，試驗總距離63～66 km，市區(qū)行駛3 400 s以上轉(zhuǎn)入郊區(qū)行駛，可以更容易保證駕駛循環(huán)進入RDE的窗口邊界，反之，則試驗容易失敗。

輕型車；RDE試驗方法；實際駕駛；模擬駕駛

0 引言

機動車污染已經(jīng)成為影響大城市環(huán)境污染主要因素之一，隨著對環(huán)境與健康研究的深入，世界各國逐步引入和執(zhí)行了越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)。與此同時，檢測手段的相對局限性，導(dǎo)致車輛的真實排放與法規(guī)排放的差異較大；為應(yīng)對此現(xiàn)象，歐盟最新排放法規(guī)中逐步引入RDE(Real Driving Emission)的排放要求，擬于2017年開始實施2.1倍限值，2019年實施1.5倍的限值。歐盟法規(guī)G3 1515125中規(guī)定了關(guān)于輕型乘用車和商用車RDE測試相關(guān)內(nèi)容：從2016年4月開始，RDE測試僅要求監(jiān)測和提交數(shù)據(jù)；從2017年9月開始，所有新型式核準(zhǔn)車輛要求進行RDE測試，CF=2.1；從2019年9月開始，所有新車要求進行RDE測試，CF=1.5；海拔由0～700 m擴展到700～1 300 m后CF放寬1.6倍，適用于新車認(rèn)證、生產(chǎn)一致性和在用車符合性[1-3]。

我國第六階段輕型車排放標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿中II型試驗修訂原雙怠速試驗為真實道路排放(RDE)要求。為分析研究新法規(guī)要求，文中通過車輛真實道路排放測試，探索滿足法規(guī)邊界限制的車輛行駛特征參數(shù)，探索出可靠合理駕駛的具體試驗方法，對比研究RDE實際駕駛和道路模擬駕駛的差異，為法規(guī)認(rèn)證試驗的實施提供實際可行的操作模式[4]。

1 試驗設(shè)備和方法

試驗車輛及設(shè)備安裝如圖1所示,試驗所用車輛參數(shù)、試驗環(huán)境條件及測試設(shè)備如表1所示。

圖1 車內(nèi)車外設(shè)備表1 試驗條件說明

試驗用油95號汽油車輛某國五車型環(huán)境溫度15～20℃海拔1300m測試設(shè)備AVLM.O.V.E

道路的選擇方法：首先通過網(wǎng)絡(luò)地圖選取多條符合國六II型試驗的行駛路線要求，并分別進行實地考察摸索，排除嚴(yán)重堵車、海拔差距大、高架橋涵洞過多等因素，最終選取一條相對合適的、符合國六法規(guī)要求(市區(qū)-郊區(qū)-高速公路)的路線進行試驗。

實際駕駛及模擬駕駛的道路選擇如表2所示。(實際駕駛[5]：在日常駕駛環(huán)境中進行測試，從出發(fā)地到目的地，作一次完整的試驗循環(huán)。模擬駕駛：在城市道路受限的情況下，通過停車和急加減速的駕駛方式，來模擬城市道路擁堵狀態(tài)、等待信號燈的狀態(tài)，從而完成一次試驗循環(huán)。實際駕駛1、2和模擬駕駛1、2代表分別做的兩組試驗)。

表2 試驗道路選擇

按照II型試驗的行駛路線要求，在同一城市，某車型車分別進行道路實際駕駛和道路模擬駕駛。按照市區(qū)-郊區(qū)-高速公路模式連續(xù)運行的方式，即當(dāng)市區(qū)行駛里程達(dá)到16 km以上時轉(zhuǎn)為郊區(qū)行駛，市區(qū)和郊區(qū)占比達(dá)到50%平衡時，將轉(zhuǎn)入高速公路行駛[3]。表3是兩種駕駛方式的說明。圖2表示實際駕駛的兩種速度曲線，圖3表示模擬駕駛的兩種速度曲線。

表3 駕駛模式說明

圖2 實際駕駛速度曲線

圖3 模擬駕駛速度曲線

按照法規(guī)要求，試驗需要滿足所有路段的條件，包括市區(qū)、郊區(qū)和高速公路的速度范圍要求及窗口占比范圍和CO2排放要求。當(dāng)其中一項或多項不能滿足條件時即試驗失敗。

2 試驗結(jié)果分析

試驗結(jié)果采用PEMs后處理軟件進行計算，根據(jù)移動窗口平均法進行數(shù)據(jù)處理，并基于WLTP的I型試驗CO2排放量確定窗口大小(選擇CO2排放量的1/2設(shè)定窗口)。采用移動平均的方法對試驗結(jié)果進行積分，對每個窗口計算污染物排放及CO2排放。計算平均車速，依據(jù)3個階段中每個窗口計算結(jié)果，確定試驗的完整性及試驗達(dá)標(biāo)性。同時在各個窗口的加權(quán)計算時按照計算結(jié)果與試驗室I型試驗CO2排放的特征曲線之間的公差進行，分別得出3個路段的平均排放結(jié)果以及總里程的排放結(jié)果。

2.1 試驗駕駛路況分析

實際駕駛及模擬駕駛試驗結(jié)果統(tǒng)計如表4所示。試驗總時間和運行距離分別如圖4、圖5所示。

表4 統(tǒng)計結(jié)果

圖4 試驗總時間

圖5 試驗車輛運行距離

法規(guī)要求整個行駛過程持續(xù)時間應(yīng)在5 400～7 200 s之間，市區(qū)、郊區(qū)、高速路段最小行駛距離均為16 km，意味著行駛總距離大于等于48 km。試驗時，實際駕駛的平均運行時間6 236.5 s，平均運行距離69.3 km；模擬駕駛平均運行時間5 445.5 s，平均運行距離64.7 km。

實際駕駛1和2，平均行駛總時間6 236.5 s；模擬駕駛1和2，平均行駛時間5 445.5 s：兩種駕駛方式都能滿足要求的行駛時間5 400 s以上。實際駕駛平均行駛總距離69.225 km，高于最小行駛距離44%；模擬駕駛平均行駛距離64.71 km，高于最小行駛距離38%。實際駕駛的平均總時間高于模擬駕駛的平均總時間的14.5%，實際駕駛平均總距離高于模擬駕駛平均行駛距離的7%。按照試驗要求，完成一次試驗(無論最終試驗是否滿足RDE窗口條件)，相同道路選擇不同駕駛方式對總距離總時間有較大影響[6]。

在實際駕駛狀態(tài)下,市區(qū)平均公里數(shù)26.25 km，郊區(qū)平均公里數(shù)26.9 km，高速公路平均公里數(shù)16.1 km，行駛總時間在6 100～6 400 s之間。

實際駕駛1由于市區(qū)道路較為通暢，運行夠16 km時，行駛時間只有2 700 s，為了保證總時間超過5 400 s而相應(yīng)拉長了行駛距離，市區(qū)和郊區(qū)總公里數(shù)變長，剩余能夠運行在高速上的路程變短。實際道路市區(qū)過于平緩，導(dǎo)致市區(qū)正常窗口比例很小，高速長時間怠速多，正常窗口不夠，試驗失敗。

實際駕駛2市區(qū)道路較擁堵，行駛16 km時轉(zhuǎn)為郊區(qū)行駛，由于高速長時間低速行駛，高速道路也都進入到市區(qū)、郊區(qū)窗口占比，市區(qū)和郊區(qū)總公里數(shù)變長，剩余能夠運行在高速公路上的路程變短，導(dǎo)致高速比例少，高速難于進入正常窗口，試驗失敗。

在模擬駕駛狀態(tài)下，市區(qū)平均公里數(shù)19.9 km，郊區(qū)平均公里數(shù)20.5 km，高速平均公里數(shù)24.3 km，行使總時間在5 400～5 500 s之間。

模擬駕駛1和模擬駕駛2都是在實際道路上用模擬的駕駛方式，不斷改變行駛速度，模擬停車、等燈信號等情景，分配好合理的行駛距離和行駛總時間，這樣，市區(qū)、郊區(qū)正常窗口占比都能達(dá)到100%，滿足法規(guī)邊界條件要求。若由于道路臨時變化的原因，導(dǎo)致高速路運行過半，選擇了折返路線再運行，會產(chǎn)生進出收費站的停車長怠速時間，影響到了正常窗口占比，若高速窗口能控制在50%以上也能達(dá)到法規(guī)邊界條件要求。

2.2 排放及油耗分析

圖6—圖9是實際駕駛結(jié)果和試驗室WLTC(World harmonized Light vehicks Test Cycles)結(jié)果的油耗和排放的數(shù)據(jù)分析圖，表5是試驗結(jié)果的詳細(xì)數(shù)據(jù)。

由圖6—圖9及表5可得：實際駕駛1、2狀態(tài)下，油耗低于試驗室WLTC的8%～13%，CO2排放量低于試驗室WLTC的14%～17%，CO排放量遠(yuǎn)低于試驗室排放量。

圖6 不同駕駛方式車輛油耗

圖7 不同駕駛方式車輛CO排放量

圖8 不同駕駛方式車輛CO2排放量

圖9 不同駕駛方式車輛NOx排放量表5 車輛排放油耗及排放測試結(jié)果

方式油耗排放量/(g·km-1)CO2COTHCNMHCCH4NOx實際19.96226.20.20.0010.00100.011實際210.43236.90.170.0010.00100.023模擬113.45305.60.330.0010.00100.017模擬211.02249.40.330.0010.00100.015WLTC11.392730.710.0010.00100.014

模擬駕駛1狀態(tài)下，由于處在激烈駕駛情形，油耗與實際排放差距大，油耗高于試驗室轉(zhuǎn)鼓WLTC的15%，氮氧化物排放高于轉(zhuǎn)鼓WLTC的18%。模擬駕駛2狀態(tài)下，正常等燈的情形下，根據(jù)邊界條件需求時間長短模擬短時停車，油耗差距3%，NOx排放與試驗室WLTC實際結(jié)果大致相當(dāng)。因此，模擬駕駛2的方式既能較好地滿足法規(guī)要求的窗口邊界條件，排放結(jié)果相對于其他駕駛模式也最接近于試驗室循環(huán)實際排放結(jié)果。

3 結(jié)論

(1)實際駕駛?cè)粢獫M足窗口條件，需要不斷增加行駛距離和時間，導(dǎo)致實際駕駛可以滿足行駛線路和行駛試驗的要求，但難于滿足窗口占比法規(guī)要求。

(2)模擬駕駛1能夠滿足行駛試驗、行駛線路、窗口占比、正常窗口占比等各項要求，但是對排放結(jié)果影響大，偏離實際道路排放結(jié)果。模擬駕駛2能滿足行駛試驗、行駛線路、窗口占比、正常窗口占比等各項要求，實際排放結(jié)果最接近于試驗室測試結(jié)果。道路模擬2駕駛方式是最優(yōu)選的進行RDE試驗方式。

(3)按照市區(qū)-郊區(qū)-高速依次遞增的公里數(shù)運行最可能滿足窗口條件，如市區(qū)運行19～20 km、郊區(qū)運行20～21 km、高速公路運行23～24 km，試驗總時間在5 400～5 500 s，試驗總距離63～66 km，市區(qū)行駛3 400 s以上轉(zhuǎn)入郊區(qū)行駛，則行駛試驗、行駛線路、窗口占比、正常窗口占比更容易進入RDE邊界條件。

【1】方榮華,彭美春,吳曉偉,等.出租車PEMS與VMAS排放測試比較[J].車用發(fā)動機,2011(2):42-46. FANG R H,PENG M C,WU X W,et al.Comparison between PEMS and VMAS Based on Taxi Emission Measurement[J].Vehicle Engine,2011(2):42-46.

【2】馬冬,趙陽,梁賓.不同行駛工況下輕型汽車排放特性研究[J].北京汽車,2010(4):9-11,16.

【3】付松青,彭磊,秦孔建,等.混合動力電動汽車測試方法[J].汽車工程師,2010(10):49-52. FU S Q,PENG L,QIN K J,et al.Test Method of Hybrid Electric Vehicle[J].Auto Engineer,2010(10):49-52.

【4】陳燕濤.基于PEMS技術(shù)的重型客車道路排放評估[J].重型汽車,2007(3):8-10.

【5】張雄,李孟良,喬維高.汽車排放污染物測試的發(fā)展方向——車載排放測試[J].北京汽車,2006(6):34-39.

【6】陳重.汽車發(fā)動機原理和汽車?yán)碚揫J].黑龍江交通科技,2008,31(6):108.

Research on RDE Test Methods for Light-duty Vehicle

WANG Bo, DAI Chunbei ,LI Jingyuan,YAN Feng

(China Automotive Technology & Research Center, Tianjin 300300,China)

Based on the vehicle test, the compliance analysis was studied for the China six stage standard II type test scheme. The actual driving and simulated driving laws and the windows adaptation of the driving behavior to the regulatory requirements were studied.The results show that in urban, suburban, high-speed operation mode of RDE testing, controlling the operation scheme of a vehicle for urban 19～20 km, suburban 20～21 km,high speed 23～24 km,total time in 5 400～5 500 s, the total distance 63～66 km, urban driving time over 3 400 s into suburban driving,it is assured that the driving cycle can easily come into the RDE window conditions, contrarily,the experiment is easy failure.

Light-duty vehicle; RDE test methods;Real driving; Simulated driving

2016-11-21

王勃(1987—)，男，本科，主要從事排放標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、政策方向研究。E-mail：373617714@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.03.002

U461.91

A

1674-1986(2017)03-006-04