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0.引言

諸多數(shù)據(jù)表明，在試驗(yàn)室開展的排放測(cè)試結(jié)果與實(shí)際行駛排放結(jié)果存在較大差異。這主要是由于試驗(yàn)室內(nèi)是按照規(guī)定的試驗(yàn)循環(huán)，且為保證試驗(yàn)的復(fù)現(xiàn)性，試驗(yàn)室內(nèi)氣象條件（溫度、濕度、大氣壓）均在法規(guī)規(guī)定的極小范圍內(nèi)波動(dòng)。與實(shí)際道路測(cè)試相比，試驗(yàn)室條件較為單一，不能覆蓋車輛實(shí)際道路運(yùn)行狀況。制造商開發(fā)的減排技術(shù)在試驗(yàn)室測(cè)試中的減排效果會(huì)明顯好于道路上的減排效果，由于車輛制造商利用試驗(yàn)室運(yùn)行工況邊界條件狹窄這一事實(shí)，設(shè)計(jì)工程策略，使車輛在試驗(yàn)室工況下能夠保證良好的燃油經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)污染物限值的符合性。

車載排放測(cè)量系統(tǒng)（PEMS）在今年快速發(fā)展，可以安裝在實(shí)際道路行駛的車輛上，測(cè)試得到實(shí)際行駛過程中的排放特性，真實(shí)反映車輛在實(shí)際行駛中的排放特性。然而由于測(cè)試時(shí)的環(huán)境條件、駕駛員以及路線等的差異，同一輛樣車的測(cè)試結(jié)果也可能相差甚遠(yuǎn)，可以說實(shí)際道路排放測(cè)試結(jié)果的隨機(jī)性很大。可見，通過實(shí)際行駛排放檢測(cè)達(dá)到控制車輛排放需要一定的過程。

1.實(shí)際行駛排放發(fā)展歷程

1.1 重型車實(shí)際行駛排放

2013年2月，北京市環(huán)境保護(hù)局和北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《重型汽車排放污染物排放限值及測(cè)量方法（車載法）》，此標(biāo)準(zhǔn)主要參考EPA CFR 40 part 86和86.1370和CFR part 1065 subpart J部分、（EU）No 582/2011（修訂草案）以及HJ439-2008《車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車在用符合性技術(shù)要求》的部分技術(shù)內(nèi)容，并根據(jù)北京實(shí)際情況進(jìn)行了部分修訂。

2017年9月19日環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了HJ857-2017《重型柴油車、氣體燃料車排氣污染物車載測(cè)量方法及技術(shù)要求》。

2018年6月22日生態(tài)環(huán)境部及國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布了GB17691-2018《重型柴油車污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》，其中增加了整車實(shí)際道路排放測(cè)試要求和限值的規(guī)定。

1.2 輕型車實(shí)際行駛排放

2016年12月23日環(huán)境保護(hù)部及國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》，其中增加了實(shí)際行駛污染物排放（RDE）試驗(yàn)要求，定為II型試驗(yàn)[1]。

由此，我國(guó)拉開了實(shí)際道路行駛污染物排放檢測(cè)的帷幕。

2.測(cè)試方法

2.1 測(cè)試工況

重型車與輕型車的測(cè)試工況，如表1所示。

表1 重型車與輕型車的測(cè)試工況對(duì)比表

測(cè)試工況均按照市區(qū)―市郊―高速的行駛順序連續(xù)進(jìn)行，對(duì)于重型車第一個(gè)出現(xiàn)車速超過55km/h的短行程（指車輛從一個(gè)怠速終點(diǎn)到下一個(gè)怠速起點(diǎn)之間的行駛過程）記為市郊路的開始（對(duì)于M1、N1類車輛為70km/h），第一個(gè)出現(xiàn)車速超過75km/h的短行程記為高速路的開始（對(duì)于M1、N1類車輛為90km/h）。試驗(yàn)開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間的海拔高度之差不得超過100m，并且試驗(yàn)車輛的累計(jì)正海拔高度增加量應(yīng)不大于1200km/100km，累計(jì)海拔高度增加量從行程開始時(shí)的第一個(gè)測(cè)量值d（0）開始，以不變的空間分辨率1m進(jìn)行計(jì)算，分辨率為1m的離散數(shù)據(jù)點(diǎn)是指由特定距離值d（例如0m，1m，2m，……）及對(duì)應(yīng)的海拔高度h（d）[m]表征的路徑點(diǎn)，此過程中需要必要的海拔校正及光滑處理。同時(shí)，還有車輛載荷、環(huán)境條件、動(dòng)力學(xué)狀態(tài)、車輛狀態(tài)等方面的要求[2]。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

2.2.1 功基窗口法

功基窗口法是移動(dòng)平均窗口法的一種，從試驗(yàn)終止點(diǎn)到截止點(diǎn)之間的一個(gè)連續(xù)區(qū)間，當(dāng)區(qū)間的累計(jì)做功等于瞬態(tài)循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)做功量時(shí)，定義該連續(xù)區(qū)間為一個(gè)功基窗口，功基窗口內(nèi)車輛排氣污染物排放總質(zhì)量與窗口內(nèi)做功量的比值，稱為窗口比排放，功基窗口比排放計(jì)算隨時(shí)間向后推移，每個(gè)窗口的起始數(shù)據(jù)點(diǎn)推移的步長(zhǎng)等于排氣污染物采樣頻率的倒數(shù)，如此不斷隨時(shí)間做滑動(dòng)平均，直到窗口的終止點(diǎn)到達(dá)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)束點(diǎn)。通過比較各功基窗口比排放與發(fā)動(dòng)機(jī)型式檢驗(yàn)比排放的符合性評(píng)價(jià)車輛的排放的方法即為功基窗口法。算法舉例：

第i個(gè)功基窗口的確定：

式中：t1,i和t2,i分別為第i個(gè)功基窗口起始時(shí)間和終止時(shí)間，s；

Wref為發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)循環(huán)（HJ857中規(guī)定為ETC或WHTC，在GB17691中規(guī)定為WHTC）做功量，kW·h；

Wt為瞬時(shí)功，kW·h，，

式中，Tt為瞬時(shí)凈扭矩，Nm；

nt為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，r/min。

功基窗口比排放：

式中：gasi為氣態(tài)污染物的瞬時(shí)排放質(zhì)量，g/s；

窗口平均功率大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的20%的窗口為有效窗口，有效窗口比例≥50%。若有效窗口的比例低于50%，使用較低功率閾值繼續(xù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，將窗口平均功率閾值要求以1%為步長(zhǎng)逐漸減小，直到有效窗口的比例達(dá)到50%，但GB17691規(guī)定功率閾值最小不能小于10%，HJ857規(guī)定功率閾值最小不能小于15%，否則試驗(yàn)無效[3]。

2.2.2 CO2平均窗口法

利用常溫排氣污染物排放測(cè)試循環(huán)得到的CO2的質(zhì)量確定一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)子集，數(shù)據(jù)子集的移動(dòng)平均計(jì)算步長(zhǎng)?t與數(shù)據(jù)取樣頻率一致。

例如：

第j個(gè)平均窗口的持續(xù)時(shí)間（t2,j-t1,j）的確定:

MCO2(t2,j)-MCO2(t1,j)≥MCO2,ref-

式中：MCO2(t1,j)為從試驗(yàn)開始到t1,j時(shí)刻時(shí)間內(nèi)測(cè)得的CO2質(zhì)量，g；

MCO2,ref為常溫排放測(cè)試循環(huán)中車輛排放的CO2質(zhì)量（g）的一半。根據(jù)下式選擇確定t2,j：

MCO2(t2,j-?t)MCO2(t1,j)＜MCO2,ref≤ MCO2(t2,j)-MCO2(t1,j)，其中，?t是數(shù)據(jù)取樣時(shí)間周期。

窗口評(píng)估：

常溫排放試驗(yàn)中測(cè)得的CO2排放與平均速度之間的關(guān)系是試驗(yàn)車輛的參考動(dòng)態(tài)特征，稱為“車輛CO2特性曲線”。為獲得CO2特性曲線，被測(cè)試車輛首先應(yīng)按照常溫排放試驗(yàn)要求設(shè)置道路阻力，并進(jìn)行排放試驗(yàn)。

確定特性曲線需要的參考點(diǎn)P1，P2和P3：

MCO2,d,P1=常溫排放低速段CO2的排放結(jié)果＊1.2，g/km；

MCO2,d,P2=常溫排放高速段CO2的排放結(jié)果＊1.1，g/km；

MCO2,d,P3=常溫排放超高速段CO2的排放結(jié)果＊1.05，g/km；

CO2的特性曲線即為由P1，P2和P3確定的兩條線段確定的MCO2與平均速度確定的函數(shù)，在車速坐標(biāo)軸上，車速最高限定在145km/h以下，45km/h以下為市區(qū)路段，45km/h～80km/h為市郊路段，80km/h～145km/h為高速路段。

數(shù)據(jù)的完整性和正常性驗(yàn)證：車輛CO2特性曲線的基本公差和擴(kuò)展公差分別為tol1=25%和tol2=50%。市區(qū)、市郊和高速窗口數(shù)量分別占總窗口數(shù)量的15%以上時(shí)，即認(rèn)為完成試驗(yàn)。50%以上的市區(qū)、市郊和高速窗口落在特性曲線所定義的基本公差范圍內(nèi)時(shí)，則可以判斷試驗(yàn)結(jié)果正常。如果不滿足上述規(guī)定的最低要求，可以按1%步長(zhǎng)增加公差上線范圍，直到滿足50%的窗口要求為止。但使用這種方法時(shí)，tol1最終應(yīng)小于50%。

2.3 試驗(yàn)行駛注意事項(xiàng)

對(duì)于OVC車輛應(yīng)從REESS電量保持狀態(tài)開始進(jìn)行試驗(yàn)，以滿足市區(qū)段發(fā)動(dòng)機(jī)最小累計(jì)工作行程12km要求；試驗(yàn)過程中不允許使用車輛電源為PEMS 供電，但是允許車輛電源為與安全相關(guān)的照明裝置供電（例如牌照燈和安全指示器等）；試驗(yàn)過程中不允許更改車輛的物理配置（例如不允許在試驗(yàn)過程中更改輪胎壓力）；在RDE測(cè)試中，車輛如果出現(xiàn)OBD故障警示，應(yīng)及時(shí)停止試驗(yàn)，試驗(yàn)認(rèn)定失效，待故障排除后重新開始試驗(yàn)；試驗(yàn)車輛應(yīng)該在鋪裝的道路上，以正常的駕駛方式和負(fù)載進(jìn)行排放性能試驗(yàn)；如果試驗(yàn)車輛有幾個(gè)不同的換檔或者駕駛模式，試驗(yàn)可以在除特殊模式（維修模式或牽引模式）以外的任何模式下進(jìn)行試驗(yàn)，建議使用主駕駛模式進(jìn)行試驗(yàn)；應(yīng)該按消費(fèi)者在實(shí)際道路上正常行駛方式設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)和其他附屬設(shè)備，應(yīng)避免不適當(dāng)使用空調(diào)系統(tǒng)，例如不應(yīng)開空調(diào)的同時(shí)打開車窗，避免刻意的、不符合日?？蛻赳{駛習(xí)慣的加速行為，以及減少駕駛過程中駕駛員依據(jù)RPA實(shí)時(shí)顯示改變駕駛習(xí)慣。試驗(yàn)時(shí)，所有原裝附件都是允許使用的，自動(dòng)關(guān)閉的電子附件（指后窗加熱、鏡加熱等），只有出于安全駕駛的原因才可啟動(dòng)[4]。

2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

道路行駛結(jié)束后，對(duì)于試驗(yàn)過程中的污染物數(shù)據(jù)進(jìn)行窗口計(jì)算、行程動(dòng)力學(xué)校驗(yàn)及累計(jì)正海拔高度增加量計(jì)算。判斷試驗(yàn)溫度、海拔、時(shí)間、里程、行程占比、平均車速、停車時(shí)間、窗口正常性完整性、行程動(dòng)力學(xué)、市區(qū)、行程污染物排放等是否符合法規(guī)要求。至此，一個(gè)完整的試驗(yàn)過程所包含的關(guān)鍵步驟已完成。若某項(xiàng)驗(yàn)證不符合法規(guī)要求則需要重新浸車后開展試驗(yàn)。

3.試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)某輕型汽車進(jìn)行了RDE試驗(yàn)，通過CO2移動(dòng)平均窗口法計(jì)算得到的結(jié)果見表2。

表2 RDE試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表2數(shù)據(jù)可見，未經(jīng)窗口加權(quán)的含冷起動(dòng)階段的各污染物排放量均高于不含冷起動(dòng)階段的排放量，市郊與高速階段的CO2、NOX、PN排放量基本一致，經(jīng)窗口加權(quán)后市區(qū)污染物排放量減少幅度很大，如CO由201.53g/km降為105.51g/km，降幅為48%；NOX由8.80g/km降為3.54g/km，降幅為60%；PN由1.7E+11個(gè)/km降為1.1E+11個(gè)/km，降幅為35%；市郊和高速段均有不同程度的稍小的降幅?？梢?，算法對(duì)于結(jié)果的影響較大，同時(shí)，是否包含冷起動(dòng)排放對(duì)于實(shí)際排放的最終結(jié)果也有一定的影響。

4.結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)重型汽車及輕型汽車的實(shí)際道路行駛排放試驗(yàn)方法進(jìn)行了總結(jié)。對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)介紹，數(shù)據(jù)處理方法均為窗口法，但輕型汽車與重型汽車的窗口來源依據(jù)不同，選擇有效窗口的方法一致。對(duì)于混動(dòng)車，試驗(yàn)應(yīng)該從電量保持模式開始，同時(shí)還有特殊注意事項(xiàng)。最后以某輕型汽車的實(shí)際道路行駛排放結(jié)果為例，分析得出窗口的選擇及算法對(duì)于排放結(jié)果影響較大，最終結(jié)果中是否包含冷起動(dòng)排放，個(gè)人認(rèn)為有待進(jìn)一步研究論證。