鄧 蛟 武 鑫

（華業(yè)檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司 江蘇 蘇州 215000）

引言

自從2016 年我國(guó)把RDE 試驗(yàn)加入到輕型車(chē)國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18352.6—2016[1]）以來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)此開(kāi)展了大量的研究工作。主要研究成果如下：Karolina Kurtyka 等人[2]研究了行程動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)汽油車(chē)RDE 試驗(yàn)的影響，指出CO、CO2、NOx及HC與RPA 呈正相關(guān)關(guān)系，與（V·a+）95 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；Jacek Pielecha 等人[3]研究了汽油車(chē)在兩種環(huán)境溫度下RDE 冷啟動(dòng)排放結(jié)果的差異，指出CO、CO2及PN的冷啟動(dòng)排放占市區(qū)比重在環(huán)境溫度25 ℃下結(jié)果均小于8 ℃，NOx反之；汪曉偉等人[4]研究了輕型燃油車(chē)實(shí)際道路排氣污染物排放特點(diǎn)，指出汽油車(chē)?yán)鋯?dòng)排放占總行程的15%～25%，CO 和PN 排放隨加速度增加而增加；孫文芳等人[5]對(duì)比了汽油車(chē)在平原與高原條件下實(shí)際道路排放差異，指出高原工況下的冷啟動(dòng)排放CO、NOx、PN 排放分別比平原工況高90.03%、742.45%和93.9%，PN 排放量平原工況比高原工況高4.3 倍；鄒杰等人[6]研究了累計(jì)正海拔增量對(duì)汽油車(chē)實(shí)際道路排放試驗(yàn)的影響，指出在路段中，污染物排放與累計(jì)正海拔增量相關(guān)性不強(qiáng)，在窗口中，CO2、PN 排放因子隨窗口累計(jì)正海拔增量的增加而增加。

縱觀國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前關(guān)于環(huán)境溫度對(duì)輕型車(chē)實(shí)際道路排放試驗(yàn)結(jié)果的影響研究還很匱乏。為此，本研究將對(duì)一輛滿足國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)的輕型汽油車(chē)分別在環(huán)境溫度0 ℃、10 ℃及30 ℃下，按照輕型車(chē)國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ型試驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)歐Ⅵ新方法計(jì)算各污染物排放結(jié)果，尋找環(huán)境溫度對(duì)實(shí)際道路排放試驗(yàn)帶來(lái)的影響，為合理評(píng)價(jià)輕型汽油車(chē)排放水平具有重要指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)內(nèi)容及方法

1.1 試驗(yàn)車(chē)輛

選用一輛滿足國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)的M1 類手動(dòng)擋汽油車(chē)，車(chē)輛主要參數(shù)如表1 所示。

表1 車(chē)輛主要參數(shù)

1.2 測(cè)試設(shè)備

試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)采用日本HORIBA 公司生產(chǎn)的車(chē)載排放分析儀OBS-ONE-GS02/PN，其主要包括有GAS 氣體分析儀、PN 顆粒計(jì)數(shù)分析儀、EFM 排氣流量計(jì)、GPS、OBD、氣象站，主要技術(shù)規(guī)格如表2所示。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 試驗(yàn)方案

PEMS 設(shè)備及鋰電池安裝在整車(chē)后備箱內(nèi)，GPS、氣象站放置在車(chē)頂，選擇最大量程為2.0 m3/min的皮托管流量計(jì)，通過(guò)耐高溫硅膠管使其與排氣尾管相連。在環(huán)境溫度30 ℃、10 ℃和0 ℃下，由同一駕駛員及試驗(yàn)員在相同的試驗(yàn)路線上按照標(biāo)準(zhǔn)GB18352.6—2016Ⅱ型試驗(yàn)要求進(jìn)行測(cè)試。在正式RDE 試驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)按照GB18352.6—2016 附件DC要求，在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上完成驗(yàn)證試驗(yàn)，確保試驗(yàn)結(jié)果在允許誤差范圍內(nèi)。

1.3.2 試驗(yàn)路線

試驗(yàn)地點(diǎn)在蘇州市吳江區(qū)周邊地區(qū)進(jìn)行，平均海拔高度約5 m。具體路線如下：1）市區(qū)道路（約26 km）：清華大學(xué)蘇州汽車(chē)研究院（吳江）動(dòng)力系統(tǒng)檢測(cè)中心北門(mén)-聯(lián)楊路-龍橋路-五方路-鱸鄉(xiāng)南路-友誼路-中山南路-友誼路-花園路-五方路-鱸鄉(xiāng)南路-友誼路-中山南路-友誼路-花園路-吳江大道輔路；2）市郊道路（約28 km）：由花園路進(jìn)入?yún)墙蟮?，行駛至周蘆線掉頭，經(jīng)莘塔收費(fèi)站進(jìn)入G1521 常嘉高速，行駛至白蜆湖特大橋附近結(jié)束；3）高速道路（約28 km）：在G1521 常嘉高速白蜆湖特大橋附近開(kāi)始，行駛至甪直樞紐進(jìn)入S58 滬常高速，到達(dá)尹山樞紐結(jié)束試驗(yàn)。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

1）驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

由于實(shí)驗(yàn)室無(wú)法采集GPS 信號(hào)，故在計(jì)算PEMS 測(cè)量的排放率時(shí)，應(yīng)使用污染物排放總質(zhì)量除以底盤(pán)測(cè)功機(jī)測(cè)試試驗(yàn)車(chē)輛行駛距離。此外，PEMS還需對(duì)NOx進(jìn)行濕度修正。

為便于PEMS 排氣流量計(jì)與CVS 流量進(jìn)行比對(duì)，需要先將CVS 流量除以稀釋系數(shù)得到稀釋前排氣流量。其中稀釋系數(shù)DF 可通過(guò)以下公式確定。

式中：Ci為稀釋排氣中污染物i 的體積分?jǐn)?shù)，10-6。2）RDE 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

為了將冷啟動(dòng)排放合理納入最終的排放評(píng)估當(dāng)中，在處理數(shù)據(jù)時(shí)將按照標(biāo)準(zhǔn)EU 2018/1832[7]Appendix 6 Calculation of the final rde emissions results規(guī)定的方法計(jì)算各污染物排放?？傂谐毯褪袇^(qū)階段污染物里程排放由下式計(jì)算：

式中：mRDE，k為修正前累計(jì)里程排放，mg/km（＃/km）；RFk為修正因子（算法見(jiàn)表3）

表3 RFk 算法

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 PEMS 和排氣質(zhì)量流量的驗(yàn)證

在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上將PEMS 抽出的排氣補(bǔ)充到CVS 中，按照WLTC 駕駛循環(huán)進(jìn)行驗(yàn)證。表4 為PEMS 與實(shí)驗(yàn)室污染物質(zhì)量排放結(jié)果對(duì)比，表5 為PEMS 流量計(jì)與CVS 流量對(duì)比，其誤差均在法規(guī)要求以內(nèi)。

表4 PEMS 與實(shí)驗(yàn)室污染物質(zhì)量排放結(jié)果對(duì)比

表5 PEMS 流量計(jì)與CVS 流量計(jì)對(duì)比

2.2 不同環(huán)境溫度下各污染物總行駛里程排放對(duì)比

試驗(yàn)車(chē)在WLTC 循環(huán)下測(cè)得的CO2里程排放為142.41 g/km，在RDE 循環(huán)下測(cè)得的CO2最大里程排放為147 g/km，即rk要遠(yuǎn)小于1.3。事實(shí)上，現(xiàn)階段我國(guó)輕型燃油車(chē)在RDE 試驗(yàn)中測(cè)得的CO2里程排放還無(wú)法達(dá)到1.3 倍WLTC 循環(huán)下CO2排放量，那么歐六新方法規(guī)定的各污染物排放計(jì)算結(jié)果實(shí)則為瞬態(tài)積分的結(jié)果。圖1 為不同環(huán)境溫度下RDE 試驗(yàn)各污染物總行駛里程排放對(duì)比圖。不難發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境溫度30 ℃和0 ℃下，PN 及NOx里程排放均高于10 ℃，進(jìn)而也反映了RDE 試驗(yàn)高、低溫?cái)U(kuò)展的必要性。

圖1 不同環(huán)境溫度下RDE 試驗(yàn)各污染物總行駛里程排放對(duì)比

2.3 不同環(huán)境溫度下各污染物冷啟動(dòng)排放對(duì)比

鑒于RDE 循環(huán)冷啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)較短（不足5 min），對(duì)應(yīng)里程排放對(duì)最終測(cè)試結(jié)果影響并不顯著。為更直觀地體現(xiàn)冷啟動(dòng)排放特點(diǎn)，通過(guò)引入冷啟動(dòng)污染物總質(zhì)量占市區(qū)比重與市區(qū)污染物總質(zhì)量占總行程比重來(lái)進(jìn)行分析。圖2 所示為不同環(huán)境溫度下各污染物冷啟動(dòng)排放對(duì)比圖，從圖中可看出，CO、NOx、PN市區(qū)排放基本能達(dá)到總行程50%以上，其中CO 冷啟動(dòng)排放占市區(qū)比重最高，且在低溫環(huán)境下各污染物冷啟動(dòng)排放占比均有明顯升高現(xiàn)象。主要原因在于在低溫環(huán)境下，汽油的蒸發(fā)和霧化性能較差，不利于混合氣的充分燃燒，故而產(chǎn)生大量CO。此外，在冷車(chē)狀態(tài)下催化器未處于適宜工作溫度區(qū)間，轉(zhuǎn)換效率較低故而導(dǎo)致NOx排放較高。

圖2 不同環(huán)境溫度下各污染物冷起動(dòng)排放對(duì)比

3 結(jié)論

1）低溫環(huán)境下各污染物冷啟動(dòng)排放占市區(qū)比重均有明顯升高現(xiàn)象，其中CO 占比最高。

2）在高、低溫環(huán)境條件下的NOx和PN 總行程排放要高于普通溫度條件下的測(cè)試結(jié)果，進(jìn)而說(shuō)明高低溫?cái)U(kuò)展試驗(yàn)的必要性。

3）各污染物市區(qū)工況排放占總行程排放比重可達(dá)到50%以上。