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國六硬核—實(shí)際行駛污染物排放（RDE）介紹

2019-06-24 23:42:34·  來源：聯(lián)合電子  
　
國六排放法規(guī)引入了實(shí)際行駛污染物排放(Real Drive Emission)測試，簡稱RDE,用以監(jiān)控車輛實(shí)際行駛過程的排放水平。國六法規(guī)對RDE限值的要求增加了整車開發(fā)難度，
國六排放法規(guī)引入了實(shí)際行駛污染物排放(Real Drive Emission)測試，簡稱RDE,用以監(jiān)控車輛實(shí)際行駛過程的排放水平。國六法規(guī)對RDE限值的要求增加了整車開發(fā)難度，也給發(fā)動機(jī)系統(tǒng)功能匹配帶來了巨大挑戰(zhàn)。

本文從RDE特點(diǎn)和部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)角度，簡析RDE難點(diǎn)與挑戰(zhàn)。

1.RDE內(nèi)容簡述

1.1 RDE概念解釋

RDE：Real Drive Emission，實(shí)際行駛污染物排放，是指車輛在實(shí)際道路上行駛時(shí)的污染物排放。傳統(tǒng)排放試驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境恒溫恒濕、轉(zhuǎn)轂阻力和坡度恒定，試驗(yàn)中有固定的車速曲線跟隨。而RDE試驗(yàn)則在外面環(huán)境道路上，根據(jù)實(shí)際路況行駛，環(huán)境溫度、風(fēng)阻、路面坡度等都不可控，且路試駕駛時(shí)交通路況復(fù)雜，對試驗(yàn)影響很大。

因此，RDE試驗(yàn)與傳統(tǒng)排放試驗(yàn)完全不同，影響因素更多，每次試驗(yàn)無法復(fù)現(xiàn)。

1.2 RDE試驗(yàn)方法

RDE的排放測試和認(rèn)證都是在實(shí)際道路上進(jìn)行，法規(guī)要求在路試時(shí)需要有采集氣態(tài)排放物、顆粒排放物、發(fā)動機(jī)排氣流量等基本參數(shù)的便攜式排放測試系統(tǒng)PEMS（Portable Emissions Measurement System），還需要有溫度、濕度、GPS、OBD端口（非必須）等輔助數(shù)據(jù)用于對排放污染物的結(jié)果修正和RDE里程評估。

其試驗(yàn)方法是：根據(jù)詳細(xì)的道路試驗(yàn)規(guī)范，在實(shí)際路面駕駛過程中，通過便攜式排放測試系統(tǒng)（PEMS）進(jìn)行排放測試，重點(diǎn)監(jiān)測氮氧化物NOx和顆粒污染物PN，試驗(yàn)流程大致如下圖1所示。

圖1  RDE試驗(yàn)流程

1.3 RDE限值及實(shí)施時(shí)間

國六法規(guī)規(guī)定所有汽車均應(yīng)按照法規(guī)附錄D測試要求進(jìn)行RDE試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果市區(qū)行程和總行程污染物排放均不得超過I型試驗(yàn)排放限值與表1規(guī)定的符合性因子（Conformity Factor，CF）的乘積，計(jì)算過程中不得采用四舍五入。

表 1 符合性因子（1）

2. RDE難點(diǎn)分析與應(yīng)對方案

RDE試驗(yàn)將車輛尾氣監(jiān)測從實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)展到了實(shí)際駕駛路面，車輛實(shí)際使用環(huán)境復(fù)雜，影響RDE結(jié)果的因素更多，如下表2所示。

表 2 實(shí)際行駛污染物排放（RDE）影響因素

從上看到，影響RDE試驗(yàn)結(jié)果的因素很多，包括駕駛路線、環(huán)境溫度等，下面將從中選取幾個(gè)因素闡述其中的難點(diǎn)以及聯(lián)合電子應(yīng)對方案。

2.1 GPF&催化器

- 難點(diǎn)分析

國六法規(guī)要求6a階段耐久性里程160000km，6b階段耐久性里程200000km。車輛原則上不進(jìn)行磨合。如生產(chǎn)企業(yè)提出書面申請，對僅使用三元催化器作為后處理裝置的車輛，試驗(yàn)前最多可磨合300公里；采用其它排放后處理技術(shù)的，如有特殊需要，可適當(dāng)延長磨合里程，但不得超過3000公里。

上述看到國六法規(guī)對汽車生產(chǎn)一致性和在用符合性提出很高要求，而車輛后處理狀態(tài)如顆粒捕集器（GPF）全壽命周期不穩(wěn)定的捕集率、耐久催化器的轉(zhuǎn)化效率下降，會導(dǎo)致PN和NOx排放顯著增多。

- 應(yīng)對方案

聯(lián)合電子RDE項(xiàng)目開發(fā)時(shí)，將會采用顆粒物捕集效率較低的新鮮或者已經(jīng)完全再生的GPF評估PN排放試驗(yàn)結(jié)果；采用氣態(tài)排放物轉(zhuǎn)化效率低的200000km的耐久催化器評估NOx排放結(jié)果，或者評估NOx排放結(jié)果時(shí)除以相應(yīng)劣化系數(shù)，使得車輛生命周期內(nèi)RDE結(jié)果均能夠滿足國家法規(guī)要求。

2.2 試驗(yàn)環(huán)境

- 難點(diǎn)分析

我國幅員遼闊，環(huán)境溫度變化區(qū)間大，同一限值若要覆蓋絕大部分人口居住區(qū)的四季環(huán)境溫度的邊界條件下的試驗(yàn)結(jié)果，需增強(qiáng)數(shù)據(jù)魯棒性，大大提高了系統(tǒng)匹配及控制難度。

- 應(yīng)對方案

聯(lián)合電子試驗(yàn)表明低溫下-7度/0度的PN排放相比20度成倍增加，法規(guī)中對-7度排放結(jié)果除以1.6的擴(kuò)展因子進(jìn)行修正，而0度結(jié)果則沒有擴(kuò)展因子修正，因此聯(lián)合電子項(xiàng)目開發(fā)時(shí)將以0度作為溫度的最惡劣邊界條件，關(guān)注該溫度下各污染物排放結(jié)果，-7度也將完成檢查。并且，系統(tǒng)匹配會努力增大數(shù)據(jù)魯棒性，覆蓋大部分車輛與工況。

2.3 駕駛風(fēng)格、駕駛路線等

- 難點(diǎn)分析

不同的城市和路況，駕駛的路線完全不同，不同司機(jī)駕駛風(fēng)格也不一致，無法針對某一個(gè)或幾個(gè)排放結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化；激進(jìn)的駕駛風(fēng)格增加了發(fā)動機(jī)瞬態(tài)運(yùn)行的幅度和頻次，從而增加車輛原始排放。

- 應(yīng)對方案——聯(lián)合電子RDE激進(jìn)駕駛循環(huán)

RDE試驗(yàn)與以往其它排放試驗(yàn)最大的不同是其考察排放結(jié)果的循環(huán)不固定，這也給排放控制帶來不確定性，理論上滿足法規(guī)規(guī)定行駛路線要求，都可以作為有效路線。而RDE行駛路線要求的規(guī)定比較寬泛，針對開發(fā)過程，需要找到一些代表性RDE試驗(yàn)路譜，這些路譜能表征實(shí)際行駛工況中的一些極限特征，將其作為代表性路線用于項(xiàng)目開發(fā)和魯棒性測試。

聯(lián)合電子選取了多個(gè)特征海拔城市進(jìn)行了大量的RDE路試，積累了相應(yīng)路譜和特征參數(shù)，包括路線地圖、海拔曲線、車速曲線、坡度信息、駕駛行為參數(shù)（Va_pos和RPA）等。

聯(lián)合電子經(jīng)過多次試驗(yàn)后，得到幾條有代表性的RDE試驗(yàn)車速曲線，并將這些曲線和坡度信息輸入到轉(zhuǎn)轂進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，評估試驗(yàn)正常性和完整性，從中選取了表征駕駛行為激進(jìn)、正常、柔和等風(fēng)格的駕駛循環(huán)。其中聯(lián)合電子RDE激進(jìn)駕駛循環(huán)如圖2、圖3所示。

圖2 聯(lián)合電子RDE激進(jìn)駕駛循環(huán)

圖3 聯(lián)合電子RDE激進(jìn)駕駛循環(huán)參數(shù)

RDE工況點(diǎn)較NEDC和WLTC分布廣，更多工況點(diǎn)分布在高速大負(fù)荷和外特性點(diǎn)上，需要考慮的排放優(yōu)化點(diǎn)更多。而且，RDE測試過程復(fù)雜，采樣管和排氣流量計(jì)的安裝應(yīng)符合法規(guī)要求；測試前后要保證采樣設(shè)備的精度，線性度和零點(diǎn)校準(zhǔn)。駕駛過程既要體現(xiàn)實(shí)際駕駛環(huán)境和路況，也要滿足法規(guī)中對應(yīng)的要求，因此不能保證很高的測試成功率。

總之，RDE的試驗(yàn)和排放控制，不同于傳統(tǒng)的尾氣排放監(jiān)測，一方面需要從多個(gè)維度控制發(fā)動機(jī)全工況點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)排放；另一方面也需要考慮更多因素對排放影響，以及如何提高試驗(yàn)成功率、縮短開發(fā)周期。

3. RDE試驗(yàn)結(jié)果分析

從對排放影響最大的駕駛行為和環(huán)境溫度兩個(gè)維度，對某不帶GPF的國6車型進(jìn)行了不同溫度點(diǎn)的聯(lián)合電子RDE激進(jìn)駕駛循環(huán)排放試驗(yàn)。為保證測試結(jié)果的可靠性和可重復(fù)性，在車輛轉(zhuǎn)轂上，采用CVS系統(tǒng)測試排放物。按法規(guī)要求，通過移動平均窗口法（MAW）評估試驗(yàn)完整性和正常性，試驗(yàn)結(jié)果采用里程排放評估，減小MAW對冷起動階段排放結(jié)果的弱化。測試結(jié)果包含冷起動部分。-7度排放結(jié)果根據(jù)法規(guī)要求除以了1.6的擴(kuò)展因子，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 RDE激進(jìn)駕駛循環(huán)結(jié)果

結(jié)果顯示經(jīng)過聯(lián)合電子RDE初步匹配的國6車型，在駕駛行為和溫度兩個(gè)對排放影響最大的極限條件下，通過可靠的測試和嚴(yán)格的結(jié)果評估，氮氧化物NOx排放全部在可控制的CF<1的范圍內(nèi)，顆粒物PN在環(huán)境溫度20℃工況CF遠(yuǎn)小于2.1的法規(guī)限值，考慮增加GPF后，此車型已初步具備滿足RDE排放的潛力。

冷起動階段低溫工況的PN排放，特別是冷機(jī)起動后的激烈駕駛工況將是RDE排放控制的重點(diǎn)，需要發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)、后處理、系統(tǒng)功能和標(biāo)定協(xié)同改進(jìn)和優(yōu)化。

聯(lián)合電子加緊RDE排放控制的進(jìn)一步研究，為客戶提供可靠的RDE排放控制解決方案貢獻(xiàn)我們的力量。
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