摘要：為研究不同環(huán)境溫度對輕型可外接充電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（即OVC-HEV）實(shí)際行駛污染物排放試驗(yàn)（RDE試驗(yàn)）結(jié)果的影響，分別在環(huán)境溫度23 ℃、0 ℃、-7 ℃下對一輛滿足國六標(biāo)準(zhǔn)的輕型OVC-HEV汽車進(jìn)行RDE試驗(yàn)，結(jié)果表明：低溫環(huán)境下CO和NOx排放因子增加而PN排放因子降低；冷起動(dòng)對NOx影響較小，對CO和PN排放影響較大；歐六計(jì)算方法較國六更為嚴(yán)格，驗(yàn)證了RDE下階段研究的必要性。

關(guān)鍵詞：環(huán)境溫度；可外接充電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車；實(shí)際行駛污染物排放

中圖分類號(hào)：U4671+3 收稿日期：2024-06-24

DOI：1019999/jcnki1004-0226202408029

1 前言

隨著汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)苛，國內(nèi)外都對輕型汽車的實(shí)際行駛污染物提出了要求，對RDE排放的研究也隨之增加[1-5]。鄧蛟等[6]研究了不同溫度對國五車輛RDE的排放影響，指出隨著環(huán)境溫度的升高，各污染物冷起動(dòng)排放占市區(qū)比重隨之降低；Jacek Pielecha等[7]基于兩種常見溫度進(jìn)行研究，指出與環(huán)境溫度25 ℃相比，在環(huán)境溫度8 ℃下NOX的冷起動(dòng)排放占市區(qū)比重較大，而PN、CO和CO2在環(huán)境溫度8 ℃下冷起動(dòng)比重則較?。桓侗萚8]分析了CO2移動(dòng)平均法和功率等級(jí)分組法對RDE結(jié)果的影響，但對OVC-HEV車輛未展開詳細(xì)分析；禹文林等[9]對比了不同動(dòng)力種類的RDE排放結(jié)果，分析了混合動(dòng)力汽車的實(shí)際道路污染物排放特性，但缺少溫度和冷起動(dòng)的進(jìn)一步研究。

現(xiàn)有的研究大多基于傳統(tǒng)汽油車開展試驗(yàn)，盡管混合動(dòng)力技術(shù)被廣泛認(rèn)為是一種環(huán)保的技術(shù)手段，但其排放特性仍不明確，尤其是針對不同環(huán)境溫度下OVC-HEV汽車排放特性的研究更少。本研究通過不同溫度下OVC-HEV汽車的實(shí)際行駛排放試驗(yàn)，探究環(huán)境溫度、冷起動(dòng)和數(shù)據(jù)處理方法對可外接充電的混合動(dòng)力汽車的影響。

2 試驗(yàn)內(nèi)容及方法

21 測試車輛

選用一臺(tái)滿足國六標(biāo)準(zhǔn)的M1類自動(dòng)擋可外接充電混合動(dòng)力汽車，該車輛進(jìn)行了多次轉(zhuǎn)鼓排放試驗(yàn)，車輛狀態(tài)穩(wěn)定，車輛主要參數(shù)如表1所示。

22 測試設(shè)備

試驗(yàn)所用的PEMS設(shè)備為日本HORIBA公司生產(chǎn)的車載排放分析儀OBS-ONE，包含分析儀、EFM排氣流量計(jì)、GPS、OBD、氣象站等，其中GAS模塊、PN模塊分別用于氣態(tài)污染物、顆粒物的采樣分析。該測試設(shè)備在核查有效期內(nèi)，主要技術(shù)規(guī)格如表2所示。

23 測試方法

根據(jù)輕型車國六排放法規(guī)（GB183526—2016）[10]中規(guī)定的Ⅱ型實(shí)際行駛污染物排放測試方法進(jìn)行試驗(yàn)。受限于武漢市實(shí)際環(huán)境溫度，同時(shí)為了減小其他環(huán)境因素對測試結(jié)果的影響，采用在試驗(yàn)室轉(zhuǎn)鼓上模擬實(shí)際道路速度曲線，RDE路譜如圖1所示。

在進(jìn)行實(shí)際道路測試之前，將PEMS設(shè)備安裝在試驗(yàn)車輛上，設(shè)備的安裝如圖2所示。正式試驗(yàn)前，已按照國六標(biāo)準(zhǔn)附件DC要求進(jìn)行驗(yàn)證程序。保持駕駛?cè)藛T和路譜不變，在不同溫度下按照國六標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行RDE測試。

3 試驗(yàn)結(jié)果

31 不同環(huán)境溫度下車輛排放對比

根據(jù)GB183526—2016法規(guī)的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到該可外界充電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在環(huán)境溫度分別為23 ℃、0 ℃、-7 ℃下的PEMS排放測試結(jié)果，如圖3所示。

由圖3可知，RDE排放結(jié)果在常溫與低溫環(huán)境下呈現(xiàn)不同趨勢?？傂谐躺?，CO和NOx的排放因子在低溫環(huán)境下高于常溫環(huán)境，其中CO在環(huán)境溫度0 ℃、-7 ℃下的總行程排放是23 ℃的133倍、23倍，NOx在環(huán)境溫度0 ℃、-7 ℃下的總行程排放是23 ℃的30倍和15倍。CO增加幅度較大，主要是由于低溫環(huán)境不利于汽油的蒸發(fā)和物化，缸內(nèi)燃燒不充分，使得CO排放增加。此外，PN排放因子隨著環(huán)境溫度的降低而逐漸降低。

從不同路段上分開來看，低溫環(huán)境下，CO排放因子在市區(qū)和高速路段都有較為明顯的增加趨勢，特別是高速路段下0 ℃時(shí)的CO排放因子急劇增加。與23 ℃條件相比，NOx排放因子在0 ℃條件下有較為明顯的增加趨勢，但在-7 ℃環(huán)境溫度下沒有明顯的規(guī)律。環(huán)境溫度的降低對PN在市區(qū)、市郊、高速路段的影響較為統(tǒng)一，呈現(xiàn)降低趨勢。

32 不同溫度下冷啟動(dòng)對試驗(yàn)結(jié)果的影響

根據(jù)輕型車“國六”法規(guī)要求，計(jì)算過程中應(yīng)去除包含冷啟動(dòng)、車速低于1 km/h和發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)的數(shù)據(jù)，并將冷起動(dòng)定義為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后前5 min且冷卻液不超過70 ℃的工況。由于RDE冷起動(dòng)時(shí)間較短且對市區(qū)的影響較大，通過冷起動(dòng)污染物總質(zhì)量占市區(qū)比重、市區(qū)污染物總量占總行程比重進(jìn)行分析。圖4所示為不同污染物在各溫度下的排放情況。

從圖4可以看出，冷起動(dòng)對NOX的排放影響較小，對市區(qū)的CO和PN排放有很大影響，進(jìn)而影響到全程的排放，在不同溫度下CO和PN冷起動(dòng)排放占市區(qū)比重能達(dá)到50%以上，主要原因?yàn)槔淦饎?dòng)過程發(fā)動(dòng)機(jī)缸壁溫度較低，缸內(nèi)燃油蒸發(fā)混合形成混合氣的質(zhì)量較差，導(dǎo)致不完全燃燒程度增加，同時(shí)三元催化劑尚未達(dá)到起燃溫度，催化效率較低，導(dǎo)致冷起動(dòng)過程中的排放情況較為惡劣。同時(shí)，不同溫度下PN在冷起動(dòng)階段排放占市區(qū)比例以及PN的市區(qū)排放占總行程排放比例都較高，因此隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)苛，應(yīng)關(guān)注冷起動(dòng)階段的PN排放。

33 不同數(shù)據(jù)處理方法對試驗(yàn)結(jié)果的影響

對于OVC-HEV車輛，國六標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)WLTC循環(huán)電量保持模式下試驗(yàn)車輛的CO2排放量進(jìn)行計(jì)算，在歐六e法規(guī)中提出一種新的方法計(jì)算RDE試驗(yàn)污染物排放[11]。在23 ℃和-7 ℃環(huán)境溫度下，比對分析兩種方法以及算術(shù)平均法的計(jì)算結(jié)果，研究不同計(jì)算方法對污染物排放結(jié)果的影響。具體計(jì)算結(jié)果如表3所示。

對比國六和歐六計(jì)算方法，除了環(huán)境溫度23 ℃下的CO數(shù)據(jù)異常外，對于其余市區(qū)路段和總行程數(shù)據(jù)結(jié)果，按照歐六方法處理得到的CO、NOx、PN排放因子均要大于按照國六方法處理得到的排放因子，主要原因如下：

a.歐六e中最終排放結(jié)果為行程比排放結(jié)果與結(jié)果評估因子的乘積，結(jié)果評估因子的取值要求RDE的CO2排放至少是WLTC工況結(jié)果的13倍，條件更為嚴(yán)苛。

b.國六處理方法中剔除了冷起動(dòng)、車輛怠速及發(fā)動(dòng)機(jī)熄火等數(shù)據(jù)，使各污染物排放因子下降。

三種計(jì)算方法比較分析，國標(biāo)和歐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果總體上較為接近，主要原因是由于在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中OVC-HEV車輛RDE排放計(jì)算法都是依據(jù)車輛WLTC的CO2排放情況來計(jì)算污染物的排放因子。算術(shù)平均法能夠體現(xiàn)車輛在試驗(yàn)過程中的整體排放水平，但忽略了局部的排放；而國六和歐六的RDE計(jì)算特點(diǎn)在于同時(shí)考慮了試驗(yàn)室工況測試結(jié)果，體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)工況在實(shí)際運(yùn)用的現(xiàn)實(shí)意義，但計(jì)算結(jié)果受WLTC工況CO2測試結(jié)果的影響較大。

4 結(jié)語

在不同環(huán)境溫度下對OVC-HEV車輛進(jìn)行了RDE試驗(yàn)，分析不同溫度、冷起動(dòng)和數(shù)據(jù)處理方法對其影響，主要結(jié)論如下：

a.低溫環(huán)境下，CO和NOX總行程排放因子增加且CO增加幅度較大，而PN排放因子在各路段上均呈減小趨勢。

b.冷起動(dòng)對NOX的排放影響較小，對市區(qū)的CO和PN排放影響較大；不同溫度下PN在冷起動(dòng)階段排放占市區(qū)、總行程比例都較高，應(yīng)關(guān)注冷起動(dòng)階段PN排放。

c.按照國六、歐六和算術(shù)平均法得到的排放結(jié)果有所不同，其中歐六嚴(yán)于國六，驗(yàn)證了國七標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研的必要性。

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作者簡介：

胡克容，女，1992年生，工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)動(dòng)車排放測試技術(shù)。