岳大俊，杜宝程,，邹 杰，徐划龙，向 橄，张 力

(1.重庆大学 汽车工程学院，重庆 400044；2.中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆 401122)

随着中国经济的高速发展和国民生活水平的提高，截至2018年底中国汽车保有量达到了2.32亿辆，其中重型车保有量达到2 657.82万辆[1]。研究发现重型车NOx和PN实际道路排放并没有达到预期效果，甚至被认为至少低估50%[2-4]。在《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(国六)排放法规即将全面实施的背景和条件下[5]，由于实验室认证测试循环排放结果不能真实反映实际行驶污染物排放状况，因此国六排放法规将实际行驶污染物排放试验作为WHTC(world high-duty test cycle)测试循环补充测试程序[6]。

1 试验设备和车辆

1.1 试验路线

国六排放法规中对于重型车PEMS试验路线有着严格的要求。其中要求试验车辆累积正海拔高度增加量小于1 200 m/100 km、试验开始点和结束点之间的海拔差小于100 m以及对N2、N3和M3城市类车辆市区、市郊、高速路段比例做出了相应要求。同时为减少道路等条件对试验结果造成影响，同一辆车在同一条路线上进行前后3次试验。每个类型车辆实际行驶特征如表1，从表1中可以看出9次试验全部符合国六排放法规的要求。车辆行驶路线如图1所示，图中A点到E点为车辆RDE试验时的行驶顺序，A点为试验起始点，E点为试验结束点。

表1 路线特征

图1 车辆行驶路线Fig. 1 Vehicle driving routes

1.2 试验设备

本研究9次试验排放测试均采用日本HORIBA公司OBS-ONE系列便携式排放测试系统(PEMS)，该系统主要有七大部分组成。测试部分主要有气体模块(OBS-ONE GS)测量CO，CO2，NOx的排放量；PN模块则主要测量PN数量。其中CO采用不分光红外线吸收型分析仪(nondispersive infrared analyzer, NDIR)，NOx测量采用化学发光型分析仪(chemiluminescent detector, CLD)，PN采用激光散射凝聚离子计数法测量，其设备组成见图2。

图2 排放测试设备Fig. 2 Emissions test equipment

1.3 试验车辆

分别对1辆N2非城市类、1辆N3非城市类和1辆M3城市类客车进行3次PEMS实验，其车辆全部属于新车(总里程<10 000 km)，而且每辆车都配备了满足最新国六要求后处理系统(SCR,DOC,DPF,ASC)，车辆信息见表2。

表2 车辆信息

2 试验方法和排放计算

所有重型车污染物的比排放均以发动机工作输出的每千瓦时的污染物排放质量给出，与轻型车车辆覆盖的每公里的排放质量有所差异。此外，对路线不同部分的污染物(市区、市郊和高速路段)排放进行了分解，并提供了相应的比排放数据。

2.1 试验方法

车辆载荷都是采取国六法规b阶段车辆最大设计载荷的10%；且在试验之前车辆已经在环境中浸车18 h以上，从OBD读取发动机冷却液温度不超过环境温度2 ℃。利用备好的试验车辆、设备以及选择好的试验道路，在严格按照国六法规上面要求的前提下进行试验。其中包括：试验前后设备检查(设备标定)、测试最短时间要求(WHTC循环功的4～7倍)、ECU数据流要求、发动机停车采样要求等。且同一类车辆在同一道路同一时间段进行试验。

在试验过程中，同一驾驶员在满足该类型车辆的道路上前后分别进行3次试验：平稳驾驶、正常驾驶和激烈驾驶。其中正常驾驶表示该次试验驾驶员与平时驾驶习惯无异；平稳驾驶表示该次试验驾驶员较正常驾驶更加温和平稳；激烈驾驶表示该次试验驾驶员以更加激进的驾驶方式来驱动车辆，更多的急加速、急减速操作。

2.2 功基窗口法

在计算最终比排放时，为减少其所造成的误差，应对试验数据进行预处理。首先，要排除车辆在冷启动阶段的数据；其次，对其不同信道的数据进行时间对齐，降低各信号之间的时间偏移。最后，对数据进行一致性检查，燃油相关性系数R2必须大于等于0.9。

表3 车辆窗口信息

3 PEMS试验结果分析

3.1 不同驾驶行对动力学参数的影响

图3 不同驾驶行为下的动力学参数Fig. 3 Dynamic parameters under different driving behaviors

3.2 不同驾驶行为下的比排放

利用功基窗口法对每辆车比排放进行计算，如图4所示。从图中可以看出所试验车辆CO比排放与动力学参数无明显影响关系，C车CO比排放反而是平稳驾驶行为下最高。但是3辆车的NOx和PN排放与驾驶行为存在一定的相关性，随着驾驶行为逐渐激烈，其比排放也有一定的升高。同一辆车3次PEMS试验其每种排放物的比排放存在较大的差异，可见驾驶行为对重型车排放具有很大影响。

图4 车辆比排放Fig. 4 Emission factors of vehicles

3.3 行程动力学参数与比排放的相关性

图5 CO随vapos[95]变化关系Fig. 5 Relationship between CO and vapos[95]

图6 NOx随vapos[95]变化关系Fig. 6 Relationship between NOx and vapos[95]

图7 PN随vapos[95]变化关系Fig. 7 Relationship between PN and vapos[95]

4 结 论

严格按照国六重型车排放标准，对3辆重型车分别进行了平稳驾驶、正常驾驶和激烈驾驶9次实验，通过计算得出以下结论：

1)相较于平稳驾驶，正常驾驶和激烈驾驶行为使得总行程NOx排放A车分别增加621.10%，250.70%，B车分别增加191.40%，33.73%，C车分别增加350.50%，119.20%；总行程PN排放A车分别增加21.26%，24.84%，B车分别增加122.40%，45.34%，C车分别增加52.46%，23.60%。

4)PN比排放与车辆动力学参数v·apos[95]存在强相关性，相关性最好的B车其相关系数为0.864 1，A车次之为0.841 5，C车相关性最差为0.791 6。

当前国六重型车排放法规中并未对其行程动力学进行一定的规范和校验。通过对3种驾驶行为下实际道路排放物的分析可知，其行程动力学对重型车排放尤其是NOx和PN的影响不容忽视。故在下一步法规修订过程中，应该充分考虑车辆行程动力学参数对试验结果的影响。