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国六硬核—实际行驶污染物排放（RDE）介绍
2019-06-24 23:42:34· 来源：联合电子
国六排放法规引入了实际行驶污染物排放(Real Drive Emission)测试，简称RDE,用以监控车辆实际行驶过程的排放水平。国六法规对RDE限值的要求增加了整车开发难度，
国六排放法规引入了实际行驶污染物排放(Real Drive Emission)测试，简称RDE,用以监控车辆实际行驶过程的排放水平。国六法规对RDE限值的要求增加了整车开发难度，也给发动机系统功能匹配带来了巨大挑战。
本文从RDE特点和部分试验数据角度，简析RDE难点与挑战。
1.RDE内容简述
1.1 RDE概念解释
RDE：Real Drive Emission，实际行驶污染物排放，是指车辆在实际道路上行驶时的污染物排放。传统排放试验都是在实验室中进行，实验室环境恒温恒湿、转毂阻力和坡度恒定，试验中有固定的车速曲线跟随。而RDE试验则在外面环境道路上，根据实际路况行驶，环境温度、风阻、路面坡度等都不可控，且路试驾驶时交通路况复杂，对试验影响很大。
因此，RDE试验与传统排放试验完全不同，影响因素更多，每次试验无法复现。
1.2 RDE试验方法
RDE的排放测试和认证都是在实际道路上进行，法规要求在路试时需要有采集气态排放物、颗粒排放物、发动机排气流量等基本参数的便携式排放测试系统PEMS（Portable Emissions Measurement System），还需要有温度、湿度、GPS、OBD端口（非必须）等辅助数据用于对排放污染物的结果修正和RDE里程评估。
其试验方法是：根据详细的道路试验规范，在实际路面驾驶过程中，通过便携式排放测试系统（PEMS）进行排放测试，重点监测氮氧化物NOx和颗粒污染物PN，试验流程大致如下图1所示。
图1 RDE试验流程
1.3 RDE限值及实施时间
国六法规规定所有汽车均应按照法规附录D测试要求进行RDE试验，试验结果市区行程和总行程污染物排放均不得超过I型试验排放限值与表1规定的符合性因子（Conformity Factor，CF）的乘积，计算过程中不得采用四舍五入。
表 1 符合性因子（1）
2. RDE难点分析与应对方案
RDE试验将车辆尾气监测从实验室扩展到了实际驾驶路面，车辆实际使用环境复杂，影响RDE结果的因素更多，如下表2所示。
表 2 实际行驶污染物排放（RDE）影响因素
从上看到，影响RDE试验结果的因素很多，包括驾驶路线、环境温度等，下面将从中选取几个因素阐述其中的难点以及联合电子应对方案。
2.1 GPF&催化器
- 难点分析
国六法规要求6a阶段耐久性里程160000km，6b阶段耐久性里程200000km。车辆原则上不进行磨合。如生产企业提出书面申请，对仅使用三元催化器作为后处理装置的车辆，试验前最多可磨合300公里；采用其它排放后处理技术的，如有特殊需要，可适当延长磨合里程，但不得超过3000公里。
上述看到国六法规对汽车生产一致性和在用符合性提出很高要求，而车辆后处理状态如颗粒捕集器（GPF）全寿命周期不稳定的捕集率、耐久催化器的转化效率下降，会导致PN和NOx排放显著增多。
- 应对方案
联合电子RDE项目开发时，将会采用颗粒物捕集效率较低的新鲜或者已经完全再生的GPF评估PN排放试验结果；采用气态排放物转化效率低的200000km的耐久催化器评估NOx排放结果，或者评估NOx排放结果时除以相应劣化系数，使得车辆生命周期内RDE结果均能够满足国家法规要求。
2.2 试验环境
- 难点分析
我国幅员辽阔，环境温度变化区间大，同一限值若要覆盖绝大部分人口居住区的四季环境温度的边界条件下的试验结果，需增强数据鲁棒性，大大提高了系统匹配及控制难度。
- 应对方案
联合电子试验表明低温下-7度/0度的PN排放相比20度成倍增加，法规中对-7度排放结果除以1.6的扩展因子进行修正，而0度结果则没有扩展因子修正，因此联合电子项目开发时将以0度作为温度的最恶劣边界条件，关注该温度下各污染物排放结果，-7度也将完成检查。并且，系统匹配会努力增大数据鲁棒性，覆盖大部分车辆与工况。
2.3 驾驶风格、驾驶路线等
- 难点分析
不同的城市和路况，驾驶的路线完全不同，不同司机驾驶风格也不一致，无法针对某一个或几个排放结果进行优化；激进的驾驶风格增加了发动机瞬态运行的幅度和频次，从而增加车辆原始排放。
- 应对方案——联合电子RDE激进驾驶循环
RDE试验与以往其它排放试验最大的不同是其考察排放结果的循环不固定，这也给排放控制带来不确定性，理论上满足法规规定行驶路线要求，都可以作为有效路线。而RDE行驶路线要求的规定比较宽泛，针对开发过程，需要找到一些代表性RDE试验路谱，这些路谱能表征实际行驶工况中的一些极限特征，将其作为代表性路线用于项目开发和鲁棒性测试。
联合电子选取了多个特征海拔城市进行了大量的RDE路试，积累了相应路谱和特征参数，包括路线地图、海拔曲线、车速曲线、坡度信息、驾驶行为参数（Va_pos和RPA）等。
联合电子经过多次试验后，得到几条有代表性的RDE试验车速曲线，并将这些曲线和坡度信息输入到转毂进行复现，评估试验正常性和完整性，从中选取了表征驾驶行为激进、正常、柔和等风格的驾驶循环。其中联合电子RDE激进驾驶循环如图2、图3所示。
图2 联合电子RDE激进驾驶循环
图3 联合电子RDE激进驾驶循环参数
RDE工况点较NEDC和WLTC分布广，更多工况点分布在高速大负荷和外特性点上，需要考虑的排放优化点更多。而且，RDE测试过程复杂，采样管和排气流量计的安装应符合法规要求；测试前后要保证采样设备的精度，线性度和零点校准。驾驶过程既要体现实际驾驶环境和路况，也要满足法规中对应的要求，因此不能保证很高的测试成功率。
总之，RDE的试验和排放控制，不同于传统的尾气排放监测，一方面需要从多个维度控制发动机全工况点的稳态和瞬态排放；另一方面也需要考虑更多因素对排放影响，以及如何提高试验成功率、缩短开发周期。
3. RDE试验结果分析
从对排放影响最大的驾驶行为和环境温度两个维度，对某不带GPF的国6车型进行了不同温度点的联合电子RDE激进驾驶循环排放试验。为保证测试结果的可靠性和可重复性，在车辆转毂上，采用CVS系统测试排放物。按法规要求，通过移动平均窗口法（MAW）评估试验完整性和正常性，试验结果采用里程排放评估，减小MAW对冷起动阶段排放结果的弱化。测试结果包含冷起动部分。-7度排放结果根据法规要求除以了1.6的扩展因子，试验结果见图4。
图4 RDE激进驾驶循环结果
结果显示经过联合电子RDE初步匹配的国6车型，在驾驶行为和温度两个对排放影响最大的极限条件下，通过可靠的测试和严格的结果评估，氮氧化物NOx排放全部在可控制的CF<1的范围内，颗粒物PN在环境温度20℃工况CF远小于2.1的法规限值，考虑增加GPF后，此车型已初步具备满足RDE排放的潜力。
冷起动阶段低温工况的PN排放，特别是冷机起动后的激烈驾驶工况将是RDE排放控制的重点，需要发动机设计、后处理、系统功能和标定协同改进和优化。
联合电子加紧RDE排放控制的进一步研究，为客户提供可靠的RDE排放控制解决方案贡献我们的力量。
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