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原文传递轻型汽车实际行驶排放试验边界和评价方法的研究

论文题名：	轻型汽车实际行驶排放试验边界和评价方法的研究
关键词：	轻型汽车;实际行驶排放试验;边界条件;评价方法
摘要：	随着车辆保有量的不断增加，道路交通污染成为大气污染的重要原因之一。为了控制车辆排放并改善空气质量，参照欧盟排放标准，中国于2016引入实际行驶污染物排放（RDE，RealDrivingEmission）试验程序，并将RDE试验作为Ⅱ型试验加入到新车的型式检验项目中。从实践情况来看，RDE试验过程中的驾驶行为、大气环境、道路状况、试验海拔、交通状况等边界条件具有一定的随机性，这些不确定性的试验边界对测试结果的影响很大。虽然RDE排放法规对这些试验边界进行了较为详细的规定，但这些措施还是很难消除试验边界条件的不确定性对车辆实际行驶排放试验的影响。　　本文以轻型汽油车为研究对象，结合我国现行RDE试验评价标准，深入研究轻型车RDE试验冷起动工况、行驶路线的地理状况、行程动力学等试验边界条件对实际行驶污染物排放的影响。为我国机动车污染防治政策提供科学、有效的技术支撑。本文主要研究内容及结果如下：　　（1）同时使用车载排放测试设备（PEMS）与全流式排气稀释系统、定容取样系统（CVS）两种不同设备，在底盘测功机上对三辆不同的轻型汽油车进行排放对比测试与分析。结果表明：PEMS直接采样得到的试验结果虽然与实验室参考值具有一定的偏差，但该偏差都在标准具体规定的误差范围内；分别采用CVS和PEMS两种不同设备所获得的试验结果具有良好的一致性；从各污染物瞬时排放速率曲线可以看出，CVS和PEMS设备在整个测量过程中对各种污染物瞬时排放的时间响应基本上是同步的。　　（2）根据GB18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》和欧盟委员会2017/115号指令及其修正指令规定的RDE试验数据处理方法编写了数据处理程序。选用了10次RDE试验数据，对比分析了若干RDE试验数据处理与评价方法。结果表明：按照国六CO2移动平均窗口法计算得到的CO、NOx、PN排放结果多数车辆小于通过欧六累积平均法计算得到的结果，而冷起动阶段CO、NOx、PN排放量占总行程排放量比例和参与计算次数较高的高排放数据是影响结果差异的重要因素；采用CO2移动平均窗口法和累积平均法分别计算剔除冷起动数据和包含冷起动数据的10次试验的全行程CO、NOx和PN排放，其中，采用累积平均法计算得到的排放差异率大于采用CO2移动平均窗口法计算得到的排放差异率；累积平均法对冷起动数据更敏感。　　（3）为了更合理地评价汽车的冷起动排放，选择4辆轻型汽车完成了实际行驶排放测试，试验结果分析表明，冷起动排放占市区工况排放的比例较大，CO2移动平均窗口法难以对包含冷起动排放数据的RDE试验数据进行合理修正。在此基础上，设计了3次RDE对比性试验，包括1次冷起动试验和2次不同车辆热状态下的热起动试验，分析表明，TWC催化转化器的热状态对冷起动排放有重要影响；相比于非冷起动工况，驾驶行为在冷起动工况下对排放的影响相当敏感；相对于驾驶行为特性，环境温度对冷起动排放影响是次要的；未来的RDE标准应更合理有效地设置行程动力学条件，特别是冷起动期间的行程动力学条件。　　（4）累计正海拔高度增加量是实际行驶排放试验的重要试验边界。由于试验过程中很难将它的影响从实际行驶排放试验的其它试验边界影响中分离出来，累计正海拔高度增加量对实际行驶排放试验的影响很难准确和全面的评估。为此，选择2辆轻型汽油车分别在4条不同的试验线路上进行实际行驶排放试验，创新性提出将排放数据的相关性分析从全行程、路段层面逐次拓展至窗口层面，借助于窗口层面排放数据样本空间的大幅扩展，清晰展现行程动力学特性和累计正海拔高度增加量对实际行驶排放的复杂耦合影响机制。　　（5）现有排放标准规定的试验边界条件及数据处理方法难以有效消除不同驾驶风格对RDE试验结果的显著影响。为此，对3辆满足中国第六阶段排放标准的轻型汽油车进行了不同驾驶风格的RDE对比试验。为了分析行程动力学对RDE试验的影响，在数据窗口层面引入窗口v·apos[95]的概念以表征数据窗口的行程动力学特性，基于大量数据窗口样本的窗口v·apos[95]和窗口污染物排放因子之间所表现出的具有统计学意义的自身相关特性，提出一种自适应归一化评价方法，推算出试验车辆在WLTC基准线行程动力学特性状态下的窗口污染物排放因子，并以此进一步评估路段及全行程的污染物排放水平。经验证，这种自适应归一化评价方法可有效降低驾驶风格对实际行驶排放试验结果的影响。
作者：	杜宝程
专业：	车辆工程
导师：	张力
授予学位：	博士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2021