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轻型汽车的实际道路行驶排放(RDE)法规最新动态(上)

一、欧盟RDE法规的最新进展


1、引入RDE法规的背景和必要性


欧盟是全球首个提出、研究并实施RDE的地区。RDE(Real Driving Emission)是实际道路行驶排放的简写,代表车辆在实际道路行驶时的排放,而不是指根据排放标准规定在试验转鼓上测量的车辆排放。为什么引入RDE的概念,先让我们了解一下轻型汽车排放法规发展历程 (如图1所示)。


图1:轻型汽车排放发展历程


从EUI到EUVI,各国相关主管部门从最开始重视认证车型的常温下排放水平,后来加严生产一致性检查要求,确保新生产汽车的排放水平与认证车水平一致,再后来增加-7℃排放要求,引入OBD诊断系统要求并新增在用车符合性要求,逐步加强在用车的排放控制要求;到EUV阶段,除进一步加严常温排放限值并对直喷汽油车引入颗粒质量(PM)限值外,还将排放耐久里程拓展到16万公里,同时进一步加严OBD系统要求并新增最低诊断频率IUPR(In Use Performance Ratio 在线诊断频率)的要求,从以上各方面逐步不断加强对在用车排放控制力度。人们越来越认识到,在实验室所测得的排放结果与车辆在实际道路行驶过程测得的排放结果存在差异,有的车型差异还较大。因此如何能真正控制车辆在实际行驶过程中的排放水平成为重点研究的内容。欧洲从2011年-2015年就一直在研究RDE的测量要求,并在2016年发布了RDE法规的第1部分和第2部分的内容要求,提出了在实际行驶过程中采用便携式测试仪对车辆进行道路排放测试的规程以及排放达标要求,2017年欧盟发布了RDE法规的第3部分内容,补充了对混合动力汽车相关的规定,并引入冷起动和微粒再生的相关规定,同时明确提出了PN(微粒数量)的符合性因子,现阶段正在制订RDE法规的第4部分要求(RDE4),预计2018年底发布。  


RDE法规制订有着重要的意义: 除了在试验室测量满足排放限值要求外,RDE能确保车辆在实际行驶中也能满足排放要求;RDE提供了高效的车辆在线排放测试方法;RDE可以推动企业采用最先进的排放控制技术以确保车辆满足实际行驶排放要求。因此RDE法规将成为或者说已经成为全球排放法规发展的风向标。


2、欧盟RDE法规最新进展


2.1

根据欧盟已发布的RDE法规以及最新的RDE4建议,针对M1类车的RDE法规实施进程如图2所示。 


图2:最新欧盟RDE法规实施进程(针对M1类车)


2.2

RDE第4部分草案要求简介


RDE第4部分的法规草案已经完成,主要修改的内容有:


  • 修改简化了RDE数据评估方法(也适用于混合动力汽车);


  • 明确了RDE在用车符合性要求(ISC);


  • 对NOx的PEMS(便携式排放测量设备)测量误差进行了评估等。


预计RDE 4将在2018年底正式发布,2019年1月1日开始实施。


2.2.1 RDE数据评估方法修改,预计修改后的要求从2019年1月1日起适用于新定型车辆


2.2.1.1 RDE试验有效性判定


由于现行的判定方法有两个可选方法,但其结果并不完全一致,另外现行方法要求RDE满足完整性判定和正常性判定要求,导致很多RDE试验无效。因此,在第4部分法规对RDE的行程有效性判定要求进行调整,主要是调整了CO2特征曲线以及窗口的公差带要求,另外不再要求市区、市郊和高速窗口数量比例。调整后的判定方法只采用移动平均窗口法,删除了功率段方法。


  •  移动平均窗口的基准CO2排放: 基准的CO2排放量是WLTP测试的CO2排放量的一半,该值应是经过必要的修正后的CO2值,即14度温度 修正、目标速度修正、电池电量修理、再生修正等。


  • CO2的特征曲线(VCC曲线)为双折线,如图3所示(与现行的曲线相比,原来对应的P1,P2和P3的1.2,1.1和1.05的乘法因子均改为1.0):


图3:CO2特征曲线(VCC曲线)


2.2.1.2 试验行程的有效性判定


要求至少有50%以上的窗口落在CO2特线曲线的公差带范围以内(见图4)。



图4:CO2特征曲线的公差带范围要求



此处的公差带是指:


上偏差:市区部分上偏差为45%;市郊和高速部分的上偏差为40%。对于不可外接充电的混合动力电动汽车,上偏差可以按1%的步长进行拓展,直到满足50%的窗口比例要求,但最大上偏差不能超过50%。


下偏差:对于传统车辆以及不可外接充电的混合动力电动车辆,下偏差为25%;对插电式混合动力电动汽车,下偏差为100%。


2.2.1.3 RDE最终排放的计算


对RDE排放的计算,不再采用目前的评估方法(移动平均窗口法/功率段法),则采用了更加简便、透明的计算方法。在满足RDE行程有效的前提下,即满足法规规定的边界条件(行程、环境、动力学特性要求),并且按平均窗口移动法数据评估RDE试验有效时(对PHEV(插电式混合动力)车辆,没有SOC、发动机运行时间以及行驶模式要求),其RDE排放结果按以下公式进行计算:



其中,评估因子(RFt;u)取决于RDE的道路行驶情况,它取决于RDE与WLTP测试所得的CO2排放比率,RFt;u 是 RDE/WLTP CO2比率(rt;u)与阀值L1,L2 的数,计算如图5所示:其中RFt;u中,RFt用于总行程结果计算,RFu用于市区行程结果计算。


图5:RDE计算评估因子与RDE/WLTP-CO2比率的计算函数


  • 在2020年1月1日以前认证的车型,L1=1.20, L2=1.25;


  • 对2020年1月1日以后认证的车型,L1=1.30, L2=1.50.


  • rt;u 的计算:


对传统的内燃机以及不可外接充电的混合动力电动汽车:


对可外接充电的混合动力电动汽车,需要根据内燃机使用时间比例进行修正:


否则,根据RDE测试的CO2排放与车辆在荷电维持模式下WLTP的CO2排放比值rt;u进行计算。其中对市区行程,WLTP的CO2排放是指低速段和中速段的测量值。RFt;u的确定则是根据rt;u按上图所示的公式计算得出。  



其中:ICt;u 是指发动机工作时的行驶里程与RDE行程的占比: kmICE / (kmICE + kmEV) 


2.2.2 新的在用符合性检查流程


2.2.2.1 在用符合性检查(ISC)涉及修改的内容


  • 在进行符合性检查试验之前,对所选车辆,尽可能使用有效的监测数据


  • 重新定义了生产企业、认证权力机构以及第三方机构之间的责任和义务


  • 规定了车辆筛选流程


  • 规定了ISC不合格/通过的统计要求


  • 对新定型车辆将从2019年1月1日起实施


2.2.2.2 在用符合性检查各方的负责


  • 制造厂: 对所有ISC族系,车辆尾气排放ISC测试至少应进行冷起动后排放-WLTP试验;对所有ISC族系,进行全部或部分的RDE、蒸发排放和低温排放试验。


  • 车辆认证机关:每年对ISC族系车辆进行适当数量抽查(WLTP试验和RDE试验)


  • 授权的第三方技术服务机构


Ø  每年对ISC族系车辆可以进行任何的检查


Ø  所有ISC测试结果应向相应的认证权力机关报告


2.2.2.3 在用符合性检查的主要流程图(图6)


图6:在用符合性检查主要流程(来自欧盟介绍)


2.2.2.4 对在用符合性检查中RDE试验结果的合格判定


要求RDE的在用符合性试验应涵盖RDE边界条件下的广大区域。图7是符合性判定要求:


图7:在用车符合性判定要求


2.2.3 便携式排放测试设备对NOx测量的不确定性余量的评估


经过最新评估,NOx的测量余量最终确定为0.43(目前采用的0.50),该值计划从2020年1月1日起执行。


(未完待续)

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