一种适用于任意测试边界的实际道路排放RDE评估方法与流程

一种适用于任意测试边界的实际道路排放rde评估方法
技术领域
1.本发明实施涉及乘用车排放测量及评价方法，主要涉及一种适用于任意测试边界的实际道路排放rde评估方法。


背景技术：

2.国标18352.6-2016中增加了实际道路排放rde(realdrivingemission)的测试内容，该排放测试项目与国五阶段及国六i型试验测试循环的不同点在于：首先，传统排放测试在试验室中的底盘测功机上完成，rde试验要求在实际道路上进行实时排放测试；其次，传统排放测试在特定的测试边界和特定的测试循环下进行，rde排放测试对环境温度、海拔高度、行车路线、车速、载荷、驾驶风格等影响排放的重要因素都只给了比较宽泛的范围，只要在规定的范围之内都视为合格有效的测试。rde排放测试的特点决定了rde测试结果的不唯一性，这种不唯一性对整车排放开发的方案控制及结果评价提出了很大挑战。
3.在进行整车rde排放开发时，为了对比硬件选型和优化标定控制策略，排放测试需要在一个可重复、可对比的固定测试程序下进行；但是，由于法规规定的rde验收程序只给出了测试边界范围，只要处于规定范围中的边界组合都是法规许可的，因此，在整车排放开发时应用固定的测试程序并不能保证rde排放在法规验收时合格。若要对法规规定的rde排放测试边界开展全因子试验，这对车企在开发周期与开发成本上都是无法负担的(取对结果影响最大的8个主要边界参数，每个参数取3种变化，组合出的试验为6561次试验)。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种适用于任意测试边界的实际道路排放rde评估方法，通过对gb18352.6-2016中rde部分进行解读、分析，梳理出对rde排放影响最大的8个主要边界。通过试验确定边界与测试结果的相互影响关系，得出基于固定边界测试结果的8个rde排放修正函数；根据待评估边界与固定边界的偏离程度，应用边界修正函数，可以对任意边界下rde排放结果进行预测和评估。根据评估结果对rde排放进行风险分级，针对不同风险等级的测试边界情况给出不同的调整改进建议。应用此方法，可以解决试验费用、周期与排放合格稳健性矛盾问题。
5.本发明的技术方案为：
6.本发明提供了一种适用于任意测试边界的实际道路排放rde评估方法，包括：
7.在法标规定的固定测试边界和固定整车测试循环条件下，进行底盘测功机rde排放测试，测量在固定测试边界和固定rde95-c测试循环条件下的rde排放值eb；
8.进行法规解析，确定对rde排放影响最大的n个主要影响因子以及每一主要影响因子的取值范围；
9.执行底盘测功机测试，研究确n个主要影响因子对rde排放值的影响规律，进而确定每个主要影响因子分别对rde排放值的修正函数；
10.通过转毂试验确定每个主要影响因子对应的修正函数中的各修正系数；
11.基于确定修正系数后的各主要影响因子分别对rde排放值的修正函数以及在固定测试边界和固定rde95-c测试循环条件下的rde排放值eb，将待评估测试边界输入至所述修正函数中，得到待评估测试边界下的实际rde排放值er；
12.确定待评估测试边界下的rde排放目标值e
t-rde
；
13.基于待评估测试边界下的实际rde排放值er和rde排放目标值e
t-rde
，求解排放风险系数c；
14.基于排解风险系数c，对待评估测试边界进行风险判断。
15.优选地，每个主要影响因子分别对rde排放结果的修正函数为：
16.δen＝a2n*(δxn)2+a1n*(δxn)+a0n17.其中，δen＝e
n-eb，δxn＝x
n-x
bn
；
18.式中：n—主要影响因子的序号，n＝1,2
……
8；
19.eb—在固定测试边界下rde95-c的测试结果；
20.en—第n个主要影响因子变化时rde95-c的测试结果；
21.xn—第n个主要影响因子的取值；
22.xbn—在固定测试边界下第n个主要影响因子的设定值；
23.a2n，a1n，a0n—第n个主要影响因子的二次多项式系数。
24.优选地，在待评估测试边界下的实际rde排放值er通过公式：
25.计算获得；
26.其中，er—待评估测试边界下的实际rde排放值；
27.eb—固定测试边界和固定rde95-c测试循环条件下的rde排放值。
28.优选地，待评估测试边界下的rde排放目标值e
t-rde
通过公式：
29.e
t-rde
＝e
t-i
×
cf
×
λ计算获得；
30.其中，et-rde—待评估测试边界下的rde排放目标值；
31.et-i—国六法规规定的i型排放试验目标值；
32.cf—符合性因子；
33.λ—扩展系数。
34.优选地，基于排解风险系数c，对待评估测试边界进行风险判断的步骤包括：
35.基于基于排解风险系数c，确定待评估测试边界对应的风险等级。
36.本发明的有益效果有；
37.1、本发明能够在一次基础试验的基础上，通过对比目标试验与基础试验在8种影响因子的偏差，获得所有目标试验的排放结果，此过程无需实地测试，能够节约大量的人力，物力。
38.2、本发明根据目标试验的测试边界及排放结果，评估目标试验排放风险，针对不同工况下的排放风险，精准分析影响排放的主要边界，对整车排放开发提供合理建议。
附图说明
39.图1rde固定测试循环rde95-c；
40.图2以温度影响为例说明修正函数的确定方法；
41.图3为扩展系数定义方法；
42.图4为本发明的实施流程图。
具体实施方式
43.下面结合说明书附图4及对本发明具体的实施方式进行说明。
44.步骤一，执行图4中的操作s1，即在标准规定的固定边界和测试循环条件下，测量固定测试边界和固定rde95-c测试循环条件下的rde排放值eb。
45.为了试验的可重复性、稳定性和不同测试结果之间的可对比性，有必要确定一种固定的rde测试工况，这个固定的rde测试工况包括固定测试边界和固定整车测试循环，同时还要具备一定的代表性。在底盘测功机上，与排放法规ⅰ型试验相同，设置环境温度(23
±
2℃)、标准大气压力，运行包含市区、市郊、高速工况的设定车速曲线，车速、驾驶风格(v*apos)、运行时间等能够涵盖法规要求全部测试范围的95％，定义此底盘测功机条件下测试的整车测试循环为rde95-c，如图1所示。
46.本实施例中，按照排放法规gb18352.6中规定的i型试验的固定测试边界和测量程序，按照图1规定的时间和车速在底盘测功机上运行基础边界rde95-c排放测试的固定循环，记录rde排放测试的排放值eb(eb为在固定的测试边界下，固定的rde95-c测试循环排放测试结果)，作为评估rde排放结果的基础。
47.步骤二，执行图4中的操作s2，解析排放法规中关于rde测试边界的规定，根据实际道路排放试验过程中边界对排放结果的影响程度不同进行排序，取其中对rde排放的影响最大的前8个主要影响因子，并确定每个主要影响因子的取值范围。
48.由于rde法规不同于i型排放试验，对其最终排放结果影响的因素有多种，如试验边界变化，驾驶风格、试验路段路况、车速控制等。
49.本实施例中，所确定的该8个主要影响因子如表1，具体为：环境温度、海拔高度、驾驶风格v*apos、市区段平均车速、市郊段平均车速、高速段平均车速、整车测试质量、数据处理方式为影响实际rde测试结果的8个最主要影响因子。
[0050][0051]
表1
[0052]
此外，本实施例中，根据法规要求，确定这8个影响因子的最大可能变化范围，具体为：
[0053]
1)、环境温度：基础边界温度为23
±
2摄氏度，最低为-7摄氏度，最高35摄氏度。
[0054]
2)、海拔高度：基础边界海拔高度为0m，最高位2400m。
[0055]
3)、驾驶风格(v*apos和rpa)：v*apos和rpa分别为驾驶激进程度的限制和驾驶平缓程度的限制，具体计算和定义方法参见gb18352.6-2016。按照法规规定，驾驶风格的上下限为：对于驾驶激进程度的限制v*apos：若车速v≤74.6km/h，最大上限值为：0.136*v+14.44；若车速v﹥74.6km/h，最大上限值为：0.0742*v+18.966。
[0056]
对于驾驶平缓程度的限制rpa：
[0057]
若车速v≤94.05km/h，最低下限值为：-0.0016*v+0.1755；
[0058]
若车速v﹥94.05km/h，最低下限值为：0.025。
[0059]
4)、市区段平均车速：基础试验边界市区平均车速为24.1km/h，最高可达60km/h。
[0060]
5)、市郊段平均车速：基础试验边界市郊平均车速为73.6km/h，最高可达90km/h。
[0061]
6)、高速段平均车速：基础试验边界高速平均车速为109.2km/h，最高可达120km/h。
[0062]
7)、整车测试质量：基础试验边界测试质量为车辆整备质量加1人载(约75kg)再加排放测试设备质量(约50kg)，最高值为车辆最大载荷(整备质量+5人载+测试设备)的90％。
[0063]
8)、数据处理方式：基础试验是采用移动平均窗口法，且不包含冷启动数据，欧洲法规已经改为累积平均法，且包含冷启动的处理方式，预计中国法规也会有相应的修改，故也会对数据处理方式的不同进行评估。
[0064]
步骤三，执行图4中的操作s3，即确定各主要影响因子分别对rde排放值的修正函数。
[0065]
实际的rde道路测试边界和测试车速不可能每次都与rde95-c相同，为了对实际测试结果进行评估，需要明确8个主要影响因子对排放的影响规律，然后根据影响规律制定出每个主要影响因子分别对rde排放值的修正函数。
[0066]
此项工作在环境舱底盘测功机上进行，以环境温度对rde排放结果的影响规律为例，按照图2对环境温度的处理方法，固定其他主要影响因子的值不变，在规定的环境温度测试区间内分别取样本点，测试不同温度下rde考察的两个主要排放物(氮氧化物nox和微粒个数pn)的值，应用数据回归法确定温度影响规律的解析式(即对试验结果进行回归处理，得出rde排放物随环境温度的变化规律)。对8个主要影响因子都做这种规律研究，就可以得出各个主要影响因子分别对rde排放值的修正函数。综合考虑回归处理的稳定性与拟合数据精度，决定8个主要影响因子对rde排放值的影响规律都用二次多项式表示，统一描述为：
[0067]
δen＝a2n*(δxn)2+a1n*(δxn)+a0nꢀꢀꢀ
(公式1)
[0068]
其中，δen＝e
n-ebδxn＝x
n-x
bn
[0069]
式中：n—主要影响因子的序号，n＝1,2
……
8；
[0070]
eb—在固定测试边界下rde95-c的测试结果；
[0071]
en—第n个主要影响因子变化时rde95-c的测试结果；
[0072]
xn—第n个主要影响因子的取值；
[0073]
xbn—在固定测试边界下第n个主要影响因子的设定值；
[0074]
a2n，a1n，a0n—第n个主要影响因子的二次多项式系数。
[0075]
进一步地，需要通过转毂试验确定每个主要影响因子对应的修正函数中的修正系数。
[0076]
为了对实际测试结果进行评估，需要明确每个主要影响因子对排放的影响函数，关键在于确定公式1中的二次多项式的系数a2n，a1n，a0n。此项工作在底盘测功机上进行，固定其他七个主要影响因子与对应的固定测试边界相同，对一个主要影响因子在法规规定的范围内进行变化，测量每次变化对应的排放结果值，然后计算边界变化量δxn和排放变化量δen的值，通过二次多项式拟合确定出修正函数的系数。
[0077]
需要说明的是，rde排放试验有两个主要目标排放物，分别是微粒数量pn和氮氧化物nox，所以，一个主要影响因子试验会得出两个修正函数和两组二次项系数，分别用a2n_pn，a1n_pn，a0n_pn和a2n_nox，a1n_nox，a0n_nox表示。
[0078]
以环境温度的影响为例说明修正系数的确定过程，在rde排放测试许可的温度范围-7～35℃内，选取5个以上试验点，分别控制试验舱环境温度等于设定的温度值，做一系列rde95-c试验，得到与选取的环境温度点对应的rde排放结果，从而计算得出一系列温度变化量δx1和排放变化量δe1的值，如下表2。
[0079][0080]
表2
[0081]
利用温度变化量δx1和排放变化量δe1的值，进行二次多项式拟合，得出第一个主要影响因子—环境温度的多项式系数a21_pn，a11_pn，a01_pn和a21_nox，a11_nox，a01_nox，同样的方式处理其他七个主要影响因子，可以得到每个主要影响因子对应的修正函数关系式，从而可以对任意选取的环境边界变化得出相应的rde排放变化量。
[0082]
步骤四，执行图4中的操作s4，即确定待评估测试边界下的实际rde排放值er。
[0083]
以固定测试边界下的底盘测功机测试rde95-c循环的结果为基础，应用公式1计算8个主要影响因子在实际rde测试与rde95-c循环测试之间的环境条件差异量δxn和排放差异量δen的值，然后在固定测试边界下的rde排放值eb上，应用因环境条件引起的测试结果差异量进行排放值修正，可以计算在待评估测试边界下的实际rde排放值er：
[0084][0085]
式中：
[0086]
er—待评估测试边界下的实际rde排放值；
[0087]
eb—固定测试边界和固定rde95-c测试循环条件下的rde排放值。
[0088]
步骤五，执行图4中的操作s5，根据适应性系数和扩展条件，应用公式3计算待评估测试边界下的rde排放目标值e
t-rde
。
[0089]
排放法规对于不同的环境温度和海拔高度确定了不同的扩展系数λ，如图3所示，根据实际测试环境温度和海拔情况，查找图3中对应的区域，确定扩展系数λ，然后再确定rde排放目标值e
t-rde
。rde排放目标值e
t-rde
的确定方法如下所示：
[0090]et-rde
＝e
t-i
×
cf
×
λ
…………
(公式3)
[0091]
式中：
[0092]
et-rde—待评估测试边界下的rde排放目标值；
[0093]
et-i—国六法规规定的i型排放试验目标值；
[0094]
cf—符合性因子；
[0095]
λ—扩展系数。
[0096]
其中，符合性因子cf根据法规要求确定，符合性因子cf为固定值，但此值会因法规变更出现调整。
[0097]
步骤六，执行图4中的操作s6，根据步骤四得到的待评估测试边界下的实际rde排放值er和步骤五计算得到的待评估测试边界下的rde排放目标值et-rde结果，用公式4计算排放风险系数c。
[0098]
取实际rde测试的评估值与实际测试环境条件相应的目标值的比值作为实际rde排放风险评价指标，由于实际rde排放评估值存在一定的误差，对该比值乘以1.1的保险系数，最终形成rde排放风险评价指标，即排放风险系数c，定义公式如下：
[0099]
c＝er/e
t_rde
×
1.1
…………
(公式4)
[0100]
步骤七，执行图4中的操作s7，根据排放风险系数c的取值范围，进行待评估实际道路试验的风险评估。根据风险系数c的取值范围，对应高、中、低、无四个风险等级，为应对这四个风险等级，分别执行s71、s72、s73、s74四种操作。
[0101]
具体来说，当c》＝1时，为高风险等级，执行操作s74，需要重新审视排放控制系统方案，如考虑增加gpf等，并建议进行实际道路状况验证；
[0102]
当0.8《＝c《1时，为中风险等级，存在排放通不过的风险，执行操作s73，审视当前环境及测试条件是否为法规规定中比较严苛状况，若不是，应该用最严苛状况进行重新评估，需对整车排放控制的软硬件措施进行改进；
[0103]
当0.6《＝c《0.8时，为低风险等级，可以通过调整排放标定，执行操作s72，提高排放稳健性即可；
[0104]
当c《0.6时，无风险，执行操作s71，保持现状。
[0105]
步骤八，执行图4中的操作s8，根据具体风险等级，可采取相应处理办法及建议。
[0106]
对应于低风险和无风险，流程结束；对应于高风险和中风险，需要执行操作s8，重新审视排放方案，并在改进过后回到流程s4进行改进后效果的评估，直至达到风险可接受的低风险或无风险状态。
[0107]
本发明上述方法，通过应用一次或有限次的试验结果，研究测试边界对排放的影响规律，制定出影响排放的主要因子的修正关系函数，应用修正函数和待评估测试边界偏离固定测试边界的程度，可以对法规许可范围内任意测试边界组合下的rde排放值进行评估，然后根据评估结果给出排放合规风险等级，并根据风险等级进行重点测试和调整，这样不但可以大大减少rde排放开发试验次数，大幅度的节约开发周期和开发成本，又可以降低排放不合格风险。