摘要
混合动力被认为是满足未来更为严格的二氧化碳排放限值的关键车辆技术。本文分别选取了轻型汽油车、油电混合动力汽车（HEV）以及插电混合动力汽车（PHEV），使用便携式排放测试系统（PEMS）在同一条试验路线上进行实际行驶排放（RDE）试验，采用移动平均窗口法划分数据窗口，充分反映在真实道路行驶过程中不同的试验条件对混合动力汽车实际行驶碳排放特性的影响，讨论分析在实际行驶工况下，混合动力汽车的碳排放特性及其相较于常规汽油车辆的碳排放优势。具体工作内容如下： 分别基于行程累计平均法和移动平均窗口法，讨论试验车辆在实际行驶工况下的碳排放特性。结果表明：在基于路段层面分析时，试验结果的一致性较差，并仅根据少量的路段样本数据点无法通过统计分析准确反映不同实际行驶条件对车辆碳排放特性的影响。因此，进一步采用移动平均窗口方法划分数据窗口，既可减小道路特征等边界条件对试验结果的影响，又可通过将大量的数据窗口视作实际道路行驶的路段子集，大幅扩展车辆碳排放数据分析的样本空间。以路段子集大样本数据相关性统计分析为基础，进一步分析讨论不同实际行驶试验条件对车辆碳排放特性的影响。 选取在同一条试验路线上进行RDE试验的3辆轻型汽油车进行对比，试验证明：3辆试验车辆碳排放的差异明显，尤其是在市区路段，部分差异是实验室循环测试指标所不能反映的。3辆燃油车在市区窗口的碳排放会随着平均车速的降低而大幅增加。除此以外，相对行程动力学试验边界，试验道路的地形特征试验边界对车辆实际行驶碳排放的影响更有主导地位。并以汽车理论、汽车动力学为基础，建立车辆的窗口平均发动机热效率的计算模型，以此讨论不同试验车辆的窗口热效率表现。 选取在相同的试验线路上进行RDE试验的2辆轻型汽油车和1辆HEV进行对比，并提出一种统计方法计算出混合动力汽车的窗口平均制动能量回收率，以区分在实际行驶工况下，制动能量的回收和发动机效率的提高对混合动力汽车碳排放减少的具体贡献。结果表明：HEV的碳排放特性表现独特。在市区和市郊行驶工况，HEV的CO2排放因子与累计正海拔增量明显无相关性；且CO2排放因子随RPA的增加而减小，呈较强的负相关性。在实际道路行驶试验中，HEV所搭载的阿特金森发动机的窗口平均热效率相较于较小排量的直喷增压汽油机并不具有优势，但HEV所具有的制动能量回收功能可以降低实际行驶道路地形和行程动力学特性对车辆实际行驶碳排放特征的负面影响，其市区和市郊行驶工况所表现出的低碳排放特性主要还是制动能量回收的贡献。虽然HEV能够在发动机和电机之间进行扭矩需求分配并使汽油机运行于其效率最高的工况区域，但此功能所产生的效果在实际道路行驶试验中表现得并不突出。 选择在相同的试验路线上进行RDE试验的2辆轻型汽油车和1辆PHEV，采用移动平均窗口法划分数据窗口，分析在实际道路行驶状态下PHEV与常规汽油车辆碳排放性能的差异。结果表明：在低速行驶工况下，PHEV相较于常规汽油车具有一定的节能减排优势，且PHEV的碳排放特性与常规汽油车表现出明显差异，但与HEV的碳排放特性表现类似，即在市区窗口，PHEV的碳排放与累计正海拔增量之间不存在明显相关性；而与窗口RPA之间存在一定的负相关性。从试验车辆经混动化改造后的碳排放表现来看，PHEV所具有的制动能量回收功能能够改善常规汽油车在市区行程中的高CO2排放量，制动能量回收对车辆在实际道路行驶时碳排放的降低具有实质性的作用和效果。但从数据窗口的从名义热效率的表现来看，HEV相较于PHEV更具有碳排放优势。
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