技术概述
混合动力汽车作为传统燃油车与纯电动车之间的过渡车型，凭借其节能减排的优势在全球范围内得到了广泛推广。混合动力汽车排放测试是评估该类车型环保性能的重要技术手段，其测试原理和方法相较于传统燃油车具有显著的复杂性和特殊性。
混合动力汽车的动力系统由内燃机和电动机两部分组成，两套动力系统既可独立工作，也可协同驱动。这种复杂的工作模式使得混合动力汽车的排放特性呈现出高度的非线性特征。在纯电动模式下，车辆几乎不产生尾气排放；而在混合驱动模式下，发动机的工况变化频繁，排放水平也随之波动。因此，传统的稳态排放测试方法难以准确评估混合动力汽车的实际排放水平。
为了科学评价混合动力汽车的环境友好程度，各国相继制定了针对性的排放测试标准和规程。国际上普遍采用WLTP（全球统一轻型车辆测试程序）作为主要的测试标准，该标准更加贴近实际驾驶工况，能够更真实地反映混合动力汽车的排放表现。我国也出台了GB 18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》等标准，对混合动力汽车的排放测试提出了明确要求。
混合动力汽车排放测试的核心目标是准确测量车辆在各种工况下的尾气污染物排放量，评估其是否符合国家或地区的排放法规限值。测试过程中需要综合考虑车辆的电量状态、行驶模式切换频率、电池充放电特性等多种因素，这大大增加了测试的技术难度和复杂性。
随着环保法规的日益严格和新能源汽车技术的快速发展，混合动力汽车排放测试技术也在不断演进。从最初的简易工况法到如今的实际道路排放测试（RDE），测试方法越来越科学、全面。未来，随着混合动力技术的进一步发展和排放法规的持续升级，排放测试技术也将面临新的挑战和机遇。
检测样品
混合动力汽车排放测试的检测样品主要是各类混合动力汽车整车及其相关系统组件。根据混合动力系统的结构特点和工作原理，检测样品可分为以下几类：
- 普通混合动力汽车（HEV）：此类车辆无法外接充电，电池容量相对较小，主要依靠制动能量回收和发动机发电来补充电能。代表车型包括丰田普锐斯等经典混合动力车型。
- 插电式混合动力汽车（PHEV）：具备外接充电功能，电池容量较大，可纯电动行驶较长里程。此类车辆的排放测试需考虑纯电行驶里程、电量消耗模式等特殊因素。
- 增程式混合动力汽车（REEV）：以电动机为主要驱动装置，发动机仅用于发电，不直接参与驱动。此类车辆的排放特性与传统混合动力存在明显差异。
- 轻度混合动力汽车（MHEV）：配备小功率电机辅助系统，主要用于启停、能量回收等功能，发动机为主要动力源。
在进行排放测试前，需对检测样品进行规范的准备和预处理。车辆应处于良好的技术状态，各系统运行正常。测试前需按照标准规定进行里程累积和预处理行驶，使车辆处于稳定的排放状态。同时，需准确测量和记录车辆的基本参数，包括整备质量、发动机排量、电机功率、电池容量等关键信息。
对于插电式混合动力汽车，还需特别关注其电量状态（SOC）。根据相关标准要求，测试时需分别考察满电状态和亏电状态下的排放表现，以全面评估车辆在不同使用场景下的环保性能。
检测项目
混合动力汽车排放测试涉及多项污染物指标的检测，这些污染物对环境和人体健康具有不同程度的影响。根据现行排放法规，主要检测项目包括以下内容：
- 一氧化碳（CO）：CO是燃油不完全燃烧的产物，可与血液中的血红蛋白结合，影响氧气的输送，高浓度时可导致中毒。混合动力汽车在发动机冷启动和低负荷工况下容易产生较高的CO排放。
- 碳氢化合物（HC）：HC是未燃烧或部分燃烧的燃油成分，参与光化学反应可形成光化学烟雾。混合动力汽车频繁的发动机启停操作可能导致HC排放升高。
- 氮氧化物（NOx）：NOx是高温燃烧条件下空气中的氮气与氧气反应生成的产物，是形成酸雨和光化学烟雾的重要前体物。混合动力汽车发动机工况变化频繁，NOx排放控制难度较大。
- 颗粒物（PM）：PM主要来源于燃油的不完全燃烧和润滑油参与燃烧，对呼吸系统和心血管系统有害。混合动力汽车的颗粒物排放通常低于传统柴油车，但仍需严格监测。
- 颗粒物数量（PN）：PN是计量颗粒物数量的指标，更能反映细颗粒物的排放水平。细颗粒物可深入肺部，对健康危害更大。
除上述常规污染物外，混合动力汽车排放测试还包括一些特殊检测项目：
- 二氧化碳（CO2）：CO2是主要的温室气体，其排放量直接关系到车辆的燃油经济性和碳排放水平。混合动力汽车的CO2排放评估需综合考虑燃油消耗和电能消耗。
- 氨气（NH3）：采用选择性催化还原（SCR）后处理系统的车辆可能产生NH3逃逸排放，需进行监测和控制。
- 氧化亚氮（N2O）：N2O是强效温室气体，其全球增温潜势约为CO2的300倍，需纳入排放监测范围。
- 甲醛（HCHO）：HCHO是有毒致癌物质，在混合动力汽车的冷启动阶段可能产生较高排放。
针对插电式混合动力汽车，还需检测以下特殊项目：
- 纯电续驶里程：评估车辆在纯电动模式下的最大行驶距离。
- 电量消耗模式下的排放：测试车辆在电池满电状态下的排放水平。
- 电量保持模式下的排放：测试车辆在电池电量维持在特定水平时的排放表现。
- 加权综合排放：根据车辆的实际使用情况，对不同模式下的排放进行加权计算，得出综合排放结果。
检测方法
混合动力汽车排放测试方法是确保测试结果准确性和可比性的关键技术保障。根据测试环境和工况的不同，主要采用以下几种检测方法：
实验室工况法
实验室工况法是混合动力汽车排放测试的主要方法，在环境可控的实验室内，按照标准规定的驾驶循环进行测试。目前广泛采用的驾驶循环包括：
- WLTC循环：全球统一轻型车辆测试循环，涵盖低速、中速、高速和超高速四个阶段，平均速度和最高速度较高，加速和减速工况更加剧烈，更能反映实际驾驶条件。
- NEDC循环：新欧洲驾驶循环，是此前广泛采用的测试循环，但因其工况较为平稳，与实际驾驶存在较大差异，正逐步被WLTC取代。
- CLTC循环：中国轻型汽车行驶工况，根据中国实际道路条件和驾驶习惯开发，更贴近中国用户的使用场景。
在进行实验室工况法测试时，需严格控制环境温度、湿度、大气压力等参数，确保测试条件的一致性。车辆需在底盘测功机上运行，测功机根据车辆的道路行驶阻力进行设定，模拟真实道路行驶状态。
实际道路排放测试（RDE）
RDE测试是在实际公共道路上进行的排放测试，旨在评估车辆在真实交通条件下的排放表现。RDE测试弥补了实验室工况法的不足，能够揭示车辆在实际使用中可能存在的排放问题。RDE测试的主要特点包括：
- 测试路线需涵盖城市、郊区和高速三种道路类型。
- 测试距离一般不少于90公里。
- 需使用便携式排放测试系统（PEMS）进行实时测量。
- 测试需覆盖不同的环境条件，包括温度、海拔等变化。
对于混合动力汽车，RDE测试能够更真实地反映发动机频繁启停、工况剧烈变化等条件下的排放特性，是实验室测试的重要补充。
特殊测试程序
针对混合动力汽车的特点，还需采用一些特殊的测试程序：
- 电量平衡测试：测试开始和结束时，电池电量需保持在规定的平衡状态，以正确评估发动机的排放贡献。
- 用户电量测试：针对插电式混合动力汽车，测试用户在正常充电条件下的排放表现。
- 最低电量测试：测试车辆在电池电量最低允许水平时的排放，评估最不利条件下的排放水平。
蒸发排放测试
除尾气排放外，混合动力汽车的燃油蒸发排放也需进行检测。蒸发排放主要来源于燃油箱的呼吸损失和热浸损失，测试方法包括：
- 昼间换气损失测试：模拟车辆在昼间温度变化条件下的蒸发排放。
- 热浸损失测试：测试车辆运行后静置期间的蒸发排放。
- 运行损失测试：测试车辆在运行过程中的蒸发排放。
检测仪器
混合动力汽车排放测试需要使用多种精密仪器设备，以确保测量结果的准确性和可靠性。主要检测仪器包括以下几类：
底盘测功机系统
底盘测功机是混合动力汽车排放测试的核心设备，用于在实验室内模拟车辆的道路行驶状态。底盘测功机系统的主要组成部分包括：
- 转鼓：支撑车辆驱动轮并模拟道路行驶的转动装置，需具备高精度的速度和扭矩控制能力。
- 电力测功机：提供可调节的行驶阻力，准确模拟车辆在各种工况下的道路负荷。
- 惯性模拟系统：模拟车辆的质量惯性，确保加速和减速过程中的受力状态与实际行驶一致。
- 控制系统：实现测试过程的自动化控制，确保车辆按照标准规定的驾驶循环行驶。
底盘测功机需定期进行校准和维护，确保其测量精度满足标准要求。对于四驱混合动力汽车，还需使用四驱底盘测功机进行测试。
气体分析系统
气体分析系统用于测量尾气中各类污染物的浓度，是排放测试的关键仪器。主要分析设备包括：
- 不分光红外分析仪（NDIR）：用于测量CO和CO2浓度，利用红外吸收原理进行检测，具有响应快、精度高的特点。
- 氢火焰离子化检测器（FID）：用于测量HC浓度，灵敏度高，可检测痕量水平的碳氢化合物。
- 化学发光分析仪（CLD）：用于测量NOx浓度，利用NO与臭氧反应产生激发态NO2时的发光特性进行检测。
- 顺磁分析仪：用于测量氧气浓度，利用氧气的顺磁性进行检测。
颗粒物测量系统
颗粒物测量系统用于测量尾气中颗粒物的质量和数量：
- 颗粒物质量采样系统：通过滤纸采集颗粒物，使用精密天平称量颗粒物质量。
- 颗粒物数量计数器：采用凝结核计数原理，测量颗粒物的数量浓度，对细颗粒物具有良好的检测灵敏度。
便携式排放测试系统（PEMS）
PEMS是进行RDE测试的必备设备，可安装在车辆上进行实际道路排放测试。PEMS的主要特点包括：
- 体积小、重量轻，便于车载安装。
- 具备完整的气体分析和颗粒物测量功能。
- 内置GPS和气象传感器，记录测试过程的位置和环境条件。
- 数据处理系统可实现实时排放计算和报告生成。
辅助测量设备
除上述主要仪器外，排放测试还需使用多种辅助设备：
- 定容取样系统（CVS）：将尾气稀释后进行采样，确保样气浓度在分析仪器量程范围内，同时防止样气冷凝。
- 环境舱：提供可控的测试环境，精确控制温度、湿度和大气压力。
- 电池状态监测仪：实时监测混合动力汽车电池的电量状态、电压、电流等参数。
- 数据采集系统：同步采集和记录各测量通道的数据，实现测试过程的全面监控。
所有检测仪器需定期进行检定和校准，确保测量结果的可追溯性。仪器的精度和准确度应满足相关标准规定的技术要求，以保证测试结果的权威性和公正性。
应用领域
混合动力汽车排放测试技术在多个领域发挥着重要作用，为汽车产业发展和环境保护提供了重要的技术支撑：
汽车整车生产企业
汽车制造商是混合动力汽车排放测试的主要应用方。在新车型开发过程中，企业需要进行大量的排放测试，以优化发动机控制策略、标定混合动力系统的工作参数，确保产品符合排放法规要求。同时，排放测试也是车辆型式认证和公告申报的必要环节，是企业产品进入市场的准入门槛。
政府监管机构
生态环境部门和交通运输管理部门是排放测试的重要应用主体。监管部门通过排放测试对新生产车辆进行合规性审查，对在用车辆进行排放监督抽查，确保上路行驶的车辆符合排放标准要求。排放测试数据也是制定排放法规、评估环境政策效果的重要依据。
检测认证机构
第三方检测机构为汽车企业提供专业的排放测试服务，出具公正、权威的检测报告。这些机构配备先进的测试设备和专业的技术团队，能够按照国内外各种排放标准开展测试工作，支持企业的产品研发和市场准入需求。
科研院所与高校
科研院所和高校利用排放测试技术开展前沿研究，包括新型后处理技术开发、替代燃料排放特性研究、排放模型建立、测试方法改进等方向。这些研究成果为排放控制技术进步和标准法规完善提供了理论支撑。
进口车辆口岸
进口混合动力汽车在入境口岸需进行环保信息公开和排放符合性检查。口岸检验检疫机构依据排放测试结果判断进口车辆是否符合我国排放标准要求，确保进口车辆的环境友好性。
在用车检测机构
在用混合动力汽车的定期排放检测是确保车辆持续符合排放要求的重要手段。检测站采用简易工况法或双怠速法对在用车辆进行检测，对超标车辆要求维修治理，促进在用车辆的排放达标。
常见问题
混合动力汽车排放测试与传统燃油车有何区别？
混合动力汽车排放测试比传统燃油车更为复杂。主要区别在于：混合动力汽车具有纯电动和混合驱动两种工作模式，发动机启停频繁，排放特性高度动态化；测试时需考虑电池电量状态的影响，分别测试不同电量条件下的排放；对于插电式混合动力汽车，还需测试纯电续驶里程和综合能耗。这些特点使得混合动力汽车的排放测试需要更长的准备时间、更复杂的测试程序和更全面的数据分析。
为什么混合动力汽车需要在不同电量状态下进行测试？
混合动力汽车的电池电量状态直接影响发动机的工作模式和排放水平。在满电状态下，车辆可以长时间以纯电动模式行驶，排放较低；而在亏电状态下，发动机需要频繁工作来驱动车辆并充电，排放可能显著升高。因此，为全面评估混合动力汽车的排放特性，需要分别测试高电量和低电量状态下的排放表现，以反映用户实际使用中的各种情况。
RDE测试对混合动力汽车有何特殊意义？
RDE测试对混合动力汽车具有特殊重要的意义。在实际道路条件下，混合动力汽车的发动机启停更加频繁、工况变化更加剧烈，可能导致实验室测试未发现的排放问题。RDE测试能够真实反映车辆在日常使用中的排放表现，验证排放控制策略在各种条件下的有效性，防止车辆在实验室外出现排放异常升高的情况。
混合动力汽车的蒸发排放如何控制？
混合动力汽车的蒸发排放控制与传统燃油车类似，主要采用燃油蒸发控制系统，包括活性炭罐、燃油箱压力控制阀等部件。但由于混合动力汽车在纯电动模式下发动机不工作，燃油箱内的燃油可能长时间处于静止状态，蒸发排放的累积效应更明显。因此，部分先进车型采用更加密闭的燃油箱设计和高性能的蒸发控制系统，确保蒸发排放符合标准要求。
未来混合动力汽车排放测试将如何发展？
未来混合动力汽车排放测试将呈现以下发展趋势：一是测试工况将更加贴近实际使用条件，RDE测试的权重可能进一步提高；二是测试的污染物范围可能扩大，将更多非常规污染物纳入监测；三是测试设备将更加智能化、便携化，提高测试效率和准确性；四是随着排放法规的加严，对混合动力汽车排放控制的要求将更加严格，测试精度和重复性要求将更高。
混合动力汽车排放测试需要多长时间？
混合动力汽车排放测试的周期因测试类型和标准要求而异。单次实验室工况测试通常需要1-2小时，但完整的新车型式认证测试可能需要数天至数周时间，包括车辆预处理、多种工况测试、不同电量状态测试等环节。RDE测试的实际道路行驶时间约需90-120分钟，加上设备安装、数据分析和报告编制，整个测试过程可能需要1-2天。
