曲德鑫 于忠貴 王劍鋒 曹亮 劉玉明

摘 要：乘用車在正式上市銷售前均需要做整車油耗、排放認(rèn)證，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定其排放及油耗水平是否符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)政策要求。為最大限度的模擬實(shí)際駕駛工況，同時(shí)為確定統(tǒng)一的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，各國(guó)家或地區(qū)均會(huì)制定統(tǒng)一的整車道路試驗(yàn)工況循環(huán)，用于整車排放、油耗試驗(yàn)。文章主要研究世界上主要乘用車市場(chǎng)所在地的整車試驗(yàn)工況特點(diǎn)，并加以分析。

關(guān)鍵詞：整車試驗(yàn)工況循環(huán);NEDC;WLTC;FTP75;US06;SC03;HEFET;JS08

中圖分類號(hào)：U467.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）12-123-04

Abstract： Passenger cars need to do the fuel consumption and emission certification of the whole vehicle before they are officially listed for sale. According to the test results， whether the emission and fuel consumption levels meet the local regulations and policies. In order to maximize the actual driving conditions， and to determine a uniform test standard， each country or region will formulate a unified cycle of vehicle road test conditions for vehicle emissions and fuel consumption tests. The main purpose of this paper is to study the world`s major vehicle test cycle， and analyze.

Keywords： vehicle test cycle; NEDC; WLTC; FTP75; US06; SC03; HEFET; JS08

CLC NO.： U467.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-123-04

引言

為保護(hù)環(huán)境、降低能耗，世界上大多數(shù)國(guó)家或地區(qū)乘用車在正式上市銷售前均需要做整車油耗、排放認(rèn)證，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定其排放及油耗水平是否符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)政策要求。由于實(shí)車實(shí)際使用工況每個(gè)用戶各有不同，因此整車油耗、排放試驗(yàn)無(wú)法完全模擬實(shí)際駕駛情況。為最大限度的模擬實(shí)際駕駛工況，同時(shí)為確定統(tǒng)一的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，各國(guó)家或地區(qū)均會(huì)制定統(tǒng)一的整車道路試驗(yàn)工況循環(huán)，用于整車排放、油耗試驗(yàn)。目前世界上較大的乘用車研制、銷售市場(chǎng)主要集中在北美、歐洲以及東亞地區(qū)（中、日、韓），各國(guó)根據(jù)本國(guó)各有特點(diǎn)的用車習(xí)慣及實(shí)際情況均制定了不同的整車道路試驗(yàn)工況循環(huán)，本文主要針對(duì)各主要工況循環(huán)特點(diǎn)進(jìn)行研究說(shuō)明。

1 中國(guó)-歐洲整車試驗(yàn)工況

因我國(guó)的整車試驗(yàn)工況基本參考?xì)W洲相關(guān)法規(guī)制定，因此將我國(guó)與歐洲的整車試驗(yàn)工況放在一起說(shuō)明。

我國(guó)以及歐洲均在進(jìn)行由現(xiàn)有NEDC試驗(yàn)工況向WLTC工況的過(guò)渡工作。我國(guó)目前實(shí)行第四階段油耗法規(guī)與國(guó)Ⅴ排放法規(guī)均應(yīng)用NEDC工況，新發(fā)布的國(guó)Ⅵ排放法規(guī)應(yīng)用WLTC工況，計(jì)劃2020年實(shí)行。至于我國(guó)下一階段油耗法規(guī)應(yīng)用哪種工況目前還未可知，但基本可以確定不會(huì)再使用NEDC。對(duì)于歐洲而言，歐盟已于2017年逐步棄用NEDC工況，改為全面采用WLTC工況循環(huán)。

完整的NEDC試驗(yàn)需先運(yùn)行4個(gè)市區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)，接著運(yùn)行1個(gè)市郊運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)。工況運(yùn)行圖如圖1所示。

對(duì)于WLTC工況循環(huán)，雖然從整個(gè)循環(huán)上看我國(guó)與歐盟一致，但在實(shí)際運(yùn)用上卻略有差別。歐盟根據(jù)功率質(zhì)量比將車輛分為三個(gè)級(jí)別并對(duì)應(yīng)6種試驗(yàn)循環(huán)，統(tǒng)稱WLTC循環(huán)，如表1及圖2、圖3、圖4;而我國(guó)國(guó)Ⅵ排放法規(guī)中要求，所有應(yīng)試車輛，無(wú)論功率與質(zhì)量如何，均需進(jìn)行一個(gè)完整的WLTC循環(huán)，即按歐盟法規(guī)規(guī)定的Class3循環(huán)進(jìn)行。

我國(guó)乘用車市場(chǎng)將最直觀的感受到由NEDC循環(huán)切換到WLTC循環(huán)帶來(lái)的影響。從工況結(jié)構(gòu)上看，NEDC更趨近于穩(wěn)態(tài)工況，其加減速均較為平和，且基本程勻加減速狀態(tài)，而WLTC循環(huán)明顯為動(dòng)態(tài)工況，車輛加減速無(wú)明顯規(guī)律，相對(duì)更符合真實(shí)駕駛情況;從車輛所用發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況點(diǎn)上看，經(jīng)過(guò)在某車型上分析，在跑WLTC循環(huán)時(shí)應(yīng)用的工況點(diǎn)要遠(yuǎn)多于NEDC，詳見(jiàn)圖4，因此要求車輛所用發(fā)動(dòng)機(jī)要在更多的工況點(diǎn)下有較優(yōu)的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)要求車輛-發(fā)動(dòng)機(jī)-變速器之間匹配更加合理。

同時(shí)由于WLTC循環(huán)加速度更高（NEDC最大加速度為1.04m/s2，WLTC為1.75m/s2），對(duì)車輛動(dòng)力性有更高的要求，如按傳統(tǒng)“通過(guò)降低發(fā)動(dòng)機(jī)排量（動(dòng)力性）以達(dá)到降油耗”思路進(jìn)行車發(fā)匹配，將很可能在跑WLTC循環(huán)時(shí)，車輛會(huì)在部分工況下運(yùn)行到“噴油加濃”區(qū)域，從而對(duì)油耗及排放產(chǎn)生不利影響。針對(duì)該問(wèn)題在某車輛上進(jìn)行研究時(shí)，也證明了該問(wèn)題發(fā)生的可能性，如圖5中紅色圓圈區(qū)域。

根據(jù)以上研究，WLTC循環(huán)相對(duì)NEDC更為“激烈”，對(duì)車輛綜合性能要求更高，因此需要更優(yōu)的動(dòng)力總成、標(biāo)定、車發(fā)匹配等。

2 日本整車試驗(yàn)工況

日本作為全球主要的乘用車研制、消費(fèi)市場(chǎng)，其國(guó)內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)工況也具有一定代表性。在2008年前，日本整車試驗(yàn)工況也為參考?xì)W洲制定，但在08年后其根據(jù)自身實(shí)際用車情況，制定了目前僅在日本國(guó)內(nèi)適用的JS08工況，工況圖如圖6。

該工況循環(huán)運(yùn)行全長(zhǎng)約8.2km，運(yùn)行時(shí)間1205s，平均車速24.4km/h，最高車速80km/h。

3 美國(guó)整車試驗(yàn)工況

美國(guó)整車試驗(yàn)工況并非單獨(dú)一個(gè)循環(huán)，而是針對(duì)車輛在不同使用環(huán)境下，分別規(guī)定與其對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行整車試驗(yàn)，從而最大限度的模擬車輛實(shí)際運(yùn)行情況。美國(guó)整車試驗(yàn)主要以FTP75循環(huán)為主，輔以US06、SC03、HWFET工況進(jìn)行補(bǔ)充。

3.1 FTP75循環(huán)

FTP75循環(huán)由冷啟動(dòng)、瞬態(tài)及熱啟動(dòng)三部分組成。FTP75第3部與第1部完全相同，第1部為冷啟動(dòng)、第3部為熱啟動(dòng)。在2部結(jié)束后和第3部之間，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)10分鐘。FTP75循環(huán)全長(zhǎng)17.77km，時(shí)長(zhǎng)約2500秒（包含中間停機(jī)10分鐘），平均車速34.1km/h。工況圖如圖7。

3.2 US06循環(huán)

US06反映了高速或高加速度的駕駛行為。US06平均車速77.9km/h、最高車速129.2km/h。其全長(zhǎng)12.8km，時(shí)長(zhǎng)600秒。工況圖如圖8。

3.3 SC03循環(huán)

SC03循環(huán)是考慮在使用空調(diào)時(shí)（空調(diào)始終最大制冷）發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、排放及燃料經(jīng)濟(jì)性影響。SC03循環(huán)全長(zhǎng)5.8km，時(shí)長(zhǎng)600秒，平均車速34.8km/h，最高車速88.2km/h。工況圖如圖9。

3.4 HWFET循環(huán)

HWFET循環(huán)模擬了車輛在高速公路上的行駛狀況。HWFET循環(huán)全長(zhǎng)16.45km，時(shí)長(zhǎng)765秒，平均車速77.7km/h，最高車速96.4km/h。工況圖如圖10。

美國(guó)通過(guò)如上4個(gè)工況循環(huán)分別模擬不同車輛運(yùn)行情況，且在實(shí)際油耗或排放法規(guī)中，針對(duì)不同循環(huán)試驗(yàn)均給出對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及判定值，最大限度的覆蓋實(shí)際車輛運(yùn)行情況。

4 各工況循環(huán)對(duì)比

各工況基本參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2。通過(guò)該表對(duì)比來(lái)看，NEDC在最大車速、最大加速度上均有利于試驗(yàn)車跑出好的油耗、排放結(jié)果，而以FTP75為主的美國(guó)工況以及歐盟和我國(guó)后續(xù)實(shí)行的WLTC，明顯更為激烈。從整個(gè)工況下加速度對(duì)比圖上來(lái)看，美國(guó)的US06則明顯高于其他工況，如圖11。

從各工況能使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行到的區(qū)域來(lái)看，以某車型為例，NEDC基本僅應(yīng)用了發(fā)動(dòng)機(jī)中低速-中低負(fù)荷區(qū)域，而WLTC和SC03會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行至低速大負(fù)荷區(qū)域，US06會(huì)使車重/功率比較大的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行至滿負(fù)荷加濃區(qū)域（如圖12），該種工況特性，無(wú)疑會(huì)加大對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本體性能（設(shè)計(jì)、標(biāo)定）及車發(fā)匹配的要求。

5 總結(jié)

總體而言，世界上整車試驗(yàn)運(yùn)行工況主要分為歐盟、美國(guó)兩個(gè)流派。對(duì)于美國(guó)，因常年養(yǎng)成的用車習(xí)慣，一般用戶更青睞大排量、動(dòng)力性強(qiáng)車輛。且美國(guó)高速公路網(wǎng)較為發(fā)達(dá)，相對(duì)地廣人稀，城際間及州際間長(zhǎng)途運(yùn)行較為普遍，因此在制定整車試驗(yàn)工況時(shí)相對(duì)側(cè)重高加速度、中高車速巡航及空調(diào)開(kāi)啟時(shí)對(duì)整車的影響。如US06工況，最大加速度高達(dá)3.73m/s2，是NEDC的三倍，WLTC的兩倍。而歐洲制訂循環(huán)過(guò)程中更多的受到了歐洲汽車大廠的影響，運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)的加減速較平緩一些，車輛運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定。某種程度上更利于試驗(yàn)樣車跑出好的排放/油耗結(jié)果的。不過(guò)隨著近些年節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的推廣，歐洲相關(guān)機(jī)構(gòu)也意識(shí)到NEDC已無(wú)法正確體現(xiàn)車輛的真實(shí)油耗、排放水平，因此開(kāi)始全面采用更注重動(dòng)態(tài)工況、更為接近實(shí)車運(yùn)行情況的WLTC循環(huán)。我國(guó)目前的整車試驗(yàn)工況基本參考?xì)W盟制定。

參考文獻(xiàn)

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