輕型汽車現行排放法規測試工況分析（續1）

孫龍 耿艷 曹磊 張建偉 雷利剛

（中國汽車技術研究中心）

世界各國對輕型車排放都有嚴格的控制要求，并制定強制性排放法規。法規中的排放試驗方法是依托于試驗循環實現的。作為輕型汽車排放試驗方法的重要組成部分，試驗循環模擬汽車在實際道路行駛工況[1-3]。研究試驗循環是汽車排放研究的基礎工作，也是確定汽車排放總量及其環境影響的重要依據[4]。文章對國內外現行輕型車尾氣排放法規的試驗工況從速度、加速度以及速度和加速度的聯合分布3個不同角度進行了對比分析，總結了各試驗工況的特點，為我國制定相應的測試工況提供了一定依據。

1 測試工況的種類

全球范圍內輕型車尾氣排放法規的試驗工況主要有美國、歐洲和日本三大體系[5-8]。其他國家均在不同程度上采用這些法規和標準，尤以采用歐洲和美國法規的比較多[9-12]。按行駛工況構造形式分為以美國工況“FTP-75”為代表的實際行駛工況（瞬態工況）和以歐洲工況“ECE+EDUC（NEDC）”為代表的合成行駛工況（模態工況）[13-14]。

1.1 美國排放法規工況

1.1.1 FTP-75工況

美國EPA排放法規的試驗循環采用FTP-75循環，適用于所有新生產的輕型汽車（LDV）、最大總質量不超過4 536 kg的中型乘用車（MDPV）和最大總質量不超過3 885 kg的輕型貨車（LDT）。圖1示出美國FTP-75法規測試工況曲線。

1.1.2 SFTP測試程序工況

2004年以后，美國輕型汽車排放法規增加了激進高速循環（SFTP-US06）和空調模擬循環（SFTP-SC03）為補充循環。SFTP將輕型汽車分為3個級別：輕型汽車（LDV）、輕型貨車（LDT）和中型乘用車（MDPV）。

1）SC03工況。SC03試驗主要測試車輛在夏季空調全負荷開啟的特定行駛循環下的排放量。樣車所處環境需要滿足（35±5）℃，相對濕度40%，車輛中心線與擋風玻璃底邊交點與車輛中心線與后窗底邊交點的光強平均值為（850±45）W/m2，試驗過程中，樣車空調始終保持最全負荷運載。樣車需要先運行一遍SC03測試，然后熄火在該環境下保持540～660 s方可進行試驗。圖2示出美國SC03工況曲線。

2）US06工況。US06試驗是考察測試樣車在高速度、高加速度情況下的排放情況，主要模擬美國主干線和高速公路的行駛工況。法規要求首先進行一個高速度、高加速度的US06測試，對車輛進行預處理，然后進行60～120 s的怠速，隨后進行US06循環開始正式測試。圖3示出美國US06工況曲線。

1.2 歐洲排放法規工況

歐洲進行輕型車排放測試的法規工況是NEDC循環。NEDC循環分為1部和2部2個階段：1部為ECE15循環，模擬市區駕駛工況，該循環特點是車速低、發動機負荷低和排氣溫度低，平均車速18.7 km/h，最高車速50 km/h；2部為EUDC循環，平均車速62.6 km/h，最高車速120 km/h。中國輕型車排放法規引用歐盟排放法規，測試工況也是NEDC循環。圖4示出歐洲NEDC工況曲線。

1.3 日本排放法規工況

日本自2011年起采用JC08循環，適用范圍為最大總質量不超過3 500 kg的輕型汽車。圖5示出日本JC08工況速度時間曲線。

表1示出5種測試工況的基本特征信息。其中FTP-75工況是持續時間和測試里程最長的測試工況；SC03和US06工況持續時間最短，但US06工況是最高車速最大、平均車速最高以及最大加速度最大的測試工況；NEDC工況的最高車速比US06工況略小，但平均車速較低；JC08工況的怠速比例是最高的。

表1 5種不同測試工況的基本特征表

2 工況速度分布分析

對5個法規測試工況分別按照5 km/h的速度間隔將工況覆蓋的速度范圍進行分割，統計整個測試循環中各個速度工況點在各速度區間內的數量。圖6示出FTP-75，SC03，US06，NEDC，JC08 測試工況的速度分布柱形圖。圖6中條形柱對應的數值為工況點速度落入速度區間內的工況點個數，帶點曲線為工況點頻率累計百分比曲線。

2.1 分布占比最大的區間

5個測試工況中，各速度區間內工況點分布是不同的，但每個工況都有一個分布占比最高的速度區間。除US06工況外，其余4個工況低于5 km/h的工況點占比遠遠高于其他各個速度區間內的工況點占比。該速度區間占比最高的工況為JC08工況，占比為32.67%；US06工況在該速度區間內的占比為10.5%，在整個工況中的占比并不是最高的。US06工況占比最高的速度區間為 110～115 km/h，占比為 11.5%，略高于 0～5 km/h速度區間段分布。

2.2 速度分布特征

研究5個測試工況中除了小于5 km/h速度區間的其他速度區間內的工況點分布特征，發現不同工況的速度分布特征各不相同，彼此之間的差異較大。

FTP-75工況的速度點主要分布在25～60 km/h區間內，區間5～25 km/h以及75～95 km/h的速度點分布相對較為均勻。工況中有少量速度點分布在60～75 km/h區間內，該速度區間將整個工況分成了高速段和低速段2段速度區間，呈現明顯的分段情況。大部分的工況點分布在速度小于60 km/h相對中低速度區間內。

SC03工況的速度點主要分布在20～30 km/h和40～60 km/h 2個速度區間內，速度區間5～20 km/h和30～40 km/h的工況點分布較為均勻。其余有少量工況點分布在大于60 km/h的速度區間內。在40～60 km/h速度區間內，40～45 km/h速度區間內分布的工況點最多，其余各個速度區間的工況點數量依次遞減。在5～40 km/h速度區間內，除了 20～30 km/h外，其余各個速度區間段內的工況點分布情況相近。

US06工況的速度點主要集中分布在80～120 km/h的速度區間內，在此區間內的95～115 km/h速度區間內的工況點分布尤為集中。120 km/h以上的速度區間以及5～80 km/h的速度區間內工況點的分布相近但占比較少。US06工況點主要分布在較高速度區間內。

NEDC工況是穩態工況，其工況點分布主要集中在勻速工況速度點所在的速度區間內。NEDC工況中的勻速工況速度有 15，32，35，50，70，100，120 km/h 7 個非怠速工況速度點。工況點主要分布在15～20，35～40，50～55，70～75，100～115 km/h 速 度 區 間內，其余速度區間內的工況點分布較少。NEDC工況點主要集中在某一個速度區間內，其累計百分比曲線具有明顯的拐點和階梯變化。NEDC工況在5～35 km/h低速區間內相比其他未包含勻速工況點速度區間的工況點較多且集中。

JC08工況的工況點在10～55 km/h區間內比較集中且均勻分布，在高于55 km/h的區間里工況點分布得較少，且速度越高，工況點分布越少。JC08工況的速度主要分布在中低速區域內，且分布比較均勻，該工況相比其他4種工況的分布均勻性較好。

5 個法規工況中，FTP-75，SC03，JC08 工況的工況點主要分布在中低速度區間內；US06工況的工況點則主要分布在80 km/h以上的高速區間內，這與其余4種工況有非常大的差異；NEDC的工況點主要分布在穩態工況速度點所在區間內，具有明顯的分布跳躍性。

（待續）