世界主要整車道路試驗工況循環研究

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、排放認證，根據試驗結果確定其排放及油耗水平是否符合當地法規政策要求。為最大限度的模擬實際駕駛工況，同時為確定統一的試驗標準，各國家或地區均會制定統一的整車道路試驗工況循環，用于整車排放、油耗試驗。文章主要研究世界上主要乘用車市場所在地的整車試驗工況特點，并加以分析。

關鍵詞：整車試驗工況循環;NEDC;WLTC;FTP75;US06;SC03;HEFET;JS08

中圖分類號：U467.1 ?文獻標識碼：A ?文章編號：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

為保護環境、降低能耗，世界上大多數國家或地區乘用車在正式上市銷售前均需要做整車油耗、排放認證，根據試驗結果確定其排放及油耗水平是否符合當地法規政策要求。由于實車實際使用工況每個用戶各有不同，因此整車油耗、排放試驗無法完全模擬實際駕駛情況。為最大限度的模擬實際駕駛工況，同時為確定統一的試驗標準，各國家或地區均會制定統一的整車道路試驗工況循環，用于整車排放、油耗試驗。目前世界上較大的乘用車研制、銷售市場主要集中在北美、歐洲以及東亞地區（中、日、韓），各國根據本國各有特點的用車習慣及實際情況均制定了不同的整車道路試驗工況循環，本文主要針對各主要工況循環特點進行研究說明。

1 中國-歐洲整車試驗工況

因我國的整車試驗工況基本參考歐洲相關法規制定，因此將我國與歐洲的整車試驗工況放在一起說明。

我國以及歐洲均在進行由現有NEDC試驗工況向WLTC工況的過渡工作。我國目前實行第四階段油耗法規與國Ⅴ排放法規均應用NEDC工況，新發布的國Ⅵ排放法規應用WLTC工況，計劃2020年實行。至于我國下一階段油耗法規應用哪種工況目前還未可知，但基本可以確定不會再使用NEDC。對于歐洲而言，歐盟已于2017年逐步棄用NEDC工況，改為全面采用WLTC工況循環。

完整的NEDC試驗需先運行4個市區運轉循環，接著運行1個市郊運轉循環。工況運行圖如圖1所示。

對于WLTC工況循環，雖然從整個循環上看我國與歐盟一致，但在實際運用上卻略有差別。歐盟根據功率質量比將車輛分為三個級別并對應6種試驗循環，統稱WLTC循環，如表1及圖2、圖3、圖4;而我國國Ⅵ排放法規中要求，所有應試車輛，無論功率與質量如何，均需進行一個完整的WLTC循環，即按歐盟法規規定的Class3循環進行。

我國乘用車市場將最直觀的感受到由NEDC循環切換到WLTC循環帶來的影響。從工況結構上看，NEDC更趨近于穩態工況，其加減速均較為平和，且基本程勻加減速狀態，而WLTC循環明顯為動態工況，車輛加減速無明顯規律，相對更符合真實駕駛情況;從車輛所用發動機實際工況點上看，經過在某車型上分析，在跑WLTC循環時應用的工況點要遠多于NEDC，詳見圖4，因此要求車輛所用發動機要在更多的工況點下有較優的動力、經濟性，同時要求車輛-發動機-變速器之間匹配更加合理。

同時由于WLTC循環加速度更高（NEDC最大加速度為1.04m/s2，WLTC為1.75m/s2），對車輛動力性有更高的要求，如按傳統“通過降低發動機排量（動力性）以達到降油耗”思路進行車發匹配，將很可能在跑WLTC循環時，車輛會在部分工況下運行到“噴油加濃”區域，從而對油耗及排放產生不利影響。針對該問題在某車輛上進行研究時，也證明了該問題發生的可能性，如圖5中紅色圓圈區域。

根據以上研究，WLTC循環相對NEDC更為“激烈”，對車輛綜合性能要求更高，因此需要更優的動力總成、標定、車發匹配等。

2 日本整車試驗工況

日本作為全球主要的乘用車研制、消費市場，其國內相關試驗工況也具有一定代表性。在2008年前，日本整車試驗工況也為參考歐洲制定，但在08年后其根據自身實際用車情況，制定了目前僅在日本國內適用的JS08工況，工況圖如圖6。

該工況循環運行全長約8.2km，運行時間1205s，平均車速24.4km/h，最高車速80km/h。

3 美國整車試驗工況

美國整車試驗工況并非單獨一個循環，而是針對車輛在不同使用環境下，分別規定與其對應的工況進行整車試驗，從而最大限度的模擬車輛實際運行情況。美國整車試驗主要以FTP75循環為主，輔以US06、SC03、HWFET工況進行補充。

3.1 FTP75循環

FTP75循環由冷啟動、瞬態及熱啟動三部分組成。FTP75第3部與第1部完全相同，第1部為冷啟動、第3部為熱啟動。在2部結束后和第3部之間，發動機停機10分鐘。FTP75循環全長17.77km，時長約2500秒（包含中間停機10分鐘），平均車速34.1km/h。工況圖如圖7。

3.2 US06循環

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12.8km，時長600秒。工況圖如圖8。

3.3 SC03循環

SC03循環是考慮在使用空調時（空調始終最大制冷）發動機負荷、排放及燃料經濟性影響。SC03循環全長5.8km，時長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

HWFET循環模擬了車輛在高速公路上的行駛狀況。HWFET循環全長16.45km，時長765秒，平均車速77.7km/h，最高車速96.4km/h。工況圖如圖10。

美國通過如上4個工況循環分別模擬不同車輛運行情況，且在實際油耗或排放法規中，針對不同循環試驗均給出對應的試驗標準及判定值，最大限度的覆蓋實際車輛運行情況。

4 各工況循環對比

各工況基本參數對比見表2。通過該表對比來看，NEDC在最大車速、最大加速度上均有利于試驗車跑出好的油耗、排放結果，而以FTP75為主的美國工況以及歐盟和我國后續實行的WLTC，明顯更為激烈。從整個工況下加速度對比圖上來看，美國的US06則明顯高于其他工況，如圖11。

從各工況能使發動機運行到的區域來看，以某車型為例，NEDC基本僅應用了發動機中低速-中低負荷區域，而WLTC和SC03會使發動機運行至低速大負荷區域，US06會使車重/功率比較大的車輛發動機運行至滿負荷加濃區域（如圖12），該種工況特性，無疑會加大對發動機本體性能（設計、標定）及車發匹配的要求。

5 總結

總體而言，世界上整車試驗運行工況主要分為歐盟、美國兩個流派。對于美國，因常年養成的用車習慣，一般用戶更青睞大排量、動力性強車輛。且美國高速公路網較為發達，相對地廣人稀，城際間及州際間長途運行較為普遍，因此在制定整車試驗工況時相對側重高加速度、中高車速巡航及空調開啟時對整車的影響。如US06工況，最大加速度高達3.73m/s2，是NEDC的三倍，WLTC的兩倍。而歐洲制訂循環過程中更多的受到了歐洲汽車大廠的影響，運轉循環的加減速較平緩一些，車輛運行相對穩定。某種程度上更利于試驗樣車跑出好的排放/油耗結果的。不過隨著近些年節能減排、環境保護的推廣，歐洲相關機構也意識到NEDC已無法正確體現車輛的真實油耗、排放水平，因此開始全面采用更注重動態工況、更為接近實車運行情況的WLTC循環。我國目前的整車試驗工況基本參考歐盟制定。

參考文獻

[1] GB 18352.5-2013.輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）.

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