排放测试循环对轻型汽车排放影响研究

李艳光　李薛　雷春青

摘要：文章对比了NEDC、FTP75、WLTC等轻型汽车常温冷启动排放试验循环，列出了三种试验循环的主要差异及差异间可能对排放产生的影响，并通过不同试验循环的排放测试结果进行了对比和分析，同时对不同排放试验循环的电控系统标定及排放后处理系统的选择提出了建议。

关键词：轻型汽车排放；排放测试循环；NEDC试验循环；FTP75试验循环；WLTC试验循环 文献标识码：A

中图分类号：U664 文章编号：1009-2374（2016）09-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.041

随着汽车保有量的不断增加，各国汽车排放法规也日趋严格，同时不同国家也有不同的排放法规标准，而其排放测试循环也不尽相同，排放测试循环主要根据各国的道路情况、地理位置及驾驶习惯等而确定。目前在国内涉及的排放法规主要为欧美体系，其排放试验循环主要涉及NEDC、FTP75、WLTC三种，其中NEDC排放试验循环主要为欧洲体系使用，中国在第五阶段排放之前也一直采用此循环，FTP75试验循环主要为美标体系使用，WLTC则为欧洲更高的油耗及排放标准使用。本文通过对三种轻型汽油车常温冷启动排放试验循环的对比，并结合排放测试数据，着重分析了排放试验循环对排放的影响，可以对电控系统在不同试验循环条件的标定及排放后处理系统方案的选择提供有效的分析及试验数据。

1 试验循环及对比分析

NEDC试验循环运转循环是由1部（市区运转循环）和2部（市郊运转循环）组成，试验运转循环如图1所示：

图1 NEDCⅠ型试验运转循环

图2 FTP75试验运转循环

NEDCⅠ型试验运中转循环市区运转循环的试验时间为195s，试验里程为1.013km，最高车速为50km/h，平均车速为19km/h，NEDC试验循环中有4个市区运转循环，总里程为4.052km，市郊运转循环的试验时间为400，试验里程为6.955km，最高车速为120km/h，平均车速为62.6km/h。

FTP75试验循环由冷启动、瞬态、热启动三个阶段的试验循环组成，其瞬态阶段与热启动阶段中有10min的静置阶段，试验运转循环如图2所示。

整个FTP75试验循环的总试验时间为1874s，总试验里程为17.66km，最高车速为91.2km/h，平均车速为34.2km/h。WLTC（Version5）试验循环，分低速、中速、高速、超高速四个阶段，试验运转循环如图3所示：

图3 WLTC试验运转循环

WLTC试验循环的总试验时间为1800s，总试验里程为23.26km，最高车速为131.6km/h，平均车速为46.3km/h，试验运转循环如图3所示。

NEDC、FTP75、WLTC三种试验循环的工况对比如表1所示：

表1 NEDC、FTP75、WLTC三种试验循环的工况对比

试验

循环 循环

总时间（s） 冷启动怠速时间（s） 总试验里程（km） 最高

车速

（km/h） 平均

车速

（km/h） 冷启动

车速

（km/h）

NEDC 1180 11 11.007 120 33.6 15

FTP75 1874 20 17.66 91.2 34.2 52

WLTC 1800 11 23.26 131.6 46.3 45

从工况对比的表1中可以看出，FTP75循环的总时间最长，NEDC循环最短，WLTC循环的总时间与FTP75循环相近；在试验里程方面，WLTC循环的总里程最长，FTP75循环其次，NEDC循环最短；在最高车速方面，WLTC循环最大，NEDC循环其次，FTP75循环最小；在平均车速方面，WLTC循环最大，FTP75循环与NEDC循环相近，NEDC循环略小；在冷启动首个加速阶段最高车速对比中，FTP75循环最大，WLTC循环其次，NEDC循环最高车速远小于FTP75与WLTC循环。

2 不同试验循环排放测试

本次试验选取某款轻型乘用车进行排放测试，其搭载了1.6L自然吸气发动机（进排气VVT），五速手动变速箱，后处理方案如表2，排放测试结果如表3：

表2 后处理方案

三效

催化器 载体 贵金属

尺寸（mm） 目数/inch2 壁厚（mil） 浓度

（g/cft） 比例

（钯∶铑）

前级 ?93*75 600 3.2 80 76∶4

后级 ?118.4*100 400 6.5 20 16∶4

表3 不同测试循环排放测试结果

试验循环 THC

（g/km） NMHC

（g/km） CO（g/km） NOx

（g/km）

NEDC 0.036 0.029 0.47 0.021

FTP75 0.034 0.027 0.41 0.045

WLTC 0.026 0.022 0.41 0.056

从测试结果可以看出，在电控系统标定与后处理系统方案相同的条件下，在THC方面，WLTC循环排放结果低于NEDC与FTP75循环；在CO方面，三种试验循环差别较小；在NOx方面，NEDC循环的结果优于FTP75与WLTC循环。

NEDC的排放曲线如图4，FTP75的排放曲线如图5，WLTC的排放曲线如图6。

图4 NEDC试验循环排放累计曲线

图5 FTP75试验循环排放累计曲线

图6 WLTC试验循环排放累计曲线

从按三种循环所进行的尾气排放测试的曲线图来看，NEDC与WLTC排放测试循环的THC与CO污染物主要集中在冷启动阶段，FTP试验循环的THC与CO除了冷启动阶段较高外，在瞬态阶段也有明显的增加；在NOx排放方面，由于WLTC试验循环的平均车速远高于NEDC试验循环，则表现出WLTC试验循环的NOx明显高于NEDC循环，FTP75测试循环的NOx在冷启动阶段与NEDC相当，但由于瞬态阶段偏多，减速断油策略导致空燃比偏高，所以在瞬时态阶段也存在明显峰值，同时由于FTP试验循环的最高车速远低于NEDC及WLTC试验循环，所以在高速阶段NOx表现较好；在CO排放方面，在冷启动时表现为WLTC试验循环最差，FTP75循环最好，可推断与冷启动时排放标定有一定关系，在循环中期，FTP75试验循环也表现为明显的上升趋势，同样与瞬态工况偏多有一定关系，而在高速阶段三种试验循环都表现出明显增加，与该工况下的电控系统标定及后处理选择相关；在THC排放方面，则表现为冷启动车速越高，排放越差，同时由于FTP75循环在冷启动后瞬态工况偏多，THC表现为明显增加趋势，在高速阶段三种试验循环增加量相当。

结合排放测试结果分析，不同测试循环之间排放的差异主要有两个方面：首先结果计算方式间的差异，NEDC与WLTC排放测试循环为排放物总质量与总里程直接计算得出，而FTP75循环的排放结果以加权的形式计算最后结果，加权系数为冷启动阶段取值0.43、瞬态阶段取值1.0、热启动阶段取值0.57，同时由于THC及CO排放主要集中在冷启动阶段，因此里程越长，其平均排放偏好；其次为冷启动时发动机负荷、最高车速、瞬态工况影响，FTP75与WLTC循环的瞬态工况明显多于NEDC循环，WLTC与NEDC循环的最高车速明显高于FTP75循环都会对排放产生明显的影响，这几方面在排放结果上均表现出差异。

3 结语

本文对比了三种轻型汽车排放试验循环，包括NEDC试验循环、FTP75试验循环、WLTC试验循环，并结合实车排放数据，讨论了试验循环对排放结果的影响，主要归纳为以下四点差异：（1）三种排放测试循环对排放影响的差异主要表现在冷启动工况、瞬态工况、高速工况的差异；（2）测试循环对排放结果的影响除了循环本身工况的差异外，其结果的计算方式也有较大影响，如FTP75循环排放结果加权计算方式的差异，同时因是平均里程的排放结果，所以循环测试总里程的对排放结果的计算也会有很大的影响，例如WLTC测试循环的试验里程是NEDC测试循环总里程的一倍以上，这将大幅度地减弱冷启动工况对排放结果的影响；（3）电控系统标定对于不同测试循环应主要关注冷启动工况、瞬态工况、高速工况之间的差异；（4）针对三种试验循环冷启动工况、瞬态工况、高速工况之间的差异，排放后处理系统需要在其起燃性能及不同空速条件下的转化效率方面进行重点关注。通过试验循环及其排放结果的对比分析，结合车辆实际情况，可以对以后不同法规试验循环之间的适应性开发起到一定的借鉴作用。

参考文献

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（责任编辑：王 波）