世界主要整车道路试验工况循环研究

曲德鑫 于忠贵 王剑锋 曹亮 刘玉明

摘 要：乘用车在正式上市销售前均需要做整车油耗、排放认证，根据试验结果确定其排放及油耗水平是否符合当地法规政策要求。为最大限度的模拟实际驾驶工况，同时为确定统一的试验标准，各国家或地区均会制定统一的整车道路试验工况循环，用于整车排放、油耗试验。文章主要研究世界上主要乘用车市场所在地的整车试验工况特点，并加以分析。

关键词：整车试验工况循环;NEDC;WLTC;FTP75;US06;SC03;HEFET;JS08

中图分类号：U467.1  文献标识码：A  文章编号：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

為保护环境、降低能耗，世界上大多数国家或地区乘用车在正式上市销售前均需要做整车油耗、排放认证，根据试验结果确定其排放及油耗水平是否符合当地法规政策要求。由于实车实际使用工况每个用户各有不同，因此整车油耗、排放试验无法完全模拟实际驾驶情况。为最大限度的模拟实际驾驶工况，同时为确定统一的试验标准，各国家或地区均会制定统一的整车道路试验工况循环，用于整车排放、油耗试验。目前世界上较大的乘用车研制、销售市场主要集中在北美、欧洲以及东亚地区（中、日、韩），各国根据本国各有特点的用车习惯及实际情况均制定了不同的整车道路试验工况循环，本文主要针对各主要工况循环特点进行研究说明。

1 中国-欧洲整车试验工况

因我国的整车试验工况基本参考欧洲相关法规制定，因此将我国与欧洲的整车试验工况放在一起说明。

我国以及欧洲均在进行由现有NEDC试验工况向WLTC工况的过渡工作。我国目前实行第四阶段油耗法规与国Ⅴ排放法规均应用NEDC工况，新发布的国Ⅵ排放法规应用WLTC工况，计划2020年实行。至于我国下一阶段油耗法规应用哪种工况目前还未可知，但基本可以确定不会再使用NEDC。对于欧洲而言，欧盟已于2017年逐步弃用NEDC工况，改为全面采用WLTC工况循环。

完整的NEDC试验需先运行4个市区运转循环，接着运行1个市郊运转循环。工况运行图如图1所示。

对于WLTC工况循环，虽然从整个循环上看我国与欧盟一致，但在实际运用上却略有差别。欧盟根据功率质量比将车辆分为三个级别并对应6种试验循环，统称WLTC循环，如表1及图2、图3、图4;而我国国Ⅵ排放法规中要求，所有应试车辆，无论功率与质量如何，均需进行一个完整的WLTC循环，即按欧盟法规规定的Class3循环进行。

我国乘用车市场将最直观的感受到由NEDC循环切换到WLTC循环带来的影响。从工况结构上看，NEDC更趋近于稳态工况，其加减速均较为平和，且基本程匀加减速状态，而WLTC循环明显为动态工况，车辆加减速无明显规律，相对更符合真实驾驶情况;从车辆所用发动机实际工况点上看，经过在某车型上分析，在跑WLTC循环时应用的工况点要远多于NEDC，详见图4，因此要求车辆所用发动机要在更多的工况点下有较优的动力、经济性，同时要求车辆-发动机-变速器之间匹配更加合理。

同时由于WLTC循环加速度更高（NEDC最大加速度为1.04m/s2，WLTC为1.75m/s2），对车辆动力性有更高的要求，如按传统“通过降低发动机排量（动力性）以达到降油耗”思路进行车发匹配，将很可能在跑WLTC循环时，车辆会在部分工况下运行到“喷油加浓”区域，从而对油耗及排放产生不利影响。针对该问题在某车辆上进行研究时，也证明了该问题发生的可能性，如图5中红色圆圈区域。

根据以上研究，WLTC循环相对NEDC更为“激烈”，对车辆综合性能要求更高，因此需要更优的动力总成、标定、车发匹配等。

2 日本整车试验工况

日本作为全球主要的乘用车研制、消费市场，其国内相关试验工况也具有一定代表性。在2008年前，日本整车试验工况也为参考欧洲制定，但在08年后其根据自身实际用车情况，制定了目前仅在日本国内适用的JS08工况，工况图如图6。

该工况循环运行全长约8.2km，运行时间1205s，平均车速24.4km/h，最高车速80km/h。

3 美国整车试验工况

美国整车试验工况并非单独一个循环，而是针对车辆在不同使用环境下，分别规定与其对应的工况进行整车试验，从而最大限度的模拟车辆实际运行情况。美国整车试验主要以FTP75循环为主，辅以US06、SC03、HWFET工况进行补充。

3.1 FTP75循环

FTP75循环由冷启动、瞬态及热启动三部分组成。FTP75第3部与第1部完全相同，第1部为冷启动、第3部为热启动。在2部结束后和第3部之间，发动机停机10分钟。FTP75循环全长17.77km，时长约2500秒（包含中间停机10分钟），平均车速34.1km/h。工况图如图7。

3.2 US06循环

US06反映了高速或高加速度的驾驶行为。US06平均车速77.9km/h、最高车速129.2km/h。其全长12.8km，时长600秒。工况图如图8。

3.3 SC03循环

SC03循環是考虑在使用空调时（空调始终最大制冷）发动机负荷、排放及燃料经济性影响。SC03循环全长5.8km，时长600秒，平均车速34.8km/h，最高车速88.2km/h。工况图如图9。

3.4 HWFET循环

HWFET循环模拟了车辆在高速公路上的行驶状况。HWFET循环全长16.45km，时长765秒，平均车速77.7km/h，最高车速96.4km/h。工况图如图10。

美国通过如上4个工况循环分别模拟不同车辆运行情况，且在实际油耗或排放法规中，针对不同循环试验均给出对应的试验标准及判定值，最大限度的覆盖实际车辆运行情况。

4 各工况循环对比

各工况基本参数对比见表2。通过该表对比来看，NEDC在最大车速、最大加速度上均有利于试验车跑出好的油耗、排放结果，而以FTP75为主的美国工况以及欧盟和我国后续实行的WLTC，明显更为激烈。从整个工况下加速度对比图上来看，美国的US06则明显高于其他工况，如图11。

从各工况能使发动机运行到的区域来看，以某车型为例，NEDC基本仅应用了发动机中低速-中低负荷区域，而WLTC和SC03会使发动机运行至低速大负荷区域，US06会使车重/功率比较大的车辆发动机运行至满负荷加浓区域（如图12），该种工况特性，无疑会加大对发动机本体性能（设计、标定）及车发匹配的要求。

5 总结

总体而言，世界上整车试验运行工况主要分为欧盟、美国两个流派。对于美国，因常年养成的用车习惯，一般用户更青睐大排量、动力性强车辆。且美国高速公路网较为发达，相对地广人稀，城际间及州际间长途运行较为普遍，因此在制定整车试验工况时相对侧重高加速度、中高车速巡航及空调开启时对整车的影响。如US06工况，最大加速度高达3.73m/s2，是NEDC的三倍，WLTC的两倍。而欧洲制订循环过程中更多的受到了欧洲汽车大厂的影响，运转循环的加减速较平缓一些，车辆运行相对稳定。某种程度上更利于试验样车跑出好的排放/油耗结果的。不过随着近些年节能减排、环境保护的推广，欧洲相关机构也意识到NEDC已无法正确体现车辆的真实油耗、排放水平，因此开始全面采用更注重动态工况、更为接近实车运行情况的WLTC循环。我国目前的整车试验工况基本参考欧盟制定。

参考文献

[1] GB 18352.5-2013.轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）.

[2] GB 18352.5-2016.轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）.