排放測試循環(huán)對輕型汽車排放影響研究

李艷光　李薛　雷春青

摘要：文章對比了NEDC、FTP75、WLTC等輕型汽車常溫冷啟動排放試驗循環(huán)，列出了三種試驗循環(huán)的主要差異及差異間可能對排放產(chǎn)生的影響，并通過不同試驗循環(huán)的排放測試結(jié)果進行了對比和分析，同時對不同排放試驗循環(huán)的電控系統(tǒng)標定及排放后處理系統(tǒng)的選擇提出了建議。

關鍵詞：輕型汽車排放；排放測試循環(huán)；NEDC試驗循環(huán)；FTP75試驗循環(huán)；WLTC試驗循環(huán) 文獻標識碼：A

中圖分類號：U664 文章編號：1009-2374（2016）09-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.041

隨著汽車保有量的不斷增加，各國汽車排放法規(guī)也日趨嚴格，同時不同國家也有不同的排放法規(guī)標準，而其排放測試循環(huán)也不盡相同，排放測試循環(huán)主要根據(jù)各國的道路情況、地理位置及駕駛習慣等而確定。目前在國內(nèi)涉及的排放法規(guī)主要為歐美體系，其排放試驗循環(huán)主要涉及NEDC、FTP75、WLTC三種，其中NEDC排放試驗循環(huán)主要為歐洲體系使用，中國在第五階段排放之前也一直采用此循環(huán)，F(xiàn)TP75試驗循環(huán)主要為美標體系使用，WLTC則為歐洲更高的油耗及排放標準使用。本文通過對三種輕型汽油車常溫冷啟動排放試驗循環(huán)的對比，并結(jié)合排放測試數(shù)據(jù)，著重分析了排放試驗循環(huán)對排放的影響，可以對電控系統(tǒng)在不同試驗循環(huán)條件的標定及排放后處理系統(tǒng)方案的選擇提供有效的分析及試驗數(shù)據(jù)。

1 試驗循環(huán)及對比分析

NEDC試驗循環(huán)運轉(zhuǎn)循環(huán)是由1部（市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)）和2部（市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)）組成，試驗運轉(zhuǎn)循環(huán)如圖1所示：

圖1 NEDCⅠ型試驗運轉(zhuǎn)循環(huán)

圖2 FTP75試驗運轉(zhuǎn)循環(huán)

NEDCⅠ型試驗運中轉(zhuǎn)循環(huán)市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)的試驗時間為195s，試驗里程為1.013km，最高車速為50km/h，平均車速為19km/h，NEDC試驗循環(huán)中有4個市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)，總里程為4.052km，市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)的試驗時間為400，試驗里程為6.955km，最高車速為120km/h，平均車速為62.6km/h。

FTP75試驗循環(huán)由冷啟動、瞬態(tài)、熱啟動三個階段的試驗循環(huán)組成，其瞬態(tài)階段與熱啟動階段中有10min的靜置階段，試驗運轉(zhuǎn)循環(huán)如圖2所示。

整個FTP75試驗循環(huán)的總試驗時間為1874s，總試驗里程為17.66km，最高車速為91.2km/h，平均車速為34.2km/h。WLTC（Version5）試驗循環(huán)，分低速、中速、高速、超高速四個階段，試驗運轉(zhuǎn)循環(huán)如圖3所示：

圖3 WLTC試驗運轉(zhuǎn)循環(huán)

WLTC試驗循環(huán)的總試驗時間為1800s，總試驗里程為23.26km，最高車速為131.6km/h，平均車速為46.3km/h，試驗運轉(zhuǎn)循環(huán)如圖3所示。

NEDC、FTP75、WLTC三種試驗循環(huán)的工況對比如表1所示：

表1 NEDC、FTP75、WLTC三種試驗循環(huán)的工況對比

試驗

循環(huán) 循環(huán)

總時間（s） 冷啟動怠速時間（s） 總試驗里程（km） 最高

車速

（km/h） 平均

車速

（km/h） 冷啟動

車速

（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

從工況對比的表1中可以看出，F(xiàn)TP75循環(huán)的總時間最長，NEDC循環(huán)最短，WLTC循環(huán)的總時間與FTP75循環(huán)相近；在試驗里程方面，WLTC循環(huán)的總里程最長，F(xiàn)TP75循環(huán)其次，NEDC循環(huán)最短；在最高車速方面，WLTC循環(huán)最大，NEDC循環(huán)其次，F(xiàn)TP75循環(huán)最??；在平均車速方面，WLTC循環(huán)最大，F(xiàn)TP75循環(huán)與NEDC循環(huán)相近，NEDC循環(huán)略?。辉诶鋯邮讉€加速階段最高車速對比中，F(xiàn)TP75循環(huán)最大，WLTC循環(huán)其次，NEDC循環(huán)最高車速遠小于FTP75與WLTC循環(huán)。

2 不同試驗循環(huán)排放測試

本次試驗選取某款輕型乘用車進行排放測試，其搭載了1.6L自然吸氣發(fā)動機（進排氣VVT），五速手動變速箱，后處理方案如表2，排放測試結(jié)果如表3：

表2 后處理方案

三效

催化器 載體 貴金屬

尺寸（mm） 目數(shù)/inch2 壁厚（mil） 濃度

（g/cft） 比例

（鈀∶銠）

前級 ?93*75 600 3.2 80 76∶4

后級 ?118.4*100 400 6.5 20 16∶4

表3 不同測試循環(huán)排放測試結(jié)果

試驗循環(huán) 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

從測試結(jié)果可以看出，在電控系統(tǒng)標定與后處理系統(tǒng)方案相同的條件下，在THC方面，WLTC循環(huán)排放結(jié)果低于NEDC與FTP75循環(huán)；在CO方面，三種試驗循環(huán)差別較??；在NOx方面，NEDC循環(huán)的結(jié)果優(yōu)于FTP75與WLTC循環(huán)。

NEDC的排放曲線如圖4，F(xiàn)TP75的排放曲線如圖5，WLTC的排放曲線如圖6。

圖4 NEDC試驗循環(huán)排放累計曲線

圖5 FTP75試驗循環(huán)排放累計曲線

圖6 WLTC試驗循環(huán)排放累計曲線

從按三種循環(huán)所進行的尾氣排放測試的曲線圖來看，NEDC與WLTC排放測試循環(huán)的THC與CO污染物主要集中在冷啟動階段，F(xiàn)TP試驗循環(huán)的THC與CO除了冷啟動階段較高外，在瞬態(tài)階段也有明顯的增加；在NOx排放方面，由于WLTC試驗循環(huán)的平均車速遠高于NEDC試驗循環(huán)，則表現(xiàn)出WLTC試驗循環(huán)的NOx明顯高于NEDC循環(huán)，F(xiàn)TP75測試循環(huán)的NOx在冷啟動階段與NEDC相當，但由于瞬態(tài)階段偏多，減速斷油策略導致空燃比偏高，所以在瞬時態(tài)階段也存在明顯峰值，同時由于FTP試驗循環(huán)的最高車速遠低于NEDC及WLTC試驗循環(huán)，所以在高速階段NOx表現(xiàn)較好；在CO排放方面，在冷啟動時表現(xiàn)為WLTC試驗循環(huán)最差，F(xiàn)TP75循環(huán)最好，可推斷與冷啟動時排放標定有一定關系，在循環(huán)中期，F(xiàn)TP75試驗循環(huán)也表現(xiàn)為明顯的上升趨勢，同樣與瞬態(tài)工況偏多有一定關系，而在高速階段三種試驗循環(huán)都表現(xiàn)出明顯增加，與該工況下的電控系統(tǒng)標定及后處理選擇相關；在THC排放方面，則表現(xiàn)為冷啟動車速越高，排放越差，同時由于FTP75循環(huán)在冷啟動后瞬態(tài)工況偏多，THC表現(xiàn)為明顯增加趨勢，在高速階段三種試驗循環(huán)增加量相當。

結(jié)合排放測試結(jié)果分析，不同測試循環(huán)之間排放的差異主要有兩個方面：首先結(jié)果計算方式間的差異，NEDC與WLTC排放測試循環(huán)為排放物總質(zhì)量與總里程直接計算得出，而FTP75循環(huán)的排放結(jié)果以加權(quán)的形式計算最后結(jié)果，加權(quán)系數(shù)為冷啟動階段取值0.43、瞬態(tài)階段取值1.0、熱啟動階段取值0.57，同時由于THC及CO排放主要集中在冷啟動階段，因此里程越長，其平均排放偏好；其次為冷啟動時發(fā)動機負荷、最高車速、瞬態(tài)工況影響，F(xiàn)TP75與WLTC循環(huán)的瞬態(tài)工況明顯多于NEDC循環(huán)，WLTC與NEDC循環(huán)的最高車速明顯高于FTP75循環(huán)都會對排放產(chǎn)生明顯的影響，這幾方面在排放結(jié)果上均表現(xiàn)出差異。

3 結(jié)語

本文對比了三種輕型汽車排放試驗循環(huán)，包括NEDC試驗循環(huán)、FTP75試驗循環(huán)、WLTC試驗循環(huán)，并結(jié)合實車排放數(shù)據(jù)，討論了試驗循環(huán)對排放結(jié)果的影響，主要歸納為以下四點差異：（1）三種排放測試循環(huán)對排放影響的差異主要表現(xiàn)在冷啟動工況、瞬態(tài)工況、高速工況的差異；（2）測試循環(huán)對排放結(jié)果的影響除了循環(huán)本身工況的差異外，其結(jié)果的計算方式也有較大影響，如FTP75循環(huán)排放結(jié)果加權(quán)計算方式的差異，同時因是平均里程的排放結(jié)果，所以循環(huán)測試總里程的對排放結(jié)果的計算也會有很大的影響，例如WLTC測試循環(huán)的試驗里程是NEDC測試循環(huán)總里程的一倍以上，這將大幅度地減弱冷啟動工況對排放結(jié)果的影響；（3）電控系統(tǒng)標定對于不同測試循環(huán)應主要關注冷啟動工況、瞬態(tài)工況、高速工況之間的差異；（4）針對三種試驗循環(huán)冷啟動工況、瞬態(tài)工況、高速工況之間的差異，排放后處理系統(tǒng)需要在其起燃性能及不同空速條件下的轉(zhuǎn)化效率方面進行重點關注。通過試驗循環(huán)及其排放結(jié)果的對比分析，結(jié)合車輛實際情況，可以對以后不同法規(guī)試驗循環(huán)之間的適應性開發(fā)起到一定的借鑒作用。

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（責任編輯：王 波）