WLTC滑行阻力曲線處理方法

王曉東，代德才

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WLTC滑行阻力曲線處理方法

王曉東，代德才

（華晨汽車工程研究院能量管理室，遼寧 沈陽 110141）

目前全球環(huán)境污染愈加嚴重，我國也面臨著嚴峻的保護環(huán)境壓力。近年來，各國都把降低汽車油耗及排放作為改善環(huán)境的突破口。我國之前采用的NEDC油耗測試方法由于模擬環(huán)境相對簡單，與道路行駛實際油耗偏差較大而為人詬病。為了使測試方法更加接近實際工況，我國采用了新的全球輕型汽車測試循環(huán)WLTC，該測試循環(huán)對各汽車企業(yè)的油耗分析和控制能力提出了新的要求。

滑行曲線；WLTC；NEDC；燃油經(jīng)濟性

前言

在當前人們對環(huán)境保護的意識越來越強的大背景下，減少碳排放及大氣顆粒物越來越受各國政府及車企的重視。國際上更是在2015年12月12日制訂了《巴黎協(xié)定》以應(yīng)對全球氣候變暖等問題。根據(jù)某機構(gòu)采集的北京市2014年冬、春、夏、秋4個季節(jié)代表月1、4、7、10月的大氣細顆粒物PM2.5樣品，分析研究了PM2.5質(zhì)量濃度、化學(xué)特征、季節(jié)變化和污染成因。PM2.5主要來源于機動車排放、燃煤、地面揚塵和工業(yè)排放，其貢獻率分別為37.6%、30.7%、16.6%和15.1%。降低汽車行駛時有害物質(zhì)的排放已經(jīng)是各車企不得不面對的問題。[1]

我國之前以歐洲測試循環(huán)(NEDC)[2]為標準，進行油耗及排放測試，循環(huán)包括1部——市區(qū)循環(huán)和2部——市郊循環(huán)兩部分，其中1部由4個重復(fù)的單元所構(gòu)成，每個單元根據(jù)速度和時間區(qū)分為15個不同工況，市郊循環(huán)分為13個工況，NEDC 是穩(wěn)態(tài)循環(huán)，持續(xù)時間共1180s。

WLTC-Worldwide Light-duty Test Cycle， 中文名稱：全球輕型汽車測試循環(huán)[3]，分為低速段（Low）、中速段（Med -ium）、高速段（High）和超高速段（Extra High）四部分。WLTC是瞬態(tài)循環(huán)，持續(xù)時間共1800s[4]。

由于NEDC測試方法過于簡單，速度覆蓋范圍小，工況變化頻次少，導(dǎo)致測試結(jié)果與車輛道路實際行駛油耗偏差較大。為了縮小測試結(jié)果與實際油耗偏差，使測試結(jié)果更具參考價值，我國采用與歐洲最新版全球輕型車測試循環(huán)(WLTC)同步的測試方法。

本文以某一SUV車型為研究對象，記錄以WLTC要求的滑行阻力測試方法測得的數(shù)據(jù)，并進行分析，著重以數(shù)據(jù)準確度為分析重點，確定如何處理數(shù)據(jù)以得到滿足要求的準確度的數(shù)據(jù)，為WLTC油耗測試提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 滑行曲線測試

1.1 試驗步驟

試驗采用固定風速儀法。根據(jù)法規(guī)要求，試驗基準速度應(yīng)從20km/h起始，以10km/h的步長增加，最高基準速度為130km/h；車輛預(yù)熱后，在每次試驗前，車輛應(yīng)該行駛到比最高的基準速度高10km/h-15km/h的車速，并穩(wěn)定維持至少一分鐘后開始滑行，滑行試驗應(yīng)往返雙向進行，最少應(yīng)獲得三對連續(xù)測量結(jié)果。車輛及測試環(huán)境信息見表1。

表1 車輛及測試環(huán)境

由于試驗場地限制，在試滑行時發(fā)現(xiàn)車輛在較高速開始滑行時無法一次滑行到截止車速，試驗只能分為高、低速兩段分別進行。試驗結(jié)束后需要對數(shù)據(jù)進行整合。

1.2 采集數(shù)據(jù)

圖1 滑行測試數(shù)據(jù)

經(jīng)過多次試滑行后將高、低速滑行試驗分隔車速設(shè)置為70km/h，考慮到上文提到的車輛應(yīng)行駛到比最高基準速度高10km/h-15km/h的車速，高速段滑行車速定為150km/h-70km/ h，低速段滑行車速定為90km/h-10km/h，所測數(shù)據(jù)見圖1。

試驗場地方向為南北向，為了確保試驗數(shù)據(jù)方向記錄準確，設(shè)定北-南為去向，南-北為回向，由于在滑行試驗初始時車輛受其他因素如車輛慣性、換擋動作、變速器內(nèi)部執(zhí)行機構(gòu)等影響，數(shù)據(jù)可能不穩(wěn)定，因此我們截取140-70km/h、70-10km/h兩段數(shù)據(jù)進行整合，在90-70km/h速度重復(fù)段選擇較穩(wěn)定的高速段數(shù)據(jù)，整合后數(shù)據(jù)見圖2。

圖2 整合后數(shù)據(jù)

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計精度計算

根據(jù)GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法要求，滑行試驗往返雙向進行，獲得三對連續(xù)測量結(jié)果，結(jié)果應(yīng)滿足下列方程定義的統(tǒng)計精度p

式中：

2.1.2系數(shù)h

h為給定的系數(shù)，具體值按照表2確定。

表2 根據(jù)n確定的系數(shù)h

2.1.3計算道路載荷F

用來計算道路載荷的算數(shù)平均值，采用雙向滑行時間的調(diào)和算數(shù)平均值進行：

m——道路載荷測定開始和結(jié)束時試驗車輛的平均質(zhì)量；

m——表示的是按定義的轉(zhuǎn)動零部件的等效有效質(zhì)量，可以根據(jù)車輛的基準質(zhì)量加上25kg之和的3%進行估算。

速度取上下車速的平均值，時間為該速度區(qū)間差值。統(tǒng)計精度及道路載荷見圖3。

由上圖可知，此次滑行試驗結(jié)果統(tǒng)計精度滿足國家標準中≤3%的要求，試驗合格。

如統(tǒng)計精度不滿足國家標準中≤3%的要求，則分為兩種情況判斷：

圖3 統(tǒng)計精度計算結(jié)果

若總體數(shù)據(jù)均未達到≤3%的要求，首先考慮是否為試驗場地條件如坡度或天氣條件等不可控因素導(dǎo)致，應(yīng)對此情況應(yīng)分別進行去向及回向統(tǒng)計精度計算，若雙向分別滿足≤3%要求，則認為試驗結(jié)果可接受；

若數(shù)據(jù)中個別車速下統(tǒng)計精度不滿足要求，可能為試驗過程中風向突變、對向來車或試驗誤差導(dǎo)致，此時應(yīng)去掉偏差較大的數(shù)據(jù)再次進行計算，直至滿足要求。

3 繪制曲線及獲取道路載荷數(shù)據(jù)

截取速度及道路載荷F數(shù)據(jù)，制作速度與F散點圖，選擇設(shè)置趨勢線格式，并顯示公示，可得到一條平滑的滑行曲線及對應(yīng)的道路載荷二次元方程，所得0、1、2便為所求二次項、一次項、常數(shù)項系數(shù)。詳細信息見圖4。

圖4 統(tǒng)計精度計算結(jié)果

4 結(jié)論

在WLTC與NEDC測試循環(huán)對比中可知新的WLTC測試循環(huán)有著更多的工況及更頻繁的瞬態(tài)變化。如測試時間由1180s增加到1800s，不停車的平均車速由44.1km/h增加為53.2km/h，更加接近于實際行駛速度。新的法規(guī)對整車排放及油耗提出了更高的要求，對于準確把握車輛阻力及控制油耗及排放有著重要的意義。

法規(guī)中對于道路載荷采集最重要的部分是滑行阻力數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，在車輛狀態(tài)及環(huán)境等客觀因素較好時數(shù)據(jù)較容易符合要求，若數(shù)據(jù)不滿足要求則需要對采集的數(shù)據(jù)進行科學(xué)、合理的處理，最終獲得理想的道路載荷數(shù)據(jù)。同時需要注意的是，不同試驗場、不同季節(jié)及不同的車輛狀態(tài)都可能帶來不同的滑行阻力結(jié)果，如有條件應(yīng)盡可能采集較多的數(shù)據(jù)樣本，使滑行阻力測試結(jié)果更加具有說服力。

[1] 韓力慧.北京市大氣細顆粒物污染與來源解析研究.[J]《中國環(huán)境科學(xué)》.2016.36 (11):3203-3210.

[2] 中國國家標準化委員管理會.輕輕汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）:GB/T 18352.5-2013[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2013.

[3] E/ECE/ 324/Rev.1/Add.82/Rev.5-E/ECE/TRANS/505/Rev.1/Add.82 /Rev.5.Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles With Regard to the Emission of Pollutants According To Engine Fuel Requirements[S].United Nations,2015.

[4] 郭千里,趙冬昶,陳平,劉復(fù)星,劉勇.WLTC與NEDC比較及對汽車油耗的影響淺析[J]汽車工程學(xué)報,2017,7(3):196-204.

The processing method of WLTC coast down resistance curve

Wang Xiaodong, Dai Decai

( Brilliance Auto R&D Center (BRAC), Liaoning Shenyang 110141 )

At present, the global environmental pollution is more and more serious. In recent years, all countries have taken reducing automobile fuel consumption and emission as the breakthrough to improve the environment. The NEDC fuel consumption test method previously adopted in China has been criticized for its relatively simple simulation environment and large deviation from the actual fuel consumption of road driving. In order to make the test method more close to the actual condition, China adopted a new global light vehicle test cycle WLTC, which puts forward new requirements for the fuel consumption analysis and control ability of various automobile enterprises.

Coast down curve; WLTC; NEDC; Fuel Economy

U467

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1671-7988(2019)07-109-03

王曉東，就職于華晨汽車工程研究院能量管理室。

U467

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1671-7988(2019)07-109-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.036