排放測試循環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，列出了三種試驗循環的主要差異及差異間可能對排放產生的影響，并通過不同試驗循環的排放測試結果進行了對比和分析，同時對不同排放試驗循環的電控系統標定及排放后處理系統的選擇提出了建議。

關鍵詞：輕型汽車排放；排放測試循環；NEDC試驗循環；FTP75試驗循環；WLTC試驗循環 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，各國汽車排放法規也日趨嚴格，同時不同國家也有不同的排放法規標準，而其排放測試循環也不盡相同，排放測試循環主要根據各國的道路情況、地理位置及駕駛習慣等而確定。目前在國內涉及的排放法規主要為歐美體系，其排放試驗循環主要涉及NEDC、FTP75、WLTC三種，其中NEDC排放試驗循環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，FTP75試驗循環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的對比，并結合排放測試數據，著重分析了排放試驗循環對排放的影響，可以對電控系統在不同試驗循環條件的標定及排放后處理系統方案的選擇提供有效的分析及試驗數據。

1 試驗循環及對比分析

NEDC試驗循環運轉循環是由1部（市區運轉循環）和2部（市郊運轉循環）組成，試驗運轉循環如圖1所示：

圖1 NEDCⅠ型試驗運轉循環

圖2 FTP75試驗運轉循環

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

FTP75試驗循環由冷啟動、瞬態、熱啟動三個階段的試驗循環組成，其瞬態階段與熱啟動階段中有10min的靜置階段，試驗運轉循環如圖2所示。

整個FTP75試驗循環的總試驗時間為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，分低速、中速、高速、超高速四個階段，試驗運轉循環如圖3所示：

圖3 WLTC試驗運轉循環

WLTC試驗循環的總試驗時間為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，試驗運轉循環如圖3所示。

NEDC、FTP75、WLTC三種試驗循環的工況對比如表1所示：

表1 NEDC、FTP75、WLTC三種試驗循環的工況對比

試驗

循環 循環

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，FTP75循環的總時間最長，NEDC循環最短，WLTC循環的總時間與FTP75循環相近；在試驗里程方面，WLTC循環的總里程最長，FTP75循環其次，NEDC循環最短；在最高車速方面，WLTC循環最大，NEDC循環其次，FTP75循環最小；在平均車速方面，WLTC循環最大，FTP75循環與NEDC循環相近，NEDC循環略小；在冷啟動首個加速階段最高車速對比中，FTP75循環最大，WLTC循環其次，NEDC循環最高車速遠小于FTP75與WLTC循環。

2 不同試驗循環排放測試

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/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 不同測試循環排放測試結果

試驗循環 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

從測試結果可以看出，在電控系統標定與后處理系統方案相同的條件下，在THC方面，WLTC循環排放結果低于NEDC與FTP75循環；在CO方面，三種試驗循環差別較小；在NOx方面，NEDC循環的結果優于FTP75與WLTC循環。

NEDC的排放曲線如圖4，FTP75的排放曲線如圖5，WLTC的排放曲線如圖6。

圖4 NEDC試驗循環排放累計曲線

圖5 FTP75試驗循環排放累計曲線

圖6 WLTC試驗循環排放累計曲線

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

結合排放測試結果分析，不同測試循環之間排放的差異主要有兩個方面：首先結果計算方式間的差異，NEDC與WLTC排放測試循環為排放物總質量與總里程直接計算得出，而FTP75循環的排放結果以加權的形式計算最后結果，加權系數為冷啟動階段取值0.43、瞬態階段取值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；其次為冷啟動時發動機負荷、最高車速、瞬態工況影響，FTP75與WLTC循環的瞬態工況明顯多于NEDC循環，WLTC與NEDC循環的最高車速明顯高于FTP75循環都會對排放產生明顯的影響，這幾方面在排放結果上均表現出差異。

3 結語

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

參考文獻

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（責任編輯：王 波）