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(yán)重，我國也面臨著嚴(yán)峻的保護(hù)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(cè)試方法由于模擬環(huán)境相對(duì)簡單，與道路行駛實(shí)際油耗偏差較大而為人詬病。為了使測(cè)試方法更加接近實(shí)際工況，我國采用了新的全球輕型汽車測(cè)試循環(huán)WLTC，該測(cè)試循環(huán)對(duì)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(jì)性

前言

在當(dāng)前人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)越來越強(qiáng)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(duì)全球氣候變暖等問題。根據(jù)某機(jī)構(gòu)采集的北京市2014年冬、春、夏、秋4個(gè)季節(jié)代表月1、4、7、10月的大氣細(xì)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(jī)動(dòng)車排放、燃煤、地面揚(yáng)塵和工業(yè)排放，其貢獻(xiàn)率分別為37.6%、30.7%、16.6%和15.1%。降低汽車行駛時(shí)有害物質(zhì)的排放已經(jīng)是各車企不得不面對(duì)的問題。[1]

我國之前以歐洲測(cè)試循環(huán)(NEDC)[2]為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行油耗及排放測(cè)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(gè)重復(fù)的單元所構(gòu)成，每個(gè)單元根據(jù)速度和時(shí)間區(qū)分為15個(gè)不同工況，市郊循環(huán)分為13個(gè)工況，NEDC 是穩(wěn)態(tài)循環(huán)，持續(xù)時(shí)間共1180s。

WLTC-Worldwide Light-duty Test Cycle， 中文名稱：全球輕型汽車測(cè)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(shí)間共1800s[4]。

由于NEDC測(cè)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(cè)試結(jié)果與車輛道路實(shí)際行駛油耗偏差較大。為了縮小測(cè)試結(jié)果與實(shí)際油耗偏差，使測(cè)試結(jié)果更具參考價(jià)值，我國采用與歐洲最新版全球輕型車測(cè)試循環(huán)(WLTC)同步的測(cè)試方法。

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

1 滑行曲線測(cè)試

1.1 試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)采用固定風(fēng)速儀法。根據(jù)法規(guī)要求，試驗(yàn)基準(zhǔn)速度應(yīng)從20km/h起始，以10km/h的步長增加，最高基準(zhǔn)速度為130km/h；車輛預(yù)熱后，在每次試驗(yàn)前，車輛應(yīng)該行駛到比最高的基準(zhǔn)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(yàn)應(yīng)往返雙向進(jìn)行，最少應(yīng)獲得三對(duì)連續(xù)測(cè)量結(jié)果。車輛及測(cè)試環(huán)境信息見表1。

表1 車輛及測(cè)試環(huán)境

由于試驗(yàn)場(chǎng)地限制，在試滑行時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛在較高速開始滑行時(shí)無法一次滑行到截止車速，試驗(yàn)只能分為高、低速兩段分別進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)束后需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。

1.2 采集數(shù)據(jù)

圖1 滑行測(cè)試數(shù)據(jù)

經(jīng)過多次試滑行后將高、低速滑行試驗(yàn)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(zhǔn)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(cè)數(shù)據(jù)見圖1。

試驗(yàn)場(chǎng)地方向?yàn)槟媳毕?，為了確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)方向記錄準(zhǔn)確，設(shè)定北-南為去向，南-北為回向，由于在滑行試驗(yàn)初始時(shí)車輛受其他因素如車輛慣性、換擋動(dòng)作、變速器內(nèi)部執(zhí)行機(jī)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(jìn)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(jì)精度計(jì)算

根據(jù)GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法要求，滑行試驗(yàn)往返雙向進(jìn)行，獲得三對(duì)連續(xù)測(cè)量結(jié)果，結(jié)果應(yīng)滿足下列方程定義的統(tǒng)計(jì)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(jì)算道路載荷F

用來計(jì)算道路載荷的算數(shù)平均值，采用雙向滑行時(shí)間的調(diào)和算數(shù)平均值進(jìn)行：

m——道路載荷測(cè)定開始和結(jié)束時(shí)試驗(yàn)車輛的平均質(zhì)量；

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

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

由上圖可知，此次滑行試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)精度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)中≤3%的要求，試驗(yàn)合格。

如統(tǒng)計(jì)精度不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)中≤3%的要求，則分為兩種情況判斷：

圖3 統(tǒng)計(jì)精度計(jì)算結(jié)果

若總體數(shù)據(jù)均未達(dá)到≤3%的要求，首先考慮是否為試驗(yàn)場(chǎng)地條件如坡度或天氣條件等不可控因素導(dǎo)致，應(yīng)對(duì)此情況應(yīng)分別進(jìn)行去向及回向統(tǒng)計(jì)精度計(jì)算，若雙向分別滿足≤3%要求，則認(rèn)為試驗(yàn)結(jié)果可接受；

若數(shù)據(jù)中個(gè)別車速下統(tǒng)計(jì)精度不滿足要求，可能為試驗(yàn)過程中風(fēng)向突變、對(duì)向來車或試驗(yàn)誤差導(dǎo)致，此時(shí)應(yīng)去掉偏差較大的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行計(jì)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(diǎn)圖，選擇設(shè)置趨勢(shì)線格式，并顯示公示，可得到一條平滑的滑行曲線及對(duì)應(yīng)的道路載荷二次元方程，所得0、1、2便為所求二次項(xiàng)、一次項(xiàng)、常數(shù)項(xiàng)系數(shù)。詳細(xì)信息見圖4。

圖4 統(tǒng)計(jì)精度計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)論

在WLTC與NEDC測(cè)試循環(huán)對(duì)比中可知新的WLTC測(cè)試循環(huán)有著更多的工況及更頻繁的瞬態(tài)變化。如測(cè)試時(shí)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(shí)際行駛速度。新的法規(guī)對(duì)整車排放及油耗提出了更高的要求，對(duì)于準(zhǔn)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(duì)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(shí)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(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)需要注意的是，不同試驗(yàn)場(chǎng)、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(cè)試結(jié)果更加具有說服力。

[1] 韓力慧.北京市大氣細(xì)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(biāo)準(zhǔn)化委員管理會(huì).輕輕汽車污染物排放限值及測(cè)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(duì)汽車油耗的影響淺析[J]汽車工程學(xué)報(bào),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