高翠 GAO Cui；徐龍 XU Long；董秀云 DONG Xiu-yun；馬濤 MA Tao

（①內(nèi)燃機可靠性國家重點實驗室，濰坊 261061；②濰柴動力股份有限公司，濰坊 261061）

0 引言

發(fā)動機型式檢驗標準測試循環(huán)是判定發(fā)動機型式檢驗合格與否的重要基準，并且測試循環(huán)對于產(chǎn)品技術(shù)路線選擇、產(chǎn)品研發(fā)、車輛實際運行排放水平能力有著直接影響?，F(xiàn)階段重型商用車用發(fā)動機國六階段產(chǎn)品型式檢驗的標準試驗循環(huán)采用的是歐洲標準體系定義的穩(wěn)態(tài)試驗循環(huán)（WHSC：world harmonised steady state cycle）和瞬態(tài)試驗循環(huán)（WHTC：world harmonised transient cycle）。但是中國地域廣闊，車輛道路運行應(yīng)用場景與歐美差異較大，為使得測試循環(huán)能夠更加真實的反映車輛實際道路行駛特征，建立起中國汽車行駛工況的試驗循環(huán)是十分必要的。

1 術(shù)語

1.1 歸一化轉(zhuǎn)速系數(shù)

歸一化轉(zhuǎn)速系數(shù)指對發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速進行規(guī)范化處理形成的百分數(shù)[1]。

式中：

N為發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速，單位r/min；

Nidle為發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速，單位r/min；

Nrate為發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速，單位r/min。

1.2 負荷百分數(shù)

負荷百分數(shù)指發(fā)動機某一轉(zhuǎn)速下能夠達到的最大扭矩百分數(shù)[1]。

2 中國汽車行駛工況

2019年發(fā)布的GB/T 38146[1-3]中國汽車行駛工況是汽車標準體系中反應(yīng)中國車輛實際道路運行特征的系列標準。該標準由三部分構(gòu)成，各部分發(fā)布及實施時間見表1。后續(xù)將為我國車輛及發(fā)動機產(chǎn)品研發(fā)、排放及油耗達標檢驗提供選擇及依據(jù)。

表1 中國汽車行駛工況標準

3 發(fā)動機中國工況

GBT 38146.3-2021中國汽車行駛工況標準第3部分明確規(guī)定了發(fā)動機中國試驗工況的構(gòu)成，包括中國發(fā)動機穩(wěn)態(tài)試驗工況和中國發(fā)動機瞬態(tài)試驗工況。該標準定義工況適用于最大設(shè)計總質(zhì)量大于3500kg的商用車用發(fā)動機。

3.1 中國發(fā)動機穩(wěn)態(tài)試驗工況

中國發(fā)動機穩(wěn)態(tài)試驗工況（China Heavy-duty Commercial Vehicle Test Cycle-Steady state Cycle，以下簡稱為CHTC-SC）是由歸一化轉(zhuǎn)速系數(shù)和負荷百分比組合定義出的13個穩(wěn)態(tài)工況點，CHTC-SC穩(wěn)態(tài)試驗循環(huán)總時長1800秒，WHSC[4]相比縮短了94秒，CHTC-SC工況分布與WHSC相比，部分工況點分布有著明顯差異，具體工況定義見表2。

表2 中國發(fā)動機穩(wěn)態(tài)試驗工況

3.2 中國發(fā)動機瞬態(tài)試驗工況

中國發(fā)動機瞬態(tài)試驗工況（China Heavy-duty Commercial Vehicle Test Cycle-Transient Cycle，以下簡稱為CHTC-TC）是由歸一化轉(zhuǎn)速系數(shù)和負荷百分比構(gòu)成的1800個逐秒變換工況的發(fā)動機瞬態(tài)試驗工況，工況時長共計1800秒，整體循環(huán)組成見圖1，圖2試驗工況落點分布主要分布在發(fā)動機萬有的中低轉(zhuǎn)速區(qū)域且負荷分布較為寬泛。

圖1 中國發(fā)動機瞬態(tài)試驗工況定義

圖2 中國發(fā)動機瞬態(tài)試驗工況落點

3.3 工況對比分析

3.3.1 穩(wěn)態(tài)試驗工況對比分析

以一款重型發(fā)動機機型為例，對比分析CHTC-SC與WHSC兩個穩(wěn)態(tài)循環(huán)。13個穩(wěn)態(tài)工況點中，怠速之外的11個工況點，轉(zhuǎn)速分布變化不大，負荷分布存在明顯差異。其中，低負荷工況點增加，負荷百分比低于35%的工況點多達6個工況點，在整個循環(huán)工況點中占比達46%，與WHSC相比，負荷低于35%的工況點占比增加23%；負荷百分比100%的工況點減少2個，在整個循環(huán)工況點中總占比僅為8%，與WHSC相比，負荷100%工況點占比減少15%；沒有負荷50%的工況點，與WHSC相比，占比減少了15%，詳細落點分布見圖3。

圖3 穩(wěn)態(tài)試驗工況落點對比分析

3.3.2 瞬態(tài)試驗工況對比分析

將CHTC-TC試驗循環(huán)與WHTC[4]進行對比分析，瞬態(tài)工況落點分布見圖4，整體萬有上的落點分布區(qū)域差異不大。但從圖5所示的瞬態(tài)循環(huán)對比可以看出，前后兩端的差異還是比較大的。CHTC-TC與WHTC相比，怠速工況總占比增加4%，其中循環(huán)前600秒負荷明顯偏低負荷，且怠速工況CHTC-TC占比達43%，比WHTC循環(huán)的怠速占比增加18%，從排放控制開發(fā)角度考慮，進一步增大了冷態(tài)循環(huán)的排放控制難度。循環(huán)后400秒的瞬態(tài)性顯明加劇，從OBD開發(fā)角度考慮，需要基于循環(huán)差異性，驗證各診斷項標定適應(yīng)性。

圖4 瞬態(tài)試驗工況落點對比分析

圖5 瞬態(tài)試驗循環(huán)對比分析

4 結(jié)論

①重型商用車用發(fā)動機中國工況的發(fā)布實施給未來發(fā)動機排放與油耗的檢驗放行測試循環(huán)提供了選擇，測試循環(huán)的應(yīng)用可行性還需要從應(yīng)用效果、場景適應(yīng)性及成本等角度綜合考量。②CHTC-SC穩(wěn)態(tài)試驗循環(huán)與WHSC相比，轉(zhuǎn)速落點分布差異不大，負荷落點分布差異明顯，低負荷工況占比增加，其中負荷低于35%的工況點在整個循環(huán)中占比達46%，比WHSC占比增加23%。③CHTC-TC瞬態(tài)試驗循環(huán)與WHTC工況相比，怠速工況總占比加大，其中循環(huán)前600秒轉(zhuǎn)速/負荷明顯偏低速低負荷，且怠速占比增加18%，進一步增大了產(chǎn)品研發(fā)的冷態(tài)循環(huán)排放控制難度，循環(huán)后400秒的瞬態(tài)性顯明加劇，增加了OBD診斷標定適應(yīng)性驗證工作量。