轻型汽车现行排放法规测试工况分析（续1）

孙龙 耿艳 曹磊 张建伟 雷利刚

（中国汽车技术研究中心）

世界各国对轻型车排放都有严格的控制要求，并制定强制性排放法规。法规中的排放试验方法是依托于试验循环实现的。作为轻型汽车排放试验方法的重要组成部分，试验循环模拟汽车在实际道路行驶工况[1-3]。研究试验循环是汽车排放研究的基础工作，也是确定汽车排放总量及其环境影响的重要依据[4]。文章对国内外现行轻型车尾气排放法规的试验工况从速度、加速度以及速度和加速度的联合分布3个不同角度进行了对比分析，总结了各试验工况的特点，为我国制定相应的测试工况提供了一定依据。

1 测试工况的种类

全球范围内轻型车尾气排放法规的试验工况主要有美国、欧洲和日本三大体系[5-8]。其他国家均在不同程度上采用这些法规和标准，尤以采用欧洲和美国法规的比较多[9-12]。按行驶工况构造形式分为以美国工况“FTP-75”为代表的实际行驶工况（瞬态工况）和以欧洲工况“ECE+EDUC（NEDC）”为代表的合成行驶工况（模态工况）[13-14]。

1.1 美国排放法规工况

1.1.1 FTP-75工况

美国EPA排放法规的试验循环采用FTP-75循环，适用于所有新生产的轻型汽车（LDV）、最大总质量不超过4 536 kg的中型乘用车（MDPV）和最大总质量不超过3 885 kg的轻型货车（LDT）。图1示出美国FTP-75法规测试工况曲线。

1.1.2 SFTP测试程序工况

2004年以后，美国轻型汽车排放法规增加了激进高速循环（SFTP-US06）和空调模拟循环（SFTP-SC03）为补充循环。SFTP将轻型汽车分为3个级别：轻型汽车（LDV）、轻型货车（LDT）和中型乘用车（MDPV）。

1）SC03工况。SC03试验主要测试车辆在夏季空调全负荷开启的特定行驶循环下的排放量。样车所处环境需要满足（35±5）℃，相对湿度40%，车辆中心线与挡风玻璃底边交点与车辆中心线与后窗底边交点的光强平均值为（850±45）W/m2，试验过程中，样车空调始终保持最全负荷运载。样车需要先运行一遍SC03测试，然后熄火在该环境下保持540～660 s方可进行试验。图2示出美国SC03工况曲线。

2）US06工况。US06试验是考察测试样车在高速度、高加速度情况下的排放情况，主要模拟美国主干线和高速公路的行驶工况。法规要求首先进行一个高速度、高加速度的US06测试，对车辆进行预处理，然后进行60～120 s的怠速，随后进行US06循环开始正式测试。图3示出美国US06工况曲线。

1.2 欧洲排放法规工况

欧洲进行轻型车排放测试的法规工况是NEDC循环。NEDC循环分为1部和2部2个阶段：1部为ECE15循环，模拟市区驾驶工况，该循环特点是车速低、发动机负荷低和排气温度低，平均车速18.7 km/h，最高车速50 km/h；2部为EUDC循环，平均车速62.6 km/h，最高车速120 km/h。中国轻型车排放法规引用欧盟排放法规，测试工况也是NEDC循环。图4示出欧洲NEDC工况曲线。

1.3 日本排放法规工况

日本自2011年起采用JC08循环，适用范围为最大总质量不超过3 500 kg的轻型汽车。图5示出日本JC08工况速度时间曲线。

表1示出5种测试工况的基本特征信息。其中FTP-75工况是持续时间和测试里程最长的测试工况；SC03和US06工况持续时间最短，但US06工况是最高车速最大、平均车速最高以及最大加速度最大的测试工况；NEDC工况的最高车速比US06工况略小，但平均车速较低；JC08工况的怠速比例是最高的。

表1 5种不同测试工况的基本特征表

2 工况速度分布分析

对5个法规测试工况分别按照5 km/h的速度间隔将工况覆盖的速度范围进行分割，统计整个测试循环中各个速度工况点在各速度区间内的数量。图6示出FTP-75，SC03，US06，NEDC，JC08 测试工况的速度分布柱形图。图6中条形柱对应的数值为工况点速度落入速度区间内的工况点个数，带点曲线为工况点频率累计百分比曲线。

2.1 分布占比最大的区间

5个测试工况中，各速度区间内工况点分布是不同的，但每个工况都有一个分布占比最高的速度区间。除US06工况外，其余4个工况低于5 km/h的工况点占比远远高于其他各个速度区间内的工况点占比。该速度区间占比最高的工况为JC08工况，占比为32.67%；US06工况在该速度区间内的占比为10.5%，在整个工况中的占比并不是最高的。US06工况占比最高的速度区间为 110～115 km/h，占比为 11.5%，略高于 0～5 km/h速度区间段分布。

2.2 速度分布特征

研究5个测试工况中除了小于5 km/h速度区间的其他速度区间内的工况点分布特征，发现不同工况的速度分布特征各不相同，彼此之间的差异较大。

FTP-75工况的速度点主要分布在25～60 km/h区间内，区间5～25 km/h以及75～95 km/h的速度点分布相对较为均匀。工况中有少量速度点分布在60～75 km/h区间内，该速度区间将整个工况分成了高速段和低速段2段速度区间，呈现明显的分段情况。大部分的工况点分布在速度小于60 km/h相对中低速度区间内。

SC03工况的速度点主要分布在20～30 km/h和40～60 km/h 2个速度区间内，速度区间5～20 km/h和30～40 km/h的工况点分布较为均匀。其余有少量工况点分布在大于60 km/h的速度区间内。在40～60 km/h速度区间内，40～45 km/h速度区间内分布的工况点最多，其余各个速度区间的工况点数量依次递减。在5～40 km/h速度区间内，除了 20～30 km/h外，其余各个速度区间段内的工况点分布情况相近。

US06工况的速度点主要集中分布在80～120 km/h的速度区间内，在此区间内的95～115 km/h速度区间内的工况点分布尤为集中。120 km/h以上的速度区间以及5～80 km/h的速度区间内工况点的分布相近但占比较少。US06工况点主要分布在较高速度区间内。

NEDC工况是稳态工况，其工况点分布主要集中在匀速工况速度点所在的速度区间内。NEDC工况中的匀速工况速度有 15，32，35，50，70，100，120 km/h 7 个非怠速工况速度点。工况点主要分布在15～20，35～40，50～55，70～75，100～115 km/h 速 度 区 间内，其余速度区间内的工况点分布较少。NEDC工况点主要集中在某一个速度区间内，其累计百分比曲线具有明显的拐点和阶梯变化。NEDC工况在5～35 km/h低速区间内相比其他未包含匀速工况点速度区间的工况点较多且集中。

JC08工况的工况点在10～55 km/h区间内比较集中且均匀分布，在高于55 km/h的区间里工况点分布得较少，且速度越高，工况点分布越少。JC08工况的速度主要分布在中低速区域内，且分布比较均匀，该工况相比其他4种工况的分布均匀性较好。

5 个法规工况中，FTP-75，SC03，JC08 工况的工况点主要分布在中低速度区间内；US06工况的工况点则主要分布在80 km/h以上的高速区间内，这与其余4种工况有非常大的差异；NEDC的工况点主要分布在稳态工况速度点所在区间内，具有明显的分布跳跃性。

（待续）