国六标准转鼓滑行法的排放和油耗分析

刘慎微，黄成林，刘文亮，张浩然，张鑫悦

（北京奔驰汽车有限公司，北京 100176）

0 引 言

采用底盘测功机进行整车排放和油耗试验时，通常依据滑行法进行底盘测功机载荷设定，以便精确模拟车辆道路行驶的阻力。相较国五标准，GB 18352.6—2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》[1]中滑行法底盘测功机载荷设定要求发生了较大变化，增加了固定运转法，并规定采用固定运转法时，可以通过测功机对车辆加速也可以通过车辆自身动力加速；同时对迭代法进行了调整，规定采用迭代法时只能使用车辆自身动力加速，且道路载荷模拟精度要求在给定速度范围内小于10 N，而固定运转法无限定要求。两种不同的滑行方法会导致转鼓试验的加载阻力不同，进而影响整车排放和油耗试验结果，因此对两种滑行方法进行对比分析。

本文对两种驱动形式实车按照不同滑行方法进行常温冷启动后气体污染物排放试验和油耗试验，分析对比固定运转法和迭代法下整车排放和油耗测试结果差异，为后续整车转鼓试验的开发提供参考。

1 不同滑行法对比

1.1 固定运转法

已知车辆道路载荷，使用固定运转法进行滑行试验，可以采用底盘测功机进行加速，也可以通过车辆自身动力进行加速，此时最小加速度和速度乘积约为6 m2/s3。

采用固定运转法进行试验需滑行4次，对滑行结果没有判定和验证要求，完成第1次滑行得到的底盘测功机设定系数作为后续3次滑行的设定系数。计算后续3次滑行试验的模拟道路载荷系数与底盘测功机设定系数差值的平均值，再结合车辆道路载荷系数计算固定运转法下底盘测功机最终设定系数A、B、C，即

式中：At、Bt和Ct分别为车辆道路载荷目标参数；ASn、BSn和CSn分别为第n次运行的模拟道路载荷系数；Adn、Bdn和Cdn分别为第n次运行的转鼓设定系数；n为包含第1次稳定滑行在内的转鼓滑行次数[2-3]。

1.2 迭代法

采用迭代法进行滑行，车辆必须使用自身动力加速，最小加速度和速度乘积约为6 m2/s3，与固定运转法相同。

迭代法采用最小二乘法拟合数据，在给定速度范围内，判定连续两次滑行结果的差值是否在±10 N内，据此对底盘测功机设定系数进行调整直到满足差值要求，将最后一次滑行的底盘测功机设定系数作为迭代法最终设定系数。

1.3 对比试验

为了对比固定运转法和迭代法的转鼓加载力、排放及油耗情况，选用满足国六b标准要求的两款车进行试验，试验样车具体参数见表1。

表1 试验车辆参数

对两台试验车分别采用固定运转法和迭代法按照WLTC （Worldwide Light-Duty Test Cycle，全球统一轻型车辆测试循环）相同工况在同一套底盘测功机上进行转鼓滑行试验。根据对应的转鼓加载力进行常温冷启动气体污染物排放试验和油耗试验。试验设备信息见表2。

表2 试验设备

试验环境条件、车辆状态、测试设备标定和参数设置均按照GB 18352.6—2016 中I 型试验要求设定[4-5]。

2 试验结果对比分析

2.1 滑行结果对比

车辆A、B分别采用迭代法和固定运转法得到相应的转鼓加载力，如图1 所示。分别对比图1（a）、（b）中两条线发现，两种方法得到的转鼓加载力相差不大，且随速度变化趋势均相同。在整个车速范围内，车辆A采用迭代法得到的转鼓加载力均大于固定运转法，尤其在高速区域差别明显；在整个速度范围内，车辆B采用迭代法和固定运转法得到的转鼓加载力基本相同，差别不大。

图1 迭代法和固定运转法加载力对比

车辆A、B分别采用迭代法和固定运转法得到转鼓加载力差值（迭代法-固定运转法）及差值比（（迭代法-固定运转法）/ 对应车速的道路载荷×100%），如图2所示。整体来看，图2（a）、（b）中两种方法得到的加载力差值及差值比均随车速降低而减小，其中车辆A 的加载力差值的平均值为5.3 N，最大差值为11.5 N，最大差值比为1.6%，对应车速为130 km/h；车辆B 的加载力差值的平均值为1.8 N，最大差值为4.3 N，最大差值比为0.44%，对应车速同为130 km/h。

图2 迭代法和固定运转法加载力差值及差值比

2.2 排放结果对比

车辆A、B分别采用迭代法和固定运转法进行常温下冷启动气体污染物排放试验。

图3 为车辆A 在不同方法下THC （Total Hydrocarbons, 总碳氢化合物）、 NMHC （Non-Methane Hydrocarbons, 非甲烷碳氢化合物）、CO（Carbon monoxide，一氧化碳）、NOx（Nitrogen Oxide，氮氧化合物）劣化校正后排放结果对比，可以看出，两种方法下气体污染物排放结果均满足国六b 限值要求，并且迭代法结果较固定运转法略高，其中THC 相对于限值的差值比（（迭代法-固定运转法）/国六b限值×100%）为5.2%，NMHC相对于限值的差值比为7.1%，CO 相对于限值的差值比为4.9%，NOx相对于限值的差值比为1.7%，除了NOx外，其他排放物相对于限值的差值比均超过分析仪的测量误差要求（即±2%），说明不同方法的转鼓加载力对两驱车辆A 的常温冷启动气体污染物排放试验结果具有一定影响。

图3 车辆A迭代法和固定运转法气体污染物排放结果对比

图4 为车辆A 在不同方法下PM （Particulate Matter, 颗粒物）、PN（Particulate Numbers，粒子数量）排放结果对比，可以看出，两种方法的排气颗粒物质量和数量均满足国六b 限值要求，其中PM排放二者几乎无差别，PN 相对限值的差值比为15.0%，国六标准中颗粒物计数器测量误差要求为±10%，说明不同方法的转鼓加载力对两驱车辆A的PN 排放结果具有一定影响。

图4 车辆A迭代法和固定运转法颗粒物排放结果对比

图5为车辆B在不同方法下THC、NMHC、CO、NOx劣化校正后排放结果对比，可以看出，两种方法下气体污染物排放结果均满足国六b限值要求，并且不同方法下各值差异很小，相对于限值的差值比均在±1.7%之内，均小于分析仪测量误差要求（即±2%），判断各差值可能由于试验设备造成，说明不同方法的转鼓加载力对四驱车辆B 常温冷启动气体污染物排放试验结果影响小。

图5 车辆B迭代法和固定运转法气体污染物排放结果对比

图6为车辆B在不同方法下PM、PN排放结果对比，可以看出，两种方法下排气颗粒物质量和数量均满足国六b限值要求，其中PM排放二者差异很小，PN 相对于限值的差值比为3.3%，小于国六标准中对颗粒物计数器测量误差要求（即±10%），判断差值可能由于试验设备造成，说明不同方法的转鼓加载力对四驱车辆B的PM、PN排放试验结果影响小。

图6 车辆B迭代法和固定运转法颗粒物排放结果对比

2.3 油耗结果对比

图7为车辆A 采用迭代法和固定运转法在WLTC工况各阶段的油耗和综合油耗结果对比，其中迭代法综合油耗为6.68 10-2L/km，固定运转法综合油耗为6.53 10-2L/km，迭代法较固定运转法高2.3%，但均未超过国六标准中型式认证的要求（即4%）。在WLTC工况4个阶段中，迭代法油耗均高于固定运转法，二者油耗的差值比（（迭代法-固定运转法）/固定运转法×100%）最大值为3.1%，出现在超高速段，同时两种方法下转鼓加载力的最大差值比也出现在超高车速段，说明针对车辆A，不同方法对整车油耗具有一定影响。

图7 车辆A各车速段油耗对比

图8 为车辆B 采用迭代法和固定运转法在WLTC工况各阶段的油耗和综合油耗结果对比，二者油耗基本一致，每个车速段油耗差值比均在±1%以内，说明针对车辆B，不同方法对整车油耗的影响没有差异。

图8 车辆B各车速段油耗对比

3 结 论

针对两种驱动形式车辆分别采用迭代法和固定运转法进行排放和油耗试验，对比分析试验结果得到以下结论：

（1）固定运转法相比迭代法，车辆加速动力源增加了测功机驱动项，且滑行过程无滑行数据判定和验证步骤，试验操作更加方便；

（2）对于两驱车辆A，在滑行速度范围内迭代法的转鼓加载力均大于固定运转法，二者最大差值为11.5 N；迭代法相较固定运转法气体污染物THC、NMHC、CO、NOx排放结果略高，相对于限值的差值比为1.7%～7.1%，二者PM 排放结果几乎无差别，二者PN 排放结果相对于限值的差值比为15%，高于国六标准对颗粒物计数器测量误差要求，二者综合油耗的差值比为2.3%，低于国六标准型式认证要求；

（3）对于四驱车辆B，迭代法和固定运转法的转鼓加载力基本相同，最大差值为4.3 N，同时气体污染物THC、NMHC、CO 和NOx排放结果无明显差异，相对于限值的差值比均在±1.7%以内，并且PM、PN 排放结果差异小，PN 相对于限值的差值比为3.3%，二者综合油耗及各车速段油耗差值比均在±1%以内，几乎无差异；

（4）针对不同驱动形式车辆采用不同试验方法会得到不同的试验结果，在整车转鼓排放和能耗试验中需要考虑驱动形式的影响。