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轻型车测试由NEDC向WLTC转轨 工况切换将改变市场技术格局

发布时间2019-04-11 16:03 来源 人民网
  

国六排放标准即将实施车型测试工况将从国五的NEDC新标欧洲测试循环切换为WLTC全球轻型汽车测试循环据了解相同产品在两种工况下进行测试燃油消耗情况往往截然不同有些车型甚至可能无法满足试验及法规要求因此遭遇暂停销售或禁售命运

测试方法变了考察的重点也变了这些改变体现在哪些方面对汽车零部件技术有何导向作用对于企业的产品规划又将产生怎样的影响车辆测试工况转换可能带来的一系列问题引发业界密切关注

■ NEDC工况与实际情况脱轨

不少消费者购车后都有过相似的疑惑汽车4S店展厅内同款车型贴在前窗的工信部“黄标签”显示其在市区工况下油耗不足8L/100km但车辆在使用过程中的实际油耗往往超过10L/100km其实此前工信部标识的车型油耗结果就是通过NEDC工况测试方法获得的

由于在较长一段时间内中国没有自己的工况标准所以工信部在排放标准方面借鉴了欧洲曾使用的NEDC工况它在一定时期内确实促进了我国汽车节能和环保技术的进步但其自诞生之初就受到外界的质疑因为在这一套测试体系中车辆整体的运行工况比较稳定

据悉NEDC工况分为市区工况City和市郊工况Highway两部分市区工况由四个市区运转循环单元组成即同一过程重复四次在测试过程中最高车速50km/h平均车速19km/h每个循环时间为195秒共行驶4.052km市郊工况测试共一个循环平均车速62.6km/h有效行驶时间400秒共行驶6.955km路程

研究人员在记录NEDC工况的试验数据并制图后发现车辆在测试中多数时间处于匀速行驶状况这种测试没有充分考虑市区交通堵塞时车辆走走停停的情况市郊工况更是加速和匀速的测试发动机会维持较好的工作状态因此试验得到的油耗结果普遍偏低同时NEDC测试工况中四个市区循环的测试条件完全相同导致很多企业在标定发动机时有更多的倾向性即让车辆在测试的条件下更多地处在一个相对经济的工况从而进一步加剧了实际油耗和工黄标签”数值的偏差

另外在NEDC工况下与同功率输出的大排量自然吸气发动机相比小排量涡轮增压发动机一般能够实现更好的燃油效率及较低的排放发挥出自身的优势所以在许多采用这一测试标准的国家和地区小排量涡轮增压发动机逐渐替代自然吸气发动机成为市场的主流企业很大程度上也是为了油耗和排放数值更“好看”

然而实际交通路况时时变化配装涡轮增压发动机的车型在频繁变化的工况下燃油效率要低于稳定工况的这就解释了为什么“黄标签”的数值颇为理想但车主无论怎么驾驶车辆油耗都无法“达标”这样一来工信部标识的油耗对于购车的参考意义被大打折扣部分业内人士认为在以NEDC工况为主导的国标条件下“黄标签”的油耗数据不仅不具备参考意义而且限制了一批实际使用中不是很耗油的大排量自然吸气车型

■ WLTC工况的改变体现在两方面

事实上无论欧洲的NEDC还是日本的JC08其测试条件均比较单一在某些工况或在某些特定车型上都会出现标称与实际不符的情况有鉴于此由日本美国欧洲等地的专家共同制定的WLTC工况登上了世界舞台其特点是在全世界范围内收集真实的行驶工况数据将车辆通过功率/车重分为三个级别其中目前主要用到的是Class 3b并针对不同的时速增加城市拥堵工况的比重

相比于NEDCWLTC工况的改变主要体现在两个方面车速波动大怠速工况少而且没有特别的规律性涵盖更广的速度区间测试周期也更长

WLTC工况中没有周期性的加速减速更好地体现了在不同拥堵程度的路面车速时快时慢的情况而且由于工况变化没有周期性加大了车企在标定发动机时“耍心眼儿”的难度另外相比于NEDC测试体系WLTC工况的测试周期从1180s延长到1800s测试平均速度也从34km/h增至46km/h相比于NEDC工况四个最高车速不到50km/h的城市循环WLTC更长的测试周期和更高的平均速度明显更贴近车辆实际行驶情况而且更广的速度区间对车辆综合性能的考验也更严格

虽然针对NEDC工况过于平稳的问题进行了改进但这并不意味着WLTC工况无懈可击对于某些实际情况它依然存在“盲区”据了解WLTC工况的测试方法为按照设定的标准加速后再减速并且在一些减速的工况中掺杂再加速的情况虽然看起来比较合理但其加速度并不大所以与日常驾驶依然存在一些偏差比如用25秒从静止将车速提升到45km/h其实已是相当漫长的加速过程我们在日常遇到的实际情况是驾驶员很可能在10秒左右就已将车速从静止提升至60km/h了

另据介绍WLTC工况中大部分时间的车速要比NEDC工况高许多但由于平均车速较高有利于节省燃油所以理论上来说WLTC工况所得出来的油耗结果仍然偏低但即便如此相对于NEDC而言WLTC工况得出的数据仍具有更大的参考意义

■ 企业技术路线或将调整

工况的变化给消费者带来了福音因为标识油耗的参考意义更大了但对于车企而言工况的切换可谓“牵一发而动全身”在愈发严格的油耗法规和排放标准之下不少企业压力陡增据悉在已施行WLTC工况的欧洲市场许多在新工况下无法达标的车型不得不退出市场比如大众部分车型因排放不达标而被暂停销售宝马也因为新标准的实施停止旗下M3车型的销售

除了以上这些可见的影响外WLTC工况还将产生更为深层次的影响且它们不会在短时间内显现比如前文有所提及NEDC工况的特性在很大程度上促成了此前小排量涡轮增压发动机走热而在WLTC工况下小排量涡轮增压发动机恐怕会“降温”大排量自然吸气发动机的测试结果反而更接近实际情况事实上业界已有人提出这是否意味着被束之高阁的自然吸气发动机将迎来新的机遇而小排量涡轮增压发动机将被“雪藏”

一家主流自主品牌车企的发动机研发专家认为工况切换至少表明不能一味地追求小排量涡轮增压发动机了“小排量涡轮增压发动机的优势在于平稳工况但切换到WLTC工况后相关车型的测试结果可能还不如同功率的大排量自然吸气发动机”这位不愿具名的企业人士说不过他同时表示不应否定涡轮增压技术对汽车行业的贡献其为轻量化和小型化提供了发展思路未来技术路线很可能是并行的而非取代关系

其实无论涡轮增压还是自然吸气技术都存在发展瓶颈“自然吸气发动机要想增大功率只能通过两种方法即加大排量和提高转速但提升转速到一定程度后其活塞连杆往复惯性零部件摩擦阻力进气系统负压等部分的内耗都会明显提升所以提升转速是有瓶颈的”汽车行业资深专家唐志军说从这个角度出发外界就不难理解宝马为何放弃此前多年坚持的自然吸气发动机转投涡轮增压阵营了——因为涡轮增压技术在当时的条件下有更大的潜力可挖

涡轮增压技术让发动机以更小的排量更小体积和更轻的质量实现了更高的功率和更大的扭矩但涡轮增压发动机的油耗相比自然吸气发动机并没有实质性改善企业要达到乘用车平均油耗2020年降至5L/100km以下的目标仅靠内燃机的优化难以实现未来涡轮增压自然吸气混合动力等技术将并存

行业视点

上海交通大学机械与动力工程学院内燃机研究所教授吕兴才

工况仅是评价手段 技术进步必不可少

我读到一些新闻报道或研究报告内容是对比某一款发动机或某一项具体技术在两种测试工况下的表现这是不严谨的因为用有限的试验和小样本数据得出某一结论并不科学从本质上说NEDC更侧重于稳态工况WLTC更注重瞬态和过渡工况它们无法直接进行比较,我们也无法评价两类循环工况本身对油耗和排放的影响发动机技术始终朝着低油耗和低排放方向发展油耗法规和排放标准的发展亦是如此测试工况仅仅是评价的一种手段

事实上国六排放标准引入颗粒物浓度限制是最大的变化发动机小型强化及直喷技术可以提高燃油经济性得到了业界的公认但如果要达到颗粒物浓度限制标准直喷发动机比较“吃亏”还需采取其他技术措施目前不同的技术方案很难同时兼顾油耗气体排放颗粒物排放和动力性的要求都是各种措施一起上才能解决问题而针对颗粒物浓度的应对方案是提高喷射压力加颗粒捕集器但这会带来其他工程问题讲起来比较复杂

总而言之与其推断工况切换将带来哪些变化不如说法规标准对油耗排放的要求越来越高企业必须采取相应的措施无论采用什么测试工况技术进步都必不可少

博格华纳相关技术人员WLTC工况对技术发展提出更高要求

相比NEDCWLTC工况下车型的平均速度最高速度最大加速度等都有提升使被检测产品的负荷增大油耗增加与此同时WLTC怠速比例大幅下降削弱了怠速启停和混合动力等技术的节油效果WLTC工况可能促使发动机研发从一味小型化向寻找适中尺寸过渡未来我认为1.5L~2.0L排量发动机需求将占乘用车产品主流

WLTC工况对于整车标定的瞬态工况要求更高瞬态过程油耗和排放占整个运行区间的比例更大因此减少大负荷和外特性的加浓必不可少而在NEDC工况下整车企业不太关心这方面的情况

怠速启停48V微混等技术在WLTC工况下的节能效果将被弱化在我看来未来的标杆动力总成既要上增压也要有米勒循环还要附带微混系统另外不能简单说NEDC工况促成了小排量涡轮增压发动机的发展趋势涡轮增压为发动机小型化轻量化提供了一条适应技术需求的可行之路以后还会继续发展

从技术发展的层面说由于WLTC对瞬态工况和平均车速的增加我认增程式混合动力可能更适用专用于增程式混合动力的高效发动机如马自达的均质压燃技术将迎来较好的发展前景48V混动系统可能会向高压混动系统发展而发动机将向深度阿特金森-米勒循环发展减小瞬态运行需求  结合RDE真实排放测试循环发动机要在保证功率的同时增加排气温度以降低高速加浓区间改善实际道路排放和油耗对于涡轮增压器和排期歧管而言需要耐受1050℃高温对材料和隔热也提出了更高要求

张海天


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