本章分為五部分，主要介紹試驗(yàn)工況、不同車型的經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)以及排放試驗(yàn)，分別從試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)原理和試驗(yàn)方法等方面進(jìn)行講述，最后分別以具體試驗(yàn)實(shí)例展示試驗(yàn)過程，強(qiáng)化關(guān)鍵知識點(diǎn)。

概 述

在保證汽車動力性的基礎(chǔ)上，以盡可能低的能量消耗行駛的能力，稱作汽車的經(jīng)濟(jì)性。汽車經(jīng)濟(jì)性是車輛非常重要的性能，往往是客戶購買車輛時非常關(guān)注的參數(shù)。經(jīng)濟(jì)性的評價指標(biāo)主要有：L/100km、km/L、W·h/km、g/km（碳排放值）、L/h 等。對于電動汽車來說，常用續(xù)駛里程作為其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

汽車排放是汽車的排氣排放物、蒸發(fā)排放物、曲軸箱排放物的總稱。其中排氣排放物是指發(fā)動機(jī)排氣管排出的 CO、CO2、CH、NOx  及碳顆粒等物質(zhì)，是汽車排放物的主要組成部分。汽車排放會對環(huán)境造成較大危害，因此世界各國對汽車的排放制定了嚴(yán)苛的管控標(biāo)準(zhǔn)。

汽車經(jīng)濟(jì)性和排放性能的影響因素很多，為了準(zhǔn)確測試和評價車輛的經(jīng)濟(jì)性和排放性能，國家制定了一系列的測試及評價標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)環(huán)境溫度、載荷、工況、設(shè)備等影響因素做了詳細(xì)的規(guī)定。常用的測試標(biāo)準(zhǔn)有 GB/T 19233—2020《輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法》、GB/T 27840—2021《重型商用車燃料消耗量測量方法》、GB/T 18386.1—2021

《電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法 第 1 部分：輕型汽車》、GB/T 19753—2021《輕型混合動力電動汽車能量消耗量試驗(yàn)方法》、GB 18352.6—2016《輕型汽車污染物排放限值及測試方法（中國第六階段）》等。

為降低車輛的平均油耗和排放，除了積極推廣混合動力和純電動汽車外，還可以通過研究測試技術(shù)來優(yōu)化車輛性能，達(dá)到經(jīng)濟(jì)性、駕駛性和排放等性能最優(yōu)的控制邏輯。

試驗(yàn)工況

對車輛在道路上行駛狀況（如加速、減速、勻速和怠速等）的運(yùn)動特征進(jìn)行調(diào)查和解析，形成能夠代表車輛運(yùn)動狀態(tài)的速度與時間曲線，即為車輛行駛工況。

不同國家在這些影響因素上存在較大差異，因此制定了不同用途的工況曲線。自美國加州 1966 年開發(fā)出世界上第一個車輛循環(huán)工況 FTP72 后，世界各主要汽車生產(chǎn)銷售的國家和地區(qū)均開展了相關(guān)研究和開發(fā)，形成了種類繁多、用途各異的循環(huán)工況。本節(jié)主要介紹經(jīng)濟(jì)性和排放所用的中國汽車測試工況（China Automotive Test Cycle，CATC）和全球統(tǒng)一輕型車測試工況（Worldwide-harmonized Light Vehicles Test Cycle，WLTC）。

一、試驗(yàn)工況的作用和分類

1、按行駛工況構(gòu)造形式分類

根據(jù)行駛工況的構(gòu)造不同，可將試驗(yàn)工況分為瞬態(tài)工況和模態(tài)工況。所謂瞬態(tài)工況， 指的是在瞬態(tài)行駛工況，速度 -   時間曲線與車輛的實(shí)際運(yùn)行過程非常相似，必須符合車輛的實(shí)際運(yùn)行特征。瞬態(tài)工況的代表有 CATC 工況。所謂模態(tài)工況，指的是在模態(tài)行駛工況，速度 - 時間曲線主要由一些線段組成，分別代表勻速度、勻加速度和勻減速度等運(yùn)行工況， 其特點(diǎn)是試驗(yàn)操作較為簡單，但不太符合車輛的實(shí)際運(yùn)行特征。模態(tài)工況的代表有歐洲NEDC 工況。

2、按行駛工況的使用目的分類

（1 )認(rèn)證工況

由權(quán)威部門頒布，具有法規(guī)效用、通用的評價標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)證工況范圍寬，對地域針對性不強(qiáng)，是一種由大量真實(shí)道路工況合成的具有代表性的工況，如 CATC、WLTC等。

（2 )開發(fā)工況

以企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)或滿足特定市場需求而設(shè)定的工況，如針對山城重慶開發(fā)的高溫爬坡工況、合肥市區(qū)城市工況等。

3、常見試驗(yàn)工況

到目前為止，已形成數(shù)百條不同試驗(yàn)?zāi)康牡脑囼?yàn)工況，常見工況見表 4-1。

表 4-1 常見工況

二、中國工況

試驗(yàn)工況是車輛能耗測試、排放測試和限值判定的基礎(chǔ)，是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)性技術(shù)。21世紀(jì)初，我國直接采用歐洲的 NEDC 工況對汽車產(chǎn)品進(jìn)行能耗、排放認(rèn)證。隨著汽車保有量的快速增長，道路交通狀況已發(fā)生很大的變化，NEDC 工況已不能滿足要求。2015 年1 月，中國工業(yè)和信息化部聯(lián)合財政部、環(huán)保部，下達(dá)了開發(fā)符合中國車輛實(shí)際行駛狀況的測試工況任務(wù)，由中國汽車技術(shù)研究中心牽頭行業(yè) 40 余家車企參與，最終完成了中國工況的開發(fā)。

1、中國工況構(gòu)建概述

中國汽車行駛工況開發(fā)過程主要包括：試驗(yàn)規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集與處理、權(quán)重因子開發(fā)、工況合成、工況驗(yàn)證等環(huán)節(jié)。

（1 )試驗(yàn)規(guī)劃

中國工況服務(wù)的汽車性能評價指標(biāo)包括能耗、排放等。綜合考慮人口、汽車保有量、GDP等多項(xiàng)指標(biāo)以及我國各典型城市、地區(qū)地理、氣候特點(diǎn)等因素確定工況數(shù)據(jù)采集城市、車輛類型等。

（2 )數(shù)據(jù)采集與處理

車輛在相應(yīng)城市自由行駛，采集參數(shù)包括車輛位置信息、動力驅(qū)動系統(tǒng)信息、電池信息、排放及環(huán)境信息，通過車載終端將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺。

將車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)切分為怠速片段和運(yùn)動片段；根據(jù)制定的包含運(yùn)行時間、速度范圍、加速度范圍、最大怠速時長、均速比例和數(shù)據(jù)缺失率在內(nèi)的短片段篩選規(guī)則對短片段進(jìn)行篩選，獲取可用于工況開發(fā)的短片段。根據(jù)最大速度將短片段劃分為不同速度區(qū)間下的運(yùn)動和怠速片段特征庫?；谄骄俣取⑺俣确植嫉鹊湫凸r特征進(jìn)行數(shù)據(jù)穩(wěn)定性分析，確認(rèn)用于工況構(gòu)建的數(shù)據(jù)符合統(tǒng)計學(xué)要求。

（3 )權(quán)重因子開發(fā)

獲取對應(yīng)城市的低頻動態(tài)交通量大數(shù)據(jù)，建立速度流量模型，利用獲取的低頻動態(tài)交通大數(shù)據(jù)計算各城市路網(wǎng)上相應(yīng)行駛車隊(duì)的總行駛時間，建立總行駛時間隨平均速度的變化趨勢，速度流量關(guān)系為

設(shè)定不同速度區(qū)間之間的閾值，用該速度閾值切分總行駛時間分布，統(tǒng)計各速度區(qū)間的交通量，利用各速度區(qū)間的交通量除以總的交通量，便可獲得不同速度區(qū)間的權(quán)重因子；用各個城市不同速度區(qū)間的交通量除以各速度區(qū)間總的交通量，便可以得到各速度區(qū)間不 同城市的權(quán)重。

（4）工況合成

計算各城市各速度區(qū)間的速度 - 加速度聯(lián)立分布，利用各速度區(qū)間不同城市的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)，獲取各個速度區(qū)間統(tǒng)一的速度 -  加速度聯(lián)立分布。根據(jù)實(shí)際需求和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定工況曲線總時長。各速度區(qū)間的權(quán)重乘以工況曲線的總時長得到各速度區(qū)間的時長。根據(jù)各速度區(qū)間的時長和對應(yīng)速度區(qū)間運(yùn)動片段及怠速片段的平均時長確定各速度區(qū)間需要選擇的運(yùn)動片段數(shù)目和怠速片段數(shù)目：

根據(jù)各速度區(qū)間需要選擇的運(yùn)動片段數(shù)目和怠速片段數(shù)目以及對應(yīng)的運(yùn)動和怠速片段時長累計分布，采用等分的方法確定具體的運(yùn)動和怠速片段時長。

根據(jù)片段時長選擇出來的候選運(yùn)動片段，按照笛卡兒積進(jìn)行自由組合，將組合后片段的速度- 加速度聯(lián)立分布與統(tǒng)一的速度 - 加速度聯(lián)立分布進(jìn)行卡方檢驗(yàn)。由于可能的短片段組合數(shù)目較多，為了將計算量和卡方檢驗(yàn)次數(shù)控制在合理的范圍內(nèi)，利用平均速度、相對正加速度、加速、減速、勻速比例等參數(shù)對短片段組合進(jìn)行初步篩選，只對滿足條件的短片段組合進(jìn)行卡方檢驗(yàn)。選擇卡方檢驗(yàn)結(jié)果中較好的，即卡方值最小的組合作為工況曲線。

（5）工況驗(yàn)證

基于整車轉(zhuǎn)鼓臺架，對所構(gòu)建工況的跟隨性進(jìn)行驗(yàn)證，確定工況曲線的可操作性。

2、中國工況曲線

中國工況開發(fā)了 8 條能夠代表中國汽車行駛特征的工況曲線，其中包括 1 條乘用車行駛工況（CLTC-P），如圖 4-1 所示；1 條輕型商用車工況（CLTC-C），如圖 4-2 所示；6 條重型車行駛工況（CHTC）。中國工況與其他工況相比更能體現(xiàn)我國的道路及車輛行駛特征，CLTC-P 與各工況數(shù)據(jù)特征對比見表 4-2 所示。

與 WLTC、NEDC、FTP75 工況相比，CLTC-P 工況的怠速比例、最高車速、平均速度等特征更能夠體現(xiàn)出我國汽車道路行駛特征。

3、中國工況應(yīng)用情況

“中國工況”建立了中國汽車行駛工況體系，填補(bǔ)了國內(nèi)的空白，標(biāo)志著我國汽車工業(yè)在技術(shù)基礎(chǔ)領(lǐng)域取得了重大突破，中國工況已應(yīng)用于汽車行業(yè)開發(fā)過程中的各個階段。

圖 4-1 CLTC-P 乘用車工況

圖 4-2 CLTC-C 輕型商用車工況

表 4-2 CLTC-P 與各工況數(shù)據(jù)特征比較

（1）標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)應(yīng)用

其所創(chuàng)建的 8 條工況曲線已作為國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，如 GB/T 38146.1—2019《中國汽車行駛工況 第 1 部分：輕型汽車》、GB/T 38146.2《中國汽車行駛工況 第 2 部分：重型商用車輛》；GB/T 18386.1—2021《電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法 第 1 部分：輕型汽車》中，CLTC 工況已經(jīng)作為電動汽車?yán)m(xù)駛里程及能耗認(rèn)證使用；GB/T 27840— 2021《重型商用車燃料消耗量測量方法》中，CHTC 工況已作為重型商用車燃料消耗量測試的標(biāo)準(zhǔn)工況；GB/T 19233—2020《輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法》中，CLTC 工況作為能耗測試選用工況。

（2）企業(yè)開發(fā)應(yīng)用

中國工況測量了車輛在不同城市、不同車輛、不同道路等情況下的行駛特征，采集的車速、位置、加速度、節(jié)氣門開度等信息，可用于企業(yè)針對某一地區(qū)、某類車型的專項(xiàng)測 試開發(fā)，如針對重慶地區(qū)的開空調(diào)、爬坡工況驗(yàn)證等。

三、其他工況及應(yīng)用

除中國工況外，在經(jīng)濟(jì)性測試及排放測試過程中廣泛應(yīng)用的試驗(yàn)工況有 NEDC工況、WLTC 工況、FTP75 工況、JC08 工況等。

1、NEDC 工況

NEDC 工況源自 20 世紀(jì) 70 年代的 ECE-15 標(biāo)準(zhǔn)，中間經(jīng)過多次變化升級，在 1997 年正式定名為NEDC。一個完整的NEDC 測試循環(huán)共計1180s，由4 個市區(qū)工況小循環(huán)（1 部） 和一個郊區(qū)工況（2 部）組成，如圖 4-3 所示。市區(qū)工況循環(huán)最高車速為 50km/h，平均車速為 18.77km/h，每個循環(huán) 195s，行駛 1.013 km ；郊區(qū)工況 400s，最高車速為 120km/h， 平均車速為 62.6km/h，共行駛 6.955km 路程。

圖 4-3   NEDC 工況

NEDC 工況主要參考當(dāng)時歐洲的汽車市場環(huán)境，包括當(dāng)?shù)氐慕煌顩r、駕駛習(xí)慣、汽車的使用環(huán)境等，其能夠較好地反映車輛在道路上的行駛狀況，在很長一段時間內(nèi)作為各國汽車能耗和排放測試中的標(biāo)準(zhǔn)，在汽車工業(yè)發(fā)展歷程中起到非常重要作用。

2、WLTC 工況

WLTC 為瞬態(tài)循環(huán)工況，是基于美國、瑞士、印度、歐盟、韓國和日本 6 個國家或地區(qū)車輛實(shí)際行駛工況特征開發(fā)的，它涉及較多車輛類別（M1、N1 和 M2 車輛，多種多樣的發(fā)動機(jī)排量等），包括不同的道路類型（城市、鄉(xiāng)村、高速公路）以及行駛工況（高峰期、非高峰期、節(jié)假日），被認(rèn)為能反映現(xiàn)階段車輛實(shí)際行駛情況的工況。WLTC 工況由低速、中速、高速和超高速 4 個部分組成，如圖 4-4 所示。

圖 4-4 WLTC 工況

從 2017 年起，各國將能耗、排放工況循環(huán)切換成 WLTC 工況。WLTC 工況也是目前我國輕型燃油車及混合動力車輛的排放測試工況。