尋夢新聞LINE@每日推播熱門推薦文章,趣聞不漏接❤️
近期隨著歐盟和中國市場逐步切換WLTP工況,新工況下各企業除了應對加嚴後的排放標準外,各企業對油耗合規壓力需要重新評估,WLTP工況也將影響到未來動力總成技術發展路線。
1.WLTP工況簡介
WLTP,即全球統一輕型汽車測試規程,由WLTC循環(工況曲線)和測試規程兩大部分組成,是由聯合國世界車輛法規協調論壇(WP29)下設的污染與能源工作組(GRPE)研究制定的全球輕型車排放測試法規,2014年被WP29采納,而中國也是簽約國之一。歐盟和日本決定分別於2017年和2018年實施WLTP法規測試工況,中國輕型車第六階段排放標準確定採用WLTP工況,隨著大陸部分城市將在2019年7月1日提前實施國六排放標準,目前行業中已有數百款車型通過WLTP工況測試,完成了國六排放的升級。
NEDC工況:我們回顧一下現行的NEDC工況的特徵,其是由歐盟在上世紀70年代定型的,屬於穩態循環,持續時間1180s,行駛距離11km,最高車速120km/h。市區循環和市郊循環分別占比66%和34%,其中市區循環由4個重復的單元構成,每個單元包括15個不同工況,市郊循環包括13個工況,基本上是勻加減速或勻速的工況,對於企業來說標定。測試溫度20-30℃。
EDC工況曲線
WLPC工況:屬於瞬態循環,持續時間1800s(比NEDC多了620秒),行駛距離23.25km(長了一倍多),最高車速131km/h。按照功率質量比和最高車速對車輛進行分類,乘用車適用於Class 3測試工況循環,包括低速段、中速段、高速段、超高速段四部分,測試溫度23℃。
WLTP工況曲線
與NEDC相比,WLTC循環測試時間延長約10分鐘,測試工況、溫度等與實際駕駛情況更為接近,能更好地反映車輛的真實油耗。
2. 大陸WLTP工況切換形勢
排放標準升級:大陸目前正在實施輕型車國五排放標準,生態環境部於2016年發布了國六排放標準GB18352.6-2016,號稱是「全球最嚴輕型車排放標準」,分為國6a和國6b兩階段進行考核,其中標準原文規定是國6a階段將在2020年7月1日實施,國6b階段從2023年7月1日起實施。但是隨著大陸污染防治壓力逐漸增加,提前實施更嚴格的排放標準成為慣例,2018年7月,國務院發布《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》,明確要求京津冀、長三角、汾渭平原等大氣污染重點防治區域提前實施國六排放標準,目前已有若干省市發文要在2019年7月1日起就開始實施國6b限值要求。
國六排放標準提前實施地區
鑒於提前實施國六排放標準的區域過廣,幾乎已經占據乘用車市場的半壁江山,各廠商也不敢怠慢,紛紛加快國六排放標準升級的進程,截至314批新車公告已經有超過800款國六車型,這些車型即是油耗測試用NEDC工況,排放測試用WLTP工況的特殊車型,全球可能只有中國是需要企業同時做兩遍不同工況的台架試驗。
油耗法規修訂:在油耗標準方面,主管部門計劃是在2021年後在輕型燃油車領域全面切換WLTP工況,需要修訂包括限值、測試方法等一系列國家標準,目前標準制定相關機構正在緊鑼密鼓的加班加點起草各類標準,計劃是在2019年4月要把平均油耗、限值、測試方法三大標準完成WLTP工況切換,做到報批,年內發布。
汽車標準化委員會-乘用車油耗標準推進計劃
由NEDC切換至WLTP工況後,各車型油耗將有一定程度惡化,各節能技術效果將被削弱,故對大陸2025年4L/100km的產業目標也要進行一定程度的放鬆,據內部流出資料顯示,目前考慮是放鬆至4.6L/100km,等於是放鬆了15%,放鬆力度還是很大的。
3.工況切換對油耗的影響評估
理論上來說,WLTC循環更接近於真實條件下的路況,WLTC循環相對於NEDC循環測試時間更長,循環距離增大,平均與最大速度、加速度都有較明顯升高。通過簡單的技術分析即可得出以下三個結論:
(一)WLTC循環時間更長,使冷啟動對整個循環的影響下降,排氣管缸蓋集成技術被一定程度抑制;
(二)WLTC怠速比例大幅下降,削弱了怠速啟停和混合動力等技術的節油效果;
(三)WLTC循環平均速度、最大速度、最大加速度等都有提升,使車型負荷增大,油耗增加,大排量、大功率、多擋化車輛更有利。
具體我們通過歐盟報告核心觀點解讀和大陸車型數據進行剖析。
歐洲的觀點:歐盟切換WLTC工況較早,目前已經積累較多數據樣本,JRC(歐盟聯合研究中心)2017年發布的報告《From NEDC to WLTP: effect on the type-approval CO2 emissions of light-duty vehicles》對兩種工況下認證油耗進行了全面的分析(其將WLTP工況下CO₂排放與NEDC工況下CO₂排放的比值稱之為WNQ)。
分不同燃料類型來看,傳統汽柴油車(不包括混動)平均WNQ值約為1.21,汽油車整體WNQ值比柴油車略高。分不同排量段來看,隨著車型排量的增加,各燃料類型車WNQ值都有降低趨勢。HEV車型相對汽柴油車在各排量段WNQ值都明顯增大。由此說明,WLTP工況對更大排量車型有利,對HEV車型不利,而柴油車和汽油車之間的差異並不明顯。除此燃油車以外,歐盟還對純電動車的能耗差異進行了評估,認為WLTP工況下電耗將惡化26%-30%左右,這也是最近一直爭議較大的NEDC和WLTC循環的純電續駛里程差異的來源。
不同燃料類型車型WNQ情況
同時WNQ數值與車型油耗的相關性也非常明顯,隨著車型CO₂排放(即油耗)的增加,WNQ值下降,當NEDC工況下CO₂排放約為250g/km(即油耗約為10L/100km)時WNQ降為1。由此說明,WLTP工況對油耗較大車型更有利,油耗較小車型WLTP下油耗相對NEDC增幅較大,隨著車型油耗的增加,WNQ值下降。
WLTP和NEDC下油耗比值情況
大陸實證研究:正如前文所述,目前大陸處於一個比較特殊的階段,大量車型進行了國六升級,完成了WLTC工況測試,同時又要進行NEDC工況下油耗測試,所以為進行兩工況下油耗對比提供了充足的依據。
我們通過各種管道搜集到若干車型的國六試驗數據,通過國六試驗中各污染物排放值即可加權測算得出WLTC工況下油耗測試值,具體計算方法依據GB19233標準中規定的公式:
WLTC工況切換下GB19233標準新草案
可見若知道每個車型的碳氫、一氧化碳和二氧化碳值,就能算出WLTC循環下的認證油耗值。我們通過各種管道共計收集了16款車型的排放和油耗數據,車型覆蓋各種技術類型的燃油車,發現平均WNQ為1.1,最高為1.26,最低為0.86(對應2.5L自吸發動機),其中混合動力車型惡化的最嚴重,平均達到1.27,與歐盟研究觀點趨同。
WLTC和NEDC油耗對比
從國六車型數據對比實證研究中,可以判斷WLTP工況切換後油耗變化的一些基本規律:
1. 排量:大排量車型受影響更小,小排量車型油耗惡化明顯,大排量自吸甚至出現了WNQ小於1的情況;
2. 進氣形式:增壓車型較自然吸氣惡化更多,但是如果排除部分車型的極端數據,兩者差異並不是特別大,約在5%以下;
3. 發動機缸數:同排量的三缸機與四缸機的差別不明顯,三款1.5T以下的四缸機與兩款三缸機(排除1.26那款)的平均WNQ對比,差異僅在1%;
4. 混合動力車型:混合動力車型油耗在WLTC下將急劇惡化,這個觀點是國內外各個研究機構都認同的,無論是HEV還是PHEV的B條件油耗都明顯惡化,WNQ都在1.25以上,這也與目前媒體普遍認知的WLTP切換是小排量增壓的末日,是混動和阿特金森發動機的春天的觀點完全相反,主要原因是因為WLTP下怠速比例下降,車輛負載要求大幅提升,導致動力偏弱的混動車型很不適應;
5. 變速箱:已有數據顯示不同種類變速箱的差異並不大,但高擋位變速箱將在新工況下更有優勢,如9AT在過去的NEDC工況下完全不會用到高擋位,在新工況下將更多發揮其節能潛力。
6. 其他技術影響:目前很火的怠速啟停、48V微混等在WLTP下的節能效果將進一步弱化,而一味小排量增壓化的趨勢也將得到遏制,未來的標桿動力總成應該是大眾新款EA211這種,1.5T+48V的結構,既要上增壓,也要有米勒循環,還要加上微混系統,畢竟WLTP主要還是由歐洲人制定的,其本土廠商對法規的理解要領先市場很多。
值得注意的是,一般企業做油耗和排放是兩個不同的技術團隊,目前大部分企業的油耗團隊還未對WLTC循環進行針對性的應對,後續油耗應還有進一步改善的潛力,目前國內外的研究僅能提供一個參考,後續還需要持續跟蹤更新。
文|汽車研究員L先生
圖|汽車研究員L先生 網路及相關截圖