深度解读“WLTP工况”:所有车型认证油耗将更真实!也更“恶劣”

5月 8, 2022 产品中心

近期随着欧盟和中国市场逐步切换WLTP工况,新工况下各企业除了应对加严后的排放标准外,各企业对油耗合规压力需要重新评估,WLTP工况也将影响到未来动力总成技术发展路线.WLTP工况简介

WLTP,即全球统一轻型汽车测试规程,由WLTC循环(工况曲线)和测试规程两大部分组成,是由联合国世界车辆法规协调论坛(WP29)下设的污染与能源工作组(GRPE)研究制定的全球轻型车排放测试法规,2014年被WP29采纳,而中国也是签约国之一。欧盟和日本决定分别于2017年和2018年实施WLTP法规测试工况,中国轻型车第六阶段排放标准确定采用WLTP工况,随着我国部分城市将在2019年7月1日提前实施国六排放标准,目前行业中已有数百款车型通过WLTP工况测试,完成了国六排放的升级。

NEDC工况:我们回顾一下现行的NEDC工况的特征,其是由欧盟在上世纪70年代定型的,属于稳态循环,持续时间1180s,行驶距离11km,最高车速120km/h。市区循环和市郊循环分别占比66%和34%,其中市区循环由4个重复的单元构成,每个单元包括15个不同工况,市郊循环包括13个工况,基本上是匀加减速或匀速的工况,对于企业来说标定。测试温度20-30℃。

WLPC工况:属于瞬态循环,持续时间1800s(比NEDC多了620秒),行驶距离23.25km(长了一倍多),最高车速131km/h。按照功率质量比和最高车速对车辆进行分类,乘用车适用于Class 3测试工况循环,包括低速段、中速段、高速段、超高速段四部分,测试温度23℃。

与NEDC相比,WLTC循环测试时间延长约10分钟,测试工况、温度等与实际驾驶情况更为接近,能更好地反映车辆的线. 我国WLTP工况切换形势

排放标准升级:我国目前正在实施轻型车国五排放标准,生态环境部于2016年发布了国六排放标准GB18352.6-2016,号称是“全球最严轻型车排放标准”,分为国6a和国6b两阶段进行考核,其中标准原文规定是国6a阶段将在2020年7月1日实施,国6b阶段从2023年7月1日起实施。但是随着我国污染防治压力逐渐增加,提前实施更严格的排放标准成为惯例,2018年7月,国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,明确要求京津冀、长三角、汾渭平原等大气污染重点防治区域提前实施国六排放标准,目前已有若干省市发文要在2019年7月1日起就开始实施国6b限值要求。

鉴于提前实施国六排放标准的区域过广,几乎已经占据乘用车市场的半壁江山,各厂商也不敢怠慢,纷纷加快国六排放标准升级的进程,截至314批新车公告已经有超过800款国六车型,这些车型即是油耗测试用NEDC工况,排放测试用WLTP工况的特殊车型,全球估计只有中国是需要企业同时做两遍不同工况的台架试验。

油耗法规修订:在油耗标准方面,主管部门计划是在2021年后在轻型燃油车领域全面切换WLTP工况,需要修订包括限值、测试方法等一系列国家标准,目前标准制定相关机构正在紧锣密鼓的加班加点起草各类标准,计划是在2019年4月要把平均油耗、限值、测试方法三大标准完成WLTP工况切换,实现报批,年内发布。

理论上来说,WLTC循环更接近于真实条件下的路况,WLTC循环相对于NEDC循环测试时间更长,循环距离增大,平均与最大速度、加速度都有较明显升高。通过简单的技术分析即可得出以下三个结论:

(一)WLTC循环时间更长,使冷启动对整个循环的影响下降,排气管缸盖集成技术被一定程度抑制;

(二)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;

(三)WLTC循环平均速度、最大速度、最大加速度等都有提升,使车型负荷增大,油耗增加,大排量、大功率、多挡化车辆更有利。

分不同燃料类型来看,传统汽柴油车(不包括混动)平均WNQ值约为1.21,汽油车整体WNQ值比柴油车略高。分不同排量段来看,随着车型排量的增加,各燃料类型车WNQ值都有降低趋势。HEV车型相对汽柴油车在各排量段WNQ值都明显增大。由此说明,WLTP工况对更大排量车型有利,对HEV车型不利,而柴油车和汽油车之间的差异并不明显。除此燃油车以外,欧盟还对纯电动车的能耗差异进行了评估,认为WLTP工况下电耗将恶化26%-30%左右,这也是最近一直争议较大的NEDC和WLTC循环的纯电续驶里程差异的来源。

同时WNQ数值与车型油耗的相关性也非常明显,随着车型CO₂排放(即油耗)的增加,WNQ值下降,当NEDC工况下CO₂排放约为250g/km(即油耗约为10L/100km)时WNQ降为1。由此说明,WLTP工况对油耗较大车型更有利,油耗较小车型WLTP下油耗相对NEDC增幅较大,随着车型油耗的增加,WNQ值下降。

我们通过各种渠道搜集到若干车型的国六试验数据,通过国六试验中各污染物排放值即可加权测算得出WLTC工况下油耗测试值,具体计算方法依据GB19233标准中规定的公式:

可见若知道每个车型的碳氢、一氧化碳和二氧化碳值,就能算出WLTC循环下的认证油耗值。我们通过各种渠道共计收集了16款车型的排放和油耗数据,车型覆盖各种技术类型的燃油车,发现平均WNQ为1.1,最高为1.26,最低为0.86(对应2.5L自吸发动机),其中混合动力车型恶化的最严重,平均达到1.27,与欧盟研究观点趋同。

1. 排量:大排量车型受影响更小,小排量车型油耗恶化明显,大排量自吸甚至出现了WNQ小于1的情况;

2. 进气形式:增压车型较自然吸气恶化更多,但是如果排除部分车型的极端数据,两者差异并不是特别大,约在5%以下;

3.发动机缸数:同排量的三缸机与四缸机的差别不明显,三款1.5T以下的四缸机与两款三缸机(排除1.26那款)的平均WNQ对比,差异仅在1%;

4. 混合动力车型:混合动力车型油耗在WLTC下将急剧恶化,这个观点是国内外各个研究机构都认同的,无论是HEV还是PHEV的B条件油耗都明显恶化,WNQ都在1.25以上,这也与目前媒体普遍认知的WLTP切换是小排量增压的末日,是混动和阿特金森发动机的春天的观点完全相反,主要原因是因为WLTP下怠速比例下降,车辆负载要求大幅提升,导致动力偏弱的混动车型很不适应;

5. 变速箱:已有数据显示不同种类变速箱的差异并不大,但高挡位变速箱将在新工况下更有优势,如9AT在过去的NEDC工况下完全不会用到高挡位,在新工况下将更多发挥其节能潜力。

6. 其他技术影响:目前很火的怠速启停、48V微混等在WLTP下的节能效果将进一步弱化,而一味小排量增压化的趋势也将得到遏制,未来的标杆动力总成应该是大众新款EA211这种,1.5T+48V的结构,既要上增压,也要有米勒循环,还要加上微混系统,毕竟WLTP主要还是由欧洲人制定的,其本土厂商对法规的理解要领先市场很多。

值得注意的是,一般企业做油耗和排放是两个不同的技术团队,目前大部分企业的油耗团队还未对WLTC循环进行针对性的应对,后续油耗应还有进一步改善的潜力,目前国内外的研究仅能提供一个参考,后续还需要持续跟踪更新。