WLTC 与 NEDC 比较及对汽车油耗的影响浅析

郭千里，赵冬昶，陈 平，刘复星，刘 勇

（中国汽车技术研究中心 数据资源中心，天津 300300）

WLTC 与 NEDC 比较及对汽车油耗的影响浅析

郭千里，赵冬昶，陈 平，刘复星，刘 勇

（中国汽车技术研究中心 数据资源中心，天津 300300）

欧盟切换至全球轻型汽车测试循环（Wor1dwide Light-duty Test Cyc1e， WLTC）已指日可待，利用排放标准和WLTC 官网数据，绘制出 WLTC 和 NEDC 两种循环速度和加速度分布图，对循环特征值包括相对正加速度 RPA 进行了对比。从NEDC 到WLTC，冷启动影响减弱，停车时间比例缩短，更接近于经济行驶速度，手动统一换挡要求改变等，都有利于节油。同时，行驶波动性增大，速度与加速度覆盖范围更宽，又不利于节油。单纯 NEDC 和 WLTC 循环切换带来的油耗变化很可能较为有限，这在二则者的国外初步试验数据中得到了佐证。

WLTC；NEDC；速度与加速度分布；RPA；油耗

NEDC（New European Driving Cyc1e），中文名称为新欧洲测试循环。2000 年，欧盟开始在乘用车和轻型商用车排放和燃料消耗量型式认证试验中执行NEDC循环，目前中国则完全复制执行该循环。循环包括1部——市区循环和2部——市郊循环两部分，其中1部由4个重复的单元所构成，每个单元根据速度和时间区分为 15个不同工况，市郊循环分为 13 个工况，NEDC 是稳态循环，持续时间共 1 180 s。

WLTC-Wor1dwide Light-duty Test Cyc1e， 中 文名称：全球轻型汽车测试循环，分为低速段（Low）、中速段（Medium）、高速段（High）和超高速段（Extra High）四部分。WLTC 是瞬态循环，持续时间共 1 800 s。

目前，世界上另外两个作为汽车产销大国和技术强国——的美国和日本则都分别实施各自的测试循环。随着时间的推移，汽车行驶工况发生了一定程度的改变，汽车技术也在不断进步。另外，目前测试法规中对某些环节的限定还较为宽松，这些因素再加上行驶环境和驾驶习惯的不同，造成实际行驶油耗和排放 RDE（Rea1 Driving Emission）与型式认证油耗和排放 产生了较大偏差。

为了降低企业满足多种试验循环要求的研发成本，同时也为了使排放和油耗型式认证试验数据更加贴近于实际行驶数据，联合国 WP.29 下环境和能 源 工 作 组 GRPE（Working Party on Po11ution and Energy）于 2007 年 11 月设立全球轻型汽车测试程序 WLTP（Wor1dwide Harmonized Light Vehic1e Test Procedures）工作组，中文名称：全球轻型汽车测试程序，WLTP 分为 WLTC 循环和测试程序两大部分。2009 年 6 月，项目工作正式展开，2013 年，WLTC制定完成，现在 WLTP 测试程序比计划略慢，正在稳步推进。

本文对 WLTC 和 NEDC 两种循环特征进行了比较，分析了从 NEDC 到 WLTC 对汽车油耗 带来的影响，并引用了二则者的国外初步试验数据加以佐证。

表1 NEDC 循环 1 部第 1 单元逐秒车速表

1 NEDC 循环逐秒车速表构建

中国第五阶段排放标准[1]和欧洲现阶段排放标准[2]109-110均给出了相同的测试循环各稳态工况下的速度、加速度和持续时间等数据，但未直接给出匀加减速过程中的逐秒车速，而瞬时速度和加速度在进行循环特征分析时是必不可少的。本文根据国内外排放标准表格数据，计算整理出NEDC循环逐秒瞬时速度，为节省篇幅，仅列出1部第1单元数据

和2部数据，见表 1和表2。

表2 NEDC 循环 2 部逐秒车速表

1 部第 2、3、4 单元数据重复第 1 单元 1 ～ 195 s数据。通过计算和比对，可以发现国五排放标准GB 18352.5—2013 第 46 页表 CA.1“操作序号 23 加速度-0.86 m/s2”有误，应为“-0.99 m/s2”。

2 WLTC 与 NEDC 外观特征值比较

2.1 NEDC 速度曲线和加速度曲线

加速度和距离计算采用 WLTP 官方网站公布的WLTC 循环计算公式[3]246-247。

加速度公式：

式（1）和式（2）中，（ti-ti-1）=1。

图1为根据表1和表2数据绘制的NEDC速度和加速度曲线。

图1 NEDC 速度和加速度曲线

2.2 WLTC 速度曲线和加速度曲线

WLTC循环根据车辆的“额定功率/行驶质量”指标和最高车速指标共构建了三类4种速度曲线[3]21-22，以供各个国家和地区选用，本文仅针对最普遍的 C1ass 3b 曲线进行分析。

表3 WLTC 循环速度曲线分类

2017 年1月UNECE文件对WLTP修订2建议，将“行驶质量”改为“行驶质量 -75 kg”，分类界限保持不变。由于是建议文件，故本文暂沿用以前正式规定。

图2 WLTC，C1ass 3b 速度和加速度曲线

图2 为 根 据 WLTP-15-12e 数 据[3]48-65绘 制 的WLTC，C1ass 3b 速度和加速度曲线。

2.3 WLTC 与 NEDC 外观特征值对比

本文计算出的 NEDC 循环外观特征值见表 4。

与国五排放标准[1]和欧洲现阶段排放标准[2]94循环特征数据相比较，只有1部四个单元距离和对应1部距离合计出现差异，其它均一致。本文计算出 NEDC 循环 1 部每个单元的距离为 1 018 m，国五和欧盟标准为 1.013 km。但也有国外资料给出NEDC 循环全部距离 11.03 km[4]，与本文计算结果相同。

表5为本文计算得出的WLTC循环外观特征值。WLTC 和 NEDC 两种循环外观特征值的对比见表 6。

表4 NEDC 循环外观特征值

表5 WLTC, C1ass 3b 循环外观特征值

表6 WLTC 与 NEDC 循环外观特征对比

3 WLTC 与 NEDC 速度与加速度分布特征比较

速度—加速度分布特征采用两种方式表达：（1）散点图。（2）气泡图。

参考 WLTC 的方法[5]30，将速度和加速度各自按大小进行分组，再绘制出矩阵式气泡图，气泡大小表示以圆心为代表的分组区域内统计个数的多寡。

散点图位置表达精确，但不反映重叠累计情况；气泡图虽能反映重叠累计情况，但圆心点只是满足一定条件的集合中心，而非真实的重合。

3.1 WLTC 速度与加速度分布

图3 WLTC，C1ass 3b 速度和加速度分布散点图

图5 WLTC，C1ass 3b 速度和加速度气泡图 - 低速

图6 WLTC，C1ass 3b 速度和加速度气泡图 - 中速

图7 WLTC，C1ass 3b 速度和加速度气泡图 - 高速

图8 WLTC，C1ass 3b 速度和加速度气泡图 - 超高速

3.2 NEDC 速度与加速度分布

图9 NEDC 速度和加速度分布散点图

图10 NEDC 速度和加速度分布气泡图

4 WLTC 与 NEDC 特征值 RPA 比较

4.1 RPA 概念与计算公式

相对正加速度（The Re1ative Positive Acce1eration，RPA）中文名称：相对正加速度，其的计算公式[5]16为：式中： RPA 为相对正加速度，m/s2；vi为 i秒速度，m/s；ai+为（i-1）秒到 i秒间的正值加速度，m/s2；x为循环行驶距离，m。说明：本文加速度采用式（1），未采用参考文献[5]16中的公式，因为考虑该点和前一点速度的计算方法比考虑下一点和前一点速度的方法更加科学，这也是 WLTP 后期参考文献[3]246-247使用的方法。

RPA 反映循环速度曲线的波动性，该值大，则波动性也大。另外，该值还可以按以下分析进行理解：分母是循环距离；分子是当车辆处于正加速度时（此时车辆喷油加速行驶），单位质量下喷油所做的功。

4.2 WLTC 与 NEDC 特征值 RPA 对比与分析

表7为根据式（3）和本文前面数据计算而得到的结果。

表7 WLTC 与 NEDC 循环 RPA 对比

WLTC 工作组成员 Heinz Steven 指出[6]：“RPA不能直接比较，应该与平均速度相关联，一起进行评价，而且该平均速度也必须是不含停车的平均速度。

图11 不同循环 RPA 比较[6]

由图 11可知：在欧盟，当不含停车的平均车速大于 25 km/h 以后，整体上随着该类平均车速的增大，RPA 呈减小态势。

对比表 7 中的数据，WLTC 循环不含停车的平均车速为 53.2 km/h，大于 NEDC 对应平均车速44.1 km/h，而 WLTC 循环 RPA 值为 0.159 m/s2，高于 NEDC 对应 RPA 值 0.116 m/s2，显示 WLTC 循环比NEDC循环具有更大的动态波动性。

5 从 NEDC 到 WLTC 对油耗的影响分析

5.1 影响定性分析

从 NEDC 到 WLTC 对油耗的定性影响分析见表8。

5.2 二手国外初步试验数据两则

5.2.1 JRC，2015 年 6 月发布的试验数据[4]

机构：the Joint Research Center（JRC）of the European Commission，意大利。

图12 JRC 有关 WLTC 与 NEDC 的 CO2排放比较

表8 从 NEDC 到 WLTC 对油耗的定性影响

图12中，横坐标车辆编号代表不同汽柴油类型及动力总成配置，纵坐标代表“WLTC 的 CO2值 /NEDC 的 CO2值”，虚线代表平均比值为：0.97±0.06。

该组试验定义为C组试验，仅循环和换挡策略发生变化，NEDC 实施强制统一换挡，WLTC 实施各车辆计算换挡，其它测试程序完全采用 NEDC方法，包括测试质量和道路载荷等完全相同。平均比值为 0.97，说明参与试验车辆的 WLTC 平均CO2排放量还略低于 NEDC 平均值，图中还可以看出不同配置车辆该比值的差异。

CO2排放量与油耗基本呈正相关关系。

5.2.2 Bosma1 Automotive R & D Institute Ltd，2015年 4 月 SAE Technica1 Paper试验数据[7]

机构：Bosma1 Automotive R & D Institute Ltd，波兰。

图13所采用的试验方法与图 9类似，两种循环除了实施各自的换挡策略和循环外，其它测试程序完全采用 NEDC 方法，包括测试质量和道路载荷等完全相同。

图13 BOSMAL 有关 WLTC 与 NEDC 油耗比较

试验表明：5辆试验车 NEDC 油耗均高于WLTC 油耗，高出程度有所差异。论文阐明：在NEDC、WLTC 和美国 FTP-75 三种循环中，油耗差异一般较少超过5%。论文还指出：在不同循环下，有关测试质量和道路载荷的规定将对油耗产生比循环本身更为显著的影响。

6 结论

WLTC 与 NEDC 相比：

（1）欧盟和中国目前实施的 NEDC 循环由每个单元包含15工况且重复4次的市区循环和和另外1 个包含 13 工况的市郊循环所构成。NEDC 属于稳态工况循环，其等速时间比例达 37.0%；而 WLTC属瞬态工况循环，瞬态是发展潮流。

（2） 从 NEDC 到 WLTC，循环时间由 1 180 s增大到 1 800 s，冷启动时间比例大大缩短，且停车时间比例缩减。不停车平均速度由 44.1 km/h 增加到53.2 km/h，更接近于经济行驶速度。此外，短行程数量也由13个减少到8个。这些都有助于油耗的降低。

（3）对于手动变速器汽车，NEDC 不区分车辆，根据速度和加速度曲线设定统一的换挡要求；而WLTC则因车而异，计算换挡，更有利于汽车节油。

（4）从 NEDC 到 WLTC，速度曲线由稳态变瞬态。不停车平均速度增加的同时，相对正加速度指标 RPA 值增加，行驶的动态波动性增大。此外，最大速度和最大加速度都在增加，速度-加速度分布覆盖的范围更宽，负荷增加。这些整体上都不利于汽车节油；但对于大排量、大比功率、多挡化的车辆则较有利。

（5）在假设其它条件不变的情况下，单纯由NEDC 到 WLTC，平均油耗会有所变化，但幅度很可能较为有限，且因车而异。这在两则二手国外初步试验数据中得到了佐证。真正油耗变化幅度有待进一步测算和试验。

（References）：

［1］GB 18352.5—2013.轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）[S]. 北京：中国环境出版社，2013：46-49. GB 18352.5—2013.Limits and Measurement Methods for Emissions from Light-Duty Vehic1es（China 5）[S]. Beijing：China Environmenta1 Science Press，2013：46-49.（in Chinese）

［2］E/ECE/324/Rev.1/Add.82/Rev.5-E/ECE/TRANS/505/Rev.1/ Add.82/Rev.5.Uniform Provisions Concerning the Approva1 of Vehic1es With Regard to the Emission of Po11utants According To Engine Fue1 Requirements[S]. United Nations，2015.

［3］UNECE. ECE/TRANS/WP.29/GRPE/2016/3 amended by GRPE-72-09-Rev.2（WLTP-15-12e）[EB/OL]. [2016-06-06]. https://www2.unece.org/wiki/disp1ay/trans/ WLTP+15th+session.

［4］MAROTTA A，PAVLOVIC J，CIUFFO B，et a1. Gaseous Emissions from Light-Duty Vehic1es：Moving from NEDC to the New WLTP Test Procedure[J]. Environmenta1 Science & Techno1ogy，2015，49（14）： 8317-8318.

［5］UN/ECE/WP.29/GRPE/WLTP-IG DHC Subgroup. GRPE-68-03（WLTP）-Technica1 Report on the Deve1opment of the Harmonized Driving Cyc1e（DHC）[EB/OL].[2013-12]. http://www.unece.org/trans/main/wp29/wp29wgs/wp29grpe/ grpeinf68.htm1.

［6］STEVEN H. Homo1ogation Test Cyc1es Wor1dwide Status of the WLTP[C/OL]. Green G1oba1 NCAP Labe11ing / Green Scoring Workshop，Apri1 30，2013：25-26[2016-08-17]. https://www.iea.org/media/workshops/2013/ gfei1abe11ing/07.08.Homo1ogationtestcyc1eswor1dwide.pdf.

［7］BIELACZYC P，WOODBURN J，SZCZOTKA A. A Comparison of Carbon Dioxide Exhaust Emissions and Fue1 Consumption for Vehic1es Tested over the NEDC，FTP-75 and WLTC Chassis Dynamometer Test Cyc1es[C]// SAE Technica1 Paper，2015-01-1065.

作者介绍

郭千里（1967-），男，河北大厂回族自治县人。硕士，高级工程师，主要从事国外汽车节能市场研究。

Te1：022-84379751

E-mai1：guoqian1i@catarc.ac.cn

Comparison of WLTC & NEDC and Preliminary Study of Their Impact on Automobile Fuel Consumption

GUO Qianli，ZHAO Dongchang，CHEN Ping，LIU Fuxing，LIU Yong
（Automotive Data Center，China Automotive Technology & Research Center，Tianjin，300300，China）

The adoption of the new WLTC test cycles by EU is just around the corner. Using emission standards and data from the WLTC official website, the paper had drawn the speed-acceleration profiles of WLTC and NEDC. The characteristic values including RPA were compared. From NEDC to WLTC, the cold start effect is weakened, the stop duration percentage is reduced, the average speed is closer to the economical driving speed, and the fixed gearshifts in NEDC switch to the calculated specific gearshifts in WLTC, these factors mentioned above will improve fuel efficiency. Meanwhile, the driving volatility increases, the speedacceleration distribution covers a wider range, resulting in an increase in fuel consumption. The simple conversion between NEDC and WLTC may have limited impact to fuel consumption, which has been verified by two sets of foreign preliminary test data.

WLTC；NEDC；speed-acceleration distribution；RPA；fuel consumption

U467.1+2

：A

10.3969/j.issn.2095-1469.2017.03.06

2016-11-18 改稿日期：2017-01-17

参考文献引用格式：

郭千里，赵冬昶，陈 平，等 . WLTC 与 NEDC 比较及对汽车油耗的影响浅析［J］.汽车工程学报，2017，7(3)：196-204.

GUO Qian1i，ZHAO Dongchang，CHEN Ping，et a1. Comparison of WLTC & NEDC and Pre1iminary Study of Their Impact on Automobi1e Fue1 Consumption［J］. Chinese Journa1 of Automotive Engineering，2017，7(3)：196-204.（in Chinese）