整车行驶工况与性能匹配Word文档格式.docx

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按照行驶工况的用途来分，可以分为标准工况和非标准工况两类。

①标准工况——是由一个国家或地区通过法规形式确立的用于认证和检测及维修的用途行驶工况﹙交通部、行业管理、运管处等政府所制定的法规﹚。

②非标准工况——属于一些科研机构和汽车制造商用于特定研究用途的非法规类的行驶工况﹙自制定的规章﹚。

3．行驶工况的表现形式

按照行驶工况的表现形式来分，可以分为瞬态﹙Transient﹚和模态﹙ModaI﹚工况两类。

①瞬态行驶工况——指的是在瞬态行驶工况的速度及时间曲线与车辆的实际运行过程是非常相似的，必须符合车辆的实际运行特征。

②模态行驶工况——指的是在横态行驶工况的速度及时间曲线主要由一些线段组成，分另代表匀速度、匀加速度、和匀减速度等运行工况。

模态行驶工况的优点是试验操作较为简单，但不太符合车辆的实际运行特征。

㈡国外汽车行业的行驶工况情况

世界范围内的很多国家都以制定了各自的标准、指令和法规等形式，提出了不同车型在应对各种条件下行驶工况的标准。

而当今世界对车辆的排放与测试行驶工况主要分成三类：

2美国行驶工况标准﹙USDC﹚；

3欧洲行驶工况标准﹙EDC﹚，筒称欧门；

4日本行驶工况标准﹙JDC﹚。

1．美国行驶工况标准﹙USDC﹚

美国行驶工况标准种类繁多，用途各异，一般包包括认证用﹙FDC系﹝如生产所需的各种证书﹞﹚；

研究用﹙WVU系﹝如科研所需的技术资枓、资金等﹞﹚；

短工况﹙I/M系﹚三大体系。

还有美联邦的测试程序﹙FTP75﹚、洛杉矶﹙LA92﹚和负苻模似工况﹙IM240﹚等行驶工况。

①适用于乘用车和轻型载货车辆的行驶工况标准——20世纪60年代由于人们无序的使用汽车，而产生大量的废气及热量﹙城市的污染源80﹪来于汽车的排放物﹚，导致了大气被非常严重的污染，至使美国加州洛杉矶地区的空气出现光化学烟雾﹙在气温达到24～32℃时，而湿度又较低的条件下，使其中的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮在强烈的太阳紫外线照射下，吸收太阳光的能量，这些物质的分子气变得很不稳定，它们形成了新的物质，一种剧毒的光化学烟雾﹚。

为了改善这种状况经过调查和研究，发现有一条具有代表性的汽车上下班路线上解折出车辆的速度及时间曲线，在1972年被美国环保局﹙筒称EPA﹚将它用作认证车辆排放的测试程序﹙筒称FTP72，又称为UDDS﹚。

用这个测试程序来控制车辆的排放标准。

FTP72规定在冷车状态下从0～505s的过度工况和稳态﹙怠速﹚状态下从506～1370s的过度工况的构成。

1975车又在FTP72规定的基础上增加了600s热车辆浸车和热状态过度工况﹙即重复冷过度工况﹚，持续时间2475s，构成了包含车辆运行四个阶段的FTP75工况，同时可用于车辆热启动排放的检查标准。

如图1—1所示为美国的FTP75行驶工况。

图1—1

实际在1943年9月8月洛杉矶市就出现了世界历史上从末有过的“毒雾”事件，部分居民喉咙肿痛，胸闷气短，此后年复一年不断发生此事件，特别严重的是1955年9月的两天之内就有400多名65岁以上的老之死亡，几千人受到不同程度的伤害，蔬菜变质，1/4的森林干枯而死亡。

由于现代交通网络的发展，实现了许多新干线和高速公路，车辆在高速公路上运行的时间占总出行时间的比例越来越多，这使发动机的三种主要污染物﹙一氧化碳CO、碳氢化合物CxHy和氮氧化合物NOx﹚的排放特征随之也发生了改变，于是美国环保局﹙EPA﹚也发布了经过修订的“认证车辆排放测试程序﹙FTP）”版本。

在此期间开发了许多更加真实的交通状况的发动机工况，如考虑到车辆在行驶过程中所变化的道路情况US06、车辆在行驶过程中所开空调满负荷运行的SC03等，作为FTP的补充的发动机工况，形成了一个比较完正的FTP发动机工况的法规，并应用于2001年后所生产的车型排放测试。

HWFET的行驶工况是用于乘用车在高速公路上燃油经济性测试的运行工况，如图1—2所示。

另外，考虑到道路的坡度对车辆燃油的削耗影响，还开发了可变坡度的HWFET－MTN工况。

美国乘用车型在高速公路上行驶的工况图1—2所示

除了述发动机运行工况外，还有以下几种典型的研究型工况。

⑴LA92——具有很高的最高速度和平均速度、有这较少的怠速运行时间和在单位里程中的停车次数以及更高的最大加速度。

﹙这项测试指标就是发动机在一定指标下的最大的负荷运行工况﹚。

⑵ARB02——加州大气资源委员会﹙CARB﹚根据对车辆的长期跟踪所研究开发出的发动机运行工况，目的是测试车辆处在FTP72边缘之外区域外发动机运行情况，它包括了冷启动和行程结束的部分﹙拈冷启动过程和冷启动结束的过程部分﹚

⑶HL07——是美国环保局协同汽车制造商开发的发动机运行工况，目的是测试车辆在超出一定速度范围情况下的一系列加速度的能力，在这些加速度的情形下车辆必须全开油门。

（它主测试车辆在各个速度层级中的发动机运行工况，以便开发和修正美国现有的发动机运行工况）。

⑷REP05——针对未被FTP工况所覆盖的车辆运行工况范围，如开发了一些驾驶过程中的发动机运行工况﹙人和人的驾驶方法是不一样的，所以也会给车辆的运行带来各种运行工况﹚。

⑸REM01﹙Remainder﹚——用于启动状况研究的工况等。

它们都以速度和加速度为目标，注重研究更加细致的瞬态变化过程。

②重型车辆的行驶工况——近年在研究重型车辆的行驶工况时有侧重于向瞬态工况方向靠拢的趋势。

其中BAC被堆荐为测试重型车辆燃油经济性的操作规程﹙SAEJ1376﹚。

CBD14是商业中心区域的车辆测试运行工况，它也是BAC复合测试运行工况的一部分。

运用14个相同的运行工况模拟公交车停车及运行的驾驶模式。

CBD14近似于CBDBUS运行工况，但是时间步长可变﹙运行时间和道路的长度是可以有所变化的﹚。

比较著名的还有市内测功机测试工况﹙UDDSHDV﹚，它主要模拟重型汽油机在市内区域进行运行工况的操作，运行长度为1060s，怠速为33%，而中均速度为30.4Km/h，并用于燃油蒸发排放测试。

纽约城市运行工况﹙NYCC﹚则更是代表了市内区域道路的大型车辆的运行工况。

它们作为FTP标准工况被广泛应用。

如图1—3所示分别给出了市内测功机测试工况和纽约城市运行工况两种行驶工况标准。

图1—3所示

为了评价公交车的排放效果，通过覆盖几条不同的、公认为比较繁忙的公交线路，美国西弗吉尼亚大学﹙WVU﹚对纽约城市曼哈顿地区的公交车进行了混合动力和常规动力的操作和状态进行了调查，并开发了一组含10个短行程的运行工况，短行程之间怠速时段19s；

为了满足能量的消耗测试指标，将短行程的测试数目增加到20个，作为常规的在用运输车辆﹙货车和城市客车﹚的运行工况。

除了用于对低盘进行测功﹙测功机﹚的工况外，对于重型车辆的发动机在台架上进行代表性工况测量，以转速和转矩的计算，描述出车辆特性。

通常测试工况包括一套稳定的按照发动机转速和转矩﹙欧洲和日本规定﹚定义的操作事项，或者是同时以瞬时发动机转速和转矩指标﹙美国规定﹚的瞬态工况（对于功率的测试各国之间是可以相互使用技术指标，但对排放物各国之间一般是不可以相互使用技术指标的）。

2．欧洲汽车的行驶工况﹙EDC﹚

研究人员系统地研究了适合欧洲交通状况的各种不同车辆的行驶特征的行驶工况，并依据道路的拥挤程度或车辆流量的大小，以不同的道路区域加以分类定义，如市区道路、郊区道路和高速道路以及平均速度、加速度的多种层级的归类，人为地开发了多层叠成稳定性的速度和加速度的片段。

认证于轻型车辆在低盘测功机上的排放标准﹙欧洲EDC﹚，又称为MVEG-A，而现在发展为新的欧洲汽车行驶工况﹙NEDC﹚。

在该工况里局部的行驶速度是设定为恒定的，是一种稳态工况﹙ECE15﹚，包抬市内﹙EUDC﹚、市郊或市郊低工率的汽车行驶工况﹙EUDCL﹚。

ECE15是一类包括4种具有代表在市区内驾驶车辆状况的行驶工况﹙UrbanDC﹚，具有低速，低负荷和低排气温度的特征指标。

由于车辆在城郊运行量的增加，1992年开发了代表高速行驶工况的EUDC或EUDC-LOW片段，在ECE15的基础上增加了1个EU-DC或EUDC-LOW，构成了现在大家熟知的ECE+EUDC。

在2000年之前实际应用时的行驶工况是不计量0～40s的运行数据，即欧洲Ⅱ号排放法规。

而欧洲Ⅲ/Ⅳ号排放法规则由于更加严格控制车辆的排放﹙发动机的冷启动排放﹚，排放采样是和运行工况同步进行，并称为新的欧洲运行工况﹙筒称NEDC﹚，验测时间持续为1180s，平均速度为32.1km/h，最大加速度为1.06m/s2。

由于变速策略的不同﹙变速采用的装置不同﹚，在模态状况下运行工况时所消耗的能原或排放很可能造成测试结果有一些细微的差异。

欧洲ECER15.04所釆用的行驶工况，是针对手动和自动挡位的车辆考虑到的差异，行驶工况的行驶距离和平均速度分別为4.06km和18.7km/h﹙手动﹚以及3.98km和18.4km/h﹙手动﹚。

如图1—4所示

图1—4所示

从行驶速度和时间曲线中可分析发现，欧洲行驶工况的稳定速度比例太高；

各种驾驶状况的分布不均，如平均驾驶工况的持续时间较短而市区中心的驾驶工况持续时间较长等，而且平均加速度值也比真实的要低。

总之，由于EUDC属于模态行驶工况，并不能代表真实的驾驶状况，存在这一定的局限性。

出于新型动力车辆的需求，欧洲开发了基于BRITE-EURAMHYZEM项目，开发了一组HYZEM的瞬间行驶工况。

HYZEM包含了市内道路行驶工况、市郊道路行驶工况和高速行驶工况。

该行驶工况是基于贯穿了欧洲城市道路，以89部车辆的真实驾驶模式所记录的数据开发的行驶工况，因而它代表了欧洲车辆的行驶工况的实际运行标准。

相对于模态行驶工况，其部分稳定速度要少很多，平均速度40.4Km/h，停车次数0.69次/Km，平均加速度0.71m/s2，最丈加速度1.3m/s2。

可能由于它是1997年后所研究的成果，尚末被官方采用，但己被各种研究工作广泛应用。

3.日本汽车的行驶工况

日本与欧洲的行驶工况相似，也属可模态行驶工况。

在1976年之前，日本一直采用本国的10行驶工况标准﹙10mode﹚来模似市内道路的行驶工况，要重复6次的测试，对后56次取样，即所谓热启动。

1976年之后生产的车型，采用11行驶工况标准，从冷启动开始，重复4次的测试，并对全过程取样，行驶距离为4.08Km，平均速度30.6Km/h。

1991年11月开始采用新板的10-15行驶工况，如图1—5所示，由三个10行驶工况和一个15行驶工况构成。

虽然10-15行驶工况并末被国际所公认，但行驶工况的研究在日本仍得到持续和深入的开展。

图1—5所示

4.中国汽车行驶工况的发展状况

从汽车大国来讲（现在全世界汽车保有量以达到7.6亿辆，这其中美国占有2亿多辆、欧洲占有2亿多辆、日本占有7000万辆、而我国汽车以每年平均13%.5的速度增长载至2006年年底，汽车保有量为2200辆）对于研究汽车行驶工况我国是起步较晚的，在20世纪80年代由长春汽车研究﹙一汽集团﹚对我国的北京天津和天津道路行驶工况进行了调查研究，但是直使用了以直方图为标准的统计方法，最基本的统计是以车速-加速度﹙u-α﹚直方统计，即找出汽车车速和加速度相应于时时、里程及油耗的概率密度和分布白`数据特征。

目前我国乘用车的燃料消耗和排放测试工况等均采用欧洲ECE15行驶工况。

载货车的燃料消耗测试采用6行驶工况法，如图1—6所示。

城市客车的燃料消耗测试采用4行驶工况法，如图1—7所示，

图1—6所示

2002年，国家科技部在十五“863”电动汽车重大专项工程中，设立了国家典型乘用车和城市客车道路行驶工况的研究课题﹙编号2003AA501993﹚。

课题由国家汽车技术研究中心牵头，并与国内的一些大学和科研院所共同合作承担了课题的研究工作。

载至2005年年初，项目取得了阶段性成果，公布了典型乘用车和城市客车道路行驶工况，标准分为两类：

一类为瞬态道路行驶工况，另一类为稳态道路行驶工况。

如图1—8所示、如图1—9所示分别给出了乘用车和城市客车的典型道路行驶工况。

图1—8所示

图1—9所示

㈢.汽车行驶工况的特征分析

汽车在道路上的行驶状况如合是用一些参数表达出来的，如车速、加/减速度、运行时间等参数反映汽车运动的特征。

通过对这些运动参数和特征的调查和解析，就能开发出能够代表运动特征的行驶工况。

无论以模态或瞬态参数表达，行驶工况最终都表达为速度-时间曲线，时间步长（时间步长通常为1s）。

在相同的试验控制条件下﹙如环境温度、风速、滚动阻力系数等﹚使被测试的车辆在底盘测功机上复现行驶工况﹙模态测试方法﹚，就可以将车辆的动力性能、经济性能以及车辆的排放性能等多项指数进行测试和对比。

由于各种行驶工况具有这不同的运动特征，为此将这些运动特征归结为四种验测模式，怠速、匀速、加速、减速。

应当指出同一辆车在不同道路上行驶的工况经过测试后的结果是不相同的。

对于行驶工况的统计分析需要引入一组经过测试后统计的特征值。

这些特征值主要以：

距离﹙Km﹚、时间﹙s﹚、平均车速﹙Km/h﹚、平均行驶速度﹙Km/h﹚最大车速﹙Km/h﹚、最大加速度﹙m/s2﹚、平均加速度﹙m/s2﹚、最大减速度﹙m/s2﹚、平均减速度﹙m/s2﹚、怠速时间比例﹙%﹚、匀速时间比例﹙%﹚、加速时间比例﹙%﹚、减速时间比例﹙%﹚、和最大特定功率Kmax﹙m2/s3﹚等。

其中特定功率K﹙m2/s3﹚的定义为2υα﹙υ—车速，m/s；

α—加速度，m/s2﹚，并取最大特定功率﹙Kmax﹚作为特征值。

如表1—1所示给出了国内外一些典型行驶工况部分特征值的对比分析，主要包含时间、距离、平均车速、最大加速度和最大特定功率等参数。

世界各秈典型行驶工况部分特征值表1—1所示

工况

时间/S

距离/Km

平均车速

ц/﹙km/s2﹚

最大加速度

α/﹙m/s2﹚

最大特定功率Kmax/﹙m/s2﹚

PTP75

LA92

UDDS

SC03

HWFET

ARB02

US06

WVUCITY

WVUSUB

WVUINTER

J10.15

COMMUTER

NEDC

ECE

NewYorKBus

NYCC

CBDTRUCK

CSHVR

CBDBUS

UDDSHDV

乘用车瞬态①

乘用车模态①

公交车瞬态

公交车模态

2475

1436

1370

601

766

1640

1408

1665

673

330

1180

196

600

599

850

1760

575

1061

1195

1304

17.69

15.71

11.99

5.73

16.41

31.78

12.81

5.29

24.81

11.9

4.3

6.4

10.87

0.98

1.89

3.51

12.77

3.21

8.88

7.68

5.83

5.84

25.8

39.62

31.53

34.56

77.66

70.07

77.31

13.60

25.88

54.77

22.71

70.48

32.12

18.35

5.94

11.43

14.88

21.87

20.24

30.34

23.14

23.08

16.10

16.12

1.48

3.08

2.28

1.43

3.35

3.75

1.14

1.30

1.42

0.79

1.03

1.06

2.77

2.68

0.36

1.16

1.96

2.29

1.39

1.25

0.83

40.15

57.08

47.06

31.29

96.06

97.69

20.65

25.24

23.33

8.81

14.34

18,51

14.65

39.70

38.76

4.77

21.02

14.02

45.08

51.74

38.58

19.23

17.46

注意：

汉字代表中国，①城市行驶工况。

通过对表1—1所示的对比分析，可以看到：

①当Kmax﹙最大特定功率﹚值较低时而平均车速较高时，也就是说是以较低的功率来维持较高的运行速度，这时的车辆是处在一种比较理想的运行状态上﹙行驶工况比较理想﹚。

一般来说，车辆在畅通的道路上如高速或市郊等道路上的运行状况就是以，如通勤﹙COMMUTER﹚、高速公路﹙HWFET﹚、和州际高速﹙WVUINTER﹚等工况。

②当ц﹙平均车速﹚、α﹙最大加车速﹚和Kmax﹙最大特定功率﹚值都均较低时，行驶工况是最适度的，如FTP72、NEDC等工况。

③当α﹙最大加车速﹚和Kmax﹙最大特定功率﹚值都较高时，车辆的运行就需要有较大的功率才能维特在该种行驶工况下运行，相比来说是一个比较高力度的行驶工况，如LA-92和SC03等。

④当平均速度处于20Km/h以下时，最能代表市内驾驶、如NYCC、WVUCITY等行驶工况。

从表中还可以看出，US06是比较高力度的行使工况，其各项参数几乎都是美国环保局（FTP）所规定值的2.5倍。

但从单纯特定功率上来看，美国的行使工况基本都是以瞬状运行工况，包含了加速度和负荷的多种瞬状行驶工况的变化，其特定功率要比欧洲和日本行驶工况﹙模状﹚大得多，因此对车辆的动力生能要求比较苟刻。

在选择和使用各种行驶工况时，可以通过研究这些特征值来选择适合各种不同需求的行驶工况。

在表中的基本特征参数的基础上，进一步研究各个行驶工况速度﹙10Km/h为间距划分﹚区间的概率分布特征，从统计学上分析各种行驶工况之间的差异。

一般来说，认证行驶工况速度区间的概率分布范围是比较宽的；

而研究行驶工况则侧重于表现车辆的两个极端的运行状态，即低速区间﹙中心城区﹚和高速区间﹙市郊和高速公路﹚概率分布权重均较大的运行情况

㈣.汽车行驶工况的开发方法

国内外重多的研究机构和政府部门对汽车行驶工况进行了相关大量的研究工作，尽管在釆集数据方式、数据分析方法、行驶工况解析与合成手段等方面形式多样，但总体的技术流程可以归结为如图1—10所示的流程。

图1—10所示

1.开发计划

数据釆集的方式——可按照数据釆集的车辆来分为两大类获取

数据釆集的方法。

第一类是用于专门的数据釆集试验车，采集数据。

安装好所要的测试仪器后，在预先确定的时间内、确定的目标道路上行驶的车辆，需要有规划的试验路线和时间。

第二类是直接在目标车辆上实际采集数据﹙即选取有代表性的车辆﹚。

安装好所要的测试仪器后，接照各自正常的范围驾驶车辆，同时采集实际路况数据。

这类采集方法在时间上和路线上没有规定，随意性很大。

其优点是车辆在正常的使用状态下行驶，可以使较低的费用获取大量车型的数据。

但是它不能针对确定的道路类型、有关位置、交通流量等信息的提取。

2.试验路线和试验时间的确定——如果采用上第二类方法采集数据，则不需要考虑怎样来确定路线问题。

如果采用上第一类方法采集数据，那么路线的确定将至关重要。

因为路线的调查是对开发汽车行驶工况最基础的价段。

其目标是从许多条道路中筛选出具有代表性的试验路线，这条路线能够集中反映出目标车辆在道路上的空间和时间分布规律，从而以少量的试验数据获得能够代表全局性的特征统计结果。

实验证明，在城市内有这不同道路的等级﹙快速道、主干道、次干道、支路以及车道数、机非混合等﹚并对应着不同的交通流量和平均车速；

当车辆在不同道路等级上运行时，行驶工况也有这不同的特点。

在每一条不同的道路上，不同的交通强度﹙车辆流量、周转量或饱和度