《中国汽车行驶工况 第3部分：发动机-编制说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中国汽车行驶工况 第3部分：发动机-编制说明（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国汽车行驶工况国家标准第3部分：发动机征求意见稿 编制说明1 工作简况1.1 . 背景建设美丽中国是落实习近平总书记生态文明思想的生动实践。只有实现人与自然的和谐共生，才能实现人类社会的可持续健康发展。打赢蓝天保卫战、守护绿水青山是实现美丽中国的重要篇章。按照中国移动源环境管理年报(2019)统计结果，我国已连续十年成为世界机动车产销第一大国，机动车等移动源污染已成为大气污染的重要来源，其中NOX排放量约占全国排放总量的一半。在北京和上海等特大型城市以及东部人口密集区，移动源对细颗粒物（PM2.5）浓度的贡献率高达20%至40%。同时，由于机动车大多行驶在人口密集区域，尾气排放直接威胁着群众
2、的健康。我国重型车保有量仅占汽车总保有量的4.6%左右，但其排放的NOX和PM分别占汽车总排放量的78.5%以上和80.5%以上。因此，对重型车的排放污染物进行有效控制对于打赢蓝天保卫战具有重要意义。对排放法规进行升级以及加强在用车监管是重型车污染治理的重要途径；测试工况是排放标准的重要组成部分，对排放测试结果、排放限值以及排放控制技术的发展有重要影响。从四阶段开始，我国重型商用车发动机测试工况一直引用欧洲的ETC和ESC工况，2018年发布的GB 17691-2018重型柴油车污染物排放限值及测量方法（国六）采用全球统一重型发动机瞬态循环（WHTC）和全球统一的重型发动机稳态循环（WHSC）
3、对排放进行评估和认证。以上工况开发过程中没有采用我国车辆的实际道路行驶数据，而是更多地采用了欧美国家的数据，因此和我国商用重型车发动机实际工况间存在一定的偏差，造成了我国发动机型式认证排放结果与实际排放结果的差异。因此，制定能更好地反映我国车辆行驶和发动机运行情况的重型商用车发动机试验工况作为车辆开发、评价的基础依据，显得越来越重要，行业呼吁开发中国工况。1.2 . 前期研究及任务来源汽车产业中长期发展规划中规定到2025年，新车平均燃料消耗量乘用车降到4.0升/百公里、商用车达到国际领先水平，排放达到国际先进水平。 打赢蓝天保卫战三年行动计划提出打好柴油货车污染治理攻坚战，确保柴油货车污染排
4、放总量明显下降；并要求制定更严格的机动车、非道路移动机械和船舶大气污染物排放标准。马凯副总理高度重视新能源汽车工况研究与开发，2014年9月和2015年5月，两次指示要求加快我国电动汽车典型工况标准制定。遵照中央领导的指示要求，在财政部9240万预算支持下，工业及信息化部于2015年委托中国汽车技术研究中心牵头组织行业开展“中国新能源汽车产品检测工况研究和开发”（简称“中国工况”）项目。该项目的研究即为中国汽车行驶工况国家标准的前期研究工作，包括：1）广泛深入地了解我国汽车实际行驶工况特征；2）开发乘用车、各类商用车和重型商用车发动机的全国标准行驶循环工况（CATC）等。其中重型商用车发动机试
5、验工况是CATC的重要组成部分。1.3 . 工作过程按照节能工作整体部署，中国汽车行驶工况（第3部分：发动机）标准制定工作于2016年正式启动，由中国汽车技术研究中心有限公司牵头组织国内外主要汽车生产企业、检测机构和高校共同开展。参与起草的单位如下：表1-1 参与起草企业名单（排名不分先后）序号企业名称1一汽解放汽车有限公司2广西玉柴机器股份有限公司3北汽福田汽车股份有限公司4北京福田戴姆勒汽车有限公司5潍柴动力股份有限公司6武汉理工大学7福州大学8四川中自尾气净化有限公司9贵州黄帝车辆净化器有限公司10博世汽车柴油系统股份有限公司11东风汽车有限公司12江铃汽车股份有限公司13中国汽车技术研
6、究中心有限公司自标准制定工作启动以来，中国汽车技术研究中心有限公司组织召开了多次工作会议和技术交流，邀请国内主流重型商用车、发动机和零部件企业有关专家进行指导，分析了欧美日等发达国家的发动机工况开发方法和体系构成。最终确定了中国发动机试验工况的构成并提出了标准草案。表 11 主要技术会议及研究活动时间会议活动主要工作16年9月准备会议讨论国内外典型发动机工况；确定工作组形式、内容及任务安排。16年11月启动会前期技术调查总结；确定工况构成和基本思路。17年7月技术交流会讨论并提出试验工况构建的具体技术路线。17年10月第一次汇报会介绍发动机工况初版构建成果；获取意见建议，确定改进方案。18年6
7、月企业走访交流讨论，落实工况优化的详细技术细节。18年8月企业走访交流调研我国重型商用车及发动机市场情况；了解企业需求，确认最终版开发方案。19年5月第二次汇报会介绍发动机试验工况及验证结果。19年9月标准草案讨论会完成标准草案19年11月第三次汇报会提出标准草案20年2月第二次标准草案讨论会针对标准草案进行讨论，会后根据会议讨论内容进行完善20年3月标准征求意见稿讨论会完成标准征求意见稿20年 3 月标准公开征求意见年 月完成标准送审稿2. 标准编制原则和主要技术内容2.1 . 标准编制原则本标准是贯彻落实汽车产业中长期发展规划中规定的到2025年，新车平均燃料消耗量乘用车降到4.0升/百公
8、里、商用车达到国际领先水平，排放达到国际先进水平和打赢蓝天保卫战三年行动计划提出的“打好柴油货车污染治理攻坚战，确保柴油货车污染排放总量明显下降；制定更严格的机动车、非道路移动机械和船舶大气污染物排放标准”要求的重要措施。标准制定过程中，充分借鉴国际、国内在工况开发方面的先进经验：构建发动机传动系统模型，制定档位选择规则；以中国汽车行驶工况（第2部分：重型商用车辆）标准中规定的货车（GVW5500kg）CHTC-HT工况循环及重型商用车基准车型为基础，转换生成由逐秒的归一化转速系数和负荷百分数工况点构成的发动机瞬态试验工况；分析瞬态工况的参数联立分布情况，选择若干有代表性的稳态试验工况点并计算
9、其对应的稳定运行时间，生成发动机稳态试验工况。最终制定的中国发动机试验工况包括上述瞬态和稳态试验工况。本标准规定了商用车发动机进行排放和油耗试验时使用的测量工况。本标准适用于最大设计总质量大于3500kg的商用车发动机。2.2 . 主要技术内容2.2.1. 工况开发技术路线为了保证对多种发动机的代表性并适应技术变化，构建传动系统模型，制定换档规则，将整车行驶工况转换为由归一化转速系数和负荷百分数两个参数描述的发动机瞬态工况；根据瞬态工况的参数分布情况选择若干有代表性的稳态试验工况点，以各工况点为中心进行聚类分析，根据各类包含的瞬态工况点数量确定每个稳态试验工况点的运行时间。工况总体开发路线如图
10、2-1所示：图 2-1 工况开发技术路线1）整车行驶工况输入逐秒的整车车速工况和功率工况是转换生成发动机瞬态工况的基础。通过调研确定重型商用车基准车型。以该车型对应的中国工况整车工况曲线和基准车型配置参数为基础，根据行驶阻力曲线计算对应的整车功率工况。2）传动系统模型构建考虑发动机运行区域、整车工况、重型商用车市场情况等多方面因素，构建代表性的车辆传动系统模型；设定前进档位数量、主减速器传动比以及各档位的变速箱传动比等模型参数。3）档位选择根据模型中每个前进档位的设定参数，将逐秒车速工况转换为该档位下的发动机转速，根据发动机瞬态性能曲线确定最大输出功率；考虑可操作性、动力性和适应性，制订合理的
11、档位选择规则，选择该秒的输出档位。4）发动机瞬态试验工况构建根据基准车型参数、模型设计参数和输出档位，对整车的车速和功率工况进行转换，生成由逐秒的归一化转速系数和负荷百分数两个参数描述的发动机工况，即为中国发动机瞬态试验工况。5）发动机稳态试验工况构建分析瞬态试验工况的参数联合分布情况，选取若干有代表性的参数组合作为稳态工况点；根据各工况点附近的分布频率确定其对应的稳定运行时间，最终生成中国发动机稳态试验工况。6）工况验证通过试验对所构建工况的可操作性进行验证，确定最终的工况曲线。2.2.2. 整车行驶工况输入整车工况只有在道路情况发生较大变化的时候，才有必要进行大规模改动；而发动机类型繁多，
12、配置复杂，技术变化和进步较快，直接采集其运行数据构建工况的方法可行性较差。通过将相对稳定的整车工况进行转换生成发动机工况，能够更好地满足多样化的发动机测试要求，适应技术和法规变化；此外，和相应整车行驶工况保持一致，有利于推动我国重型商用车测试认证体系的发展。1）整车车速工况2016年9月至2017年6月，项目组在行业内开展了中国工况体系构成的合理性调研，最终确定了包含城市客车工况（CHTC-B）、客车（不含城市客车）工况（CHTC-C）、货车（GWT5500kg）（CHTC-LT）、货车（GVW5500kg）工况（CHTC-HT）、自卸汽车工况（CHTC-D）和半挂牵引车列车工况（CHTC-T
13、T）工况在内的中国商用重型车行驶工况体系。以在41个典型城市的1216辆重型商用车队采集的大量运行数据为基础，根据中国工况开发方法论开发了6条行驶工况，均为在中国交通环境下，描述各类型重型商用车行驶特征的时间-速度曲线。调研表明，最大设计总质量（GVW）在5500kg以上的货车在我国重型商用车市场份额较大，且运行覆盖范围较广泛；此外，货车（GVW5500kg）行驶工况（CHTC-HT）的各项特征参数在CHTC体系中处于居中水准，所以选择CHTC-HT工况作为发动机工况构建的基础。CHTC-HT工况的时间-车速曲线如图2-2中实线所示。图 2-2 CHTC-HT行驶工况2）整车功率工况为了生成发
14、动机工况，还需要和车速工况逐秒对应的整车功率工况。为了令功率工况较好地吻合我国重型商用车排放特性和平均水平，项目组对多家重型车整车企业和发动机企业进行调研，同时考虑发动机的匹配区域，最终选取具有代表性的某品牌货车（GVW：18000kg，额定功率：134kw）作为工况转换的基准车型。根据基准车型的行驶阻力曲线，计算CHTC-HT 1800秒的车速工况对应的整车功率工况，如式1所示： 式中：P(t) ：整车行驶工况的逐秒功率工况，单位为kw；V(t) ：整车行驶工况逐秒车速工况，单位为km/h；TM ：基准车型的测试质量，单位为kg；KR ：基准车型测传动系统惯性参数；fi ：基准车型的道路滑动
15、阻力参数；CHTC-HT车速工况和功率工况将作为后续工况转换的基础。2.2.3. 传动系统模型建立为了将整车工况转换成发动机工况，需要建立传动系统模型对车辆传统系统进行模拟，模型结构如图2-3所示：图 2-3 传动系统模型结构参考国内外发动机工况开发经验，设计建立包括6个前进档位的变速箱模型，根据CHTC-HT工况的车速要求以及对我国重型商用车发动机及传动系统市场情况的调研，设定主减速器传动比以及各档位变速箱传动比等模型参数，用于后续工况转换。2.2.4. 输出档位确定1）各档位下的工况转换根据模型中各个前进档位的设定参数，将CHTC-HT循环1800秒的车速工况点转换为该档位对应的发动机转速工况Ne(t)（rpm），如式2所示：式中：im：变速箱传动比，由前进档位决定；if：主减速器传动比；r：受车辆测试质量负载下轮胎的滚动半径，单位为m。将Ne(t)规范化处理成百分数形式，即归一化转速系数Nenorm(t)，如式3所示：式中：Neidle：发动机怠速转速，单位为rpm；Ne额定：发动机额定转速，单位为rpm。查找发动机外特性曲
