最高车速是汽车动力性的核心指标，同时由于整车排放性能按照NEDC循环工况进行考核，最高车速也影响整车排放性能。本文通过CRUISE软件建立整车动力学模型，分析限制最高车速对商用车排放性能的影响。结果表明，合理限速有利于整车排放性能达标。

内燃机排放污染问题是内燃机技术面临的最严峻挑战，随着对环境保护认识的加深，国内外相继制定了关于限制内燃机排放污染物的标准，且日趋严格。本文基于某款3.5 t以下轻型货车进行排放升级开发，通过CRUISE软件进行理论分析，在设计开发前期提出可行的匹配策略，为后期标定及试验验证工作提供理论支持。

整车动力学模型建立

1. 整车模型

本文所匹配轻型柴油车为一款3.5t以下轻型货车，属N1类车型。轴距为2490mm，整备质量为2140kg，满载质量为3495kg。

2. 发动机模型

此轻型商用车搭载的发动机已匹配其他车型完成国Ⅳ排放标定。现基于已有万有特性建立发动机模型。

3.传动系模型

传动系模型包括变速器、主减与轮胎模块。各模块基本参数如表1所示。

4.阻力模型

根据国标规定，型式核准试验时可以以道路滑行阻力或者查表阻力进行加载。在采用查表阻力进行模拟分析时，实际查表阻力为国标规定的查表阻力系数阻力值与传动系内阻及驱动轮滚阻之和。即：

其中，a、b为查表阻力系数，针对本车型需乘以系数1.3。

本车型两种阻力状态如图1所示，可以看出，查表阻力更有利于排放，故仅对查表阻力下整车排放性能进行分析。

5.试验规程模型

根据GB 18352，在型式核准试验时，厂家可通过修改整车使用说明书等措施，采用1挡或2挡起步。本车型可采用以下两种试验规程：

方案① 1挡起步&最高5挡（见图2）；

方案② 2挡起步&最高5挡（见图3）。

仿真结果

1. 整车排放性能

方案①与方案②结果中，NOx及PM均超出限值。根据以往经验，这种情况下通过标定手段及后处理装置很难满足排放限值要求，而催化转化效率更加明显的DPF或者SCR装置，由于成本及国内油品等问题不建议装备。

2. 整车排放性能分析

方案①与方案②中NEDC循环工况点如分布图4所示。可以看出，UDC循环，尤其是从
100km/h加速到120km/h，NOx排放明显偏高。故建议限制最高车速到100km/h，避开最恶劣的高速高负荷工况，以达到明显降低NOx排放的目的。

3. 限速方案

根据GB 18352，测试车辆不能达到运转循环要求的最高车速时，应把加速踏板完全踏到底，直到汽车再次回到要求的运转曲线。基于此，采用限速方案后，车辆将没有100～120km/h加速过程，以匀速100km/h替代。

方案③ 1挡起步&最高5挡&限速100km/h（见图5）

方案④ 2挡起步&最高5挡&限速100km/h（见图6）

4. 限速方案排放结果

方案③结果中，NOx和PM均满足限值要求。方案④结果中，NOx低于限值11%，但PM超出限值40%。根据经验，方案③采用DOC，方案④采用DOC+POC，通过标定措施，具有满足限值要求的可行性。

5. 整车排放性能分析

方案③与方案④中NEDC循环工况点如图7所示。可以看出，限速100 km/h后明显避开了高速高负荷工况，有效降低NOx排放值。

整车试验验证

根据以上分析，在项目开展初期，对方案①与方案②进行摸底试验。试验结果如表2所示，方案①与方案②均不满足限值要求。另外，试验值与计算值相比，NOx及PM误差较小，CO及HC由于DOC效率的影响，误差较大。

根据限速方案分析，项目工作参照方案③进行推进。经过燃烧开发、性能标定等工作，最终排放结果如表3所示。通过采用限制最高车速，有效减低NOx的排放值，最终整车排放结果满足国标要求。

结论

本文基于3.5t以下轻型货车进行排放升级开发，利用CRUISE软件在项目开展初期，通过整车建模仿真计算，提出最可行的匹配方案，为标定及试验工作提供技术支持，结果表明：

（1）针对本项目所制定的限速方案，使得整车避开高速高负荷工况，有效降低NOx排放值，为整车达到排放目标奠定了基础；

（2）软件仿真结果与实车验证结果较为接近，可满足整车设计开发初期对整车硬件选型、匹配策略制定、可行性研究及后处理技术路线选择提供支持，有效缩减开发时间，控制开发成本；

（3）限速方案虽然有利于满足排放性能，但降低了整车动力性能，影响后期销售和使用。所以在考虑限速方案时，需要在排放性及动力性方面做出衡量。