Modelling the WLTP Driving Cycle of an Automotive Vehicle Powered by an Internal Combustion Engine

Abstract

Cars play an essential role today as means of transport. Despite the growth of the hybrid and electric vehicle market, there are still millions of vehicles powered by internal combustion engine on the road. The main objective of this work was the development of a spreadsheet in MS Excel that simulates a Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure (WLTP) driving cycle and allows the calculation of fuel consumption and CO2 emissions of a vehicle powered by an internal combustion engine. This spreadsheet was used to study the impact of some vehicle variables on the fuel consumption and CO2 emissions of a passenger car. This modelling was developed using the WLTP 3b driving cycle and a Peugeot 308 1.2 Puretech (2018).One of the first problems to be solved was determining the gearshift for each instant of the test. A lot of requirements needed to be fulfilled and was the development part that took up the largest percentage of this work’s time. Additionally, it was calculated the oil temperature through the time, since it is also a factor that has influence on fuel consumption as well as the friction mean effective pressure. With all the calculations made, it is then possible to determine the fuel consumption and carbon dioxide emissions. The parameters that were varied in this study and to compare results were: Vehicle mass, differential gear ratio, tire rolling resistance coefficient, and aerodynamic drag coefficient. This work is intended to be used as support for future research and guidance.

Os automóveis desempenham hoje um papel essencial como meio de transporte. Apesar do crescimento do mercado de veículos híbridos e elétricos, ainda existem milhões de veículos movidos a motor de combustão interna nas estradas. O principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma folha de cálculo em MS Excel que simule um ciclo de condução Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure (WLTP) e permita o cálculo do consumo de combustível e das emissões de CO2de um veículo automóvel propulsionado por um motor de combustão interna. Esta folha de cálculo foi utilizada para estudar o impacto de algumas variáveis do veículo no consumo de combustível e nas emissões de CO2 de um veículo automóvel ligeiro de passageiros.Esta modelação foi desenvolvida utilizando o ciclo de condução WLTP 3b e um Peugeot 308 1.2 Puretech (2018).Um dos primeiros problemas a serem resolvidos foi determinar a mudança de marcha para cada instante do teste. Muitos requisitos precisavam de ser atendidos e foi a parte de desenvolvimento que ocupou a maior percentagem do tempo deste trabalho.Adicionalmente, foi calculada a temperatura do óleo ao longo do tempo, uma vez que também é um fator que influencia tanto o consumo de combustível como a pressão efetiva média de atrito. Com todos os cálculos feitos, é então possível determinar o consumo de combustível e as emissões de dióxido de carbono.Os parâmetros que foram variados neste estudo e para comparação dos resultados foram: Massa do veículo, relação de transmissão do diferencial, coeficiente de resistência ao rolamento do pneu, coeficiente de arrasto aerodinâmico. Este trabalho pretende ser usado como suporte para futuras pesquisas e orientações.