基于实际道路使用工况的汽车燃油消耗研究

摘要

交通运输节能减排是我国三大重点领域之一，交通运输行业消耗了1/3以上的石油。预计2020年左右石油进口率将超过70％。汽车燃油消耗与其自身特性、道路交通状况、自然环境和驾驶水平与习惯有关。到目前为止，国内外针对汽车自身特性的燃油消耗研究较多，并且相应的节油技术在汽车设计、制造和使用方面已得到了广泛的应用，相比之下，针对其它因素的研究较少，本文主要针对道路交通状况下汽车的行驶特征、道路形态特征和比功率研究汽车实际行驶工况的燃油消耗变化规律。
　　本研究利用车载尾气分析仪、陀螺仪和VBOX速度测试系统采集油耗、道路特征和行驶特征状态参数。基于采集的汽车实际道路行驶工况的油耗和行驶工况数据，对整条试验路线和各典型路段的行驶状态、道路形态特征和百公里油耗进行统计。为了分析汽车在各典型路段间燃油消耗差异的原因，根据试验路线的道路类型将路线划分为不同的路段，从交通路况拥堵程度和道路纵坡坡度角度分析了同一道路类型的各典型路段间燃油消耗差异的原因。基于描述性统计法对道路形态、行驶状态特征和道路形态联合行驶状态特征的时间百分占比和对应的平均油耗进行统计分析，并统计了机车比功率分布模型，为后文构建汽车燃油消耗模型作铺垫。依据统计的汽车行驶工况的时间百分比和对应的平均油耗，找出时间百分比高或其平均油耗较高的工况，利用回归分析法，主要针对加速上坡工况、加速下坡工况、减速工况和稳态工况基于速度、加速度和道路纵坡构建燃油消耗模型，从发动机负荷率和行驶阻力角度分析燃油消耗的变化规律。基于汽车转弯工况的汽车转弯半径构建燃油消耗模型，分析转弯半径与油耗的关系，从侧向惯性力和行驶阻力角度分析油耗变化规律。基于回归分析法对油耗模型进行显著性检验和回归诊断以验证模型的有效性。通过统计出的汽车常用工况，先以坡度或速度为控制变量，对比功率和油耗进行相关分析，基于机车比功率构建燃油消耗模型，从行驶阻力角度分析油耗变化规律，利用显著性检验和回归诊断验证模型的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据和意义

1．2 国内外汽车燃油消耗研究现状

1．2．1 国外燃油消耗研究

1．2．2 国内燃油消耗研究

1．3 国内车辆行驶工况研究现状

1．3．1 各国行驶工况的差异性

1．3．2 国内行驶工况的研究

1．4 本文研究的主要内容

第二章 整车油耗试验设计

2．1 试验方法

2．2 试验数据的采集

2．2．1 试验线路的选择

2．2．2 驾驶员及车辆的选择

2．2．3 试验仪器及测量参数

2．3 本章小结

第三章 车辆行驶工况及油耗的统计分析

3．1 整条试验路线的油耗统计分析

3．2 典型路段的燃油消耗分析

3．2．1 主干道各路段燃油消耗差异的分析

3．2．2 快速路段燃油消耗差异的分析

3．2．3 次干路各路段的燃油消耗对比分析

3．2．4 支路路段的燃油消耗分析

3．2．5 绕环道路段的燃油消耗分析

3．3 各道路形态油耗分析

3．3．1 各道路形态平均油耗统计

3．3．2 行驶特征参数对应的油耗统计

3．3．3 实际道路行驶工况及油耗统计分析

3．4 本章小结

第四章 车辆不同道路行驶工况的油耗模型

4．1 加速工况的瞬时油耗模型

4．1．1 加速上坡工况基于加速度的油耗模型

4．1．2 加速上坡工况基于加速度的油耗模型验证

4．1．3 加速平路工况基于加速度的油耗模型

4．1．4 加速平路工况基于加速度的油耗模型验证

4．2 减速工况油耗模型

4．2．1 减速下坡工况基于加速度的油耗模型

4．2．2 减速下坡工况基于加速度的油耗模型验证

4．3 基于道路纵坡的油耗模型

4．3．1 道路纵坡统计分析

4．3．2 上陡坡工况的道路纵坡油耗模型

4．3．3 上陡坡工况基于坡度的油耗模型验证

4．3．4 加速下坡工况坡度油耗模型

4．4 转弯工况基于汽车转弯半径的油耗模型

4．5 本章小结

第五章 基于汽车比功率的油耗综合模型

5．1 汽车比功率的统计分析

5．2 上坡工况基于比功率的油耗模型

5．2．1 上坡工况基于比功率油耗模型

5．2．2 上坡工况基于比功率的油耗模型验证

5．3 下坡工况基于比功率的油耗模型

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果