基于行驶工况的单车燃油消耗微观模型

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1、*基于行驶工况的单车燃油消耗微观模型12单飞，王国伟（1.河南省交通科学技术研究院有限公司，郑州4500062.济源市交通运输局，济源454000）摘要：在对汽车燃油消耗影响因素分析的基础上，研究了道路的坡度、车辆的载重量、加减速以及车速对车辆燃油消耗的影响，分三种车型建立了基于车辆行驶工况的单车燃油消耗微观模型。论文以速度实验为基础，通过对不同车辆行驶工况影响因素处在非实验条件下的情况进行修正,最终建立模型。各车型在不同坡度、载重量、加减速时的燃油消耗可通过查表得出，代入模型中计算即可得到在特定道路等级、正常交通条件下

2、的燃油消耗量。研究表明，该模型考虑车辆行驶中道路坡度、载重量、加减速等实际因素，比较真实的反映了单车燃油消耗量与行驶工况之间的关系，可以在公路交通能源消耗研究中采用。关键词：行驶工况；燃油消耗；微观模型；节能中图分类号：U469.7文献标识码：A近年来，我国公路交通取得了飞跃式发展，截至2010年底，全国公路通车总里程达到公里398.4万公里，居世界第二位。公路交通的发展既带来了正面影响，也带来了越来越严重的负面影响。一方面，交通能源消耗面临严峻考验；另一方面，公路运营里程的增加导致小汽车剧烈增加，污染物排放量不断增多，

3、造成了严重的环境污染。能源过度消耗及环境污染都会影响经济社会的持续、健康发展。因此，研究车辆燃油消耗原理及节能技术，具有深远的意义。国外对汽车油耗的研究最早始于20年代，尽管对油耗的研究很多，但多数是针对发动机而言的。从70年代开始，受全球石油危机的影响，运输系统的燃油消耗问题受到了高度的重视，发达国家投入了大量的资金进行这方面的研究。这些研究多限于提高运输系统工作效率，改进道路和交通设施等方面。近几年，我国也开始对运输系统的燃油消耗规律进行研究，交通部公路科研所对我国公[1]路油消耗的规律进行了大量的调查研究，建立了适

4、合于公路上燃油消耗的预测模型；河北公路规划设计院在“公路技术经济指标研究”中，结合在河北省公路上进行的油耗调查，建[2]立了山区和平原地带的单车油耗、车流油耗与运行速度的回归模型。本文在对汽车燃油消耗影响因素分析的基础上，研究了道路的坡度、车辆的速度、载重量以及车辆加减速对车辆燃油消耗的影响，分三种车型建立了基于车辆行驶工况的单车燃油消耗微观模型。通过模型反映出汽车行驶过程中的行驶工况与道路条件的变化对汽车燃油消耗的影响，对道路交通能源消耗研究提供了参考。1汽车燃油消耗的影响因素影响汽车燃油消耗的因素很多，从汽车性能上看

5、，主要有发动机的功率、转速及反映燃[5]油消耗特性的比油耗特性等。从道路条件上看，主要有道路的坡度、平整度、技术等级和路面类型等。从交通条件上看，主要有交通量、饱和度、行人及非机动车的干扰程度、交叉口类型和控制方式。从驾驶员的驾驶行为看，主要有行驶车速、加减速频率等。从外界环境看，主要有气温、风、雨、雪等气候条件。道路与交通条件对油耗的影响，主要在于当这些条件发生变化时，会使汽车的行驶工况发生变化，发动机的功率和转速也会发生变化。表1影响汽车燃油消耗的主要因素汽车性能发动机的功率、转速、比油耗基金项目：河南省交通运输厅科

6、技项目（2009P246）.作者简介：单飞（1983-），男，汉族，河南郑州人，硕士研究生，助理工程师.通讯作者:shanfei@hntri.com道路条件坡度、平整度、技术等级、路面类型交通条件交通量、饱和度、行人及非机动车干扰程度驾驶行为平均行驶速度、加减速频率、手风门利用情况等周围环境气温、风力、雨、雪等气候条件2单车燃油消耗的效应分析影响汽车燃油消耗的因素很多，汽车的燃油消耗取决于汽车本身的性能、汽车的行驶工况（包括速度、档位、加减速过程等）和道路状况，而汽车的行驶工况又取决于实际的道路和交通条件，因此，单纯从实

7、验数据很难对这些影响因素进行全面的分析。微观模型是在严格理论推导与可靠的实验数据基础上建立起来的，具有很强的可靠性和适应性，能够反映出汽车行驶过程中的行驶工况与道路条件的变化对汽车燃油消耗的影响，通过模型可以客观分析各种因素对汽车燃油消耗的影响。2.1速度对百公里油耗的影响单位油耗、转速和功率是影响汽车油耗的因素，但这些指标在分析各影响因素对油耗的影响时显得并不很直观，因此，本文采用百公里油耗、速度等指标进行分析。速度对油耗的影响在于当速度增加后，一方面，汽车行驶阻力消耗功率，尤其是空气阻力消耗的功率会显著增加，但另一方

8、面，由于车速高时，汽车在行驶时的档位也较高，使得发动机的转速不一定很高，加上速度高时汽车的行驶时间缩短，因此百公里油耗并不总是一定随车速的增加而增加。实验观察可得，当车速处于某一中等值时，百公里油耗最小，此车速为汽车的经济车[3]速。即使速度相同，同辆车的能源消耗会因道路等级、载重量差异而存在明显区别。为使试验在保持