基于车辆行驶特征的燃油消耗分析

基于车辆行驶特征的燃油消耗分析摘要车辆行驶工况是典型描述车辆行驶的速度时间曲线，一般将车辆行驶过程分为加速、减速、匀速、怠速4种工况，通过分析各工况的时间特征参数、速度特征参数和加速度特征参数对燃油消耗的影响。研究车辆在实际道路行驶过程中的燃油消耗规律可以为汽车制造业改善车辆燃油消耗系统提供参考，为城市道路规划设计提供依据，同时可以为预测车辆在不同城市道路上的燃油消耗提供有效手段。

关键词行驶工况；特征参数；燃油消耗

中图分类号u471.23 文献标识码a 文章编号

1674-6708（2011）44-0194-02

0 引言

一般将行驶数据分成以下四种典型行驶工况[1]：怠速工况程、加速工况、减速工况、匀速工况。车辆在实际道路上的行驶状况可以用一些参数来反映，这些反映运动特征的参数被称为行驶特征值，各行驶工况由不同的行驶特征值来表现，通过分析各特征值与燃油消耗之间的关系，能客观地评价各种因素对车辆燃油消耗的影响[2]。

车辆行驶工况是典型描述车辆行驶的速度时间曲线，它用于确定车辆污染物排放量、燃油消耗量、新车型的技术开发和评估，甚至测定交通控制方面的风险等，是汽车工业一项共性核心技术[3]。

国内对于车辆行驶工况的研究起步较晚，迄今为止还没有普遍接受的标准的行驶工况，这对我国排放法规的执行带来很大困难，不过近年来也有不少学者在研究行驶工况，也取得了一些研究成果。例如，马志雄等应用动态聚类法研究了车辆行驶工况的构建[4]；中国环境科学研究院用两年多的时间研究中国城市车辆行驶工况的

构建和污染物排放系数的测定[5]；赵慧等对香港城区的车辆行驶工况进行了研究[6]。

1 实验概述

本次试验车辆为昌河爱迪尔微型轿车。主要的实验设备为车辆综合性能检测仪。测试系统由一个检测平台和两个子系统组成：综合性能检测平台﹑油耗测试系统和速度测试系统。

试验道路选择合肥市具有代表性的路线：五里墩立交－屯溪路－屯溪路桥－明光路－胜利路－站前路－火车站，总长9.6km。采用固定路线跟车法，即试验车在不同的测试道路上进行工况采集，跟随测试路段上的车流行驶，保持一定车距，不强行超车，不脱档滑行，正常驾驶。此试验是跟随测试路线上的平均车流行驶，因此能够带表被测道路的真实行驶状况。首先将试验车辆和设备都准备好，测试项目包括有无信号、讯号正常否、讯号的稳定信、设备安装的牢固性等等，然后最后按时间步距采集数据，采样频率为1s，最后进行初步的统计。部分实验数据的速度加速度如图1所示。

图2为车辆在实际行驶过程中个工况的时间比例，其中，加速

和减速两种工况约占总运行时间的65%左右，说明车辆加、减速频繁。因为所选道路包含一定数量的信号灯交叉口，车辆在经过交叉口时通常经历减速—滑行—停车—加速等过程，使得车辆在行驶过程中加速、减速工况比例相对增大而匀速工况比例相对减少。另外，交通量较大导致道路较为拥堵，也使得车辆加、减速工况比例的增高。

由图3可看出，车辆在实际行驶过程中加速油耗值最高，远远大于匀速工况和怠速工况的油耗值，这主要是因为车辆加速工况的运行时间明显高于匀速工况和怠速工况的运行时间。

2.2 基于速度特征参数的油耗影响分析

各次实验所对应的百公里油耗和行驶百公里油耗如图4所示。

由于车辆在试验路段行驶过程中交通状况较为拥堵，受车流的影响，速度并不高，其中实际平均速度约为19.73km/h~29.12km/h，行驶平均速度约为22.35km/h~32.09km/h，二者的差异主要是受到怠速时间的影响。各次实验的平均速度较大不同主要是因为被测道路交通流量处于高峰期还是平峰期。

车辆平均百公里油耗约为6.4l/100km，实际行驶百公里油耗约为5.6l/100km.

综合分析图4，车辆的平均速度速度值与百公里油耗之间联系密切，当平均车速较低时，平均速度值越小，相应的百公里油耗反而越大，主要是由于平均速度较低时，尽管阻力小，但车辆发动机处

于低负荷率运行状态时间较长，有效燃油消耗上升，使得相应的百公里油耗有所增加。另外，在高速运行时，虽然发动机的负荷率较高，但车辆的行驶阻力增加很多从而也会导致百公里油耗的增加。

2.3 加、减速度特征参数的油耗影响分析

车辆平均加速度为0.46m/s2，减速度为0.42m/s2，二者之间相差不多，车辆在行驶过程中加、减速时间差异也相对较小。

加速工况和减速工况的油耗值、单位油耗如图5、6所示。

综合分析，加速度对油耗也有较大的影响：加速工况和减速工况的油耗值和单位时间油耗都随着平均加速度绝对值的增大而升高。各次实验中的加速工况和减速工况油耗值和单位时间油耗变化较小。

虽然加、减速工况的时间比例差异较小，但加速工况的油耗值和单位时间油耗均明显大于减速工况，主要原因是在减速过程中，车辆处于滑行状态时，油耗接近怠速工况。

3 结论

通过分析时间特征参数、速度特征参数和加速度特征参数对油耗、单位时间油耗及百公里油耗的影响，得出以下结论：在合肥市区典型道路加减速频繁平均车速在25km/h左右，总体交通状况一般，车辆加速工况油耗所占总油耗比重最高；各次实验中，平均加速度绝对值越大，相应的加速工况和减速工况油耗值和单位时间油

耗越高。由于工况根据不同的界定方法，会得到不同的时间比例，对数据的处理结果也会造成一些差异，但结论基本一致。

参考文献

[1]王劲松，王云鹏.基于城市道路工况的汽车燃油消耗模型[j].吉林大学学报(工学版)，2009，39(5).

[2]汪波.碳平衡法测量汽油车燃油消耗量的试验研究[d].长安大学，2006，4.

[3]艾国和.典型城市道路车辆燃油消耗研究[d].武汉理工大学，2005，3.

[4]ma zhixiong，zhu xichan，l i mengliang.“appl ication of dynamiccluster to the development of vehicle real worlddrivingcycle”，journal of wuhan university of technology，2005,27:69-71.

[5]刘希玲，丁焰.我国城市汽车行驶工况调查研究[j].环境科学研究，2000，13(1)：23-28.

[6]赵慧，张镇顺，熊永达.香港城区汽车行驶工况的研究[j].环境科学学报，2000，20(3)：12-16.

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以pdf格式阅读”