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山东理工大学毕业设计题目:燃油经济性的模拟计算 2014年06月摘要摘要随着经济的发展,我国汽车人均占有量逐渐增大。汽车用油已经占到我国石油消耗总量的40%以上,这将导致石油等不可再生资源严重匮乏。因此,降低汽车的燃油消耗量成为我国节能工作亟待解决的问题。本文主要完成的工作如下:(1)拟合发动机燃油万有特性曲面和求解燃油万有特性关系式。(2)求解汽车以最高档行驶的最高车速和最低车速,最高车速和最低车速是确定汽车等速百公里燃油消耗量的一个前提。车速范围是初步验证经济车速结果是否正确的大致依据。(3)求解汽车等速百公里燃油消耗量和综合六工况的百公里燃油消耗量,并通过综合六工况燃油消耗量初步确定试验用车的耗油量。(4)将MATLAB编写的拟合燃油万有特性曲面程序、求解综合六工况燃油消耗量程序和等速百公里燃油消耗量程序做成GUI界面,使所求结果显示到用户界面上。同时将论文的核心部分通过MATLAB软件做成一份自动生成的虚拟实验报告。(5)探索汽车的经济性换挡和规律性换挡。关键词:汽车 燃油经济性 GUI界面 虚拟实验报告38ABSTRACTABSTRACTWith the development of economy, Chinas automobile per capita is gradually increased . However, theautomobile gas oilhas accounted forabout 40% of the national oil consumption, which will lead toserious shortage ofnonrenewable resources. Therefore, consumptionhas become an urgent problem saving automobilefuel in our energy. In this paper,the mainwork done is as follows:(1)Fittingengineuniversal characteristicsurface andsolving theequation.(2)Solving the hightest speedandthe lowest speed at the highest transmission ratio, which is a prerequisiteto determine the consumptionof carspeed 100 kmfuel.The speedrange ispreliminary verificationresults correctlyroughly according tothe economic speed.(3)we can calculate 100km fuel consumption and six conditions of the 100km fuel consumption,which can confirm the fuel consumption.(4)The matlab is programmed into a GUI interface,so that the desired results to display on a user interface. At the same time,the core part of this paper made an automatically generated virtual experiment report with MATLAB programming.(5)The car economy shift and regularity of the shift, the driver of the economy driving has certain guiding function.Key word: automobile; fuel economic ; the interface of GUI ;virtual experiment report.目录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1课题研究的背景11.2课题研究的目的及其意义11.3国内外研究现状及其发展趋势21.4本课题的主要研究内容31.5 MATLAB软件介绍3第二章 汽车燃油经济性模型的建立52.1汽车燃油经济性的影响因素52.2汽车燃油经济性的拟合52.2.1发动机外特性的拟合52.2.2发动机燃油万有特性的拟合8第三章 汽车燃油经济性的仿真计算和换挡规律的研究103.1汽车最高档时的最高车速和最低车速的计算103.2汽车六工况燃油消耗量的仿真计算113.3汽车等速百公里燃油消耗量的仿真计算133.4汽车燃油经济性换挡规律的研究133.4.1汽车最佳经济性换挡规律的模拟分析143.4.2习惯性换挡模式14第四章 汽车燃油经济性的结果分析和结论164.1汽车燃油经济性的相关计算结果164.2 汽车燃油经济性的相关结论和分析174.3 汽车相关参数输入和结果输出的GUI界面17第五章 自动生成虚拟报告18第六章 全文总结与展望246.1全文总结246.1.1 主要内容246.1.2出现困难246.2论文展望25致谢26附录27附录1 配备490A柴油机小型货车的基本参数27附录2 490A柴油机外特性多项式拟合MATLAB程序27附录3 燃油万有特性的关系式拟合的MATLAB程序28附录4 最高档行驶时汽车所能达到的最高车速和最低车速MATLAB程序29附录5 循环六工况燃油消耗量MATLAB程序30附录6 等速百公里燃油消耗量MATLAB程序32参考文献33第一章 绪论第一章 绪论1.1课题研究的背景随着我国经济的快速发展,我国GDP逐年上升,汽车的人均占有量逐渐加大,汽车已经进入了普及期 刘娟. 马克思经济增长理论与我国经济发展转变问题研究D. 兰州: 西北师范大学,2012。但是,虽然我国汽车总占有量大,但人均占有量比例相对较小,相比发达国家还存在很大差距,并且我国的人均普及率还不及世界平均水平的一半。根据预测,到2030年中国汽车的普及率可能达到30%以上,总保有量有可能达到4.5亿辆以上,可能会占到当时世界汽车总保有量的三分之一以上 张玉, 王秉刚. 中国新能源汽车发展欲速则不达; http:/auto.sohu.cm/20101201/n278034669.shtml。与此同时,为了提高我国人口对汽车的平均占有量和生活质量,我国要积极发展自主产品.自主产品的汽车,就是中国应该占有完全的自主知识产权,而且大部分汽车是在中国制造。当然,发展我国自主品牌的汽车也存在很多难题,例如汽车的燃油消耗量多大、技术不过关等问题。我国用自主产权技术制造高档车的难度相对较大,制造中低价位的车的难度相对小些。从消费者方面考虑,购买车的消费者对于国产高档车的要求要比中低价位车的要求高很多。不仅如此,我国自主研发的中低档车的技术并不是非常成熟。自从2002年开始我国开始引进新的低碳燃油标准。国有燃油经济条例也一直被我们关注,人们一直关注它的实施。我国在引进低碳燃油标准的同时,美国、欧洲等一些国家也提出了燃油机的标准 孙铭训. 严厉的汽车燃油经济标准J. 中国汽车界,2009,17(2):5-7.。从2009年1月份开始我国开始实行第二阶段制定的乘车燃油消耗量标准。因此,如何提高汽车的燃油经济性已经成为中国汽车产业亟需解决的重大课题,也是世界上众多相关科学家共同面临的重要问题。目前,在降低燃油消耗量提高汽车的燃料经济性的措施上,实施的主要有途径 李高友, 雷雨成. 发动机和传动系的优化匹配研究J. 汽车研究与开发,2O02,17(6):24-26有:(1)减少汽车的总质量和缩短车桥的长度,(2)发动机方面:1、提高柴油机和汽油机的机械效率和热效率2、增大柴油机的应用范围3、采用发动机增压化,提高压缩比。4、在柴油机和汽油机上广泛采用计算机电子控制系统。(3)增加变速器的档位数,这样可以使发动机有更多的机会工作在经济工况,提高发动机的燃油经济性。采用无级变速器,无级变速器大多工作在最经济、最省油的工况下,传统的无级变速器(CVT)能够传递较大的功率,而且还有寿命高、效率高等特点。(4)改变汽车轮胎类型和车身外形。改变汽车车形和轮胎类型能够降低汽车行驶过程中的空气阻力系数。1.2课题研究的目的及其意义以MATLAB软件为计算基础的燃油经济性相关计算,可以根据汽车的相关企业的现实状况对不同车型的燃油消耗量进行模拟计算。一方面:可以根据汽车自身的相关参数,求出汽车的六工况的燃油经济性。另一方面,可以求出同一档位不同车速时的百公里燃油消耗量和不同档位时同一车速的百公里燃油消耗量,并且可以大致确定某一档位时的经济车速。对汽车燃油消耗量的计算有两个目的:其一是可以帮助厂家给车标出一个合理的百公里燃油消耗量;另一方面是对驾驶员的经济驾驶起到一个指导作用。众所周知,中国是一个物大地博的能源大国,中国的能源总储存量位居世界的前列,同时中国也是世界上第二大能源生产国与消费国史丹. 全球能源格局变化及对中国能源安全的挑战J. 中外能源, 2013, 18(2):2-3.。由于中国人口总基数较大,人均占有量很小,而且中国能源消费主要是国内供应为主,这将造成以煤炭为主的能源消耗导致大量污染物的排放,生态环境变得日益恶化,生态环境压力也越来越大,优质能源严重不足。由于中国的经济发展主要是建立在国产能源供应基础之上,资源的缺乏将严重阻碍中国经济的发展。燃油经济性的相关计算,能够使新车在研发阶段进行主要技术参数的合理匹配,提高工作效率,降低生产成本,缩短新产品的研发和上式时间,使汽车的相关性能能够大幅度的提高,所以研究本课题能够优化汽车的匹配参数,提高人们对节能减排的意识,对经济的发展和环境的保护有重大的意义。1.3国内外研究现状及其发展趋势国内从二十世纪六十年代初,国内外有很多相关领域的科学家就开始研究有关汽车燃油经济性能模拟计算建模的方法和有关计算机模拟计算程序的开发研究工作,并取得了不少成果。如Waterswiliiarnc等人研究了稳态过程中车速对汽车性能的影响WatersWC.GeneralPurposeAutomotiveVehiclePerformanceandEconomySimulator.SAEPaP 720043 for meeting, 1972:1-18.;Smithgl等人研究了商用汽车的行驶时间、行驶距离和燃油消耗的简化计算方法等Smith GL. Commercial Vehicle Performance and Fuel Economy, SAE-SP-355, Jan, 1970:1-23.。存在大量汽车公司模拟计算和通过性试验相结合的方法,陆续地研发了汽车经济性传动系统的模拟程序,如美国通用别克汽车公司研制了世界上关于汽车燃油经济性的和动力性的最简洁最通用的仿真程序。这个程序能够根据发动机和传动系统的运行条件模拟计算汽车燃油经济性、动力性的技术指标,并且对汽车进行整体的综合评价。评价的依据是汽车的稳态试验数据和整车技术参数,同时GPSIM可以计算出汽车的燃油消耗量和动力性指标值。当然,计算不止包括匀速状况,还包括在不同工况下的瞬时过程,以及汽车在特定行驶工况下的排放情况和汽车底盘结构参数的变化对汽车性能的影响韩越. 汽车传动系统匹配优化方法研究与软件系统研制D. 淄博. 山东理工大学. 2011.;此外还有长安福特汽车公司、通用公司、美国交通安全管局开发用于轻型车辆模拟计算程序,丰田公司、大众公司等。使用他们所做的程序可以对样车的燃油经济性和动力性进行大胆的预测,并可以根据传动比的变化引起整车的性能的变化,所以要找到能与所选发动机匹配的传动系,必须利用合理的所编程序。这样可以节省试验费用,缩短研发设计周期。自上世纪九十年代年代以来,澳大利亚APL研发公司在整车与动力传动系和发动机的工作过程的相关领域研究中,其技术含量一直处于名列前茅。不仅如此,APL公司 Zub RW ,Colello RG.Effect of Vehicle Design Variables on ToP SPeed, Performance and FuelEeonomy. SAE PrePrints, n 800215,1980:1-18.还研制出了对汽车整车性能模拟软件,可以借助模拟器材的内置功能,根据预先设定的经济性、排放性和动力性指标对模型参数进行重新模拟,并进行优化设计,可以对汽车的动力传动路线的传动比进行优化匹配。美国再生能源实验室不仅开发了MATLAB计算软件,还开发了仿真软件,可对汽车的排放性、燃油经济性、动力性等性能进行计算,实现变速器和主减速器传动系的匹配,用户通过修改软件自带的功能完成工作,提高了仿真计算的工作效率。在相关领域还有杰出贡献的还有一些高校,例如南京航空航天大学和合肥工业大学汽车学院对汽车传动参数优化设计做了研究;此外,国立清华大学从汽车运动方程入手,建立发动机的机械惯量和流动惯量发动机模型。国内外从20世纪60年代末,就研究汽车性能有关的模拟计算和相关计算机模拟程序的开发工作,并取得了大量的成果。一些人研究了非稳态行驶过程中车速大小对汽车动力性能的影响,另一些人研究了拉货汽车的加速时间、加速距离和燃油消耗量的模拟计算的的简化计算方法等。1.4本课题的主要研究内容(1)用MATLAB编写程序,拟合发动机燃油万有特性曲面、求解燃油万有特性的关系式。求解发动机的燃油万有特性关系式是求解综合六工况百公里燃油油耗和等速百公里油耗的基础。(2)求解汽车行驶的最高车速和最低车速,最高车速和最低车速是确定汽车等速百公里燃油消耗量范围的一个前提。只有把车速范围求解出以后,才能确定求等速百公里油耗的速度范围,而且车速范围可以初步验证经济车速结果的正确性。(3)求解汽车等速百公里燃油消耗量和综合六工况百公里的燃油消耗量,通过综合六工况百公里的燃油消耗量初步确定试验用车的百公里耗油量,也是研究本课题的一个重要内容。(4)将编写的程序进行封装,建立起友好的人机交换GUI界面,使所求结果直接显示到用户界面上。同时将论文的核心部分通过MATLAB软件做成一份自动生成的虚拟实验报告。通过实验报告可以体现出论文的主要内容。(5)研究汽车经济性换挡和规律性换挡,经济性换挡是在不同档位之间找出最经济换挡车速,以达到降低汽车油耗的目的,规律性换挡时根据驾驶员个人习惯,准确根据档位、车速等规律判断最佳换挡时刻以达到降低油耗的目的。1.5 MATLAB软件介绍MATLAB是一款应用非常广泛的软件,应用于数学、物理等多项领域,功能强大,有数值分析功能、图像处理功能、通讯设计和仿真、信号处理和编程等一系列能。其界面包括几大系统仿真的是simulink模块、自动控制的是control system toolbox模块、GUIDE的用户设计界面、编程计算和图像处理等多个模块。在本文的写作过程中,主要用到了MATLAB的编程模拟计算、图像处理和GUI界面设计等模块,编程计算模块主要是编辑、调试程序求出综合六工况百公里燃油耗油量、不同车速的百公里燃油消耗量和最高车速等,图像处理主要是应用于绘制燃油万有特性的曲面拟合图、不同车速时百公里燃油消耗量的图形和外特性转速和转矩关系图。其中GUI界面主要是写出把求以上有关数据的程序作成一个便于用户运行的一个界面,其中本文界面又包括参数输入、图形输出和结果输出界面。图(1-1)MATLAB用户界面第二章燃油经济性模型的建立第二章 汽车燃油经济性模型的建立2.1汽车燃油经济性的影响因素影响汽车燃油经济性的因素主要包括两方面:一方面是汽车的使用方面,另一方面是汽车的结构方面。使用方面的影响因素主要有:行驶车速、档位选择、挂车的使用和正确的保养与调整。结构方面的影响因素主要有:汽车的总尺寸、汽车质量、发动机和传动系等方面余志生. 汽车理论M. 第四版. 北京: 机械工业出版社, 2007.2.2汽车燃油经济性的拟合2.2.1发动机外特性的拟合发动机的外特性是指节气门全开或者油量调节机构处于最大供油量位置时所测得发动机在不同转速时所发出的最大转矩。它表示发动机的最大工作能力。因此在求最高车速和最低车速时需要用到发动机的外特性。将发动机(490A柴油机)外特性测得的试验数据的转矩看做转速的一元函数,并用多项式来拟合转矩与转速的关系,关系式的表达形式为: (2-1)式中T:表示发动机的外特性转矩(N.m);n:表示发动机的转速(r/min);:表示多项式的拟合系数,采用最小二乘法确定贾小勇, 徐传胜, 白欣. 最小二乘法的创立及其思想方法J. 西北大学学报(自然科学版), 2006, 36(3):509-511;k:表示转速的拟合阶数。其中,上式拟合阶数k的取值不同对试验数据精度影响很大,若k过小,拟合出的外特性关系式和曲线不能充分反映出试验数据变化的趋势;若k过大,拟合出的关系式会降低拟合的稳定性,影响计算精度。本文在已有的经验基础上,将拟合阶数k取值为4。将测得的外特性试验数据代入(2-1)式,并把误差记为,可以将拟合的方法写为下列形式。 =+ (2-2)把上式写成关系式形式可表示为: T=N*A+E (2-3)T :表示发动机的外特性转矩(N.m);N:表示测得的外特性转速值构成的m(k+1)矩阵;A:表示需求解的多项式系数组成的矩阵;E:表示拟合值与试验值的误差向量。解出(2-3)式,可以得到(2-2)式中的系数组成的矩阵,从而求出发动机的外特性曲线和拟合表达式。根据表达式,可以拟合出在任一转速时所对应的外特性转矩值,为下一步求解汽车最高车速和最低车速做好准备。在拟合关系式之前,需要对实验数据进行映射处理,具体的映射处理方法是将数据进行归一化。数据归一化处理是数据挖掘的一项基础工作,不同评价指标往往具有不同的量纲和量纲单位,这样的情况会影响到数据分析的结果,为了消除指标之间的量纲影响,需要进行数据标准化处理,以解决数据指标之间的可比性。原始数据经过数据标准化处理后,各指标处于同一数量级,适合进行综合对比评价Chaosimple, 数据归一化和两种常用的归一化方法, /chaosimple/archive/2013/07/31/3227271.html。数据归一化的优点是:有利于数据的处理、防止数据溢出和加快计算和收敛的速度.具体归一化的计算公式是: (2-4) 式中:表示的是归一化处理后的数据;:表示的是归一化前的原始数据;:表示的是原始数据中的最小值;:表示的是原始数据中的最大值;本文将数据映射到1 2范围内,这样能够有效的避免处理后的数据出现负数、0或者接近0的情况。若处理后的数据出现负数,在拟合多项式时,拟合关系式奇次幂对应项的符号发生变化,可能使数据发生巨变或者拟合性质发生变化,最终导致结果出现了偏差,以至于出现病态。为了了保证数据的准确性,避免上述情况的出现,本文将数据映射到1 2上,大大提高了计算结果的准确性。表2-1 490A柴油机台架外特性实验数据试验序号123456发动机转速n(r/min)8008991194159318922389发动机转矩T(N.m)118.76121.80152.25200.79217.33206.48序号789101112发动机转速n(r/min)27883186358439824400发动机转矩T(N.m)198.48187.36176.52131.47103.17对表2-1中的()进行1 2映射处理后,得到式(2-2)中拟合关系式的系数,得到490A柴油机外特性的拟合多项式如式(2-5)所示。T= -(5.0406e+003)+(1.3168e+004)+(-1.2424e+004)+(5.2483e+003)-(8.4237e+002) (2-5)表2-2 490A柴油机外特性拟合前后对比分析发动机转速(r/min)实测转矩值(N.m)拟合转矩值(N.m)800118.76109.110.044381899121.80126.950.0237161194152.25166.750.0667371593200.79196.190.021181892217.33205.730.0533822389206.48207.730.0576572788198.48202.320.0176833186187.36192.700.0245923584176.52177.510.0454433982131.47152.350.0419694400103.17107.050.017875图2-1 490A柴油机外特性拟合曲面图从表2-2中可以看出,拟合的阶多项式最大误差在小于6%,而大多数在2%-3%之间,因此本文采用的拟合计算方法满足精度要求。具体用MATLAB拟合的程序见附录22.2.2发动机燃油万有特性的拟合负荷是指在一定转速下,发动机实际输出地有效功率,与在该转速下发动机所能输出的最大功率之比(以百分数表示),负荷特性是指在转速一定的条件下,发动机经济性能指标(单位耗油量B、燃油消耗率)随负荷变化而变化的关系负荷特性反映着发动机在不同负荷下运行的燃料经济性,它是讨论燃料经济性的主要依据6。发动机的燃油万有特性是指发动机燃油消耗率、有害物排放量、功率、转矩等与发动机转速之间的关系的特性6。发动机的燃油万有特性与发动机的外特性、部分符合特性不同,外特性和部分特性只表示发动机在某一个固定的油门开度或在某一个固定转速时发动机参数的变化规律,而发动机的万有特性可以全面的表示出发动机在各种工况下的性能变化。根据发动机燃油万有特性图上的等燃油消耗率曲面,可以确定发动机在一定转速、转矩的情况下的燃油消耗量。本文将单位时间内的燃油消耗量看做发动机转速n和转矩T的二元函数,采用了曲面拟合的方法马庆龙. 汽车传动系参数优化及软件开发D. 秦皇岛:燕山大学, 2004,拟合出燃油万有特性曲面和得出燃油万有特性关系式,利用燃油万有特性关系式可以求解发动机在任何转速、转矩时的单位时间内的燃油消耗量。其采用的数学模型可以表示为: (2-6)式中:表示单位时间内等效燃油消耗量;:表示发动机的等效转矩(N.m);:表示发动机转速(r/min);:表示拟合关系式的各项系数;:表示关系式的拟合阶数。将发动机万有特性试验得到的转速n、转矩T等数据根据关系式2-4进行映射处理,燃油消耗量不用进行映射处理,然后将处理后的转速n、转矩T、实验得到的对应燃油消耗量值带入(2-6)式得到(2-7)式 =+ (2-7)其中:是模型关系式中的误差;是模型关系式中的待定系数。式2-7可以写成矩阵的形式: G=TB+E (2-8)求解(2-7)式,可以得到(2-9)式中的系数矩阵B,从而得到燃油万有特性表达式,根据该表达式可以求出发动机在任一转速、转矩时单位时间内的燃油消耗量,从而实现了对汽车燃油消耗量的仿真计算。测定490A柴油机燃油万有特性的试验数据如附录1所示。求解(2-7)式,得到的曲面拟合多项式(2-9)=72.989193.1390.012+391.43196.57+244.12269.4723.549+186.79235.36+81.396+45.03432.11655.533+94.7688.99599.9037+1.5822+4.1773+6.570814.121 (2-9)得到燃油万有特性曲面图如图2-2所示。图2-2 490A柴油机燃油万有特性拟合曲面图注:拟合关系式(2-9)和图2-2的MATLAB程序见附录3第三章汽车燃油经济性的仿真计算和换挡规律的研究第三章 汽车燃油经济性的仿真计算和换挡规律的研究3.1汽车最高档时的最高车速和最低车速的计算汽车的最高车速是指在水平良好的路面(混泥土或沥青)上汽车能达到的最高行驶车速6。一般用表示,单位为Km/h,在这种情况下,可以认为汽车所受的阻力只有滚动阻力和空气阻力,不考虑汽车的坡度阻力和加速阻力,因此汽车达到的最高车速时可以采用的行驶方程式需满足下列方程 吴光强. 汽车理论M. 北京:人民交通出版社,2007:94-105.: (3-1)式中:表示车辆以最高档行驶时的最高车速(km/h);:表示车辆的轮胎半径(m);:表示车辆安装的发动机最高转速(r/min);:表示变速器的最高档的传动比;:表示主减速器的传动比。此时需要验证驱动力和阻力大小的关系。如果=,则式(3-1)所求的车速即为最高车速,否则最高车速需要满足(3-2)式,解(3-2)式求解最高车速即为所求的最高车速。 (3-2)式中:表示发动机的转矩(N.m);:表示传动系的传动效率;:表示空气阻力系数;:表示迎风面积();:表示汽车的形式速度(km/h)。在第二章中提到,对汽车最高车速行驶时,需要用到发动机的外特性。由发动动机的转矩T和转速n的关系式(2-5)和转速n和车速u的关系,可将(3-2)式写为: (3-3)式(3-3)中,分别表示滚动阻力系数计算经验公式的常数项和一次系数项,不同的路面、轮胎类型和车型时这两个系数取值不同。将所求车型的参数以及变速器各档的传动比代入(3-3)式中,将上式画成关于速度u的一元k次方程式。求解(3-3)式中的最高车速时,需要用二分法冯健璋. 汽车发动机原理与汽车理论M. 第二版. 北京: 机械工业出版社, 2005: 260-313求解汽车的最高车速近似解。由于求解燃油消耗量六工况时需要用到最高档传动比的计算相关结果,所以本文只求解用最高档的时的最高车速。具体用二分法解题思想方法如下: 令 ( 3-4)由以上分析知:在最初利用公式求解出的和满足关系式:=0,0, 则令 ;(2)、若,说明此时第()档的燃油经济性更好,即用()档行驶,都则就用第行驶。如图(3-1)所示3.4.2习惯性换挡模式极端的换挡模式包括最佳经济性换挡和最佳动力性换挡。而对于手动变速器的汽车,在实际道路行驶过程中,驾驶员很难根据这两种极端的换挡模式准确地判断换挡点。一般是由驾驶员根据自己的驾驶经验和意图以及行驶车速和发动机负荷来确定换挡时机和换入的档位,叫做习惯性换挡模式李伟华. 汽车行驶特性仿真与动力总成匹配优化D. 上海: 上海交通大学, 2000。规律性换挡模式是根据驾驶员自身的驾驶经验自行确定的,与驾驶员的个人主观因素密切相关刘磊. 基于经济性与排放性的轻型货车动力系统匹配优化方法研究D. 淄博: 山东理工大学, 2008,但也具有一定的可参考标准的意义。开始i=1计算第i档最高车速和第i+1的最低稳定车速在,中计算新的速度估计值根据u计算第i、i+1档的发动机转速、转矩,根据转速转矩计算单位时间内燃油消耗量、 否 是第i档的换挡车速i=i+1i=n-1计算结束图(3-1)最佳经济性换挡规律流程图第四章汽车燃油经济性的结果分析和结论第四章 汽车燃油经济性的结果分析和结论4.1汽车燃油经济性的相关计算结果(1)通过第二章和第三章的内容可以求出此车的最高车速和最低车速,由MATLAB程序可以求出=103.205(km/h),=30.5238(km/h)。(2)通过上一章的3.2节中的相关公式和程序可以求解出汽车六工况燃油消耗量。计算式,要注意相互之间单位的转换,化简到单位的统一,根据货车六工况的计算指标,最后计算出该车六工况的燃油消耗量为:Q=5.52272(L)。(3)通过上一章的3.3节中的相关公式,可以计算出汽车匀速时的百公里燃油消耗量。在最低车速和最高车速之间不间断的取点,求出取点的相关百公里燃油消耗量(L),并得出相关结论。将不同车速的等速百公里燃油油耗用量大小用MATLAB画出的相关图形如图(4-1)表3-1 汽车以一定车速匀速行驶时的百公里燃油消耗量(L)车速(km/h)百公里燃油消耗量(L)车速(km/h)百公里燃油消耗量(L)315.24728405.08826325.16677455.36678335.01606505.80017345.06303556.35341355.03585607.01144365.02291657.77027375.02282708.631385.03437759.59446395.056498010.655图(4-1) 不同车速时的百公里油耗4.2 汽车燃油经济性的相关结论和分析(1)由六工况燃油消耗量可以看出,综合六工况百公里的燃油消耗量大小处于经济车速油耗以上,且与经济车速油耗相近,所以说六工况油耗一定程度上反应了车的经济油耗。(2)由第三章内容和图(4-1)结果可以看出,经济车速处于最高车速的一半偏下,六工况油耗所对应的车速也处于最高车速的一半偏下 WongLT, ClemensWJ. Powertrain Matching for Better fuel eeonomy. SAE PrePrints, n 790045,1979:1-10.。所以说经济车速处于汽车接近于低速的中等车速时燃油消耗量最低6,符合研究规律。对驾驶员驾驶有一定的指导,能够使驾驶员在行驶路程s时所需要的燃油量低一些,当然行驶相同距离s时只追求燃油经济性所需时间可能比追求动力性所需时间更多些。(3)研究汽车经济性离不开汽车的动力性,如在求解汽车在最高档时的最高车速和最低车速,要考虑驱动力和阻力的关系,不能只考虑转速和车速的转换关系,当然研究汽车的动力性也离不开汽车的经济性,所以研究经济性一定程度上为研究动力性提供了一个技术指标。(4)经济性是研究经济性换挡和习惯性换挡的一个基础。经济性换挡是指保证汽车正常行驶的情况下,尽可能的使用高档行驶(为了提高发动机负荷率和降低发动机的燃油消耗率),行驶距离s时所需燃油消耗量尽可能最少。规律性换挡是驾驶员根据自己的驾驶习惯的一种换挡规律,这个没有固定的换挡规律5。4.3 汽车相关参数输入和结果输出的GUI界面GUI(图形用户界面)是人机交互图形化用户界面,这种界面是面向客户的系统工程设计其目的是优化产品的性能,使操作更人性化,减轻使用者的认知负担,使其更适合用户的操作需求,直接提升产品的市场竞争力百度百科, GUI, /doc/2373261.html。本文将GUI设置成三大模块:基本参数输入模块、图形输出模块、最终结果输出模块,由于一个基本参数的改变可能使结果改变,所以本文将最终的程序改编到GUI中,可以使用户查看参数的改变对结果的影响,而不需要到程序中去改变输入量,大大的方便了用户的需求。特别是结果输出模块可以使论文的结果更直接、清楚地显示出来,方便大家的查看。下面图()是本课题所做的界面。图(4-2)燃油经济性的界面第五章自动生成虚拟报告第五章 自动生成虚拟报告自动生成虚拟实验报告是利用MATLAB程序生成word文档的一种实验报告方法,生成报告的具体方法:在生成报告之前,先设计好自己报告的模板,根据设计的模板进行matlab编程。编程之前提前设计好模板的优点:设计程序时不容易出现错误,特别是在设计表格时,单元格的具体位置能够一目了然,这样能够使表格达到预期的实验目标。虚拟实验报告的优点:使文档更加规范,文档不易变动和更改,只要程序不变,重新运行一次源程序就能够生成一份新的文档。汽车经济性虚拟实验报告姓名李建国学号1011021182专业班级车辆1005指导老师刚宪约日期2014年6月实验目的: (1)掌握汽车经济性行驶六工况的百公里燃油消耗量、匀速行驶时百公里燃油消耗量的求解方法。(2)将MATLAB的相关程序能够运用到GUI界面中去,从而设计出求解相关结果的的GUI界面。(3)能够根据汽车经济性参数的相关曲线或曲面分析出汽车经济性的技术状况和经济车速,进而分析经济性行驶的影响因素,最后提高综合分析汽车经济性的能力。实验内容: 1、输入汽车的基本参数。 2、实验内容分析。(1)、根据输入的发动机的转速、转矩和燃油消耗量的参数拟合出燃油万有特性曲面图,并求出发动机燃油消耗量与转速、转矩的关系式。(2)、根据生成的燃油万有特性的关系式,分析不同车辆的六工况的燃油消耗量和不同车速时的百公里燃油消耗量。(3)、能够运用发动机外特性数据确定发动机转矩和转速的关系式。(4)、根据百公里燃油消耗量分析同一车辆行驶的最佳经济车速,根据六工况的百公里燃油消耗量确定车辆行驶的燃油经济性的影响因素。(5)、根据生成的燃油万有特性关系式和匀速行驶时的百公里燃油消耗量,分析燃油消耗量与车速、传动比等因素间的关系,更好地评估汽车的经济性。3、结果分析与理论.由得出的汽车的转速、转矩和燃油消耗量的关系式,等速百

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