（动力机械及工程专业论文）汽车节能环保评价模型的建立与应用研究.pdf

摘要 可持续发展是我国的基本国策，“十一五”规划纲要中明确提出“节能2 0 、 减排1 0 ”的目标。而对于节能环保车型的认定，原国家环保总局、国家认监委 都发布了相关认证实施规则，但它们本质上只是提出及格线而没有定量评价， 其节能指标都不是一个统一的基准值，因而无法准确比较各个车型，也就无法 有效激励和大力推广节能环保型汽车。 汽车的节能环保评价模型作为一项能够遴选节能环保车型的技术，通过一 系列的计算和转化，能够得到车辆在这个模型下的得分，定量地比较了不同车 辆的节能环保特性。全文从技术角度，分析了国内外相关情况，提出了汽车污 染指数及其配套评价方法，力图科学合理地综合评价汽车节能环保性能，为相 关标准制定和政策实施提供技术支持。 本文首先分析了国外汽车节能环保评价模型的发展现状，并且解构了国内 外相似评价模型，这主要包括英国的e r v 、美国e p a 和节能理事会的评价方法、 还有就是日本的节能激励政策和中国现阶段的评价方法、通过对这些模型的深 入分析，为本文提出适合我国国情的评价模型提供了理论基础和经验。 其次，对当前汽车行业比较成熟的节能环保技术进行了分析，这主要包括： 混合动力技术和替代燃料车辆技术。 再次，借鉴国外模型的经验，确定了评价模型主要包括两个评价指标体系： 环保性能指标体系和节能性能指标体系，其中环保性能指标体系包括4 个评价 指标：1 h c 、2 c o 、3 n o , 、4 噪声；节能评价指标体系的评价指标为：c 0 2 。评 价数据来源为汽车新车型式认证的结果。该模型以插值方法为依据提出了模型 的具体计算公式，通过分析确定了汽车节能环保特性的评价因子，通过多方研 讨以主观分析法确定了每个评价因子在模型中所占的比重。 最后，分析了模型的实用性和灵敏性，发现模型能够很好地区分不同排放 阶段车辆的节能环保特性，并且比较了汽油车、柴油车、混合动力车辆和替代 燃料汽车的节能环保特性，和不同排量车辆的节能环保特性。通过比较发现， 混合动力车辆和替代燃料车辆的节能环保效果要好于汽油车，而柴油车辆的节 能性能要好于汽油车，但是环保方面与汽油车相比要略差。 关键词：汽车，节能环保，排放因子，权重 a b s t r a c t s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti sc h i n a sb a s i cn a t i o n a lp o l i c y , a n dt h et a r g e to fe f f i c i e n c yo f 2 0 a n dr e d u c t i o no f10 i sp u tf o r w a r di ne l e v e n t hf i v e - y e a rp l a n f o rt h ei d e n t i f i c a t i o no f e n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ga n de n e r g ys a v i n gm o d e l s 。t h ef o r m e rs t a t ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n a d m i n i s t r a t i o na n dt h es t a t ec o m m i s s i 0 1 1a l la d v a n c e dr e l e v a n tc e r t i f i c a t i o na n d i m p l e m e n t a t i o nr u l e s 。b u tt h e ye s s e n t i a l l yj u s tp u tf o r w a r dap a s sl i n ew i t h o u tq u a n t i t a t i v e a s s e s s m e n t t h e re n e r g ys a v i n gt a r g e t sa r en o tac o n s i s t e n tr e f e r e n c ev a l u e 。t h e r e f o r e v a r i o u sm o d e l sc a nn o tb ea c c u r a t e l yc o m p a r e d s i n c et h ec u r r e n ta s s e s s m e n tc a r ln o ts e l e c t ar e a le n e r g ys a v i n gv e h i c l e sa n dn o te f f e c t i v e l ym o t i v a t ea n dp r o m o t ee n v i r o n m e n tp r o t e c t i n g a n de n e r g ys a v i n gs m a l lv e h i c l e s 1 1 1 ea s s e s s m e n tm o d e lo fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ge n de n e r g ys a v i n gi sat e c h n o l o g yt h a t c o u l ds e l e c tv e h i c l em o d e l so fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ga n de n e r g ys a v i n g i tc a nc a l c u l a t et h e v e h i c l e ss c o r eo fi nt h i sm o d e lb yas e r i e so fc a l c u l a t i o na n dc o n v e r s i o n a n dc o m p a r e d i f f e r e n tv e h i c l e s c h a r a c t e r i s t i c so fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ga n de n e r g ys a v i n g f r o map u r e l y t e c h n i c a lp o i n to fv i e w , t h i sp a p e ra n a l y z e st h ed o m e s t i ca n df o r e i g ns i t u a t i o n a n dp r o p o s e s v e h i c l ep o l l u t i o ni n d e xa n dt h ea s s e s s m e n tm e t h o dw i t hi t , s oa st oa s s e s sv e h i c l e s p e r f o r m a n c eo fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ga n de n e r g ys a v i n gi nas c i e n t i f 虻，r a t i o n a la n d c o m p r e h e n s i v ew a y f o rs u p p o r t i n gt e c h n i c a l l yr e l e v a n ts t a n d a r d se n dp o l i c i e s f i r s t l y , t h i sp a p e ra n a l y z e st h ed e v e l o p m e n ts i t u a t i o no ft h ea s s e s s m e n tm o d e lo ff o r e i g n e n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ga n de n e r g ys a v i n g a n dd e c o n s t r u c t ss i m i l a ra s s e s s m e n tm o d e l sa t h o m ea n db r o a d 。i n c l u d ee r v ( e n g l i s h ) ，t h em o d e lo fe p aa n da c e e e 。t h ep o l i c yo fj a p a n a n dc h i n a b yt h i s 。i tc a np r o v i d eat h e o r e t i c a lf o u n d a t i o na n de x p e r i e n c ef o rt h ea s s e s s m e n t m o d e lw h i c hs u i t st oo u rn a t i o n a lc o n d i t i o n s b e s i d e s ，t h ec u r r e n tt e c h n o l o g yo fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ga n de n e r g ys a v i n gi sa n a l y z e d , w h i c hi n c l u d e sh y b r i dt e c h n o l o g ya n da l t e r n a t i v ef u e lv e h i c l e l e a r n i n gf 沁mf o r e i g nm o d e le x p e r i e n c e 。t h i sp a p e rg i v e st w oi n d i c a t o r so fa s s e s s m e n t m o d e l ：f i r s t ，e n v i r o n m e n t a lp e r f o r m a n c ei n d i c a t o r ；s e c o n d e n e r 9 yp e r f o r m a n c ei n d i c a t o r t h e e n v i r o n m e n t a lp e r f o r m a n c ei n d i c a t o ri n c l u d e sf o m ra s s e s s m e n ti n d i c e s ：1 h c 。2 c o 。3 n o x 。4 n o i s e a n dt h ea s s e s s m e n ti n d e xo fe n e r g yp e r f o r m a n c ei n d i c a t o ri sc 0 2 t h er e s o u r c eo ft h e u a s s e s s m e n ti st h er e s u l t so fn e wv e h i c l et y p ec e r t i f i c a t i o n t h em o d e la d v a n c e ss p e c i f i c c a l c u l a t i o nf o r m u l ab a s e do ni n t e r p o l a t i o nm e t h o d t h ea s s e s s m e n tf a c t o r so fe n v i r o n m e n t p r o t e c t i n ga n de n e r g ys a v i n ga r ec o n f i r m e dt h r o u g ha n a l y z i n g a f t e rd i s c u s s i o nw h o s e w e i g h t si nm o d e l sa r eg i v e nb ym e a n so fs u b j e c t i v ea n a l y s i sm e t h o d f i n a l l y , t h ep r a c t i c a l i t ya n ds e n s i t i v i t yo ft h em o d e li sa n a l y z e d f i n d i n gt h a tt h em o d e l c o u l dd i s t i n g u i s hv e h i c l ec h a r a c t e r i s t i c so fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ga n de n e r g ys a v i n gi n d i f f e r e n te m i s s i o ns t a n d a r d s v e h i c l ec h a r a c t e r i s t i c so fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ga n de n e r g y s a v i n gt h eg a s o l i n ev e h i c l e s ，d i e s e lv e h i c l e sa n da l t e m a t i v ef u e lv e h i c l e sa n do fd i f f e r e n t d i s p l a c e m e n tv e h i d e sa r ec o m p a r e d t h ee l t e m a t i v ev e h i c l ea n dh e v i sb e t t e rt h a ng a s o l i n e v e h i c l e ，t h ed i e s e lv e h i c l ei sb e t t e ri ne n e r g ys a v i n gb u tw o r s 6i ne n v i r o n m e n tp r o t e c t i n g k e yw o r d ：v e h i c l e ，e n v i r o m e n tp r o t e c t i n ga n de n c r 9 3 , s a v i n g e m i s s i o nf a c t o r , w e i g h t l l i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：缝旦查日期：互匹竖i 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权 保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定 签名：缝且盍 导师签名：日期： k 3 珏 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 前言 第1 章绪论 可持续发展是当前工业发展的指导思想，因此国务院在“十一五规划纲 要中明确提出了“节能2 0 、减排1 0 的目标。而对于汽车行业，国务院强 烈要求汽车行业采用新技术来达到节能减排的目的，并且大力鼓励小型车盼发 展。另外，在政策上国务院出台了一系列的政策纲要，并两次调整了汽车消费 税。 对于汽车的节能环保性能，现阶段还没有一个统一的标准，都只是提出了 及格线而不能定量评价，而今主要评价依据是按照原国家环保总局发布的环 境标志产品技术要求轻型汽车l l 】和国家认监委发布的国家节能环保型汽 车产品认证实施规贝i j 【2 ，予以评定。因此现阶段还不能遴选出真正的节能环保汽 车，对于节能环保车型也就无法大力推广。 另外，汽车排放的有害污染物不仅影响大气质量，而且有害于人体健康； 汽车报废时大量不可回收材料也会留下废物污染；对人体无害的温室气体c 0 2 排放逐步成为全球热点问题，汽车噪声、无线电干扰等都涉及环保阎题。即使 是c n g 车、电动车等新能源车辆也会存在其能源生产和供给过程的环保阿题。 在社会责任感和竞争压力的驱使下，全球范围内许多汽车企业都在积极弓 导环保汽车的生产和消费，也都在积极开发环保车型。本文就如何科学合理评 价汽车环保性能，收集了国内外各种情况并进行比较分析，总结出适合我国汽 车的评价模型。 1 2 研究背景 本课题是在中国汽车产业快速发展，导致环境污染日益严重的背景下进行 深入研究的。本文提出了一套科学、公平、合理的评价方法，以遴选节能环保 性能较好的车型，为政府提供科学的技术支持。 1 2 1 汽车污染是城市污染的主要来源 1 9 9 0 年，全球汽车污染物排放总量为4 3x1 0 8 吨，而到了2 0 0 0 年，排放总 武汉理工大学硕士学位论文 量达到了4 9 x1 0 8 吨。就我国而言，1 9 9 5 年机动车c o 排放量达到2 2 0 0 万吨， n o x 排放总量超过1 4 0 万吨，截止2 0 0 4 年全国汽车的h c 、c o 和n o x 排放总 量已分别达到8 3 6 1 、3 6 3 9 8 和5 4 9 2 万吨。因此，汽车工业的发展在大大方便 了国家经济活动和人民生活的同时，也在一定程度上造成了很大的环境污染。 而且汽车排放污染物主要集中在中心城市区域，2 0 0 7 年，北京市2 5 0 万辆汽车 保有量的c o 和n 0 文排放比拥有机动车约4 0 0 万辆的东京高近l o 倍。尤其最近 两年私家车快速发展，城市道路严重堵塞，致使汽车占用道路时间延长，汽车 排放污染物逐步成为城市大气污染的主要污染源之一。2 0 0 0 年世界卫生组织列 出的“世界十大污染严重城市 中，我国就占了7 个，与国外相比，这些城市 汽车保有量不大，但却分担了城市大气污染的绝大部分比例1 3 枷。 另外据研究成果表明，北京城近郊区流动源n 0 ) ( 排放量占总体n o x 排放的 3 4 ，是北京城近郊区n o x 的首要排放源，h c 化合物的首要来源是也流动源( 机 动车辆) ，排放量占总排放量的4 8 。另外由于机动车均为低空排放源，因此对 大气污染浓度的贡献率远远高于它在排放总量中所占的比率【5 l 。 1 2 2 汽车污染的危害 当今，汽车排气污染物、噪声和车辆报废时不可回收的废旧材料是汽车污 染的主要来源。汽车污染不仅对环境造成危害，而且还严重危害着人体的身体 健康。汽车的排气污染物主要包括：一氧化碳( c o ) 、碳氢化合物( h c ) 、氮氧 化物( n o x ) 、颗粒物( p m ) ，以及造成温室效应的二氧化碳( c o s ) 。以下主要阐 述几种污染物的影响。 1 2 2 1 二氧化碳( c 0 2 ) 燃料在汽车中燃烧后的主要排放物为c 0 2 ，因此它是反应汽车油耗的指标， 另外它能够通过改变大气的热平衡，造成温室效应。据科学部门统计，大气中 c 0 2 每增加5 0 ，近地面温度就会升高l 至4 度，据推测，到2 0 5 0 年全球温 度将升高2 至4 度。虽然温室效应对人体没有明显的危害，但温室效应会造成 严重的后果，如：地球上的病虫害增加；由于温度升高造成冰山融化海平面上 升；土地干旱，沙漠化面积增大；海洋风暴增多，气候反常 7 - 8 1 。 2 武汉理工大学硕士学位论文 图1 - 1 温室效应的影响 另外据科学研究，c 仉的增加造成了低纬度台风强度加强。台风源将向北扩 展，另外还造成了中纬度地区的降水减少，加上升温使蒸发加大，因此气候将 趋于干早化。这说孵，温室效应不仅造成气候带向极地扩展还将造成全球的大 气环流调整。气温升高还会引起和加剧传染病流行等。 l2 2 2 碳氢化台物f f l c ) 汽车尾气中的碳氢化合物是燃料在发动机中燃烧不完全造成的。美国资料 表明，按碳氢化合物捧放源划分固定源占总捧放量的5 3 ，上路机动车辆占 2 9 ，非上路机动车辆占1 8 。由此可以看出汽车是城市h c 污染的一个主 要来源。北京的研究成果表明，城近郊区挥发性有机物总捧放量的4 8 来源为 流动源，因此汽车是北京城近郊区碳氢化合物污染的首要来源1 9 。 碳氢化合物由烷烃、烯烃、芳香烃等敲百种组分构成。其中烷烃无色无味， 基本上对人体身体不会构成太大的伤害：而烯烃对人体有麻醉作用，稍带些甜 味，对人体的耳鼻喉有刺激，粘附过多的话就会化合成对人体有害的氧化衍生 物。h c 不能过多的捧放，应该加以限制。在用光照射下，能够与氮氧化物发 生反应，形成光化学烟雾，对自然环境和人类健康都有报大危害【i o - 1 1 】。 武汉理工大学硕士学位论文 图1 2 光化学烟雾的成因及危害示意图 1 2 2 3 氮氧化物( n o x ) 发动机在高温和高压条件下，空气中的氮原子和氧原子发生反应，形成多 种氧和氮的化合物，统称为氮氧化物( n o x ) 。n o x 的传播距离很远，可以在较 大范围内引起多种环境和健康阎题。在天气晴好的情况下，挥发性有机物与n o x 发生反应，形成臭氧。臭氧对儿童、哮喘病患者以及户外工作和锻炼的人群可 能产生有害影响，例如肺组织损害和肺功能降低。臭氧甚至可以造成蔬菜和粮 食减产。发动机排气中的n o x 很大一部分是一氧化氮n o ，极少量是二氧化氮 n 0 2 。n o 本身毒性不大，无色无味气体，但在大气中容易被氧化成n 0 2 。n c h 具有强烈的刺激性，对人体心肌和肺有毒害的作用。表1 1 给出了不回浓度氮氧 化物的对健康的影响程度。 表1 1 不同浓度n o x 对健康影响 浓度( p p m ) 影响 1 o 闻到臭味 5 0 闻到很强烈的臭味 l o 1 5 眼、鼻、呼吸道受到强烈刺激 5 0 1 分钟内人体呼吸异常，鼻受到刺激 8 0 3 5 分钟内引起胸痛 l o o 一15 0 人在3 0 6 0 分钟就会冈肺水肿死亡 2 0 0 以上人瞬间死亡 1 2 2 4 一氧化碳( c o ) 4 武汉理工大学硕士学位论文 c o 是汽车尾气重要组成成分，大约占排气的4 ，是燃油在发动机气 缸内燃烧未完全时的中间产物。如果排气中的c o 气体在发动机气缸内或排气管 停留时间久一点，可以通过化学反应，将c o 重新氧化为c 0 2 ，但可燃混合气体 在气缸内的燃烧时间极短，且c 0 2 在高温环境下也有可能被还原为c o ，化学反 应是一个动态平衡过程，再加上废气很快就会通过排气口排出，c o 的排放是始 终存在1 1 5 - 1 7 】。它与人体血液内的血红蛋白( 输送氧原子载体) 亲和度是氧原子 的2 4 0 倍。一旦c o 在血液中与血红蛋白结合形成碳基血红蛋白，血液中由于缺 少输送氧原子载体导致人体组织缺氧。研究表明，当周围的气体中含c o 的体积 分数超过0 1 时，长时间内会导致人体缺氧中毒；达到0 3 时，人体会在3 0 分钟内缺氧死亡。所以车辆尾气污染物c o 排放过浓，会导致人体中毒。综上所 述，因此必须加以限耕c o 的排放。 1 2 3 现阶段汽车环保和节能的评价方法 现阶段汽车环保评价方法主要是通过法规认证确定汽车所属的排放阶段， 主要依据标准g b l 8 3 5 2 3 2 0 0 5 t 1 8 】。它是由国家环境保护总局和国家质量监督检 验检疫总局发布，于2 0 0 7 年7 月1 日在全国范围内开始实施。该标准适用于轻 型汽车，按照我国汽车分类标准g b 汀1 5 0 8 9 - 2 0 0 l 机动车辆及挂车分类规定， 轻型汽车指最大总质量不超过3 5 0 0 k g 的m i 类、m 2 类和n 1 类汽车。其中m 1 类汽车指包括驾驶员座位在内，座位数不超过九座的载客汽车；m 2 类汽车指包 括驾驶员座位在内座位数超过九座，且最大设计总质量不超过5 0 0 0 k g 的载客汽 车；n l 类汽车指最大设计总质量不超过3 5 0 0 k g 的载货汽车。因此轻型汽车车 型既属于乘用车的范畴，也属于商用车的范畴。神龙汽车公司目前生产的所有 车型就属于m 1 类的轻型汽车( 乘用车) ，主要限值如表1 2 所示。 表1 2 主要限值 限值( g k i n ) 基准质量( 跚) k gc ot t c n 0 】【 阶段类别级别 第一类车全部 2 3 00 2 0o 1 5 ir m 1 3 0 52 3 0o 2 0o 1 5 i i i 第二类车 i i1 3 0 5 ( r m 1 7 6 04 1 7o 2 50 1 8 i i i1 7 6 0 1 n5 2 20 2 90 2 1 i v 第一类车全部 1 o o0 1 00 0 8 第二类车 ir m 1 3 0 51 0 0 0 1 00 0 8 5 武汉理工大学硕士学位论文 i i i 【1 3 0 5 r m 。 1 7 6 0 1 8 1o 1 3 o 1 0 i i i 【 1 7 6 0 p 4 12 2 70 1 60 1 1 现阶段汽车节能评价方法主要是通过法规认证确定汽车的燃油消耗量，主 要依据标准g b l 9 5 7 8 2 0 0 4 19 1 。国家发展改革委员会表示，2 0 0 8 年1 月1 日起， 乘用车新定型车型的燃料消耗量将执行第二阶段限值标准，乘用车的在生产车 型则从2 0 0 9 年1 月1 日起执行。具体限值如表1 3 所示。 表i - 3 乘用车燃料消耗量限值 整车整备质量( c m ) k g 第一阶段第二阶段 c m 7 5 07 26 2 7 5 0 c m 8 6 57 26 5 8 6 5 c m 9 8 07 77 o 9 8 0 c m 1 0 9 08 37 5 1 0 9 0 c m 1 2 0 58 98 1 1 2 0 5 c m 1 3 2 09 5 8 6 1 3 2 0 c m 1 4 3 0 1 0 19 2 1 4 3 0 c m 1 5 4 01 0 79 7 1 5 4 0 c m 1 6 6 0 1 1 3l0 2 1 6 6 0 c m 1 7 7 01 1 91 0 7 1 7 7 0 c m 1 8 8 01 2 41 1 1 l8 8 0 c m 2 0 0 0 1 2 8 1 1 5 2 0 0 0 c m 2 1 1 01 3 21 1 9 2 1i o c m 2 2 8 0 1 3 71 2 3 2 2 8 0 c m 2 5 l o 1 4 61 3 1 2 5 1 0 4 s o o m m ) s m a l l 婚v ( 4 s o , r i m ) , c j r n a l lf a m i l y ( 具有足够分辨力将环保性能“好 的汽车有效区别出来： 模型要能够区分汽车在节能和环保方面有所差异的车辆，例如当排放阶段 不同的汽车比较时，要能够充分体现它们评价结果的不同，即模型的灵敏度要 高。 ( 6 ) 评价模型应有扩展性，可以适时增减参数，以适应新技术和新环保要求。 随着新技术的开发和使用，车辆的评价指标会发生相应的变化，因此该模 型的评价指标要相互独立，并且要有扩展性。 4 3 汽车节能环保评价模型的指标构成 以汽车节能环保评价模型构建的原则为依据，按照模型构建的指导思想， 根据汽车节能环保的含义特征，本模型将采用“树形结构”呈层层递进状。按 照从下到上的顺序，每层分别为：指标层、控制层、目标层。其中指标层为最 底层，包括5 个指标，而这5 个指标共分为两类：节能指标体系和环保指标体 系，这两类指标体系构成了模型的控制层。最高层为目标层，是表征汽车节能 和环保性能的具体结果。具体“树形结构”如表禾1 所示。 武汉理工大学硕士学位论文 表4 1 “树型结构”指标体系 目标层控制层指标层 h c 环保 c o 汽车节能环保n o x 噪声 节能油耗( c 0 2 ) ( 1 ) 节能 油耗( c 0 2 ) 评价指标 汽车的c 0 2 排放是评价汽车油耗指针，也是造成温室效应的主要污染物， 对它评价的主要方法通过式( 4 1 ) 来计算它的节能指数。 节能指数= 塞型号铲+ 权重1 0 0 ( 4 1 ) ( 2 ) 环保 h c 评价指标 汽车排放的h c 的成分极其复杂，估计有上百种，其中包括醛类、芳香烃， 烯烃和烷烃等，它们主要来自于燃料的不充分燃烧和燃料的挥发，主要是由以 下来源：不完全燃烧、壁面淬熄效应、壁面油膜和积炭的吸附。评价方法通过 式( 4 - 2 ) 计算得到。 h c 指数= 塞塑芝斧权重x 1 0 0 ( 4 - 2 c o 评价指标 c o 的生成主要受过量空气系数的影响。在过量空气系数中a l 的稀混合气工况时，理论上不应有c o 产生，但实际燃烧过程中，由于 混合不均匀造成局部区域q a 在该区间上n + 1 个互不相同点x o ，x 1 处的值是f 【) 【o l ，f ( x n ) ，要求估算f ( x ) 在f a ， b 】中某点的值。其做法是：在事先选定的一个由简单函数构成的有n + 1 个参数 c o ，c l ，g 的函数类( c o ，c l ，c i i ) 中求出满足条件p ( x i ) = f ( x i ) ( i = o ，l ，n ) 的函数p ( x ) ，并以p ( x ) 作为f ( x ) 的估值。此处f ( x ) 称为被插值函数，x o ，x l ，x n 称为插值结( 节消，( c o ，c l ，c i l 称为 插值函数类，上面等式称为插值条件，西( c o ，g ) 中满足上式的函数称为 插值函数，r ( x ) - - - - f ( x - - p ( x ) 称为插值余项。当估算点属于包含x o ，x 1 】【i i 的最小闭区阃时，相应的插值称为内插，否则称为外插。 4 5 2 汽车节能环保评价模型的建立 确定每个污染因子的基准值和目标值是个难点。 c 0 2 排放基准值确定为1 9 2g v a n ( 对应汽油车油耗8 i _ a m ) 。确定过程如下： 自我国实施第一阶段油耗标准后，按照乘用车销售量加权统计的方法确定2 0 0 6 年我国乘用车的平均油耗为8 1 l 1 0 0 k m ，另外经过对欧洲近2 0 0 0 欧i 车型和近 2 0 0 0 辆欧车型的油耗统计，发现它们的算术平均油耗为8 0 l 1 0 0 k m 和8 2 l 1 0 0 k m 。综合以上结果，确定该模型中油耗的基准值为8 0 l 1 0 0 k m 。根据 其5 0 的权重系数，我们定义基准值对应v p i c 0 2 分指数5 0 分，c 0 2 排放目标值确 定为1 2 0g k i n ( 欧盟中期目标值) 对应为2 0 分。( c 0 2 排放为1 3 0g k m 时为5 0 分的 一半) 。那么任意实测c 0 2 排放都可插值计算出对应的污染分指数，具体计算公 3 2 武汉理工大学硕士学位论文 式如式( 4 7 ) 所示。 ：型字堕+ 权重5 0 x 1 0 0( 仰 噪声基准值确定为7 2 5 d a ( a ) 。现阶段所有的汽车噪声数据为认证实验的汽 车加速行驶外噪声结果，经过对近千辆车辆的测试结果的统计，发现大部分车 辆的噪声水平集中在7 0 至7 4 分贝之间，只有极少数车辆的噪声水平低于7 0 分贝， 所以规定噪声基准值为7 2 5 d b ( a ) ，目标值为7 0 d b ( a ) 时对应分指数v p i 噪声为s 分( 十分的一半) 。那么任意实测噪声值都可插值计算出对应的污染分指数，具 体计算公式如式( 4 8 ) 所示。 聊噪声= 侠测噪声一基准噪声) 2 + 权重l o 1 0 0 ( 4 - 8 ) 排气排放基准值确定为国四排放标准限值。目前我国正在实施第三阶段汽 车排放标准，但大部分车辆能满足国四排放限值，因此我们把下一阶段的国四 排放标准作为汽车排气污染的基准。排放目标值为0 时对应分指数v p t 排气为0 分。考虑至峥使用期间的汽车排放劣化，实测排放值应乘上劣化系数d f ( 实测或 标准推荐值) ，那么任意实测噪声值都可插值计算出对应的污染分指数，具体计 算公式为： 鸭气( 筹权重+ 笔警权重+ 等警权重+ 百p m 实m 酉x d f 权书o o ( 4 9 三项污染分指数相加即可得至f j 汽车污染指数v p i ，如式( 4 - 1 0 ) 所示。 v p i = 唧2 + 声+ 聊排气( 4 - 1 0 ) 根据汽车污染指数定义，刚好满足国汽车排放标准、c 0 2 排放量为1 9 2 g l 【m ( 汽油车油耗为8 l l o o k m ) 且噪声为7 2 5 d b ( a ) 的标准状态对应的v p i 为 1 0 0 分。 4 6 模型的适用范围 目前本模型的测算方法主要覆盖了汽油车、柴油车、燃气汽车以及非外接 3 3 武汉理工大学硕士学位论文 充电式的混合动力汽车。由于可外接充电式混合动力汽车、纯电动车、燃料电 池汽车的污染物测试方法与评价和上述标准适用的汽车差异较大，因此本标准 暂不包含此类汽车。 47 汽车节能环保性能星级的期分 4 71 国外相似星级划分的介绍 日本国土交通省对低油耗车辆的认定是通过法规手段。根据节油法限值来 评定车辆的节能星级。另外在日本还实施了“低排放放认证制度”。具体规定如 下：当车辆的捧放比限值规定减少一半时，认为车辆的环保等级为三星，当车 辆的捧放比限值规定减少四分之三时，车辆的环保星级为四星。具体环保汽车 星级的划分与表示如图4 - 1 所示。 认征蟹别牛辆张贴标土 ：臻替；：警”2 “” _ 瞻磊面疆蕊 油l 墨车 i 墓瓣磊穗殛亭 盛：篙舞器；趁警“4 图4 _ 1日本汽车环保星级划分与标识 更具借鉴意义的是世界各国对汽车安全等级的评价。现在世界各国都有成 熟的汽车安全法规，以欧洲为例，他们评价的指标包括：成人成员保护、行人 睡降幢阻放捧 瓣黜 武汉理工大学硕士学位论文 保护和儿童成员保护三大方面。各个方面相互独立并且对各个方面进行相应的 星级评定。乘员保护的测试内容包括是否安装了安全带体香装置、圆柱体碰撞、 以及侧面和正面碰撞等内容。每项的得分满分分别为：3 、2 、1 6 、1 6 星级的划 分是以综合成绩的多少进行评定。例如当得分在3 3 分以上时表示此时乘员的受 伤几率为一成，此时确定该车辆为五星，而当严重危害到乘员的几率为4 6 时， 得分为9 分，此时等级为一星。这表示，车辆的得分越高，车辆的碰撞安全性越 高，星级也越高。 。嫱诅，e 矗互圈回驻圈曰蕊正 图4 _ 2 欧洲汽车安全星级划分及标志 472 汽车节畿环保星级的划分 拟参照国外经验，直观地用星级来评定车辆的环保( 含节能) 性能。由于 基准值特别是c 伤捧放基准值相对严格，因此目前可把标准状态对应的1 0 0 分附 近定义为两星级，再分别往两头衍生。具体地，汽车污染指数小于5 0 为五星级， 5 0 至7 0 为四星级，7 0 至9 0 为三星级，9 0 至1 2 0 句j 分为两星级，1 2 0 至t s o 为一星级。 v p i 大于1 5 0 或c 0 2 ( 油耗) 或捧放不符合国家标准要求的不合格产品则无星级。 总结如表4 2 所示。 表4 2 汽车节能环保星级评定 v p i 值节能环保星级 v p i _ 5 0 5 0 v p l 9 0 7 0 v p l 9 0 9 0 v p i s l 2 0 1 2 0 1 5 0 或c 0 2 ( 油 无星级 耗) 、排放不满足国标 武汉理工大学硕士学位论文 4 8 本章小结 本章首先介绍了节能环保评价模型建立的指导思想，它主要体现了资源的 节约和合理利用、科学技术的支撑作用、环保意识及节约消费和绿色消费的观 念；其次提出了制定中国汽车污染指数应遵循的基本原则；在此基础上，构建 了“树型结构一的汽车节能环保指标体系；接着对评价指标权重进行分析；最 后在确定每个污染因子的基准值和目标值后，建立了汽车节能环保评价模型， 给出了适用范围，并提出了利用汽车节能环保星级来评定车辆的环保性能。 武汉理工大学硕士学位论文 第5 章模型的应用分析 5 1 模型的实用性分析 下面将通过对比国i i i 和国车辆的排放、油耗和噪声的分布情况，通过分 析不同阶段车辆的节能环保性能，观察模型能否区分出不同阶段车辆的节能环 保性能，以确定该模型是否实用可行，对比结果如图5 _ 1 所示。 图5 1 国i i i 和国车辆的c o 排放因子分布图 图5 1 给出了国i l i 和国排放阶段车辆的c o 排放因子。由上图可得，除了一 个车以外，其他车辆都满足了各自排放阶段的限值要求，但分布并不相同。国 车辆的c o 排放主要集中在0 5 9 k m 以下，而国i i i 车辆的c o 扫 放结果分布范围较 大，大部分比较均匀的分布在0 2 9 k m n l o g k m 之间。换言之，国车辆排放总 体上要小于国i 车辆的排放，主要原因为随着排放阶段的提高，对限值的要求 越来越严格( 国i l l 一2 3 9 k m ，国i v 一1 o g k m ) ，因此导致国车辆的c o 排 放要低于国i i i 车辆的排放。 3 7 武汉理工大学硕士学位论文 图5 2 国m 和国车辆的h c 排放因子分布图 图5 2 给出了国i i i 和国排放阶段车辆的h c 排放因子。由上图可得，除了一 个车以外，其他车辆都满足了各自排放阶段的限值要求，但分布并不相同。国 车辆的h c 排放主要集中在0 0 5 9 k m 左右，而国i i i 车辆的h c 排放结果分布范围较 大，大部分比较均匀的分布在0 0 4 9 k m n 0 1 lg k m 之间。换言之，国车辆排放 总体上要小于国i 车辆的排放，主要原因为随着排放阶段的提高，对限值的要 求越来越严格( 国i i i 一0 2g k i n ，国一o 1g k m ) ，因此导致国车辆的h c 排放要低于国i i i 车辆的排放。 图5 3 国i i i 和国车辆的n o x 排放因子分布图 图5 3 给出了国i i i 和国i v 排放阶段车辆的n o x 排放因子。由上图可得，国i i i 武汉理工大学硕士学位论文 和国各有一个车不能满足各自的排放限值，其他车辆都满足了各自排放阶段 的限值要求，但分布并不相同，并且国i i i 和国车辆的排放结果没有上面分析 的c o 和h c 相差那么大。国车辆的n o x 排放主要集中在0 o s g k m 左右，而国i i i 车辆的n o x 排放结果分布与国车辆结果相差不多，大部分比较均匀的分布在 0 0 s g k m 左右。 图5 4 国i 和国车辆的燃油消耗量分布图 图5 4 给出了国i i i 和国排放阶段车辆的油耗测试结果。由上图可得，国i 和国车辆油耗测试结果相差不多，大部分集中在7 1 0 l 1 0 0 k m 之间，这主要 是由于两个排放阶段的车型的油耗限值都是用同一个燃油标准，因此两者相差 不多。 3 9 武汉理工大学硕士学位论文 母5 - 5 国和国车辆的v p i 得分分布哥 图5 5 是国和国车辆的v p i 得分舟布情况。由上母可得，国车辆的v p i 得分还是高于国车辆时v p i 得分。例如，国m 车辆的v p i 得分太部分集中在6 0 至8 0 分之阿，而国车辆的v p i 得分大部分集中在5 0 至7 0 分之间，因此可以初步 判定该模型还是可以较好的区分不回捧放阶段的车辆的节能环保性能的，下面 将对不同阶段车辆的各项得分的平均值进行比较，以更加直观量化的比较不同 排放阶段车辆的节能环保性能。 圉5 - 6 国和国挥放阶段备得分的