燃料空气模型 (1)

1、LOGO 交通影响模型 汽车学院-李永鹏-2016222024 第九章2 燃料消耗模型3 空气质量模型LOGOP22 燃料消耗模型燃料消耗模型2.1 车辆燃料消耗的影响因素车辆燃料消耗的影响因素 影响机动车燃料消耗率的因素，大致可以分为四类：影响机动车燃料消耗率的因素，大致可以分为四类：（1）车辆车辆包括车重、发动机大小、发动机类型包括车重、发动机大小、发动机类型(如汽油机、柴油机、如汽油机、柴油机、电力、天然气电力、天然气)、传动类型、轮胎类型和大小、轮胎压力、制动和燃油喷、传动类型、轮胎类型和大小、轮胎压力、制动和燃油喷射系统状态、汽油类型（射系统状态、汽油类型（ 93#、97#等）等）

2、、车型和空调等电气设备的使、车型和空调等电气设备的使用程度；用程度；（2）驾驶环境驾驶环境包括道路坡度、风况（风向、风速、风力）、环境包括道路坡度、风况（风向、风速、风力）、环境温度、海拔高度和路面类型（如沥青混凝土、砂砾）和路面情况（平整温度、海拔高度和路面类型（如沥青混凝土、砂砾）和路面情况（平整度、湿或干）度、湿或干） ；（3）交通状况交通状况包括速度、停车次数、速度和加速度干扰等；包括速度、停车次数、速度和加速度干扰等；（4）驾驶员驾驶员包括驾驶习惯、驾驶方式等。包括驾驶习惯、驾驶方式等。LOGOP32 燃料消耗模型燃料消耗模型 研究表明研究表明: :在城市交通中单位距离的燃料消耗与平

3、均速度的倒数近在城市交通中单位距离的燃料消耗与平均速度的倒数近似成线性关系，其中似成线性关系，其中对对16种影响燃料消耗的交通变量研究发现，种影响燃料消耗的交通变量研究发现，速度决速度决定定7070以上的燃料消耗。与公路交通状况不同的是，以上的燃料消耗。与公路交通状况不同的是，城市燃料效率城市燃料效率随平随平均速度提高而增加（如图所示），均速度提高而增加（如图所示），当大于当大于55km/h55km/h时空气阻力对燃料时空气阻力对燃料消耗的影响也将逐渐增加。消耗的影响也将逐渐增加。（1）城市道路交通）城市道路交通 （Ur55km/h） LOGOP42 燃料消耗模型燃料消耗模型2.2城市燃料消耗

4、模型城市燃料消耗模型（Ur55km/h）2.2.1 城市燃料消耗的基本理论模型城市燃料消耗的基本理论模型 = K1+K2Tr （Ur55km/h） 公路条件下车辆速度较高，必须把影响燃料消耗的空气阻力作为重公路条件下车辆速度较高，必须把影响燃料消耗的空气阻力作为重点来考虑。点来考虑。 式中：式中： fc c稳态行驶速度燃料消耗率（稳态行驶速度燃料消耗率（km/h） Vc c稳态行驶速度（稳态行驶速度（ml/km） a,b,c a,b,c模型参数模型参数 b b1 1,b,b2 2, ,b b3 3模型参数模型参数2ccccVbVaf2321cccVbVbbfLOGOP92 燃料消耗模型燃料消耗

5、模型 对于城市和公路交通中车辆对于城市和公路交通中车辆瞬态瞬态速度时的燃料消耗，通常采用速度时的燃料消耗，通常采用瞬态瞬态燃料消耗模型燃料消耗模型,根据顺势速度和加速度来估计。根据顺势速度和加速度来估计。 f=K1+K2V+K3V3+K4aV+K5a2V式中：式中： f瞬态燃料消耗瞬态燃料消耗（ml/s） V瞬态速度瞬态速度（m/s） a瞬态加速度瞬态加速度（m/s2） K1怠速燃料消耗参数怠速燃料消耗参数（ml/s） K2克服旋转阻力的燃料消耗参数克服旋转阻力的燃料消耗参数（ml/m） K3克服空气阻力的燃料消耗参数克服空气阻力的燃料消耗参数（mls2/m3） K4, K5与加速相关的燃料消

6、耗参数与加速相关的燃料消耗参数（mls2/m3和和mls4/m3）LOGOP103 空气质量模型空气质量模型 日常生活中运输系统和设备的低效使用会导致空气污染并带来巨大的经济损失。 空气污染源分类: 1.移动污染： 客车、卡车、公共汽车、摩托车、航空器等 2.固定污染： 钢铁厂、加油站、干洗店、炼油厂等 我国空气主要污染源： 车辆排放物 （CO:65%80%，NOx:50%60%，HC:80%90%） 车辆排放物影响因素: 行驶工况及车速 （污染物排放量随车速减小而增大）LOGOP113 空气质量模型空气质量模型 污染物排放量与车速变化图LOGOP123 空气质量模型空气质量模型本节中主要讨论

7、移动污染源，重点对高速公路上空气质量模型进行讨论。大体有5类模型，分别介绍如下：3.1.UMTA模型模型 此模型是车辆速度与排放水平相关的模型。其因子为单量机动车行驶里程排放的污染物数量，以g/km为单位表示。该模型运用了自由流速度和限制速度的组合。它假设，每日出行的1/3会发生在高峰时间反应限制速度，其余2/3会反映自由流速度特征。 该模型虽然不太精确，但是和其他模型比较计算速度快。LOGOP133 空气质量模型空气质量模型3.2.CALINE-4（线源扩散模型（线源扩散模型4） 该模型以高斯扩散公式为基础，在给出定点浓度、气象情况、场地几何情况下估计交通基础设施附近500m以内的空气质量水

8、平。其运用一个综合的汽车排放因子并将其转化为一个模型排放因子。 综合排放因子是由给出路段上的平均车速、温度修正系数、车辆配置参数等估算出来的，其代表各种工况上的平均排放率。 此模型能够预测相对稳定的污染物比如一氧化碳，二氧化氮以及悬浮微粒的浓度。LOGOP143 空气质量模型空气质量模型 3.3.移动污染源排放因子模型移动污染源排放因子模型 MOBILE4.1是美国开发的最新移动污染源排放因子模型，能够估算道路上汽油车和柴油车的CO、HC、NOx的排放因子。该模型能够估算两个区域（高、低海拔）八种车型的排放因子，它的估算随条件不同而不同,如修正温度、车速、里程增长率等。有25种新模型可以考虑估

9、计每年的排放因子。 MOBILE4.1能够将I/M程序对排放因子的影响进行建模。下面列出一些具体描述程序的参数，以此作为建模的基础。 (1)程序起始年份和严格标准 (2)程序中车辆的第一个和最后一个模型使用的年份 (3)项目类型（集中或分散） (4)检查的频率（每年或每两年） (5)检测类型LOGOP153 空气质量模型空气质量模型 MOBILE4.1能够将I/M程序对排放因子的影响进行建模。 MOBILE4.1能够模拟加油排放时的未控制水平以及其中一项或两项主要类型的车辆回收系统实施的影响。 MOBILE4.1用每日最低和最高气温计算每日的碳氢化合物废气，估计燃烧时散发热量的气温，用以计算加

10、油时的排放。 MOBILE4.1的历年值可以计算各年的排放系数。 影响排放性能的一个重要因素是运作模式： 冷启动 稳定运行 热启动LOGOP163 空气质量模型空气质量模型 3.4.MICRO2模型模型 MICRO2模型是计算交叉口附近污染物排放量的空气质量模型，但其不能确定污染物浓度。为了确定污染物浓度则需要考虑气象状况如风速和风向。MICRO2模型是基于20世纪80年代派沃和克鲁瑞德两人进行FTP试验的代表性排放值得到的。这些排放值是： FTP（1）HC6.2g/车/km FTP（2）CO62.2g/车/km FTP（3）NOx1.2g/车/km 在海拔不同的地区排放值公式也会有所不同。排

11、放公式是速度和加速度的函数，可如下表示：HC排放(g/s)=0.018+5.66810-3（AS）+2.16510-4(AS2)CO排放(g/s)=0.018-8.58710-2（AS）+1.27910-2(AS2) NOx排放(g/s)=3.8610-3+8.76710-3(AS)（当AS0） NOx排放(g/s)=1.4310-3-1.83010-4(AS)（当AS0）其中： A加速度(m/s2)；S速度(m/s)LOGOP173 空气质量模型空气质量模型 3.5.TRRL模型模型 这一模型预测了道路交通的空气污染。对空气污染估算的是在公路网附近指定的区域是以每小时一氧化碳的平均浓度的形式

12、进行的，输入的数据有路网的布局，检测器的位置，交通流量及车速、风速、风向。 HC、NOx浓度可用CO浓度来估计，用下式表示： HC(ppm)=1.8CO(ppm)R+4.0 NOx(ppm)=CO(ppm)R+0.1其中:R为给定的平均车速下CO的排放率。其中HC、NOx的浓度见下表：LOGOP183 空气质量模型空气质量模型 5.6.其他移动污染源的空气质量模型其他移动污染源的空气质量模型 还有许多其他移动污染源模型可用于计算公路干线和主街道附近的污染物排放浓度和排放率。这些模型中大部分是和车速以及其他变量，如车辆型号，生产年，环境温度，交通状况，排放率相关联的。 (1)HIWAY2模型通常用来分析在一定地形、风级等情况下的等级公路和主干街道。此模型不能用于有大型障碍物的区域。 (2)CAL3QHC模型能够说明车辆在道路交叉口附近的排放情况，此模型是处理近饱和或超过交通通行能力时