汽车经济性计算课设

题目和要求1.1题目《汽车理论》，利用题目所给数据进行汽车经济性分析与评价，具体参数另外给出。1.2要求1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线；2）绘制功率平衡图；3）绘制汽车最高挡和次高档等速在水平路面上行驶时发动机的燃油消耗率b.4)绘制最高挡和次高档等速百公里油耗曲线；5)求解六工况（GB/T12545.2-2001）行驶的百公里油耗；经济性计算时，取汽油密度0.742g/mL，柴油密度0.830g/mL6)对经济性进行总体评价。1.3基本参数汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线的拟合公式为T式中，Tq为发动机转矩（N·m）；n为发动机转速（r/min）。发动机的最低转速nmin=600r/min，最高转速nmax=4000r/min。汽车结构参数见表。名称参数名称参数发动机最低转速nmin600r/min发动机最高转速nmax4000r/min装载质量2000kg整车装备质量1800kg满载质量9240kg车轮半径0.367m传动系机械效率ηT0.84滚动阻力系数f0.011空气阻力系数×迎风面积CDA2.77m2主减速器传动比i05.5飞轮转动惯量If0.218kg·m2二前轮转动惯量Iw11.798kg·m2四后轮转动惯量Iw23kg·m2满载质心高度1.24m变速器传动比1挡2挡3挡4挡5挡5挡变速器5.562.7691.6441.000.7932、经济性计算2.1功率平衡图1）将各档位变速器传动比带入转矩公式：T2）计算各挡位车速：

u3）计算功率：

P=4）计算滚动阻力:F5）计算风阻：F6）再求出阻力功率P7)绘制汽车功率平衡图。图2-1汽车功率平衡图2.2最高挡和次高档等速行驶时发动机的燃油消耗率曲线1）将各档位变速器传动比带入转矩公式：T2）求出不同转速下对应的车速:u3）求出不同档位不同车数所对应的功率:P2）根据题中给出的对应转速下的B04）根据负荷特性曲线拟合公式求出不同档位不同车速的燃油消耗率。b=5)对8个燃油消耗率和对应的8个车速进行二次多项式拟合，得出拟合曲线并绘制。最高挡的求解方法和上述方法相同。6）不同车速对应的燃油消耗率见下表：表2-3次高档不同车速对应的燃油消耗率Ua20.7730.7541.1351.2766.3276.5986.7196.92B456.1409.7369.5333.3310.3297.4297.5311.4表2-4最高档不同车速对应的燃油消耗率Ua26.1938.7851.8664.6593.64B398.1352.5314.6293.1280.27）绘制最高档和次高档燃油消耗率曲线：图2-2最高挡和次高档等速行驶时发动机的燃油消耗率b2.3最高挡和次高档等速百公里油耗曲线1）根据公式求出百公里油耗：Qs2）将四档与五档的燃油消耗率带入。3）分别绘制四、五挡位下八个（ua，Qs）点的坐标，用二次多项式拟合后做出等速行驶的发动机百公里油耗曲线。4）不同车速对应的燃油消耗量见下表表2-5次高档不同车速对应的燃油消耗量Ua20.7730.7541.1351.2766.3276.5986.7196.92Q13.913.814.114.616.918.821.826.4表2-6最高档不同车速对应的燃油消耗量Ua26.1938.7851.8664.6593.64Q12.713.113.915.619.7图2-3最高挡和次高档等速百公里油耗曲线2.4六工况循环行驶百公里油耗匀速工况：由，求出在各个速度下，发动机所应该提供的功率。利用插值法求三个匀速行驶速度对应的燃油消耗率。由求出三段匀速行驶部分的燃油消耗量（mL）。计算的结果如下表2-3：表STYLEREF1\s27匀速行驶油耗匀速行驶阶段：第一段第二段第三段匀速行驶速度/405060持续距离/125250250燃油消耗量四档16.598934.373335.0779五档15.432231.574638.77722）匀加速油耗：每个区段，以为区间对速度区段划分。对应每一个车速ua，都可以求出对应的发动机功率：重新对拟合公式中系数进行插值求出对应的各个车速的燃油消耗率，根据。求出每个速度对应的燃油消耗率。每小段的加速时间：。每一个小区间的燃油消耗量：。对每个区间的燃油消耗量求和就可以得出加速过程的燃油消耗量。计算结果如下表2-4：表STYLEREF1\s28加速阶段油耗加速阶段第一段第二段最大速度5060最小速度4050加速度0.200.17燃油消耗量四档51.006144.8713五档67.901824032133）匀减速阶段：发动机处在怠速工况。怠速燃油消耗率是一定值。只要知道匀减速阶段的时间，就可以求出耗油量：。根据以上的计算，可以求出该汽车在档时的六工况耗油耗：计算结果如下表2-5;表STYLEREF1\s29减速阶段油耗减速阶段四档/五档燃油消耗量6.4584对于由等速、等加速、等减速、怠速停车等行驶工况组成的循环，其整个试验循环的百公里燃油消耗量（L/100km）为：将所有工况下的燃油消耗量和整个循环的行驶距离s（m）带入上式即得百公里燃油消耗量。用MATLAB编程求得的四档结果为16.954519L，五档结果为13.664116L。2.5汽车经济性评价经济性评价：1.燃油消耗率指单位指示功的耗油量。由图可以看出，该车无论是最高档还是次高档，在以较高速度行驶时的燃油消耗率最低。2.等速行驶工况百公里油耗是指汽车在一定的载荷下，以最高挡在水平良好的路面上等速行驶100km的燃油消耗量。常测出每隔10km/h或20km/h速度间隔的等速百公里油耗量，然后在图上连成曲线，成为等速百公里燃油消耗量曲线。该车型5挡等速百公里油耗最低为12.69L/100km，此时车速为20km/h；4挡等速百公里油耗最低为13.82L/100km，此时车速为29km/h。3.等速行驶工况百公里油耗并没有全面反映汽车循环工况的实际运行情况，尤其不能反映汽车在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等行驶工况。因此，在对实际行驶的车辆进行跟踪测试、统计的基础上，以其循环工况的等速百公里燃油消耗量来评定相应行驶工况的燃油经济性。该车型四档六工况百公里燃油消耗量为13.954519L/100km，五档六工况百公里燃油消耗量为13.664116L。4.通过分析，可以得出该车燃油经济性较好的结论。其中，该车在以75km/h左右的车速行驶时，虽然等速行驶工况百公里油耗较高，但是有效燃油消耗率较低，在运输货物时可以有效节约成本，符合载货汽车的使用特性。改进措施：使用方面使用较高车速行驶，此时汽车燃油消耗率最低；尽可能使用高档行驶；使用挂车，一使负荷率增加，二使质量利用系数增加；④正确地保养与调整；附录代码1.最高挡和次高档等速行驶时发动机的燃油消耗率曲线绘制程序clcclearn=600:1:4000;ig=[5.562.7691.6441.000.793];nt=0.85;r=0.367;m=3880;g=9.8;G=m*g;f=0.016;CDA=2.8;i0=5.43;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;n=[815,1207,1614,2012,2603,3006,3403,3804];B0=[1326.8,1354.7,1284.4,1122.9,1141.0,1051.2,1233.9,1129.7];B1=[-416.46,-303.98,-189.75,-121.59,-98.893,-73.714,-84.478,-45.291];B2=[72.379,36.657,14.524,7.0035,4.4763,2.8593,2.9788,0.71113];B3=[-5.8629,-2.0553,-0.51184,-0.18517,-0.091077,-0.05138,-0.047449,-0.00075215];B4=[0.17768,0.043072,0.0068164,0.0018555,0.00068906,0.00035032,0.00028230,-0.000038568];Ff=G*f;fori=1:1:8ua4(i)=0.377*r*n(i)/(ig(4)*i0);Fz4(i)=Ff+(CDA*ua4(i).^2)/21.15;Pe4(i)=Fz4(i).*ua4(i)./(3600*nt);b4(i)=B0(i)+B1(i)*Pe4(i)+B2(i)*Pe4(i).^2+B3(i)*Pe4(i).^3+B4(i)*Pe4(i).^4;plot(ua4(i),b4(i),'r*');holdonendfori=1:1:5ua5(i)=0.377*r*n(i)/(ig(5)*i0);Fz5(i)=Ff+(CDA*ua5(i).^2)/21.15;Pe5(i)=Fz5(i).*ua5(i)./(3600*nt);b5(i)=B0(i)+B1(i)*Pe5(i)+B2(i)*Pe5(i).^2+B3(i)*Pe5(i).^3+B4(i)*Pe5(i).^4;plot(ua5(i),b5(i),'b*');holdonendv=10:2:100;set(gca,'Ylim',[200,600]);set(gca,'YTick',[250:50:550]);set(gca,'Xlim',[0,110]);set(gca,'XTick',[0:10:110]);p=polyfit(ua5,b5,2);y=polyval(p,v);q=polyfit(ua4,b4,2);y1=polyval(q,v);plot(v,y,v,y1);xlabel('ua/(km/h)')ylabel('发动机燃油消耗率b(g/(kw·h))')title('最高档与次高档等速行驶发动机燃油消耗率');gtext('最高挡');gtext('次高挡');2.最高挡和次高档等速百公里油耗曲线绘制程序clcclcclearn=600:1:4000;ig=[5.562.7691.6441.000.793];nt=0.85;r=0.367;m=3880;g=9.8;G=m*g;f=0.016;CDA=2.8;i0=5.43;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;n=[815,1207,1614,2012,2603,3006,3403,3804];B0=[1326.8,1354.7,1284.4,1122.9,1141.0,1051.2,1233.9,1129.7];B1=[-416.46,-303.98,-189.75,-121.59,-98.893,-73.714,-84.478,-45.291];B2=[72.379,36.657,14.524,7.0035,4.4763,2.8593,2.9788,0.71113];B3=[-5.8629,-2.0553,-0.51184,-0.18517,-0.091077,-0.05138,-0.047449,-0.00075215];B4=[0.17768,0.043072,0.0068164,0.0018555,0.00068906,0.00035032,0.00028230,-0.000038568];Ff=G*f;fori=1:1:8ua4(i)=0.377*r*n(i)/(ig(4)*i0);Fz4(i)=Ff+(CDA*ua4(i).^2)/21.15;Pe4(i)=Fz4(i).*ua4(i)./(3600*nt);b4(i)=B0(i)+B1(i)*Pe4(i)+B2(i)*Pe4(i).^2+B3(i)*Pe4(i).^3+B4(i)*Pe4(i).^4;pg=7;Q4(i)=Pe4(i).*b4(i)./(1.02.*ua4(i).*pg);plot(ua4(i),Q4(i),'r*');holdonendfori=1:1:5ua5(i)=0.377*r*n(i)/(ig(5)*i0);Fz5(i)=Ff+(CDA*ua5(i).^2)/21.15;Pe5(i)=Fz5(i).*ua5(i)./(3600*nt);b5(i)=B0(i)+B1(i)*Pe5(i)+B2(i)*Pe5(i).^2+B3(i)*Pe5(i).^3+B4(i)*Pe5(i).^4;pg=7;Q5(i)=Pe5(i).*b5(i)./(1.02.*ua5(i).*pg);plot(ua5(i),Q5(i),'b*');holdonendv=20:0.5:130;p=polyfit(ua5,Q5,3);y=polyval(p,v);q=polyfit(ua4,Q4,3);y1=polyval(q,v);plot(v,y,v,y1);axis([10,100,12,28]);title('最高档与次高档等速百公里油耗曲线');xlabel('ua(km/h)');ylabel('百公里油耗（L/100km）');gtext('次高挡'),gtext('最高档');3.六工况循环行驶百公里油耗绘制程序clccleari0=5.43;ig=[5.562.7691.6441.000.793];r=0.367;nT=0.85;CDA=2.8;f=0.016;G=3880*9.8;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;m=3880;%汽车的基本参数设定n0=[8151207161420122603300634033804];B00=[1326.81354.71284.41122.91141.01051.21233.91129.7];B10=[-416.46-303.98-189.75-121.59-98.893-73.714-84.478-45.291];B20=[72.37936.65714.5247.00354.47632.85932.97880.71113];B30=[-5.8629-2.0553-0.51184-0.18517-0.091077-0.05138-0.047449-0.00075215];B40=[0.177680.0430720.00681640.00185550.000689060.000350320.00028230-0.000038568];Ff=G*f;n=600:1:4000;%1*3401数组B0=spline(n0,B00,n);B1=spline(n0,B10,n);B2=spline(n0,B20,n);%使用三次样条插值，保证曲线的光滑连续B3=spline(n0,B30,n);B4=spline(n0,B40,n);ua5=0.377*r*n./(i0*ig(5));%求出发动机转速范围内对应的Ⅳ档车速F5=f*G+CDA*(ua5.^2)/21.15;%求出滚动阻力和空气阻力的和P_fw5=F5.*ua5./(nT*3.6*1000);%求出阻力功率fori=1:1:3401%用拟合公式求出各个燃油消耗率b5(i)=B0(i)+B1(i)*P_fw5(i)+B2(i)*(P_fw5(i))^2+B3(i)*(P_fw5(i))^3+B4(i)*(P_fw5(i))^4;endpg=7.42;%汽油的重度取7.42N/Lua5_m=[40,50,60];%匀速阶段的车速s_m=[125,250,250];%每段匀速走过的距离b5_m=spline(ua5,b5,ua5_m);%插值得出对应速度的燃油消耗率F5_m=f*G+CDA*(ua5_m.^2)/21.15;%车速对应的阻力P_fw5_m=F5_m.*ua5_m./(nT*3.6*1000);%发动机功率Q5_m=P_fw5_m.*b5_m.*s_m./(102.*ua5_m.*pg)%以四挡车速为例计算匀速油耗a=0.20;ua1=25:1:45;%把速度范围以1km/h为间隔进行划分delta=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*1^2*i0^2*nT)/(m*r^2);P0=(G*f*ua5/3600+CDA*ua5.^3/76140+a.*delta*m*ua5/3600)/nT;P=(G*f*ua1/3600+CDA*ua1.^3/76140+a.*delta*m*ua1/3600)/nT;fori=1:1:3401%重新利用拟合公式求出b与ua的关系b0(i)=B0(i)+B1(i)*P0(i)+B2(i)*(P0(i))^2+B3(i)*(P0(i))^3+B4(i)*(P0(i))^4;endb1=spline(ua5,b0,ua1);%插值出各个速度节点的燃油消耗率Qt1=P.*b1./(367.1*pg);%求出各个速度节点的