汽车理论大作业题目：货车的燃油经济性分析院系名称：机电工程学院班级： 1208107 学号： ********** 学生姓名：***成绩评阅人图1是货车装用发动机的负荷特性与万有特性:图1汽油发动机的负荷特性与万有特性1——815r/min 2——1207r/min 3——1614r/min 4——2012r/min 5——2603r/min 6——3006r/min 7——3403r/min 8——3804r/min负荷特性曲线的拟合公式为：b=B 0+B 1P e +B 2P e 2+B 3P e 3+B 4P e 4式中，b 为燃油消耗率[g/(kW.h)];Pe 为发动机净功率（kW ）。

id 计算与绘制题1.3中货车的 1）汽车功率平衡图。

2）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。

3）利用计算机求货车按JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公里油耗。

计算中确定燃油消耗值b 时，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。

汽油发动机使用外特性的Tq-n 曲线的拟合公式为: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n min =600r/min,最高转速n max =4000r/min 。

装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880kg 车轮半径 0.367m 传动系机械效率 ηT =0.85 滚动阻力系数 f =0.013 空气阻力系数×迎风面积 C D A =2.77m 2 主减速器传动比 i 0=5.83飞轮转动惯量 I f =0.218kg •m 2 二前轮转动惯量 I w1=1.798kg •m 223419.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000q n n n n T =-+-+-四后轮转动惯量I w2=3.598kg•m2变速器传动比i g(数据如下表)Ⅰ档Ⅱ档Ⅲ档Ⅳ档Ⅴ档五档变速器 5.56 2.769 1.644 1.00 0.793轴距 L=3.2m质心至前轴距离（满载） a=1.974m质心高（满载） hg=0.9m解：（1）汽车功率平衡图汽车功率平衡方程式为：P e=1ηT(Gfu a3600+Giu a3600+C D Au a376140+δmu a3600dudt)=1ηT(Gfu a3600+C D Au a376140)车速与发动机转速换算公式为：u a=0.377nr i g i0功率计算公式为：P e=T tq i g i0ru a利用matlab软件编程得到汽车功率平衡图：（2）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线图2 汽车功率平衡图先确定最高档和次高档的发动机转速的范围，然后利用u a=0.377rn求出对应i0i g档位的车速。

由于汽车是等速行驶，因此发动机发出的功率应该与汽车受到的阻然后根据不同的P e和n，用题力功率折合到曲轴上的功率相等，即P e=(F f+F w)u a3600ηT中给出的拟合公式求出对应工况的燃油消耗率。

先利用表中的数据，使用插值法，求出每个n值所对应的拟合式系数：B0,B1,B2,B3,B4。

在这里为了保证曲线的光滑性，使用了三次样条插值。

利用求得的各个车速对应下的功率求出对应的耗油，即可求出对应的车速的百公里油耗量燃油消耗率b。

利用公式：Q s=Pb1.02u aρg（L/100km）。

实际绘出的最高档与次高档的等速百公里油耗曲线如下：图 3 最高档与次高档的等速百公里油耗曲线从图上可以明显看出，第四档的油耗比在同一车速下，五档的油耗高一些。

这是因为在同一车速等速行驶下，汽车所受到的阻力基本相等，因此P e基本相等，但是在同一车速下，四档的负荷率要比五档小。

这就导致了五档的油耗较小。

但是上图存在一个问题，就是在两头百公里油耗的变化比较奇怪。

这是由于插值点的范围比节点的范围要来得大，于是在转速超出了数据给出的范围的部分，插值的结果是不可信的。

但是这对处在中部的插值结果影响不大。

而且在完成后面部分的时候发现，其实只需使用到中间的部分即可。

（3）按JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公里油耗。

从功率平衡图上面可以发现，III档、IV档与V档可以满足六工况测试的速度范围要求。

分为III档、IV档与V档进行计算。

先求匀速行驶部分的油耗：先使用P e =(F f +F w )u a 3600ηT，求出在各个速度下，发动机所应该提供的功率。

然后利用插值法求出，三个匀速行驶速度对应的燃油消耗率b 。

由Q =Pbs102u a ρg求出三段匀速行驶部分的燃油消耗量（mL ）。

对于每个区段，以1km/h 为区间对速度区段划分。

对应每一个车速u a ，都可以求出对应的发动机功率：P=1ηT(Gfu a3600+C D Au a 376140+δmu a 3600du dt)。

此时，车速与功率的关系已经发生改变，因此应该要重新对燃油消耗率的拟合公式中的系数进行插值。

插值求出对应的各个车速的燃油消耗率b ，进而用Q t =Pb367.1ρg 求出每个速度对应的燃油消耗率Q t0,Q t1,Q t2,……Q tn 。

每小段的加速时间：Δt =13.6dudt。

每一个小区间的燃油消耗量：Q n =12(Q t (n−1)+Q tn )Δt 。

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。

对于匀减速阶段，发动机处在怠速工况。

怠速燃油消耗率Q id 是一定值。

只要知道匀减速阶段的时间，就可以求出耗油量：Q d =Q id t 。

Q d =Q id t =0.299mL/s ×19.3s =5.77mL/s根据以上的计算，可以求出该汽车分别在三档和四档的六工况耗油量： 三档：Q s=ΣQs×100=1.0901+4.5618+5.2281+10.9027+8.8478+5.771075×100 =3.3861L四档：Q s=ΣQs×100=0.7950+3.5056+3.5751+544.5112+83.2463+5.771075×100=59.6654L五档：Q s=ΣQs×100=0.7226+3.1598+3.2839+2823+570.3352+5.771075×100 =316.8425L附录1.求功率平衡图时的代码：n=600:0.01:4000;u=0.377*0.367*n/(5.56*5.83);T=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;p=T*5.56*5.83.*u/(3600*0.367);plot(u,p)hold onp=(3880*9.8*0.013*u+2.77*u.^3/21.15)/(0.85*3600);plot(u,p)u=0.377*0.367*n/(2.769*5.83);p=T*2.769*5.83.*u/(3600*0.367);plot(u,p)p=(3880*9.8*0.013*u+2.77*u.^3/21.15)/(0.85*3600);plot(u,p)u=0.377*0.367*n/(1.644*5.83);p=T*1.644*5.83.*u/(3600*0.367);plot(u,p)p=(3880*9.8*0.013*u+2.77*u.^3/21.15)/(0.85*3600);plot(u,p)u=0.377*0.367*n/(1*5.83);p=T*1*5.83.*u/(3600*0.367);plot(u,p)p=(3880*9.8*0.013*u+2.77*u.^3/21.15)/(0.85*3600);plot(u,p)u=0.377*0.367*n/(0.793*5.83);p=T*0.793*5.83.*u/(3600*0.367);plot(u,p)p=(3880*9.8*0.013*u+2.77*u.^3/21.15)/(0.85*3600);plot(u,p)2.求等速百公里油耗线时的代码：n=600:0.01:4000;n0=[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 0.000350320.00028230 -0.000038568];b0=interp1(n0,B0,n,'spline');b1=interp1(n0,B1,n,'spline');b2=interp1(n0,B2,n,'spline');b3=interp1(n0,B3,n,'spline');b4=interp1(n0,B4,n,'spline');u=0.377*0.367*n/(1*5.83);p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;q=p.*b./(1.02*u*7*9.8);plot(u,q)hold onu=0.377*0.367*n/(0.793*5.83);p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;q=p.*b./(1.02*u*7*9.8);plot(u,q)axis([0 110 0 3])3.求六工况循环行驶的百公里油耗匀速行驶工况：n=600:0.01:4000;n0=[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 0.000350320.00028230 -0.000038568];b0=interp1(n0,B0,n,'spline');b1=interp1(n0,B1,n,'spline');b2=interp1(n0,B2,n,'spline');b3=interp1(n0,B3,n,'spline');b4=interp1(n0,B4,n,'spline');u=0.377*0.367*n/(1.644*5.83);p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15).*u/(3600*0.85);p1=interp1(u,p,25,'linear')p2=interp1(u,p,40,'linear')p3=interp1(u,p,50,'linear')b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;a1=interp1(p,b,p1,'linear')a2=interp1(p,b,p2,'linear')a3=interp1(p,b,p3,'linear')q=p.*b*60./(102*u*7*9.8);q1=interp1(p,q,p1,'linear')q=p.*b*250./(102*u*7*9.8);q2=interp1(p,q,p2,'linear')q3=interp1(p,q,p3,'linear')u=0.377*0.367*n/(1*5.83);p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;a1=interp1(p,b,p1,'linear')a2=interp1(p,b,p2,'linear')a3=interp1(p,b,p3,'linear')q=p.*b*60./(102*u*7*9.8);q1=interp1(p,q,p1,'linear')q=p.*b*250./(102*u*7*9.8);q2=interp1(p,q,p2,'linear')q3=interp1(p,q,p3,'linear')u=0.377*0.367*n/(0.793*5.83);p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;a1=interp1(p,b,p1,'linear')a2=interp1(p,b,p2,'linear')a3=interp1(p,b,p3,'linear')q=p.*b*60./(102*u*7*9.8);q1=interp1(p,q,p1,'linear')q=p.*b*250./(102*u*7*9.8);q2=interp1(p,q,p2,'linear')q3=interp1(p,q,p3,'linear')匀加速工况：n=600:0.01:4000;n0=[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 0.000350320.00028230 -0.000038568];b0=interp1(n0,B0,n,'spline');b1=interp1(n0,B1,n,'spline');b2=interp1(n0,B2,n,'spline');b3=interp1(n0,B3,n,'spline');b4=interp1(n0,B4,n,'spline');u=0.377*0.367*n/(1.644*5.83);p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15+1.06*3880*0.898).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;q=p.*b./(367.1*7*9.8);t=0.377*0.367*0.01/(0.898*1.644*5.83);%Q=trapz(q*t)p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15+1.06*3880*0.714).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;q=p.*b./(367.1*7*9.8);t=0.377*0.367*0.01/(0.714*1.644*5.83);%Q=trapz(q*t)u=0.377*0.367*n/(1*5.83);p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15+1.05*3880*0.898).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;q=p.*b./(367.1*7*9.8);t=0.377*0.367*0.01/(0.898*1*5.83);%Q=trapz(q*t)p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15+1.05*3880*0.714).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;q=p.*b./(367.1*7*9.8);t=0.377*0.367*0.01/(0.714*1*5.83);%Q=trapz(q*t)u=0.377*0.367*n/(0.793*5.83);p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15+1.04*3880*0.898).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;q=p.*b./(367.1*7*9.8);t=0.377*0.367*0.01/(0.898*0.793*5.83);%Q=trapz(q*t)p=(3880*9.8*0.013+2.77*u.^2/21.15+1.04*3880*0.714).*u/(3600*0.85);b=b0+b1.*p+b2.*p.^2+b3.*p.^3+b4.*p.^4;q=p.*b./(367.1*7*9.8);t=0.377*0.367*0.01/(0.714*0.793*5.83);%Q=trapz(q*t)。