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基于碳平衡法的排气直采式油耗测量系统研究

作　者: 喻赣湘
导　师: 曹飞
学　校: 重庆交通大学
专　业: 交通运输工程
关键词: 碳平衡法排气直采式油耗测量 Fluent 流量计
分类号: U467.498
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要

随着我国的汽车产量和保有量的高速增长，以及我国汽车燃油经济性水平普遍不高，而汽车的能源消耗又占据了整个交通能耗的较大比例，所以提高汽车的燃油经济性，成为我国汽车产业发展以及交通运输行业节能减排的重要任务。对于大量的在用营运车辆来说，如果要按照新产品准入时采用的实验室转鼓法或场地法来进行燃油消耗量测量，费时费力，而且受设备和场地条件的限制，几乎不可能完成。因此研究一种方便快捷，满足精度要求、低成本的适合普通汽车综合性能检测站的室内燃油消耗量测试系统，对于建立在用汽车燃油消耗量指标体系具有重要意义。本文阐述在简易工况法的基础上，开发采用碳平衡法原理的燃油消耗量直采式检测系统，通过测量汽车尾气排放的流量以及排气中含碳成分的浓度，实现汽车和发动机不解体燃油消耗量的测量。本文重点研究了基于碳平衡法的排气直采式油耗测量中的流量传感器选型、尾气采集测试管道最佳布局方法以及油耗测量模型的建立等油耗测量系统的重点问题。采取计算机仿真分析手段，利用大型CFD分析软件Fluent，分析了三种不同的流量传感器对管道内气体流场的改变情况以及三种尾气采集测试管道的不同布局方案，确定对管道内流场改变最小的流量传感器作为最佳传感器，确定对管道内气体温度场改变最小的布局方案为最佳布局，为测试系统中流量传感器的选型及测试管道的布局提供了依据。采用数学分析的方法，建立了较为精确的基于碳平衡法的油耗计算数学模型和相应算法，并选取了四种典型商用车车型进行油耗仪与碳平衡法排气直采式油耗测量方法的对比试验，验证了所建模型和算法的正确性和实用性。本研究成果解决了基于碳平衡法原理的燃油消耗量直采式检测系统中的相关问题，构建了适合普通汽车综合性能检测站生产成本和生产节拍的车辆燃油消耗量检测系统，为配合在用车油耗监管工作，推动国家节能减排政策的推广和实施提供了重要的技术支撑。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-16
  1.1 论文研究的必要性  9-11
    1.1.1 机动车保有量分析  9-10
    1.1.2 我国燃油消耗现状  10-11
  1.2 油耗测量国内外研究现状  11-14
    1.2.1 国外研究现状  11-13
    1.2.2 国内研究情况  13-14
  1.3 论文研究的主要内容  14-16
第二章排气直采式燃油消耗测量方法及 Fluent 软件介绍  16-25
  2.1 燃油经济性的概念及基本试验方法  16-19
    2.1.1 我国燃油消耗标准  16-17
    2.1.2 燃油消耗表示方式  17-18
    2.1.3 燃油消耗测量方法  18-19
  2.2 排气直采式油耗测量  19-20
  2.3 排气直采式与排气稀释油耗测量分析对比  20-21
  2.4 排气直采法碳平衡油耗检测技术要点分析  21-22
  2.5 大型商用 CFD 分析软件 Fluent 介绍  22-25
    2.5.1 Fluent 简介  22-23
    2.5.2 Fluent 组成  23-24
    2.5.3 Fluent 优点  24-25
第三章流量计的选型及尾气采集测试管道布局  25-45
  3.1 流量计的初步选取  25-26
  3.2 三种流量计原理分析  26-29
    3.2.1 热式流量计  26-28
    3.2.2 V 锥流量计  28
    3.2.3 孔板流量计  28-29
  3.3 Fluent 对三种流量计的分析  29-39
    3.3.1 流体力学相关知识  30-32
    3.3.2 数学原理  32-33
    3.3.3 物理模型的建立  33-37
    3.3.4 三种流量计速度场对比分析  37-39
  3.4 流量计的测试管道布局  39-43
  3.5 本章小结  43-45
第四章油耗测量模型  45-68
  4.1 碳平衡法  45-47
  4.2 模型建立  47-51
  4.3 控制算法及系统软件实现  51-52
  4.4 多参量流量积算算法  52-53
  4.5 经验模态分解估算方法  53-55
  4.6 系统控制软件设计  55-58
    4.6.1 控制系统多线程设计与实现  56-57
    4.6.2 控制系统多线程的编程实现  57-58
  4.7 试验分析验证  58-65
    4.7.1 对比试验方案设计  58-60
    4.7.2 试验设备及试验内容  60
    4.7.3 试验结果分析  60-65
  4.8 试验误差分析  65-66
    4.8.1 硬件误差分析  65-66
    4.8.2 软件计算方法误差  66
  4.9 本章小结  66-68
第五章油耗测量系统组建的相关问题  68-76
  5.1 气体分析平台测试原理及选型分析  69-73
    5.1.1 气体分析单元原理、结构和技术指标  69-71
    5.1.2 尾气分析平台主要技术指标  71-73
  5.2 温湿度计应用  73
  5.3 测功机选用参数及技术指标  73-74
  5.4 系统数据模块设计  74-75
    5.4.1 数字量输入模块设计  74
    5.4.2 模拟量输入模块的设计  74-75
    5.4.3 硬件的集成以及可靠性设计  75
  5.5 本章小结  75-76
第六章结论与展望  76-78
  6.1 结论  76-77
  6.2 展望  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-82
在学期间发表的论著及取得的科研成果  82

基于碳平衡法的排气直采式油耗测量系统研究

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