摘 要

重型车国六标准首次提出了对排放和油耗联合管控的要求，在进行柴油机污染物排放测试的同时，必须测量CO₂排放和燃油消耗量；在进行柴油机油耗测试的同时，也必须测量气态污染物和颗粒物的排放。目前，管控限值还没有完全被确定。为了弄清柴油机的排放与油耗之间是否存在着相互制约的关系，本文针对采集到的运营车辆排放与油耗数据进行了相关性分析。

论文将燃油消耗量作为评估车辆油耗水平的数据，选择了NO、CO、CO₂、HC、PM这五种污染物，分别研究了他们与燃油消耗率的相关性。对于相关性分析的研究调查，论文选取了简单相关分析的方法，并借助统计分析软件SPSS（Statistical Product and Service Solution），计算了上述排放污染物与油耗的Pearson相关系数，从而确定了各排放物与油耗之间的相关性。

研究结果表明：CO₂排放与油耗呈中等程度的正相关；颗粒物数量与油耗呈中等程度的正相关；NO排放与油耗呈较弱的正相关；CO排放与油耗呈极弱的正相关；HC排放与油耗呈较弱的负相关。

关键词：柴油机；排放；油耗；相关性分析；Pearson相关系数；

Abstract

In the new emissions standard, a unite control of emissions and fuel consumption is proposed. The unite control requires that CO₂ emissions and the fuel consumption must be measured when engine pollution emissions is tested. Similarly, when the engine fuel consumption is tested, we must test its emissions behavior as well.But the limited value has not been determined yet, that may be caused by the relationship between the emissions and fuel consumption. So we decide to study the correlation between the fuel consumption and emissions in the vehicle.

SPSS, a kind of statistical analysis software, is used in this paper to determine the correlation of the fuel consumption and emissions by processing the data and calculate the Pearson correlation coefficient. In this paper, the specific fuel consumption is used as date to evaluate fuel consumption level. Because of the emissions of vehicle are varied, including CO, HC, NO_X and etc. Several of them are selected for correlation analysis with the specific fuel consumption.

Following conclusions are found:There is a moderate positive correlation between the PN and fuel consumption; There is a moderate positive correlation between the CO₂ emissions and fuel consumption; There is a weak positive correlation between the NO emissions and fuel consumption; There is a very weak positive correlation between the CO emissions and fuel consumption; There is a weak negative correlation between the HC emissions and fuel consumption.

Key Words：diesel engine；fuel consumption; emissions; correlation analysis; Person correlation coefficient.

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究的目的及意义 2

1.3 研究内容 2

1.4 国内外研究现状 2

第二章 分析方法研究 4

2.1 常用的分析方法 4

2.2 分析方法的选择 6

2.3 分析方法的简介 7

第三章 数据来源及其预处理 10

3.1 数据来源 10

3.2 数据频率的归一化处理 10

3.3 数据的对齐处理 12

第四章 基于SPSS软件的相关性分析 15

4.1 燃油消耗率与NO排放的相关性分析 16

4.2 燃油消耗率与CO排放的相关性分析 18

4.3 燃油消耗率与CO₂排放的相关性分析 19

4.4 燃油消耗率与HC排放的相关性分析 19

4.5 燃油消耗率与颗粒物数量的相关性分析 20

第五章 结论与展望 22

5.1 结论 22

5.2 展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪论

1.1 研究背景

节能减排是全球关注的焦点问题。随着社会经济的高速发展，我国汽车保有量迅速增长。据我国公安部统计，到2018年底为止，我国汽车保有量已达到2.4亿辆，相比2017年增加了2 285万辆，增幅达到了10.51%^[1]。该现象表明：我国车辆能源消耗量剧增，环境污染压力持续加重。

汽车排放的尾气含有多种化合物，包括氮氧化合物（NO_X）、碳氢化合物（HC）、二氧化碳（CO₂）、一氧化碳（CO）、固体悬浮颗粒（PM）等。这些排放物不仅会伤害人体的健康，还会破坏地球的生态环境。二氧化碳（CO₂）会带来温室效应，导致极地冰川融化、海平面上升等一系列的生态问题；一氧化碳（CO）无色无味，会造成人体的缺氧，从而引起头痛、视觉模糊、耳鸣、短暂晕厥等症状，严重时致人死亡；氮氧化合物（NO_X）严重危害着人体的呼吸系统，还会导致酸雨等生态问题；碳氢化合物（HC）对人体有很强的致癌作用，还会与氮氧化合物反应产生光化学烟雾，对人的视觉系统、呼吸系统都有极大的危害。

为了应对车辆能源消耗与排放污染等一系列问题，自1959年美国控制汽油车CO与HC的尾气排放开始，各国相继出台排放法规来控制车辆污染物的排放。如今，世界上已经有了许多完整的排放限制体系。其中最具代表性的有欧洲标准体系，美国标准体系和日本标准体系。我国沿用了欧洲标准体系，自1990年开始实行排放控制——国一排放标准。2019年，国五排放标准停用，新的国六排放标准开始实行。生态环境部发布了《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》（简称重型车国六标准）。