Próba oceny ekonomiczności pracy silników wysokoprężnych przeznaczonych do napędu samochodów ciężarowych



Podobne dokumenty
OCENA WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNYCH DOŁADOWANYCH SILNIKÓW ROLNICZYCH

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

SYMULACYJNE BADANIE ELASTYCZNOŚCI SILNIKÓW FIRMY MAN

ELASTYCZNOŚĆ WSPÓŁCZESNYCH SILNIKÓW O ZAPŁONIE ISKROWYM

PRÓBA POPRAWY WSKAŹNIKÓW EKONOMICZNYCH SILNIKA TURBODOŁADOWANEGO

DEGA. Diesel and Gas Mixture. LPG Powietrze. Spaliny ON + LPG. tylko ON!! ON+LPG. Termopara spalin ON + LPG. Wykres mocy [KW]

Środowiskowe aspekty wykorzystania paliw metanowych w transporcie

TEMAT: PARAMETRY PRACY I CHARAKTERYSTYKI SILNIKA TŁOKOWEGO

Dane techniczne Obowiązują dla roku modelowego Amarok

STOCHOWSKA WYDZIAŁ IN

Zadania i funkcje skrzyń biegów. Opracował: Robert Urbanik Zespół Szkół Mechanicznych w Opolu

Dane techniczne Obowiązują dla roku modelowego Crafter

OCENA PORÓWNAWCZA ZUśYCIA PALIWA SILNIKA CIĄGNIKOWEGO ZASILANEGO BIOPALIWEM RZEPAKOWYM I OLEJEM NAPĘDOWYM

Dane techniczne Obowiązują dla roku modelowego Caravelle

CHARAKTERYSTYKA GĘSTOŚCI CZASOWEJ JAKO PODSTAWOWY CYKL OBCIĄŻEŃ W BADANIACH CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH

Furgon kompakt z rozstawem osi 3200 mm. Dopuszczalna masa całkowita w kg Napęd na koła przednie 4 x 2

Spełnienie wymagań EURO4 i EURO5 przez autobusy na ON i CNG analiza porównawcza, na przykładzie wybranej floty pojazdów

Zarządzenie Nr 0151/OC/78/2008 BURMISTRZA MIASTA USTKA z dnia 15 kwietnia 2008 r.

WPŁYW KĄTA WYPRZEDZENIA WTRYSKU NA JEDNOSTKOWE ZUŻYCIE PALIWA ORAZ NA EMISJĘ SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH W SILNIKU ZS ZASILANYM OLEJEM RZEPAKOWYM

Piotr Ignaciuk *, Leszek Gil **, Stefan Liśćak ***

DŁUGODYSTANSOWY. Ekonomiczne rozwiązanie dla pokonujących długie trasy. Sterownik LPG/CNG do silników Diesel.

Doświadczenia praktyczne z eksploatacji samochodów elektrycznych

Zarządzenie Nr 44/12 Wójta Gminy Ryjewo z dnia 29 maja 2012 roku

Kompakt z rozstawem osi 3250 mm, z dachem wysokim

ZAAWANSOWANE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE I BADANIA EKSPLOATACYJNE MIEJSKIEGO SAMOCHODU OSOBOWEGO Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM e-kit

Autobusy zasilane skroplonym gazem ziemnym - LNG

Rozwój krajowego rynku CNG na tle państw UE: szanse i zagrożenia

Dane techniczne samochodów Fiat Panda Trekking i Fiat Panda 4x4.

Nowe układy napędowe Volvo: większa moc i niższe zużycie paliwa

KARTY POMIAROWE DO BADAŃ DROGOWYCH

Dane techniczne. Kompakt z rozstawem osi 3250 mm, z dachem wysokim. Kompakt z rozstawem osi 3250 mm, z dachem normalnym.

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

ANALIZA WPŁYWU NIESYMETRII NAPIĘCIA SIECI NA OBCIĄŻALNOŚĆ TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH

Problemy Inżynierii Rolniczej nr 4/2007

Silniki Scania Euro 6 moc na miarę każdego zadania

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

FORMULARZ OFERTY ZAŁĄCZNIK NR 2 DO SIWZ ... /wzór/ 2 REGIONALNA BAZA LOGISTYCZNA ul. Marsa Warszawa. My/Ja* niżej podpisani...

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (UE) NR

Analiza porównawcza techniczno-ekonomicznych aspektów eksploatacji autobusów miejskich zasilanych olejem napędowym i gazem CNG

Moment obrotowy i moc silnika a jego obciążenie (4)

STANOWISKOWE BADANIE ZESPOŁU PRZENIESIENIA NAPĘDU NA PRZYKŁADZIE WIELOSTOPNIOWEJ PRZEKŁADNI ZĘBATEJ

EZ 80. Koparki Gąsienicowe Zero Tail. Kompaktowa konstrukcja, a jednocześnie wysoka wydajność

Dane techniczne Nowe BMW i3

Jacek Nowakowski Gas Business Development Manager

Realizacja metodyki SORT pomiaru zużycia paliwa autobusów

WPŁYW ZASILANIA SILNIKA PERKINS 1104C BIOETANOLEM NA EKONOMICZNE I ENERGETYCZNE WSKAŹNIKI JEGO PRACY

Analiza kosztów eksploatacji pojazdów komunikacji miejskiej na przykładzie Miejskiego Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego w Lublinie

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Logistyka - nauka. Wpływ zastosowania paliwa z dodatkiem etanolu do zasilania silników spalinowych na skład spalin

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

Biogas buses of Scania

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 4(100)/2014

BADANIA ZUŻYCIA ELEMENTÓW UKŁADU WTRYSKOWEGO SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM ZASILANEGO PALIWAMI ROŚLINNYMI

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

Crafter masy i wymiary Masy

(Akty o charakterze nieustawodawczym) ROZPORZĄDZENIA

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Wyznaczanie granicznej intensywności przedmuchów w czasie rozruchu

Mgr inż. Marta DROSIŃSKA Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

WYBRANE PROBLEMY STOSOWANIA BIOPALIW DO ZASILANIA SILNIKÓW Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

Czy technologia Duala Fuel przyśpieszy rozwój rynku NGV w Europie?

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

ANALIZA ENERGOCHŁONNOŚCI RUCHU TROLEJBUSÓW

Dane techniczne. Ogólna specyfikacja modelu Astra Nadwozie 3-drzwiowy 5-drzwiowy Kombi. Wysokość (mm) Długość (mm)

Metan z procesów Power to Gas - ekologiczne paliwo do zasilania silników spalinowych.

Sposób pomiaru zużycia paliwa przez sprzęt: pływający, silnikowy, pożarniczy

Wyznaczanie optymalnych parametrów pojazdu trakcyjnego w warunkach zakłócenia ruchu pociągów

PORÓWNANIE WYKRESU INDYKATOROWEGO I TEORETYCZNEGO - PRZYKŁADOWY TOK OBLICZEŃ

METODYKA BADAŃ MAŁYCH SIŁOWNI WIATROWYCH

Funkcjonalność urządzeń pomiarowych w PyroSim. Jakich danych nam dostarczają?

BADANIA EMISJI ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH W STATKACH POWIETRZNYCH

Charakterystyki prędkościowe silników spalinowych

Podwozie ze skrzynią ładunkową, kompakt z rozstawem osi 3250 mm, kabina podwójna

ENIKA Sp. z o.o. Jesteśmy firmą specjalizującą się w projektowaniu i produkcji wysokiej jakości urządzeń.

DPU5545. Specjalista do ciężkich gleb

ET16. Kompaktowa swoboda ruchu w klasie koparek 1,5- tonowych. Konwencjonalne Koparki Gąsienicowe Z Nadwoziem

Badania sprawności autobusowego silnika spalinowego w warunkach ruchu miejskiego

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE

Dane techniczne. Nowe BMW X3. M40i

ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

Redukcja emisji substancji szkodliwych dzięki wprowadzeniu paliw metanowych analiza dla pojedynczego pojazdu. mgr Łukasz Kowalski

PROGRAM WDROŻENIA PALIW ALETERNATYWNYCH w MZK SŁUPSKS

WYTYCZNE PRZY KUPNIE NOWEGO SAMOCHODU

Wpływ rodzaju paliwa gazowego oraz warunków w procesu spalania na parametry pracy silnika spalinowego mchp

Dane Techniczne. SPMT modułowa platforma transportowa 4 osiowa.

Wpływ składu mieszanki gazu syntetycznego zasilającego silnik o zapłonie iskrowym na toksyczność spalin

Optymalizacja rezerw w układach wentylatorowych spełnia bardzo ważną rolę w praktycznym podejściu do zagadnienia efektywności energetycznej.

ZUśYCIE PALIWA PRZEZ SILNIKI POJAZDÓW BOJOWYCH W RZECZYWISTYCH WARUNKACH RUCHU

Seria Jubileuszowa. Rozwiązania informatyczne. Sprężarki śrubowe Airpol PRM z przetwornicą częstotliwości. oszczędność energii. ochrona środowiska

BADANIA PARAMETRÓW RUCHU WYBRANYCH WÓZKÓW WIDŁOWYCH

LNG. Nowoczesne źródło energii. Liquid Natural Gas - Ekologiczne paliwo na dziś i jutro. Systemy. grzewcze

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

OCENA ZUŻYCIA PALIWA PRZEZ SILNIK O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM PRZY ZASILANIU WYBRANYMI PALIWAMI

ZARZĄDZENIE NR 31/2012 STAROSTY RAWSKIEGO. z dnia 31 grudnia 2012 r.

Wpływ nowej normy oświetleniowej EN 13201: 2015 na istniejące instalacje oświetleniowe projektów zgodnie z normą PN - EN 13201:2007

Wykorzystanie LNG do zasilania pojazdów mechanicznych. Rafał Gralak

Transkrypt:

ARCHIWUM MOTORYZACJI 1, pp. 31-40 (2006) Próba oceny ekonomiczności pracy silników wysokoprężnych przeznaczonych do napędu samochodów ciężarowych JAROMIR MYSŁOWSKI Politechnika Szczecińska W artykule przedstawiono próbę zastosowania zastępczego jednostkowego zużycia paliwa do oceny ekonomiczności pracy silników wysokoprężnych samochodów ciężarowych. Przedstawiono wyniki dotychczasowych badań oraz propozycję wykorzystania charakterystyki gęstości czasowej silnika dla określenia wartości jednostkowego zużycia paliwa. 1. Wprowadzenie Burzliwy rozwój motoryzacji spowodował konieczność ograniczenia jej szkodliwego działania na otoczenie. Związane jest to z coraz ostrzejszymi wymaganiami odnośnie ochrony środowiska naturalnego. Trwające trudności paliwowoenergetyczne powodują stałe poszukiwania nowych nośników energii oraz próby ograniczenia jej zużycia, co będzie skutkowało zmniejszeniem szkodliwego oddziaływania na otoczenie. Problem ten najwcześniej został zauważony w odniesieniu do silników samochodów ciężarowych dużej ładowności, gdzie ekonomiczność przewozów ma podstawowe znaczenie. Do rozwiązania problemu poprawy ekonomiczności oraz zmniejszenia toksyczności w przypadku tych silników również konieczne było nowe podejście, odbiegające od tradycyjnych rozwiązań. Jeżeli chodzi o silniki samochodów ciężarowych były one podatniejsze na spełnienie zaostrzonych wymogów już od lat i w ich konstrukcji dokonał się znaczący postęp wymuszony przez restrykcyjne przepisy, z jednej strony, oraz konieczność obniżenia kosztów związanych ze zużyciem paliwa, z drugiej. Im mniejsze będzie zużycie paliwa przez silnik, tym globalna ilość toksycznych składników wydalanych przez silnik do atmosfery będzie mniejsza. W ten sposób kluczowym problemem pozwalającym na spełnienie tych postulatów jest obniżenie zużycia paliwa przez silnik. Najogólniejszym wskaźnikiem ekonomiczności pracy silnika (ekonomiczności samochodu) jest zużycie paliwa mierzone w dm 3 /100 km. Jest to jednak wskaźnik mało orientacyjny, nie uwzględniający takich warunków eksploatacyjnych, jak: prędkość jazdy, jej długotrwałość, obciążenie, stan drogi i okres eksploatacji. Z drugiej zaś strony jest to wskaźnik najczęściej używany, podawany w opisach technicznych sa-

32 J. Mysłowski mochodów. Czasami w odniesieniu do samochodów ciężarowych podaje się kontrolne zużycie paliwa przy określonej szybkości jazdy (V=60 km/h) zaś w odniesieniu do samochodów osobowych podaje się zużycie paliwa w cyklu miejskim, cyklu pozamiejskim i wartość uśrednioną. Są to jednak wyniki badań symulacyjnych, wykonywanych podczas pewnego umownego cyklu pracy, a nie wyniki badań drogowych. W odniesieniu do silników istnieje wskaźnik bardziej dokładny jednostkowe zużycie paliwa, który również czasem bywa podawany w opisach technicznych, szczególnie samochodów ciężarowych dużej ładowności. Jednostkowe zużycie paliwa wyrażane w g/kwh ( g/kmh ) wskazuje, ile energii chemicznej zawartej w paliwie trzeba zużytkować dla wyprodukowania przez silnik jednej kilowatogodziny. Jest to o tyle korzystny wskaźnik, że nie zależy od objętości skokowej silnika (jego wielkości) oraz rodzaju stosowanego paliwa i dzięki temu można porównywać różne rodzaje silników, przeznaczone do różnych celów, zasilane zarówno benzyną, jak i olejem napędowym, czy też paliwami pochodzenia roślinnego. Wytwórnie ze względów reklamowych podają najczęściej wartość minimalnego jednostkowego zużycia paliwa lub rzadziej jego wartość przy prędkości obrotowej odpowiadającej mocy znamionowej. Zarówno jedna, jak i druga wartość w ograniczonym stopniu charakteryzują silnik pod względem ekonomiczności, niemniej jednak są to już informacje znacznie bardziej przydatne do celów praktycznych niż poprzednie. Niestety w odniesieniu do zużycia paliwa producenci są bardzo oszczędni w podawaniu danych co do jego przebiegu na charakterystyce zewnętrznej silnika, jak to ma miejsce z momentem obrotowym czy mocą silnika, nie mówiąc już o charakterystyce uniwersalnej. Dane takie pozwalałyby jednoznacznie ustalić, który z silników jest bardziej ekonomiczny. Jedyną możliwością uzyskania tej informacji pozostaje zatem przeprowadzenie badań symulacyjnych z wykorzystaniem danych podawanych przez producentów. Dokładne i szybkie określenie wartości jednostkowego zużycia paliwa, a więc parametru, od którego zależna jest ekonomiczność pracy silnika, jak i jego szkodliwe oddziaływanie na otoczenie jest sprawą bardzo istotną. Pozwala to na planowanie kosztów eksploatacyjnych użytkownika. Kompleksowy obraz jednostkowego zużycia paliwa w różnych stanach pracy silnika można przedstawić na charakterystyce uniwersalnej, na której pod krzywą maksymalnego momentu obrotowego znajduje się pole jego podaży [1]. Naniesienie na charakterystykę uniwersalną pól pracy ze stałym obciążeniem i prędkością obrotową dla danego przełożenia skrzyni biegów tworzy charakterystykę gęstości czasowej pracy silnika, która umożliwia dokładne określenie wartości jednostkowego zużycia paliwa. Daje to możliwość oceny właściwości eksploatacyjnych silnika w świetle stawianych wymagań. 2. Charakterystyka gęstości czasowej Charakterystykę gęstości czasowej silnika można wykonać wykorzystując wyniki badań drogowych czy poligonowych samochodu, nanosząc na charakterystykę uniwersalną jego silnika zakresy pracy przy określonym obciążeniu oraz prędkości obro-

Próba oceny ekonomiczności pracy silników wysokoprężnych 33 towej [5] lub zakładając z góry model pracy silnika i odpowiednio dzieląc jego charakterystykę uniwersalną [2]. Stosując pierwszy z opisanych sposobów uzyskano taką charakterystykę dla silnika 359 samochodu STAR przedstawioną na rysunku 1. Dla wykonania tego zadania wykorzystano aparaturę opracowaną do badań eksploatacyjnych samochodu, która umożliwiała wykonanie tzw. charakterystyk czasowych pracy samochodu i pozwalała na mierzenie następujących parametrów: - całkowitego czasu pracy silnika, - czasu pracy silnika w poszczególnych przedziałach obciążeń, - czasu jazdy na poszczególnych biegach, - liczby włączeń sprzęgła. Część zestawu aparatury pomiarowej, przeznaczonej do zliczania czasu pracy silnika w oznaczonych przedziałach jego charakterystyki, była wykonana w postaci uproszczonego systemu logicznego - zbioru 16 liczników czasu pracy. Do tego celu podzielono obszar charakterystyki uniwersalnej silnika na 16 pól zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 1, przy czym każde pole odpowiadało jednemu licznikowi. VIII III M o Nm 442 M o IV 335 XVI XII VII ge 218 XV ge 220g/ kwh g/kwh II ge-225 g/ kwh ge -230 g /kwh VI XIV ge -240 g/kwh ge 250 g/kwh 133 ge-260 g/kwh XI X I ge-400 g/kwh V IX XIII 0 700 1400 2100 2800 n min -1 Rys. 1. Charakterystyka uniwersalna silnika 359 z naniesionymi polami pracy. Fig. 1. The universal characteristic of 359 diesel engine.

34 J. Mysłowski Z przeprowadzonych badań szosowych i poligonowych (był to samochód typu półterenowego) wynika, że różne pola pracy silnika były eksploatowane z różną częstotliwością. Dzieląc je na grupy w zależności od prędkości obrotowej intensywność ta była następująca : pola I IV, średni czas pracy silnika w tym obszarze wynosił 1,125 % ogólnego czasu pracy, a suma czasu pracy była równa 4,49 %, pola V VIII, średni czas pracy silnika w tym obszarze wynosił 3,107 % ogólnego czasu pracy, a suma czasu pracy była równa 12,43 %, pola IX XII, średni czas pracy silnika w tym obszarze wynosił 7,08 % ogólnego czasu pracy, a suma czasu pracy była równa 28,33 %, pola XIII XVI, średni czas pracy silnika w tym obszarze wynosił 13,68 % ogólnego czasu pracy, a suma czasu pracy była równa 54,74 %. Wyniki te wskazują wyraźnie, że pola dotyczące biegu jałowego silnika można pominąć przy ocenie jego ekonomiczności pracy w oparciu o charakterystykę uniwersalną z racji na znikomą wartość ich udziału w całym polu pracy (4,49 %). Należy też mieć na uwadze fakt, że pole, które w założeniu oparte było o powierzchnię prostokąta o wymiarach M o n (0 2800) z racji na działanie zamontowanych podczas badań liczników czasu pracy (rys.1). Niestety nie w pełni odpowiadało ono charakterystyce uniwersalnej silnika ograniczonej od góry krzywą maksymalnego momentu obrotowego i w stosunku do teoretycznego założenia pod uwagę można było brać jedynie 92 % pola wspomnianego prostokąta. Z tego powodu licznik odpowiadający polu Nr IV wskazywał 0, bo znajdował się poza zasięgiem charakterystyki uniwersalnej silnika 359.Znacznie lepiej sytuację tę przedstawia charakterystyka gęstości czasowej w układzie słupkowym (rys. 2). Wartości udziałów procentowych jednostkowego zużycia paliwa wyznaczono stosując zależność: g e Fx = ΣF % 100 %, (1) gdzie: g e% procentowa wartość udziału jednostkowego zużycia paliwa (np. 200 g/kwh ) na charakterystyce uniwersalnej, F n pole powierzchni charakterystyki uniwersalnej ograniczone warstwicą, np. (200 g/kwh) dla określonej prędkości obrotowej lub zakresu prędkości, ΣF n całkowite pole powierzchni charakterystyki uniwersalnej, będące do dyspozycji użytkownika. W ten sposób można określić procentowe udziały poszczególnych wartości jednostkowego zużycia paliwa na charakterystyce uniwersalnej i na tej podstawie zastępcze zużycie paliwa dla obszaru całej charakterystyki. Charakterystyka gęstości czasowej według schematu preferowanego dla samochodów ciężarowych poruszających się po autostradach lub drogach szybkiego ruchu, jak x

Próba oceny ekonomiczności pracy silników wysokoprężnych 35 to podaje Scania [2], gdzie znacznie uproszczono sprawę dzieląc charakterystykę uniwersalną na cztery pola obciążenia silnika przedstawia rysunek 3. 2100-2800 1400-2100 n [1/min ] 700-1400 0-700 400 260 250 240 230 ge [g/kw h] 225 220 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Udział w [%] Rys. 2. Charakterystyka gęstości czasowej silnika 359. Fig. 2. Characteristic of engine 359 time density. M o % 100 M o 205 g/kwh IV I 195 g/kwh 210 g/kwh 230 g/kwh 200 g/kwh II 220 g/kwh 200 g/kwh III 0 25 50 75 100 n % Rys. 3. Charakterystyka gęstości czasowej silnika Scania DC 11 01 340. Fig. 3.Characteristic of time density of Scania DC 11 01 340 engine.

36 J. Mysłowski Zakłada się, że procentowy udział gęstości czasowej silnika zależny jest od ładowności samochodu i wyróżnia dwie kategorie samochodów [ 2 ] : pojazdy o masie 30 40 ton pojazdy o masie 50 60 ton a) I - 9 %, b) - 9 % II - 60 %, - 50 % III - 6 %, - 6 % IV - 25 %, - 35 % 35 30 25 n w [%] 75-100 25-75 20 15 10 Udział w [%] 0-25 240 230 220 210 205 ge [g/kwh] 200 195 5 0 Rys. 4. Charakterystyka gęstości czasowej silnika Scania DC 11 01 340 w układzie słupkowym. Fig. 4 Characteristic of time density of Scania DC 11 01 340 engine in a bar chart configuration. Charakterystyka gęstości czasowej w układzie słupkowym (rys. 4) uwzględnia jedynie pola rzeczywiście wykorzystywane na charakterystyce uniwersalnej i dzięki niej widać, jaka część charakterystyki uniwersalnej nie pokrywa się z prostokątem o wymiarach M omax n z, co będzie pomocne w dalszej analizie dotyczącej jednostkowego zużycia paliwa. 3. Zastępcze jednostkowe zużycie paliwa Ze względu na poszukiwane oszczędności możliwe do uzyskania przez dokładne określenie zużycia paliwa przez silnik, pożądaną informacją dla dyspozytorów firm transportowych jest określenie ilości zużywanego paliwa przez silnik samochodu ciężarowego przebywającego długą trasę z ładunkiem. Stąd poszukiwania firm skandynawskich [2, 5], których samochody przykładowo przebywają trasę z Göteborga do

Próba oceny ekonomiczności pracy silników wysokoprężnych 37 Istambułu. Wyliczenie przypuszczalnego zużycia paliwa jest zatem sprawa istotną, Stąd propozycja zastosowania jako miernika jego zastępczej wartości wynikającej z charakterystyki gęstości czasowej obciążenia silnika [3]. Obliczenie to może być wykonane przy pomocy średniej arytmetycznej ważonej z wykorzystaniem charakterystyki gęstości czasowej. Dla silnika Scania DC 11 01 340, którego charakterystykę w układzie słupkowym przedstawiono na rysunku 4, wygląda ono następująco: Σg u ein i g = (2) ez Σu i gdzie: g ei n - wartość jednostkowego zużycia paliwa w i tym polu charakterystyki gęstości czasowej określonym prędkością obrotową silnika, - udział procentowy i tego pola w charakterystyce gęstości czasowej. u i Dla silnika Scania DC 11 01 340 obliczona tą metodą wartość zastępczego jednostkowego zużycia paliwa wyniosła 212,25 g/kwh. Dla kilku silników wysokoprężnych wartości zastępczego jednostkowego zużycia paliwa wyliczone opisaną metodą podano w tabeli 1. Tabela 1. Zastępcze jednostkowe zużycie paliwa. Table 1. Substitute unit of the fuel consumption. g ez g/kwh Lp. Silnik g emin g/kwh g e (g ez - g emin ) 1. 359 ( rys.1) 218 256,36 38,36 14,96 2. 359* 218 231,62 13,62 5,88 3. Scania DC 11 01 340 192 212,25 20,25 9,54 4. MAN D 2566 M 210 226,60 16,60 7,32 5. MAN D 2566 MT 208 225,80 17,80 7,88 6. MAN D 2566 MK 205 221,80 16,80 7,57 7. 6 C 107 CNG 230 279,94 49,94 17,80 8. 6 CT107 CNG 210 266,59 56,59 21,20 * silnik 359 w zastosowaniu do samochodu wersji szosowej Jak wynika z danych przedstawionych w tabeli 1 dla różnych silników wysokoprężnych niedoładowanych, doładowanych oraz zasilanych gazem ziemnym, różnice między minimalną wartością jednostkowego zużycia paliwa podawaną przez producenta oraz wartością zastępczą wyznaczoną na podstawie charakterystyki uniwersalnej podanej przez producenta są różne i trudno dostrzec w nich prawidłowość. Widać wyraźnie, że znaczącym jest wpływ rodzaju eksploatacji (silnik STAR 359 eksploatowany w terenie i podczas jazd szosowych), sposób zasilania silnika powietrzem (doładowany, niedoładowany) oraz rodzaj paliwa (olej napędowy, gaz ziemny). W przypadku zasilania gazem ziemnym większe wartości jednostkowego zużycia paliwa wynikają z właściwości fizykochemicznych tego paliwa [6]. g e %

38 J. Mysłowski Pomijając silnik eksploatowany podczas jazd terenowych oraz silniki zasilane gazem ziemnym na rys.5 przedstawiono próbę uogólnienia uzyskanych rezultatów dla silników wysokoprężnych wolnossacych i doładowanych. jednostkowe zuzycie paliwa g/kwh i jego przyrost x10 250 200 150 100 50 0 359 DC 340 2566 M 2566 MT 2566 MK typ silnika gemin gez przyr.ge Rys. 5. Zastępcze jednostkowe zużycie paliwa. Fig. 5. Substitute unit of the fuel consumption. Po przebadaniu większej ilości silników (potrzebne są charakterystyki uniwersalne), będzie można pokusić się o próbę ich uogólnienia metodami statystycznymi. Silnik DC 11 01 340 jest silnikiem o największym minimalnym jednostkowym zużyciu paliwa z silników serii DC i DSC. Przeprowadzone badania symulacyjne jednostkowego zużycia paliwa przez silnik DC 11 01 340 dały korzystne rezultaty, bo jego wartość minimalna różniła się od danych producenta o 0,52 % i wynosiła 192,68 g/kwh oraz mieściła się z powodzeniem w przyjętym polu tolerancji wynoszącym ± 5 % [5]. Tę wartość tolerancji przyjęto na podstawie analizy wzoru: Gh g = 1000 g/kwh. (3) e N Producenci silników określają tolerancję mocy silników na ± 5 % zgodnie z normami ISO 3046, DIN 6271, PN-91/M-36 160. We wzorze (3) moc efektywna znajduje się w mianowniku, więc ona określa dokładność wyznaczenia jednostkowego zużycia paliwa. Niestety, jak wynika z danych zawartych w tabeli 1, brak jest zależności między minimalną wartością jednostkowego zużycia paliwa, a wartością zastępczego jednostkowego zużycia paliwa. Wynika to z szeregu uwarunkowań w eksploatacji e

Próba oceny ekonomiczności pracy silników wysokoprężnych 39 silników. Dla silnika Scania DC 11 01 340 wykonano obliczenie godzinowego zużycia paliwa w oparciu o zastępcze zużycie paliwa i jednostkowe zużycie paliwa, uzyskując następujące rezultaty : - dla zastępczego zużycia paliwa i mocy silnika 250 kw (340 KM): g N e e 215,25 250 G = = = 56,06 kg/h tj. h 1000 1000 1 3 56,06kg / h = 68,36dm / h 3 0,82dm / kg - dla minimalnego jednostkowego zużycia paliwa i mocy silnika 250 kw (340KM): 192 250 1 3 G = = 48 kg/h, tj. 48,0kg / h = 58,53dm / h h 3 1000 0,82dm / kg Różnica wynosi 9,83 dm 3, co przy 10-godzinnej eksploatacji i pracy kierowcy daje prawie 100 dm 3 i jest ilością dość dużą. Przykład ten świadczy, na ile ważną role odgrywa precyzyjne określenie przypuszczalnego zużycia paliwa przez silnik w warunkach eksploatacji. Widać też, że opieranie wyliczeń o minimalne jednostkowe zużycie paliwa jest zawodne, bo uzyskuje się je dla charakterystyki zewnętrznej, a nie uniwersalnej. 4. Zakończenie Przeprowadzone badania szosowe, poligonowe samochodów ciężarowych oraz hamowniane silników służących do napędu tych samochodów pozwalają na przedstawienie spostrzeżeń podanych niżej : - charakterystyka gęstości czasowej pracy silnika może być podstawą do lepszego wykorzystania pola podaży momentu obrotowego tego silnika oraz określenia jego ekonomiczności pracy wyrażającej się jednostkowym zużyciem paliwa, - na podstawie charakterystyki gęstości czasowej możliwe jest wyznaczenie wartości zastępczego jednostkowego zużycia paliwa dla całego pola podaży momentu obrotowego, jak i dla pola charakterystyki uniwersalnej, wykorzystywanego w czasie eksploatacji silnika. - przedstawione rozwiązania mają na celu opracowanie efektywnej metody oceny jednostkowego zużycia przez silniki wysokoprężne napędzające samochody ciężarowe, co pozwoli na znaczne oszczędności paliwa, którego zapasy są coraz mniejsze. Literatura [1] DĘBICKI M.: Teoria samochodu-teoria napędu. WNT,Warszawa 1969. [2] MAJAK M.: Scania pełna zmian. Transport Technika Motoryzacyjna 4/1998.

40 J. Mysłowski [3] MYSŁOWSKI J.: Zastępcze jednostkowe zużycie paliwa. Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej, KEPS Nr 11. Szczecin 2004. [4] MYSŁOWSKI J., MYSŁOWSKI J.: Ways to improve operational properties o f lory engines. PTNSS KONGRES-2005. Bielsko-Biała Szczyrk, 25-28 wrzesień 2005.PTNSS, Bielsko-Biała 2005. [5] MYSŁOWSKI J.: Ocena właściwości eksploatacyjnych silników wysokoprężnych na podstawie jednostkowego zużycia paliwa.praca doktorska. Politechnika Szczecińska, Szczecin 2005. Praca niepublikowana. [6] RUDKOWSKI M., DUDEK S.: The comparative analysis of bus 6c(t)107 engine parameters fuelled with compressed cng lng and liquid natural gas lng. 9 0 Conferencia y Exposicion Internacional sobre Vehiculos a Gas. Natural IANGV-IV Expo GNC. Buenos Aires 2005. Attempt to estimate the economics of diesel engines used in heavy loaded trucks Su mmary The paper presents definitions of the basic operational properties of traction engines. On the basis of Scania lorries the method of proceeding at adaptation of engine of a high carrying capacity lorry to the needs of operational tasks has been discussed. The method of determination of a minimum value of unit fuel consumption has been proposed on the basis of the possessed factory data and simulation tests carried out on the basis of the factory data. Reliability of the adopted method of proceeding and possibility of its application for other engines of similar construction and combustion method have been determined. The method of proceeding at determination of equivalent unit fuel consumption has been presented for the universal characteristic of a diesel engine with direct injection.