Porównanie metod pomiaru zużycia paliwa w silniku użytkowym 3

Podobne dokumenty
OCENA PARAMETRÓW ENERGETYCZNYCH CIĄGNIKA ROLNICZEGO JOHN DEERE 6820 Z WYKORZYSTANIEM DIAGNOSTYKI POKŁADOWEJ

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

CHARAKTERYSTYKA GĘSTOŚCI CZASOWEJ JAKO PODSTAWOWY CYKL OBCIĄŻEŃ W BADANIACH CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

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

Euro Oil & Fuel Biokomponenty w paliwach do silników Diesla wpływ na emisję i starzenie oleju silnikowego

EXECUTION OF RESEARCH TESTS ON AUTOMATED DYNAMOMETER ENGINES STAND REALIZACJE TESTÓW BADAWCZYCH NA ZAUTOMATYZOWANEJ HAMOWNI SILNIKÓW SPALINOWYCH

ANALIZA PARAMETRÓW ENERGETYCZNYCH CIĄGNIKA URSUS 1134

WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI ZEWNĘTRZNEJ CIĄGNIKA KOŁOWEGO Z WYKORZYSTANIEM PRZENOŚNEJ HAMOWNI INERCYJNEJ

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Biogas buses of Scania

FUNCTIONAL AGRIMOTOR TESTING SUPPLIED BY THE VEGETABLE ORIGIN FUELS BADANIE FUNKCJONALNE SILNIKA ROLNICZEGO ZASILANEGO PALIWAMI POCHODZENIA ROŚLINNEGO

METODA WARTOŚCIOWANIA PARAMETRÓW PROCESU PLANOWEGO OBSŁUGIWANIA TECHNICZNEGO MASZYN ROLNICZYCH

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

STOCHOWSKA WYDZIAŁ IN

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Mechanika i Budowa Maszyn Studia pierwszego stopnia

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

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

4. EKSPLOATACJA UKŁADU NAPĘD ZWROTNICOWY ROZJAZD. DEFINICJA SIŁ W UKŁADZIE Siła nastawcza Siła trzymania

Analiza parametrów pracy napędu hybrydowego Toyoty Prius III w procesie hamowania

Inżynieria Rolnicza 3(121)/2010

BADANIA PARAMETRÓW RUCHU WYBRANYCH WÓZKÓW WIDŁOWYCH

TIME DENSITY OF ENGINE OPERATION IN COMBINE-HARVESTER VEHICLES IN THE ASPECT OF THE EMISSION LEGISLATION

SAMOCHODY ZASILANE WODOREM

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów Wprowadzenie... 13

Euro Oil & Fuel. Biokomponenty w paliwach do silników Diesla. wplyw na emisje i starzenie oleju silnikowego. Bio-components in Diesel fuels impact

WPŁYW AKTUALIZACJI NIEKTÓRYCH WSKAŹNIKÓW EKSPLOATACYJNO-EKONOMICZNYCH NA KOSZTY EKSPLOATACJI CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH NOWEJ GENERACJI

WPŁYW ZMIANY KĄTA WYPRZEDZENIA WTRYSKU NA ZUśYCIE PALIWA PRZEZ SILNIK CIĄGNIKA ROLNICZEGO

WYZNACZANIE WARTOŚCI PODSTAWOWYCH PARAMETRÓW TECHNICZNYCH NOWOCZESNYCH KOMBAJNÓW ZBOŻOWYCH PRZY UŻYCIU SSN

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

CHARAKTERYSTYKI PRACY SILNIKA HCCI ZASILANEGO BIOGAZEM

Silnik dwupaliwowy instalacja gazowa sekwencyjnego wtrysku gazu, a diagnostyka silnika benzynowego

Elektrotechnika II stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Wpływ czynników atmosferycznych na zmienność zużycia energii elektrycznej Influence of Weather on the Variability of the Electricity Consumption

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

METODYKA BADAŃ MAŁYCH SIŁOWNI WIATROWYCH

EMISJA SPALIN Z WOZÓW BOJOWYCH ROSOMAK W WARUNKACH POLIGONOWYCH

Analiza zużycia paliwa przez silnik śmieciarki w warunkach cyklu pracy mechanizmu prasującego

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 4(100)/2014

BADANIA EMISJI ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH W STATKACH POWIETRZNYCH

BADANIA SILNIKA BLDC PRZEZNACZONEGO DO HYBRYDOWEGO NAPĘDU BEZZAŁOGOWEGO APARATU LATAJĄCEGO

z. 112 Transport 2016 Andrzej Lechowicz, Andrzej Augustynowicz

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

Spis treści. 1. Badanie układu samodiagnostyki w silniku benzynowym typu Struktura systemu sterowania silnikiem benzynowym typu

BADANIA WPŁYWU PRACY PRZY KOMPUTERZE NA ZDOLNOŚĆ PROWADZENIA POJAZDÓW CIĘŻAROWYCH

Problemy Inżynierii Rolniczej nr 4/2007

WYNIKI BADAŃ WARTOŚCIOWANIA PROCESU OBSŁUGI TECHNICZNEJ CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH O RÓŻNYM POZIOMIE WYKORZYSTANIA

WYBRANE PROBLEMY STOSOWANIA BIOPALIW DO ZASILANIA SILNIKÓW Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

SPOSÓB POMIARU EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH ORAZ ZADYMIENIA SPALIN PODCZAS PRZEPROWADZANIA BADANIA TECHNICZNEGO POJAZDU

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

ANALIZA WYBRANYCH WŁAŚCIWOŚCI TRAKCYJNYCH CIĄGNIKA NEW HOLLAND TG 255

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Transport Studia II stopnia

Karta (sylabus) przedmiotu

BADANIA ODKSZTAŁCEŃ DYNAMICZNYCH ROLNICZYCH OPON NAPĘDOWYCH NA GLEBIE LEKKIEJ

Nowoczesne systemy napędów w pojazdach elektrycznych. Green cars

WPŁYW ZUŻYCIA UKŁADU WTRYSKOWEGO SILNIKA CIĄGNIKOWEGO NA TEMPERATURĘ SPALIN W WARUNKACH POLOWYCH

BADANIA DYNAMICZNEGO OBCIĄŻENIA NORMALNEGO KÓŁ NAPĘDOWYCH CIĄGNIKA

OKRESY UŻYTKOWANIA I WYKORZYSTANIE ŚRODKÓW ENERGETYCZNYCH W GOSPODARSTWACH RODZINNYCH

Metodyka oceny wydatku spalin silnika odrzutowego

KARTA PRZEDMIOTU. zaliczenie na ocenę

BEZPIECZEŃSTWO TRANSPORTU SAMOCHODOWEGO

OCENA NIEZAWODNOŚCI EKSPLOATACYJNEJ AUTOBUSÓW KOMUNIKACJI MIEJSKIEJ

Wpływ wybranych parametrów użytkowych lekkiego pojazdu dostawczego na emisję w rzeczywistej eksploatacji

ROZRUCH SILNIKÓW WYSOKOPRĘŻNYCH W UJEMNYCH TEMPERATURACH

KOSZTY UŻYTKOWANIA MASZYN W STRUKTURZE KOSZTÓW PRODUKCJI ROŚLINNEJ W WYBRANYM PRZEDSIĘBIORSTWIE ROLNICZYM

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

WPŁYW GŁĘBOKOŚCI SPULCHNIANIA GLEBY NA ZAPOTRZEBOWANIE MOCY DO NAPĘDU ŁOPATY MECHANICZNEJ GRAMEGNA

Próby ruchowe dźwigu osobowego

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

Transport II stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

STANOWISKOWE BADANIE ZESPOŁU PRZENIESIENIA NAPĘDU NA PRZYKŁADZIE WIELOSTOPNIOWEJ PRZEKŁADNI ZĘBATEJ

WPŁYW TECHNICZNEGO UZBROJENIA PROCESU PRACY NA NADWYŻKĘ BEZPOŚREDNIĄ W GOSPODARSTWACH RODZINNYCH

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Wymagania edukacyjne Technologia napraw zespołów i podzespołów mechanicznych pojazdów samochodowych

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

Badania maszyny reluktancyjnej przełączalnej, przeznaczonej do napędu lekkiego pojazdu elektrycznego

Statystyczna analiza zmienności obciążeń w sieciach rozdzielczych Statistical Analysis of the Load Variability in Distribution Network

Najnowszy system dual fuel dla silników o zapłonie samoczynnym Stworzony całkowicie od podstaw z automatyczną kalibracją i korektą wtrysku gazu

OCENA POZIOMU ZUŻYCIA PALIWA PRZEZ SILNIK O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM PRZY ZASILANIU FAME I FAEE

Technika Samochodowa

ANALIZA ENERGOCHŁONNOŚCI RUCHU TROLEJBUSÓW

Rafał WRONA. 1. Wstęp. 2. Analityczne metody oceny procesu rozpędzania i kryteria jakości

WPŁYW PODAWANIA WODORU NA POZIOM ZADYMIENIA SPALIN SILNIKA SAMOCHODOWEGO

SILNIK RELUKTANCYJNY PRZEŁĄCZALNY PRZEZNACZONY DO NAPĘDU MAŁEGO MOBILNEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

WIRTUALNY UKŁAD STERUJĄCY POJAZDEM KOŁOWYM O NAPĘDZIE HYBRYDOWYM

Politechnika Gdańska

1. BADANIA DIAGNOSTYCZNE POJAZDU NA HAMOWNI PODWOZIOWEJ

WPŁYW ZASTOSOWANIA WYBRANYCH PALIW ZASTĘPCZYCH NA DAWKOWANIE PALIWA W ZASOBNIKOWYM UKŁADZIE WTRYSKOWYM SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

PRZYDATNOŚĆ TELEMATYKI TRANSPORTOWEJ W OCENIE ENERGOCHŁONNOŚCI RUCHU POJAZDÓW

1. Wprowadzenie. 2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych. 3. Paliwa stosowane do zasilania silników

STACJE KONTROLI POJAZDÓW W KONTEKŚCIE OBOWIĄZUJĄCYCH PRZEPISÓW. kwiecień maj czerwiec 2016 r.

Stanowiskowe badania samochodów Kod przedmiotu

Analiza drgań skrętnych wału śmigłowego silnika lotniczego PZL-200 podczas pracy z zapłonem awaryjnym

PLAN STUDIÓW NIESTACJONARNYCH STOPNIA II. kierunek TRANSPORT - przedmioty wspólne

Transkrypt:

Paweł Krzaczek 1, Andrzej Bochniak 2 Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Porównanie metod pomiaru zużycia paliwa w silniku użytkowym 3 Wstęp We współczesnych pojazdach użytkowych, samochodowych czy pozadrogowych, dąży się do wprowadzenia rozwiązań konstrukcyjnych, które w znaczący sposób wpływają na obniżenie poziomu zużycia paliwa przez pojazd oraz na ilość i jakość emitowanych spalin [1, 16, 19, 21, 27]. Użytkownicy oczekują zachowania wysokiej wydajności przez pojazdy, ale przede wszystkim przez ich jednostki napędowe w całym okresie eksploatacji [2]. Utrzymanie parametrów energetycznych silników użytkowych na stałym poziomie [22] możliwe jest między innymi poprzez zastosowanie systemów sterowania elektronicznego, które pozwalają jednocześnie na monitoring stanu technicznego tych jednostek. Systemy sterowania, których przykładem jest szeregowa magistrala danych typu CAN, umożliwiają bieżącą kontrolę poziomu zużycia paliwa przez operatora. Ponadto w pojazdach wyposażonych w tego typu magistrale możliwa jest rejestracja danych i ich analiza w trybie off-line [2, 14, 17]. Z uwagi na różną charakterystykę pracy pojazdów użytkowych interpretacja wyników dotyczących aktualnego lub całkowitego zużycia paliwa stwarza konieczność odniesienia do zrealizowanych przez pojazd zadań [9] lub do danych fabrycznych [3]. W przypadku pojazdów samochodowych liczy się ilość przejechanych kilometrów [24] i przewiezionych osób oraz ładunków. Natomiast dla pojazdów użytkowych pozadrogowych istnieje możliwość określenia zużycia paliwa w czasie, w odniesieniu do przetransportowanych ładunków lub przepracowanych powierzchni. Znajomość wartości zużycia paliwa pozwala z jednej strony na bieżąco określić stan techniczny pojazdu [5], a z drugiej umożliwia określenie kosztów eksploatacji w odniesieniu do specyficznych obszarów działania [1, 4, 7, 18] (porty [28], projekty budowlane [2], czy infrastrukturalne). Monitorowanie zużycia paliwa przez system sterowania pojazdu bez potrzeby stosowania dodatkowej, dokładniejszej aparatury zewnętrznej pozwala na jego racjonalne wykorzystanie, szczególnie gdy mamy do czynienia z pracą sezonową [2, 12, 13]. Celem pracy było porównanie wartości zużycia paliwa przez silnik pojazdu użytkowego na podstawie wartości otrzymywanych z systemu sterowania w odniesieniu do wskazań aparatury pomiarowej stanowiska hamowni silnikowej. Przegląd literatury W praktyce badawczej oraz eksploatacyjnej stosowane są różnorodne sposoby pomiaru zużycia paliwa, które posiadają różny stopień komplikacji oraz różną dokładność. Metody można podzielić przede wszystkim na laboratoryjne i trakcyjne [22], inwazyjne i nieinwazyjne, bezpośrednie i pośrednie [2, 13]. Do badań laboratoryjnych najczęściej stosuje się metody bezpośrednie z wykorzystaniem specjalnych konstrukcji, które oprócz poziomu zużycia paliwa mogą np. kondycjonować paliwo. Wśród metod laboratoryjnych wyróżnić można metodę wagową lub z wykorzystaniem pomiaru zjawisk związanych z przepływem płynów [8, 11, 15]. W nielicznych przypadkach w laboratoriach stosuje się metody pośredniego wyznaczania poziomu zużycia paliwa poprzez np. bilans węglowy [26] lub na podstawie oszacowania z wykorzystaniem modeli matematycznych lub sieci neuronowych [2, 25]. W warunkach trakcyjnych stosowanie metod laboratoryjnych jest z wielu względów ograniczone [22] i często wiąże się z koniecznością ingerencji w konstrukcję pojazdu, także dla metod pośrednich (stosowanie 1 Dr inż., Katedra Energetyki i Środków Transportu, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Głęboka 28, 2-612 Lublin, pawel.krzaczek@up.lublin.pl 2 Dr, Katedra Zastosowań Matematyki i Informatyki, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Głęboka 28, 2-612 Lublin 3 Artykuł recenzowany Logistyka 5/215 233

urządzeń typu PEMS) [16]. Stosowane są również proste, ale zarazem mało dokładne metody pomiarowe, np. metoda pełnego zbiornika. Innymi sposobami jest wprowadzenie do konstrukcji układu zasilania dodatkowych urządzeń (sond pomiarowych, przepływomierzy) [6, 11, 23]. Wymaga to jednak odpowiedniego przygotowania pojazdu już w fazie projektowej lub wprowadzanie urządzeń metodą warsztatową. W nowoczesnych pojazdach samochodowych stosowane są systemy pomiarowe oparte na komputerze pokładowym [1, 24]. W pojazdach użytkowych także wprowadza się systemy sterujące wyposażone w algorytmy obliczeniowe pozwalające określić wartość zużycia paliwa, najczęściej w odniesieniu do jednostek objętości. Dotyczy to przede wszystkim silników sterowanych w oparciu o szeregową magistralę danych [12, 13, 14]. Wyznaczana wartość może być odniesiona do czasu, przebytego dystansu, przepracowanej powierzchni, czy przemieszczonego ładunku. Jednak z uwagi na zmienne warunki eksploatacji i charakter pracy pojazdu, użytkownicy mają trudności w weryfikacji wartości zużycia paliwa w porównaniu z danymi fabrycznymi. W pracy podjęto próbę porównania metod pomiaru zużycia paliwa, czyli wskazania z komputera pokładowego jednostki napędowej oraz pomiaru na stanowisku badawczym metodą wagową. Metodyka badań Do badań wybrano silnik będący odpowiednikiem jednostek stosowanych w pojazdach użytkowych drogowych i pozadrogowych, takich jak: ciągniki rolnicze i komunalne, ładowarki, maszyny samojezdne, maszyny i pojazdy budowlane, samochody ciężarowe. W badaniach wykorzystano silnik wysokoprężny turbodoładowany JD 445TF285 o pojemności 453 cm3, mocy maksymalnej Ne max 74 kw przy 24 obr min -1 oraz maksymalnym momencie obrotowym Mo max 353 Nm przy 16 obr min -1. Badana jednostka napędowa posiada system sterujący umożliwiający pomiar zużycia paliwa i rejestrację wartości w czasie poprzez złącze diagnostyczne. Silnik zamontowano na stanowisku hamowni silnikowej wyposażonej w hamulec elektrowirowy o mocy do 2 kw. Pracę zespołu silnik-hamulec nadzorowano poprzez system sterujący ATMX2, ATMX211, umożliwiający zadawanie obciążeń (ręcznie i automatycznie), monitorowanie on-line parametrów pracy silnika i stanowiska oraz ich rejestrację i analizę off-line. Zasilanie paliwem, olejem napędowym odbywało się poprzez kondycjoner paliwa ATMX242 wyposażony w grawimetryczną miernicę paliwa (dokładność wagi -,1g), z której uzupełniano paliwo poprzez zawór do obwodu niskiego ciśnienia układu zasilania paliwem. Ponadto paliwo schładzano w kondycjonerze do wartości 3 C na wejściu do filtra paliwa. W systemie sterującym hamowni rejestrowano w czasie rzeczywistym takie parametry jak: godzinowe zużycie paliwa wg diagnostyki pokładowej silnika Gdg [l h -1 ], czasowe zużycie paliwa wg wskazań miernicy Gc [g s -1 lub kg h -1 ], prędkość obrotową silnika n, moment obrotowy silnika Mo, temperaturę paliwa Tp na pompie wtryskowej w celu określenia gęstości paliwa ρp. Na podstawie pomiarów objętościowego zużycia paliwa z systemu sterującego silnika przeliczano godzinowe zużycie paliwa Gdg wyrażone w [l h -1 ] na masowe zużycie paliwa Gd [g s -1 lub kg h -1 ] uwzględniając zmiany jego gęstości w zależności od temperatury, według wzoru przedstawionego w pracach [11, 12, 13]. Wyniki badań Badania przeprowadzono w pełnym zakresie użytecznych prędkości obrotowych silnika, czyli od 12 do 24 obr min -1, mimo że minimalna prędkość biegu jałowego wynosiła 8 obr min -1. Praca silnika pod obciążeniem poniżej prędkości 12 obr min -1 powodowała drgania stanowiska pomiarowego, co skutkowało brakiem równomierności pracy silnika oraz wywoływało zaburzenia w wartościach mierzonego zużycia paliwa. W celu określenia wartości maksymalnego momentu obrotowego Mn max dla poszczególnych prędkości obrotowych wykonano charakterystykę zewnętrzną silnika. Następnie w zakresie użytecznych prędkości obrotowych ze skokiem co 1 obr min -1 obciążano badaną jednostkę od wartości do Mn max ze skokiem 25 Nm. Każdy punkt pomiarowy utrzymywany był przez minimum 15 s, a wartość zużycia dla obu metod uśredniano dla ostatnich 1 s. Częstotliwość próbkowania wynosiła 1 Hz dla stanowiska hamowni. Wyniki zużycia paliwa Gc wg wskazań miernicy w odniesieniu do obciążenia silnika przedstawiono na rysunku 1. 234 Logistyka 5/215

Zużycie paliwa wg wskazań diagnostyki pokładowej G d [g s -1 ] Zużycie paliwa wg wskazań miernicy paliwa [g s -1 ] 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 25 5 75 1 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 Moment obrotowy [Nm] Rys. 1. Wykres czasowego zużycia paliwa Gc wg wskazań stanowiska badawczego w zależności od obciążenia silnika Zmierzona wartość zużycia paliwa Gc dla wskazań miernicy zawierała się w przedziale od,3 do 4,91 g s -1 (od 1,1 do 17,7 kg h -1 ). Maksymalna zmierzona wartość zużycia była o 6 % niższa od wartości deklarowanej przez producenta. Natomiast zużycie Gd rejestrowane przez system diagnostyki pokładowej silnika zawierało się w przedziale od 1,6 do 21,4 l h -1, co w przeliczeniu na jednostki masowe wynosiło od 1,3 do 17,6 kg h -1 (od,36 do 4,88 g s -1 ). W odniesieniu do danych fabrycznych wartość zużycia była niższa o 6,6 %. Z uwagi na to, że badany silnik miał 2 godzin (zegarowych) przebiegu oraz osiągnął moc użyteczną Ne=73,2 kw świadczy to o jego bardzo dobrym stanie technicznym. Przedstawienie analiz i dyskusja wyników Podstawowym celem pracy była weryfikacja wskazań zużycia paliwa rejestrowana przez system sterowania silnika, dlatego na rysunku 2 zestawiono wskazania według obu metod pomiarowych. Bazę stanowią wartości zużycia paliwa wg pomiarów na stanowisku badawczym, względem których wyznaczono liniową zależność dla wskazań uzyskanych wg diagnostyki pokładowej. Zależność tę można wyrazić następująco: Gd =,953 Gc +,1599, (1) 5 4 G d =,953 G c +,1599 R² =,9957 3 2 1 Pomiary Trend liniowy 1 2 3 4 5 Zużycie paliwa wg wskazań miernicy paliwa G c [g s -1 ] Rys. 2. Korelacja wartości zużycia paliwa wg wskazań diagnostyki pokładowej Gd oraz układu pomiarowego stanowiska Gc Logistyka 5/215 235

Względna różnica zużycia paliwa [%] Różnica zużycia paliwa G d - G c [g s -1 ] Jednak mimo wysokiej wartości współczynnika determinacji (R² =,9957) dopasowana prosta regresji odbiega od idealnej sytuacji, tzn. Gd=Gc. Wyznaczona zależność uwzględniająca wszystkie punkty pomiarowe nie przekłada się także na całościowy obraz różnic wskazań, jakie zaobserwowano w trakcie prowadzonych badań. Z tego względu dokonano porównania wpływu wielkości obciążenia silnika na wartość różnic, co przedstawiono na wykresach 3a i b. a),4,3,2,1 -,1 -,2 b) -,3 5 1 15 2 25 3 35 Moment obrotowy [Nm] 6% 5% 4% 3% 2% 1% % -1% 5 1 15 2 25 3 35 Moment obrotowy [Nm] Rys. 3. Różnice wskazań zużycia paliwa wg diagnostyki pokładowej Gd i stanowiska pomiarowego Gc w zależności od obciążenia silnika: a) różnice bezwzględne, b) różnice względne Na wykresie wartości bezwzględnych różnic wskazań zużycia paliwa widać tendencję, że wraz ze wzrostem obciążenia wskazania komputera pokładowego silnika przechodzą od wyraźnie zawyżonych przy niskich obciążeniach do zaniżonych przy maksymalnych wartościach obciążenia. Tę tendencję potwierdza wykres wartości względnych różnic wskazań przyrządów. Wyraźnie widać, że przy obciążeniach do 1 Nm błąd wskazania waha się od do nawet 5 % na biegu jałowym. Dlatego też używanie, nawet w celach eksploatacyjnych, wskazań z diagnostyki pokładowej przy niewielkich obciążeniach niesie ryzyko popełnienia grubych błędów. Natomiast wzrost obciążenia powyżej 15 Nm powoduje stabilizację wskazań diagnostyki pokładowej, a błąd się zawęża do przedziału ±5%. Ze względu na zmiany poziomu zużycia paliwa wraz ze zwiększaniem badawczej prędkości obrotowej na rysunku 4 a i b przedstawiono wartości różnic wskazań systemów pomiarowych w zależności od prędkości obrotowej silnika. 236 Logistyka 5/215

Względna różnica zużycia paliwa [%] Różnica zużycia paliwa G d - G c [g s -1 ] a),4,3,2,1 -,1 -,2 b) -,3 12 14 16 18 2 22 24 Prędkość obrotowa [obr min -1 ] 6% 5% 4% 3% 2% 1% % -1% 12 14 16 18 2 22 24 Prędkość obrotowa [obr min -1 ] Rys. 4. Różnice wskazań zużycia paliwa wg diagnostyki pokładowej Gd i miernicy Gc w zależności od prędkości obrotowej silnika: a) różnice bezwzględne, b) różnice względne Jednak w tym przypadku zarówno wykres wartości bezwzględnych różnic, jak i względnych, nie wykazuje wyraźnych tendencji, poza niewielkim dryfem wskazań w kierunku zawyżenia wartości przez system sterujący silnika wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. W celu dokładniejszej analizy wykazywanych wyżej różnic we wskazaniach zużycia paliwa na rysunkach 5 oraz 6 dla wybranych prędkości obrotowych i obciążeń przedstawiono przebieg zależności odpowiednio w funkcji obciążenia oraz prędkości obrotowej. Na wykresach 5 a i b wyraźnie widać, że dla wysokich prędkości obrotowych zarówno wartości względne, jak i bezwzględne różnic mają wartość dodatnią i maleją wraz ze wzrostem obciążenia silnika. Natomiast dla niskich i średnich prędkości obrotowych wartości różnic przechodzą od wartości dodatnich do ujemnych wraz ze wzrostem obciążeń. Należy jeszcze podkreślić, że w tym przypadku wartości różnic charakteryzują się dużą zmiennością. Na wykresie 6a dla niskich obciążeń wartość bezwzględna różnicy wskazań zużycia paliwa wyraźnie rośnie ze wzrostem prędkości obrotowej, a przy wyższych obciążeniach wskazania charakteryzują się dużą zmiennością. Natomiast na wykresie 6b wartości względnych różnic dla biegu jałowego zawierają się w przedziale od około 2 do 5 %. Obciążenie silnika momentem rzędu 1 Nm powoduje zmniejszenie tych różnic do co najwyżej 1%. Natomiast przy obciążeniach powyżej 2 Nm wartości wskazań systemu diagnostyki pokładowej rożni się zaledwie ±2,5% od wskazań układu pomiarowego stanowiska hamowni. Logistyka 5/215 237

Względna różnica zużycia paliwa [%] Różnica zużycia paliwa G d - G c [g s -1 ] Względna różnica zużycia paliwa [%] Różnica zużycia paliwa G d - G c [g s -1 ] a) b),4,3 12 obr min-1 16 obr min-1,2 2 obr min-1 24 obr min-1,1 -,1 -,2 -,3 5 1 15 2 25 3 35 Moment obrotowy [Nm] 4% 12 obr min-1 16 obr min-1 3% 2 obr min-1 24 obr min-1 2% 1% % -1% 5 1 15 2 25 3 35 Moment obrotowy [Nm] Rys. 5. Różnice wskazań zużycia paliwa wg diagnostyki pokładowej Gd i miernicy Gc w zależności od obciążenia silnika dla wybranych prędkości obrotowych: a) różnice bezwzględne, b) różnice względne a),4,3 Nm 1 Nm 2 Nm 3 Nm b),2,1 -,1 -,2 12 14 16 18 2 22 24 Prędkość obrotowa [obr min -1 ] 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Nm 1 Nm 2 Nm 3 Nm -1% 12 14 16 18 2 22 24 Prędkość obrotowa [obr min -1 ] Rys. 6. Różnice wskazań zużycia paliwa wg diagnostyki pokładowej Gd i miernicy Gc w zależności od prędkości obrotowej silnika dla wybranych obciążeń: a) różnice bezwzględne, b) różnice względne 238 Logistyka 5/215

Względna różnica zużycia paliwa [%] Różnica zużycia paliwa G d - G c [g s -1 ] Dla pełnej analizy wyników pomiaru zużycia paliwa na rysunkach 7 a i b przedstawiono zależność wartości różnic w zależności od temperatury paliwa podawanego do silnika. Jednak nie stwierdzono zasadniczego wpływu temperatury paliwa na wartości różnic zużycia paliwa mierzone w sterowniku silnika i na stanowisku pomiarowym. a),4,3,2,1 -,1 -,2 b) -,3 38 39 4 41 42 43 44 45 46 47 48 49 Temperatura paliwa [ C] 6% 5% 4% 3% 2% 1% % -1% 38 39 4 41 42 43 44 45 46 47 48 49 Temperatura paliwa [ C] Rys. 7. Zależność różnicy wskazań zużycia paliwa wg diagnostyki pokładowej Gd i miernicy Gc w zależności od temperatury paliwa: a) różnice bezwzględne, b) różnice względne Podsumowanie i wnioski Na podstawie przedstawionych wyników i przeprowadzonej analizy można stwierdzić, że zarówno pomiar zużycia paliwa na stanowisku badawczym oraz z wykorzystaniem systemu sterowania silnikiem miały niższe wartości niż deklarowane przez producenta o około 6%. Wskazania komputera pokładowego miały tendencje do zawyżania wartości zużycia paliwa dla obciążeń poniżej 1 Nm, zwłaszcza przy rosnącej prędkości obrotowej. Nie stwierdzono wpływu temperatury paliwa na wielkość różnic zużycia paliwa. Wykorzystanie systemu diagnostyki pokładowej jako narzędzia do określania poziomu zużycia paliwa wskazane jest w przypadku obciążania silnika użytkowego w zakresie średnich i wysokich obciążeń. Błąd wskazania zawiera się wówczas w granicach do 2,5%. Ten sposób pomiaru można zastosować w przypadku wyznaczania charakterystyk zewnętrznych jednostek napędowych zamontowanych w pojazdach, które można obciążyć poprzez wałek odbioru mocy, unikając konieczności ingerencji w układ zasilania. Należy być ostrożnym przy ocenie zużycia paliwa w przypadku pracy pojazdu przy małych obciążeniach silnika, a szczególnie gdy pojazd dłuższy czas pracuje na biegu jałowym. Błąd względny pomiaru sięgał w takich przypadkach nawet do 5%. Logistyka 5/215 239

Streszczenie W badaniach porównano wskazania zużycia paliwa przez silnik użytkowy z wykorzystaniem dwóch metod pomiarowych: w oparciu o miernicę stanowiskową oraz diagnostykę pokładową. Różnice wskazań szacowano dla różnych prędkości obrotowych silnika oraz przy różnych obciążeniach. W analizie uwzględniono również temperaturę paliwa dostarczanego do układu zasilania silnika. Stwierdzono występowanie dużych różnic względnych zużycia paliwa przy niskich obciążeniach silnika, szczególnie dla pracy na biegu jałowym. Diagnostyka pokładowa ma wówczas tendencję do zawyżania zużycia paliwa. Nie stwierdzono wyraźnych tendencji oszacowanych różnic w zużyciu paliwa przy zmianach prędkości obrotowych, ani przy różnych temperaturach dostarczanego do silnika paliwa. Otrzymane wyniki należy mieć na uwadze przy ocenie ekonomicznej pracy pojazdu, jak i przy ocenie emisji wytwarzanych przez niego spalin. COMPARISON OF METHODS FOR MEASURING THE FUEL CONSUMPTION OF THE UTILITY ENGINES Abstract The study compared the indication of fuel consumption by the engine utility using two measurement methods: based on instrumentation bench and on-board diagnostics. Differences indications were estimated for different engine speeds and with different loads. The analysis also takes into account the temperature of fuel supplied to the engine inlet system. It have been found large differences in relative fuel consumption at low engine loads, especially for idling. On-board diagnostics then tends to overestimate fuel consumption. There was no clear trend of the estimated differences in fuel consumption when changing speed or at different temperatures of the fuel supply to the engine. The results should be kept in mind when assessing the economic operation of the vehicle, as well as the assessment of emissions from its exhaust. Bibliografia [1] Bieniek J., Kłudka D., Molendowski F.: Performance of selected cultivation machines in relations to fuel consumption. Agricultural Engineering. 214: 2 (15), 5-13. [2] Bietresato M., Calcante A., Mazzetto F.: A neural network approach for indirectly estimating farm tractors engine performances. Fuel 143 (215), 144 154. [3] Duarte G.O., Gonçalves G. A., Baptista P.C., Farias T.L.: Establishing bonds between vehicle certification data and real-world vehicle fuel consumption A Vehicle Specific Power approach. Energy Conversion and Management 92 (215), 251 265. [4] Gonzalez-de-Soto M., Emmia L., Garcia I., Gonzalez-de-Santos P.: Reducing fuel consumption in weed and pest control using robotic tractors. Computers and Electronics in Agriculture 114 (215), 96 113. [5] Howey D.A., Martinez-Botas R.F., Cussons B., Lytton L.: Comparative measurements of the energy consumption of 51 electric, hybrid and internal combustion engine vehicles. Transportation Research Part D 16 (211), 459 464. [6] Kamiński J. R.: Analiza parametrów energetycznych ciągnika URSUS 1134. Inżynieria Rolnicza 3(91). Kraków. 27, 67-73. [7] Karparvarfard S. H., Rahmanian-Koushkaki H.: Development of a fuel consumption equation: Test case for a tractor chisel-ploughing in a clay loam soil. Biosystems engineering 13 (215), 23-33. [8] Kęder M., Grzesczyk R., Merkisz J., Fuć P., Lijewski P.: Design of a new engine dynamometer test stand for driving cycle simulation. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 21, No. 4 (214), 217-224. [9] Koniuszy A.: The method of generating a tractor engine time density characteristics. Combustion engines, No. 2/28 (133), 54-6. 24 Logistyka 5/215

[1] Kropiwnicki J., Kortas P.: Potentials for fuel consumption reduction by using electronic driver assistance systems. Combustion Engines. 213, 154(3), 25-256. [11] Krzaczek P., Dzieniszewski G.: Analysis of energetic parameters of John Deere 662 agricultural tractors. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 274. Mechanika z. 8. Rzeszów (21), 151-156. [12] Krzaczek P., Piekarski W.: Utilization of vehicle control-diagnostic system in evaluation of energetic parameters. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 277. Mechanika z. 81. ISSN 29-2689. Rzeszów, (21),7-14. [13] Krzaczek, P.: Assessment of energy parameters for John Deere 682 farm tractor carried out using on-board diagnostics. Inżynieria Rolnicza, Agricultural Engineering 8(117) 29, 91-98. [14] Majcher J.: Rola magistrali CAN w diagnostyce współczesnych ciągników rolniczych. Logistyka 3/214, 483-488. [15] Merkisz J., Fuć P., Lijewski P., Grzeszczyk R., Nowak M., Rymaniak Ł.: Możliwości badawcze nowoczesnego silnikowego stanowiska hamownianego wyposażonego w hamulec dynamiczny. Logistyka 6/214, 7278-7284. [16] Merkisz J., Lijewski P., Fuć P., Siedlecki M., Weymann S.: Ocena energochłonności ciągników i maszyn rolniczych z wykorzystaniem analizatorów typu PEMS podczas wykonywania prac polowych. Logistyka 6/214, 23-233. [17] Michalski R., Gonera J., Janulin M.: A simulation model of damage-induced changes in the fuel consumption of a wheeled tractor. Eksploatacja i Niezawodnosc Maintenance and Reliability 214; 16 (3): 452 457. [18] Mileusnić Z. I., Petrović D. V., Dević M. S., Comparison of tillage systems according to fuel consumption. Energy 35 (21), 221 228. [19] Niall M. P. D., Bishop J. D. K., Choudhary R., Boies A. M.: Can UK passenger vehicles be designed to meet 22 emissions targets? A novel methodology to forecast fuel consumption with uncertainty analysis. Applied Energy xxx (215) In press. [2] Peters V.A, Manley D. K.: An examination of fuel consumption trends in construction projects. Energy Policy 5 (212), 496 56. [21] Piernikarski D.: Reduction of fuel consumption in commercial vehicles as a factor influencing transport efficiency. Combustion Engines. 213, 154(3), 663-669. [22] Rychlik A.: Metody pomiaru zużycia paliwa pojazdów użytkowych. Eksploatacja i Niezawodność. Maintenance and Reliability. Nr 4/(32). 26, 37-41. [23] Serrano L., Carreira V., Câmara R., Gameiro da Silva M.: On-road performance comparison of two identical cars consuming petrodiesel and biodiesel. Fuel Processing Technology 13 (212), 125 133. [24] Styła S.: Funkcjonalność komputerów pokładowych stosowanych we współczesnych samochodach. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), R. 86 NR 7/21, 215-217. [25] Uzun A.: A parametric study for specific fuel consumption of an intercooled diesel engine using a neural network. Fuel 93 (212), 189 199. [26] Vojtisek-Lom M., Pechout M., Mazac M.: Measurement of consumption rates of viscous biofuels. Fuel 17 (213), 448 454. Logistyka 5/215 241

[27] Yu L., Ge Y., Tan J., He Ch., Wang X., Liu H., Zhao W.: Experimental investigation of the impact of biodiesel on the combustion and emission characteristics of a heavy duty diesel engine at various altitudes. Fuel 115 (214), 22 226. [28] Zamboni G., Malfettani S., André M., Carraro Ch., Marelli S., Capobianco M.: Assessment of heavyduty vehicle activities, fuel consumption and exhaust emissions in port areas. Applied Energy 111 (213), 921 929. 242 Logistyka 5/215