Straty wylotu na podstawie badań pojazdów w warunkach rzeczywistej

Badania w warunkach rzeczywistej eksploatacji (RDE) wykonano dla pojazdów kategorii PC i LDV oraz HDV. W przypadku pojazdów pierwszej grupy pomiary przeprowadzono wyłącznie w celu wyznaczenia straty wylotu silników spalinowych.

W przypadku pojazdów ciężkich, oprócz określenia strat energii w układzie wylotowym wykonano również korelację zużycia paliwa zarejestrowanego z układu diagnostycznego pojazdu i wyznaczonego metodą bilansu węgla. We wszystkich pomiarach wykonano minimum po trzy próby, ale do szczegółowej analizy wybrano po jednej próbie pomiarowej.

Pierwszym badanym pojazdem z grupy PC i LDV był PC1 z silnikiem ZS wyposażonym w filtr cząstek stałych CSF. Umieszczono w nim 8 czujników temperatury według schematu przedstawionego na rysunku 7.13. Filtr cząstek stałych znajdował się bezpośrednio za turbiną turbosprężarki. W układzie wylotowym silnika, przed ostatnim tłumikiem, zamontowano również dodatkowy czujnik temperatury. Ze względu na regenerację filtra CSF, która zachodzi cyklicznie w zależności od stopnia jego zapełnienia, analizie poddano dwa przejazdy.

a) b)

Rys. 7.13. Rozmieszczenie czujników pomiaru temperatury gazów wylotowych w filtrze CSF: a) schemat ideowy, b) badany filtr CSF

W pierwszym przejeździe nie zarejestrowano procesu regeneracji. Trwał on około 2000 s (rys. 7.14a). Pojazd osiągnął maksymalną prędkość Vmax = 75,6 km/h i średnią Vśr = 22,9 km/h. Przejazd charakteryzował się największym udziałem fazy przyspieszania, a udział postoju wyniósł 27% (rys. 7.14b). W drugim przejeździe wystąpiła regeneracja filtra CSF. Trwał on o ponad 1000 s dłużej niż pierwszy (rys. 7.15a). Pojazd w tym czasie osiągnął mniejszą maksymalną i średnią prędkość.

12,5 7,5 3,75

112,5 37,5 75

Wlot gazów wylotowych

Wylot gazów wylotowych a) b) c) d) e) f)

g) h)

Wyniosły one odpowiednio Vmax = 56,2 km/h i Vśr = 12,6 km/h. Znaczący udział w przejeździe drugim miał postój pojazdu Ui = 38% (rys. 7.15b). Tak znaczący jego udział świadczy o dużym natężeniu ruchu oraz nasileniu występowania zjawiska kongestii drogowej. Mimo takich warunków sterownik silnika spalinowego pojazdu uruchomił proces aktywnej regeneracji filtra CSF.

Rys. 7.14. Charakterystyka parametrów opisujących przejazd w warunkach RDE pojazdu PC1 bez aktywnej regeneracji filtra CSF na trasie nr 1: a) rzeczywisty cykl jezdny pojazdu jako funkcja

czasu V = f(t) i obciążenia silnika, b) udziały przyspieszenia pojazdu

Rys. 7.15. Charakterystyka parametrów opisujących przejazd w warunkach RDE pojazdu PC1 z aktywną regeneracją filtra CSF na trasie nr 1: a) rzeczywisty cykl jezdny pojazdu jako funkcja

czasu V = f(t) i obciążenia silnika, b) udziały przyspieszenia pojazdu

Zmiany prędkości jazdy wpłynęły na zmienność obciążenia silnika. Miało to odzwierciedlenie w przebiegu masowego natężenia przepływu gazów wylotowych, które maksymalnie wyniosło w pierwszym przejeździe 272,1 kg/h, a w drugim 211,6 kg/h (rys. 7.16). Średnia jego wartość wyniosła natomiast 44,8 i 35,3 kg/h.

Rys. 7.16. Rzeczywisty cykl jezdny pojazdu PC1 w funkcji V = f(t) wraz z przebiegiem masowego natężenia przepływu gazów wylotowych GW na trasie nr 1: a) bez aktywnej regeneracji filtra CSF,

b) z aktywną regeneracją filtra CSF

Temperatura gazów wylotowych w filtrze CSF miała zbliżone wartości we wszystkich punktach pomiarowych dla obu przejazdów (rys. 7.17). Pomiary rozpoczynano od ustabilizowanego stanu cieplnego silnika – temperatura cieczy chłodzącej wynosiła 90^oC, a temperatura nośnika w pierwszym przypadku ~110^oC i w drugim ~220^oC. W pierwszym przejeździe przez początkowe 700 s pomiarów zaobserwowano wzrost temperatury (rys. 7.17b). Największą jej wartość, dla pierwszego przejazdu zarejestrowano w punkcie b. Wyniosła ona tb = 326,2^oC.

Natomiast w punkcie g maksymalna temperatura osiągnęła t_g = 290,4^oC. Różnica między punktami b i g wyniosła 36^oC. Przez kolejne 1000 s testu średnia temperatura w nośniku obniżyła się do 230^oC. Następnie zarejestrowano jej wzrost i kolejno spadek.

W punkcie pomiarowym umieszczonym przed tłumikiem maksymalna temperatura wyniosła 86^oC.

Rys. 7.17. Przebiegi temperatury w układzie wylotowym pojazdu PC1 na trasie nr 1: a) bez aktywnej regeneracji filtra CSF, b) z aktywną regeneracją filtra CSF

Podczas drugiego przejazdu zarejestrowano wyższą temperaturę w nośniku filtra CSF niż w przejeździe pierwszym (rys. 7.17b). Miało to związek z zainicjowaniem i przeprowadzeniem przez sterownik silnika procesu aktywnej regeneracji filtra CSF.

Maksymalna temperatura wystąpiła w punkcie h i wyniosła th = 648,3^oC.

W przeważającej części przejazdu zarejestrowano w nośniku temperaturę powyżej 300^oC – w pierwszym przejeździe maksymalnie osiągnięto 326^oC. W ostatnim punkcie pomiarowym przebieg temperatury gazów wylotowych był porównywalny z przebiegiem zarejestrowanym w pierwszym przejeździe. Analizując jej średnie wartości dla obu przejazdów, stwierdzono, że w pierwszym wyniosła ona 58,7^oC i była o 8,2^oC większa niż w drugim.

Do wyznaczenia ilości energii doprowadzonej z paliwem dla pojazdu PC1 na trasie nr 1 skorzystano z zależności 7.3, przyjmując wartość opałową paliwa W_op = 38 MJ/kg.

Sekundowe zużycie paliwa Ge obliczono na podstawie emisji THC, CO i CO2

wykorzystując metodę bilansu węgla (7.4). Dla pozostałych analizowanych pojazdów zastosowano taki sam sposób wyznaczania ilości energii doprowadzonej z paliwem.

Energię z gazów wylotowych wyznaczono na podstawie zależności 7.5. Obliczono ją dla dwóch obszarów układu wylotowego – filtra CSF i końca układu. W pierwszym przypadku do obliczeń przyjęto średnią wartość temperatury z punktów pomiarowych a–h, które znajdowały się w nośniku filtra CSF. Od tej wartości odejmowano temperaturę otoczenia, która w obu przejazdach zmieniała się w przedziale od -13 do -4^oC. W pierwszym przejeździe maksymalny strumień energii gazów wylotowych wyniósł Q_gw = 21,2 kW a w drugim Q_gw = 29,5 kW (rys. 7.18). Natomiast średnie wartości wyniosły odpowiednio Qgw = 3,7 i 3,8 kW.

Rys. 7.18. Strumień energii gazów wylotowych GW wraz ze strumieniem energii dostarczonej z paliwem pojazdu PC1 na trasie nr 1: a) bez aktywnej regeneracji filtra CSF,

b) z aktywną regeneracją filtra CSF

Mimo mniejszego średniego masowego natężenia przepływu gazów wylotowych zarejestrowanego w przejeździe z aktywną regeneracją filtra CSF (co wynikało z dużego udziału postoju pojazdu w kongestiach drogowych), wartości strumienia energii gazów wylotowych dla obu przejazdów były porównywalne. Czynnikiem istotnie wpływającym na przedstawiane zależności jest temperatura gazów wylotowych, która podczas regeneracji filtra CSF może wzrastać dwukrotnie. Przekłada się to na rozkład strumienia energii w pozostałej części układu wylotowego. W drugim punkcie pomiarowym średni strumień energii gazów wylotowych w pierwszym przejeździe wyniósł Qśr = 1,1 kW i był większy o 0,4 kW niż w drugim. Świadczy to o energochłonności procesu regeneracji filtra CSF, który musi być uwzględniony przy opracowywaniu układów odzysku energii z gazów wylotowych dla silników ZS.

Drugim pojazdem wykorzystanym do badań był PC2 wyposażony w silnik ZI spełniający normę emisji Euro 4. W układzie wylotowym silnika zamontowano trzy czujniki temperatury gazów wylotowych w następującej konfiguracji (rys. 7.19):

a) czujnik t1 (punkt 1) – w połowie długości reaktora katalitycznego TWC, b) czujnik t2 (punkt 2) – 0,2 m od wylotu z reaktora katalitycznego TWC, c) czujnik t₃ (punkt 3) – 0,4 m od wylotu z reaktora katalitycznego TWC.

Rys. 7.19. Rozmieszczenie czujników temperatury w układzie wylotowym silnika badanego pojazdu PC2

Pomiary wykonano na trasie nr 1 w godzinach południowych w roboczy dzień tygodnia. Przejazd charakteryzował się dużą zmiennością prędkości i przyspieszenia pojazdu (rys. 7.20). Maksymalna prędkość wyniosła Vmax = 99,4 km/h, średnia Vśr = 34,9 km/h. Dominującą podczas badań była faza przyspieszania pojazdu, której udział stanowił U_i = 45%, a udział postoju wyniósł zaledwie U_i = 17%. Z tego wynika, że przejazd odbywał się przy nieznacznym nasileniu zjawiska kongestii drogowej.

Rys. 7.20. Charakterystyka parametrów opisujących przejazd w warunkach RDE pojazdu PC2 na trasie nr 1: a) rzeczywisty cykl jezdny pojazdu jako funkcja czasu V = f(t) i a = f(t),

b) udziały przyspieszenia pojazdu

Przebieg masowego natężenia przepływu gazów wylotowych jest ściśle związany z prędkością pojazdu – wzrost prędkości powoduje zwiększenie wydatku gazów wylotowych. Przeprowadzone pomiary potwierdziły tę zależność. Największa wartość masowego natężenia przepływu gazów wylotowych wyniosła 149,2 kg/h, zarejestrowano ją przy maksymalnej prędkości, jaką osiągnął pojazd (rys. 7.21).

Natomiast na biegu jałowym silnika wydatek gazów wylotowych osiągnął wartość

~24 kg/h, jego średnia wartość podczas testu wyniosła 40,1 kg/h. Porównując średnie natężenie przepływu gazów wylotowych pojazdu PC1 i PC2 na tej samej trasie pomiarowej, stwierdzono, że pojazd PC2 uzyskał większą wartość niż PC1 w przejeździe z procesem aktywnej regeneracji filtra CSF. Teoretycznie średni wydatek gazów wylotowych powinien być większy dla pojazdu PC1, ponieważ wyposażony jest on w silnik o większej objętości skokowej i generuje większą moc maksymalną niż silnik pojazdu PC2. Jednak w tym przypadku nadrzędny wpływ na wartość wydatku gazów wylotowych miał rzeczywisty cykl jezdny, ponieważ dla pojazdu PC1 w rozpatrywanym przejeździe średnia prędkość była prawie trzykrotnie mniejsza niż dla pojazdu PC2.

Rys. 7.21. Rzeczywisty cykl jezdny pojazdu PC2 jako funkcja czasu V = f(t) wraz z przebiegiem masowego natężenia przepływu gazów wylotowych na trasie nr 1

Analizując rozkład temperatury w układzie wylotowym silnika pojazdu PC2, stwierdzono, że jej największa wartość wystąpiła w pierwszym punkcie pomiarowym i wyniosła t1 = 783,2^oC (rys. 7.22). W kolejnych punktach pomiarowych osiągnęła następujące wartości maksymalne: t2 = 639,6^oC i t₃ = 501,6^oC. Średnie wartości temperatury wyniosły: t₁ = 603,6^oC, t₂ = 437,2^oC i t₃ = 311,37^oC. Zarówno maksymalna, jak i średnia temperatura w układzie wylotowym silnika ZI pojazdu PC2 były większe niż dla silnika ZS pojazdu PC1 przy normalnej eksploatacji – bez wystąpienia procesu aktywnej regeneracji filtra CSF. Dla pojazdu PC2 przedstawiono także przebieg temperatury gazów wylotowych zarejestrowany w przepływomierzu przyrządu Semtech DS zamontowanego na końcu układu wylotowego. Mimo dużej odległości od reaktora katalitycznego TWC oraz zastosowaniu karbowanego złącza między końcówką układu wylotowego a przepływomierzem temperatura gazów wylotowych w tym punkcie osiągnęła wartość maksymalną tp = 176,8^oC.

Rys. 7.22. Przebiegi temperatury w układzie wylotowym pojazdu PC2 na trasie nr 1

Wartość strumienia energii dostarczonego z paliwem podczas całego przejazdu mieściła się w przedziale 1,2–119,5 kW (rys. 7.23). Do obliczeń przyjęto wartość opałową benzyny Wop = 42 MJ/kg. Strumień energii gazów wylotowych osiągnął największą wartość w punkcie t1 ze względu na największą temperaturę zarejestrowaną w tym punkcie pomiarowym. W kolejnych punktach pomiarowych zaobserwowano spadek strumienia energii odpadowej. Jego maksymalne wartości wyniosły:

Qgw1 = 33,3 kW, Qgw2 = 27,8 kW i Qgw3 = 21,3 kW. W ostatnim punkcie pomiarowym Q_przep wartość strumienia energii gazów wylotowych nie przekroczyła 6,5 kW.

Jako ostatni z grupy PC i LDV przebadano pojazd LDV1, który wyposażony był w silnik ZI z instalacją LPG. Pomiary wykonano na trasie nr 1 i 2 wyłącznie przy zasilaniu benzyną. Konfiguracja pomiaru temperatury gazów wylotowych była taka sama jak w przypadku pojazdu PC2. Na trasie nr 1 przejazd trwał 1348 s i pojazd osiągnął największą prędkość Vmax = 99,4 km/h (rys. 7.24). Była ona taka sama jak w przypadku pojazdu PC2. Zbliżony był również udział fazy postoju, który wyniósł U_i = 16%, a faza przyspieszenia stanowiła U_i = 47%. Z tego można wnioskować, że przejazd miał charakter dynamiczny, bez znaczącego udziału kongestii drogowej.

Świadczy o tym również duża prędkość średnia, która wyniosła Vśr = 34,7 km/h. Mimo takiego charakteru przejazdu, silnik nie pracował z maksymalnym obciążeniem. Jedynie przy maksymalnej prędkości jazdy zarejestrowano obciążenie 70,1%. W pozostałej części przejazdu obciążenie silnika nie przekraczało 50%.

Rys. 7.23. Strumień energii gazów wylotowych wraz ze strumieniem energii dostarczonej z paliwem pojazdu PC2 na trasie nr 1

Rys. 7.24. Charakterystyka parametrów opisujących przejazd w warunkach RDE pojazdu LDV1 na trasie nr 1: a) rzeczywisty cykl jezdny pojazdu jako funkcja czasu V = f(t)

i obciążenia silnika, b) udziały przyspieszenia pojazdu

Trasa nr 2 stanowiła reprezentację warunków jazdy miejskiej, pozamiejskiej oraz autostradowej. Z tego względu pojazd osiągnął największą prędkość Vmax = 133,6 km/h oraz średnią Vśr = 70,3 km/h (rys. 7.25). Przejazd charakteryzował się zdecydowanie mniejszą zmiennością prędkości niż przejazd pojazdu LDV1 na trasie nr 1. Zbliżone natomiast były udziały postoju (18%) i fazy przyspieszania (46%). Podobne wartości zarejestrowano również w przypadku obciążenia silnika – jego maksymalna wartość wyniosła 53% i w końcowej fazie testu zmieniała się w granicach 7–35%. W związku z osiągnięciem przez pojazd LDV1 większej średniej prędkości na trasie nr 2 większe było także średnie masowe natężenie przepływu gazów wylotowych, które wyniosło 63,4 kg/h (rys. 7.26). Natomiast na trasie nr 1 osiągnęło ono 41,6 kg/h.

Rys. 7.25. Charakterystyka parametrów opisujących przejazd w warunkach RDE pojazdu LDV1 na trasie nr 2: a) rzeczywisty cykl jezdny pojazdu jako funkcja czasu V = f(t)

i obciążenia silnika, b) udziały przyspieszenia pojazdu

Rys. 7.26. Rzeczywisty cykl jezdny pojazdu LDV1 jako funkcja czasu V = f(t) wraz z przebiegiem masowego natężenia przepływu gazów wylotowych GW: a) trasa nr 1, b) trasa nr 2

Przy rozpoczęciu pomiarów na trasie nr 1 średnia temperatura gazów wylotowych w układzie wylotowym silnika wynosiła 200,6^oC (rys. 7.27a). Następnie przez okres 380 s sukcesywnie wzrastała do osiągnięcia wartości w punkcie t₁ = 601,7^oC. Nie była to jednak maksymalna wartość temperatury zarejestrowana podczas przejazdu.

Wystąpiła ona w granicach 1000 s testu i wyniosła 699,1^oC. Temperatura gazów wylotowych w punkcie t₂ i t₃ była prawie identyczna – maksymalna różnica między nimi podczas całego testu stanowiła 27,7^oC, natomiast największa różnica t1 – t2 = 118,8^oC. Podczas przejazdu na trasie nr 2 różnica ta zmieniała się w przedziale 33,3–115,7^oC (rys. 7.27b). Zarejestrowano również większą wartości temperatury w punkcie 1 niż podczas przejazdu na trasie nr 1. Miało to bezpośredni związek z przebiegiem trasy – podczas jazdy po autostradzie występuje większe zapotrzebowanie energetyczne silnika niż w warunkach miejskich, co przekłada się na podniesienie temperatury gazów wylotowych. W końcowej fazie testu zarejestrowano znaczący spadek temperatury we wszystkich punktach pomiarowych, ponieważ ten etap trasy przebiegał drogami miejskimi i pojazd poruszał się z prędkością nieprzekraczającą 50 km/h.

Małe obciążenie silnika i masowe natężenie przepływu gazów wylotowych wpłynęły na ilość energii odpadowej. Na trasie nr 1 w początkowym etapie strumień energii gazów wylotowych nie przekraczał 10 kW (rys. 7.28a). W dalszym etapie przejazdu oscylował w granicach Qgw = 20 kW, przy czym w pojedynczych punktach zarejestrowano wartości przekraczające 50 kW. W tym pomiarze maksymalna średnia wartość strumienia energii gazów wylotowych wyniosła Qgw = 7,1 kW, podczas gdy na trasie nr 2 Q_gw = 13,2 kW (rys. 7.28b). Charakter drugiego przejazdu spowodował, że zwiększył się maksymalny strumień energii odpadowej we wszystkich punktach

pomiarowych. W obu przypadkach najwięcej energii jest tracone w układach katalitycznych. Zjawisko to zaobserwowano także w pojazdach PC1 i PC2. Z tego względu charakter pracy pozasilnikowych układów oczyszczania gazów wylotowych powinien być szczegółowo rozpatrywany przy wyborze metody odzysku energii odpadowej.

Rys. 7.27. Przebiegi temperatury w układzie wylotowym pojazdu LDV1: a) trasa nr 1, b) trasa nr 2

Rys. 7.28. Strumień energii z gazów wylotowych GW wraz ze strumieniem energii dostarczonej z paliwem pojazdu LDV1: a) trasa nr 1, b) trasa nr 2

Zestawienie wszystkich rozpatrywanych parametrów w opisanych wynikach pomiarów wykonanych zgodnie z metodyką RDE dla pojazdów kategorii PC i LDV przedstawiono w tab. 7.1.

Tab. 7.1. Zestawienie wyników pomiarów wykonanych zgodnie z metodyką RDE dla pojazdów kategorii PC i LDV

Parametr Jednostka Pojazd

PC1 PC2 LDV1

Trasa – trasa nr 1 trasa nr 1 trasa nr 1 trasa nr 1 trasa nr 2

Uwagi – brak reg.

aktywna

brak brak brak

Czas przejazdu s 1976 3248 1413 1337 1464

Prędkość max. km/h 75,6 56,2 99,8 99,4 133,6

Prędkość średnia km/h 22,9 12,6 34,9 34,7 70,3

Udział postoju – 0,27 0,38 0,17 0,16 0,18

Udział

przyspieszenia – 0,38 0,31 0,45 0,47 0,46

Udział opóźnienia – 0,35 0,31 0,38 0,37 0,36

c.d. tab. 7.1

Dla pojazdów kategorii HDV pomiary wykonano dla autobusu komunikacji miejskiej (pojazd HDV1) na regularnej linii obsługiwanej przez MPK Poznań (trasa nr 3). Przejazd zrealizowano z pasażerami. Pomiar temperatury w układzie wylotowym silnika autobusu wykonano przy użyciu trzech czujników, które zamontowano według następującej konfiguracji (rys. 7.29):

a) czujnik t₁ (punkt 1) – w połowie długości reaktora katalitycznego SCR, b) czujnik t₂ (punkt 2) – 0,2 m od wylotu z reaktora katalitycznego SCR, c) czujnik t3 (punkt 3) – 0,4 m od wylotu z reaktora katalitycznego SCR.

Rys. 7.29. Rozmieszczenie czujników temperatury w układzie wylotowym silnika badanego pojazdu HDV1

Z zarejestrowanego rzeczywistego cyklu jezdnego badanego autobusu opisanego zależnością funkcyjną V = f(t) i a = f(t) wynika, że przejazd pojazdu cechował się udział postoju autobusu stanowił jedynie 21% całkowitego czasu przejazdu (rys. 7.30b), który wynosił 2735 s. Nie zarejestrowano również jazdy autobusu ze stałą prędkością.

Takie warunki przejazdu będą miały bezpośredni wpływ na charakterystykę pracy silnika spalinowego autobusu – duża zmienność prędkości i przyspieszenia determinuje duże zmiany prędkości obrotowej wału korbowego i obciążenia silnika, a co się z tym wiążę – zmienia się masowe natężenie przepływu gazów wylotowych oraz ich temperatura.

Rys. 7.30. Charakterystyka parametrów opisujących przejazd w warunkach RDE pojazdu HDV1 na trasie nr 3: a) rzeczywisty cykl jezdny pojazdu jako funkcja czasu V = f(t) i a = f(t),

b) udziały przyspieszenia pojazdu

Badany autobus miejski wyposażony był w silnik ZS o objętości skokowej Vss = 9,2 dm³. Z tego względu masowe natężenie gazów wylotowych było dużo większe niż w przypadku badanych pojazdów kategorii PC i LDV. Jego największa wartość wyniosła 860,4 kg/h, a średnia 295,7 kg/h. Na biegu jałowym silnika wydatek gazów wylotowych wyniósł ~140 kg/h (rys. 7.31)

Największą temperaturę gazów wylotowych zarejestrowano w reaktorze katalitycznym SCR (rys. 7.32). Wyniosła ona maksymalnie 320,8^oC. Zaobserwowano również, że temperatura ta zmieniała się w przedziale 230–321^oC. W punkcie t₂ i t₃ wartości temperatur były znacząco niższe niż w punkcie t1 i nie przekraczały 195^oC.

Różnica temperatury między punktem t1 i t2 zmieniała się w przedziale 34–144^oC Zdecydowanie mniejsze różnice wystąpiły między punktami t2 i t₃. Wyniosły one maksymalnie 13,2^oC. Taka duża rozbieżność różnicy temperatury w pierwszym przypadku związana jest z przejmowaniem strumienia energii (ciepła) przez nośnik katalityczny reaktora SCR oraz z endotermicznym charakterem reakcji redukcji.

Wskutek tych reakcji obniżana jest temperatura gazów wylotowych wypływających z reaktora. Wpływ na spadek temperatury ma również duża powierzchnia wymiany ciepła w układzie gazy wylotowe – ściany układu wylotowego – otoczenie. Jednak wpływ wymiany ciepła na spadek temperatury nie jest tak znaczący jak wpływ układu katalitycznego SCR, ponieważ na długości 0,2 metra (między punktami t2 i t3) zarejestrowano mały spadek temperatury. Podobnie jak w przypadku pojazdów PC2 i LDV1 przedstawiono również przebieg temperatury gazów wylotowych z czujnika znajdującego się w przepływomierzu. Był on umieszczony w znacznej odległości od zakończenia układu wylotowego silnika na ścianie tylnej badanego pojazdu. Z tego względu maksymalna temperatura zarejestrowana podczas pomiarów nie przekraczała 140,0^oC. Wpływ na to miało przede wszystkim wychładzanie gazów wylotowych na długim odcinku przez powietrze atmosferyczne, którego temperatura podczas badań wyniosła 2–4^oC. W punktach pomiarowych t2 i t3 zjawisko to nie było intensywne ze względu na usytuowanie silnika wraz z większością układu wylotowego we wnętrzu konstrukcji autobusu – komorze silnikowej znajdującej się w tylnej części pojazdu.

Zbliżony przebieg temperatury w punkach t2 i t3 odzwierciedla się w strumieniu energii z gazów wylotowych – maksymalna jego wartość dla badanych punktów wyniosła podczas przejazdu odpowiednio: Qgw2 = 50,9 i Qgw3 = 50,2 kW (rys. 7.33).

W reaktorze katalitycznym SCR wartość ta była znacząco większa i wyniosła 79,2 kW.

Potwierdza to zatem przedstawione powyżej zależności, że w układach katalitycznych następuje największa absorpcja strumienia energii odpadowej.

Rys. 7.31. Rzeczywisty cykl jezdny pojazdu HDV1 jako funkcja czasu V = f(t) wraz z przebiegiem masowego natężenia przepływu gazów wylotowych na trasie nr 3

Rys. 7.32. Przebiegi temperatury w układzie wylotowym pojazdu HDV1 na trasie nr 3

Rys. 7.33. Strumień energii gazów wylotowych wraz ze strumieniem energii dostarczonej z paliwem pojazdu HDV1 na trasie nr 3

Dla wszystkich badanych pojazdów HDV porównano zużycie paliwa zarejestrowane z magistrali CAN ze zużyciem wyznaczonym na podstawie metody bilansu węgla. Dla autobusu komunikacji miejskiej (pojazd HDV1) przedstawiono wyniki z dwóch przejazdów zrealizowanych na trasie nr 3. W pierwszym przypadku współczynnik determinacji wyniósł R² = 0,97, a w drugim R² = 0,89 (rys. 7.34).

Oznacza to, że zmienność zużycia paliwa wyznaczona metodą bilansu węgla jest w 97% i 89% jest zbliżona do zmiennej zużycia paliwa zarejestrowanej z magistrali CAN.

Rys. 7.34. Porównanie zużycia paliwa zarejestrowanego z magistrali CAN ze zużyciem wyznaczonym na podstawie metody bilansu węgla pojazdu HDV1 na trasie nr 3

W przypadku pojazdów ciężkich HDV2 i HDV3 przedstawiono porównanie na podstawie pomiarów zrealizowanych na trasach nr 4 i 5 (rys. 7.35). We wszystkich próbach uzyskano współczynniki determinacji R² > 0,80, co świadczy o dobrym dopasowaniu modelu do zmiennej zależnej. Zatem przebieg wartości zużycia paliwa zarejestrowany z magistrali CAN jest zbliżony do zużycia wyznaczonego metodą bilansu węgla (rys. 7.36). Na podstawie powyższych zależności przyjęto, że zużycie paliwa obliczane metodą bilansu węgla jest porównywalne ze zużyciem zarejestrowanym z magistrali CAN i może być wykorzystywane w zaproponowanej metodzie wyznaczania bilansu energii. Jest to istotne w przypadku pojazdów, dla których utrudniona jest komunikacja z siecią diagnostyczną oraz nie są udostępniane informacje dotyczące zużycia paliwa w pomiarach RDE.

Rys. 7.35. Porównanie zużycia paliwa zarejestrowanego z magistrali CAN ze zużyciem wyznaczonym na podstawie metody bilansu węgla pojazdu HDV2: a) trasa nr 4, b) trasa nr 5

Przeprowadzone pomiary w niniejszym rozdziale umożliwiły wyznaczenie ilości strumienia energii gazów wylotowych silników spalinowych badanych pojazdów kategorii PC i LDV oraz HDV. Wykazano także wpływ warunków prowadzenia pomiarów na przebieg temperatury i masowego natężenia przepływu gazów

wylotowych. Analiza przebiegu strumienia energii gazów wylotowych pozwoliła stwierdzić, że w pozasilnikowych układach katalitycznych (TWC, CSF, SCR) jest wykorzystywana jego największa część. Wyniki pomiarów temperatury i masowego natężenia przepływu gazów wylotowych pojazdu PC1 i PC3 wykorzystano do obliczeń przepływowych przy zastosowaniu narzędzi numerycznej mechaniki

wylotowych. Analiza przebiegu strumienia energii gazów wylotowych pozwoliła stwierdzić, że w pozasilnikowych układach katalitycznych (TWC, CSF, SCR) jest wykorzystywana jego największa część. Wyniki pomiarów temperatury i masowego natężenia przepływu gazów wylotowych pojazdu PC1 i PC3 wykorzystano do obliczeń przepływowych przy zastosowaniu narzędzi numerycznej mechaniki