Trasa miejska 2

Trasa badawcza 2, charakteryzowała się krótszą drogą i mniejszą ilością przystanków w odniesieniu do trasy 1, przy czym w cyklach pomiarowych przewożona była większa średnia ilość pasażerów. Uzyskane profile prędkości wskazują, że na trasie

występowała duża zmienność prędkości, co wynikało z konieczności obsługi przystanków, skrzyżowań i kongestii drogowych (rys. 6.37). Autobus zasilany paliwem konwencjonalnym poruszał się ze średnią prędkością 17,6 km/h (maksymalnie 46,4 km/h), natomiast drugi obiekt badawczy uzyskał średnią wartość 18,5 km/h (maksymalnie 42,3 km/h). Pokonanie przez pojazdy równych dystansów i uzyskanie różnicy względnej prędkości wynoszącej 5%, świadczy o podobieństwie wykonanych prób i stanowi kryterium umożliwiające realizację analizy porównawczej wskaźników ekologicznych badanych pojazdów.

Rys. 6.37. Profile prędkości autobusów zasilanych ON i CNG uzyskane podczas badań w rzeczywistych warunkach ruchu na trasie miejskiej 2

Na podstawie otrzymanych wyników badań, tak jak w przypadku trasy miejskiej 1, wyznaczono charakterystyki udziałów czasowych pracy pojazdów, silników spalinowych oraz charakterystyki emisyjne. Pojazd zasilany ON poruszał się najczęściej w zakresie prędkości 0–12 m/s i przedziale przyspieszeń –1,2–1,2 m/s² (udział = 98%), przy czym największy udział wystąpił dla postoju pojazdu i wyniósł 16% (rys. 6.38a).

Autobus zasilany CNG poruszał się w większym zakresie przyspieszeń, jednak największe udziały zarejestrowano dla tego samego zakresu, jak w pierwszym obiekcie badawczym i osiągnął 96% całkowitego czasu pracy (rys. 6.38b). Całkowity udział postoju uzyskał wartość 9%.

Silnik spalinowy zasilany ON najczęściej pracował w zakresie prędkości obrotowych do 1200 obr/min i obciążeń do 400 Nm. Udział pracy w tym przedziale wyniósł 62%

(rys. 6.39a). Drugi znaczący obszar stanowi przedział 800–1400 obr/min i 400–1400Nm stanowiący 30% całkowitego czasu pracy jednostki spalinowej. Silnik pojazdu zasilanego CNG pracował najczęściej przy prędkość obrotowych wału korbowego do 1200 obr/min w zakresie do 1000 Nm (rys. 6.39b). Dla prędkości biegu jałowego, przy obciążeniach do 200 Nm, całkowity udział wyniósł 31%. W odniesieniu do trasy badawczej 1, pole pracy dla silników było mniejsze, przy czym główne udziały występują w zbliżonych zakresach parametrów pracy.

a) b)

Rys. 6.38. Charakterystyka udziału czasu pracy autobusu w przedziałach prędkości i przyspieszenia podczas badań na trasie miejskiej 2: a) pojazd zasilany ON, b) pojazd zasilany CNG

a) b)

Rys. 6.39. Charakterystyka udziału czasu pracy w przedziałach prędkości obrotowej wału korbowego od obciążenia silnika podczas badań na trasie miejskiej 2: a) pojazd zasilany ON, b) pojazd zasilany CNG

Natężenie emisji CO dla pojazdu o napędzie konwencjonalnym zależało głównie od obciążenia silnika spalinowego (rys. 6.40a). Widoczne jest znaczne zwiększenie wartości emisji sekundowych, do 119 g/s, powyżej 800 Nm, co było wynikiem znacznego zwiększania dawki wtryskiwanego paliwa do cylindrów. Emisja sekundowa CO silnika spalinowego zasilanego CNG zależała zarówno od obciążenia, jak i prędkości obrotowej (rys. 6.40b). Największe wartości wystąpiły dla zakresu 1600–

2000 obr/min i obciążeń 1000–1400 Nm, gdzie średnia wartość wyniosła 151 g/s.

Średnia emisja sekundowa tego pojazdu była większa o 41%. Wpływ na stężenia rozpatrywanego związku w gazach wylotowych miały przede wszystkim zastosowane układy oczyszczania spalin.

Autobus wyposażony w silnik ZS emitował małe ilości THC, nie przekraczające wartości 1,2 mg/s (rys. 6.41a). Dla autobusu zasilanego paliwem alternatywnym charakter emisji THC jest zbliżony do charakteru emisji CO – zależy głównie od prędkości obrotowej, ale i od obciążenia (rys. 6.41b). Największe wartości na charakterystyce osiągały 24–26 mg/s w zakresie maksymalnych prędkości obrotowych wału korbowego i momentów. Znaczne wartości emisji zanieczyszczenia wynikały z

rodzaju zastosowanego paliwa i sposobu jego spalania, a także sprawności działania trójfunkcyjnego reaktora katalitycznego.

a) b)

Rys. 6.40. Charakterystyka udziału emisji sekundowej CO w przedziałach prędkości obrotowej wału korbowego i obciążenia silnika podczas badań na trasie miejskiej 2: a) pojazd zasilany ON, b) pojazd

zasilany CNG

a) b)

Rys. 6.41. Charakterystyka udziału emisji sekundowej THC w przedziałach prędkości obrotowej wału korbowego i obciążenia silnika podczas badań na trasie miejskiej 2: a) pojazd zasilany ON, b) pojazd

zasilany CNG

Charakterystyki udziału emisji sekundowej NOx w przedziałach prędkości obrotowej wału korbowego i obciążenia jednostki spalinowej wskazują, że znacznie większe stężenia występują dla pojazdu zasilanego ON (rys. 6.42a). Wielkość emisji jest ściśle zależna od maksymalnych temperatur w komorze spalania, a więc wraz ze zwiększeniem dawki paliwa (zwiększenie momentu i prędkości obrotowej), zwiększa się emisja omawianego składnika gazów wylotowych. Maksymalne wartości były zbliżone do stężeń zarejestrowanych na trasie miejskiej 1. Dla autobusu zasilanego paliwem alternatywnym większa emisja występowała dla obciążeń powyżej 600 Nm i maksymalnie wynosiła 15 mg/s (rys. 6.42b). Pomiędzy obiektami badawczymi zarejestrowano 10-krotne różnice średnich wartości emisji sekundowej NO_x. Wpływ na to miały głównie zastosowane różne systemy oczyszczania spalin. Udział emisji

sekundowej CO₂ w zależności od prędkości obrotowej oraz momentu obciążającego silnik spalinowy przedstawiono na rysunku 6.43.

a) b)

Rys. 6.42. Charakterystyka udziału emisji sekundowej NO_x w przedziałach prędkości obrotowej wału korbowego i obciążenia silnika podczas badań na trasie miejskiej 2: a) pojazd zasilany ON, b) pojazd

zasilany CNG

Charakterystyki emisji zachowały podobne tendencje, jak w przypadku trasy badawczej 1: autobus zasilany ON – natężenie emisji zależny głównie od obciążenia, pojazd zasilany CNG – natężenie emisji uwarunkowane jest przede wszystkim przez prędkość obrotową. Maksymalne wartości dla rozwiązania konwencjonalnego osiągały wartości do 29 g/s w zakresie momentów powyżej 1200 Nm, natomiast dla drugiego badanego obiektu zarejestrowano natężenie emisji CO2 38 g/s również w obszarze największych obciążeń. Uzyskane wartości zależały głównie od obciążenia pojazdów, doboru i wysterowania elementów układów napędowych, a także charakterystyką pokonywanej trasy badawczej.

a) b)

Rys. 6.43. Charakterystyka udziału emisji sekundowej CO₂ w przedziałach prędkości obrotowej wału korbowego i obciążenia silnika podczas badań na trasie miejskiej 2: a) pojazd zasilany ON, b) pojazd

zasilany CNG

Porównanie wartości wyznaczonych emisji drogowych wskazuje, że pojazd zasilany ON charakteryzował się mniejszą emisją CO, THC, a także CO2 (rys. 6.44). Dla wszystkich związków szkodliwych otrzymano mniejsze wartości dla obu rozpatrywanych autobusów, w odniesieniu do trasy badawczej 1. Uwzględniając fakt

większego obciążenia pojazdów przez pasażerów, można sformułować wniosek, że wpływ na uzyskanie mniejszych wartości emisji drogowej miał przede wszystkim profil odcinka pomiarowego – wymagał mniejszej ilości hamowań i przyspieszeń. Pojazd zasilany CNG wyemitował więcej zanieczyszczeń na jednostkę drogi dla: CO o 71%, THC o 2320% i CO2 o 11% (rys. 6.45). Natomiast emisja NOx była o 90% mniejsza w porównaniu z rozwiązaniem konwencjonalnym. Istotny jest także fakt, że żaden z przeprowadzonych testów jezdnych SORT nie odzwierciedla w pełni parametrów charakterystycznych dla tej trasy badawczej.

Rys. 6.44. Porównanie emisji drogowej z badań na trasie miejskiej 2

Rys. 6.45. Porównanie względnej emisji drogowej z badań na trasie miejskiej 2

6.3. Porównanie parametrów ekonomicznych w zakresie eksploatacji