Znormalizowany test drogowy SORT 1

Autobusy miejskie wyposażone w różne rozwiązania układów napędowych poddano badaniom w testach drogowych SORT. W celu kontroli powtarzalności wykonanych

52 prób kolejnych obiektów badawczych, dokonano porównania uzyskanych prędkości uwzględniając ich zgodność w czasie (rys. 5.1). Na podstawie trzech prób każdego testu drogowego określono współczynniki determinacji. Dodatkowo przedstawiono wzór otrzymanej zależności liniowej (wszystkie dane przytoczono z dokładnością do trzech miejsc znaczących). Porównanie prędkości pojazdu konwencjonalnego i hybrydowego wskazuje, że współczynnik determinacji osiągnął wartości R² = 0,997–0,999. Zbliżone wyniki uzyskano również dla zestawienia autobusów oznaczonych ON i HYBRYDA:

R² = 0,996–0,997, a także obiektu badawczego zasilanego paliwem alternatywnym z rozwiązaniem hybrydowym: R² = 0,993–0,997. Uzyskane współczynniki determinacji świadczą o bardzo dobrym dopasowaniu rozpatrywanych wartości, a więc dużej powtarzalności przeprowadzonych prób. W związku z tym dalsze analizy wykonano dla pojedynczych przejazdów z danych testów jezdnych.

a) b)

c)

Dane dotyczące prędkości pojazdów rejestrowano z pokładowych systemów diagnostycznych zgodnie z protokołem SAE J1939 oraz zweryfikowano je z informacjami pochodzącymi z systemu pozycjonowania GPS. Przebiegi prędkości badanych autobusów z wybranych prób potwierdzają uzyskanie powtarzalności w kolejnych cyklach pomiarowych (rys. 5.2). Świadczą o tym także wartości prędkości

Rys. 5.1. Porównanie prędkości autobusów miejskich w kolejnych próbach testu drogowego SORT 1 uwzględniające jej zgodność w czasie:

a) autobus zasilany ON i autobus hybrydowy, b) autobus zasilany ON i autobus zasilany CNG, c) autobus zasilany CNG i autobus hybrydowy

53 średnich, które wyniosły odpowiednio dla pojazdu: konwencjonalnego 3,46 m/s, hybrydowego 3,45 m/s i wykorzystującego do zasilania CNG 3,43 m/s. Założona prędkość średnia testu drogowego SORT 1 wynosi 3,5 m/s. Największe różnice między próbami, a założonym profilem przejazdu wystąpiły w zakresie uzyskiwanych stałych prędkości – związane było to głównie z bezwładnością autobusów i sposobem pracy kierującego pojazdem.

Rys. 5.2. Przebiegi prędkości autobusów miejskich w wybranych próbach w znormalizowanym teście drogowym SORT 1 uzupełnione krzywą wzorcową

Jako uzupełnienie analizy dotyczącej ruchu autobusów wyznaczono udziały czasu pracy w odniesieniu do przedziałów prędkości i przyspieszenia (rys. 5.3). Ze względu na zbliżony przebieg prędkości w cyklach pomiarowych, przedstawiono jedną charakterystykę z wybranej próby. Największy udział 35,7% w przejeździe stanowi postój. Rozkład parametrów pracy obejmuje szeroki zakres wartości prędkości i przyspieszenia, przy czym największe wartości nie przekraczają 8% – punkt określony przedziałem (8 m/s; 10 m/s i (0 m/s²; 0,8 m/s², występujący w drugim i trzecim profilu testu. W zakresie prędkości (0 m/s; 10 m/s dla przyspieszenia (0 m/s²; 0,8 m/s² udział wyniósł 25,8%, natomiast dla obszaru (4 m/s; 12 m/s oraz –0,8 m/s²; 0 m/s²) uzyskano

Rys. 5.3. Udziały czasu pracy autobusów miejskich w przedziałach prędkości i przyspieszenia w znormalizowanym teście drogowym SORT 1

54 udział czasu pracy o wartości 12,6%. Zarejestrowane przyspieszenie, mniejsze niż –0,8 m/s² (założona wartość opóźnień w testach jezdnych tab. 4.4) wynikają z faktu, że ruch pojazdów nie przebiegał dokładnie po założonej trajektorii testu, w kolejnych profilach występowały silniejsze hamowania autobusów.

Na podstawie danych rejestrowanych z systemu komunikacyjnego CAN wyznaczono udziały czasu pracy silników spalinowych w przedziałach momentu obrotowego i prędkości obrotowej wału korbowego (rys. 5.4). We wszystkich rozpatrywanych rozwiązaniach największy udział wystąpił w zakresie najmniejsze prędkości obrotowej

600 obr/min; 800 obr/min przy obciążeniach nie przekraczających 200 N·m w teście.

Udziały czasu pracy wyniosły odpowiednio dla pojazdu: konwencjonalnego 47,3%, hybrydowego 36,8% i zasilanego CNG 47%. Dla autobusu wyposażonego w tradycyjny napęd, największy obszar pracy, stanowiący 27,3% całkowitego udziału, uzyskano dla prędkości obrotowej (800 obr/min; 1400 obr/min w przedziale obciążeń do 200 N·m.

Przy prędkości (1000 obr/min; 1400 obr/min w zakresie momentu obrotowego powyżej 1200 N·m zarejestrowano 14,7%. Zastosowanie napędu hybrydowego w autobusie i zapewnienie odpowiedniej współpracy głównych jego elementów z silnikiem spalinowym, pozwoliło uzyskać pole pracy, którego największy udział 40,2% jest opisany wartościami (800 obr/min; 1200 obr/min oraz 0 N·m; 400 N·m.

W innych pojedynczych obszarach największe udziały czasu pracy nie przekraczały 3,9%. Dla autobusu wyposażonego w silnik ZI również największy czas pracy wystąpił

a) b)

c)

Rys. 5.4. Udziały czasu pracy silników obiektów badawczych w zakresach prędkości obrotowej i momentu obrotowego w teście drogowym SORT 1: a) autobus zasilany ON, b) autobus

hybrydowy, c) autobus zasilany CNG

55 w zakresie obciążeń do 400 N·m – dla prędkości obrotowej wału korbowego (800 obr/min; 1200 obr/min uzyskano 74,8%. W tym rozwiązaniu zarejestrowano 20 przedziałów, przy czym dla obciążeń większych niż 400 N·m ich udział nie przekroczył 2,5%, za wyjątkiem obszaru (1000 obr/min; 1200 obr/min i (1000 N·m; 1200 N·m, gdzie zarejestrowano wartość udziału czasu pracy wynoszącą 6,6%.

W celu przedstawienia wpływu ruchu badanych pojazdów na parametry pracy silników spalinowych, zestawiono chwilowe przyspieszenia z generowanymi mocami (rys. 5.5). Największe wartości zarejestrowano dla autobusu konwencjonalnego – maksymalnie 216,5 kW przy 0,43 m/s². Jak wynika z przedstawionej charakterystyki, dla tego autobusu nie występuje ścisła zależność między rozpatrywanymi parametrami:

powyżej 0,8 m/s² chwilowe moce silnika nie zwiększają się wraz ze wzrostem wartości na osi odciętych. Silnik spalinowy pojazdu hybrydowego generował największą moc do 180 kW w zakresie przyspieszenia 0,4–0,7 m/s². Ponadto dla tego obiektu wystąpiły dodatnie wartości na osi rzędnych w zakresie ujemnych przyspieszeń, co wynikało ze współpracy z układem hybrydowym (napęd prądnicy). Dla trzeciego autobusu widoczna jest tendencja zależności mocy chwilowych od wartości przyspieszenia pojazdu. Bardzo duży wpływ na przedstawione charakterystyki mają główne elementy układów napędowych pojazdów, w tym przede wszystkim skrzynie przekładniowe, elementy przeniesienia napędu, a także rodzaj obiegu w jakim pracują zastosowane jednostki spalinowe.

Rys. 5.5. Charakterystyka generowanej mocy przez silniki spalinowe w odniesieniu do chwilowej wartości przyspieszenia badanych autobusów miejskich w teście drogowym SORT 1