Методические основы оценки топливной экономичности дизельных автобусов Икарус-280, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов в эксплуатации

Автомобильный транспорт приобретает все более возрастающее значение в социально-экономическом развитии РФ. Ежегодно растет протяженность автомобильных дорог, более 1 миллиона человек получают водительские удостоверения, увеличивается автомобильный парк. На долю автомобильного транспорта приходится более 2/3 всех перевозок в стране.

В тоже время автомобильный транспорт является энергоемким — потребляет 68% бензина и 16% дизельного топлива, выделяя при этом от 70 до 90% вредных веществ в крупных и средних городах.

По прогнозам специалистов при сохранении сложившихся тенденций объем загрязнения окружающей среды города от автомобильного транспорта может увеличиться к 2000 г. по сравнению с 1997 г. в 1.4−1.5 раза, а к 2005 г. — более чем в 2.5 раза. ~.

Одним из направлений снижения вредных веществ в выбросах автотранспортных средств и достижения предельно допустимых концентраций (ПДК) является использование на автотранспортных средствах каталитической очистки выхлопных газов, т. е. применение нейтрализаторов, которые с середины 70-х годов получили широкое распространение за рубежом.

Нейтрализатор — это керамический блок с множдеством продольных каналов, площадь отверстий которых 1 мм² и толщина стенки 0.1−0.5 мм. На внутреннюю поверхность этих сот-трубок напылен слой платины и родия, всего 3−5 г. Проходя вдоль ячеек катализатора, выхлопные газы при высокой температуре подвергаются нейтрализации и превращаются в безопасные двуокись углерода, водяной пар и азот. Есть и более сложные конструкции.

В России в настоящее время разработаны и апробированы нейтрализаторы ОГ для легковых, грузовых автомобилей и автобусов. Лидером в этой области является Волжский автомобильный завод. Что же касается разработок для грузовых автомобилей, на долю которых приходится более 50% всех вредных выбросов, городских автобусов, то в этом плане активно ведутся разработки нейтрализаторов специалистами НАМИ и других научно-исследовательских институтов, работающих в области катализа и охраны окружающей среды [57].

Отличаясь конструктивно от штатного глушителя, нейтрализатор позволяет снизить выбросы вредных веществ на 50−90% по таким компонентам, как окись углерода, углеводороды, окислы азота и сажа, но как правило создает дополнительное сопротивление на пути выхода отработавших газов, увеличивая при этом расход топлива на 10−20% [ 4 ].

В связи с вышеизложенным, актуальными являются исследования, связанные с оценкой топливной экономичности автобусов Икарус-280, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов, в эксплуатации.

Автобусные перевозки занимают ведущее место в транспортной системе городов, объемы перевозок автобусным транспортом на протяжении ряда лет остаются стабильными. В г. Москве объем перевозок автобусами составляет 28,5% от объема перевозок всеми видами городского пассажирского транспорта, включая метрополитен. При этом 46,6% автобусов, обслуживающих городские маршруты приходится на Икарус-280, оснащаемые нейтрализаторами отработавших газов [ 25 ].

Целью работы является повышение эффективности технической эксплуатации городских автобусов Икарус-280, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов, путем обеспечения рационального нормирования расхода топлива в эксплуатации.

Объектом исследования является подсистема технической эксплуатации автобусов городских пассажирских автотранспортных предприятий.

Научная новизна работы характеризуется:

• использованием программно-целевого подхода при решении задач по повышению эффективности технической эксплуатации городских автобусов;

• методическим подходом к определению маршрутных норм расхода топлива городскими автобусами Икарус-280, оснащенными нейтрализаторами отработавших газов, основанными на учете особенностей условий эксплуатации;

• построением обобщенных многофакторных математических моделей для расчета маршрутных норм расхода топлива городскими автобусами Икарус-280, оснащенными нейтрализаторами отработавших газов.

Практическая ценность заключается в разработке методики расчета линейных норм расхода топлива для Икарус-280, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов, в эксплуатации и практических рекомендаций по снижению расхода топлива автобусами Икарус-280, оснащенных НОГ, в эксплуатации.

Реализация результатов работы. Разработанная «Методика .» и основные результаты исследований приняты к использованию в ГК «Мосгортранс» и в учебном процессе для студентов специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство».

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на 56 и 57-ой научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (ТУ) (1998;1999 г.), 3-ей Международной научно-технической конференции «Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе» МАДИ (ТУ) 1999 г., конференции Юго-Восточного административного о1фуга г. Москвы «Автотранспортный комплекс и экологическая безопасность» 1999 г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 2 печатные работы.

На защиту выносятся: • методический подход к определению маршрутных норм расхода топлива городскими автобусами Икарус-280, оснащенными нейтрализаторами отработавших газов, основанными на учете особенностей условий эксплуатации;

• одно факторные математические модели для расчета маршрутных норм расхода топлива городскими автобусами Икарус-280, оснащенными нейтрализаторами отработавших газов;

• многофакторные математические модели для расчета маршрутных норм расхода топлива городскими автобусами Икарус-280, оснащенными нейтрализаторами отработавших газов;

• методика расчета линейных норм расхода топлива для Икарус-280, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов, в эксплуатации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, и содержит 155 страниц машинописного текста, 22 таблицы, 26 рисунков, списка литературы из 73 наименований и 2 приложений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1 .На основе системного подхода решена научная и практическая задача по повышению топливной экономичности автобусов Икарус-280, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов, в эксплуатации. При этом одной из характеристик топливной экономичности городского автобуса в эксплуатации может рассматриваться маршрутная норма расхода топлива (МНРТ).

2. Доказана необходимость индивидуального подхода при определении МНРТ автобуса Икарус-280, оснащенного НОГ, в эксплуатации в силу конструктивных и эксплуатационных особенностей штатного глушителя и применяемого нейтрализатора НД59−14−0.

3. Установлено, что для получения объективной оценки топливной экономичности и разработки маршрутных норм расхода топлива автобусами Икарус-280, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов, в эксплуатации необходимо и достаточно обработать и проанализировать информацию о работе 3-х автобусов на каждом подконтрольном маршруте. В ходе эксперимента использовалась статистическая информация по расходу топлива на маршрутах 288 автобусов в 1996 году, 725 автобусов — в 1997 году. Всего наблюдениями было охвачено 56 городских маршрутов различной степени сложности. Подконтрольная группа автобусов, подвергшаяся инструментальному контролю, составила 27 единиц.

4.Экспериментально подтверждена значимость выбранных факторов, определяющих расход топлива у автобусов Икарус-280, оборудованных нейтрализатором модели НД59−14−0. Так, при совместном рассмотрении значимых факторов, весовой вклад удельного количества остановок на трассе маршрута составляет в формировании расхода топлива 44%, плотность же транспортного потока — 40% и коэффициент использования пассажиров-местимости 16%.

5.Установлено, что при совместном влиянии на расход топлива двух факторов, в частности, удельного количества остановок на маршруте и плотности транспортного потока, наибольшее воздействие по абсолютной величине оказывает удельное количество остановок на трассе маршрута. Изменение их на 5% приводит к изменению функции отклика на 0,7%. Увеличение плотности транспортного потока на 5% приводит к увеличению расхода топлива на 0,6%. В тоже время возрастание средневзвешенного удельное количество светофоров на 5% приводит к увеличению расхода топлива на 0,2%, при возрастании на величину стандартного отклонения — на 0,8%.

6.Построены однофакторные и многофакторные математические модели, описывающие закономерности изменения расхода топлива в зависимости от количества остановок на маршруте, плотности транспортного потока, коэффициента использования пассажировместимости. Экспериментальными исследованиями доказана адекватность построенных многофакторных математических моделей исследуемому процессу: численные значения дисперсионного отношения Фишера превышают табличные значения критерия Фишера с вероятностью 95%.

7.Разработаны методика расчета линейных норм расхода топлива д: Икарус-280, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов, в эксплу тации и практические рекомендации по снижению расхода топлива автоб сами Икарус-280, оснащенных НОГ, в эксплуатации. Их применение позв" лит повысить эффективность работы технической службы автотранспорта* го предприятия по экономии топлива.

8.Дальнейшие исследования целесообразно проводить в направлени оценки топливной экономичности автобусов Икарус-280, оснащенных блo^ ными нейнрализаторами отработавших газов, в эксплуатации, изучени сравнительных характеристик нейтрализаторов, способов и подходов к оп ределению технического состояния и работоспособности нейтрализаторов: эксплуатации.