Встановлення закономірностей взаємозв'язку між температурою навколишнього середовища та витратою палива міськими автобусами з дизелем

Автор(и)

  • Danylo Savostin-Kosiak Національний транспортний університет вул. М. Омеляновича-Павленка, 1, м. Київ, Україна, 01010, Україна https://orcid.org/0000-0002-8795-5939
  • Maksymilian Madziel Жешувська Політехніка бул. Повстанців Варшави, 12, м. Жешув, Польща, 35-959, Польща https://orcid.org/0000-0002-3957-8294
  • Artur Jaworski Жешувська Політехніка бул. Повстанців Варшави, 12, м. Жешув, Польща, 35-959, Польща https://orcid.org/0000-0002-1599-1711
  • Oleksandr Ivanushko Національний транспортний університет вул. М. Омеляновича-Павленка, 1, м. Київ, Україна, 01010, Україна https://orcid.org/0000-0003-3759-5856
  • Mykola Tsiuman Національний транспортний університет вул. М. Омеляновича-Павленка, 1, м. Київ, Україна, 01010, Україна https://orcid.org/0000-0003-2537-8010
  • Andrii Loboda Національний транспортний університет вул. М. Омеляновича-Павленка, 1, м. Київ, Україна, 01010, Україна https://orcid.org/0000-0002-6956-3288

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.220257

Ключові слова:

витрата палива, температура навколишнього середовища, міські автобуси з дизелем, експериментальні дані

Анотація

Автомобільний транспорт є основним споживачем енергетичних ресурсів в переважній більшості світових країн. Атмосферні умови, наряду з конструкцією автомобіля, його технічним станом, майстерністю водія, дорожніми та транспортними умовами суттєво впливають на витрату палива. Проте, при математичному моделюванні часто вони враховуються за усередненими значеннями, що може впливати на точність результатів.

Встановлено характер взаємозв'язків між температурою навколишнього середовища та витратою палива міськими автобусами з дизелем на основі експериментальних та аналітичних досліджень. За результатами аналізу експериментальних даних було встановлено, що цей взаємозв'язок описується поліноміальними регресіями другого порядку. Точність регресійної моделі було підтверджено критерієм Фішера для двох міських маршрутів.

Аналітичні дослідження впливу густини повітря, опору коченню, коефіцієнту корисної дії трансмісії і всіх цих трьох чинників разом на витрату палива проводились за допомогою математичного моделювання з використанням методології Physical Emission Rate Estimator. Було встановлено, що найбільший вплив на витрату палива мають опір коченню та коефіцієнт корисної дії трансмісії. В обох випадках різниця між найбільшим та найменшим розрахунковим значенням склала 2,5 %. Проте, в абсолютних одиницях виміру різниця більша на 0,2 л/100 км для опору коченню.

Отримані результати можуть бути використані в математичних моделях руху транспортних засобів, зокрема міських автобусів, для врахування динаміки зміни витрати палива в залежності від температури навколишнього середовища. Також вони будуть корисні в математичних моделях визначення шкідливих викидів для розрахунку витрати палива при різних температурах навколишнього середовища

Біографії авторів

Danylo Savostin-Kosiak, Національний транспортний університет вул. М. Омеляновича-Павленка, 1, м. Київ, Україна, 01010

Кандидат технічних наук

Кафедра технічної експлуатації автомобілів та автосервісу

Maksymilian Madziel, Жешувська Політехніка бул. Повстанців Варшави, 12, м. Жешув, Польща, 35-959

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автотранспортних засобів та транспортного машинобудування

Artur Jaworski, Жешувська Політехніка бул. Повстанців Варшави, 12, м. Жешув, Польща, 35-959

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автотранспортних засобів та транспортного машинобудування

Oleksandr Ivanushko, Національний транспортний університет вул. М. Омеляновича-Павленка, 1, м. Київ, Україна, 01010

Старший викладач

Кафедра технічної експлуатації автомобілів та автосервісу

Mykola Tsiuman, Національний транспортний університет вул. М. Омеляновича-Павленка, 1, м. Київ, Україна, 01010

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра двигунів та теплотехніки

Andrii Loboda, Національний транспортний університет вул. М. Омеляновича-Павленка, 1, м. Київ, Україна, 01010

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технічної експлуатації автомобілів та автосервісу

Посилання

  1. Passenger transport statistics. Available at: https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Passenger_transport_statistics
  2. Enerhetychnyi balans Ukrainy. Sait Derzhavnoi sluzhby statystyky Ukrainy. Available at: http://www.ukrstat.gov.ua/operativ/operativ2012/energ/en_bal/arh_2012.htm
  3. Energy, transport and environment statistics (2019). Luxembourg: Publications Office of the European Union. doi: http://doi.org/10.2785/660147
  4. Complete energy balances. Available at: https://appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui/show.do?dataset=nrg_bal_c&lang=en
  5. Fontaras, G., Zacharof, N.-G., Ciuffo, B. (2017). Fuel consumption and CO2 emissions from passenger cars in Europe – Laboratory versus real-world emissions. Progress in Energy and Combustion Science, 60, 97–131. doi: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2016.12.004
  6. Tsokolis, D., Tsiakmakis, S., Dimaratos, A., Fontaras, G., Pistikopoulos, P., Ciuffo, B., Samaras, Z. (2016). Fuel consumption and CO2 emissions of passenger cars over the New Worldwide Harmonized Test Protocol. Applied Energy, 179, 1152–1165. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.07.091
  7. Soares, S. M. C., Sodre, J. R. (2002). Effects of atmospheric temperature and pressure on the performance of a vehicle. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 216 (6), 473–477. doi: https://doi.org/10.1243/09544070260137499
  8. Nam, E. K., Giannelli, R. (2005). Fuel Consumption Modeling of Conventional and Advanced Technology Vehicles in the Physical Emission Rate Estimator (PERE). EPA document number: 420-P-05-001. Available at: https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi?Dockey=P1001D6I.pdf
  9. MOVES2014a User Guide. Assessment and Standards Division Office of Transportation and Air Quality U.S. Environmental Protection Agency (2015). EPA document number: EPA-420-B-15-095. United States Environmental Protection Agency. Available at: https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi?Dockey=P100NNCY.pdf
  10. Normy vytrat palyva i mastylnykh materialiv na avtomobilnomu transporti. Tretia redaktsiya (2012). Kyiv: I Vydavnytstvo NVTs «InformAvtoDor».
  11. Esteban, B., Riba, J.-R., Baquero, G., Rius, A., Puig, R. (2012). Temperature dependence of density and viscosity of vegetable oils. Biomass and Bioenergy, 42, 164–171. doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.03.007
  12. Sakhno, V. P., Kostenko, A. V., Zahorodnov, M. I. et. al. (2014). Ekspluatatsiini vlastyvosti avtotransportnykh zasobiv. Ch. 1. Dynamichnist ta palyvna ekonomichnist avtotransportnykh zasobiv. Donetsk: Noulidzh.
  13. Aladayleh, W., Alahmer, A. (2015). Recovery of Exhaust Waste Heat for ICE Using the Beta Type Stirling Engine. Journal of Energy, 2015, 1–8. doi: https://doi.org/10.1155/2015/495418
  14. Luján, J. M., Climent, H., Ruiz, S., Moratal, A. (2018). Influence of ambient temperature on diesel engine raw pollutants and fuel consumption in different driving cycles. International Journal of Engine Research, 20 (8-9), 877–888. doi: https://doi.org/10.1177/1468087418792353
  15. Lee, M.-Y., Lee, G.-S., Kim, C.-J., Seo, J.-H., Kim, K.-H. (2018). Macroscopic and Microscopic Spray Characteristics of Diesel and Gasoline in a Constant Volume Chamber. Energies, 11 (8), 2056. doi: https://doi.org/10.3390/en11082056
  16. Kolosiuk, D. S., Zerkalov, D. V. (2003). Ekspluatatsiyni materialy. Kyiv: Aristei.
  17. Nanba, S., Iijima, A., Shoji, H., Yoshida, K. (2011). A Study on Influence of Forced Over Cooling on Diesel Engine Performance. SAE Technical Paper. doi: https://doi.org/10.4271/2011-32-0605
  18. Celik, A., Yilmaz, M., Yildiz, O. F. (2020). Improvement of diesel engine startability under low temperatures by vortex tubes. Energy Reports, 6, 17–27. doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.11.027
  19. Yan, J. (Ed.) (2015). Handbook of Clean Energy Systems. 6 Volume Set. Wiley, 4032.
  20. Li, H., Andrews, G. E., Zhu, G., Daham, B., Bell, M., Tate, J., Ropkins, K. (2005). Impact of Ambient Temperatures on Exhaust Thermal Characteristics during Cold Start for Real World SI Car Urban Driving Tests. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2005-01-3896
  21. Hydrodynamic couplings. Principles. Features. Benefits (2015). Voith Turbo GmbH & Co. KG, Germany: Crailsheim.
  22. Vickerman, R. J., Streck, K., Schiferl, E., Gajanayake, A. (2009). The Effect of Viscosity Index on the Efficiency of Transmission Lubricants. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 2 (2), 20–26. doi: https://doi.org/10.4271/2009-01-2632
  23. Ejsmont, J., Taryma, S., Ronowski, G., Świeczko-Żurek, B. (2015). Parameters influencing rolling resistance and possible correction procedures. Vienna: AIT Austrian Institute of Technology GmbH.
  24. Samuel, M. B., Felix, P., Miguel, Y. N., Cyrille, T. S., Talla, P. K. (2020). Study and simulation of the fuel consumption of a vehicle with respect to ambient temperature and weather conditions. International Journal of Engineering Technologies and Management Research, 7 (1), 24–35. doi: https://doi.org/10.29121/ijetmr.v7.i1.2020.480
  25. National Advisory Committee for Aeronautics. Manual of the ICAO standard atmosphere calculations (1996). Langley Aeronautical Lab.; Langley Field, VA, United States.
  26. Lohse-Busch, H., Duoba, M., Rask, E., Stutenberg, K., Gowri, V., Slezak, L., Anderson, D. (2013). Ambient Temperature (20°F, 72°F and 95°F) Impact on Fuel and Energy Consumption for Several Conventional Vehicles, Hybrid and Plug-In Hybrid Electric Vehicles and Battery Electric Vehicle. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2013-01-1462
  27. Wang, J. M., Jeong, C.-H., Zimmerman, N., Healy, R. M., Hilker, N., Evans, G. J. (2017). Real-World Emission of Particles from Vehicles: Volatility and the Effects of Ambient Temperature. Environmental Science & Technology, 51 (7), 4081–4090. doi: https://doi.org/10.1021/acs.est.6b05328
  28. Jaworski, A., Mądziel, M., Lejda, K. (2019). Creating an emission model based on portable emission measurement system for the purpose of a roundabout. Environmental Science and Pollution Research, 26 (21), 21641–21654. doi: https://doi.org/10.1007/s11356-019-05264-1
  29. Bielaczyc, P., Szczotka, A., Woodburn, J. (2011). The effect of a low ambient temperature on the cold-start emissions and fuel consumption of passenger cars. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 225 (9), 1253–1264. doi: https://doi.org/10.1177/0954407011406613
  30. Lee, Y. K., Park, J. I., Lee, J. H. (2014). Analysis of the effect of cold start on fuel economy of gasoline automatic transmission vehicle. International Journal of Automotive Technology, 15 (5), 709–714. doi: https://doi.org/10.1007/s12239-014-0073-z
  31. Gritsuk, I., Volkov, V., Mateichyk, V., Gutarevych, Y., Tsiuman, M., Goridko, N. (2017). The Evaluation of Vehicle Fuel Consumption and Harmful Emission Using the Heating System in a Driving Cycle. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 10 (1), 236–248. doi: https://doi.org/10.4271/2017-26-0364
  32. Gritsuk, I. V., Mateichyk, V., Tsiuman, M., Gutarevych, Y., Smieszek, M., Goridko, N. (2018). Reducing Harmful Emissions of the Vehicular Engine by Rapid After-Start Heating of the Catalytic Converter Using Thermal Accumulator. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2018-01-0784
  33. Rahimi-Gorji, M., Ghajar, M., Kakaee, A.-H., Domiri Ganji, D. (2016). Modeling of the air conditions effects on the power and fuel consumption of the SI engine using neural networks and regression. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39 (2), 375–384. doi: https://doi.org/10.1007/s40430-016-0539-1
  34. Shchitov, S. V., Krivuca, Z. F. (2014). Influence of Ambient Air Temperature on the Fuel Efficiency of Vehicles. World Applied Sciences Journal, 30 (3), 362–365. Available at: https://idosi.org/wasj/wasj30(3)14/17.pdf
  35. Bilichenko, V. V., Pidhaiets, V. V., Tkachenko, M. M. (2012). Vplyv temperatury povitria na vytratu palyva avtomobiliv. Mizhvuzivskyi zbirnyk "Naukovi Notatky", 37, 27–30. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nn_2012_37_7
  36. Anisimov, I., Ivanov, A., Chikishev, E., Chainikov, D., Reznik, L., Gavaev, A. (2017). Assessment of adaptability of natural gas vehicles by the constructive analogy method. International Journal of Sustainable Development and Planning, 12 (06), 1006–1017. doi: https://doi.org/10.2495/sdp-v12-n6-1006-1017

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Savostin-Kosiak, D., Madziel, M., Jaworski, A., Ivanushko, O., Tsiuman, M., & Loboda, A. (2020). Встановлення закономірностей взаємозв’язку між температурою навколишнього середовища та витратою палива міськими автобусами з дизелем. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(3 (108), 23–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.220257

Номер

Том 6 № 3 (108) (2020): Процеси управління

Розділ

Процеси управління

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Danylo Savostin-Kosiak, Maksymilian Madziel, Artur Jaworski, Oleksandr Ivanushko, Mykola Tsiuman, Andrii Loboda

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.