rastu – raskas ajoneuvokalusto
Post on 31-May-2022
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
RASTU – RASKAS AJONEUVOKALUSTO: TURVALLISUUS, YMPÄRISTÖOMINAISUUDET JA UUSI TEKNIIKKA
Interaction6.8.2007
Kimmo Erkkilä & Nils-Olof Nylund
2
LAAJAT TUTKIMUSHANKKEET
• Päättynyt tutkimusvaihe 2003 - 2005 - Raskaan kaluston energiankäytön tehostaminen ajoneuvo- ja käyttöteknisin ratkaisuin ”HDENERGIA”
• 13 tutkimuksellista alaprojektia, 6 tutkijaosapuolta, 20 rahoittajaa
• Ajoneuvotekniikka & järjestelmätutkimus
• Uusi vuodet 2006 – 2008 kattava hanke ”Raskas ajoneuvokalusto: Turvallisuus, ympäristövaikutukset ja uusi tekniikka RASTU”
• 9 tutkimuksellista alaprojektia, 7 tutkijaosapuolta, 22 rahoittajaa
• Uutena elementtinä turvallisuus
www.rastu.fi
3
HDENERGIA: MITÄ SAATIIN AIKAISEKSI?
• Yhteistoiminta rahoittajien, tutkimuslaitosten ja liikennöitsijöiden kesken• selvää synergiahyötyä• jatkuva prosessi energiatehokkuuden parantamiseksi• kriittistä massaa: antaa mahdollisuuden myös viestinnälle ja tulosten
jalkauttamiselle• vahva kytkentä Kuorma- ja pakettiautoliikenteen energiansäästöohjelmaan
(ESS) ja sen tavoitteisiin
• Menetelmät ja metodiikka• kaupunkibussit, pitkän matkan bussit ja kuorma-autot laboratoriossa• maantiemittaukset (CAN -väylä mittaukset, rullauskokeet, perävaunu-
mittaukset)• olennaisten polttoaineenkulutukseen vaikuttavien seikkojen tunnistaminen
(paino, ilmanvastus, voimalinja, voiteluaineet, renkaat jne.)• riittävä tarkkuus kulutusmittauksiin
4
MITÄ SAATIIN AIKAISEKSI?
• Säästöpotentiaalien kvantifiointi, esim.:• ajoneuvon paino ja aerodynamiikka jopa 30 %• kuljettajan opastus teknisin apuvälinein 5 - 15 %• autojen merkkikohtaiset erot 5 – 15 %• renkaat 5 - 15 %• yhdistelmän ilmanohjaimen vaikutus 4 – 8 %• perävaunun tyyppi 3 – 5 % • voiteluaineet 1 – 2 %
• Innovaatioplatformi• hybridibussi, etenee Kabus Oy:n yrityshankkeena• ajo-opastin• kuorman tunnistus• liukkauden tunnistus
5
www.rastu.fi
6
RASTUN ALAPROJEKTIT
1. Euro 4/5 ajoneuvojen suorituskyky (VTT)2. Euro 4/5 ajoneuvojen poltto- ja voiteluaineet (VTT)3. Ajoneuvotekninen kehitystyö (TKK, VTT)4. Ajoneuvojen IT-sovellukset (VTT, OY)5. Linja-autojen liikennöinnin optimointi (VTT)6. Kuorma-autoalan energiatehokkuuden hallinta ja
kannustinjärjestelmät (TTY)7. Energiansäästötoimenpiteiden tehokkuuden arviointi (VTT,
TTY)8. Menetelmäkehitys (VTT)9. Pakokaasututkimus (VTT)10.Koordinaatio ja viestintä (TEC, Motiva, VTT)
7
MUUTAMIA ESIMERKKITULOKSIA
• Euro 4/5 –autot
• Rengasmittaukset
• Ajo-opastinlaite
8
EURO 4/5 AUTOT -ALUSTADYNAMOMETRIMITTAUKSET
• Todellisen ajotapahtuman jäljittelemiseksi dynamometrilla tarvitaan käyttötarkoitusta kuvaava ajoprofiili
• Muodostettu todellista ajoa kuvaavia testisyklejä (HDEnergia)
• kaupunkilinja-autoille Helsingin keskustassa ja väylillä
• kuorma-autoille jakeluajossa
• raskaille ajoneuvoyhdistelmille moottoritie- ja maantieajossa
• pikavuorolinja-autoille moottoritie- ja maantieajossa
• Tien kaltevuusmuutokset mukana ajo-ohjelmissa, pois lukien kaupunkibussisykleissä
9
VTT on jo mitannutyli 80 bussia ja yli 70 kuorma-autoa!
Mittaustarkkuus:•polttoaineen kulutus +1 %•pakokaasupäästöt +15 %
EURO 4/5 AUTOT -ALUSTADYNAMOMETRIMITTAUKSET
10
Freeway cycle, original onroad data , 420 hp / 50 t
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
0 200 400 600 800 1000 1200 1400Time s
Engi
ne p
ower
kW
Dri
ving
spe
ed k
m/h
-2.50
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
Roa
d gr
adie
nt %
Engine powerDriving speedRoad gradient
EURO 4/5 AUTOT -ALUSTADYNAMOMETRIMITTAUKSET
11
Costs (Fuel 0.74 €/litre, Urea 0.55 €/litre)on highway and freeway cycles. Full trailers (max. 60t)
15
20
25
30
35
40
45
Cos
ts €
/100
km
Euro 3 averageScania R 470 Euro4MAN TGA 26.430 Euro4Iveco Stralis 420 Euro4Volvo FH 480 Euro4MB Actros 1844 Euro4
Highway Freeway
0-Load 1/2-Load 2/2-Load 0-Load 1/2-Load 2/2-Load
EURO 4/5 AUTOT – KUORMA-AUTOJEN POLTTOAINEENKULUTUS
12
Full trailers (max. 60t)PM- and NOx-emissions on highway and motorway cycles
0
2
4
6
8
10
12
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16
PM-emission (g/kWh at driven wheel)
NO
x-em
issi
on (g
/kW
h at
driv
en w
heel
)
Euro3 AverageScania R 470 Euro4MAN TGA 26.430 Euro4Iveco Stralis 420 Euro4Volvo FH480 Euro4MB Actros 1844 Euro4FreewayHighway
EURO 4/5 AUTOT – KUORMA-AUTOJEN PÄÄSTÖT
13
NOx and PM emissions over the Braunschweig city bus -cycle
0
5
10
15
20
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
PM g/km
NO
x g/
km
Diesel Euro 1Diesel Euro 2Diesel Euro 3Diesel Euro 4Diesel Euro 5Diesel + CRT Euro 2 & 3CNG Euro2CNG Euro3CNG EEVEuro limits (by factor 1.8)Euro 3 calibration
Euro 1Euro 2Euro 3
Euro 4
Euro 5 / EEV
Calibration curve of typical Euro 3 engine
vain kaksi v. 2006 Euro 4/5 busseista vastasivattodellisilta päästöiltään likimain Euro -luokkaansa
EURO 4/5 AUTOT – KAUPUNKIBUSSIEN PÄÄSTÖT
14
0
200
400
600
800
1000
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Engine Speed rpm
Torq
ue N
m
BraunschweigETC
EURO 4/5 AUTOT – KAUPUNKIBUSSIEN MOOTTORIN KUORMITUS -ESIMERKKI
15
RENGASMITTAUKSET
Kesällä 2006 tutkittiin kuorma-auton renkaiden vaikutusta polttoaineen kulutukseen ja rullausvastukseen. Kokeita tehtiin sekä maantiellä ettäalustadynamometrillä.
Koelaitteisto
16
• Tutkittavia renkaita oli kolmeen eri tarkoitukseen soveltuvia• Vetoakselin renkaat• Perävaunun renkaat• Etuakselin renkaat
• Renkaita oli useaa eri merkkiä ja mallia• Vetoakselin renkaat: 6 eri mallia• Perävaunun renkaat: 5 eri mallia• Etuakselin renkaat: 5 eri mallia
RENGASMITTAUKSET
17
• Perävaunun renkaat
RENGASMITTAUKSET
18
• Perävaunun renkaat• Ero polttoaineen
kulutuksessa samantyyppisten renkaiden välillä jopa 3.5 %
• Suurin ero talvipintaisen ja kesäpintaisen renkaan välillä (jopa 9 %)
Peräkärryn renkaiden (5 aks.)vaikutus polttoaineen
kulutukseen moottoritiesyklissä
30
32
34
36
38
40
42
Pol
ttoai
neen
kul
utus
(l/1
00km
)Nokia NTR-843Bridgestone R168Hankook TH10Noktop 72Reference level
RENGASMITTAUKSET
AJO-OPASTINLAITE
20
Teoreettiset energiantarpeetPysäkkiväli, sama aika ja matka (336m) eri ajotavalla
0
10
20
30
40
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Aika s
Ajo
nope
us k
m/h
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
max 35 km/h, ajonopeusmax 41 km/h, ajonopeusmax 35 km/h, työkertymämax 41 km/h, työkertymä
Kiihdytys 25 kN / 150 kW
Kiihdytys 15 kN / 120 kW Jarrutus 20 kN
Jarrutus 35 kN
+22.40%
Ajoprofiilin vaikutus energiantarpeeseen
21
Helsinkisykli2 ajan suhteen
0
10
20
30
40
50
60
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500Aika [s]
Nop
eus
[km
/h]
¦ = pysäkki ? = Muu pysähdys
Pysäkit [kpl/km] 1.7Muut pysähd. [kpl/km] 1.5Matkanopeus [km/h] 19.5
Todellinen Helsingin keskustan ajoprofiiliRTE:n validoima
22
1. Prototyyppi
23
1. Prototyyppi vko 38 ja vko 41 testit
West-Itä1 to 9:20, Hemmo
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000Ajomatka m
Ajo
nope
us k
m/h
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Työm
äärä
Ajonopeus to
Ajonopeus to a-o
Rajoitukset
Opastusnopeus
Työ to
Työ to a-o
Ylinopeudet leikkaantuvat tehokkaasti
24
Ajo-opastin – prototyypin testitulokset• Opastinlaitteen logiikka toimi suunnitellusti
• edellä ollessa lasketaan tavoitenopeutta ja jäljessä ollessa ajetaan maksimissaan nopeusrajoituksien mukaan
• onnistuttiin vaikuttamaan kuljettajan ajamiseen halutulla tavalla
• Opastin parantaa palvelun laatutasoa• opastin pitää huolen aikataulussa pysymisestä• erityisesti edellä aikataulusta ajaminen rajoittuu tehokkaasti
• Kuljettajan viihtyvyys paranee• opastin poistaa kuljettajalta vastuun aikataulussa pysymisestä, ts. ei jatkuvaa
tarvetta arvioida aikataulun toteutumista• ei houkutetta (~velvoitetta) ylinopeuden ajamiselle
• Numeroina pienestä otoksesta (yksi kuljettaja, kolme vertailukelpoista ajoa)• polttoaineenkulutus laski keskimäärin 5 %• yli 5km/h ylinopeudet laskivat 80%• yli 10 km/h ylinopeudet laskivat 90%
25
Ajo-opastin – status 06/07
• Laitteet asennettu Concordian (5kpl) ja Pohjolan Liikenteen (5kpl) busseihin
• Koiviston Auton (5kpl) asennukset vaiheessa• Tiedonkeruut käynnissä, dataa käytetään mm. Linja-autojen
liikennöinnin optimointi (alatehtävä 5.) tarpeisiin• Kehitetty automaattisia opastimen logiikkaa hyödyntäviä
kuljettajan ajotavan indeksointimenetelmiä – ohjelmointi päätelaitteeseen valmis
• Varsinainen opastus tavoitteissa saada käyntiin linjoilla 58 ja 550 kesäkuun aikana
• Käytännön vaikutuksia analysoidaan heti opastuksen käynnistyttyä
26
Kiitos mielenkiinnosta!
top related