BazTech - Yadda

1

Improved fleet operation and maintenance through the use of low viscosity engine oils: fuel economy and oil performance

Macián Vicente, Tormos Bernardo, Bastidas Sophia, Pérez Tomás

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 2

201--211

EN

For heavy-duty vehicles and road transportation, fuel consumption and associated CO2 emissions have been of great concern, which has led to the development and implementation of technologies to reduce their impact on the environment. Low viscosity engine oils have arisen as one proven cost-effective solution to increase the engine efficiency; however, for the heavy-duty vehicle segment, engine protection against wear is a priority for end-users, and therefore there is some reluctance to the use of that new oil formulations. In this study, eight lubricant oils, representative of the HTHS viscosity reduction that heavy-duty oils have been undergoing and new API CK-4 and FA-4 categories, were evaluated for fuel economy, oil performance and engine wear, in a long-term test involving a fleet of 49 heavy-duty vehicles of four different engine technologies, some of them with diesel fuel and others with compressed natural gas. Results of fuel economy were positive for most of the buses’ models. Regarding oil performance and wear, most of the formulations were found to be suitable for extended oil drain intervals (ODI); and although no alarming results were found, overall performance of the formulations of the fourth stage could lead to significant wear if the oil drain interval is extended. In this study, it should be noted that some of the information has been presented by the authors in other publications, here they are presented with the purpose of complementing the new results and summarize the entire test.

PL

W przypadku pojazdów o dużej ładowności, i transportu drogowego w ogóle, ważny problem stanowi zużycie paliwa i związana z nim emisja CO2, które wymagają opracowywania i wdrażania technologii zmniejszających ich wpływ na środowisko. Jednym ze sprawdzonych i finansowo korzystnych rozwiązań w tym zakresie są oleje silnikowe o niskiej lepkości, które zwiększają wydajność silnika. Jednak w segmencie pojazdów ciężkich, priorytetem dla użytkowników końcowych jest ochrona silnika przed zużyciem, co pociąga za sobą niechęć do stosowania tych nowych preparatów olejowych. W pracy, przedstawiono badania ośmiu olejów smarowych o obniżonej lepkości wysokotemperaturowej HTHS reprezentatywnych dla produkowanych obecnie kategorii olejów do pojazdów ciężkich, z uwzględnieniem nowych kategorii oleju API CK-4 i FA-4. Oleje oceniano pod kątem oszczędności paliwa, wydajności oleju i zużycia silnika w badaniu długoterminowym obejmującym flotę 49 autobusów o silnikach opartych na różnych technologiach, z których część była zasilana olejem napędowym a część sprzężonym gazem ziemnym. Wyniki dotyczące oszczędności zużycia paliwa były pozytywne dla większości modeli badanych autobusów. Jeśli chodzi o wydajność oleju i zużycie silnika, większość preparatów okazała się być przystosowana do dłuższych okresów wymiany oleju; chociaż nie zaobserwowano niepokojących wyników, to jednak ogólna wydajność preparatów w czwartym etapie testu, mogłaby prowadzić do znacznego zużycia silnika przy wydłużeniu okresu wymiany oleju. Część przedstawionych danych publikowaliśmy już w innych pracach. Niniejszy artykuł stanowi uzupełnienie poprzednich wyników oraz podsumowanie całego badania.

2

Evaluation of the use of hybrid electric powertrain system in urban traffic conditions

Szumska Emilia, Jurecki Rafał, Pawełczyk Marek

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 1

154--160

EN

The conditions of use of the vehicle significantly affect the performance results. Traffic conditions in a specific city directly affect the consumption of energy, fuel and emissions of harmful compounds in exhaust fumes. Conduction of the measurements of a vehicle’s performance parameters in operating conditions is very troublesome and is often not possible to realize. An alternative is to use the simulation programs. Vehicle simulation programs offer options related to vehicle models or drive unit components and allow development of new models. Based on the results of simulation testing, it is possible to analyse the level of fuel and energy consumption as well as emissions of harmful compounds in exhaust gases and the operating effectiveness of the drive system in the speed profile. The paper presents the evaluation of the effectiveness of using hybrid electric drive system in passenger cars in medium-sized city traffic conditions using the Kielce example. The simulation tests were based on the speed profiles recorded during real-world test drives in various times of the day. The simulation results were used to conduct an analysis of fuel consumption and pollutant emissions recorded by conventional and hybrid vehicles.

PL

Warunki użytkowania pojazdu mają znaczący wpływ na parametry eksploatacyjne pojazdu. Warunki ruchu w określonym mieście bezpośrednio wpływają na zużycie energii, paliwa i poziom emisji szkodliwych związków zawartych w spalinach. Przeprowadzenie pomiarów parametrów eksploatacyjnych pojazdu w warunkach rzeczywistych jest kłopotliwe i często niemożliwe do zrealizowania. Alternatywą jest wykorzystanie symulacji komputerowych. Programy do symulacji pojazdów oferują, między innymi, modele pojazdów lub komponentów układu napędowego oraz pozwalają na opracowanie nowych modeli. Na podstawie wyników badań symulacyjnych możliwa jest analiza poziomu zużycia paliwa, energii, emisji szkodliwych związków zawartych w spalinach oraz efektywności pracy układu napędowego w profilu prędkości. W niniejszej pracy przedstawiono ocenę efektywności zastosowania napędów hybrydowych w samochodach osobowych w warunkach ruchu miasta średniej wielkości na przykładzie Kielc. Do badań symulacyjnych wykorzystano profile prędkości, zarejestrowane podczas rzeczywistych przejazdów w różnych porach dnia. Na podstawie wyników symulacji przeprowadzono analizę zużycia paliwa oraz emisji zanieczyszczeń, zarejestrowanych dla pojazd z napędem konwencjonalnym oraz pojazdów z napędem hybrydowym.

3

Monitoring and control of energy management system for fuel cell hybrid in electrical vehicle using fuzzy approach

Tifour Benali, Boukhnifer Moussa, Hafaifa Ahmed, Tanougast Camel

Diagnostyka

|

2020

|

Vol. 21, No. 3

15--29

EN

Recently, the reduction of fuels consumption is a global challenge, in particular for significant investments in the automotive sector, in order to optimize and control the parameters involved for the partial or total electrification of vehicles. Thereby, the energy management system remains the axis of progress for the development of fuel cell hybrid electric vehicles. The fuzzy controller has been widely adopted for energy monitoring, where the determination of its parameters is still challenging. In this work, this problem is investigated through a secondary development of a fuzzy energy monitoring system based on the Advisor platform and particle swarm optimization. The latter is used to determine, for different driving conditions, the best parameters that increase the fuel economy and reduce the battery energy use. As a result, five tuned fuzzy energy monitoring system models with five sets of parameters are obtained. Evaluation results confirm the effectiveness of this strategy, they also show slight differences between them in terms of fuel economy, battery state of charge variations, and overall system efficiency. However, the fuzzy energy monitoring system tuned under multiple conditions is the only one that can guarantee the minimum of the state of charge variations, no matter the driving conditions.

4

Enhancing the fuel economy of a plug-in series hybrid vehicle system

Saad Hussein Awad Kurdi

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 23, nr 1

130--137

EN

In this paper, the design and simulation of a hybrid vehicle with a fully functional driving model is presented. Actual velocities and desired velocities are compared and matched to get the optimum values of a vehicle. Fuel economy is calculated to get miles per gallon gasoline equivalent (MPGe). The MPGe for a hybrid vehicle is compared with the MPGe for a conventional vehicle to get the bestMPGe in a hybrid car. A higher performance of output power of a vehicle is obtained.

5

Energy management strategy of dual planetary hybrid electric vehicle based on optimal transmission efficiency

Wang Shangxu, Li Jiaxin, Shi Dehua, Sun Xiaoqiang, Yao Yong

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2019

|

Vol. 57 nr 2

383--396

EN

A power split hybrid electric vehicle with dual planetary gear sets is studied in this paper. Firstly, the power split and circulation phenomenon are further described by analyzing a speed and torque relationship between the engine, motors and the output shaft based on the lever analogy. The transmission efficiency and the electric power ratio are then obtained. The working modes of the hybrid electric vehicle (HEV) are divided according to the system operation mechanism. On this basis, the engine optimal operating line (OOL) control strategy and the mechanical point (MP) control strategy are designed. Furthermore, a fuzzy controller is designed to realize the optimal torque distribution of the engine and the motors in the MP control strategy. Simulation results demonstrate that the MP control strategy can guarantee a higher efficiency of the transmission system, which also shows good performance in improving fuel economy of the HEV by adjusting the engine operating point.

6

Evaluation of emission and reduction of greenhouse gases from upstream petrochemical industry in Thailand

Kanchanapiya P., Julapun N., Limphitakphong N., Pharino C., Chavanparit O.

Environment Protection Engineering

|

2015

|

Vol. 41, nr 2

31--46

EN

The study aimed to determine the baseline and indicators for the emission of greenhouse gases (GHG) and to evaluate the effectiveness of GHG mitigation measures in Thai upstream petrochemical plants. During 2005–2010, the upstream production had an annual demand for energy in the range of 110 000–150 000 TJ, ca. 5–6% of the total Thailand energy consumption. The proportion of energy consumption for producing olefin and aromatic products is 73 and 14%, respectively. The amount of GHG emissions equalled approximately 7–9 Mt CO2 eq. This represents a 3% portion of the total GHG emissions of Thailand, separating into the olefin and aromatic products, around 69 and 18%, respectively. The ratios of GHG emission came from fuel combustion of 59%, steam consumption (28%), electricity consumption (10%) and flare (3%). The carbon intensity of upstream products in the olefins and aromatics’ groups had the range of 1.125–1.309 and 0.518–0.667 t CO2 eq/t, respectively. It was likely that the carbon intensity during the period of 2005–2010 was lowered as the industry sector took measures to improve energy conservation and developed their production processes. The GHG mitigation measures by energy conservation were already implemented including fuel saving (67%), steam saving (23%) and electricity saving (10%).

7

Quasi-periodic control technique for minimizing fuel consumption during record vehicle competition

Sulikowski P., Maroński R.

Archive of Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. LX, nr 2

185--197

EN

The problem of the optimal driving technique during the fuel economy competition is reconsidered. The vehicle is regarded as a particle moving on a trace with a variable slope angle. The fuel consumption is minimized as the vehicle covers the given distance in a given time. It is assumed that the run consists of two recurrent phases: acceleration with a full available engine power and coasting down with the engine turned off. The most fuel-efficient technique for shifting gears during acceleration is found. The decision variables are: the vehicle velocities at which the gears should be shifted, on the one hand, and the vehicle velocities when the engine should be turned on and off, on the other hand. For the data of students’ vehicle representing the Faculty of Power and Aeronautical Engineering it has been found that such driving strategy is more effective in comparison with a constant speed strategy with the engine partly throttled, as well as a strategy resulting from optimal control theory when the engine is still active.

PL

Rozważono zagadnienie wyznaczenia optymalnej strategii sterowania pojazdem w czasie zawodów pojazdów rekordowych. Pojazd jest modelowany jak punkt materialny poruszający się po trasie o zmiennym kącie pochylenia. Minimalizowana jest ilość zużytego paliwa potrzebna do pokonania zadanego dystansu w zadanym czasie. Opracowano najbardziej efektywną technikę zmiany biegów w czasie przyspieszania. Założono, że pojazd jest napędzany w dwóch trybach: przyspieszania przy pełnej dostępnej mocy silnika i wybiegu, kiedy to silnik jest wyłączony. Zmiennymi decyzyjnymi są: numer biegu oraz prędkość pojazdu, przy której powinno nastąpić jego przełączenie z jednej strony, oraz prędkości pojazdu, przy których silnik powinien być włączony lub wyłączony, z drugiej. Wykorzystując dane pojazdu studentów reprezentujących Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej wykazano, że taka strategia jest bardziej efektywna niż strategia jazdy ze stałą prędkością z częściowym dławieniem silnika oraz pewna strategia wynikająca z teorii sterowania optymalnego, gdzie silnik jest stale włączony.

8

A study of combining gasoline engine downsizing and controlled auto - ignition combustion

Moxey B., Cairns A., Ganippa A., Zhao H., Bassett M.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 1

289-300

EN

In recent years European automotive CO2 emissions targets have largely been met through increased diesel sales. However, the distillation of crude oil results in high proportions of both gasoline and diesel fuel and ultimately this has resulted in Europe being "diesel lean" at times. In order to meet future global emissions goals, in the short term it will be necessary to improve the fuel consumption of the gasoline engine and in the longer term source sustainable alternatives to crude oil. The objective of the current work was to investigate the optimum trade-off between the opposing engine operating requirements of gasoline engine downsizing and Controlled Auto-Ignition (CAI) combustion for use in a family-sized passenger car. Experimental fuel consumption and emissions data were produced for four sizes of spark ignition engine, varying from 1 to 2 litres in capacity. The additional benefits of two experimentally developed CAI operating methodologies were evaluated in each engine using drive cycle simulation software. The first CAI mode was based on novel use of combined internal and external EGR to attain higher loads. The second involved the adoption of turbocharging at part-load for yet higher output via so-called lean-boosted CAI. It was concluded that, for such a vehicle, a compromise exists where best fuel economy can be obtained from a moderately downsized CAI-capable engine. Compared to the baseline 2 litre engine, it was possible to obtain fuel economy benefit equivalent to that offered from an aggressively downsized 1 litre unit but using a moderately downsized 1.4 litre CAI engine, without the need for any complex boosted operation or expensive emissions aftertreatment systems. As capacity was reduced below 1.4 litres, the benefit of CAI diminished at an accelerated rate due to progressive failure to capture key higher load sites visited across the European drive cycle.

9

Wpływ warunków pracy silników pojazdów bojowych na emisję składników szkodliwych spalin i zużycie paliwa

Merkisz J., Pielecha I., Pielecha J., Szukalski M.

Logistyka

|

2010

|

nr 4

CD-CD

PL

W artykule przedstawiono rezultaty z badań wpływu warunków pracy silnika spalinowego kołowego transportera opancerzonego na emisję spalin. Pomiarów dokonano na odcinku kilkudziesięciu kilometrów podczas jazdy na odcinkach drogi o różnej charakterystyce. Porównano wpływ pracy standardowej i trybu overboost silnika na macierze udziału czasu pracy silnika, emisje składników gazowych, cząstek stałych oraz zużycia paliwa. Na podstawie uzyskanych wyników dokonano analizy warunków pracy pojazdu bojowego w aspekcie emisji spalin oraz zużycia paliwa.

EN

The paper presents the results of investigations on the influence of engine operating conditions of an armored vehicle combustion engine on the exhaust emissions. The influence of a standard operation and the overboost mode of the engine operation on the matrices of the share of engine operating time, exhaust emissions including PM and fuel consumption have been analyzed. Based on the obtained results an analysis of the operating conditions of an armored vehicle has been performed in the aspect of emissions and fuel consumption.

10

Racjonalna gospodarka paliwami i energią w przemyśle szklarskim

Bulga Z., Mączek R., Bulga Ł.

Szkło i Ceramika

|

2009

|

R. 60, nr 6

22-26

PL

Przemysł szklarski, niezależnie od realizowanego profilu produkcyjnego jest znaczącym konsumentem energii. W trakcie przebiegów procesów technologicznych wykorzystywane są dwa nośniki energetyczne: paliwo gazowe oraz energia elektryczna. Udział ilościowy obu tych nośników zależy od rodzaju uzyskiwanych produktów finalnych oraz stopnia zmechanizowania przebiegu procesów technologicznych. Niemniej dla podstawowych rodzajów produkcji szklarskiej, czyli szkła opakowaniowego i płaskiego zapotrzebowanie energetyczne w postaci paliwa gazowego waha się w granicach 70-5-90 [%] całkowitego zapotrzebowania energetycznego huty szkła. Nieustannie rosnące ceny paliw i energii, a także zaostrzające się unormowania dotyczące emisji toksycznych składników spalin oraz dwutlenku węgla są czynnikami zmuszającymi do poszukiwania metod racjonalizacji ich wykorzystania. Zasadnicza część zużycia energii ponoszona jest głównie na przebieg procesu topienia, w części na procesy chłodzenia i homogenizacji masy szklanej zachodzące w basenie wyrobowym i zasilaczach oraz w trakcie obróbki termicznej uformowanych wyrobów. Zużycie energii ponoszone na przebieg procesu topienia wynosi 70-75 [%] całkowitego zużycia energii i jest to zasadniczy element procesu technologicznego, w którym można oczekiwać osiągnięcia oszczędności energetycznych. Elektromechaniczne urządzenia techniczne i technologiczne linii produkującej szkło opakowaniowe zużywają niewielką część całkowitego zużycia energii w postaci energii elektrycznej. Możliwość ograniczenia zużycia energii uzależniona jest od postępu w konstrukcji maszyn i urządzeń.

11

A preliminary project of multi cylinder, variable compression ratio (VCR) engine for research purposes

Lejda K., Woś P.

Silniki Spalinowe

|

2009

|

R. 48, SC2

152--157

EN

In the paper the conception for application of variable compression ratio technology in fourcylinder, research engine is presented. Variation of the engine compression ratio is performed by changing combustion chambers volume owing to shifting the cylinder block - head assembly perpendicularly to the crankshaft axis. The pros and cons of that method in comparison with few other, still studied projects are described. The paper also consists of an analysis of possible range for CR variation, as well calculations for selection appropriate working elements in the shifting system. The range of the next development works, which are essential for project finalization, is specified. The construction based at 4 VD 14,5/12-1 SRW engine, will be used for studying fuel economy and CO2 reduction problems in relation to the newest natural environment requirements. The research on an advanced, near-zero emission, low temperature combustion (LTC) technology will be also possible.

PL

W artykule przedstawiona jest koncepcja realizacji technologii zmiennego stopnia sprężania w badawczym silniku czterocylindrowym, polegająca na zmianie objętości komór spalania wskutek kontrolowanego przesuwu i pozycjonowania zespołu blok cylindrowy – głowica względem wału korbowego silnika. Opisane są zalety i wady przedstawionej metody w porównaniu do innych, będących wciąż w fazie studialnej projektów. Artykuł zawiera analizę możliwego do osiągnięcia zakresu zmienności stopnia sprężania oraz obliczenia i dobór elementów wykonawczych w układzie przesuwu zespołu cylinder - głowica. Określono również zakres dalszych prac konstrukcyjnych niezbędnych dla finalizacji projektu. Opracowywany silnik, oparty o istniejącą konstrukcję 4 VD 14,5/12-1 SRW, będzie wykorzystany do badań nad możliwością obniżenia zużycia paliwa i redukcji emisji CO2 w świetle najnowszych wymagań w tym zakresie. Możliwe będą też badania procesów roboczych silnika wykorzystujących zaawansowane, niskoemisyjne techniki spalania niskotemperaturowego.

12

Driving techniques for minimizing fuel consumption during record vehicle competition

Rogowski K., Maroński R.

Archive of Mechanical Engineering

|

2009

|

Vol. LVI, nr 1

27-35

EN

The problem of optimal driving techniques during fuel economy competition is considered. The kinetic model of the record wheeled vehicle is proposed. It is regarded as a particle moving on a trace with variable slope angle. Engine characteristics are taken into account. The fuel consumption is minimized as the vehicle goes over a given distance. The problem is formulated in optimal control. The direct pseudospectral Chebyshev's method is employed. The motion of student's vehicle representing the Faculty of Power and Aeronautical Engineering during Shell Eco-marathon in Nogaro, France, in 2006, is used as an example.

PL

Rozważono zagadnienie wyznaczenia optymalnej strategii sterowania pojazdem w czasie zawodów minimalizacji zużycia paliwa. Zaproponowano model dynamiki pojazdu rekordowego. Pojazd potraktowano jako punkt materialny poruszający się po torze o zmiennym kącie pochylenia. Uwzględniono charakterystyki silnika. Minimalizowano zużycie paliwa potrzebne do pokonania zadanego dystansu. Zagadnienie rozwiązano metodami sterowania optymalnego. Zastosowano bezpośrednią pseudospektralną metodę Czebyszewa. W charakterze przykładu rozważono przejazd pojazdu studentów Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej w Nogaro, Francja, w 2006 roku.