Συσχετισμός εκπομπών οχημάτων με φυσικοχημικές ιδιότητες των καυσίμων και με δεδομένα από την κίνηση των οχημάτων στο λεκανοπέδιο

Abstract

During the design of the doctoral thesis, the following targets were set: 1. Search of the proper equipment for driving data recording. 2. Preparation and installment of the equipment on the test vehicles. 3. Real driving data recording in the Attica basin and data base creation according to the following modes: I. Parking procedure II. Driving patterns monitoring in the urban area of Athens for the Greek urban driving cycle development. III. Comparison of alternative routes between two points within the Attica Basin IV. Motorcycle driving patterns monitoring in the urban area of Athens for the development of the Greek urban driving cycle for motorcycles V. Comparison of motorcycle and passenger car driving patterns 4. Software development for the better and more accurate data processing and the elaboration of the desired driving cycles. 5. Data analysis and elaboration of the driving cycles. 6. Preliminary application of a Greek driving cycle on a chassis dynamometer for the estimation of exhaust emissions and fuel consumption in order to be compared to those of the European driving cycle and to be correlated with the physicochemical characteristics of the fuels used. 7. Use of on-board equipment on passenger cars in real traffic conditions: I. Fuels valuation through exhaust emission and fuel consumption measurement. II. Valuation of the effect of driving mode on exhaust emission and fuel consumption. 8. Load tests on laboratory engine installation, for fuels evaluation as far as exhaust emission and fuel consumption is concerned. For the on-road driving data recording, the following devices were used: The VBox main unit that uses GPS technology and combines vehicle’s geographic position, with vehicle’s dynamics data logging on a flash card. The CAN01, which is a peripheral system for VBOX was used for the recording of engine parameters (revolutions per minute, throttle position, etc). Additionally, Global Positioning System devices were used, which are able to record a number of parameters (position and speed of the vehicle, distance travelled, hegight, etc). They were used either individually or in combination with the VBox system. The research field of the present thesis is the grater area of Athens city. This is because on the one hand Attica gathers the majority of the on road vehicles and on the other hand has the biggest problems as far as pollution and traffic are concerned. Many of the basic characteristics of the driving cycles resulted from the analysis of the road data, match the corresponding characteristics of the those data in a percentage of more than 99. Those cycles are: · Greek Urban Driving Cycle for passenger and light duty vehicles (GUDCycle), · Greek Urban Driving Cycle for motorcycles (GUDΜCycle), · Driving Cycle for Parking Procedure of passenger vehicles (PPDC), · Driving Cycle of Simple Transition which was developed in areas that PPDC is effective and · Special driving cycles: o National Technical University of Athens Driving cycle (NTUADC) and o Indicative Driving Cycle for Attiki Odos (AODC). The traffic monitoring and the possible changes in circulation conditions in the Greek cities, can be provided through the adopted procedure that starts from the on-road data recording, to the development of representative driving cycles. All these can be performed with vehicles exhaust emission estimation in combination with the evolution of vehicles fleet.

Η Διδακτορική Διατριβή, κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού της, είχε θέσει τους εξής στόχους: 1. Αναζήτηση κατάλληλου εξοπλισμού καταγραφής παραμέτρων κίνησης. 2. Προετοιμασία και εγκατάσταση του εξοπλισμού και τοποθέτησή του στα οχήματα. 3. Καταγραφή παραμέτρων κίνησης οχημάτων σε πραγματικές συνθήκες κίνησης στο λεκανοπέδιο της Αττικής με πραγματικά κυκλοφοριακά επεισόδια και δημιουργία βάσης δεδομένων. I. Διαδικασία αναζήτησης θέσης στάθμευσης II. Κίνηση στο Λεκανοπέδιο της Αττικής για την ανάπτυξη Ελληνικού Αστικού Κύκλου Οδήγησης III. Σύγκριση εναλλακτικών διαδρομών στο λεκανοπέδιο της Αττικής IV. Κίνηση δίτροχου στην Αττική για την ανάπτυξη Ελληνικού Αστικού Κύκλου Οδήγησης Μοτοσικλέτας V. Σύγκριση της κίνησης των μοτοσικλετών και των επιβατικών οχημάτων 4. Δημιουργία λογισμικού (προγραμμάτων ηλεκτρονικού υπολογιστή) που θα βοηθήσει στην καλύτερη, ευκολότερη και πιο εύστοχη επεξεργασία των δεδομένων και στην εκπόνηση των κύκλων οδήγησης. 5. Ανάλυση των δεδομένων και υπολογισμός αντιπροσωπευτικών κύκλων οδήγησης. 6. Προκαταρκτικές εφαρμογές ελληνικών κύκλων οδήγησης σε δυναμομετρική εξέδρα για την μέτρηση εκπομπών καυσαερίων (ρύπων) και κατανάλωσης καυσίμου και συσχέτιση τους με τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των καυσίμων. 7. Χρήση φορητού εξοπλισμού σε οχήματα κινούμενα υπό πραγματικές συνθήκες, για: I. Αξιολόγηση καυσίμων μέσω των εκπομπών καυσαερίων και της κατανάλωσης και II. αξιολόγηση της επίπτωσης του τρόπου οδήγησης στις εκπομπές καυσαερίων και της κατανάλωσης. 8. Δοκιμή φορτίου σε σταθερό εργαστηριακό κινητήρα για την αξιολόγηση καυσίμων σε επίπεδο εκπομπών καυσαερίων και κατανάλωσης καυσίμου. Για τις καταγραφές των παραμέτρων κίνησης χρησιμοποιήθηκαν: Η κεντρική μονάδα VBox που χρησιμοποιεί τεχνολογία GPS και συνδυάζει τον εντοπισμό της θέσης του οχήματος με την καταγραφή παραμέτρων της δυναμικής του. Το CAN01 που είναι περιφερειακό σύστημα του VBOX. Χρησιμοποιήθηκε για την καταγραφή παραμέτρων λειτουργίας του κινητήρα (στροφές, θέση πεταλούδας κτλ). Επιπλέον αυτών, χρησιμοποιούνται συστήματα γεωγραφικού εντοπισμού θέσης (GPS) που επίσης έχουν τη δυνατότητα καταγραφής ορισμένου αριθμού παραμέτρων (Θέση και ταχύτητα οχήματος, διανυθείσα απόσταση, κτλ.). Η χρήση τους έγινε είτε μεμονωμένα, είτε σε συνδυασμό με το σύστημα VBox. Η κίνηση των οχημάτων δοκιμών που πλαισιώνουν τις έρευνες της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής εστιάζονται στην περιοχή της Αττικής που συγκεντρώνει αφενός την πλειοψηφία του ποσοστού των κυκλοφορόντων οχημάτων στην Ελλάδα και αφετέρου τα μεγαλύτερα προβλήματα κυκλοφορίας και ρύπανσης. Οι κύκλοι οδήγησης που τελικά προέκυψαν από την επεξεργασία των δεδομένων κίνησης αντιπροσωπεύουν σε ποσοστό πάνω από 99% τις μετρήσεις πεδίου σε πολλά από τα χαρακτηριστικά τους. Αυτοί είναι: · Ελληνικός Αστικός Κύκλος Οδήγησης για τα επιβατικά οχήματα (GUDCycle), · Ελληνικός Αστικός Κύκλος Οδήγησης Μοτοσικλέτας (GUDΜCycle), · Κύκλος Οδήγησης για τη Διαδικασία Αναζήτησης Θέσης Στάθμευσης (PPDC), · Κύκλος Οδήγησης Απλής Μετάβασης σε περιοχές που εφαρμόστηκε η ΔΑΘΣ, · Ειδικοί κύκλοι: o Κύκλος Οδήγησης Πολυτεχνειούπολης Ζωγράφου(NTUADC) και o Ενδεικτικός Κύκλος Οδήγησης για την Αττική Οδό (AODC). Δίνεται η δυνατότητα, μέσω της διαδικασίας που εφαρμόζεται από την καταγραφή των δεδομένων μέχρι την εκπόνηση των κύκλων, της παρακολούθησης της κίνησης και γενικά των αλλαγών στην κατάσταση της κυκλοφορίας στις ελληνικές πόλεις. Όλα αυτά σε επίπεδο εκπομπών ρύπων και κατανάλωσης σε συνδυασμό με την εξέλιξη του στόλου των οχημάτων.