TTK Links: Home Page | TTK Moodle | ÕIS
TTK/UAS Repository For Digital Teaching and Learning Resources

Piirkiiruse muutusega kaasnev kütusekulu ja CO2 heitmete muutus

Verbo, Andris (2019) Piirkiiruse muutusega kaasnev kütusekulu ja CO2 heitmete muutus. [thesis] [en] Changes in speed limit and accompanying fuel consumption and CO2 emission.

[img] PDF - Published Version
Restricted to Registered users only

Download (812kB)
[img] Other (lihtlitsents) - Other
Restricted to Registered users only

Download (77kB)

Abstract

Mootorsõidukid on tänapäeva lahutamatu osa, tänu nendele toimub kaupade ja inimeste transport. Sõiduautod on meile kasulikud, kuid paratamatult kaasneb nendega ka probleeme, mille vähendamiseks on võetud kasutusele erinevad turvameetmed ning välja töötatud liikluskorraldus, sealhulgas ka kehtiv piirkiirus. Antud lõputöö eesmärgiks oli uurida piirkiiruse muutmisega kaasnevat kütusekulu ja sellega kaasneva süsinikdioksiidi koguse muutust. Töö teoreetilises osas vaadeldi hetkel kehtivat piirkiirust ning selle muutmise korda, kus piirkiirust tõstetakse suveperioodil ning langetatakse tänu ilmastikutingimuste halvenemisele talveperioodil. Lisaks hinnati piirkiiruse muutusega kaasnevat ohutust, kus toodi välja reageerimisteekonna, pidurdusteekonna ning peatumisteekonna muutus, lisaks leiti, et kõige rohkem liiklusõnnetusi on juhtunud suvekuudel, mida võib seostada piirkiiruse tõusuga. Töö käigus leiti Eestis registreeritud sõiduautode arv ning toodi välja kõige populaarsemad sõiduautode mudelid ja margid. Lisaks koostati tabel, mis kajastab enim registreeritud sõiduautosid ja nende mootoritüüpe kattes ära 15,86% Eesti autopargi koguarvust ning leiti nende tehasepoolne kütusekulu ja süsinikdioksiidi heitmekogus nii maanteel, linnas kui ka kombineeritult. Lõputöös vaadeldi lühidalt sisepõlemismootori tööpõhimõtet ning kütuse põlemisprotsessi, samuti toodi välja sõiduki liikumist takistavad jõud ja nende arvutuskäik. Lisaks kirjeldati kütuse põlemisel tekkivaid heitgaasie nagu vesinikuühendid, lämmastikoksiidid, tahked osakesed ning süsnikdioksiid, mis on ka põhiline kasvuhooneefekti põhjustaja. Tänu kasvuhoonegaasidele ei pääse päikeselt saabuv soojuskiirgus atmosfäärist välja, mille tulemusel hakkab maapind soojenema ning sellel on oluline mõju kliimamuutustele. Kõik esitatud süsinkdioksiidi heitmekogused on leitud lõputöös kirjeldatud viisil arvutuslikul teel, kus teada on vaja kütuse süsinikusisaldust, kütuse tihedust ning süsiniku ja süsinikdioksiidi molaarmassi. Seoses katsemõõtmistega on kirjeldatud NEDC ning WLTP kütusekulu katseid, nende erinevusi ja puudusi. Lõputöö uurimuslikus osas teostati praktilised kütusekulu katsemõõtmised maanteel. Sõidud teostati kiirustel 80 km/h, 90 km/h, 100 km/h ning 110 km/h, salvestades samal ajal kütusekulu hetkenäite armatuurile kinnitatud mobiiltelefoni abil. Katselõiguks valiti teelõik Tallinn – Pärnu – Ikla maanteel, mille pikkuseks on 4,6 km ning kus on lubatud piirkiiruseks 110 km/h. Katsesõidukiteks valiti kolm autot: 2008.a SEAT Leon, 2005.a Audi A6 ja 2012.a Škoda Octavia. Sõidukite valimise tingimusteks oli püsikiirushoidja olemasolu ja võimalus jälgida kütusekulu reaalajas. Katsesõitude teostamisel kasutati DriftBox GPS mõõteseadme abi, mis näitas ja salvestas sõiduki liikumiskiirust ja teisi parameetreid, et neid oleks hiljem võimalik arvutis töödelda. Saadud andmete alusel arvutati välja kõik sõiduki liikumist takistavad jõud ja vajalik mootorivõimsus, et neid takistusi ületada. Selgus, et ühtlasel maanteekiirusel liikumisel on vajalik võimsus 10 - 20 kW, mis tähendab, et tegelikult kasutavad autod ühtalsel liikumisel väga väikese osa saadaolevast mootorivõimsusest. Samuti koostati vaatamata väiksele tagasilöögile Tallinna Tehnikakõrgkooli rullstendil kütuse erikulu graafikud sõidukiga SEAT Leon. Graafikud koostati drosselklapi 20% ja 100% avatuse korral, et jäljendada maanteesõitu ja möödasõite ning mille järgi saab leida kütusekulu liikumiskiirusel 120 km/h ning möödasõidu sooritamisel. Jättes arvestamata möödasõidud, kiirendused ja pidurdused, saab öelda, et tõstes praegust lubatud piirkiirust maanteel 10 km/h võrra, tõuseb katsesõidukil SEAT Leon kütusekulu 12,5%, katsesõidukil Audi A6 5% ning katsesõidukil Škoda Octavia 8%. See omakorda tähendab, et kui võtta aastaseks läbisõiduks 20000 km, paiskab selle aja jooksul SEAT õhku 303,6 kg süsinikdioksiidi rohkem, Audi 202 kg süsinikdioksiidi rohkem ning Škoda 203,8 kg süsinikdioksiidi rohkem. Andmed on võetud kolme sõiduauto katsetulemustest, et anda ühtset vastust õhku paisatava süsinikdioksiidi koguse kohta kiiruse suurenemisel, on vaja teha täiendavaid mõõtmisi nii kütusekulu kui ka möödasõitude kohta. Lisaks mängivad kütusekulu muutusel rolli teepinna tõusud ja langused ning inimese sõiduharjumused. Kiiruse suurenemisel suureneb õhutakistusjõud ning seda on vaja liikumise jätkamiseks ületada. Selleks peab mootor tootma rohkem võimsust ja seetõttu ka suureneb kütusekulu ja õhku paisatava süsinikdioksiidi kogus. Nii ohutuse kui ka keskkonnasäästlikkuse mõttes ei ole mõistlik suurendada praegust piirkiirust, kuna see aitaks veelgi kaasa liiklusõnnetuste tekkele ja kasvuhoonegaaside hulga suurenemisele.

Abstract [en]

Motor vehicles are a really important part of today 's community, we transport goods and people with them and a personal car is indispensable in many areas. Passenger cars are useful to us, but they are inevitably accompanied by problems and several security measures are established, including traffic management and the current speed limit. The aim of this thesis was to study the fuel consumption and the change in the amount of carbon dioxide associated with changing the speed limit. The theoretical part of the thesis examines the current speed limit and the procedure for changing it, where the speed limit is increased during the summer period and is lowered due to the bad weather conditions during the winter period. In addition, the safety associated with the change in speed limit, which highlighted the change in response time, braking distance and stopping distance, was assessed, and it was found that the highest number of road accidents occurred during the summer months, which may be associated with an increase in speed. In the course of the work, the number of passenger cars registered in Estonia was found and the most popular brands and models of passenger cars were brought out. In addition, a table listing the most registered passenger cars and their engine types, covering 15.86% of the total number of Estonian car fleet, was added. Their factory fuel and CO2 emissions were found on the road, in the city as well as in combination. The thesis examined briefly the operation of the internal combustion engine and the combustion process of the fuel, as well as the forces that prevent the movement of the vehicle and also how to calculate them. In addition, exhaust gases have been covered such as hydrogen compounds, nitrogen oxides, particulates and carbon dioxide, which is also the main contributors to the greenhouse effect. Thanks to greenhouse gases, solar radiation does not escape from the atmosphere, which results in the ground becoming warmer and having a significant impact on climate change. All carbon dioxide emissions reported here have been calculated in a way described in the thesis, where the carbon content of the fuel, the density of the fuel and the molar mass of carbon and carbon dioxide must be known. NEDC and WLTP fuel consumption tests, their differences and deficiencies have been described. In the exploratory part of the thesis, practical fuel consumption measuremens were carried out on the road. The tests were made at the speed of 80 km/h, 90 km/h, 100 km/h and 110 km/h, while recording the instantaneous fuel consumption readings with a fixed mobile phone. The test section was a part of Tallinn - Pärnu - Ikla highway with a length of 4.6 km and permitted speed of 110 km/h. Three cars were selected as test vehicles: SEAT Leon, Audi A6 and Škoda Octavia. The vehicles were selected because of their ability to monitor fuel consumption in real time and their availability to cruise control. DriftBox GPS measuring device was used to do the test runs because it showed and recorded the speed of the vehicle and other parameters to be processed on the computer later. All forces preventing the movement of the vehicle and the required engine power in order to overcome these forces were calculated. It turned out that when driving with a fixed steady speed, the required engine power is 10 - 20 kW, which means that the cars actually use a very small part of the available engine power when moving smoothly. In addition, the specific fuel consumption charts for SEAT Leon were made at the TTK University Of Applied Sciences. The charts were made when throttle body was opened 20% and 100% to describe fuel consumption when highway driving and overtaking. Leaving aside overtaking, accelerations and braking, it can be said that by increasing the current speed limit by 10 km/h, fuel consumption of SEAT Leon will increase by 12.5%, fuel consumption of Audi A6 will increase by 5% and fuel consumption of Škoda Octavia will increase by 8%. This in turn means that with an annual mileage of 20,000 km, SEAT will emit 303.6 kg more carbon dioxide, Audi 202 kg more carbon dioxide and Skoda 203.8 kg more carbon dioxide. Additional measurements are needed on both fuel consumption and overtaking to give more thorough predictions. As the speed increases, the air resistance increases and it is necessary to overcome that resistance. For this, the engine needs to produce more power and therefore fuel consumption and CO2 emissions are increasing. In terms of both safety and environmental sustainability, it is unreasonable to increase the current limit speed as it would further contribute to the occurrence of road accidents and increase in greenhouse gas emissions.

Item Type: thesis
Advisor: Janek Luppin
Subjects: Transport > Automotive engineering > Car construction > Technical requirements for cars
Divisions: Institute of Engineering > Automotive Engineering
Depositing User: Andris Verbo
Date Deposited: 05 Jun 2019 05:23
Last Modified: 26 Aug 2019 13:18
URI: http://eprints.tktk.ee/id/eprint/4188

Actions (login required)

View Item View Item