大客车主减速器改造对节能减排的作用

2013-06-06黎国荣

机电工程技术 2013年6期

黎国荣

（广州市第二公共汽车公司，广东广州 510800）

0 前言

汽车的发明和飞速发展，对人类社会经济发展的速度和生活质量的提升起到了极大的促进作用。随着我国城镇化的不断推进，人们的生活和工作对汽车的依赖度越来越高。但另一方面，汽车在使用过程中所排放废气的污染已经对人类的健康产生严重的影响。

在我国，连续大范围的雾霾天气不时出现，新任国务院总理李克强在就职演说中强调要下更大的决心，以更大的作为去进行治理环境污染。《大气污染防治条例》正在进行调研和审议，其不再仅仅局限于落实和细化国家立法，而更加注重解决大气污染防治中急需解决的机动车污染防治和扬尘污染防治措施，其中，限制中小型客车的使用和大力发展城市公共交通被列为解决空气污染的最有效措施之首［1］。作为城市公共汽车，其自身的尾气排放问题已经成为社会关注的焦点。

公共交通是城市经济发展不可分割的重要组成部分。城市公交客车的发展可划分为四个阶段［2］：

第一阶段：二十世纪六十年代前，中国汽车制造起步阶段。以旧中国遗留的残破国外客车和从苏联或东欧国家进口的杂牌客车为主。

第二阶段：二十世纪六十至八十年代间，“解放牌”一统天下阶段。以“解放牌”大货车为主要总成部件，由各地客车厂改装而成的公交客车成为城市公共交通的唯一力量。

第三阶段：改革开放初期，从“解放”、“东风”前置汽油发动机向大功率后置柴油发动机转变阶段。客车也从改装开始向整车研发转变。新车型新款式的大客车快速占领了城市公交市场。

第四阶段：进入二十一世纪后，环保概念开始引起全社会重视阶段。大功率、低排放、新燃料环保型城市公交客车成为主力军。

1 在用城市公交客车技术改造对节能减排的意义

目前，我国各大中城市，在公共交通中占主导地位的仍然是城市公交客车。在北京、上海、广州、深圳等超大城市，选择公交出行的比率分别达到50%、45%、40%和56%[3-4]。

在广州，行驶于城市中心区域的公交客车虽然已经全部改用LPG、LNG 环保清洁燃料或油电混合动力发动机，但行驶于城郊结合部的大客车仍然使用传统柴油发动机作为动力系统。在广州三大巴士运营公司中，广州市第二公共汽车公司除经营城市中心区域公共汽车运营外，还有番禺、花都、增城、从化等外围城区及珠江三角洲地区的公共交通服务。据统计，至2012年底，该公司共有营运客车5 178辆，其中使用柴油作为燃料的营运客车2 550 辆，占总车数的49.25%。在柴油大客车中，平均燃料消耗超过28 升/百公里的，有690辆，高油耗车占比为27.1%。作为广州市第二公共汽车公司投资控股企业，广州花都恒通客运发展有限公司，共有营运客车498 辆，全部使用柴油发动机。其中平均燃油消耗超过28升/百公里的客车有278辆，占比为55.8%。2012年全年营运客车平均燃油消耗为27.97 升/百公里。按照平均300 公里/车日，28 天/月，7.5 元/升核算，每月燃料成本为877.53万元。如果燃料消耗平均节约0.5 升/百公里，全公司每月就能够节约20 916升柴油，共计15.69万元成本开支。按1t柴油完全燃烧后排放2.97t二氧化碳折算，每月可减少51.56t 碳排放量。可见，对在用营运客车进行节能减排技术改造，潜力是巨大的，并具有特别重要的现实意义。

2 影响汽车排放的主要因素

首先，影响汽车排放最直接的是汽车发动机，其燃料的种类和质量更是关键因素。从自然吸气、涡轮增压、电喷燃油发动机的广泛应用到汽油、柴油、LPG、LNG、纯电动、油电混合等不同燃料动力源的开发应用，都见证了人们致力于节能减排不懈努力在发动机制造技术上应用的成果。

其次，汽车传动系统中的变速器和主减速器是将汽车发动机的动力传送到驱动轮的关键部件。如何按照不同的使用性质和发动机动力配置，在正常行驶状态下达到节能减排的目的是汽车设计制造需要致力解决的重点问题。

当然，驾驶员对汽车的操控技术也是其中重要因素之一。

3 公交大客车主减速器技术改造的可行性分析

在城市公交客车的发展过程中，发动机输出功率的变化与主减速器速比的变化并不成比例。“解放牌”时期，公交大客车使用CA10B 汽油发动机，最大输出功率为70 kW/95 ps，配置速比为1∶7 的双级主减速器。之后，随着发动机最大输出功率提升至99 kW/135 ps，主减速器速比改为1∶5.3单级减速。进入二十一世纪后，大客车专用的低转速大扭矩后置柴油发动机的开发应用，最大输出功率跃升至219 kW/300 ps，为适应市场客户对客车操控性能和加速性能的需求，大客车制造商将更多的精力放在变速器配置研发上，而主减速器速比却停留在1∶5左右。

事实上，大客车在正常行驶过程中，发动机动力输出未能得到充分的利用。

通过对广州花都恒通客运发展有限公司燃油消耗超过28升/百公里的278辆营运客车进行对比分析，大耗车集中在2008 年前投产的巨鹰牌SJ6102CG、安凯牌 HFF6110GK、宇通牌ZK6108HGC、ZK6119HC 等车型上，配置玉柴YC6G 发动机，最大输出功率198 kW/270 ps，主减速器速比为1∶5.14上下。

如果将主减速器的速比改为1∶4，从汽车动力输出变化分析，由于上述大客车的动力输出有足够的余量，对大客车的操控和加速性能影响有限，从改造工艺上探讨，更换主减速器总成部件难度不大，技术改造是可行的。从改造成本方面分析，在汽车配件市场上，其总成单价约为3 000元，结合汽车在二级保养时进行技术改造，工时费用为180 元，工时材料费用合计为3 180 元/车，预计改造后燃油消耗可望下降1 升/百公里，行驶42 000 公里（约5 个月）收回改造成本，经济上是可行的。

4 大客车主减速器技术改造后的成效

在2011年下半年，广州花都恒通客运发展有限公司技术部分别对广州芳村客运站至花都客运站线路和广州窖口客运站至花都客运站两条线路自编号102、105、133、134、136、101、104、115、110、103、098、096、132 等共十三辆巨鹰牌SJ6102CG客车以及花都区间公交线路运营的五十六辆宇通牌ZK6108HGC客车主减速器进行技术改造，速比分别由7∶36（1∶5.14）、8∶41（1∶5.13）改为10∶41（1∶4.1），节油降耗效果明显（见图表1-3）。

表1 广州芳村客运站至花都客运站线路巨鹰牌SJ6102CG大客车主减速器改造前后各月油耗升/百公里

表2 广州窖口客运站至花都客运站线路巨鹰牌SJ6102CG大客车主减速器改造前后各月油耗升/百公里

表3 花都区间公交线路宇通牌ZK6108HG大客车主减速器改造前后油耗升/百公里

在全线24 辆均为宇通牌ZK6108HG 车型的701 公交线路中选取了油耗较为相近且高于线路平均油耗的自编号449、450、458、468 等4 辆车作对比试验。在2012 年3月26 日，对自编449 和458 号车的主减速器速比由原8：41 改为10：41，而自编450 和468 号车则不进行改造。

表4 701线车辆主减速器改造前后百公里油耗环比升/百公里

表5 主减速器改造前后油耗率环比情况

由表4～6数据看，所选4 辆车，改造前，自编449、458号车与450、468号车平均油耗率低0.09升/百公里（表5），计划改造的449、458号车的平均油耗高于线路平均油耗0.32升/百公里（表6）。对自编449、458 号车改造后，与未改造的自编450、468号车油耗率环比相差增加至1.25升（表5），与线路平均油耗率环比下降0.89升/百公里（表6）。前后相抵减，节油率分别达到1.16和1.2升/百公里。

5 结束语

中国经济的飞速发展带动了汽车工业的技术进步，汽车给人们的生活带来了方便，大大缩短了空间距离，但其在行驶过程中不可避免地排放出的二氧化碳对人类赖以生存的空气环境造成严重污染。大力发展公共交通是低碳出行、改善城市空气质量的有效途径。公共汽车作为城市公共交通的主力军，被政府和市民寄予厚望，不但要在营运客车更新问题上选择购置低碳环保的汽车，还需要对大量在用的公交客车进行技术攻关改造。只要全社会上下齐心，为低碳环保事业贡献自己的一份力量，“天更蓝、水更净、地更绿、城更美”的目标指日可待。