大客車主減速器改造對(duì)節(jié)能減排的作用

黎國(guó)榮

（廣州市第二公共汽車公司，廣東廣州 510800）

0 前言

汽車的發(fā)明和飛速發(fā)展，對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度和生活質(zhì)量的提升起到了極大的促進(jìn)作用。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，人們的生活和工作對(duì)汽車的依賴度越來(lái)越高。但另一方面，汽車在使用過(guò)程中所排放廢氣的污染已經(jīng)對(duì)人類的健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

在我國(guó)，連續(xù)大范圍的霧霾天氣不時(shí)出現(xiàn)，新任國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在就職演說(shuō)中強(qiáng)調(diào)要下更大的決心，以更大的作為去進(jìn)行治理環(huán)境污染?！洞髿馕廴痉乐螚l例》正在進(jìn)行調(diào)研和審議，其不再僅僅局限于落實(shí)和細(xì)化國(guó)家立法，而更加注重解決大氣污染防治中急需解決的機(jī)動(dòng)車污染防治和揚(yáng)塵污染防治措施，其中，限制中小型客車的使用和大力發(fā)展城市公共交通被列為解決空氣污染的最有效措施之首［1］。作為城市公共汽車，其自身的尾氣排放問(wèn)題已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。

公共交通是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可分割的重要組成部分。城市公交客車的發(fā)展可劃分為四個(gè)階段［2］：

第一階段：二十世紀(jì)六十年代前，中國(guó)汽車制造起步階段。以舊中國(guó)遺留的殘破國(guó)外客車和從蘇聯(lián)或東歐國(guó)家進(jìn)口的雜牌客車為主。

第二階段：二十世紀(jì)六十至八十年代間，“解放牌”一統(tǒng)天下階段。以“解放牌”大貨車為主要總成部件，由各地客車廠改裝而成的公交客車成為城市公共交通的唯一力量。

第三階段：改革開(kāi)放初期，從“解放”、“東風(fēng)”前置汽油發(fā)動(dòng)機(jī)向大功率后置柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變階段?？蛙囈矎母难b開(kāi)始向整車研發(fā)轉(zhuǎn)變。新車型新款式的大客車快速占領(lǐng)了城市公交市場(chǎng)。

第四階段：進(jìn)入二十一世紀(jì)后，環(huán)保概念開(kāi)始引起全社會(huì)重視階段。大功率、低排放、新燃料環(huán)保型城市公交客車成為主力軍。

1 在用城市公交客車技術(shù)改造對(duì)節(jié)能減排的意義

目前，我國(guó)各大中城市，在公共交通中占主導(dǎo)地位的仍然是城市公交客車。在北京、上海、廣州、深圳等超大城市，選擇公交出行的比率分別達(dá)到50%、45%、40%和56%[3-4]。

在廣州，行駛于城市中心區(qū)域的公交客車雖然已經(jīng)全部改用LPG、LNG 環(huán)保清潔燃料或油電混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，但行駛于城郊結(jié)合部的大客車仍然使用傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)。在廣州三大巴士運(yùn)營(yíng)公司中，廣州市第二公共汽車公司除經(jīng)營(yíng)城市中心區(qū)域公共汽車運(yùn)營(yíng)外，還有番禺、花都、增城、從化等外圍城區(qū)及珠江三角洲地區(qū)的公共交通服務(wù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2012年底，該公司共有營(yíng)運(yùn)客車5 178輛，其中使用柴油作為燃料的營(yíng)運(yùn)客車2 550 輛，占總車數(shù)的49.25%。在柴油大客車中，平均燃料消耗超過(guò)28 升/百公里的，有690輛，高油耗車占比為27.1%。作為廣州市第二公共汽車公司投資控股企業(yè)，廣州花都恒通客運(yùn)發(fā)展有限公司，共有營(yíng)運(yùn)客車498 輛，全部使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。其中平均燃油消耗超過(guò)28升/百公里的客車有278輛，占比為55.8%。2012年全年?duì)I運(yùn)客車平均燃油消耗為27.97 升/百公里。按照平均300 公里/車日，28 天/月，7.5 元/升核算，每月燃料成本為877.53萬(wàn)元。如果燃料消耗平均節(jié)約0.5 升/百公里，全公司每月就能夠節(jié)約20 916升柴油，共計(jì)15.69萬(wàn)元成本開(kāi)支。按1t柴油完全燃燒后排放2.97t二氧化碳折算，每月可減少51.56t 碳排放量?？梢?jiàn)，對(duì)在用營(yíng)運(yùn)客車進(jìn)行節(jié)能減排技術(shù)改造，潛力是巨大的，并具有特別重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 影響汽車排放的主要因素

首先，影響汽車排放最直接的是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，其燃料的種類和質(zhì)量更是關(guān)鍵因素。從自然吸氣、渦輪增壓、電噴燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用到汽油、柴油、LPG、LNG、純電動(dòng)、油電混合等不同燃料動(dòng)力源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，都見(jiàn)證了人們致力于節(jié)能減排不懈努力在發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)上應(yīng)用的成果。

其次，汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的變速器和主減速器是將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送到驅(qū)動(dòng)輪的關(guān)鍵部件。如何按照不同的使用性質(zhì)和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力配置，在正常行駛狀態(tài)下達(dá)到節(jié)能減排的目的是汽車設(shè)計(jì)制造需要致力解決的重點(diǎn)問(wèn)題。

當(dāng)然，駕駛員對(duì)汽車的操控技術(shù)也是其中重要因素之一。

3 公交大客車主減速器技術(shù)改造的可行性分析

在城市公交客車的發(fā)展過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的變化與主減速器速比的變化并不成比例?！敖夥排啤睍r(shí)期，公交大客車使用CA10B 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，最大輸出功率為70 kW/95 ps，配置速比為1∶7 的雙級(jí)主減速器。之后，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率提升至99 kW/135 ps，主減速器速比改為1∶5.3單級(jí)減速。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，大客車專用的低轉(zhuǎn)速大扭矩后置柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，最大輸出功率躍升至219 kW/300 ps，為適應(yīng)市場(chǎng)客戶對(duì)客車操控性能和加速性能的需求，大客車制造商將更多的精力放在變速器配置研發(fā)上，而主減速器速比卻停留在1∶5左右。

事實(shí)上，大客車在正常行駛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出未能得到充分的利用。

通過(guò)對(duì)廣州花都恒通客運(yùn)發(fā)展有限公司燃油消耗超過(guò)28升/百公里的278輛營(yíng)運(yùn)客車進(jìn)行對(duì)比分析，大耗車集中在2008 年前投產(chǎn)的巨鷹牌SJ6102CG、安 凱 牌 HFF6110GK、宇 通 牌ZK6108HGC、ZK6119HC 等車型上，配置玉柴YC6G 發(fā)動(dòng)機(jī)，最大輸出功率198 kW/270 ps，主減速器速比為1∶5.14上下。

如果將主減速器的速比改為1∶4，從汽車動(dòng)力輸出變化分析，由于上述大客車的動(dòng)力輸出有足夠的余量，對(duì)大客車的操控和加速性能影響有限，從改造工藝上探討，更換主減速器總成部件難度不大，技術(shù)改造是可行的。從改造成本方面分析，在汽車配件市場(chǎng)上，其總成單價(jià)約為3 000元，結(jié)合汽車在二級(jí)保養(yǎng)時(shí)進(jìn)行技術(shù)改造，工時(shí)費(fèi)用為180 元，工時(shí)材料費(fèi)用合計(jì)為3 180 元/車，預(yù)計(jì)改造后燃油消耗可望下降1 升/百公里，行駛42 000 公里（約5 個(gè)月）收回改造成本，經(jīng)濟(jì)上是可行的。

4 大客車主減速器技術(shù)改造后的成效

在2011年下半年，廣州花都恒通客運(yùn)發(fā)展有限公司技術(shù)部分別對(duì)廣州芳村客運(yùn)站至花都客運(yùn)站線路和廣州窖口客運(yùn)站至花都客運(yùn)站兩條線路自編號(hào)102、105、133、134、136、101、104、115、110、103、098、096、132 等共十三輛巨鷹牌SJ6102CG客車以及花都區(qū)間公交線路運(yùn)營(yíng)的五十六輛宇通牌ZK6108HGC客車主減速器進(jìn)行技術(shù)改造，速比分別由7∶36（1∶5.14）、8∶41（1∶5.13）改為10∶41（1∶4.1），節(jié)油降耗效果明顯（見(jiàn)圖表1-3）。

表1 廣州芳村客運(yùn)站至花都客運(yùn)站線路巨鷹牌SJ6102CG大客車主減速器改造前后各月油耗 升/百公里

表2 廣州窖口客運(yùn)站至花都客運(yùn)站線路巨鷹牌SJ6102CG大客車主減速器改造前后各月油耗 升/百公里

表3 花都區(qū)間公交線路宇通牌ZK6108HG大客車主減速器改造前后油耗 升/百公里

在全線24 輛均為宇通牌ZK6108HG 車型的701 公交線路中選取了油耗較為相近且高于線路平均油耗的自編號(hào)449、450、458、468 等4 輛車作對(duì)比試驗(yàn)。在2012 年3月26 日，對(duì)自編449 和458 號(hào)車的主減速器速比由原8：41 改為10：41，而自編450 和468 號(hào)車則不進(jìn)行改造。

表4 701線車輛主減速器改造前后百公里油耗環(huán)比 升/百公里

表5 主減速器改造前后油耗率環(huán)比情況

由表4～6數(shù)據(jù)看，所選4 輛車，改造前，自編449、458號(hào)車與450、468號(hào)車平均油耗率低0.09升/百公里（表5），計(jì)劃改造的449、458號(hào)車的平均油耗高于線路平均油耗0.32升/百公里（表6）。對(duì)自編449、458 號(hào)車改造后，與未改造的自編450、468號(hào)車油耗率環(huán)比相差增加至1.25升（表5），與線路平均油耗率環(huán)比下降0.89升/百公里（表6）。前后相抵減，節(jié)油率分別達(dá)到1.16和1.2升/百公里。

5 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，汽車給人們的生活帶來(lái)了方便，大大縮短了空間距離，但其在行駛過(guò)程中不可避免地排放出的二氧化碳對(duì)人類賴以生存的空氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。大力發(fā)展公共交通是低碳出行、改善城市空氣質(zhì)量的有效途徑。公共汽車作為城市公共交通的主力軍，被政府和市民寄予厚望，不但要在營(yíng)運(yùn)客車更新問(wèn)題上選擇購(gòu)置低碳環(huán)保的汽車，還需要對(duì)大量在用的公交客車進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)改造。只要全社會(huì)上下齊心，為低碳環(huán)保事業(yè)貢獻(xiàn)自己的一份力量，“天更藍(lán)、水更凈、地更綠、城更美”的目標(biāo)指日可待。

表6 改造車輛與線路平均油耗前后環(huán)比情況

［1］金煜.北京市2013 年清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃［N］.新京報(bào)，2013-03-16.

［2］阮創(chuàng).汽車發(fā)展史［EB/OL］.http://wenku.baibu.com

［3］張西陸.北上廣深交通專家為“治堵”支招［N］.南方日?qǐng)?bào)，2012-06-13.

［4］常華，馬小毅.廣州公共交通發(fā)展現(xiàn)狀、問(wèn)題及展望［J］.交通與運(yùn)輸，2004（04）：21-25.