大客車主減速器改造對節(jié)能減排的作用

黎國榮

（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，對人類社會經(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。隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，人們的生活和工作對汽車的依賴度越來越高。但另一方面，汽車在使用過程中所排放廢氣的污染已經(jīng)對人類的健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

在我國，連續(xù)大范圍的霧霾天氣不時出現(xiàn)，新任國務(wù)院總理李克強(qiáng)在就職演說中強(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。《大氣污染防治條例》正在進(jìn)行調(diào)研和審議，其不再僅僅局限于落實和細(xì)化國家立法，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題已經(jīng)成為社會關(guān)注的焦點。

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)展可劃分為四個階段［2］：

第一階段：二十世紀(jì)六十年代前，中國汽車制造起步階段。以舊中國遺留的殘破國外客車和從蘇聯(lián)或東歐國家進(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：改革開放初期，從“解放”、“東風(fēng)”前置汽油發(fā)動機(jī)向大功率后置柴油發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)變階段。客車也從改裝開始向整車研發(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。

第四階段：進(jìn)入二十一世紀(jì)后，環(huán)保概念開始引起全社會重視階段。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)改造對節(jié)能減排的意義

目前，我國各大中城市，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力發(fā)動機(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)動機(jī)作為動力系統(tǒng)。在廣州三大巴士運(yùn)營公司中，廣州市第二公共汽車公司除經(jīng)營城市中心區(qū)域公共汽車運(yùn)營外，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，至2012年底，該公司共有營運(yùn)客車5 178輛，其中使用柴油作為燃料的營運(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，共有營運(yùn)客車498 輛，全部使用柴油發(fā)動機(jī)。其中平均燃油消耗超過28升/百公里的客車有278輛，占比為55.8%。2012年全年營運(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15.69萬元成本開支。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。可見，對在用營運(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)動機(jī)的廣泛應(yīng)用到汽油、柴油、LPG、LNG、純電動、油電混合等不同燃料動力源的開發(fā)應(yīng)用，都見證了人們致力于節(jié)能減排不懈努力在發(fā)動機(jī)制造技術(shù)上應(yīng)用的成果。

其次，汽車傳動系統(tǒng)中的變速器和主減速器是將汽車發(fā)動機(jī)的動力傳送到驅(qū)動輪的關(guān)鍵部件。如何按照不同的使用性質(zhì)和發(fā)動機(jī)動力配置，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)計制造需要致力解決的重點問題。

當(dāng)然，駕駛員對汽車的操控技術(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)展過程中，發(fā)動機(jī)輸出功率的變化與主減速器速比的變化并不成比例。“解放牌”時期，公交大客車使用CA10B 汽油發(fā)動機(jī)，最大輸出功率為70 kW/95 ps，配置速比為1∶7 的雙級主減速器。之后，隨著發(fā)動機(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)動機(jī)的開發(fā)應(yīng)用，最大輸出功率躍升至219 kW/300 ps，為適應(yīng)市場客戶對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。

事實上，大客車在正常行駛過程中，發(fā)動機(jī)動力輸出未能得到充分的利用。

通過對廣州花都恒通客運(yùn)發(fā)展有限公司燃油消耗超過28升/百公里的278輛營運(yùn)客車進(jìn)行對比分析，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，從汽車動力輸出變化分析，由于上述大客車的動力輸出有足夠的余量，對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，在汽車配件市場上，其總成單價約為3 000元，結(jié)合汽車在二級保養(yǎng)時進(jìn)行技術(shù)改造，工時費(fèi)用為180 元，工時材料費(fèi)用合計為3 180 元/車，預(yù)計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449、450、458、468 等4 輛車作對比試驗。在2012 年3月26 日，對自編449 和458 號車的主減速器速比由原8：41 改為10：41，而自編450 和468 號車則不進(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號車與450、468號車平均油耗率低0.09升/百公里（表5），計劃改造的449、458號車的平均油耗高于線路平均油耗0.32升/百公里（表6）。對自編449、458 號車改造后，與未改造的自編450、468號車油耗率環(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

中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展帶動了汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，汽車給人們的生活帶來了方便，大大縮短了空間距離，但其在行駛過程中不可避免地排放出的二氧化碳對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，不但要在營運(yùn)客車更新問題上選擇購置低碳環(huán)保的汽車，還需要對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 年清潔空氣行動計劃［N］.新京報，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］.南方日報，2012-06-13.

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