ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ CO 2 ΑΠΟ ΤΑ ΕΠΙΒΑΤΙΚΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ Διπλωματική εργασία Σταματέρης Κωνσταντίνος ΑΕΜ 4905 Θεσσαλονίκη, Απρίλιος 2015

2 ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ CO 2 ΑΠΟ ΤΑ ΕΠΙΒΑΤΙΚΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ Διπλωματική εργασία Σταματέρης Κωνσταντίνος ΑΕΜ: 4905 Εξεταστική επιτροπή Επ. Καθ. Λ. Ντζιαχρήστος, Καθηγητής Ζ. Σαμαράς, Αν. Καθ. Γ. Κολτσάκης, Επιβλέπων Εξεταστής Εξεταστής

3 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ i Copyright Σταματέρης Κωνσταντίνος Copyright Α.Π.Θ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ CO2 ΑΠΟ ΤΑ ΕΠΙΒΑΤΙΚΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ Οι απόψεις και τα συμπεράσματα που εμπεριέχονται σε αυτή την διπλωματική εργασία εκφράζουν τον συγγραφέα και δεν πρέπει να ερμηνευθεί ότι αντιπροσωπεύουν τις επίσημες θέσεις του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης.

4 ii Αφιερώνεται στους γονείς μου, Μανώλη και Αθηνά και στην αδελφή μου, Ευγενία

5 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ iii ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Με την ολοκλήρωση της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αισθάνομαι την ανάγκη να ευχαριστήσω θερμά όλους όσοι συνέβαλλαν στην πραγματοποίηση της. Πρωτίστως, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα κ. Λεωνίδα Ντζιαχρήστο, επίκουρο καθηγητή του τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, που μου ανέθεσε την εκπόνηση ενός τόσο ενδιαφέροντος θέματος, καθώς και για την πολύτιμη βοήθεια και καθοδήγησή του σε όλη τη χρονική διάρκεια της προσπάθειάς μου αυτής. Ακόμη, τον ευχαριστώ για την ευκαιρία που μου προσέφερε να εργαστώ στην εταιρεία EMISIA S.A., στα πλαίσια της πρακτικής άσκησης. Δε θα μπορούσα να παραλείψω επίσης να ευχαριστήσω τον υποψήφιο διδάκτωρ κ. Χρήστο Σαμαρά, για την πολύτιμη προσφορά του στη διπλωματική μου εργασία και την άψογη συνεργασία που είχαμε τους τελευταίους έξι μήνες, καθώς και τους υπόλοιπους διδακτορικούς και συνεργάτες του εργαστηρίου, αφού οι συζητήσεις μαζί τους ήταν πάντα ευχάριστες και ιδιαίτερα διδακτικές για μένα. Ακόμα, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά όλους όσοι με βοήθησαν και με στήριξαν τα χρόνια της φοίτησής μου στην Πολυτεχνική σχολή του ΑΠΘ, τους καθηγητές μου, τους συμφοιτητές μου και τους φίλους μου, με τους οποίους μοιράζομαι κάθε επιτυχία και ευτυχία και κυρίως, τον Αγησίλαο Μάντζιαρη για τη συνεισφορά και την πολύτιμη βοήθειά του στην εργασία αυτή. Τέλος, θα ήθελα κυρίως να ευχαριστήσω και να αφιερώσω αυτή την εργασία στην οικογένειά μου και στους δικούς μου ανθρώπους για την υπομονή, την κατανόηση και την παρότρυνσή τους όλο το διάστημα αυτό.

6 iv 1. ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 5. Υπεύθυνος: 2. Επ. Καθ. Λ. Ντζιαχρήστος ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ 3. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ Αρμόδιος Παρακολούθησης: Επ. Καθ. Λ. Ντζιαχρήστος ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ 7. Τίτλος εργασίας: ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ CO 2 ΑΠΟ ΤΑ ΕΠΙΒΑΤΙΚΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ 8. Ονοματεπώνυμο φοιτητή (-ών): ΣΤΑΜΑΤΕΡΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ 10. Θεματική περιοχή: Εκπομπές CO Ημερομηνία έναρξης: Ιούνιος Αριθμός μητρώου: Ημερομηνία παράδοσης: Απρίλιος Περίληψη: Σκοπός της παρούσας διπλωματικής, είναι η ανάπτυξη και η εφαρμογή ενός στατιστικού μοντέλου για την πρόβλεψη της μείωσης των εκπομπών CO2 από τα επιβατικά αυτοκίνητα. Για την επίτευξη του στόχου αυτού, λαμβάνεται ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα 16 αυτοκινήτων από 5 διαφορετικούς κατασκευαστές και πιο συγκεκριμένα τη BMW, τη Fiat, τη Ford, την Toyota και τη Volkswagen. Επειδή επιδιώκεται η γενικότητα του μοντέλου, όσον αφορά τις προδιαγραφές των αυτοκινήτων που δύναται να προσομοιωθούν, το δείγμα που εκλέχθηκε, περιλαμβάνει οχήματα βενζίνης και diesel, με κυβισμό από 998 κ.ε. μέχρι κ.ε. Ως βάση της σύγκρισης, για την ανάλυση του κάθε αυτοκινήτου, θεσπίζεται μια αρχική έκδοση, η οποία ονομάζεται «μοντέλο αναφοράς». Η καταγραφή των εισερχομένων τεχνολογιών, γίνεται αξιολογώντας τις διαφορές μεταξύ της προηγούμενης και της επόμενης έκδοσής του. Στη συνέχεια, για να είναι δυνατή η εξαγωγή ενός μοντέλου προσομοίωσης με κοινές μεταβλητές, στο τέλος του σχολιασμού των αυτοκινήτων για τον κάθε κατασκευαστή, παρατίθεται ένας συνοπτικός πίνακας, με την ομαδοποίηση των τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται μετέπειτα ως παράμετροι του μοντέλου. Αναλυτικά, οι κατηγορίες στις οποίες γίνεται η ομαδοποίηση, είναι οι εξής: Σύστημα start-stop Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση Downsizing Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Βελτίωση κινητήρα Βελτίωση συστήματος καυσίμου Σύστημα ενημέρωσης οδηγού Aεροδυναμική βελτίωση Μείωση βάρους Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Μετά το πέρας της έρευνας, ακολουθεί η στατιστική ανάλυση του δείγματος. Για την εξακρίβωση του βέλτιστου μοντέλου, θεωρούνται 8 περιπτώσεις διαφορετικού αριθμού και συνδυασμών μεταβλητών. Οι περιπτώσεις που εξετάζονται είναι: 1 περίπτωση 4ων μεταβλητών 3 περιπτώσεις 5 μεταβλητών 3 περιπτώσεις 6 μεταβλητών 1 περίπτωση 7 μεταβλητών Το επόμενο στάδιο, είναι η προσομοίωση 4ων επιπλέον αυτοκινήτων, ούτως ώστε να διαπιστωθεί η ακρίβεια της εφαρμογής στην πράξη του προτεινόμενου στατιστικού μοντέλου. Τέλος, αναφέρονται ορισμένες προτάσεις, για μελλοντική βελτίωση της ακρίβειάς του. 13. Αριθμός εργασίας: 15. Στοιχεία εργασίας: Αρ. Σελίδων: 139 Αρ. Εικόνων: 9 Αρ. Διαγραμμάτων: 38 Αρ. Πινάκων: 60 Αρ. Παραρτημάτων: 2 Αρ. Παραπομπών:0 16. Λέξεις κλειδιά: Μεταφορές, μοντέλο προσομοίωσης, τεχνολογίες μείωσης εκπομπών CO 2, στατιστική ανάλυση, πρόβλεψη εκπομπών,co 2 Monitoring Database, επιβατικά αυτοκίνητα 17. Σχόλια: 18. Συμπληρωματικές παρατηρήσεις: 19. Βαθμός:

7 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ v

8 vi ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός της παρούσας διπλωματικής, είναι η ανάπτυξη και η εφαρμογή ενός στατιστικού μοντέλου για την πρόβλεψη της μείωσης των εκπομπών CO 2 από τα επιβατικά αυτοκίνητα. Για την επίτευξη του στόχου αυτού, λαμβάνεται ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα 16 αυτοκινήτων από 5 διαφορετικούς κατασκευαστές και πιο συγκεκριμένα τη BMW, τη Fiat, τη Ford, την Toyota και τη Volkswagen. Επειδή επιδιώκεται η γενικότητα του μοντέλου, όσον αφορά τις προδιαγραφές των αυτοκινήτων που δύναται να προσομοιωθούν, το δείγμα που εκλέχθηκε, περιλαμβάνει οχήματα βενζίνης και diesel, με κυβισμό από 998 κ.ε. μέχρι κ.ε. Ως βάση της σύγκρισης, για την ανάλυση του κάθε αυτοκινήτου, θεσπίζεται μια αρχική έκδοση, η οποία ονομάζεται «μοντέλο αναφοράς». Η καταγραφή των εισερχομένων τεχνολογιών, γίνεται αξιολογώντας τις διαφορές μεταξύ της προηγούμενης και της επόμενης έκδοσής του. Στη συνέχεια, για να είναι δυνατή η εξαγωγή ενός μοντέλου προσομοίωσης με κοινές μεταβλητές, στο τέλος του σχολιασμού των αυτοκινήτων για τον κάθε κατασκευαστή, παρατίθεται ένας συνοπτικός πίνακας, με την ομαδοποίηση των τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται μετέπειτα ως παράμετροι του μοντέλου. Αναλυτικά, οι κατηγορίες στις οποίες γίνεται η ομαδοποίηση, είναι οι εξής: Σύστημα start-stop Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση Downsizing Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Βελτίωση κινητήρα Βελτίωση συστήματος καυσίμου Σύστημα ενημέρωσης οδηγού Αεροδυναμική βελτίωση Μείωση βάρους Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Μετά το πέρας της έρευνας, ακολουθεί η στατιστική ανάλυση του δείγματος. Για την εξακρίβωση του βέλτιστου μοντέλου, θεωρούνται 8 περιπτώσεις διαφορετικού αριθμού και συνδυασμών μεταβλητών. Οι περιπτώσεις που εξετάζονται είναι: 1 περίπτωση 4 ων μεταβλητών 3 περιπτώσεις 5 μεταβλητών 3 περιπτώσεις 6 μεταβλητών 1 περίπτωση 7 μεταβλητών Το επόμενο στάδιο, είναι η προσομοίωση 4 ων επιπλέον αυτοκινήτων, ούτως ώστε να διαπιστωθεί η ακρίβεια της εφαρμογής στην πράξη του προτεινόμενου στατιστικού μοντέλου. Τέλος, αναφέρονται ορισμένες προτάσεις, για μελλοντική βελτίωση της ακρίβειάς του.

9 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ vii ABSTRACT The main puprose of this thesis, is the development and implementation of a statistical model for the prediction of CO 2 emission reduction from passenger cars. In order to accomplish this goal, a representative sample of 16 cars from 5 different manufacturers is obtained and more specifically, from BMW, Fiat, Ford, Toyota and Volkswagen. Because the generality of the model is intended, regarding the specifications of the cars that can be simulated, the sample which was elected includes both gasoline and diesel cars, with engine displacement from 998 c.c. to c.c. As a basis of comparison for the analysis of each car, an initial version is introduced called Reference model. The recording of the added technologies, is made by evaluating the differences between the previous and the oncoming versions of it. Moreover, in order to be able to export a simulation model with common variables, at the end of the commentary of each manufacturer, a summary table is given by grouping the technologies used later as parameters in the model. More meticulously, the technologies in which the grouping is done, are the following: Start-stop system Break energy regeneration Downsizing Transmission improvement Engine improvent Fuel system improvement Eco-driving software Aerodynamic improvement Weight reduction Low-rolling resistance tyres After the completion of the research, the next step is the statistical analysis of the sample. To ascertain the optimal model, eight cases of different number and combinations of variables are taken. The cases that are examined are the following: 1 case of 4 variables 3 cases of 5 variables 3 cases of 6 variables 1 case of 7 variables Subsequently, 4 extra cars are being simulated, in order to verify the accuracy of the application in practice of the proposed statistical model. Finally, some suggestions, concerning its future improvement are presented.

10 viii ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... iii ΠΕΡΙΛΗΨΗ... vi ABSTRACT... vii 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Γενικά για το CO Σημασία μείωσης των εκπομπών CO 2 από τις μεταφορές Ιστορική πορεία των μειώσεων Δομή της εργασίας ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Τεχνολογίες μείωσης των εκπομπών CO Ελάττωση βάρους Βελτίωση της αεροδυναμικής Τεχνολογίες βελτίωσης κινητήρα Βελτίωση του συστήματος μετάδοσης Τεχνολογία start-stop Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση Ελαστικά χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης Συστήματα ενημέρωσης του οδηγού Ηλεκτρικό σύστημα υποβοήθησης στροφής των τροχών Downsizing Οικολογικές εκδόσεις αυτοκινήτων Ford ECOnetic technologies Volkswagen BlueMotion technologies BMW Efficient Dynamics technologies ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ- ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ CO Εισαγωγή στη νομοθεσία Μέθοδος καταγραφής των καινούριων αυτοκινήτων Ενδεικτικά αποτελέσματα από την ανάλυση της βάσης δεδομένων CO Πρακτική στην Emisia S.A Τρόπος προσέγγισης... 31

11 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ ix 4. ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Τρόπος διαλογής του δείγματος Συμβατικά και οικολογικά μοντέλα Τρόπος καταγραφής των επόμενων εκδόσεων των αυτοκινήτων Μέθοδος εύρεσης των βελτιώσεων Δυσκολίες στην εύρεση των δεδομένων και αξιοπιστία των πηγών Ανάλυση κατασκευαστών BMW automobiles BMW 118i (1-Series) / Βενζίνη / 1995 κ.ε BMW 320d (3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε BMW 2.0d xdrive (X3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε Fiat Automobiles Fiat 500 / Diesel / 1248 κ.ε Fiat Panda / Βενζίνη / 1242 κ.ε Fiat Punto / Diesel / 1248 κ.ε Ford Motor Europe Ford Focus / Diesel / 1560 κ.ε Ford Mondeo / Diesel / 1997 κ.ε Ford Fiesta / Βενζίνη / 1242 κ.ε Toyota Motor Europe Toyota Auris / Diesel / 1364 κ.ε Toyota Auris / Βενζίνη / 1598 κ.ε Toyota Yaris / Βενζίνη / 998 κ.ε Volkswagen Group Volkswagen Golf / Βενζίνη / 1197 κ.ε Volkswagen Golf / Diesel / 1598 κ.ε Volkswagen Passat /Diesel / 1968 κ.ε Volkswagen Polo / Βενζίνη / 1197 κ.ε Παρουσίαση και σχολιασμός της έρευνας ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Παρουσίαση των περιπτώσεων παραμέτρων που εξετάστηκαν Μεθοδολογία εξαγωγής μοντέλων προσομοίωσης... 77

12 x Βήμα 1 ο : Εξαγωγή εξισώσεων των αυτοκινήτων Βήμα 2 ο : Καταγραφή συνδυασμών των μεταβλητών Βήμα 3 ο : Εύρεση σφαλμάτων αυτοκινήτων Βήμα 4 ο : Επιλογή συνολικού ποσοστού μείωσης και βέλτιστου συνδυασμού μεταβλητών Παρουσίαση & σχολιασμός των αποτελεσμάτων για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητή: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητή: Downsizing μεταβλητές (Ομαδοποίηση) / Επιπλέον μεταβλητή: Downsizing μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητές: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Downsizing μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητές: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Βελτίωση συστήματος έγχυσης καυσίμου μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητές: Start-stop Downsizing μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητές: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Downsizing Start-stop Συγκεντρωτικά διαγράμματα Επιλογή προτεινόμενου στατιστικού μοντέλου Εφαρμογή του στατιστικού μοντέλου Ανάλυση των επιπλέον μοντέλων αυτοκινήτων Volkswagen Touran / Diesel / 1968 κ.ε Peugeot 207 / Diesel / 1560 κ.ε Ford Ka / Βενζίνη / 1299 κ.ε Opel Corsa / Βενζίνη / 1229 κ.ε Προσομοίωση των επιπλέον μοντέλων αυτοκινήτων ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ Παρατηρήσεις-συμπεράσματα Προτάσεις για βελτίωση του στατιστικού μοντέλου ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Παράρτημα Παράρτημα

13 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ xi ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 2.1: Τομή ενός εγχυτήρα καυσίμου Εικόνα 2.2: Εφαρμογή της απ' ευθείας έγχυσης καυσίμου σε βενζινοκινητήρα (GDI), [22] Εικόνα 2.3: Απεικόνιση των βασικών συστημάτων λειτουργίας του start-stop, [12] Εικόνα 2.4: Διάφοροι τύποι ηλεκτρικών συσσωρευτών αυτοκινήτων, [26] Εικόνα 2.5: Ποσό ανάκτησης ενέργειας ανάλογα με την εφαρμογή της πέδησης Εικόνα 2.6: Κύρια μέρη ενός ελαστικού επιβατικού αυτοκινήτου Εικόνα 2.7: Σύστημα ηλεκτρικής υποβοήθησης στροφής των τροχών Εικόνα 4.1: Οι φάσεις ψεκασμού του καυσίμου στους κινητήρες Multijet και Multijet II, [27] Εικόνα 4.2: Ο τρικύλινδρος υπερτροφοδοτούμενος κινητήρας EcoBoost, [21] ΠΙΝΑΚΑΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ Διάγραμμα 1.1: Πορεία των εκπομπων CO 2 από το 1965 μέχρι το 2013, [1]... 1 Διάγραμμα 1.2: Συνεισφορά των διαφόρων πηγών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, [2]... 2 Διάγραμμα 1.3: Ετήσιος ρυθμός μεταβολής των αερίων του θερμοκηπίου από διάφορες πηγές, [2] 2 Διάγραμμα 1.4: Τάση των εκπομπών CO 2 από τα επιβατικά αυτοκίνητα τα έτη , [4]... 3 Διάγραμμα 3.1: Σχηματική αναπαράσταση της διαδικασίας καταγραφής των καινούριων επιβατικών αυτοκινήτων στη βάση δεδομένων CO 2 [25] Διάγραμμα 3.2: Συνολικές πωλήσεις αυτοκινήτων ανά έτος Διάγραμμα 3.3: Πωλήσεις για τους 11 μεγαλύτερους κατασκευαστές τα έτη Διάγραμμα 3.4: Ποσοστό εγγεγραμμένων οχημάτων ανά τύπο καυσίμου Διάγραμμα 3.5: Μέσος κυβισμός κινητήρων για βενζίνη και diesel Διάγραμμα 3.6: Τάση των εκπομπών CO 2 για βενζίνη και diesel Διάγραμμα 3.7: Ποσοστό εγγεγραμμένων αυτοκινήτων με την εμπορική ονομασία EcoBoost και ECOnetic πριν τη διόρθωση της βάσης δεδομένων Διάγραμμα 3.8: Ποσοστό εγγεγραμμένων οχημάτων με την εμπορική ονομασία EcoBoost και ECOnetic μετά τη διόρθωση της βάσης δεδομένων Διάγραμμα 4.1: Αριθμός εγγραφών για το Fiat 500 για βενζίνη και diesel Διάγραμμα 4.2: Τάση των εκπομπών CO 2 για το Fiat 500 για βενζίνη και diesel Διάγραμμα 4.3: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της BMW Διάγραμμα 4.4: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της Fiat Διάγραμμα 4.5: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της Ford Διάγραμμα 4.6: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της Toyota Διάγραμμα 4.7: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της Volkswagen.. 67 Διάγραμμα 4.8: Αρχικές - τελικές εκπομπές CO 2 και οι μειώσεις που επιτεύχθηκαν σε g/km ανά τύπο καυσίμου για τα οχήματα που αναλύθηκαν Διάγραμμα 4.9: Αρχικές-τελικές εκπομπές CO 2 και μείωση που επιτεύχθηκε για κάθε κατασκευαστή Διάγραμμα 4.10: Ποσοστιαία μείωση CO 2 για κάθε κατασκευαστή Διάγραμμα 4.11: Μείωση εκπομπών CO 2 για τα οχήματα diesel του δείγματος... 72

14 xii Διάγραμμα 4.12: Μείωση εκπομπών CO 2 για τα οχήματα βενζίνης του δείγματος Διάγραμμα 4.13: Συσχέτιση κυβισμού κινητήρα και μείωσης εκπομπών CO 2 για τα οχήματα βενζίνης του δείγματος Διάγραμμα 5.1: Μέσο ποσοστιαίο σφάλμα για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Διάγραμμα 5.2: Μέσο σφάλμα σε g/km για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Διάγραμμα 5.3: Επίδραση της προσθήκης του downsizing ως ξεχωριστή μεταβλητή στις παραμέτρους Διάγραμμα 5.4: Τυπική απόκλιση σφαλμάτων για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Διάγραμμα 5.5: Εύρος σφαλμάτων για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση Διάγραμμα 5.6: Κατανομή σφαλμάτων των μοντέλων σε κλάσεις για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Διάγραμμα 5.7: Μέσο σφάλμα κατασκευαστή για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Διάγραμμα 5.8: Εύρος σφαλμάτων κατασκευαστών για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Διάγραμμα 5.10: Ανηγμένα σφάλματα για κάθε αυτοκίνητο του δείγματος ανά 100 g/km μείωσης Διάγραμμα 5.12: Ανηγμένα σφάλματα για τα επιπλεόν αυτοκίνητα ανά 100 g/km μείωσης Διάγραμμα 6.1: Επίδραση του downsizing στο μέσο ποσοστιαίο σφάλμα των εξεταζόμενων περιπτώσεων ΛΙΣΤΑ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 3.1: Διόρθωση αρχικής ονοματολογίας στο BMW 3-Series Πίνακας 4.1: Τα εξεταζόμενα οχήματα στην ανάλυση Πίνακας 4.2: Διαφοροποίηση συμβατικών και οικολογικών εκδόσεων για το Ford Mondeo Πίνακας 4.3: Ανάλυση του αυτοκινήτου BMW 118i (1-Series) / Βενζίνη / 1995 κ.ε Πίνακας 4.4: Ανάλυση του μοντέλου BMW 320d (3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε Πίνακας 4.5: Ανάλυση του μοντέλου ΒΜW 20d xdrive (X3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε Πίνακας 4.6: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της BMW και συνολική μείωση εκπομπών CO Πίνακας 4.7: Ανάλυση του μοντέλου Fiat 500 / Diesel / 1248 κ.ε Πίνακας 4.8: Ανάλυση του μοντέλου Fiat Panda / Βενζίνη / 1242 κ.ε Πίνακας 4.9: Ανάλυση του μοντέλου Fiat Punto / Diesel / 1248 κ.ε Πίνακας 4.10: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της Fiat και συνολική μείωση εκπομπών CO2 ανά μοντέλο Πίνακας 4.11: Ανάλυση του μοντέλου Ford Focus / Diesel / 1560 κ.ε Πίνακας 4.12: Ανάλυση του μοντέλου Ford Mondeo / Diesel / 1997 κ.ε Πίνακας 4.13: Ανάλυση του μοντέλου Ford Fiesta / Βενζίνη / 1242 κ.ε Πίνακας 4.14: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της Ford και συνολική μείωση εκπομπών CO2 ανά μοντέλο Πίνακας 4.15: Ανάλυση του μοντέλου Toyota Auris / Diesel / 1364 κ.ε Πίνακας 4.16: Ανάλυση του μοντέλου Toyota Auris / Βενζίνη / 1598 κ.ε... 59

15 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ xiii Πίνακας 4.17: Ανάλυση του μοντέλου Toyota Yaris / Βενζίνη / 998 κ.ε Πίνακας 4.18: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της Toyota και συνολική μείωση εκπομπών CO2 ανά μοντέλο Πίνακας 4.19: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Golf / Βενζίνη / 1197 κ.ε Πίνακας 4.20: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Golf / Diesel / 1598 κ.ε Πίνακας 4.21: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Passat / Diesel / 1968 κ.ε Πίνακας 4.22: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Polo / Βενζίνη / 1197 κ.ε Πίνακας 4.23: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της Volkswagen και συνολική μείωση εκπομπών CO2 ανά μοντέλο Πίνακας 4.24: Αρχικές - τελικές εκπομπές CO2 και οι μειώσεις που επιτεύχθηκαν για κάθε μοντέλο Πίνακας 5.1: Εξαγωγή εξισώσεων για την περίπτωση των 4ων παραμέτρων Πίνακας 5.2: Συνδυασμοί αθροισμάτων για 4 παράμετρους και εύρος 2%-8% Πίνακας 5.3: Συνδυασμοί τιμών των μεταβλητών, για συνολικό ποσοστό μείωσης ίσο με 17% (αριστερά) και 18% (δεξιά) αντίστοιχα Πίνακας 5.4: Άθροισμα εξισώσεων ανάλογα με τις μεταβλητές που περιλαμβάνουν Πίνακας 5.5: Σφάλματα μοντέλων για κάθε συνδυασμό παραμέτρων που το άθροισμά τους δίνει 17% Πίνακας 5.6: Συνδυασμοί των παραμέτρων για τους οποίους παράγεται το ελάχιστο αθροιστικό σφάλμα μη ολοκληρωμένων εξισώσεων Πίνακας 5.7: Ελάχιστες τιμές αθροιστικών σφαλμάτων για όλο το εύρος του συνολικού ποσοστού μείωσης, [17%-23%] Πίνακας 5.8: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 4ων παραμέτρων Πίνακας 5.9: Συνδυασμοί μεταβλητών που ικανοποιούν το ελάχιστο αθροιστικό σφάλμα μη ολοκληρωμένων εξισώσεων για το βέλτιστο συνολικό ποσοστό Πίνακας 5.10: Τελικός βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 4ων παραμέτρων Πίνακας 5.11: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητή τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων Πίνακας 5.12: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητή τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων Πίνακας 5.13: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητή την εφαρμογή του downsizing Πίνακας 5.14: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητή την εφαρμογή του downsizing Πίνακας 5.15: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με ομαδοποίηση τεχνολογιών και επιπλέον μεταβλητή την εφαρμογή του downsizng Πίνακας 5.16: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με ομαδοποίηση των παραμέτρων και επιπλέον μεταβλητή την εφαρμογή του downsizing Πίνακας 5.17: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων και την εφαρμογή του downsizing Πίνακας 5.18: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων και την εφαρμογή του downsizing... 95

16 xiv Πίνακας 5.19: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων και του συστήματος έγχυσης καυσίμου Πίνακας 5.20: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων και του συστήματος έγχυσης καυσίμου Πίνακας 5.21: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές το σύστημα start-stop και την εφαρμογή του downsizing Πίνακας 5.22: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές το σύστημα start-stop και την εφαρμογή του downsizing Πίνακας 5.23: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 7 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων, την εφαρμογή του downsizing και το σύστημα start-stop Πίνακας 5.24: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 7 παραμέτρων Πίνακας 5.25: Τιμές των μεταβλητών για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Πίνακας 5.26: Εύρος και μέση τιμή των μεταβλητών για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Πίνακας 5.27: Μείωση εκπομπών CO 2 και σφάλμα σε g/km για τη βέλτιστη εξαχθείσα περίπτωση παραμέτρων Πίνακας 5.28: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Touran / Diesel / 1968 κ.ε Πίνακας 5.29: Ανάλυση του μοντέλου Peugeot 207 / Diesel / 1560 κ.ε Πίνακας 5.30: Ανάλυση του μοντέλου Ford Ka / Βενζίνη / 1299 κ.ε Πίνακας 5.31: Ανάλυση του μοντέλου Opel Corsa / Βενζίνη / 1229 κ.ε Πίνακας 5.32: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών και συνολική μείωση εκπομπών CO2 για τα επιπλέον οχήματα Πίνακας 5.33: Εξισώσεις και ποσοστιαίες μειώσεις εκπομπών CO2 για κάθε επιπλέον όχημα Πίνακας 5.34: Μειώσεις εκπομπών CO2 και σφάλματα των επιπλέον οχημάτων σε g/km Πίνακας 6.1: Εύρος και μέση τιμή παραμέτρων για το σύνολο των περιπτώσεων που εξετάστηκαν

17 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 1 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Γενικά για το CO2 Οι εκπομπές του διοξειδίου του άνθρακα, αν και δεν θεωρούνται επίσημα ως ρύπος, έχουν σημαντικές επιπτώσεις στην αέρια ρύπανση και μεγάλη συμβολή στη δημιουργία του φαινομένου του θερμοκηπίου. Οι εκπομπές αυτές, προέρχονται τόσο από φυσικές όσο και από ανθρωπογενείς πηγές. Οι κύριες φυσικές πηγές CO 2, περιλαμβάνουν τους ωκεανούς, την αποσύνθεση της οργανικής ύλης, τις πυρκαγιές δασών και τις εκρήξεις ηφαιστείων. Αντίστοιχα, οι ανθρωπογενείς πηγές, αφορούν την καύση ορυκτών καυσίμων (τόσο για την παραγωγή ενέργειας όσο και για τις μεταφορές), την παραγωγή τσιμέντου και τις γεωργικές εφαρμογές. Οι εκπομπές από τις φυσικές πηγές είναι αρκετές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες. Ωστόσο, αφ ενός οι ανθρωπογενείς πηγές αυξάνονται συνεχώς, λόγω της συνεχόμενης αύξησης του πληθυσμού της γης και της εκβιομηχάνισης, ενώ, αφ ετέρου, βρίσκονται συγκεντρωμένες κυρίως στις αστικές περιοχές. Η πυκνή δόμηση των περιοχών αυτών, συντελεί στη δημιουργία ευνοϊκών συνθηκών παγίδευσης των CO 2, με αποτέλεσμα την υψηλή συγκέντρωσή τους σε μικρό χώρο. Διάγραμμα 1.1: Πορεία των εκπομπων CO 2 από το 1965 μέχρι το 2013, [1]

18 2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.2 Σημασία μείωσης των εκπομπών CO2 από τις μεταφορές Όπως παρατηρείται και από το διάγραμμα 1.2, οι μεταφορές έχουν μικρή συνεισφορά σε σχέση με το μέγεθος της δραστηριότητας όσον αφορά στις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου (στις οποίες κύριος παράγοντας είναι το διοξείδιο του άνθρακα). Παρ όλα αυτά, είναι ο μοναδικός τομέας στον οποίο σημειώνεται αυξανόμενος ρυθμός εκπομπής (Διάγραμμα 1.3). Απόβλητα 3% Διαφυγούσες εκπομπές 2% Υπόλοιπα 6% Μεταφορές 19% Γεωργία 9% Οικιακά 9% Βιομηχανία 52% Συνεισφορά των διαφόρων πηγών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου Διάγραμμα 1.2: Συνεισφορά των διαφόρων πηγών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, [2] 2% Ρυθμός μεταβολής των αερίων του θερμοκηπίου 1% 0% -1% -2% -3% -4% Μεταφορές Οικιακά Βιομηχανία Γεωργία Απόβλητα Διαφυγούσες εκπομπές Υπόλοιπα Διάγραμμα 1.3: Ετήσιος ρυθμός μεταβολής των αερίων του θερμοκηπίου από διάφορες πηγές, [2]

19 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Ιστορική πορεία των μειώσεων Η επινόηση και η ραγδαία διάδοση της αυτοκίνησης, υπήρξε ένα από τα σημαντικότερα τεχνολογικά βήματα που έκανε ποτέ η ανθρωπότητα. Εκμηδένισε τις αποστάσεις και άλλαξε άρδην τον τρόπο της καθημερινής ζωής των ανθρώπων. Δεν είναι τυχαίο το γεγονός, ότι πλέον, η οικονομική ανάπτυξη κάθε χώρας, συνδέεται άρρηκτα με το ύψος των οχηματοχιλιομέτρων που πραγματοποιούνται σε αυτήν [2]. Μέχρι πριν από μερικές δεκαετίες, ο μοναδικός στόχος των αυτοκινητοβιομηχανιών, ήταν η βελτίωση της επίδοσης των αυτοκινήτων καθώς και η μείωση του κόστους τους, ούτως ώστε να γίνουν όσο το δυνατόν πιο προσιτά στο ευρύ καταναλωτικό κοινό. Έτσι, αν και η επίδραση των εκπομπών CO 2 στο περιβάλλον και ειδικότερα στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, ήταν γνωστή από πολύ παλιά, δεν είχε δοθεί η ανάλογη προσοχή στη μείωσή τους από τις μεταφορές. Η πρώτη φορά που υπήρξε μια προσπάθεια μείωσης (με κίνητρο το πρωτόκολλο του Κιότο το 1997), ήταν όταν το 1998, η Ένωση Ευρωπαίων Κατασκευαστών Αυτοκινήτων (ACEA), δεσμεύτηκε να μειώσει οικειοθελώς τις εκπομπές CO 2 από τα οχήματα που θα παρήγαγε στο μέλλον, στο όριο των 140g/km μέχρι το Την προσπάθεια αυτή, ασπάστηκαν ένα χρόνο αργότερα η Ιαπωνική και Κορεάτικη Ένωση κατασκευαστών, με στόχο να εφαρμόσουν το όριο αυτό, μέχρι το έτος 2009 [3]. Διάγραμμα 1.4: Τάση των εκπομπών CO 2 από τα επιβατικά αυτοκίνητα τα έτη , [4] Παρ όλα αυτά, αν και επιτεύχθηκε σημαντική πρόοδος, η Ευρωπαϊκή Ένωση δεν αρκέστηκε στις δεσμεύσεις αυτές και το 2007, προώθησε μια νομοθεσία σύμφωνα με την οποία, τα εκπεμπόμενα αέρια CO 2 από τα καινούρια επιβατικά αυτοκίνητα, δεν θα πρέπει να ξεπερνούν το όριο των 120 g/km μέχρι το 2015 [5].

20 4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ένας επιπλέον λόγος προσπάθειας για μείωση των CO 2, έγκειται στο γεγονός ότι οι εκπομπές του διοξειδίου του άνθρακα συνδέονται άμεσα με την κατανάλωση καυσίμου. Συνεπώς, η μείωση των εκπομπών, συνεπάγεται και στην μείωση της κατανάλωσης, δηλαδή ελάττωση του κόστους χρήσης του αυτοκινήτου, κάτι που με τις αυξανόμενες τιμές των καυσίμων αποτελεί όλο και μεγαλύτερο κίνητρο στην τελική επιλογή του αυτοκινήτου από τον αγοραστή. Έτσι, τα τελευταία χρόνια, παρατηρείται μια προσπάθεια των κατασκευαστών να εναρμονιστούν με τα επιτρεπτά όρια που θέτει η Ευρωπαϊκή νομοθεσία. Εν τούτοις, στην προσπάθεια αυτή, απαραίτητη προϋπόθεση είναι να μην επηρεαστεί η απόδοση των οχημάτων σε ισχύ και επιδόσεις. Με την εργασία αυτή λοιπόν, επιδιώκεται η εξαγωγή ενός μοντέλου προσομοίωσης της μείωσης των εκπομπών CO 2, ούτως ώστε να λειτουργήσει, ως ένα στατιστικό εργαλείο πρόβλεψης των μειώσεων που μπορεί να πετύχει ο κάθε κατασκευαστής, ανάλογα με τις τεχνολογικές βελτιώσεις που θα εφαρμόσει. 1.4 Δομή της εργασίας Το παρόν σύγγραμμα, χωρίζεται σε 6 κεφάλαια. Στο 2 ο κεφάλαιο, γίνεται μια συζήτηση για τις βασικότερες τεχνολογίες που εφαρμόζονται, προκειμένου να επιτευχθούν οι επιθυμητές μειώσεις. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται κάποια τεχνολογικά «πακέτα» τα οποία έχουν εισάγει οι κατασκευαστές, καθώς και κάποιες οικολογικές εκδόσεις του στόλου των αυτοκινήτων τους. Στο 3 ο κεφάλαιο, αρχικά παρατίθενται τα βασικότερα σημεία της ισχύουσας νομοθεσίας περί μείωσης των εκπεμπόμενων CO 2 και στη συνέχεια, παρουσιάζεται συνοπτικά, η βάση εγγραφών των καινούριων επιβατικών αυτοκινήτων, η οποία είναι υποχρεωτική για όλα τα κράτη μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης από το 2010 και μετά. Επιπλέον, παρουσιάζονται και κάποια χρήσιμα διαγράμματα, που προκύπτουν από την επεξεργασία της βάσης αυτής, για τα έτη 2010 έως Ακολούθως, στο 4 ο κεφάλαιο γίνεται η έρευνα των τεχνολογικών βελτιώσεων που εισήχθησαν για κάθε εξεταζόμενο αυτοκίνητο από τα 16 συνολικά του δείγματος που λήφθηκε και στο τέλος, γίνεται μια σύνοψη των μεθόδων που ακολούθησε ο κάθε κατασκευαστής και μια ομαδοποίηση των τεχνολογιών αυτών σε μορφή πινάκων, ούτως ώστε να είναι εφικτό οι τεχνολογικές βελτιώσεις να εισαχθούν ως κοινοί παράμετροι στο στατιστικό μοντέλο. Τέλος, ακολουθεί ένας σχολιασμός των μειώσεων και των μεθόδων που εφάρμοσε ο κάθε κατασκευαστής. Στο 5 ο κεφάλαιο, ξεκινάει η στατιστική ανάλυση του δείγματος. Επειδή δεν είναι γνωστό εξαρχής ποιος είναι ο βέλτιστος αριθμός και τρόπος συνδυασμού των παραμέτρων που θα παράγει το μικρότερο σφάλμα, θεωρούνται 8 διαφορετικές περιπτώσεις συνδυασμών. Στη συνέχεια, γίνεται η σύγκριση μεταξύ των αποτελεσμάτων του μοντέλου για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση και των πραγματικών μειώσεων που επιτεύχθηκαν. Τέλος, παρατίθεται το τελικό προτεινόμενο μοντέλο με

21 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 5 βάση το οποίο έγινε η προσομοίωση 4 επιπλέον αυτοκινήτων ούτως ώστε να διαπιστωθεί η ουσιαστική χρησημότητά του. Τέλος, στο 6 ο κεφάλαιο, γίνεται μια σύνοψη των βασικότερων συμπερασμάτων που προέκυψαν από την έρευνα του δείγματος και την στατιστική ανάλυση των εξεταζόμενων περιπτώσεων, ενώ, γίνονται και ορισμένες προτάσεις βελτιώσης του υπάρχοντος προτεινόμενου μοντέλου.

22 6 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ 2. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Στο παρόν κεφάλαιο γίνεται μια εκτενής αναφορά στις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται από τους κατασκευαστές και συνεισφέρουν στη μείωση των εκπομπών CO Τεχνολογίες μείωσης των εκπομπών CO Ελάττωση βάρους Ένας προφανής τρόπος βελτίωσης των εκπομπών CO 2, είναι η ελάττωση του βάρους του οχήματος, αν και στο παρελθόν, υπήρχε η αντίληψη ότι η μείωση του θα συνεπαγόταν και σε αντίστοιχη μείωση στην ασφάλεια των επιβατών [8]. Η πιο αποδοτική και ταυτόχρονα πρακτική μέθοδος βελτίωσης, χωρίς να επηρεαστεί το μέγεθος του οχήματος, είναι μέσω αντικατάστασης των συμβατικών υλικών κατασκευής με αντίστοιχα ελαφρύτερα υλικά, τα οποία έχουν εξίσου καλές μηχανικές ιδιότητες. Οι περιοχές του οχήματος, στις οποίες γίνεται η προσπάθεια ελάττωσης του βάρους, είναι οι ακόλουθες [7,29]: Αυξημένη χρήση κράματος ατσαλιού υψηλής αντοχής (HSLA steel) στο σώμα του αυτοκινήτου Χρήση αλουμινίου για την κατασκευή του κινητήρα αλλά και του κιβωτίου ταχυτήτων Χρήση πλαστικών στο εσωτερικό του αυτοκινήτου Χρήση ελαφριών συνθετικών υλικών για το καπό και τον προφυλακτήρα Αντικατάσταση των αναρτήσεων με αντίστοιχες αλουμινίου Επίσης, ελάττωση του βάρους μπορεί να επιτευχθεί όχι μόνο μέσω αντικατάστασης των υλικών, αλλά και με επανασχεδιασμό των συστημάτων λειτουργίας, κάνοντάς τα πιο απλοϊκά και συνεπώς χρησιμοποιώντας λιγότερα εξαρτήματα [29]. Παρ όλα αυτά, η απαίτηση για μεγαλύτερου μεγέθους αυτοκίνητα, ταυτόχρονα με την προσθήκη περισσοτέρων ανέσεων για τους επιβάτες, οδήγησε σε πολλές περιπτώσεις, στην αύξηση του βάρους των οχημάτων. Τέλος, λόγο του γεγονότος ότι το βάρος του οχήματος επιδρά σαν αντίσταση κυρίως κατά τα μεταβατικά φορτία λειτουργίας, η μείωση του βάρους έχει μεγαλύτερα οφέλη κάτω από συνθήκες αστικής οδήγησης, όπου οι αυξομειώσεις της ταχύτητας είναι πιο συχνές, παρά σε οδήγηση σε αυτοκινητόδρομο.

23 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Βελτίωση της αεροδυναμικής Κατά την κίνηση του οχήματος, δημιουργείται τριβή των μορίων του αέρα με την εξωτερική επιφάνεια του αυτοκινήτου. Αντίστοιχα, στην πίσω πλευρά του οχήματος, μπορεί να δημιουργηθούν δίνες, λόγω της διαφοράς πίεσης [9]. Η αεροδυναμική αντίσταση, είναι μία από τις σημαντικότερες αντιστάσεις, καθώς είναι η μόνη που αυξάνεται εκθετικά, με την αύξηση της ταχύτητας πορείας. Η αεροδυναμική αντίσταση, εκφράζεται με το γενικό τύπο: όπου F είναι η αεροδυναμική αντίσταση σε [Ν] Α είναι η επιφάνεια προσβολής του οχήματος σε [m 2 ] ρ είναι η πυκνότητα του αέρα σε [kg/m 3 ] c d είναι ο συντελεστής αεροδυναμικής αντίστασης και v rel είναι η σχετική ταχύτητα ανέμου οχήματος σε [m/s] Ο συντελεστής αεροδυναμικής αντίστασης εξαρτάται κατά κύριο λόγο, από τη μορφή του οχήματος και εκφράζει το κατά πόσο αυτή ευνοεί τη δημιουργία στροβιλισμών γύρω από αυτό. Για τα οχήματα που εξετάστηκαν, οι τιμές του συντελεστή αεροδυναμικής αντίστασης, κυμάνθηκαν από 0,34 μέχρι 0,28. Τροποποιήσεις στο σώμα του οχήματος, κάνοντας το σχήμα του περισσότερο αεροδυναμικό και ιδιαιτέρως στο εμπρόσθιο μέρος του, μπορούν να επιφέρουν σημαντική μείωση των εκπομπών CO 2. Επιπλέον, βελτίωση της αεροδυναμικής μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση αεροδυναμικών βοηθημάτων αλλά και τροποποιήσεων στο κάτω μέρος του αμαξώματος. Αποτέλεσμα αυτού, είναι η διαμόρφωση ομαλότερων ροϊκών γραμμών γύρω από το όχημα και η εξομάλυνση της διαφοράς πίεσης. Η μείωση της αεροδυναμικής αντίστασης, επιφέρει ένα ποσοστό ελάττωσης περίπου 1,5%-2% στις εκπομπές CO 2 [8,29]. Γενικά, ο αεροδυναμικός συντελεστής έχει βελτιωθεί κατά 15% την τελευταία δεκαετία. Η τάση αυτή, θα συνεχίσει να υφίσταται για τα επόμενα χρόνια [7]. Παρ όλα αυτά, προβλέπεται ότι θα επιτευχθεί ένα ανώτατο όριο βελτίωσής του, περίπου το Επίσης, η αύξηση του μεγέθους των αυτοκινήτων, λόγο της απαίτησης μεγαλύτερων χώρων στο εσωτερικό του, έχει αντισταθμίσει ως ένα βαθμό, τα οφέλη που προσφέρει η ελάττωση του c d.

24 8 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Τεχνολογίες βελτίωσης κινητήρα Οι μεγαλύτερες απώλειες απόδοσης στο όχημα, προκύπτουν όπως είναι γνωστό, κατά τη λειτουργία του κινητήρα. Έτσι, οι κατασκευαστές έχουν επικεντρωθεί στη βελτιστοποίηση των συστημάτων καύσης, καθώς και στη μείωση των τριβών των μηχανικών μερών του κινητήρα αλλά και των απωλειών πίεσης και θερμότητας [7,9]. Οι πιο βασικές τεχνολογικές βελτιώσεις, παρουσιάζονται παρακάτω. Βελτίωση των πολλαπλών εισαγωγής και εξαγωγής Αυτό επιτυγχάνεται κυρίως μέσω της ενσωμάτωσής τους στο σώμα της μηχανής. Αποτέλεσμα αυτού, είναι η πιο γρήγορη θέρμανσή τους και η μείωση των εκπομπών CO 2 σε κατάσταση ψυχρής λειτουργίας του κινητήρα. Βελτίωση της κυλινδροκεφαλής και του χρονισμού των βαλβίδων Ανάλογα με το χρόνο και το βάθος της βύθισης των βαλβίδων, μπορεί να επιτευχθεί αύξηση του βαθμού πλήρωσης και ως εκ τούτου και του βαθμού απόδοσης, εκμεταλλευόμενοι τα αδρανειακά φαινόμενα ροής. Παρ όλα αυτά, διαφορετικές στροφές του κινητήρα μεταβάλλουν τον τρόπο δημιουργίας και την ένταση των φαινομέων αυτών. Συνεπώς, δεν υπάρχει μια βέλτιστη τιμή του χρόνου και του ποσοστού βύθισης των βαλβίδων. Για να επιτευχθούν οι επιθυμητές ρυθμίσεις ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα, έχουν εφαρμοστεί διάφορες τεχνικές μεταβλητού χρονισμού των βαλβίδων και της βύθισής τους. Οι τεχνολογίες αυτές, είχαν αρχίσει να εφαρμόζονται στα περισσότερα επιβατικά αυτοκίνητα από πολύ παλιά. Ήδη από το 2002, η BMW είχε εισάγει τις τεχνολογίες Double-Vanos και Valvetronic, ενώ άλλοι κατασκευαστές, όπως η Toyota, ανέπτυξαν τα δικά τους αντίστοιχα συστήματα, (Valvematic και Dual VVTi) [8]. Επιπλέον, μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία, που ερευνάται όλο και πιο εντατικά από τους κατασκευαστές και έχει υιοθετηθεί και από τη Fiat (Multiair), είναι η τεχνολογία ρύθμισης των βαλβίδων χωρίς τη χρήση εκκεντροφόρων (camless engine). Η κίνηση των βαλβίδων στην περίπτωση αυτή, γίνεται ηλεκτρομαγνητικά ή ηλεκτροϋδραυλικά και όχι με καθαρά μηχανικό τρόπο όπως στις προηγούμενες αναφερθείσες περιπτώσεις. Το γεγονός αυτό, δίνει τη δυνατότητα μεγάλου βαθμού ελευθερίας, όσον αφορά την επιλογή των βέλτιστων ρυθμίσεων ανάλογα με τον αριθμό στροφών του κινητήρα [9,31]. Χρήση δύο ή και περισσότερων βαλβίδων εισαγωγής και εξαγωγής Η σημαντικότερη πηγή απωλειών πίεσης είναι οι βαλβίδες, τόσο της εισαγωγής όσο και της εξαγωγής. Η αύξηση του αριθμού των βαλβίδων, μειώνει τις απώλειες και συμβάλει στη βελτίωση του βαθμού πλήρωσης [9]. Εν τούτοις, αυξάνει την πολυπλοκότητα της μηχανής. Στη διάρκεια της έρευνας,

25 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 9 διαπιστώθηκε ότι οι περισσότεροι κινητήρες έχουν πλέον 4 βαλβίδες ανά κύλινδρο, (2 εισαγωγής και 2 εξαγωγής), από 2 που είχαν παλαιότερα. Μείωση των εσωτερικών τριβών του κινητήρα με χρήση βελτιωμένων ελαίων Όλα τα παλινδρομικά και περιστρεφόμενα μηχανικά μέρη, όπως είναι το έμβολο, ο στροφαλοφόρος άξονας και ο σφόνδυλος, μειώνουν την απόδοση του κινητήρα, μέσω των τριβών που προκαλούνται καθώς αυτά λειτουργούν. Συγκεκριμένα, υπολογίζεται ότι οι τριβές στον κινητήρα αποτελούν το 35% των συνολικών απωλειών τριβής κατά την κίνηση του οχήματος [28]. Με τη χρήση βελτιωμένων λιπαντικών, μπορεί να επιτευχθεί ελάττωση των τριβών και συνεπώς, αύξηση του βαθμού απόδοσης αλλά και μείωση των εκπομπών [7]. Επιπλέον, μεγάλο βάρος από τους κατασκευαστές δίνεται και στον καλύτερο σχεδιασμό των εξαρτημάτων αυτών, με τη βοήθεια πλέον και ειδικών λογισμικών και τεχνικών επικαλύψεων των υλικών [28]. Η βελτίωση στο συγκεκριμένο τομέα, μπορεί να επιφέρει ένα ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 περίπου 1% με 3% [8,28,29]. Εφαρμογή βελτιωμένων συστημάτων έγχυσης καυσίμου Αρκετές αλλαγές παρατηρήθηκαν στον τρόπο έγχυσης του καυσίμου, στα μοντέλα που εξετάστηκαν και ιδιαίτερα στην περίπτωση των βενζινοκίνητων αυτοκινήτων. Με την αντικατάσταση των καρμπυρατέρ από τους εγχυτήρες καυσίμου, (Εικόνα 2.1) έγινε ένα σημαντικό βήμα για την αύξηση της απόδοσης της καύσης. Τα τελευταία χρόνια όμως, έχει σημειωθεί αρκετά μεγάλη πρόοδος και σε αυτόν τον τομέα. Αρχικά, όσον αφορά τα οχήματα που λειτουργούν με καύσιμο τη βενζίνη, πολλοί κατασκευαστές υιοθέτησαν συστήματα έγχυσης πολλαπλών σημεί (Multi-point fuel injection), στα οποία κάθε κύλινδρος έχει ξεχωριστό εγχυτήρα καυσίμου, ο οποίος ψεκάζει το καύσιμο ακριβώς πριν τη βαλβίδα εισαγωγής. Το μίγμα αέρα-καυσίμου δημιουργείται έξω από το θάλαμο καύσης και κατά τη διάρκεια της φάσης εισαγωγής, το μίγμα εισέρχεται μέσω της βαλβίδας εισαγωγής στον κύλινδρο. Περαιτέρω εξέλιξη του συστήματος αυτού, επιτεύχθηκε με τη μέθοδο της σειριακής έγχυσης (Sequential Port Fuel Injection) κατά την οποία, κάθε εγχυτήρας διαχέει την απαιτούμενη ποσότητα καυσίμου σε διαφορετικές χρονικές στιγμές ανάλογα με τη λειτουργία της κάθε βαλβίδας εισαγωγής, βελτιώνοντας έτσι ακόμη περισσότερο την απόδοση της καύσης. Επιπλέον, η αντικατάσταση των μηχανοκίνητων συστημάτων έγχυσης με αντίστοιχα ηλεκτρονικά (Electronic fuel injection), βελτίωσαν την ακρίβεια της διαδικασίας.

26 10 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Εικόνα 2.1: Τομή ενός εγχυτήρα καυσίμου Για τα diesel οχήματα, η προσπάθεια βελτίωσης της καύσης επικεντρώθηκε στην αύξηση της πίεσης με την οποία οι ψεκαστήρες εγχύνουν το καύσιμο, αφού επιδιώκεται όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ομογενοποίησή του μέσα στο θάλαμο καύσης. Οι τελευταίας γενιάς εγχυτήρες, έχουν πίεση που φτάνει τα 2000 bar. Τέλος, μια τεχνολογία που χρησιμοποιείται εδώ και αρκετό καιρό, πλέον από όλα τα οχήματα diesel, είναι η απ ευθείας έγχυση του καυσίμου με αυξημένη πίεση στο θάλαμο καύσης του εκάστοτε εμβόλου, (common rail diesel injection) [7]. Τα τελευταία χρόνια, η τεχνική αυτή, άρχισε να χρησιμοποιείται και στην περίπτωση των βενζινοκίνητων οχημάτων, προσφέροντας σημαντική ενίσχυση της απόδοσης αλλά και μείωση των εκπομπών CO 2 [10,16]. Ενδεικτικό στοιχείο της ραγδαίας αύξησης της μεθόδου αυτής, είναι ότι το 2002, μόλις το 2% των οχημάτων εφάρμοζαν αυτό τον τρόπο έγχυσης. Αντίστοιχα, το 2012 το ποσοστό αυτό ανέβηκε στο 22%, ενώ, αναμένεται και περαιτέρω διάδοσή του στο μέλλον [22]. Από τα οχήματα που αναλύθηκαν στην εργασία, η μέθοδος αυτή προστέθηκε στο Ford Fiesta με τον κινητήρα EcoBoost των 998 κ.ε., ενώ, προϋπήρχε στα Volkswagen Polo και Golf των 1997 κ.ε., από τα αρχικά μοντέλα αναφοράς. Η μείωση στις εκπομπές CO 2 που μπορεί να επιφέρει η πρακτική της απ ευθείας έγχυσης, είναι περίπου 2% [29]. Ταυτόχρονα όμως, αυξάνει τα όρια συμπίεσης που μπορούν να επιτευχθούν, χωρίς να υπάρξει το πρόβλημα της αυτανάφλεξης πριν τη δημιουργία του σπινθήρα [30]. Αυτό, συμβάλλει σημαντικά, στην εφαρμογή του downsizing, που αναλύεται παρακάτω.

27 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 11 Εικόνα 2.2: Εφαρμογή της απ' ευθείας έγχυσης καυσίμου σε βενζινοκινητήρα (GDI), [22] Active cylinder technology Η διακοπή της λειτουργίας κάποιων από τους κυλίνδρους κατά τη διάρκεια λειτουργία του κινητήρα σε χαμηλά φορτία, εφαρμόζεται κυρίως σε πολυκύλινδρες μηχανές και για αυτό το λόγο δεν είναι μια συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική βελτίωσης της απόδοσης από τους κατασκευαστές στην ευρωπαϊκή αγορά, όπου το 80% των οχημάτων που παράγονται έχουν 4 ή και λιγότερους κυλίνδρους [7]. Παρ όλα αυτά, η τεχνολογία αυτή εφαρμόστηκε για πρώτη φορά από τη Volkswagen, στον καινούριο υπερτροφοδοτούμενο τετρακύλινδρο κινητήρα των 1400 κ.ε. [23]. Μείωση απαιτήσεων των βοηθητικών συστημάτων λειτουργίας Τα βοηθητικά συστήματα καταναλώνουν ένα σημαντικό μέρος της αποδιδόμενης ισχύος του κινητήρα και για αυτό το λόγο, οι κατασκευαστές προσπάθησαν να επιδράσουν και σε αυτόν τον τομέα. Τέτοια συστήματα είναι παραδείγματος χάριν, η γεννήτρια τροφοδοσίας της μπαταρίας, ο κλιματισμός, η αντλία λαδιού, η αντλία νερού κ.α. [14]. Στην έρευνα που πραγματοποιήθηκε, δεν υπήρξαν αξιόπιστες πηγές στις οποίες να γίνεται αναφορά στις βελτιώσεις αυτές για το κάθε αυτοκίνητο ξεχωριστά, καθώς και για τη συνεισφορά που έχουν στη μείωση. Συνεπώς, το ποσοστό μείωσης των εκπομπών CO 2, λόγο των λιγότερο ενεργοβόρων εξαρτημάτων, ενσωματώθηκε στη γενικότερη κατηγορία της βελτίωσης του κινητήρα.

28 12 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Βελτίωση του συστήματος μετάδοσης Στην ανάλυση που πραγματοποιήθηκε, τα μοντέλα που επιλέχθηκαν ως αντιπροσωπευτικό δείγμα, είχαν αποκλειστικά μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων. Αυτό έγινε κυρίως για δύο λόγους. Αφ ενός, το ποσοστό των αυτοκινήτων στην ευρωπαϊκή αγορά με χειροκίνητο κιβώτιο ταχυτήτων, είναι αρκετές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερο από ότι το αντίστοιχο ποσοστό των αυτόματων και ημι-αυτόματων κιβωτίων, σε αντίθεση βέβαια με την αμερικάνικη αγορά [7]. Αφ ετέρου, με την προσθήκη στην ανάλυση αυτοκινήτων με διαφορετικού τύπου κιβώτιο ταχυτήτων, θα διαταρασσόταν η ποιότητα της σύγκρισης και η αξιοπιστία του συνδετικού μοντέλου. Γενικά, παρατηρήθηκε ότι στο ίδιο ακριβώς όχημα, με την αντικατάσταση του μηχανικού κιβωτίου με ένα αυτόματο, υπάρχει μια μείωση των εκπομπών κατά 2 με 5 g/km CO 2 [13]. Στην προσπάθεια των κατασκευαστών να επιτύχουν χαμηλότερες εκπομπές CO 2, δόθηκε η ανάλογη προσοχή στο μηχανισμό μετάδοσης κίνησης, ούτως ώστε η μεταφορά της ισχύος από τον κινητήρα στο κιβώτιο και στη συνέχεια μέσω του διαφορικού στους τροχούς, να γίνεται με τις μικρότερες δυνατές απώλειες. Αρχικά, μειώθηκαν οι σχέσεις μεταξύ των ταχυτήτων, κάνοντας το κιβώτιο πιο «μακρύ». Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, τη λειτουργία του κινητήρα σε πιο χαμηλές στροφές για την ίδια ταχύτητα πορείας. Η τροποποίηση αυτή, έγινε συνήθως από την τρίτη ταχύτητα και μετά, καθώς στις πρώτες ταχύτητες απαιτείται η απαραίτητη ροπή από τη μηχανή, για την πιο ομαλή εκκίνηση και επιτάχυνση. Στην ίδια φιλοσοφία κυμαίνεται και η προσθήκη επιπλέον ταχυτήτων. Ενώ τα περισσότερα αυτοκίνητα είχαν μέχρι και 5 ταχύτητες, τα τελευταία χρόνια οι κατασκευαστές έχουν προσθέσει και 6 η ταχύτητα ενώ υπάρχουν και αυτόματα κιβώτια με 7 ή και παραπάνω ταχύτητες. Αυξάνοντας το εύρος των διαθέσιμων ταχυτήτων, μπορεί να επιτευχθεί ελάττωση της κατανάλωσης και των εκπομπών αφού δίνεται η ελευθερία στον οδηγό να επιλέξει μια ταχύτητα που βελτιστοποιεί τη λειτουργία του κινητήρα στις δεδομένες στροφές [7]. Εν τούτοις, η προσθήκη μιας επιπλέον ταχύτητας (πχ. 6-τάχυτο μηχανικό κιβώτιο αντί για 5-τάχυτο) επιφέρει μείωση μόλις 0,5%-1% στις εκπομπές CO 2 [8,29]. Επιπλέον, η χρησιμοποίηση ελαίων με χαμηλότερο ιξώδες στο κιβώτιο και συνεπώς με καλύτερες ιδιότητες λίπανσης, οδήγησαν στην απόσβεση των κραδασμών, στη μείωση της φθοράς των οδοντώσεων και γενικότερα στην αύξηση της απόδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων [28]. Τέλος, μια ακόμη σημαντική προσθήκη για την περίπτωση των μηχανικών κιβωτίων,, είναι η εφαρμογή του δείκτη βέλτιστης εναλλαγής ταχυτήτων. Το σύστημα αυτό στην ουσία, υπαγορεύει στον οδηγό, πότε πρέπει να αλλάξει σχέση μετάδοσης, λαμβάνοντας υπόψη τις στροφές του κινητήρα και την ταχύτητα πορείας του οχήματος, ούτως ώστε να επιτύχει τη βέλτιστη οικονομία καυσίμου, η οποία συνεπάγεται τη μείωση των εκπομπών. Αν και η απόδοση της τεχνολογίας αυτής, βασίζεται και στον ανθρώπινο παράγοντα, εν τούτοις, εκτιμάται ότι η συνεισφορά στη μείωση των εκπομπών CO 2 είναι περίπου 2 με 3% [15].

29 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Τεχνολογία start-stop Το σύστημα start-stop, είναι μια από τις πιο γρήγορα εξελισσόμενες τεχνολογίες μείωσης CO 2 παγκοσμίως, λόγω της μεγάλης συνεισφοράς του, σε σχέση με το μικρό κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας, συγκριτικά με άλλες τεχνολογίες. Η εφαρμογή του, επιφέρει σημαντικό ποσοστό βελτίωσης στις εκπομπές CO 2, περίπου 4% ή και παραπάνω, ανάλογα με τις συνθήκες οδήγησης [6,10,16], με όλο και περισσότερους κατασκευαστές, ειδικά στην Ευρώπη, να το τοποθετούν στο βασικό εξοπλισμό των καινούριων αυτοκινήτων. Γενικά, υπάρχουν αρκετές διαφορετικές παραλλαγές ενός start-stop συστήματος. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες, είναι οι εξής [11]: Belt driven starter generator Enhanced starter Direct starter Integrated starter generator Η τεχνολογία start-stop, εξοικονομεί καύσιμο διακόπτοντας τη λειτουργία του κινητήρα, όταν το όχημα βρίσκεται σε στάση, όπως για παράδειγμα στην περίπτωση κόκκινου φαναριού ή κυκλοφοριακής συμφόρησης. Έτσι, ελαχιστοποιείται ο χρόνος όπου η μηχανή βρίσκεται σε κατάσταση άφορτης λειτουργίας (ρελαντί). Ο κινητήρας, ξεκινά αυτόματα, όταν ο οδηγός πατήσει τον συμπλέκτη, σε περίπτωση μηχανικού κιβωτίου, ή το γκάζι, σε περίπτωση αυτόματου κιβωτίου [6]. Τα περισσότερα συστήματα πλέον, μπορούν και εκκινούν τον κινητήρα σε λιγότερο από 500ms. Σε τεχνολογική εξέλιξη βρίσκονται και πιο εξελιγμένα start-stop συστήματα, τα οποία είναι σε θέση να σταματούν τον κινητήρα του αυτοκινήτου, ακόμα και αν η ταχύτητά του δεν είναι μηδενική [12]. Ένα τυπικό σύστημα start-stop αποτελείται από τα εξής μέρη: 1. Μια λειτουργική μονάδα ελέγχου, με επιλογή απενεργοποίησης του συστήματος 2. Έναν DC/DC 12V μετασχηματιστή 3. Έναν εκκινητή της μηχανής 4. Μια γεννήτρια, η οποία φορτίζει την μπαταρία

30 14 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Εικόνα 2.3: Απεικόνιση των βασικών συστημάτων λειτουργίας του start-stop, [12] Παρ όλα αυτά, οι συνεχόμενες εκκινήσεις του κινητήρα, καθώς και η ηλεκτρική τροφοδοσία των βοηθητικών συστημάτων όταν ο κινητήρας είναι κλειστός, απαιτεί, όπως είναι αναμενόμενο, μια τεχνολογικά πιο προηγμένη μπαταρία, με τη δυνατότητα πρόσδοσης περισσότερης ενέργειας σε πιο συχνά διαστήματα. Έτσι, εκτός από τις ήδη υπάρχουσες μπαταρίες (lead-acid) που υπάρχουν στα συμβατικού τύπου αμάξια, έχουν κατασκευαστεί και διαφόρων τεχνολογιών μπαταρίες, όπως οι EFB (Enhanced Flooded Battery), οι ECM (Enhanced Cycling Mat) αλλά και οι AGM (Absorbent Glass Mat), που καλύπτουν τις αυξημένες απαιτήσεις του αυτοκινήτου, τόσο σε συχνότητα τροφοδοσίας, όσο και σε φορτίο.

31 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 15 Εικόνα 2.4: Διάφοροι τύποι ηλεκτρικών συσσωρευτών αυτοκινήτων, [26] Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση Περίπου η μισή ενέργεια του καυσίμου, μετατρέπεται σε θερμότητα μέσω της πέδησης, σε συνθήκες οδήγησης στον αστικό κύκλο. Ένα μέρος της απωλειόμενης αυτής ενέργειας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επαναφόρτιση της μπαταρίας, μειώνοντας έτσι την κατανάλωση καυσίμου και συνεπώς τις εκπομπές CO 2. Το σύστημα αυτό, ξεκίνησε αρχικά να χρησιμοποιείται κυρίως στα υβριδικά οχήματα, λόγο της συμβολής της μπαταρίας στην κίνηση του οχήματος (εξαρτάται βέβαια και από τον τύπο του υβριδικού οχήματος). Εν τούτοις, με τις όλο και αυξανόμενες απαιτήσεις σε ηλεκτρική ισχύ των αυτοκινήτων (συστήματα κλιματισμού, σύστημα start-stop), η μέθοδος αυτή άρχισε να χρησιμοποιείται και στα συμβατικού τύπου οχήματα. Στα συμβατικά συστήματα, με την εφαρμογή της πέδησης, το σύστημα χρησιμοποιεί την τριβή προκειμένου να επιβραδύνει τους τροχούς και τελικά να σταματήσει το όχημα. Η κινητική ενέργεια που είχε το αυτοκίνητο, μετατρέπεται μέσω της τριβής αυτής σε θερμότητα, κάτι που μεταφράζεται σε απώλειες. Αντίθετα, στα οχήματα με ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση, ένα μέρος της κινητικής ενέργειας του αυτοκινήτου, μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω της γεννήτριας, μόλις ο οδηγός πατήσει το φρένο. Η ενέργεια αυτή, αποθηκεύεται στην μπαταρία, έτσι ώστε να μπορεί να προσδωθεί για μελλοντική χρήση. Προφανώς, το ποσοστό αποθήκευσης της ενέργειας εξαρτάται άμεσα και από τον τρόπο εφαρμογής της πέδησης, όπως δείχνει και το παρακάτω σχήμα.

32 16 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Θεωρώντας ότι η αναγκαιότητα για άμεση επιβράδυνση, συνδέεται με την εφαρμογή της πίεσης του φρένου, όταν ο οδηγός πατάει απότομα το πεντάλ, όλη η ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα, καθώς σκοπός, είναι να σταματήσει όσο το δυνατόν πιο σύντομα το όχημα. Αντιθέτως, όσο η πίεση ελαττώνεται, το αυτοκίνητο μπορεί να μετατρέψει μερική από την κινητική ενέργεια των τροχών σε ηλεκτρική ενέργεια στην μπαταρία. Γενικά, εκτιμάται ότι το σύστημα αυτό προσφέρει μέχρι και 3% ελάττωση στις εκπομπές CO 2 [10,16]. Εικόνα 2.5: Ποσό ανάκτησης ενέργειας ανάλογα με την εφαρμογή της πέδησης Ελαστικά χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης Η ελάττωση της αντίστασης των ελαστικών στην τριβή κύλισης, μπορεί να επιτευχθεί μέσω της βελτίωσης της κατασκευής και του σχεδιασμού της εξωτερικής επιφάνειάς τους, αλλά και των εσωτερικών υλικών κατασκευής τους. Έτσι, θα βελτιωθεί η πρόσφυση τους στο οδόστρωμα, μειώνοντας τις απώλειες λόγω ολίσθησης, αλλά και τις απώλειες λόγω παραμόρφωσης του πέλματος, οι οποίες εκφράζονται σε απώλειες θερμότητας [7]. Για τα επιβατικά οχήματα, αυτό που ισχύει συνήθως, είναι ότι μια μείωση 10% στην αντίσταση κύλισης των ελαστικών, μπορεί να επιφέρει μια ελάττωση του CO 2 κατά 1%-2% [14,16,29]. Επιπλέον μείωση, μπορεί να προσφέρει και το σύστημα παρακολούθησης της πίεσης των ελαστικών, που λόγω της απλότητας της λειτουργίας του και του χαμηλού κόστους, έχει εγκατασταθεί ήδη στα περισσότερα οχήματα. Το σύστημα αυτό μπορεί να έχει επιπλέον 2% βελτίωση στο CO 2 [10,16].

33 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 17 Εικόνα 2.6: Κύρια μέρη ενός ελαστικού επιβατικού αυτοκινήτου Συστήματα ενημέρωσης του οδηγού Ο απλούστερος τρόπος ενημέρωσης του οδηγού για πιο οικονομική οδήγηση, είναι ο δείκτης βέλτιστης αλλαγής ταχύτητας, ο οποίος αναφέρθηκε και στο αντίστοιχο κομμάτι για τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων. Με τη συνεχή ανάπτυξη των λογισμικών όμως, αρκετοί κατασκευαστές, εγκατέστησαν πιο εξελιγμένα συστήματα, τα οποία ωθούν τον οδηγό σε μια πιο φιλική προς το περιβάλλον οδήγηση [7]. Χαρακτηριστική είναι η περίπτωση της Fiat, η οποία σε συνεργασία με τη Microsoft, δημιούργησε το Eco:Drive [24]. Ένα λογισμικό, το οποίο καταγράφει την κατανάλωση καυσίμου, τις αυξομειώσεις ταχύτητας και παράλληλα, προτείνει τις ενδεικνυόμενες αλλαγές σχέσεων. Αντίστοιχα, παρόμοια λογισμικά, έχουν αναπτυχθεί και από άλλους κατασκευαστές, όπως το Eco-Mode από τη Ford. Εν τούτοις, για να γίνει η πλήρης αξιοποίηση αυτών των συστημάτων, πρέπει να υπάρχει και η συμμετοχή του οδηγού, καθώς είναι στην ευχέρειά του το κατά πόσο θα ακολουθήσει τις συμβουλές που του προσφέρει ένα τέτοιο σύστημα. Τέλος, ένα ακόμη ηλεκτρονικό σύστημα που βοηθάει στον στόχο αυτό, είναι το cruise control, το οποίο, κρατάει σταθερή την ταχύτητα πορείας του οχήματος, μηδενίζοντας έτσι τα μεταβατικά φορτία, που συνεπάγονται σε υψηλότερη κατανάλωση και εκπομπές Ηλεκτρικό σύστημα υποβοήθησης στροφής των τροχών Η ηλεκτρική υποβοήθηση τιμονιού, υπερτερεί σε σημαντικό βαθμό σε σχέση με την υδραυλική υποβοήθηση, καθώς καταναλώνει ενέργεια, μόνο όταν στρίβουν οι τροχοί του αυτοκινήτου, το οποίο, αποτελεί ένα μικρό χρονικά κομμάτι της λειτουργίας του οχήματος. Έτσι, ελαχιστοποιούνται οι απώλειες του υδραυλικού συστήματος και οι συνεχόμενες απαιτήσεις ενέργειάς του. Οι μειώσεις των εκπομπών CO 2 κυμαίνονται από 1,5% έως 3% [8,10].

34 18 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Εικόνα 2.7: Σύστημα ηλεκτρικής υποβοήθησης στροφής των τροχών Downsizing Η ισχύς ενός κινητήρα φυσικής αναπνοής, περιορίζεται από την ποσότητα του αέρα (ή του μίγματος αέρα-καυσίμου), που μπορεί να εισαχθεί στο θάλαμο καύσης. Η υπερτροφοδότηση του κινητήρα, με την προσθήκη turbo και intercooler, είναι μια μέθοδος, η οποία αυξάνει την ποσότητα αυτή, μέσω της μείωσης της πίεσης και συνεπώς, αυξάνει την ισχύ του [6,30]. Αυτό, δίνει τη δυνατότητα να μειωθεί ο κυβισμός του οχήματος, διατηρώντας την επιθυμητή ιπποδύναμη ή ακόμα και αυξάνοντάς την. Με τα σημερινά δεδομένα, υπάρχει η δυνατότητα μείωσης του κυβισμού έως και κατά 30%, με ταυτόχρονη διατήρηση της απόδοσης [8]. Η εμφάνιση των turbo μεταβλητής γεωμετρίας αλλά και η χρήση διπλών turbo, όπως η τεχνολογία Twin-Power turbo της BMW, επιτρέπουν καλύτερη υπερτροφοδότηση, εξαλείφοντας το πρόβλημα της υπολειτουργίας τους στις χαμηλές στροφές. Ως αποτέλεσμα του μειωμένου κυβισμού, υπάρχει ελάττωση των απωλειών πίεσης, αλλά και τριβής των εμβόλων [6,30]. Γενικά, ένας μειωμένου κυβισμού υπερτροφοδοτούμενος κινητήρας, μπορεί να επιφέρει βελτίωση στις εκπομπές CO 2 περίπου 6% με 8% [4,30]. 2.2 Οικολογικές εκδόσεις αυτοκινήτων Στην προσπάθεια των κατασκευαστών να εναρμονιστούν με τις απαιτούμενες μειώσεις στις εκπομπές CO 2, έχουν εφαρμόσει κάποιες ή ακόμη και όλες τις τεχνολογίες που παρουσιάστηκαν προηγουμένως. Παρ όλα αυτά, εκτός από τις συμβατικές εκδόσεις των αυτοκινήτων, ορισμένοι κατασκευαστές, έχουν προωθήσει και εκδόσεις, οι οποίες έχουν σαν στόχο την ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης και

35 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 19 των εκπομπών. Οι «οικολογικές» εκδόσεις των μοντέλων αυτών, ονοματοδοτούνται συνήθως με τα αντίστοιχα eco-labels της κάθε εταιρείας, ούτως ώστε να ξεχωρίζουν από τις ανάλογες συμβατικές. Παρακάτω, ακολουθεί μια συνοπτική περιγραφή των οικολογικών τεχνολογικών πακέτων που προωθεί ο κάθε κατασκευαστής και οι αντίστοιχες «οικολογικές» εκδόσεις των αυτοκινήτων του στόλου του, όπου αυτά υπάρχουν Ford ECOnetic technologies Η Ford, έχει υιοθετήσει μία γκάμα τεχνολογιών βελτίωσης CO 2, υπό την ονομασία ECOnetic [16]. Οι τεχνολογίες που περιλαμβάνονται είναι: Το Ford Eco-Mode, το οποίο είναι ένα σύστημα παρακολούθησης της οδηγικής συμπεριφοράς του οδηγού και παρέχει πληροφορίες σχετικά με την οικονομία της οδήγησης, καθώς και συμβουλές οικονομίας καυσίμου. Start-stop σύστημα, το οποίο σταματάει τη λειτουργία του κινητήρα, όταν το όχημα βρίσκεται εν στάση. Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση, για πιο αποδοτική φόρτιση της μπαταρίας. Active grille shutter, μια ηλεκτρονικά ελεγχόμενη μάσκα στο εμπρόσθιο μέρος του αυτοκινήτου, που λειτουργεί σύμφωνα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος και τη θερμοκρασία λειτουργίας της μηχανής, βοηθώντας με αυτόν τον τρόπο στην καλύτερη προθέρμανση του κινητήρα, αλλά και στη βελτίωση της αεροδυναμικής. Electric Power Assisted Steering (EPAS). Είναι ένα ελαφρύτερο και πιο εξελιγμένο σύστημα σε σχέση με την υδραυλική υποβοήθηση. Εξελιγμένοι κινητήρες Duratorq TDCI (Diesel) και EcoBoost (Βενζίνη) που έχουν σχεδιαστεί και ρυθμιστεί κατάλληλα, ούτως ώστε να προσφέρουν την ελάχιστη δυνατή κατανάλωση. Αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων Ford Powershift, το οποίο συνδυάζει τα οφέλη ενός αυτόματου εξατάχυτου κιβωτίου, με τα οφέλη που προσφέρει το σύστημα μετάδοσης του διπλού συμπλέκτη. Ο δείκτης αλλαγής ταχυτήτων. Λάδια και λιπαντικά χαμηλότερης τριβής στον κινητήρα και στο κιβώτιο ταχυτήτων, με την προσθήκη των οποίων βελτιώνεται η απόδοση του οχήματος και η διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων. Ελαστικά χαμηλής τριβής, που μειώνουν την αντίσταση του οχήματος με το δρόμο. Ιμάντας χαμηλής τριβής, στα βοηθητικά συστήματα του αυτοκινήτου.

36 20 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Ταχύτερη θέρμανση του κινητήρα, ούτως ώστε να λειτουργεί για όσο το δυνατόν περισσότερο χρόνο σε κατάσταση ενδεικνύμενης θερμοκρασίας. Βελτίωση της αεροδυναμικής του αυτοκινήτου, για μικρότερη αντίσταση του αέρα κατά την κίνησή του. Η Ford έχει εγκαταστήσει κάποιες από τις παραπάνω τεχνολογίες σε όλο το στόλο των αυτοκινήτων της. Εν τούτοις, τα μοντέλα που φέρουν το σήμα ECOnetic και ενσωματώνουν όλες τις τεχνολογίες αυτές, είναι τα εξής: 1. Focus ECOnetic 2. Fiesta ECOnetic 3. Mondeo ECOnetic 4. Galaxy ECOnetic 5. S-MAX ECOnetic Volkswagen BlueMotion technologies Αντίστοιχα, η Volkswagen έχει προωθήσει την προσπάθειά της για μείωση των εκπομπών, κάτω από την ονομασία BlueMotion [17]. Κάποιες από τις τεχνολογίες που θα αναφερθούν παρακάτω, έχουν προστεθεί ήδη σε κάποια μοντέλα, στα οποία η εταιρεία δίνει την ονομασία BlueMotion Technologies, ούτως ώστε να γίνεται αντιληπτό, ότι έχει γίνει μεν η βελτιστοποίησή τους, αλλά ταυτόχρονα, να γίνεται και ένας σαφής διαχωρισμός με τις πλήρως οικολογικές εκδόσεις. Οι τεχνολογίες που έχουν τα BlueMotion αυτοκίνητα είναι: TSI (Βενζίνη) και TDI (Diesel) υπερτροφοδοτούμενοι κινητήρες, οι οποίοι είναι ελαφρύτεροι από τους υπόλοιπους φυσικής αναπνοής. Μακρύτερο κιβώτιο ταχυτήτων, έτσι ώστε για την ίδια ταχύτητα οι στροφές του κινητήρα να είναι πιο χαμηλές. Δείκτης αλλαγής ταχυτήτων, ο οποίος έχει πλέον προστεθεί στο σύνολο του στόλου των αυτοκινήτων της Volkswagen. Απ ευθείας έγχυση καυσίμου στον κύλινδρο (Direct fuel injection). Βελτιωμένη αεροδυναμική, για μείωση των τριβών του οχήματος με τον αέρα του περιβάλλοντος. Start-stop σύστημα, το οποίο σταματάει τη λειτουργία του κινητήρα όταν το όχημα βρίσκεται εν στάση. Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση, για πιο αποδοτική φόρτιση της μπαταρίας

37 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 21 Μείωση του βάρους του οχήματος με εναλλακτικά υλικά και αφαίρεση περιττών εξαρτημάτων. Ελαστικά τα οποία προσφέρουν καλύτερη πρόσφυση και ταυτόχρονα, χαμηλότερη τριβή κατά την κύλιση. Επανασχεδίαση της λειτουργίας του κινητήρα, με στόχο την μείωση της κατανάλωσής του, ιδιαίτερα στα χαμηλά φορτία. Τα BlueMotion μοντέλα είναι τα ακόλουθα: 1. Golf BlueMotion 2. Passat BlueMotion 3. Polo BlueMotion Επιπλέον, τα μοντέλα που φέρουν το σήμα Bluemotion Technologies και ενσωματώνουν τις τεχνολογίες αυτές, αλλά όχι όλες, είναι: 1. Golf BlueMotion Technologies 2. Passat BlueMotion Technologies 3. Polo BlueMotion Technologies 4. Beetle BlueMotion Technologies 5. Eos BlueMotion Technologies 6. Jetta BlueMotion Technologies 7. Touareg BlueMotion Technologies 8. Tiguan BlueMotion Technologies 9. Sharan BlueMotion Technologies 10. Touran BlueMotion Technologies 11. Scirocco BlueMotion Technologies 12. Up! BlueMotion Technologies BMW Efficient Dynamics technologies Η BMW από την πλευρά της, έχει εισάγει το δικό της πακέτο τεχνολογιών, υπό την ονομασία Efficient Dynamics [18]. Οι τεχνολογίες Efficient Dynamics περιλαμβάνουν: Start-stop σύστημα, το οποίο μπορεί να μειώσει τις εκπομπές CO 2 ακόμη και 5%. Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση, για πιο αποδοτική φόρτιση της μπαταρίας.

38 22 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Δείκτης αλλαγής ταχυτήτων. Βελτιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης των βοηθητικών συστημάτων. Μείωση του βάρους με αντικατάσταση υλικών. Τεχνολογία διπλής υπερτροφοδότησης, με turbo μεταβλητής γεωμετρίας. Electric Power Steering (EPS), το οποίο καταναλώνει λιγότερη ενέργεια από ότι το υδραυλικό σύστημα. Αεροδυναμικά βοηθήματα, όπως ο έλεγχος της ροής του αέρα στο εμπρόσθιο τμήμα του οχήματος. 8-τάχυτο αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων, σχεδιασμένο για μείωση των απωλειών και των τριβών. Ελαστικά χαμηλής τριβής, με ζάντες που βοηθούν τη ροή του αέρα στα πλαϊνά του αυτοκινήτου. Σχεδόν όλα τα μοντέλα της BMW έχουν τα παραπάνω χαρακτηριστικά. Μερικά όμως που φέρουν και την επωνυμία Efficient Dynamics και αξιοποιούν στο έπακρο τις τεχνολογίες αυτές, είναι τα μοντέλα των ακόλουθων σειρών Series Efficient Dynamics 2. 3-series Efficient Dynamics 3. 5-Series Efficient Dynamics 4. 6-Series Efficient Dynamics 5. 7-Series Efficient Dynamics 6. X-Series Efficient Dynamics Παράλληλα, άλλοι κατασκευαστές όπως η Toyota και η Fiat, έχουν εστιάσει εκτός από τις οικολογικές τεχνολογίες, σε διαφορετικής φιλοσοφίας αυτοκίνητα. Για παράδειγμα, η Toyota έχει επικεντρώσει τις έρευνές της στην κατηγορία των υβριδικών οχημάτων, (είτε πλήρως υβριδικά, είτε mild hybrid), ενώ, η Fiat, έχει αξιοποιήσει τα οφέλη που προσφέρει το φυσικό αέριο σαν εναλλακτικό καύσιμο κίνησης. Παρ όλα αυτά, η παρουσίαση των τεχνολογιών αυτών, ξεφεύγει από τους σκοπούς του παρόντος συγγράμματος και δεν θα αναλυθούν περαιτέρω.

39 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ- ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ CO Εισαγωγή στη νομοθεσία Το 2009, η Ευρωπαϊκή Ένωση εξέδωσε την οδηγία No 443/2009, με στόχο τη μείωση των εκπομπών CO 2 από τα καινούρια επιβατικά οχήματα, στο επίπεδο των 130 g/km το 2012 [19,20]. Κάποια βασικά στοιχεία της οδηγίας αυτής είναι τα εξής: Συσχέτιση βάρους - εκπομπών CO 2 Ο μέσος όρος εκπομπών όλου του στόλου των οχημάτων στα κράτη της Ευρωπαϊκής Ένωσης που πρέπει να επιτευχθεί, είναι γενικά τα 130 g/km. Με την εισαγωγή μιας καμπύλης συσχέτισης βάρους εκπομπών CO 2, σημαίνει ότι τα μεγαλύτερης μάζας οχήματα, μπορούν να έχουν υψηλότερες εκπομπές από ότι τα πιο ελαφριά, με την προϋπόθεση όμως ότι ο μέσος όρος των εκπομπών δεν θα ξεπερνά το γενικό όριο που έχει τεθεί. Η μάζα των αυτοκινήτων λοιπόν, χρησιμοποιείται ως διαχωριστικός παράγοντας μεταξύ του συνολικού στόχου και του επιμέρους στόχου του εκάστοτε κατασκευαστή. Η συνάρτηση που χρησιμοποιείται, είναι μια γραμμική σχέση μεταξύ των επιτρεπόμενων ορίων CO 2 και της μέσης μάζας των αυτοκινήτων που έχουν καταγραφεί. Συγκεκριμένα, οι εκπομπές CO 2 για κάθε καινούργιο επιβατικό αυτοκίνητο, υπολογίζονται με τον εξής τύπο: Από το έτος 2012 έως το έτος 2015: CO 2 (g/km) = a * (M M ο ) Όπου, M = μάζα του οχήματος σε κιλά (kg) M ο = kg a = 0,0457 Μέχρι το έτος 2015 το Μ ο έχει τεθεί ίσο με kg, το οποίο αντιπροσωπεύει τη μέση μάζα των επιβατικών αυτοκινήτων που πωλήθηκαν στην Ευρώπη το Από το 2016 και μετά, το Μ ο θα ορίζεται με βάση τις εξελίξεις στη μέση μάζα των οχημάτων. Σταδιακή εισαγωγή των νομοθετημένων ορίων Η Ευρωπαϊκή Ένωση, υποχρεώνει τους κατασκευαστές, να συμμορφωθούν με τα νέα όρια κατά ένα αυξανόμενο ποσοστό ανά έτος. Συγκεκριμένα, για το 2012 το 65% των καινούριων οχημάτων που

40 24 ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ- ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ CO2 εγγράφονται για τον κάθε κατασκευαστή, πρέπει να είναι σύμφωνα με τα νέα όρια. Αντίστοιχα, για το έτος 2013 το ποσοστό αυτό αυξάνεται στο 75%, ενώ το 2014 αυξάνεται στο 80%. Τέλος, το 2015 όλα τα καινούρια οχήματα (100%) θα πρέπει να τηρούν το όριο των 130 g/km. Μακροπρόθεσμοι στόχοι Ένας πρώιμος στόχος των 95 g/km έχει τεθεί για το έτος Ο στόχος αυτός, καθώς και επιπλέον λεπτομέρειες για το πώς θα επιτευχθεί, θα οριστούν τα επόμενα χρόνια. Βάση εγγραφών των καινούριων επιβατικών αυτοκινήτων Για την καλύτερη παρακολούθηση της πορείας των απαιτούμενων μειώσεων και από την Ευρωπαϊκή Ένωση αλλά και από τους κατασκευαστές, στην παραπάνω οδηγία συμπεριλαμβάνεται και ένα άρθρο, σύμφωνα με το οποίο, από το έτος 2010 και μετά, κάθε κράτος μέλος της Ευρωπαικής Ένωσης, είναι υποχρεωμένο, να συντάσσει μια βάση δεδομένων σχετικά με τα καινούρια επιβατικά οχήματα που καταγράφονται στη χώρα αυτή. Στο τέλος του έτους, κάθε μέλος, πρέπει να υποβάλει τη σχετική αυτή λίστα στην επιτροπή. 3.2 Μέθοδος καταγραφής των καινούριων αυτοκινήτων Πιο συγκεκριμένα, τα στοιχεία που απαιτούνται για το κάθε νέο όχημα που εγγράφεται, είναι τα ακόλουθα: 1. Το όνομα του κατασκευαστή 2. Διάφοροι κωδικοί, που αφορούν τον τύπο και την έκδοση του οχήματος, αλλά και την έκδοση της μηχανής 3. Το όνομα του μοντέλου 4. Διάφορα τεχνικά στοιχεία όπως, 4.1. Η μάζα του οχήματος 4.2. Το μήκος και το πλάτος του 4.3. Ο τύπος του καυσίμου που χρησιμοποιεί το όχημα 4.4. Οι εκπομπές CO 2 του οχήματος σε (g/km) 4.5. Ο κυβισμός και η ιπποδύναμη της μηχανής Στη συνέχεια, η ευρωπαϊκή υπηρεσία προστασίας του περιβάλλοντος (ΕΕΑ), συλλέγει τα στοιχεία αυτά και πραγματοποιεί διάφορους ποιοτικούς ελέγχους, ούτως ώστε να αξιολογήσει την αξιοπιστία και την ακρίβεια των δεδομένων. Στο τέλος της φάσης αυτής, δημοσιεύεται μια προσωρινή λίστα με τις εγγραφές αυτές και ταυτόχρονα, ενημερώνονται οι κατασκευαστές για τις επιδόσεις τους, όσον αφορά τη βελτίωση που επιτεύχθηκε στη μείωση των εκπομπών CO 2.

41 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 25 Παράλληλα, οι κατασκευαστές, έχουν το δικαίωμα εντός τριών μηνών από τη δημοσίευση των προσωρινών δεδομένων, να πληροφορήσουν την επιτροπή για τυχόν λάθη και παραλήψεις στη βάση. Η ΕΕΑ, αξιολογεί τις προτεινόμενες διορθώσεις και στα τέλη Οκτωβρίου του κάθε έτους, δημοσιεύει την ολοκληρωμένη λίστα με τα τελικά δεδομένα. Διάγραμμα 3.1: Σχηματική αναπαράσταση της διαδικασίας καταγραφής των καινούριων επιβατικών αυτοκινήτων στη βάση δεδομένων CO 2 [25] Οι προσωρινές αλλά και οι τελικές βάσεις δεδομένων για κάθε έτος, από το 2010 μέχρι και το 2013, είναι διαθέσιμες στο κοινό, μέσω της επίσημης ιστοσελίδας της Ευρωπαϊκής Ένωσης, στο σύνδεσμο Με τον τρόπο αυτό, η Eυρωπαϊκή Yπηρεσία Περιβάλλοντος μπορεί να διαπιστώσει κατά πόσο επιτυγχάνονται οι απαιτούμενες μειώσεις στις εκπομπές CO 2, καθώς επίσης και διάφορα άλλα στατιστικά στοιχεία, όπως η τάση των πωλήσεων των καινούριων οχημάτων, η εξέλιξη του κυβισμού τους, η τάση στην αύξηση ή μείωση της ιπποδύναμης κ.α. Στο τέλος κάθε έτους, η επιτροπή δημοσιεύει μια τεχνική έκθεση, στην οποία παρουσιάζονται διάφορα τεχνικά στοιχεία για κάθε κατασκευαστή αλλά και κράτος μέλος ξεχωριστά, όπως: α) ο στόχος των εκπομπών β) οι μέσες εκπομπές CO 2 γ) η διαφορά μεταξύ των μέσων εκπομπών CO 2 και του στόχου των εκπομπών δ) οι μέσες εκπομπές CO 2 για όλα τα καινούργια επιβατικά αυτοκίνητα ε) η μέση μάζα για όλα τα νεοεγγραφόμενα επιβατικά οχήματα

42 Πωλήσεις 26 ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ- ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ CO2 3.3 Ενδεικτικά αποτελέσματα από την ανάλυση της βάσης δεδομένων CO2 Παρακάτω, παρουσιάζονται σε μορφή διαγραμμάτων, ορισμένα χρήσιμα δεδομένα, τα οποία εξάγονται από τα τέσσερα έτη που έγινε η καταγραφή των καινούριων επιβατικών αυτοκινήτων. Αρχικά, εμφανίζονται οι συνολικές πωλήσεις των οχημάτων για το κάθε έτος. Όπως είναι αναμενόμενο, παρατηρείται μια πτωτική τάση, λόγω κυρίως της γενικής οικονομικής ύφεσης που είχε ως συνέπεια τη μείωση των πωλήσεων. Συγκεκριμένα, από το 2009 μέχρι το 2013, η μείωση που σημειώθηκε, ήταν της τάξης του 10%. 13,500,000 Συνολικές πωλήσεις 13,000,000 12,500,000 12,000,000 11,500,000 11,000,000 10,500,000 10,000, Διάγραμμα 3.2: Συνολικές πωλήσεις αυτοκινήτων ανά έτος Το μεγαλύτερο ποσοστό των καινούριων εγγραφών, καλύπτεται από συγκεκριμένους κατασκευαστές, οι οποίοι έχουν σταθερά τις υψηλότερες πωλήσεις. Πρώτη με διαφορά είναι η Volkswagen, ενώ, το 2010, ακολουθούσε η Renault, χάνοντας όμως τη δεύτερη θέση τα επόμενα έτη από τη Ford. Στο επόμενο διάγραμμα, παρουσιάζονται οι πωλήσεις των 11 μεγαλύτερων κατασκευαστών. Εντύπωση προκαλεί το γεγονός, ότι παρ όλο που υπήρχαν ανακατατάξεις, αυτοί οι κατασκευαστές, παρέμειναν στις 11 πρώτες θέσεις.

43 Πωλήσεις ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 27 1,800,000 1,600,000 1,400,000 1,200,000 1,000, , , , ,000 0 Πωλήσεις των 11 μεγαλύτερων κατασκευαστών Διάγραμμα 3.3: Πωλήσεις για τους 11 μεγαλύτερους κατασκευαστές τα έτη Αναλύοντας την κατανομή των νεοεγγραφόμενων οχημάτων, ανάλογα με τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιούν, παρατηρείται ότι το μεγαλύτερο μερίδιο της αγοράς, καλύπτεται από τα πετρελαιοκίνητα αυτοκίνητα, με ποσοστά πάνω από το 50%, ενώ, αρκετά υψηλά, είναι και τα ποσοστά των αυτοκινήτων με βενζίνη (περίπου 43%). Αντίστοιχα, παρατηρείται μια σταθερή τάση στα οχήματα που χρησιμοποιούν εναλλακτικά καύσιμα κίνησης, όπως είναι το υγραέριο (LPG), το φυσικό αέριο (CNG), τα βιοκαύσιμα κ.α. Τα ποσοστά εγγραφών των οχημάτων αυτών, κυμαίνονται σε πολύ χαμηλά επίπεδα, ενδεικτικό του γεγονότος, ότι οι τύποι των αυτοκινήτων που χρησιμοποιούν τα καύσιμα αυτά, δεν είναι ακόμη αρκετά διαδεδομένοι.

44 Κυβισμός κινητήρα (κ.ε.) Εγγραφές (%) 28 ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ- ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ CO2 60% 55% 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Εγγραφές ανά καύσιμο Βενζίνη Diesel Άλλα καύσιμα Διάγραμμα 3.4: Ποσοστό εγγεγραμμένων οχημάτων ανά τύπο καυσίμου! Σημείωση: Η εξαγωγή των ποσοστών των εγγραφών, ανάλογα με τον τύπο του καυσίμου, έγινε με παράγοντα τις εγγραφές που είχαν συμπληρωμένο το αντίστοιχο πεδίο «Fuel Type» στη βάση δεδομένων και όχι με παράγοντα τις συνολικές εγγραφές που παρουσιάστηκαν στο Διάγραμμα 3.2. Εκθέτοντας τα δεδομένα όσον αφορά τον κυβισμό, είναι εμφανής η διαφορά μεταξύ των δύο τύπων κινητήρων. Συγκεκριμένα, στους κινητήρες diesel, παρατηρείται μια σταθερή τάση στα κυβικά εκατοστά, με μια μικρή αύξηση το τελευταίο έτος. Αντίθετα, οι κατασκευαστές επιλέγουν όλο και μικρότερου κυβισμού κινητήρες για τα βενζινοκίνητα οχήματά τους, δεδομένου και της πρακτικής του downsizing που εφαρμόζουν Κυβισμός ανά καύσιμο Βενζίνη Diesel Διάγραμμα 3.5: Μέσος κυβισμός κινητήρων για βενζίνη και diesel

45 CO2 (g/km) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 29! Σημείωση: Η εξαγωγή του μέσου κυβισμού των κινητήρων, ανάλογα με τον τύπο του καυσίμου, έγινε με παράγοντα τις εγγραφές που είχαν συμπληρωμένο το αντίστοιχο πεδίο «Engine capacity» στη βάση δεδομένων και όχι με παράγοντα τις συνολικές εγγραφές, που παρουσιάστηκαν στο Διάγραμμα 3.2. Ένα ακόμη πολύ σημαντικό στοιχείο που εξάγεται από τη βάση δεδομένων, είναι η πορεία των εκπομπών CO 2 των αυτοκινήτων. Παρακάτω, παρουσιάζονται οι εκπομπές CO 2 για τα οχήματα diesel και βενζίνης, καθώς όπως αποδείχθηκε και προηγουμένως, αποτελούν το μεγαλύτερο μερίδιο της αγοράς (συνολικά περίπου το 95%) Εκπομπές CΟ2 ανά καύσιμο Βενζίνη Diesel Διάγραμμα 3.6: Τάση των εκπομπών CO 2 για βενζίνη και diesel Όπως φαίνεται, υπάρχει μια πτωτική τάση και για τους δύο τύπους καυσίμου, με τη μεγαλύτερη μείωση να εμφανίζεται στα βενζινοκίνητα οχήματα, καθώς επιτυγχάνεται μία ελάττωση των εκπομπών κατά 10%. Η αντίστοιχη μείωση των diesel, ανέρχεται στο 8%. Βέβαια, οι αρχικές εκπομπές των πετρελαιοκίνητων αυτοκινήτων, είναι μικρότερες από αυτές των βενζινοκίνητων (139 g/km έναντι 143 g/km). Το γεγονός αυτό, οφείλεται στο διαφορετικό τρόπο λειτουργίας των κινητήρων diesel, σε σχέση με τους αντίστοιχους βενζινοκινητήρες, κάτι που συνεπάγεται εν τέλει και στη διαφοροποίηση του βαθμού απόδοσής τους. Η βασική διαφορά, έγκειται στον τρόπο διεξαγωγής της καύσης. Στην περίπτωση του πετρελαιοκινητήρα, μέσω των βαλβίδων εισαγωγής, εισέρχεται καθαρός αέρας, ο οποίος συμπιέζεται και την κατάλληλη στιγμή, οι εγχυτήρες ψεκάζουν το καύσιμο σε υψηλή πίεση ώστε να έχει τη μορφή σταγονιδίων, για να είναι όσο το δυνατόν πιο ομοιόμορφη η σύστασή του. Λόγω των συνθηκών πίεσης και θερμοκρασίας που επικρατούν, το καύσιμο αυταναφλέγεται, εκτονώνοντας το έμβολο και παράγοντας το επιθυμητό έργο. Αντίστοιχα, στους βενζινοκινητήρες, το καύσιμο αναμιγνύεται με τον

46 30 ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ- ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ CO2 εισερχόμενο αέρα πριν από τις βαλβίδες εισαγωγής. Ακολουθεί η φάση της συμπίεσης, όπως και στην περίπτωση του diesel, με τη διαφορά όμως, ότι η ανάφλεξη του μίγματος γίνεται με τη βοήθεια του σπινθηριστή, ο οποίος παρέχει την απαραίτητη ενέργεια για την έναρξη της καύσης. Εν τούτοις, όπως συζητήθηκε και στο 2 ο κεφάλαιο για την εξέλιξη της τεχνολογίας της καύσης, γίνεται όλο και πιο διαδεδομένη η απ ευθείας έγχυση του καυσίμου στον κύλινδρο και στους κινητήρες με βενζίνη (μέθοδος GDI). Έτσι σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει εισαγωγή μόνο αέρα. Βέβαια, η ανάφλεξη γίνεται και πάλι με σπινθηριστή και όχι με συμπίεση, όπως στην περίπτωση diesel. Ένα σημαντικό μειονέκτημα των βενζινοκινητήρων, αποτελεί ο περιορισμός της δυνατότητας συμπίεσης του μίγματος. Όταν χρησιμοποιούνται υψηλοί λόγοι συμπίεσης, η θερμοκρασία του μίγματος αυξάνεται πάνω από τη θερμοκρασία αυτανάφλεξης του καυσίμου, προκαλώντας έτσι την πρόωρη και απότομη καύση του. Το φαινόμενο αυτό, ονομάζεται και «χτύπημα» του κινητήρα λόγω του χαρακτηριστικού ήχου που παράγεται [32]. Η αυτανάφλεξη πρέπει να αποφεύγεται στις μηχανές ανάφλεξης με σπινθήρα, καθώς μειώνει την απόδοση της καύσης και εντείνει τη φθορά του κινητήρα. Για το λόγο αυτό, η θερμοκρασία λειτουργίας των βενζινοκινητήρων (συνηθισμένη θερμοκρασιακή περιοχή λειτουργίας είναι 2000Κ), είναι πολύ χαμηλότερη από ότι στους diesel κινητήρες, όπου η περιοχή λειτουργίας τους είναι περίπου στα 2700Κ. Ο περιορισμός αυτός, δημιουργεί ένα άνω όριο στο μέγιστο λόγο συμπίεσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί και συνεπώς, περιορίζει την αύξηση της απόδοσης του κινητήρα που όπως είναι γνωστό, εξαρτάται και από το βαθμό της συμπίεσης. Οι τυπικοί λόγοι συμπίεσης στους βενζινοκινητήρες είναι περίπου 8 με 12. Στους πετρελαιοκινητήρες, όπου προφανώς δεν υπάρχει το πρόβλημα αυτό, οι λόγοι συμπίεσης είναι αρκετά μεγαλύτεροι και πιο συγκεκριμένα στην περιοχή 15 έως 22. Μια επιπλέον παράμετρος που επηρεάζει την απόδοση της καύσης, είναι ο λόγος των ειδικών θερμοτήτων. Η παρουσία των μεγαλύτερων μορίων του καυσίμου στο μίγμα εισαγωγής στους βενζινοκινητήρες, ελαττώνει το λόγο των ειδικών θερμοτήτων και κατά συνέπεια την απόδοση της μηχανής. Στους κινητήρες diesel αντίστοιχα, υπάρχει μόνο η εισαγωγή αέρα, ο οποίος έχει σαφώς μικρότερα μόρια. Έτσι, ο λόγος των ειδικών θερμοτήτων παίρνει μεγαλύτερες τιμές, κάτι που συνεπάγεται σε μεγαλύτερη απόδοση. Επιπλέον, η παρουσία του συστήματος στραγγαλισμού στους κινητήρες με βενζίνη, οδηγεί σε απώλειες πίεσης κατά την εισαγωγή του αέρα. Παρ όλα αυτά, το μέγεθος και το βάρος των πετρελαιοκινητήρων, είναι σημαντικά μεγαλύτερο από ότι των κινητήρων με βενζίνη (Διάγραμμα 3.5). Συνεπώς, οι πρώτοι υφίστανται περισσότερες απώλειες λόγω τριβών. Μια ακόμη σημαντική διαφορά, είναι η αναλογία αέρα- καυσίμου που χρησιμοποιείται κατά την καύση. Από τη δεκαετία του 1990, έγινε υποχρεωτική η χρήση του τριοδικού καταλύτη στα οχήματα βενζίνης. Για τη σωστή λειτουργία του καταλύτη, η καύση θα πρέπει να γίνεται με στοιχειομετρική αναλογία αέρα- καυσίμου [2]. Αντίθετα, η αναλογία αέρα- καυσίμου στους κινητήρες πετρελαίου, μπορεί να μεταβάλλεται σε ένα εύρος τιμών, διατηρώντας πάντα όμως περίσσεια αέρα (φτωχό μίγμα), γεγονός, το οποίο μειώνει τις απώλειες θερμότητας κατά την καύση.

47 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 31 Όλα τα παραπάνω συντελούν στη μείωση της ενέργειας που αποδίδεται κατά την καύση του καυσίμου στον κινητήρα. Ενδεικτικά αναφέρεται, ότι για τα οχήματα diesel ο βαθμός απόδοσης κυμαίνεται από 35% έως 40%, ενώ αντίστοιχα, στα οχήματα με βενζίνη ο βαθμός απόδοσης είναι περίπου 30%. 3.4 Πρακτική στην Emisia S.A. Παρ όλα αυτά, η βάση δεδομένων ακόμη και στην τελική της μορφή, είναι αρκετά ελλιπής και με ένα μεγάλο αριθμό λαθών. Για τον λόγο αυτό, βασικός στόχος της πρακτικής εργασίας, ήταν η εξέταση, η διόρθωση και η συμπλήρωση της βάσης αυτής, ούτως ώστε να ανταποκρίνεται όσο το δυνατόν περισσότερο στα πραγματικά δεδομένα. Κατά την περίοδο των τριών μηνών της πρακτικής άσκησης, εξετάστηκαν 10 διαφορετικοί κατασκευαστές, που ήταν οι εξής: Volkswagen Toyota (+ Lexus) BMW Fiat Ford Citroen Seat Peugeot Opel Τρόπος προσέγγισης Αρχικά, από τη συνολική βάση δεδομένων της Ευρωπαϊκής επιτροπής, επελέγη η εκάστοτε εταιρεία που ενδιέφερε. Στη συνέχεια, μεταφέρθηκαν τα επιλεγμένα δεδομένα σε ένα υπολογιστικό φύλλο Excel και δημιουργήθηκαν καινούριες στήλες, στις κατηγορίες που έπρεπε να γίνουν οι διορθώσεις, ούτως ώστε να είναι εφικτή η σύγκριση των αλλαγών που πραγματοποιήθηκαν με τα αρχικά δεδομένα της κάθε εγγραφής. Το πρώτο βήμα διόρθωσης, ήταν ο διαχωρισμός της ονομασίας του κάθε μοντέλου. Πολλές εγγραφές είχαν λάθος την εμπορική ονομασία και συνεπώς, η περαιτέρω επεξεργασία γινόταν αρκετά πιο δύσκολη, αν όχι αδύνατη.

48 32 ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ- ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ CO2 Πίνακας 3.1: Διόρθωση αρχικής ονοματολογίας στο BMW 3-Series Cn 320D COUPE E92 N47 325D COUPE E92 N57 325D COUPE E92 N57 330D COUPE E92 N57 330D COUPE E92 N57 335D COUPE E92 M57Y 3ER REIHE 316I TOURING E91 N43 318I TOURING FLEET E91 N47 318I TOURING E91 N43 320I TOURING E91 N43 320I TOURING E91 N43 318D TOURING FLEET E91 N47TÜ 318D TOURING FLEET E91 N47TÜ 325I TOURING E91 N53 325I TOURING E91 N53 335I XDRIVE TOURING E91 N55 335I XDRIVE TOURING E91 N55 325I XDRIVE TOURING E91 N53 325I XDRIVE TOURING E91 N53 330I XDRIVE TOURING E91 N53 330D XDRIVE TOURING E91 N57 330D XDRIVE TOURING E91 N57 335D TOURING E91 M57 Cn_COR 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series 3-Series Επόμενο βήμα, ήταν η διόρθωση του κυβισμού και της ιπποδύναμης του κινητήρα. (Για το έτος 2010 δεν ήταν υποχρεωτική η καταγραφή της ιπποδύναμης συνεπώς η διόρθωση έγινε μόνο με τη συμπλήρωση κάποιων κενών κελιών). Επιπλέον, οι κατασκευαστές στην προσπάθειά τους να συμμορφωθούν με τα προβλεπόμενα όρια εκπομπών έχουν εισάγει διάφορα όπως ήδη συζητήθηκε κάποια «πακέτα» νέων τεχνολογιών και βελτιώσεων των υπαρχόντων με διάφορες ονομασίες (ECOnetic, BlueMotion κ.α.). Έτσι, έγινε η προσπάθεια καταγραφής σε όσους κατασκευαστές ήταν αυτό δυνατό των μοντέλων και των εκδόσεων τους που έφεραν την ονομασία αυτή. Τέλος, μικρές αλλαγές λόγω του μεγάλου εύρους των τιμών που υπήρξε πραγματοποιήθηκαν στα δεδομένα της μάζας και των διαστάσεων. Οι διαφοροποιήσεις των αποτελεσμάτων ήταν αρκετά εμφανής κάτι που διακρίνεται και στα παρακάτω ενδεικτικά διαγράμματα.

49 Ποσοστό (%) Ποσοστό (%) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 33 Ποσοστό EcoBoost και ECOnetic αυτοκινήτων πριν τη διόρθωση 1.0% 0.8% 0.6% 0.4% 0.2% 0.0% Διάγραμμα 3.7: Ποσοστό εγγεγραμμένων αυτοκινήτων με την εμπορική ονομασία EcoBoost και ECOnetic πριν τη διόρθωση της βάσης δεδομένων 14% 12% 10% Ποσοστό EcoBoost και ECOnetic αυτοκινήτων μετά τη διόρθωση 8% 6% 4% ECOBOOST ECONETIC 2% 0% Διάγραμμα 3.8: Ποσοστό εγγεγραμμένων οχημάτων με την εμπορική ονομασία EcoBoost και ECOnetic μετά τη διόρθωση της βάσης δεδομένων

50 34 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ 4. ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Για να είναι δυνατόν να εξαχθεί ένα στατιστικό μοντέλο, το οποίο θα απεικονίζει τη μείωση των εκπομπών CO 2 για κάθε όχημα που προσομοιώνεται, θα πρέπει να γίνει η ανάλυση ενός ικανοποιητικού δείγματος αυτοκινήτων και να καταγραφούν οι κυριότερες τεχνολογίες που εισάγονται (πχ. σύστημα start-stop), ή βελτιώνονται σημαντικά (πχ. αεροδυναμική), αλλά και σε ποιο βαθμό γίνεται αυτό από τους κατασκευαστές, ούτως ώστε να πετύχουν την επιθυμητή μείωση. Αρχικά λοιπόν, παρατίθενται κάποια γενικά στοιχεία σχετικά με την μεθοδολογία που ακολουθήθηκε κατά τη διαδικασία της ανάλυσης, ορισμένες δυσκολίες που αντιμετωπίστηκαν στην εύρεση των δεδομένων, καθώς και παραδοχές που έγιναν. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η ανάλυση του κάθε αυτοκινήτου ξεχωριστά, ενώ στο τέλος του σχολιασμού κάθε κατασκευαστή, παρατίθεται ένας συνοπτικός πίνακας με τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα. 4.1 Τρόπος διαλογής του δείγματος Το πρώτο βήμα, ήταν η επιλογή ενός αντιπροσωπευτικού δείγματος επιβατικών αυτοκινήτων που θα έδειχναν τη γενικότερη τάση της αγοράς στον τομέα αυτόν. Από τη στιγμή που το εξαγόμενο στατιστικό μοντέλο θα πρέπει να έχει όσο το δυνατόν μεγαλύτερη γενική ισχύ και να εφαρμόζεται με ικανοποιητικά αποτελέσματα σε όλους τους τύπους αυτοκινήτων, ανεξαρτήτως κυβισμού και είδος καυσίμου, η διαλογή έγινε με σκοπό να καλύψει ένα ευρύ φάσμα μοντέλων, με όσο το δυνατόν διαφορετικά χαρακτηριστικά. Προφανώς, ήταν ευκολότερο η επιλογή να γίνει από τα αυτοκίνητα των κατασκευαστών που είχαν ήδη ως ένα βαθμό, αναλυθεί και κατά τη διάρκεια της πρακτικής άσκησης. Από τις 5 βασικές εταιρείες που είχαν επεξεργαστεί λοιπόν, επιλέχθηκαν συνολικά 16 αυτοκίνητα από αυτές, 8 βενζινοκίνητα και 8 πετρελαιοκίνητα, με διαφορετικού κυβισμού κινητήρες και αναλύθηκαν σε ένα χρονικό ορίζοντα 6 έως 10 ετών. Επιπλέον, επειδή η κάθε σειρά της BMW έχει αυτοκίνητα με διαφορετικά χαρακτηριστικά, (για παράδειγμα η Σειρά-1 έχει το 116i, το 118i κλπ.), επιλέχθηκε ένα αντιπροσωπευτικό μοντέλο και η κάθε σειρά εξετάστηκε με βάση αυτό. Επίσης, η Volkswagen είναι σταθερά πρώτη στις πωλήσεις για τα έτη (σύμφωνα και με το Διάγραμμα 3.3). Κρίθηκε λοιπόν σκόπιμο, να επιλεγούν από τον κατασκευαστή αυτόν 4 αυτοκίνητά προς ανάλυση, σε αντίθεση με τις υπόλοιπες εταιρείες από τις οποίες επιλέχθηκαν από 3. Για τη διαλογή του δείγματος, αρχικά καταρτίστηκαν πίνακες με τις συνολικές πωλήσεις του κάθε κατασκευαστή για τα έτη από το 2010 μέχρι και το 2013, με βάση τις εγγραφές που υπήρχαν στην βάση δεδομένων της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Πρωταρχικό κριτήριο στην επιλογή των αυτοκινήτων του δείγματος, ήταν η εμπορική ζήτηση. Στη συνέχεια, με τη χρήση του προγράμματος Access, έγινε περαιτέρω διαχωρισμός ανά τύπο καυσίμου. Παρ όλα αυτά, σε μερικές περιπτώσεις, ορισμένα μοντέλα, δεν είχαν κάποια εμφανής βελτίωση στα χαρακτηριστικά τους για το καύσιμο με τις

51 CO 2 (g/km) Εγγραφές ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 35 περισσότερες πωλήσεις και συνεπώς, δεν υπήρχε κάποια αξιοσημείωτη μείωση των εκπομπών CO 2. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα, είναι το Fiat 500, η βενζινοκίνητη έκδοση του οποίου, έχει σημαντικά περισσότερες πωλήσεις από ότι η αντίστοιχη diesel, όπως φαίνεται και στο παρακάτω διάγραμμα Εγγραφές Fiat 500 Βενζίνη Diesel Διάγραμμα 4.1: Αριθμός εγγραφών για το Fiat 500 για βενζίνη και diesel Εν τούτοις, από το 2007 που βγήκε για πρώτη φορά στην παραγωγή, μέχρι το 2013 που γίνεται η ανάλυση, δεν προκύπτει κάποια αξιοσήμαντη τεχνολογική βελτίωση, ενώ αντίστοιχα στην diesel έκδοση, υπάρχει σημαντική διαφοροποίηση, με την αντικατάσταση του υπάρχοντος κινητήρα με καινούριο βελτιωμένης τεχνολογίας (multijet II) [17]. Η διακύμανση των εκπομπών CO 2 για την βενζινοκίνητη έκδοση, οφείλεται κατά κύριο λόγο στη διαφοροποίηση των πωλήσεων, παρά στην βελτίωση των χαρακτηριστικών του αυτοκινήτου. Αντίθετα, η τάση των εκπομπών στη diesel έκδοση, είναι επακόλουθο των βελτιώσεων που υπήρξαν. 125 Εκπομπές CO 2 Fiat 500 Βενζίνη Diesel Διάγραμμα 4.2: Τάση των εκπομπών CO 2 για το Fiat 500 για βενζίνη και diesel

52 36 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Στη συνέχεια, για τα 16 επιλεγμένα αυτοκίνητα, έγινε εκ νέου διαλογή με βάση τον κυβισμό αλλά και την ιπποδύναμή τους. Μερικές φορές, εκδόσεις των αυτοκινήτων που αρχικά επιλέχθηκαν, εισήλθαν στην αγορά μετά το Σε αυτές τις περιπτώσεις, όπου ήταν δυνατόν, τέθηκε ως κύριο κριτήριο η επιλογή εκδόσεων που προϋπήρχαν από προηγούμενα έτη, ούτως ώστε να γίνει πιο εκτενής η ανάλυση, αφήνοντας σε δεύτερη μοίρα το κριτήριο των πωλήσεων. Τα αυτοκίνητα που τελικά επιλέχθηκαν ως στατιστικό δείγμα και αναλύονται στο κεφάλαιο αυτό, παρουσιάζονται στον Πίνακα 4.1.! Σημείωση: Από το σημείο αυτό και μέχρι το τέλος του συγγράμματος, στους πίνακες όπου υπάρχει στήλη στην οποία αναγράφεται «Κατασκ.», εννοείται η κατασκευάστρια εταιρεία.! Σημείωση: Για την ανάλυση της Σειράς-1 της BMW, επιλέχθηκε το 118i. Για τη Σειρά-3, επιλέχθηκε αντίστοιχα το 320d και τέλος, για τη Σειρά-Χ3, επιλέχθηκε το 20d xdrive. Στους υπόλοιπους πίνακες εκτός του 4.1, όπου αναγράφονται τα αυτοκίνητα του δείγματος, θα αναφέρεται μόνο το επιλεγμένο μοντέλο, «εκπροσωπώντας» όμως, όλη την εκάστοτε σειρά. Πίνακας 4.1: Τα εξεταζόμενα οχήματα στην ανάλυση Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Κυβισμός Segment BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i (1-Series) Βενζίνη 1995 κ.ε. D 320d (3-Series) Diesel 1995 κ.ε. D 20d xdrive (X3-Series) Diesel 1995 κ.ε. SUV 500 Diesel 1248 κ.ε. A PANDA Βενζίνη 1242 κ.ε. MPV PUNTO Βενζίνη 1242 κ.ε. C FOCUS Diesel 1560 κ.ε. C MONDEO Diesel 1997 κ.ε. D FIESTA Βενζίνη 1242 κ.ε. B AURIS Diesel 1364 κ.ε. C AURIS Βενζίνη 1598 κ.ε. C YARIS Βενζίνη 998 κ.ε. A GOLF Βενζίνη 1197 κ.ε. C GOLF Diesel 1598 κ.ε. C PASSAT Diesel 1968 κ.ε. D POLO Βενζίνη 1197 κ.ε. B Για το κάθε ένα όχημα ξεχωριστά λοιπόν, αρχικά επιλέχθηκε ένα έτος αναφοράς. Αν και δεν υπήρχε συγκεκριμένος περιορισμός σχετικά με το ακριβές έτος που θα χρησιμοποιηθεί σαν έτος αναφοράς, έγινε προσπάθεια να επιλεγεί ένα έτος μεταξύ του 2006 και του Έτσι, δεν θα υπήρχαν εκδόσεις

53 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 37 αυτοκινήτων που είτε θα είχαν δραματικές αλλαγές στα χαρακτηριστικά τους (πχ. ριζική βελτίωση του κινητήρα), είτε δεν θα είχαν καμία ουσιαστική βελτίωση. Παρ όλα αυτά, πολλοί κατασκευαστές, έκανα συχνές βελτιώσεις στα αυτοκινητά τους, βγάζοντας καινούριες εκδόσεις με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Αντίθετα, άλλα μοντέλα, παρέμειναν τα ίδια για πολλά χρόνια και έτσι, ήταν αναγκαίο να επιλεγούν παλαιότερα έτη αναφοράς, ακόμη και του 2004, όπως στην περίπτωση της BMW για τα 118i και 320d. Οπότε, σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του μοντέλου αναφοράς και τις προϋπάρχουσες τεχνολογίες του αυτοκινήτου, διεξήχθη η ανάλυση και η καταγραφή των βελτιώσεων και των τροποποιήσεων που έγιναν καθώς και η ποσοτικοποίηση της μείωσης που επιτεύχθηκε Συμβατικά και οικολογικά μοντέλα Κατά τη διάρκεια της ανάλυσης, παρατηρήθηκε ότι εκτός των «συμβατικών» εκδόσεων των αυτοκινήτων, υπήρχαν και καταγραφές «οικολογικών» εκδόσεών τους. (Η διαφορά μεταξύ των «συμβατικών» και των «οικολογικών» εκδόσεων παρουσιάστηκε στο 2 ο κεφάλαιο στη συζήτηση για τις τεχνολογίες). Για την περίπτωση αυτών, θεωρήθηκε προτιμότερο να μη ληφθούν υπόψιν στην ποσοτικοποίηση της μείωσης και στην καταγραφή των τεχνολογιών που προστέθηκαν, καθώς, αφ ενός οι πωλήσεις τους ήταν αρκετές τάξεις μεγέθους μικρότερες από τις αντίστοιχες εκδόσεις των «συμβατικών» και αφ ετέρου, πολλές φορές, παρατηρήθηκε στην αντίστοιχη «οικολογική» έκδοση η πλήρης διαφοροποίηση της ιπποδύναμης του κινητήρα αλλά και του κυβισμού του. Ενδεδειγμένο παράδειγμα μιας τέτοιας περίπτωσης είναι το Ford Mondeo, στο οποίο, ενώ εξετάζεται η πετρελαιοκίνητη έκδοση των 1997 κ.ε., οι «οικολογικές» εκδόσεις με το εμπορικό σήμα Econetic, παράγονται στα 1753 κ.ε. και στα 1997 κ.ε. για το έτος 2008 και στα 1560 κ.ε. για το έτος Πίνακας 4.2: Διαφοροποίηση συμβατικών και οικολογικών εκδόσεων για το Ford Mondeo Όνομα μοντέλου: Μοντέλο Econetic 1st Econetic 2nd Facelift Mondeo αναφοράς generation generation Έτος CC 1997 κ.ε κ.ε κ.ε κ.ε κ.ε. kw (PS) 103 (140) 92 (125) 85 (115) 103 (140) 85 (115) Έτσι, πλέον, η έκδοση αυτή διαφοροποιούνταν ριζικά από τα χαρακτηριστικά του μοντέλου αναφοράς, καταστώντας δύσκολη, αν όχι αδύνατη τη σύγκρισή τους. Επιπλέον, πολλά αυτοκίνητα του δείγματος δεν είχαν αντίστοιχη έκδοση και συνεπώς, κάτι τέτοιο θα οδηγούσε σε αυξημένα σφάλματα απόκλισης στην εξαγωγή του συνδετικού μοντέλου πρόβλεψης.

54 38 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ 4.2 Τρόπος καταγραφής των επόμενων εκδόσεων των αυτοκινήτων Αρχικά, για το κάθε όχημα ξεχωριστά, έγινε η προσπάθεια εύρεσης των ετών που βγήκε στην παραγωγή η επόμενη έκδοσή του, ή έστω, τα έτη στα οποία υπήρξε μια σημαντική αναβάθμιση (Facelift) στην υπάρχουσα έκδοση. Αυτό βοήθησε καταλυτικά στην ευκολότερη ομαδοποίηση των πάρα πολλών διαφορετικών εκδόσεων του ίδιου αυτοκινήτου που έβγαζε στην παραγωγή ο κατασκευαστής, με στόχο την κάλυψη όλο και μεγαλύτερου φάσματος των απαιτήσεων των καταναλωτών. Επόμενο βήμα στην έρευνα, ήταν η εύρεση των βασικών προδιαγραφών του αυτοκινήτου. Συγκεκριμένα, θεωρήθηκε σημαντικό να καταγραφούν εκτός από τη χρονιά παραγωγής, ο κυβισμός του (για την ευκολότερη εύρεση στην περίπτωση που ο κατασκευαστής επέλεγε να εφαρμόσει την τεχνική του Downsizing), η ιπποδύναμη και προφανώς οι εκπομπές CO 2. Για τις τελευταίες, ως μονάδα μέτρησης χρησιμοποιήθηκαν τα γραμμάρια ανά χιλιόμετρο (g/km). Μετά την καταγραφή των χαρακτηριστικών, ακολούθησε η εύρεση των βελτιώσεων και των τροποποιήσεων που έγιναν σε κάθε επόμενη έκδοση. 4.3 Μέθοδος εύρεσης των βελτιώσεων Γενικά, έγινε προσπάθεια διαχωρισμού των βελτιώσεων που επιτεύχθηκαν. Αφ ενός, υπάρχουν χαρακτηριστικά στα οποία μπορεί να γίνει η ποσοτικοποίησή τους. Τέτοια μεγέθη είναι παραδείγματος χάριν ο αεροδυναμικός συντελεστής και το βάρος. Σε αυτές τις περιπτώσεις, έγινε αναζήτηση σε διάφορες εξωτερικές πηγές, αλλά και σε πηγές από τους ίδιους τους κατασκευαστές, όπου αυτές υπήρχαν, με σκοπό την εύρεση των τεχνικών προδιαγραφών της κάθε έκδοσης, προκειμένου να γίνει η καταγραφή των μεγεθών και η σύγκριση μεταξύ τους, για το προηγούμενο και το επόμενο μοντέλο. Αφ ετέρου, υπάρχουν και τεχνολογικές αναβαθμίσεις, οι οποίες είναι πρακτικά αδύνατο να ποσοτικοποιηθούν, όπως για παράδειγμα η βελτίωση του κινητήρα αλλά και του κιβωτίου ταχυτήτων ή αντίστοιχα, τεχνολογίες που δεν υπήρχαν στις προηγούμενες εκδόσεις του οχήματος και προστέθηκαν μεταγενέστερα, όπως για παράδειγμα το σύστημα start-stop και ο δείκτης βέλτιστης εναλλαγής ταχυτήτων. Για τα μεγέθη αυτά, έγινε ανάλογη έρευνα σε τεχνικές εκθέσεις, προκειμένου να διαπιστωθεί αν υπήρξε κάποια τροποποίηση στον κινητήρα και στο κιβώτιο αλλά και αν προστέθηκε κάποια μη υπάρχουσα τεχνολογία σε επόμενης χρονιάς έκδοση του αυτοκινήτου. 4.4 Δυσκολίες στην εύρεση των δεδομένων και αξιοπιστία των πηγών Δυστυχώς, η προσπάθεια για στοχευμένη ανάλυση, σε συγκεκριμένες εκδόσεις μοντέλων αυτοκινήτων, καθώς και το γεγονός ότι η έρευνα εκτείνεται σε χρονικό βάθος 7 ή και παραπάνω ετών,

55 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 39 καθιστούν πολύ δύσκολη την εύρεση των δεδομένων που απαιτούνται. Πολλοί λίγοι κατασκευαστές παραθέτουν στοιχεία που αφορούν, για παράδειγμα, τις ακριβές σχέσεις μετάδοσης μεταξύ των ταχυτήτων του κιβωτίου, ή αναφέρουν εκτενώς τις τεχνολογικές βελτιώσεις στον κινητήρα. Ακόμη και όταν αυτά τα στοιχεία είναι διαθέσιμα, αναφέρονται ως επί το πλείστον στις πιο πρόσφατες εκδόσεις των αυτοκινήτων. Έτσι, ήταν αναπόφευκτο, η έρευνα να μην περιοριστεί αποκλειστικά σε πηγές και δεδομένα που διαθέτουν οι κατασκευαστές, αλλά να επεκταθεί και σε εξωτερικές πηγές, οι οποίες εκθέτουν τα τεχνικά χαρακτηριστικά για διάφορα μοντέλα αυτοκινήτων. Βέβαια, υπάρχει μια επιφύλαξη στα δεδομένα αυτά, καθώς όπως διαπιστώθηκε και κατά τη διάρκεια της ανάλυσης, υπήρχαν αρκετά λάθη και ελλείψεις στα δεδομένα. Για το λόγο αυτό, όπου δεν υπήρχε διαθέσιμη πηγή από τον κατασκευαστή, προτού γίνει η καταγραφή κάποιας βελτίωσης ή προσθήκης τεχνολογίας υπήρξε προσπάθεια ταυτοποίησης των δεδομένων, με σκοπό τον έλεγχο της αξιοπιστίας τους. Επιπλέον, όπως μπορεί να παρατηρήσει κανείς εξετάζοντας τη βάση δεδομένων για τις εγγραφές των καινούριων οχημάτων που σχολιάσθηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο, οι τιμές της μάζας του κάθε αυτοκινήτου παρουσιάζουν πολύ μεγάλη διασπορά. Συνεπώς, μερικές φορές, για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα αυτό, θεωρήθηκε ως πιο αξιόπιστη, η τιμή που παρουσιάζεται στις περισσότερες τεχνικές εκθέσεις και συμφωνεί με την τιμή των περισσοτέρων εγγραφών στη βάση. Ο κινητήρας επίσης, πρόκειται για μια περιοχή που επιδέχεται μεγάλου φάσματος βελτιώσεις και τροποποιήσεις. Μερικοί κατασκευαστές επέδρασαν ριζικά στον κινητήρα, ελαττώνοντας τις απαιτήσεις ενέργειάς του και την απόδοσή του, ενώ, αντίθετα, άλλοι επέλεξαν να μην αλλάξουν σε μεγάλο βαθμό τα χαρακτηριστικά και τις επιδόσεις του. Συνεπώς, είναι λογικό να παρατηρηθούν αποκλίσεις στην πρόβλεψη της ελάττωσης των εκπομπών CO 2 από το στατιστικό μοντέλο, λόγω της πρόσδοσης μιας συγκεκριμένης τιμής για την κατηγορία της βελτίωσης του κινητήρα, τη στιγμή που οι πραγματικές τιμές μείωσης διαφέρουν ανά κατασκευαστή, ανάλογα με τις βελτιώσεις. Επιπρόσθετα, εκτός από τις βελτιώσεις που μπορούν να βρεθούν, η κατανάλωση του καυσίμου, εξαρτάται και από τις εκάστοτε ρυθμίσεις του κινητήρα που επιλέγει ο κατασκευαστής. Το ποια ροπή και ισχύς θα αποδίδεται και σε ποιες ακριβώς στροφές, επηρεάζει τις συνθήκες καύσης και την ποσότητα του μίγματος που εισάγεται και συνεπώς, τις εκπομπές CO 2. Ένα ακόμη στοιχείο που κατέστησε δυσκολότερη τη διεξαγωγή της έρευνας, είναι η απουσία συγκεκριμένων προδιαγραφών για το πότε ένα ελαστικό μπορεί να χαρακτηριστεί ως χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης (Low-rolling resistance tyres). Αν και οι προσπάθειες των εταιρειών παραγωγής ελαστικών, επικεντρώνονται εδώ και αρκετά χρόνια στη μείωση της τριβής κατά την κύλιση, δεν υπάρχει κάποια επίσημη οδηγία για τον ακριβή προσδιορισμό τους. Τέλος, όπως παρουσιάστηκε και στο 2 ο κεφάλαιο της συζήτησης των τεχνολογιών, στην προσπάθεια βελτίωσης της αεροδυναμικής του οχήματος δεν επιδρά μόνο ο συντελεστής αεροδυναμικής αντίστασης (C d ), αλλά και η εμπρόσθια επιφάνεια του οχήματος. Έτσι, αν και η εύρεση των αντίστοιχων συντελεστών C d για κάθε επόμενη έκδοση των αυτοκινήτων, ήταν από μόνη της πολύ

56 40 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ δύσκολη υπόθεση, δεδομένα σχετικά με την επιφάνεια της πρόσοψης, υπήρχαν μόνο σε ορισμένες εκδόσεις συγκεκριμένων μοντέλων. Στα υπόλοιπα, τα στοιχεία αυτά ήταν αδύνατον να βρεθούν και συνεπώς, η εκτίμηση για την αεροδυναμική τους βελτίωση βασίστηκε αποκλειστικά στη μεταβολή του συντελεστή C d. 4.5 Ανάλυση κατασκευαστών Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η ανάλυση του κάθε αυτοκινήτου του δείγματος ξεχωριστά. Εν τούτοις, για να είναι δυνατή η εξαγωγή ενός στατιστικού μοντέλου προσομοίωσης των εκπομπών CO 2, θα πρέπει οι τεχνολογικές βελτιώσεις που εισάγονται σαν παράμετροι στο μοντέλο να είναι κοινοί. Έτσι, στο τέλος του σχολιασμού κάθε κατασκευαστή, παρατίθεται ένας συνοπτικός πίνακας, με την ομαδοποίηση των τεχνολογιών που θα χρησιμοποιηθούν στο επόμενο κεφάλαιο ως παράμετροι του μοντέλου. Για παράδειγμα, η προσθήκη 6 ης ταχύτητας στο κιβώτιο, η μείωση της σχέσης των ταχυτήτων και του διαφορικού, καθώς και η χρήση λίπανσης χαμηλής τριβής στο κιβώτιο, ομαδοποιούνται όλα στην κατηγορία «Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων». Αναλυτικά, οι κατηγορίες στις οποίες γίνεται η ομαδοποίηση, είναι οι εξής: Σύστημα start-stop Βελτίωση συστήματος καυσίμου Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά Σύστημα ενημέρωσης οδηγού την πέδηση Driver profile selection Downsizing Αεροδυναμική βελτίωση Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Μείωση βάρους Βελτίωση κινητήρα Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Η ανάλυση των αυτοκινήτων του δείγματος για κάθε κατασκευαστή, σύμφωνα με τη σειρά που παρουσιάστηκαν στον Πίνακα 1.1, παρατίθεται παρακάτω BMW automobiles Η BMW, στην προσπάθειά της να μειώσει τις εκπομπές CO 2 από το στόλο των αυτοκινήτων της, εισήγαγε μια γκάμα τεχνολογιών με την επωνυμία Efficient Dynamics οι οποίες αναφέρονται εκτενώς στο 2 ο κεφάλαιο. Όπως ήταν αναμενόμενο, στα οχήματα της BMW, οι κινητήρες ήταν οι μεγαλύτεροι σε κυβισμό αλλά και σε ιπποδύναμη από ότι των υπολοίπων κατασκευαστών που εξετάστηκαν. Εν τούτοις, αυτό δεν αποτέλεσε εμπόδιο στο να μειωθούν οι εκπομπές σε ανάλογα επίπεδα, κοντά στο μέσο όρο της μείωσης του δείγματος. Τα έτη των μοντέλων αναφοράς είναι πριν από το 2007 καθώς τότε η BMW εισήγαγε τις πρώτες ενεργειακά αποδοτικές τεχνολογίες.

57 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 41 Αναλυτικά οι σειρές της BMW που ερευνήθηκαν είναι: i (1-Series) / Βενζίνη / 1995 κ.ε d (3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε d xdrive (X3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε BMW 118i (1-Series) / Βενζίνη / 1995 κ.ε. Πίνακας 4.3: Ανάλυση του αυτοκινήτου BMW 118i (1-Series) / Βενζίνη / 1995 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Μοντέλο 1-Series αναφοράς (118i) 2nd generation (118i) 3rd generation (118i) Έτος Κυβισμός 1995 κ.ε κ.ε κ.ε. kw (PS) 95 (130) 105 (143) 125 (170) CO 2 (g/km) 176 g/km 143 g/km 134 g/km Τεχνολογίες Μέθοδος απ ευθείας έγχυσης καυσίμου Ηλεκτρική υποβοήθηση στροφής των τροχών Μείωση απαιτήσεων βοηθητικών συστημάτων Ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση Σύστημα start-stop Προσθήκη 6 ης ταχύτητας Μείωση χρόνου θέρμανσης του κινητήρα Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Δείκτης πίεσης των ελαστικών Δείκτης ταχυτήτων Τεχνολογίες Επιλογή Eco Pro mode Υπερτροφοδότηση με TwinPower Turbo Μείωση σχέσης διαφορικού Μείωση σχέσης 6 ης ταχύτητας Downsizing Η πρώτη σειρά της BMW που αναλύεται είναι η Σειρά-1 με κινητήρες βενζίνης, και πιο συγκεκριμένα το μοντέλο 118i των 1995 κ.ε. με 130 ίππους. Το μοντέλο αναφοράς, είναι το αντίστοιχο του έτους 2004, με τις εκπομπές να είναι στα 176 g/km, λόγω του μεγάλου κυβισμού του κινητήρα, ενώ ταυτόχρονα, πρόκειται και για το παλιότερο μοντέλο που χρησιμοποιείται σαν βάση της σύγκρισης στην παρούσα έρευνα. Η επόμενη αναβάθμισή του έγινε το 2007, όταν και εφαρμόστηκαν ορισμένες από τις Efficient Dynamic τεχνολογίες. Αρχικά, προστίθεται το σύστημα start-stop με ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση. Ο κινητήρας, υπόκειται σε ορισμένες βελτιώσεις, όπως για παράδειγμα, τη μείωση του χρόνου λειτουργίας του σε χαμηλή θερμοκρασία, που συνεπάγεται σε αυξημένες

58 42 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ εκπομπές CO 2, και τη μείωση των απαιτήσεων ενέργειας των βοηθητικών συστημάτων λειτουργίας του αυτοκινήτου, όπως το air-condition. Μια ακόμη σημαντική βελτίωση, ήταν η αλλαγή του συστήματος έγχυσης καυσίμου, εφαρμόζοντας τη μέθοδο της απ ευθείας έγχυσης. Επίσης, η προσθήκη 6 ης ταχύτητας στο κιβώτιο, δίνει την επιλογή οδήγησης με μειωμένες στροφές στον κινητήρα. Η αντικατάσταση του υδραυλικού συστήματος υποβοήθησης στροφής των τροχών με αντίστοιχο ηλεκτρικής υποβοήθησης, συμβάλλει στην έως και 90% λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. Τέλος, εισάγεται και δείκτης αλλαγής των ταχυτήτων, ενώ παράλληλα, τα συμβατικά ελαστικά αντικαθίστανται με αντίστοιχα, χαμηλότερης ενεργειακής κατανάλωσης, με προσθήκη συστήματος παρακολούθησης της πίεσής τους. Παρ όλες τις παραπάνω βελτιώσεις, σημειώνεται μια αύξηση του βάρους, στα 1275 kg, καθώς επίσης, ο συντελεστής αεροδυναμικής μειώνεται μεν από 0,31 σε 0,3, αλλά αυξάνεται η εμπρόσθια επιφάνεια του αυτοκινήτου, αναιρώντας έτσι την ενδεχόμενη βελτίωση της αεροδυναμικής λόγω μείωσης του c d. Το αποτέλεσμα όλων αυτών των τροποποιήσεων, ήταν οι εκπομπές CO 2 να μειωθούν δραστικά, στα 143 g/km, ταυτόχρονα με μια σημαντική αύξηση της ιπποδύναμης, στους 143 ίππους. Στην επόμενη και πιο πρόσφατη αναβάθμιση, υπήρξε η προσθήκη διπλής υπερτροφοδότησης με turbo μεταβλητής γεωμετρίας, στα πλαίσια της εφαρμογής του downsizing, που μείωσε τον κυβισμό του κινητήρα από τα 1995 κ.ε. στα 1598 κ.ε. Τροποποιήσεις έγιναν και στο κιβώτιο ταχυτήτων, με μείωση της σχέσης μετάδοσης της 6 ης ταχύτητας αλλά και του διαφορικού. Παρατηρήθηκε εν τούτοις, για ακόμη μια φορά αύξηση του βάρους, κατά 20 kg, καθώς και χειροτέρευση της αεροδυναμικής, αφού αυξήθηκε και ο c d αλλά και η εμπρόσθια επιφάνεια. Τέλος, διατίθεται και η επιλογή Eco Pro mode, η οποία μεταβάλλει τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα, «θυσιάζοντας» μέρος της απόδοσης για τη μείωση της κατανάλωσης και των εκπομπών. Παράλληλα, το λογισμικό αυτό, παρέχει και συμβουλές οικονομικής οδήγησης. Οι εκπομπές CO 2 μειώθηκαν στα 134 g/km.

59 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ BMW 320d (3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε. Πίνακας 4.4: Ανάλυση του μοντέλου BMW 320d (3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε. Όνομα μοντέλου: 320d Μοντέλο αναφοράς (320d) Facelift (320d) 6th generation (320d) Έτος Κυβισμός 1995 κ.ε κ.ε κ.ε. kw (PS) 120 (163) 130 (177) 135 (184) CO 2 (g/km) 153 g/km 128 g/km 119 g/km Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση Ηλεκτρική υποβοήθηση στροφής των τροχών Μείωση απαιτήσεων βοηθητικών συστημάτων Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Δείκτης πίεσης των ελαστικών Δείκτης ταχυτήτων Βελτίωση κινητήρα Τεχνολογίες Επιλογή Eco Pro mode Υπερτροφοδότηση με TwinPower Turbo Βελτίωση συστήματος έγχυσης καυσίμου Βελτίωση συστήματος μετάδοσης κίνησης Μείωση βάρους Η Σειρά-3 της BMW είναι από τις πιο δημοφιλείς, με τις πωλήσεις να είναι από τις υψηλότερες της εταιρείας. Για την ανάλυση, λήφθηκε η έκδοση 320d του έτους 2004, με τον 1995 κ.ε. πετρελαιοκίνητο κινητήρα των 163 ίππων. Η επόμενη αναβάθμιση, έγινε τρία χρόνια αργότερα με αρκετές τεχνολογικές βελτιώσεις. Παρατηρείται και εδώ η προσθήκη του start-stop συστήματος, με ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση. Όσον αφορά τον κινητήρα, αντικαθίσταται το σύστημα στροφής των τροχών με ηλεκτρικής υποβοήθησης, ενώ, μειώνεται η κατανάλωση ενέργειας από τα βοηθητικά εξαρτήματα. Τέλος, υπήρξε η προσθήκη ελαστικών χαμηλής αντίστασης κύλισης καθώς και δείκτης βέλτιστης αλλαγής των ταχυτήτων.στην επόμενη έκδοση του μοντέλου, που παρουσιάστηκε στις αρχές του 2011, η απλή υπερτροφοδότηση του κινητήρα αντικαταστάθηκε με διπλό turbo μεταβλητής γεωμετρίας, ενώ, βελτιώθηκε και το σύστημα έγχυσης καυσίμου με την εγκατάσταση εγχυτήρων υψηλότερης πίεσης, φτάνοντας τα bar από τα Επιπλέον, οι σχέσεις των ταχυτήτων έγιναν πιο «μακριές», το αντίθετο έγινε όμως, με τη σχέση μετάδοσης του διαφορικού, αντισταθμίζοντας έτσι, τα πιθανά οφέλη της οδήγησης με πιο χαμηλές στροφές στον κινητήρα. Παρ όλα αυτά, σε σχετικές πηγές, αναφέρονται γενικότερες βελτιώσεις στο σύστημα μετάδοσης και για αυτό το λόγο, θεωρήθηκε στην εξαγωγή του στατιστικού μοντέλου που γίνεται στο επόμενο κεφάλαιο, ότι υπάρχει βελτίωση του συστήματος αυτού. Επίσης, η επιλογή Eco Pro mode, η

60 44 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ οποία σχολιάστηκε στο υποκεφάλαιο , συμβάλλει σε έναν πιο οικονομικό τρόπο οδήγησης. Τέλος, το βάρος του οχήματος μειώνεται κατά 10 kg BMW 2.0d xdrive (X3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε. Πίνακας 4.5: Ανάλυση του μοντέλου ΒΜW 20d xdrive (X3-Series) / Diesel / 1995 κ.ε. Όνομα μοντέλου: 2.0d xdrive Μοντέλο αναφοράς (2.0d xdrive) 2nd generation (2.0d xdrive) Έτος Κυβισμός 1995 κ.ε κ.ε. kw (PS) 130 (177) 135 (184) CO 2 (g/km) 172 g/km 149 g/km Τεχνολογίες Βελτίωση κινητήρα Υπερτροφοδότηση με TwinPower Turbo Μείωση βάρους Μακρύτερες σχέσεις των ταχυτήτων Επιλογή Eco Pro mode Δείκτης ταχυτήτων Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Δείκτης πίεσης των ελαστικών Το μοντέλο που επιλέχθηκε σαν βάση της σύγκρισης για τη σειρά Χ3, ήταν το 2.0d xdrive του έτους 2007, με τις εκπομπές του να είναι στα επίπεδα των 172 g/km, που είναι και η υψηλότερη τιμή που καταγράφηκε στην έρευνα για τα diesel οχήματα. Αυτό, εν μέρει, δικαιολογείται από το γεγονός ότι πρόκειται για ένα SUV όχημα, το μόνο από αυτά που εξετάστηκαν, με τετρακίνηση στο σύστημα μετάδοσης. Η επόμενη έκδοση του συγκεκριμένου μοντέλου, βγήκε στην παραγωγή το Στην έκδοση αυτή, υπάρχει σημαντική ελάττωση του βάρους του οχήματος κατά 25kg, ενώ επιπλέον, υπάρχει και αύξηση στην απόδοση του κινητήρα κατά 7 ίππους, κυρίως λόγο της εγκατάστασης, όπως και στα προηγούμενα αυτοκίνητα, της διπλής υπερτροφοδότησης με την τεχνολογία twin power turbo. Ο αεροδυναμικός συντελεστής μειώνεται κατά 0,1. Εν τούτοις, η αύξηση της εμπρόσθιας επιφάνειας του οχήματος, αποτρέπει την τελική βελτίωση της αεροδυναμικής. Επίσης, οι σχέσεις μεταξύ των ταχυτήτων στο κιβώτιο έγιναν πιο μικρές, καθιστώντας το με αυτήν την τροποποίηση πιο «μακρύ». Τέλος, η BMW προσέθεσε και εδώ, την επιλογή Eco Pro mode, το δείκτη βέλτιστης εναλλαγής ταχυτήτων, καθώς και ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης. Το αποτέλεσμα αυτών των τεχνολογιών, ήταν μια μείωση των εκπομπών στα 149 g/km.

61 Μείωση CO 2 (%) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 45 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% BMW 1η αναβάθμιση 2η αναβάθμιση 118i (1-Series) 320d (3-Series) 20d xdrive (X3-Series) Διάγραμμα 4.3: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της BMW Είναι φανερή η διαφορά της ποσοστιαίας βελτίωσης στην πρώτη αναβάθμιση των 118i και 320d σε σχέση με τη δεύτερη. Αυτό, οφείλεται κατά κύριο λόγο, στο γεγονός ότι παίρνοντας ως μοντέλα αναφοράς εκδόσεις του 2004, είναι αναμενόμενη η μεγάλη βελτίωση στην κατανάλωση καυσίμου αλλά και στις εκπομπές CO 2 καθώς οι συγκεκριμένες εκδόσεις είναι αρκετά παλαιάς τεχνολογίας. Έτσι, δεν υπήρχαν βασικές οικολογικές τεχνολογίες όπως το start-stop σύστημα. Παρακάτω παρουσιάζεται η ομαδοποίηση των τεχνολογιών που προστέθηκαν/βελτιώθηκαν στα εξεταζόμενα αυτοκίνητα της BMW. Πίνακας 4.6: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της BMW και συνολική μείωση εκπομπών CO2 Τ ε χ ν ο λ ο γ ί ε ς Όνομα μοντέλου 118i (1-Series) 320d (3-Series) 2.0d xdrive (X3-Series) Καύσιμο Βενζίνη Diesel Diesel Αεροδυναμική βελτίωση Μείωση βάρους Χ Χ Σύστημα start-stop Χ Χ Χ Σύστημα ανάκτησης ενέργειας Χ Χ Χ Βελτίωση κινητήρα Χ Χ Χ Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Χ Χ Χ Βελτίωση συστήματος καυσίμου Χ Χ Downsizing Σύστημα ενημέρωσης οδηγού Χ Χ Χ Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Χ Χ Χ Συνολική μείωση CO 2 (%) 23,9% 22,2% 13,4%

62 46 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Οι τεχνολογίες που εισάγονται σε όλα τα οχήματα της BMW, αφορούν κατά κύριο λόγο τη βελτίωση της απόδοσης του κινητήρα, αλλά και την προσθήκη του συστήματος start-stop με ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση. Το downsizing εφαρμόζεται, όπως είναι αναμενόμενο, μόνο στην περίπτωση του βενζινοκίνητου 118i Fiat Automobiles Τα μοντέλα που εξετάζονται είναι: / Diesel / 1248 κ.ε. 2. Panda / Βενζίνη / 1242 κ.ε. 3. Punto / Diesel / 1368 κ.ε Fiat 500 / Diesel / 1248 κ.ε. Πίνακας 4.7: Ανάλυση του μοντέλου Fiat 500 / Diesel / 1248 κ.ε. Όνομα μοντέλου: 500 Μοντέλο αναφοράς Multijet II Έτος Κυβισμός 1248 κ.ε κ.ε. kw (PS) 55 (75) 70 (95) CO 2 (g/km) 111 g/km 97 g/km Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Βελτίωση συστήματος έγχυσης καυσίμου Μακρύτερες σχέσεις ταχυτήτων Βελτίωση κινητήρα Βελτίωση υπερτροφοδότη Η ανανεωμένη εκδοχή του Fiat 500, εμφανίστηκε για πρώτη φορά το Στους πετρελαιοκινητήρες, η μόνη διαθέσιμη επιλογή, ήταν αυτή των 1248 κ.ε. και των 75 ίππων, με 111 g/km εκπομπών CO 2, η οποία και λήφθηκε ως μοντέλο αναφοράς. Το 2010 όμως, η επόμενη έκδοση, με τον καινούριο κινητήρα Multijet II, επιφέρει μία μεγάλη αύξηση στην ιπποδύναμη, της τάξεως των 20 ίππων, ενώ αντίθετα, οι εκπομπές CO 2, πέφτουν στα 97 g/km. Εκτός των γενικών αναβαθμίσεων μεταξύ των κινητήρων Multijet και Multijet II και της βελτίωσης του ήδη υπάρχοντος, μεταβλητής γεωμετρίας, υπερτροφοδότη, μεγάλη συνεισφορά στη μείωση των εκπομπών, έχει η προσθήκη του συστήματος start-stop, καθώς επίσης και το βελτιωμένο σύστημα έγχυσης καυσίμου. Η εξέλιξη του συστήματος αυτόυ, προσφέρει μέχρι και 8 ψεκασμούς ανά κύκλο λειτουργίας αντί για 5, που είχε προηγουμένως, όπως δείχνει και η παρακάτω εικόνα.

63 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 47 Εικόνα 4.1: Οι φάσεις ψεκασμού του καυσίμου στους κινητήρες Multijet και Multijet II, [27] Fiat Panda / Βενζίνη / 1242 κ.ε. Πίνακας 4.8: Ανάλυση του μοντέλου Fiat Panda / Βενζίνη / 1242 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Μοντέλο Panda αναφοράς 3rd generation Έτος Κυβισμός 1242 κ.ε κ.ε. 875 κ.ε. kw (PS) 44 (60) 51 (69) 63 (86) CO 2 (g/km) 133 g/km 120 g/km 99 g/km Τεχνολογίες Δείκτης ταχυτήτων Αεροδυναμική βελτίωση Λογισμικό eco:drive Βελτίωση κινητήρα Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Βελτίωση κινητήρα Επιλογή ECO mode Τεχνολογία MultiAir Μείωση αριθμού κυλίνδρων Βελτίωση συστήματος μετάδοσης κίνησης Downsizing

64 48 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Όσον αφορά το Fiat Panda, σαν βάση της σύγκρισης λήφθηκε η έκδοση του έτους 2007, με τον κινητήρα των 1242 κ.ε,. που αποδίδει 60 ίππους. Η αναβάθμισή του, έγινε το 2011, με τις εκπομπές CO 2 στην ίδιου κυβισμού έκδοση, να μειώνονται κατά 13 g/km. Η κύρια αιτία, είναι η γενική βελτίωση του κινητήρα, στον οποίο ταυτόχρονα αυξήθηκε η απόδοση αλλά και η ιπποδύναμή του, κατά 9 ίππους. Επίσης, παρατηρήθηκε μια βελτίωση της αεροδυναμικής, με τον c d να μειώνεται από 0,35 σε 0,32. Τέλος, ο δείκτης εναλλαγής ταχυτήτων σε συνδυασμό με την προσθήκη του λογισμικού eco:drive ωθούν τον οδηγό σε μια πιο φιλική προς το περιβάλλον οδήγηση. Η μεγάλη ελάττωση στις εκπομπές επήλθε ωστόσο με την εμφάνιση του downsized Panda, και τον κινητήρα των 875 κ.ε., ο οποίος αποδίδει 86 ίππους εκπέμποντας μόνο 99 g/km CO 2. Στην περίπτωση του αυτοκινήτου αυτού, είναι εμφανής η συνεισφορά του downsizing, σε συνδυασμό με το σύστημα start-stop, στη μείωση των εκπομπών. Συγκεκριμένα, ο καινούριος κινητήρας με την εμπορική ονομασία Twinair, έχει μόνο 2 κυλίνδρους (από 4 που έχει το προηγούμενο Panda που εξετάστηκε), μειώνοντας έτσι τις απώλειες πίεσης και τις απώλειες λόγω τριβών. Επίσης, εφαρμόστηκε και η τεχνολογία MultiAir, που αφορά την καλύτερη διαχείρηση του συστήματος εισαγωγής αέρα στο θάλαμο καύσης, χωρίς τη χρήση διατάξεων στραγγαλισμού, κάτι που μειώνει ακόμη περισσότερο τις απώλειες πίεσης και αυξάνει την απόδοση της καύσης. Ταυτόχρονα, ο υπερπληρωτής παρέχει την απαραίτητη ισχύ για να διατηρηθεί η ιπποδύναμη σε μικρότερου κυβισμού κινητήρα, ενώ με την επιλογή ECO mode, μειώνεται η αποδιδόμενη ροπή στον κινητήρα από τον υπερπληρωτή, αλλά ταυτόχρονα, ελαττώνεται η κατανάλωση καυσίμου και οι εκπομπές CO 2. Επιπλέον, παρατηρείται μια γενικότερη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων, με στόχο την πιο ομαλή μετάδοση κίνησης, αν και οι σχέσεις μεταξύ των ταχυτήτων δεν έγιναν πιο μικρές ούτως ώστε να μειωθούν και οι στροφές του κινητήρα. Τέλος, το βάρος αυξήθηκε και σε αυτήν την περίπτωση, καθώς από το μοντέλο αναφοράς μέχρι το downsized Panda καταγράφηκε μια αύξηση της τάξεως των 40 kg (από 935 kg σε 975 kg).

65 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Fiat Punto / Diesel / 1248 κ.ε. Πίνακας 4.9: Ανάλυση του μοντέλου Fiat Punto / Diesel / 1248 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Punto Μοντέλο αναφοράς 3rd generation Έτος Κυβισμός 1242 κ.ε. 875 κ.ε. kw (PS) 51 (69) 63 (85) CO 2 (g/km) 126 g/km 98 g/km Τεχνολογίες Βελτίωση κινητήρα Σύστημα start-stop Downsizing Μακρύτερες σχέσεις ταχυτήτων Προσθήκη 6 ης ταχύτητας Μείωση αριθμού κυλίνδρων Τεχνολογία MultiAir Επιλογή ECO mode Το επόμενο μοντέλο της ανάλυσης είναι το Fiat Punto. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, παρατηρήθηκε μία ασυνήθιστη εξέλιξη στην πορεία των εκπομπών CO 2, καθώς και στις τεχνολογίες που εισήχθησαν. Ενδεικτικά αναφέρεται, ότι η έκδοση Punto Evo του 2009, είχε σύστημα start-stop στον κινητήρα του, και εξέπεμπε 123 g/km CO 2. Αντίθετα, η έκδοση του 2012, που έχει ληφθεί ως μοντέλο αναφοράς δεν υπάρχει start-stop σύστημα, και οι εκπομπές του είναι στα 126 g/km. Συνεπώς, η ανάλυση έγινε μόνο στις δύο τελευταίες εκδόσεις του Όσον αφορά τη σύγκριση των δύο αυτών εκδόσεων λοιπόν, στο downsized Punto ο κινητήρας έχει μόλις 875 κ.ε. αλλά με την προσθήκη του υπερτροφοδότη μεταβλητής γεωμετρίας η ιπποδύναμη φτάνει τα 85 PS. Οι βελτιώσεις που έγιναν, αφορούσαν κυρίως τον κινητήρα, με τους κυλίνδρους του να μειώνονται από 4 σε 2 όπως και στην περίπτωση του Panda, ενώ, επίσης, υπάρχει και εδώ η προσθήκη της τεχνολογίας Multiair, καθώς και της επιλογής του ECO mode, που εισήχθη σε όλους τους κινητήρες Twinair. Η αεροδυναμική παρέμεινε στα ίδια επίπεδα, στο βάρος όμως, σημειώθηκε αύξηση κατά 60kg. Επιπλέον, η μείωση των σχέσεων μεταξύ των ταχυτήτων, σε συνδυασμό με την προσθήκη και 6 ης ταχύτητας, κατέστησαν δυνατή τη μείωση των στροφών του κινητήρα για τις ίδιες ταχύτητες πορείας. Σημαντική, τέλος, είναι και η προσθήκη του start-stop συστήματος.

66 Μείωση CO 2 (%) 50 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ 24% 22% 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Fiat 1η αναβάθμιση 2η αναβάθμιση 500 Panda Punto Διάγραμμα 4.4: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της Fiat Εντύπωση προκαλεί το μεγάλο ποσοστό μείωσης του Punto (22%), ειδικά αν αναλογιστεί κανείς το γεγονός ότι συγκρίθηκαν δύο εκδόσεις της ίδιας χρονιάς. Βέβαια, οι αλλαγές μεταξύ των δύο εκδόσεων ήταν αρκετές, όπως αναλύθηκε και πιο πάνω. Αντίθετα, μικρό είναι το ποσοστό μείωσης του Fiat 500 κάτι που είναι αναμενόμενο, καθώς οι εκπομπές του ήταν ήδη χαμηλές (111 g/km) ενώ τα 97 g/km στα οποία μειώθηκε η επόμενη έκδοσή του αποτελεί τη μικρότερη τιμή εκπομπών στην έρευνα που πραγματοποιήθηκε. Στην ανάλυση των αυτοκινήτων της Fiat φαίνεται η σημαντική συνεισφορά της τεχνικής του downsizing στη μείωση των εκπομπών CO 2. Παρακάτω παρουσιάζεται η ομαδοποίηση των τεχνολογιών που προστέθηκαν/βελτιώθηκαν στα εξεταζόμενα αυτοκίνητα της Fiat.

67 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 51 Πίνακας 4.10: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της Fiat και συνολική μείωση εκπομπών CO2 ανά μοντέλο Όνομα μοντέλου 500 Panda Punto Καύσιμο Diesel Βενζίνη Βενζίνη Τ ε χ ν ο λ ο γ ί ε ς Αεροδυναμική βελτίωση Χ Μείωση βάρους Σύστημα start-stop Χ Χ Χ Σύστημα ανάκτησης ενέργειας Βελτίωση κινητήρα Χ Χ Χ Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Χ Χ Βελτίωση συστήματος καυσίμου Χ Χ Downsizing Χ Χ Σύστημα ενημέρωσης οδηγού Χ Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Συνολική μείωση CO 2 (%) 12,6% 25,6% 22,2% Είναι φανερή η απουσία τεχνικών μείωσης, όπως η προσθήκη ελαστικών χαμηλής τριβής κύλισης αλλά και η ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση, αν και το σύστημα start-stop προστέθηκε σε όλες τις περιπτώσεις. Παράλληλα, και στα δύο βενζινοκίνητα αυτοκίνητα που εξετάστηκαν υπήρξε εφαρμογή του downsizing, ενδεικτικό της τάσης του κατασκευαστή να μειώσει το μέσο κυβισμό του στόλου των οχημάτων του, όπου αυτό είναι εφικτό. Τέλος, σημαντική κρίνεται και η επίδραση του βελτιωμένου συστήματος έγχυσης καυσίμου στον καινούριο κινητήρα του Fiat Ford Motor Europe Η Ford είναι μια από τις μεγαλύτερες αυτοκινητοβιομηχανίες στην Ευρώπη αν και οι πωλήσεις της έχουν ελαττωθεί τα τελευταία χρόνια ακολουθώντας τη γενική μειούμενη τάση στην αγορά κυρίως λόγο της οικονομικής ύφεσης. Τα μοντέλα της εταιρείας Ford που εξετάστηκαν ήταν τα ακόλουθα: 1. Ford Focus / Diesel / 1560 κ.ε. 2. Ford Mondeo / Diesel / 1997 κ.ε. 3. Ford Fiesta / Βενζίνη / 1242 κ.ε.

68 52 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Ford Focus / Diesel / 1560 κ.ε. Πίνακας 4.11: Ανάλυση του μοντέλου Ford Focus / Diesel / 1560 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Μοντέλο Focus αναφοράς Facelift 3rd generation Έτος Κυβισμός 1560 κ.ε κ.ε κ.ε. kw (PS) 80 (109) 80 (109) 85 (115) CO 2 (g/km) 127 g/km 119 g/km 109 g/km Τεχνολογίες Βελτίωση κινητήρα Μείωση απαιτήσεων βοηθητικών συστημάτων Δείκτης πίεσης των ελαστικών Ηλεκτρική υποβοήθηση στροφής των τροχών Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση Βελτίωση ηλεκτρονικής έγχυσης καυσίμου Βελτίωση ηλεκτρονικής έγχυσης καυσίμου Βελτίωση κινητήρα Βελτίωση υπερτροφοδότη Σύστημα Ford Eco-Mode Προσθήκη 6 ης ταχύτητας Μάσκα Active grille shutter Αεροδυναμική βελτίωση Το έτος της έκδοσης που επιλέχθηκε σαν βάση της σύγκρισης, ήταν το 2005 με τον κινητήρα του να έχει ισχύ 109 ίππους. Το βάρος του οχήματος ανερχόταν στα 1333 kg, ενώ ο αεροδυναμικός συντελεστής ήταν στην τιμή του 0,32. Ο συγκεκριμένος κινητήρας έκανε την εμφάνισή του για πρώτη φορά, καθώς η προηγούμενη σειρά του πετρελαιοκίνητου Ford Focus είχε αποκλειστικά κινητήρες των κ.ε. Η αναβάθμισή του, ήρθε 3 χρόνια αργότερα, με τις εκπομπές να πέφτουν στα 119 g/km. Η μείωση αυτή, επήλθε λόγω της βελτίωσης των χαρακτηριστικών του κινητήρα, καθώς και των βοηθητικών εξαρτημάτων του αυτοκινήτου, τα οποία έγιναν λιγότερο ενεργοβόρα. Επιπλέον προστέθηκαν και ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης, σε συνδυασμό με δείκτη παρακολούθησης της πίεσής τους. Εν τούτοις, η αεροδυναμική σχεδίαση του αυτοκινήτου δεν άλλαξε, με τον συντελεστή C d να παραμένει ο ίδιος, ενώ, επιπλέον, το βάρος αυξήθηκε στα 1357 kg. Στο επόμενης γενιάς Focus του 2011, αντικαταστάθηκε ο υπάρχον κινητήρας, με τον καινούριο να αποδίδει 6 ίππους περισσότερη ισχύ. Ορισμένα από τα χαρακτηριστικά που βελτιώθηκαν, ήταν το σύστημα ηλεκτρονικού ψεκασμού με έγχυση του καυσίμου σε υψηλότερη πίεση, ο υπερτροφοδότης μεταβλητής γεωμετρίας, η απόδοση του συστήματος ψύξης του κινητήρα και τέλος, αυξήθηκε η απόδοση της καύσης, καθώς ελαττώθηκαν οι απώλειες θερμότητας στους κυλίνδρους. Eπίσης, με τη

69 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 53 χρησιμοποίηση βελτιωμένου συστήματος λίπανσης μειώθηκαν οι τριβές στα μηχανικά μέρη του κινητήρα. Όσον αφορά το κιβώτιο ταχυτήτων, ενώ έγινε προσθήκη και 6 ης ταχύτητας, η σχέση μετάδοσης του διαφορικού μεγάλωσε, από 3,41 σε 3,61. Επιπλέον, το λογισμικό Eco-Mode προσφέρει συμβουλές εξοικονόμησης καυσίμου και το σύστημα start-stop με ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση απενεργοποιεί τον κινητήρα αποτρέποντας την άσκοπη λειτουργία του, ενώ, παράλληλα, η μπαταρία φορτίζεται με τον καλύτερο δυνατό τρόπο. Τέλος, η αεροδυναμική του αυτοκινήτου ελαττώθηκε, με τον συντελεστή C d να πέφτει στο 0,295, κυρίως λόγω της μάσκας active grille shutter που ελέγχει ηλεκτρονικά την εισαγωγή του αέρα, ενώ το βάρος αντίστοιχα, μειώθηκε στα kg και συνεπώς δεν αντισταθμίστηκε η αύξηση που είχε προηγηθεί. Πρέπει, τέλος, να αναφερθεί, ότι το 2014 βγήκε η καινούρια σειρά Focus με τις εκπομπές CO 2 όμως να παραμένουν στα ίδια επίπεδα Ford Mondeo / Diesel / 1997 κ.ε. Πίνακας 4.12: Ανάλυση του μοντέλου Ford Mondeo / Diesel / 1997 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Mondeo Μοντέλο αναφοράς Facelift Έτος Κυβισμός 1997 κ.ε κ.ε. kw (PS) 103 (140) 103 (140) CO 2 (g/km) 156 g/km 129 g/km Τεχνολογίες Ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση Μάσκα Active grille shutter Βελτίωση κινητήρα Μείωση σχέσης του διαφορικού Μείωση τριβών στο κιβώτιο Σύστημα Ford Eco-Mode Αεροδυναμική βελτίωση Βελτίωση συστήματος έγχυσης καυσίμου Ως βάση της σύγκρισης, λήφθηκε η έκδοση του 2007, με τον κινητήρα των κ.ε. και των 140 ίππων. Η επόμενη έκδοση του Mondeo, βγήκε στα τέλη του 2010, με τον κινητήρα να κρατάει την ίδια ιπποδύναμη, αλλά να είναι αρκετά βελτιωμένος σε απόδοση. Αυτό επιτεύχθει κυρίως, λόγω του συστήματος καυσίμου, οι εγχυτήρες του οποίου, ψεκάζουν το καύσιμο στα bar. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν σημαντικές βελτιώσεις, που οδήγησαν στην ελάττωση της αεροδυναμικής, με την τροποποίηση του σώματός του αυτοκινήτου, την αλλαγή των αναρτήσεων που χαμήλωσαν το κέντρο βάρος του, αλλά και το σύστημα Active grille shutter. Στη συνέχεια, όσον αφορά τη βελτίωση του συστήματος μετάδοσης, παρατηρήθηκε μια μεγάλη μείωση της σχέσης του διαφορικού, από 3,81 σε

70 54 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ 2,68, παράλληλα με τη χρήση βελτιωμένου συστήματος λίπανσης. Τέλος, και εδώ προστέθηκε το λογισμικό οικονομικής οδήγησης Eco-Mode. Εντύπωση παρόλα αυτά, προκαλεί το γεγονός ότι, ενώ η Ford πρόσθεσε ένα σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση, παρ όλα αυτά, δεν το συνδύασε (όπως στα υπόλοιπα αυτοκίνητα της εταιρείας), με start-stop σύστημα, κάτι που προτίμησε να το κάνει στην επόμενη έκδοση της αντίστοιχης ECOnetic έκδοσης, ένα χρόνο αργότερα. Η συγκεκριμένη έκδοση έμεινε μέχρι τις αρχές του 2015, όταν και βγήκε η καινούρια σειρά του Mondeo, με αυξημένη ιπποδύναμη κινητήρα (10 ίππους παραπάνω), αλλά και μειωμένες εκπομπές CO 2 (115 g/km) Ford Fiesta / Βενζίνη / 1242 κ.ε. Πίνακας 4.13: Ανάλυση του μοντέλου Ford Fiesta / Βενζίνη / 1242 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Fiesta Μοντέλο αναφοράς Facelift 1.0L EcoBoost Έτος Κυβισμός 1242 κ.ε κ.ε. 998 κ.ε. kw (PS) 60 (82) 60 (82) 74 (100) CO 2 (g/km) 133 g/km 120 g/km 99 g/km Τεχνολογίες Σύστημα Ford Eco-Mode Ηλεκτρική υποβοήθηση στροφής των τροχών Ηλεκτρονική έγχυση καυσίμου Μάσκα Active grille shutter Αεροδυναμική βελτίωση Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση Μέθοδος απ ευθείας έγχυσης καυσίμου Μείωση τριβών στον κινητήρα Ιμάντας χαμηλών τάσεων Μείωση αριθμού κυλίνδρων Μακρύτερες σχέσεις ταχυτήτων Μακρύτερη σχέση διαφορικού Μείωση τριβών στο κιβώτιο Βελτίωση της πολλαπλής εισαγωγής Downsizing Το τελευταίο μοντέλο της Ford που επιλέχθηκε για ανάλυση είναι το βενζινοκίνητο Fiesta. Ως μοντέλο αναφοράς, θεωρήθηκε το Fiesta 6 ης γενιάς το οποίο κυκλοφόρησε στην αγορά στις αρχές του

71 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Στην έκδοση αυτή, εμφανίζεται για πρώτη φορά ο καινούριος κινητήρας των 82 ίππων με τις εκπομπές CO 2 να είναι στο επίπεδο των 133 g/km. Η επόμενη αναβάθμισή του βγήκε στην παραγωγή το 2012, με την έκδοση των 1242 κ.ε. να μειώνει τις εκπομπές κατά 13 g/km. Αρχικά, καταγράφηκε βελτίωση του συντελεστή c d, με την εισαγωγή της μάσκας Active grille shutter στο εμπρόσθιο μέρος του αυτοκινήτου, καθώς και άλλες αεροδυναμικές τροποποιήσεις στο σώμα του οχήματος. Επιπλέον, το σύστημα καυσίμου έγινε ηλεκτρονικής έγχυσης, ενώ η αντικατάσταση του υδραυλικού συστήματος στροφής των τροχών με ηλεκτρικό, μείωσε τις απαιτήσεις σε ενέργεια. Ακόμη, ο δείκτης αλλαγής ταχυτήτων, αντικαταστάθηκε με την εισαγωγή του πληρέστερου λογισμικού Eco-Mode. Η μεγάλη πρόοδος εν τούτοις, σημειώθηκε με την εμφάνιση του τρικύλινδρου κινητήρα των 998 κ.ε. με την εμπορική ονομασία EcoBoost. Η τοποθέτηση υπερτροφοδότη μεταβλητής γεωμετρίας, με την ταυτόχρονη ενσωμάτωση μιας σειράς από καινοτομίες, συνδυαζόμενες με την προσθήκη ενός συστήματος start-stop με ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση, βοηθούν στο να αυξηθεί η απόδοση με ταυτόχρονη ελάττωση των εκπομπών CO 2. Πιο συγκεκριμένα, η μείωση του αριθμού των κυλίνδρων, συνεπάγεται την μείωση των απωλειών τριβών και καύσης, ενώ παράλληλα, η βελτίωση της πολλαπλής εισαγωγής, του ιμάντα χρονισμού αλλά και του σφονδύλου μειώνουν τους κραδασμούς στον κινητήρα και βοηθούν στην εξοικονόμηση καυσίμου. Επιπλέον, η κατασκευή του κινητήρα έχει γίνει από χυτευμένο σίδηρο το οποίο ναι μεν προσθέτει επιπλέον βάρος σε σύγκριση με την επιλογή του αλουμινίου (υλικό το οποίο επιλέγουν οι περισσότεροι κατασκευαστές σήμερα), προσφέρει δε έως και 50% ταχύτερη θέρμανση του κινητήρα μειώνοντας έτσι την περίοδο λειτουργίας του σε χαμηλή θερμοκρασία κάτι που θα συνεπαγόταν πολύ υψηλότερες εκπομπές όχι μόνο του CO 2, αλλά και των υπόλοιπων ρύπων. Επίσης, για πρώτη φορά στο συγκεκριμένο αυτοκίνητο χρησιμοποιήθηκε απευθείας έγχυση του καυσίμου στο θάλαμο του εμβόλου (GDI), βελτιώνοντας έτσι την απόδοση της καύσης και μειώνοντας ταυτόχρονα τις εκπομπές CO 2. Εικόνα 4.2: Ο τρικύλινδρος υπερτροφοδοτούμενος κινητήρας EcoBoost, [21]

72 Μείωση CO 2 (%) 56 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Εκτός από τη βελτίωση στον κινητήρα, σημαντικές ήταν και οι τροποποιήσεις στο σύστημα μετάδοσης, με τις σχέσεις των ταχυτήτων αλλά και του διαφορικού, να ελαττώνονται ιδιαίτερα. Συγκεκριμένα, η σχέση μετάδοσης του διαφορικού μεταβλήθηκε από 4,06 σε 3,61. Όλα τα παραπάνω συνεισέφεραν στη μείωση των εκπομπών CO 2 στα 99 g/km. 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Ford 1η αναβάθμιση 2η αναβάθμιση Focus Mondeo Fiesta Διάγραμμα 4.5: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της Ford Αξιοσημείωτο είναι το ποσοστό ελάττωσης των εκπομπών στην περίπτωση του Fiesta μετά την προσθήκη του κινητήρα EcoBoost και το downsizing που εφαρμόστηκε. Αντίστοιχα, μεγάλο είναι και το ποσοστό μείωσης του Mondeo που επιτεύχθηκε, κυρίως λόγο της δραστικής βελτίωσης του κινητήρα. Αντίθετα, μικρή μείωση επιτυγχάνεται για το Focus, και στις δύο αναβαθμίσεις των εκδόσεών του.

73 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 57 Παρακάτω παρουσιάζεται η ομαδοποίηση των τεχνολογιών που προστέθηκαν/βελτιώθηκαν στα εξεταζόμενα αυτοκίνητα της Ford. Πίνακας 4.14: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της Ford και συνολική μείωση εκπομπών CO2 ανά μοντέλο Τ ε χ ν ο λ ο γ ί ε ς Όνομα μοντέλου Focus Mondeo Fiesta Καύσιμο Diesel Diesel Βενζίνη Αεροδυναμική βελτίωση Χ Χ Χ Μείωση βάρους Σύστημα start-stop Χ Χ Σύστημα ανάκτησης ενέργειας Χ Χ Χ Βελτίωση κινητήρα Χ Χ Χ Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Χ Χ Χ Βελτίωση συστήματος καυσίμου Χ Χ Χ Downsizing Χ Χ Σύστημα ενημέρωσης οδηγού Χ Χ Χ Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Συνολική μείωση CO 2 (%) 14,2% 17,3% 25,6% Ο συγκεκριμένος κατασκευαστής, εφάρμοσε τη μέθοδο του downsizing στο βενζινοκίνητο Fiesta που εξετάστηκε, με τον EcoBoost κινητήρα των 998 κ.ε. Επίσης, το σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση, προστέθηκε σε όλες τις περιπτώσεις των αυτοκινήτων, ενώ, τέλος, εμφανής είναι και η προσπάθεια τροποποίησης του κιβωτίου ταχυτήτων, καθώς βελτιώσεις, έγιναν σε όλα τα οχήματα, με μείωση των σχέσεων των ταχυτήτων και του διαφορικού, αλλά και με μείωση των τριβών των μηχανικών μερών του Toyota Motor Europe Όσον αφορά την Toyota, επιλέχθηκαν τρία μοντέλα και πιο συγκεκριμένα: 1. Auris / Diesel / 1364 κ.ε. 2. Auris / Βενζίνη / 1598 κ.ε. 3. Yaris / Βενζίνη / 998 κ.ε.

74 58 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Toyota Auris / Diesel / 1364 κ.ε. Πίνακας 4.15: Ανάλυση του μοντέλου Toyota Auris / Diesel / 1364 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Auris Μοντέλο αναφοράς Facelift 2nd generation Έτος Κυβισμός 1364 cc 1364 cc 1364 cc kw (PS) 66 (90) 66 (90) 66 (90) CO 2 (g/km) 128 g/km 118 g/km 99 g/km Τεχνολογίες Προσθήκη 6 ης ταχύτητας Βελτίωση κινητήρα Δείκτης ταχυτήτων Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Βελτίωση κινητήρα Αεροδυναμική βελτίωση Μακρύτερες σχέσεις ταχυτήτων Βελτιωμένη έγχυση καυσίμου Μείωση τριβών στον κινητήρα Μείωση χρόνου θέρμανσης του κινητήρα Μείωση βάρους Για την εξέταση των diesel αυτοκινήτων της Toyota, το πρώτο που επιλέχθηκε, ήταν το Auris που αποδίδει 90 ίππους με κινητήρα 1364 κ.ε. εκπέμποντας 128 g/km. Το επόμενο μοντέλο ήρθε το 2010, με τις εκπομπές του να πέφτουν στο επίπεδο των 118 g/km. Βελτιώσεις έγιναν στον κινητήρα, αλλά και στο κιβώτιο, με την προσθήκη 6 ης ταχύτητας και του δείκτη βέλτιστης αλλαγής ταχυτήτων. Τέλος, προστέθηκαν και ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης για μείωση των αντιστάσεων κατά την κίνηση του οχήματος και βελτίωση της πρόσφυσής του στο δρόμο. Στην επόμενη έκδοση το 2013, η εκτεταμένη χρήση χάλυβα υψηλής αντοχής, οδήγησε στη μείωση του βάρους, ενώ, παράλληλα, ελαττώθηκε και ο αεροδυναμικός του συντελεστής κατά 0,01. Επιπλέον, οι σχέσεις των ταχυτήτων έγιναν πιο μικρές, ενώ, σημαντικές βελτιώσεις έγιναν και στον κινητήρα, με την εισαγωγή μεγαλύτερης ακρίβειας πιεζοηλεκτρικών εγχυτήρων καυσίμου, με τη μείωση των τριβών των μηχανικών μερών του, αλλά και και με τη μείωση του χρόνου θέρμανσης του. Κάτι, που όπως έχει ήδη αναφερθεί, μειώνει το χρόνο λειτουργίας του σε συνθήκες αυξημένων εκπομπών CO 2 αλλά και ρύπων. Τέλος, το πετρελαιοκίνητο Auris, είναι το μοναδικό αυτοκίνητο του συγκεκριμένου κατασκευαστή που εξετάζεται στην παρούσα ανάλυση, στο οποίο προστίθεται το σύστημα start-stop. Όλα αυτά, συνεισφέρουν στην πτώση των εκπομπών κάτω από τα επίπεδα των 100 g/km, και πιο συγκεκριμένα στα 99 g/km.

75 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Toyota Auris / Βενζίνη / 1598 κ.ε. Πίνακας 4.16: Ανάλυση του μοντέλου Toyota Auris / Βενζίνη / 1598 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Auris Μοντέλο αναφοράς Facelift 2nd generation Έτος Κυβισμός 1598 κ.ε κ.ε κ.ε. kw (PS) 91 (124) 97 (132) 97 (132) CO 2 (g/km) 166 g/km 153 g/km 138 g/km Τεχνολογίες Τεχνολογία ρύθμισης βαλβίδων (Valvematic) Βελτίωση κινητήρα Προσθήκη 6 ης ταχύτητας Δείκτης ταχυτήτων Τεχνολογίες Αεροδυναμική βελτίωση Βελτίωση ανάρτησης Βελτίωση κινητήρα Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Βελτίωση ακρίβειας συστήματοςvalvematic Ως μοντέλο αναφοράς, θεωρήθηκε το Auris του 2007, με τον κινητήρα του να έχει 1598 κ.ε. και να αποδίδει 124 ίππους. Οι εκπομπές CO 2, ήταν σε ιδιαίτερα υψηλά επίπεδα (166 g/km), αλλά αυτό δικαιολογείται εν μέρει, από την απουσία βασικών τεχνολογιών, όπως ο χρονισμός των βαλβίδων εισαγωγής, καθώς και από το μεγάλο κυβισμό του. Η επόμενη έκδοση ήρθε τρία χρόνια αργότερα, με την τεχνολογία μεταβολής χρονισμού των βαλβίδων (Valvematic) να εισέρχεται ήδη από το Οι βελτιώσεις που παρατηρούνται, κινούνται στην ίδια φιλοσοφία με τις αντίστοιχες βελτιώσεις του πετρελαιοκίνητου Auris, αφού και εδώ υπάρχει προσθήκη 6 ης ταχύτητας, καθώς και προσθήκη του δείκτη αλλαγής ταχυτήτων. Επιπλέον, βελτιώσεις έγιναν και στον κινητήρα, με αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης αυτού. Εν τούτοις, το βάρος του αυτοκινήτου αυξήθηκε κατά 45kg. Υπολογίζοντας όλα τα παραπάνω, η ανανεωμένη έκδοση του Auris είχε μια μείωση στους ρύπους κατά 13 g/km φτάνοντας τους 153 g/km. Η παραγωγή της τελευταίας έκδοσης που αναλύθηκε, βγήκε στις αρχές του 2013 με τις εκπομπές να πέφτουν ακόμη περισσότερο, στα 138 g/km. Επίσης, επετεύχθη και μία μείωση του συντελεστή αεροδυναμικής, κατά 0,01. Αυτό έγινε, με την τροποποίηση των πλαϊνών μερών του οχήματος, καθώς και με την αλλαγή του κέντρου βάρους του, μέσω της αντικατάστασης των αναρτήσεών, ούτως ώστε να υπάρχει μια πιο ομαλή ροή του αέρα, ενώ, η αντίσταση κύλισης κατά την κίνηση του οχήματος μειώθηκε, με την προσθήκη ενεργειακών ελαστικών. Μείωση υπήρξε και στο βάρος, δεν ήταν αρκετή όμως για να υπερβεί την προηγούμενη αύξηση. Επιπλέον βελτιώσεις, έγιναν και στον κινητήρα, ενώ, η τεχνολογία Valvematic, ρυθμίστηκε για περισσότερη ακρίβεια στο χρονισμό, αλλά και στη βύθιση των βαλβίδων.

76 60 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Toyota Yaris / Βενζίνη / 998 κ.ε. Πίνακας 4.17: Ανάλυση του μοντέλου Toyota Yaris / Βενζίνη / 998 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Yaris Μοντέλο αναφοράς Facelift 3rd generation Έτος Κυβισμός 998 κ.ε. 998 κ.ε. 998 κ.ε. kw (PS) 51 (69) 51 (69) 51 (69) CO 2 (g/km) 127 g/km 118 g/km 111 g/km Τεχνολογίες Βελτίωση κινητήρα Μείωση βάρους Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Μείωση τριβών στον κινητήρα Βελτίωση συστήματος έγχυσης καυσίμου Τεχνολογίες Μείωση βάρους Αεροδυναμική βελτίωση Μείωση σχέσης διαφορικού Το μοντέλο αναφοράς, ήταν η βενζινοκίνητη έκδοση του 2005, με τον κινητήρα των 998 κ.ε. και των 69 ίππων, εκπέμποντας 127 g/km. Η επόμενη έκδοση εμφανίστηκε το 2009, μειώνοντας τις εκπομπές CO 2 κατά 11 g/km. Αρχικά, με στόχο την αύξηση της απόδοσης του κινητήρα, βελτιώθηκε το σύστημα ψύξης, ενώ, παράλληλα, η χρήση λιπαντικών με χαμηλότερο ιξώδες, μείωσε τις αντιστάσεις των τριβών μεταξύ των μηχανικών μερών. Επιπλέον, βελτιώσεις, υπήρξαν και στο σύστημα ηλεκτρονικής έγχυσης του καυσίμου. Ο αεροδυναμικός συντελεστής παρέμεινε στα ίδια επίπεδα (0,3) και το βάρος αυξήθηκε κατά 5 kg. Τέλος, προστέθηκαν και ελαστικά χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης, όπως και σε όλες τις υπόλοιπες εκδόσεις του Yaris. Εντύπωση παρ όλα αυτά, προκαλεί το γεγονός, ότι η Toyota, προτίμησε να εγκαταστήσει το σύστημα start-stop, μόνο στην έκδοση των κ.ε. και όχι σε αυτήν των 998 κ.ε. που εξετάζεται. Η επόμενη αναβάθμισή του ήρθε δύο χρόνια αργότερα με τη χρήση πιο ελαφριών υλικών κατασκευής να μειώνει το βάρος κατά 35 kg, ενώ οι βελτιώσεις, κυρίως στο κάτω μέρος του αμαξώματος οδήγησαν στην πτώση του αεροδυναμικού συντελεστή, από το 0,3 στο 0,287. Επίσης, η σχέση του διαφορικού μεταβλήθηκε από 4,41 σε 4,24 με στόχο τη μείωση των στροφών του κινητήρα. Όλες αυτές οι τροποποιήσεις οδήγησαν στην ελάττωση των εκπομπών των CO 2 στα 111 g/km.

77 Μείωση CO 2 (%) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 61 18% 16% 14% Toyota 1η αναβάθμιση 2η αναβάθμιση 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Auris Diesel Auris Βενζίνη Yaris Διάγραμμα 4.6: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της Toyota Το ποσοστό ελάττωσης των εκπομπών CO 2 στη δεύτερη αναβάθμιση του πετρελαιοκίνητου Auris, είναι αρκετά μεγαλύτερο σε σχέση με τα υπόλοιπα μοντέλα. Αυτό, οφείλεται κυρίως στην προσθήκη του συστήματος start-stop, αφού από μόνο του είναι υπεύθυνο περίπου για το 4%-5% της μείωσης. Γενικότερα, στις πρώτες αναβαθμίσεις των αυτοκινήτων, το ποσοστό μείωσης κυμαίνεται στο 7%-8% ενώ, στη δεύτερη, το ποσοστό διαφέρει σε κάθε μοντέλο. Αντίθετα, το ποσοστό μείωσης του Yaris είναι αρκετά μικρό. Οι τελικές εκπομπές CO 2 των 111 g/km όμως, είναι ήδη αρκετά πιο χαμηλά από το όριο των 120 g/km, που έχει τεθεί σαν όριο από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Παρακάτω, παρουσιάζεται η ομαδοποίηση των τεχνολογιών που προστέθηκαν/βελτιώθηκαν στα εξεταζόμενα αυτοκίνητα της Toyota.

78 62 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Πίνακας 4.18: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της Toyota και συνολική μείωση εκπομπών CO2 ανά μοντέλο Τ ε χ ν ο λ ο γ ί ε ς Όνομα μοντέλου Auris Auris Yaris Καύσιμο Diesel Βενζίνη Βενζίνη Αεροδυναμική βελτίωση Χ Χ Χ Μείωση βάρους Χ Χ Σύστημα start-stop Χ Σύστημα ανάκτησης ενέργειας Βελτίωση κινητήρα Χ Χ Χ Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Χ Χ Χ Βελτίωση συστήματος καυσίμου Χ Χ Downsizing Σύστημα ενημέρωσης οδηγού Χ Χ Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Χ Χ Χ Συνολική μείωση CO 2 (%) 22,0% 16,9% 13,4% H προσπάθεια της ελάττωσης των εκπομπών CO 2 επικεντρώθηκε στη μείωση του βάρους, εκτός από την περίπτωση του βενζινοκίνητου Auris, αλλά και στη βελτίωση της αεροδυναμικής. Αντίθετα, παρατηρείται η απουσία τεχνολογιών, όπως η ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση, αλλά και η εφαρμογή του downsizing. Βέβαια, η έκδοση του Yaris που εξετάστηκε, είχε κινητήρα 998 κ.ε. Συνεπώς, περαιτέρω ελάττωση του κυβισμού, ήταν αδύνατη. Επίσης, μικρή είναι και η διείσδυση της τεχνολογίας start-stop, που όπως σχολιάσθηκε για το Yaris, προστέθηκε μόνο στην έκδοση των κ.ε., ενώ στο Auris προστέθηκε στην diesel έκδοση Volkswagen Group Ο όμιλος Volkswagen Group (VW, Seat, Audi, Skoda, κ.α.) κατέχει την πρώτη θέση σε πωλήσεις στην Ευρώπη όπως παρουσιάστηκε και στον πίνακα (3.4) και την τρίτη θέση παγκοσμίως. Τα αυτοκίνητα της Volkswagen που εξετάστηκαν ήταν τα εξής: 1. Volkswagen Golf / Βενζίνη / 1197 κ.ε. 2. Volkswagen Golf / Diesel / 1598 κ.ε. 3. Volkswagen Passat / Diesel / 1968 κ.ε. 4. Volkswagen Polo / Βενζίνη / 1197 κ.ε.

79 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Volkswagen Golf / Βενζίνη / 1197 κ.ε. Πίνακας 4.19: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Golf / Βενζίνη / 1197 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Golf Μοντέλο αναφοράς 6th generation (BMT) 7th generation (BMT) Έτος Κυβισμός 1197 κ.ε κ.ε κ.ε. kw (PS) 77 (105) 77 (105) 77 (105) CO 2 (g/km) 134 g/km 121 g/km 114 g/km Τεχνολογίες Αεροδυναμική βελτίωση Σύστημα start-stop Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση Μείωση τριβών στον κινητήρα Δείκτης ταχυτήτων Τεχνολογίες Αεροδυναμική βελτίωση Καλύτερος χρονισμός βαλβίδων Μείωση βάρους Η έκδοση που επιλέχθηκε για βάση της σύγκρισης, ήταν του έτους 2009, με τον κινητήρα των 1197 κ.ε. και των 105 ίππων, ενώ, οι εκπομπές CO 2 ήταν στα 134 g/km. Το συγκεκριμένο μοντέλο, ήταν από τα ελάχιστα, στα οποία εφαρμόζονταν η μέθοδος της απ ευθείας έγχυσης του καυσίμου στο θάλαμο καύσης (GDI). Παρ όλα αυτά, με την προσθήκη των BlueMotion τεχνολογιών, η εταιρεία κατάφερε να το αναβαθμίσει ακόμη περισσότερο. Συγκεκριμένα, η επόμενη έκδοση ήρθε ένα χρόνο αργότερα, με προσθήκη του συστήματος start-stop και την ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση, να προσφέρει μεγαλύτερη αυτονομία στην μπαταρία. Επιπλέον, τα ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης, προσέφεραν μείωση των αντιστάσεων, ενώ, επιπλέον, όσον αφορά τη βελτίωση στον κινητήρα, ορισμένα από τα μηχανικά μέρη του αυτοκινήτου σχεδιάστηκαν κατάλληλα, ούτως ώστε να έχουν μικρότερη τριβή κατά τη λειτουργία τους. Το βάρος του αυτοκινήτου, σημείωσε μια εντυπωσιακή άνοδο από τα 1158 kg στα 1234 kg. Αντίθετα, υπήρξε βελτίωση της αεροδυναμικής, κατά 0,01, διατηρώντας την ίδια εμπρόσθια επιφάνεια. Η επόμενη γενιά του Golf, έφερε μια ελάττωση στις εκπομπές CO 2, στα 114 g/km. Αυτό επιτεύχθη, κυρίως λόγω της αεροδυναμικής του βελτίωσης, με τη μείωση του συντελεστή c d κατά 1,7 και την εμπρόσθια επιφάνεια του αυτοκινήτου κατά 0,03 m 2. Επιπλέον, παρατηρήθηκε και μείωση του βάρους, κατά 24 kg, κυρίως με τροποποίηση στο σχεδιασμό των εξαρτημάτων και στη μερική αφαίρεση αυτών, όπως για παράδειγμα την αντικατάσταση της ρεζέρβας με εξοπλισμό προσωρινής επιδιόρθωσης του ελαστικού. Η μείωση αυτή όμως, δεν ήταν αρκετή, για να αντισταθμίσει την

80 64 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ προηγούμενη αύξηση. Τέλος, η βελτίωση του κινητήρα επιτεύχθη μεταξύ άλλων, και με την προσθήκη ξεχωριστού εκκεντροφόρου για τις βαλβίδες εξαγωγής. Είναι φανερή η βελτίωση που προσφέρουν οι οικολογικές τεχνολογίες της Volkswagen, καθώς η προσθήκη μερικών μόνο τεχνολογιών της BlueMotion κατηγορίας έφερε ελάττωση των εκπομπών CO 2 κατά 10% (Golf 6 th generation VS Golf 6 th generation BMT) Volkswagen Golf / Diesel / 1598 κ.ε. Πίνακας 4.20: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Golf / Diesel / 1598 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Μοντέλο Golf αναφοράς 6th generation BMT 7th generation BMT Έτος Κυβισμός κ.ε κ.ε κ.ε. kw (PS) 77 (105) 77 (105) 77 (105) CO 2 (g/km) 119 g/km 107 g/km 99 g/km Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση Αεροδυναμική βελτίωση Δείκτης ταχυτήτων Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Τεχνολογίες Μείωση βάρους Αεροδυναμική βελτίωση Καθώς το Golf είναι ένα από τα δημοφιλέστερα μοντέλα στην Ευρώπη, θεωρήθηκε σκόπιμο να επιλεχθεί για την ανάλυση και η πετρελαιοκίνητη έκδοσή του. Το μοντέλο αναφοράς, ήταν το Golf του 2009, με τον κινητήρα των 1598 κ.ε. και των 105 ίππων. Το επόμενο μοντέλο που εξετάστηκε, ήταν του 2010, στο οποίο γίνονται αρκετές βελτιώσεις, στα πλαίσια της εφαρμογής των BlueMotion τεχνολογιών. Αρχικά, το σύστημα start-stop με ανάκτηση ενέργειας προστέθηκε και στην diesel έκδοση, ενώ ο δείκτης για την καλύτερη αλλαγή μεταξύ των ταχυτήτων βοήθησε στη μείωση των εκπομπών CO 2, με τη συνεισφορά βέβαια και των ελαστικών με μειωμένη αντίσταση κύλισης. Στο Golf της 7 ης γενιάς, όπως και στη βενζινοκίνητη έκδοση, έτσι και εδώ, παρατηρείται ότι οι προσπάθειες για τη μείωση του CO 2 επικεντρώνονται περίπου στα ίδια πεδία. Αναλυτικά, ο συντελεστής αεροδυναμικής του οχήματος έρχεται και αυτός στα επίπεδα του 0,278 (από 0,30), ενώ επίσης, μειώνεται και το βάρος του στα 1295 kg, λιγότερα από τα 1314 kg του μοντέλου αναφοράς.

81 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Volkswagen Passat /Diesel / 1968 κ.ε. Πίνακας 4.21: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Passat / Diesel / 1968 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Passat Μοντέλο αναφοράς 7th generation Έτος Κυβισμός κ.ε κ.ε. kw (PS) 103 (140) 103 (140) CO 2 (g/km) 151 g/km 120 g/km Τεχνολογίες Συστήμα έγχυσης σειριακής μορφής Αεροδυναμική βελτίωση Βελτίωση ανάρτησης Σύστημα start-stop Ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση Καλύτερος χρονισμός βαλβίδων Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Μείωση βάρους Μείωση σχέσης διαφορικού Δείκτης ταχυτήτων To Passat, είναι το δεύτερο diesel όχημα της Volkswagen που εξετάζεται. Πρόκειται για ένα οικογενειακό αυτοκίνητο, με τις πωλήσεις των πετρελαιοκινητήρων να καλύπτουν το μεγαλύτερο μέρος της αγοράς. Αρχικά, σαν βάση της σύγκρισης, επιλέχθηκε το μοντέλο του 2006 με τις εκπομπές CO 2 να είναι αρκετά υψηλές (151 g/km). Παρ όλα αυτά, πρέπει να ληφθεί υπόψιν, το γεγονός, ότι πρόκειται για έκδοση του 2006, με κινητήρα 140 ίππων, καθώς και ότι ήταν το μοναδικό αυτοκίνητο της κατηγορίας diesel, που δεν είχε ήδη σύστημα σειριακής έγχυσης καυσίμου. Το επόμενο Passat, βγήκε το 2010, με μια δραστική ελάττωση των 36 g/km στις εκπομπές του. Οι τεχνολογικές αναβαθμίσεις του ήταν πολλές, με την προσθήκη του συστήματος start-stop με ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση και τη μετατροπή του συστήματος έγχυσης καυσίμου σε σειριακής μορφής από το 2008, να είναι οι κυριότεροι λόγοι της μείωσης. Επιπλέον η σχέση μετάδοσης του διαφορικού μειώθηκε, από 3,45 σε 2,76, συμβάλλοντας στη μείωση των στροφών του κινητήρα. Βέβαια, σημαντική ήταν και η συνεισφορά της προσθήκης ξεχωριστού εκκεντροφόρου για τις βαλβίδες εξαγωγής, τα χαμηλής αντίστασης ελαστικά καθώς και η προσθήκη του δείκτη αλλαγής ταχυτήτων. Τέλος, οι τροποποιήσεις στο σώμα και τις αναρτήσεις του αυτοκινήτου αφ ενός βελτίωσαν την αεροδυναμική και αφ ετέρου ελάττωσαν το βάρος. Έτσι, ο συντελεστης αεροδυναμικής αντίστασης c d, ελαττώθηκε κατά 0,01, ενώ αντίστοιχα, το βάρος μειώθηκε κατά 22 kg.

82 66 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Volkswagen Polo / Βενζίνη / 1197 κ.ε. Πίνακας 4.22: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Polo / Βενζίνη / 1197 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Polo Μοντέλο αναφοράς 5th generation 5th generation BMT Έτος Κυβισμός 1197 κ.ε κ.ε κ.ε. kw (PS) 51 (70) 51 (70) 51 (70) CO 2 (g/km) 138 g/km 128 g/km 115 g/km Τεχνολογίες Αεροδυναμική βελτίωση Βελτίωση κινητήρα Βελτίωση ανάρτησης Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση Μακρύτερες σχέσεις κιβωτίου Αεροδυναμική βελτίωση Δείκτης ταχυτήτων Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Το τελευταίο αυτοκίνητο της ανάλυσης είναι το βενζινοκίνητο Polo. Το μοντέλο αναφοράς είναι του ίδιου κυβισμού, αλλά μικρότερης ισχύος από ότι το Golf που εξετάστηκε. Το αποτύπωμα του διοξειδίου του άνθρακα ήταν στα επίπεδα των 138 g/km, ενώ η επόμενη έκδοσή του ήρθε δύο χρόνια αργότερα με μειωμένες εκπομπές κατά 10 g/km. Το Polo της 5 ης γενιάς είχε βελτιωμένη αεροδυναμική λόγο του πιο προηγμένου συστήματος ανάρτησης. Επιπλέον, εφαρμόστηκαν και οι κατάλληλες τροποποιήσεις στον κινητήρα, με βελτίωση της λίπανσης και αύξηση της σχέσης συμπίεσης που οδήγησαν στην μεγιστοποίηση της απόδοσης της καύσης. Το 2011, στην υπάρχουσα έκδοση προστέθηκαν και μερικές από τις BlueMotion τεχνολογίες, που παρουσιάστηκαν στο 2 ο κεφάλαιο. Πιο αναλυτικά, υπάρχει και εδώ προσθήκη του start-stop συστήματος, με ανάκτηση ενέργειας, ενώ, παράλληλα, η περαιτέρω ελάττωση του αεροδυναμικού συντελεστή κατά 0,01 σε συνδυασμό με την προσθήκη ελαστικών χαμηλής αντίστασης κύλισης, έχουν ένα θετικό αντίκτυπο στη ελάττωση των αντιστάσεων κατά την οδήγηση. Επιπλέον, παρατηρήθηκε μείωση των σχέσεων μεταξύ των ταχυτήτων στο κιβώτιο κάνοντας έτσι τον κινητήρα να λειτουργεί σε χαμηλότερες στροφές, ενώ, τέλος, προστέθηκε και δείκτης για τις βέλτιστες αλλαγές μεταξύ των ταχυτήτων. Παρ όλα αυτά, το βάρος αυξήθηκε σημαντικά, συνολικά κατά 52 kg. Οι βελτιώσεις αυτές είχαν ως αντίκτυπο τη μείωση των εκπομπών στα 115 g/km.

83 ΜείωσηCO2 (%) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 67 22% 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Volkswagen 1η αναβάθμιση 2η αναβάθμιση Golf Diesel Passat Polo Golf Βενζίνης Διάγραμμα 4.7: Ποσοστό μείωσης εκπομπών CO 2 ανά έκδοση των αυτοκινήτων της Volkswagen Οι ριζικές αλλαγές στον κινητήρα της επόμενης έκδοσης του Passat, έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση των εκπομπών CO 2 σε ποσοστό μεγαλύτερο του 20%. Επιπλέον, στα αυτοκίνητα που έγινε η προσθήκη μερικών από τις BlueMotion τεχνολογίες, το αποτέλεσμα ήταν η περίπου 10% ελάττωση των εκπομπών, σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα. Παρακάτω, παρουσιάζεται η ομαδοποίηση των τεχνολογιών που προστέθηκαν/βελτιώθηκαν στα εξεταζόμενα αυτοκίνητα της Volkswagen. Πίνακας 4.23: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών της Volkswagen και συνολική μείωση εκπομπών CO2 ανά μοντέλο Τ ε χ ν ο λ ο γ ί ε ς Όνομα μοντέλου Golf Golf Passat Polo Καύσιμο Βενζίνη Diesel Diesel Βενζίνη Αεροδυναμική βελτίωση Χ Χ Χ Χ Μείωση βάρους Χ Χ Σύστημα start-stop Χ Χ Χ Χ Σύστημα ανάκτησης ενέργειας Χ Χ Χ Χ Βελτίωση κινητήρα Χ Χ Χ Χ Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Χ Χ Βελτίωση συστήματος καυσίμου Χ Downsizing Σύστημα ενημέρωσης οδηγού Χ Χ Χ Χ Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Χ Χ Χ Χ Συνολική μείωση CO 2 (%) 15,7% 16,8% 20,5% 16,7%

84 68 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Οι προσπάθειες μείωσης των εκπομπών CO 2 στην περίπτωση της Volkswagen έγινε υπό την φιλοσοφία των BlueMotion τεχνολογιών. Πιο συγκεκριμένα, παρατηρείται ότι όλα τα μοντέλα της εταιρείας που εξετάστηκαν είχαν σχεδόν, τις ίδιες τεχνολογικές βελτιώσεις, όπως την προσθήκη του συστήματος start-stop με ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση αλλά και την προσθήκη ελαστικών χαμηλής αντίστασης κύλισης. Αντίθετα, απουσιάζει η τεχνική του downsizing αν και βέβαια οι κινητήρες των βενζινοκίνητων αυτοκινήτων που εξετάστηκαν ήταν των κ.ε. και συνεπώς, δεν υπήρχε μεγάλη δυνατότητα για περαιτέρω ελάττωση του κυβισμού. 4.6 Παρουσίαση και σχολιασμός της έρευνας Μετά την ανάλυση του κάθε αυτοκινήτου του δείγματος, ακολουθεί η παρουσίαση και ο σχολιασμός των αποτελεσμάτων της έρευνας. Οι αρχικές και οι τελικές τιμές των εκπομπών CO 2, καθώς και οι μειώσεις που επιτεύχθηκαν παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 4.24: Αρχικές - τελικές εκπομπές CO2 και οι μειώσεις που επιτεύχθηκαν για κάθε μοντέλο Εκπομπές CO 2 (g/km) Μείωση CO 2 Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Κυβισμός Αρχικές Τελικές (g/km) (%) BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i Βενζίνη 1995 κ.ε ,9% 320d Diesel 1995 κ.ε ,2% 20d xdrive Diesel 1995 κ.ε ,4% 500 Diesel 1248 κ.ε ,6% PANDA Βενζίνη 1242 κ.ε ,6% PUNTO Βενζίνη 1242 κ.ε ,2% FOCUS Diesel 1560 κ.ε ,2% MONDEO Diesel 1997 κ.ε ,3% FIESTA Βενζίνη 1242 κ.ε ,6% AURIS Diesel 1364 κ.ε ,0% AURIS Βενζίνη 1598 κ.ε ,9% YARIS Βενζίνη 998 κ.ε ,4% GOLF Βενζίνη 1197 κ.ε ,9% GOLF Diesel 1598 κ.ε ,8% PASSAT Diesel 1968 κ.ε ,5% POLO Βενζίνη 1197 κ.ε ,7% Όπως είναι αναμενόμενο, ο μέσος κυβισμός των κινητήρων diesel του δείγματος (1716 κ.ε.) είναι αρκετά μεγαλύτερος από ότι αυτών με βενζίνη (1339 κ.ε.).

85 CO 2 (g/km) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Εκπομπές CO 2 ανά τύπο καυσίμου Diesel Βενζίνη Αρχικές εκπομπές Τελικές εκπομπές Mείωση Διάγραμμα 4.8: Αρχικές - τελικές εκπομπές CO 2 και οι μειώσεις που επιτεύχθηκαν σε g/km ανά τύπο καυσίμου για τα οχήματα που αναλύθηκαν Παρ όλα αυτά, από το διάγραμμα 4.8 παρατηρείται ότι οι αρχικές εκπομπές CO 2 που καταγράφηκαν είναι υψηλότερες στα βενζινοκίνητα κατά 2 g/km έναντι των diesel. Βέβαια σημαντικός παράγοντας είναι και η επιλογή του έτους του μοντέλου αναφοράς καθώς όπως διαπιστώθηκε από την έρευνα, η χρονολογία της έκδοσης και συνεπώς οι μέχρι τότε διαθέσιμες τεχνολογίες επηρεάζουν τις αρχικές εκπομπές. Ένα πολύ σημαντικό συμπέρασμα είναι ότι οι μειώσεις στα βενζινοκίνητα οχήματα ήταν κατά 4 g/km μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες των πετρελαιοκίνητων. Αυτό οδήγησε στην αντιστροφή της υπάρχουσας κατάστασης όσον αφορά τις τελικές εκπομπές ανά τύπο καυσίμου μετά τις μειώσεις που πέτυχε ο κάθε κατασκευαστής.

86 CO 2 (g/km) 70 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Εκπομπές CO 2 ανά κατασκευαστή Αρχικές εκπομπές Τελικές εκπομπές Μείωση BMW FIAT FORD TOYOTA VW Διάγραμμα 4.9: Αρχικές-τελικές εκπομπές CO 2 και μείωση που επιτεύχθηκε για κάθε κατασκευαστή Λόγω του μεγαλύτερου κυβισμού και της ιπποδύναμης των αυτοκινήτων της BMW, οι αρχικές εκπομπές CO 2 είναι αρκετά υψηλότερες (167 g/km) από ότι των υπολοίπων, που με εξαίρεση τη Fiat κυμαίνονται περίπου στα ίδια επίπεδα (140 g/km). Παρ όλα αυτά ο συγκεκριμένος κατασκευαστής, πετυχαίνει τη μεγαλύτερη ελάττωση των εκπομπών με μέση μείωση 33 g/km. Βέβαια, πρέπει να ληφθεί υπόψιν, ότι λόγω των υψηλότερων αρχικών εκπομπών οι εισερχόμενες τεχνολογίες είχαν μεγαλύτερη επίδραση στη μείωση. Οι υπόλοιποι κατασκευαστές κυμαίνονται περίπου στο ίδιο επίπεδο μείωσης, δηλαδή στα 25 g/km.

87 Μείωση CO 2 (%) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ % 20.0% 19.5% 19.0% 18.5% 18.0% 17.5% 17.0% 16.5% 16.0% Μείωση CO 2 σε % ανά κατασκευαστή 20.1% 19.8% 19.0% 17.4% 17.2% BMW FIAT FORD TOYOTA VW Διάγραμμα 4.10: Ποσοστιαία μείωση CO 2 για κάθε κατασκευαστή Αν και η Fiat είχε τις χαμηλότερες αρχικές εκπομπές εν τούτοις, ο συγκεκριμένος κατασκευαστής κατάφερε να πετύχει τη μεγαλύτερη ποσοστιαία μείωση από τα οχήματα που εξετάστηκαν. Ειδικότερα, με την εφαρμογή του downsizing ακόμα και με τη σύγκριση ίδιας χρονολογίας εκδόσεων όπως στην περίπτωση του Fiat Punto καταγράφηκε μείωση 22,2%. Αντίθετα, σχετικά μικρή επίδραση είχαν οι τεχνολογίες που προστέθηκαν στα αυτοκίνητα της Toyota και της Volkswagen με μείωση περίπου 17,3%. Τέλος, προχωρώντας σε επίπεδο οχημάτων, αρχικά έγινε διαχωρισμός ανά τύπο καυσίμου ούτως ώστε να μπορεί να παρουσιαστεί καλύτερα η σύγκριση μεταξύ τους αλλά και με το μέσο όρο της μείωσης.

88 Μείωση CO 2 (%) 72 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ 24% 22% 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Μείωση CO 2 για diesel Μείωση Μέση μείωση 320 d 20d xdrive 500 FOCUS MONDEO AURIS (D) GOLF (D) PASSAT Διάγραμμα 4.11: Μείωση εκπομπών CO 2 για τα οχήματα diesel του δείγματος Είναι φανερό, ότι οι μεγαλύτερες ποσοστιαίες μειώσεις στις εκπομπές καταγράφονται για το 3-Series της BMW και το Toyota Auris. Κυρίαρχο ρόλο έπαιξαν οι ριζικές βελτιώσεις στον κινητήρα, με την εισαγωγή της TwinTurbo τεχνολογίας υπερτροφοδότησης για το πρώτο αλλά και τη μείωση του χρόνου θέρμανσης και της μείωσης του βάρους με την εκτεταμένη χρήση χάλυβα για το δεύτερο. Παράλληλα, με την εγκατάσταση υψηλότερης πίεσης εγχυτήρων και την προσθήκη διαφόρων άλλων τεχνολογιών όπως το start-stop σύστημα, οδήγησαν στη δραστική αυτή ελάττωση. Αντίθετα, μικρή μείωση σημειώθηκε για το Fiat 500 και το Χ-Series καθώς έχουν τις λιγότερες τεχνολογικές αναβαθμίσεις από ότι τα υπόλοιπα diesel αυτοκίνητα που εξετάζονται. Παρ όλα αυτά, οι τελικές εκπομπές του Fiat 500 είναι κάτω από το επίπεδο των 100 g/km (συγκεκριμένα 97 g/km) και συνεπώς έχει επιτευχθεί ο στόχος των 130 g/km που έχει τεθεί για το Επιπλέον, καθώς το X-Series ανήκει στην κατηγορία των SUV, η τετρακίνηση και η απουσία ενεργειακών ελαστικών καθώς και η μη δυνατή μείωση των σχέσεων των ταχυτήτων, δεν επέτρεψαν την περεταίρω ελάττωση των εκπομπών.

89 Μείωση CO 2 (%) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 73 Μείωση CO 2 για βενζίνη Μείωση Μέση μείωση 28% 26% 24% 22% 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 118 i PANDA PUNTO FIESTA AURIS (B) YARIS GOLF (B) POLO Διάγραμμα 4.12: Μείωση εκπομπών CO 2 για τα οχήματα βενζίνης του δείγματος Όπως είναι αναμενόμενο, οι μεγαλύτερες μειώσεις παρατηρούνται στα 4 πρώτα οχήματα του διαγράμματος, στα οποία έχει εφαρμοστεί η τεχνική του downsizing. Ιδιαίτερα, ο EcoBoost κινητήρας, με τα οφέλη που παρουσιάστηκαν στην αντίστοιχη ανάλυση του Fiesta καταφέρνει να επιτύχει μια μείωση πάνω από 25%. Στα υπόλοιπα αυτοκίνητα η μείωση κυμαίνεται κοντά στο 15%. Αντίθετα, στο Toyota Yaris εμφανίζεται η ελάχιστη μείωση το οποίο δικαιολογείται λόγω της μη προσθήκης τεχνολογιών όπως το start-stop αλλά και του αρχικού μικρού κυβισμού του μοντέλου (998 κ.ε.), καθώς όπως είναι εμφανές και από το παρακάτω διάγραμμα, υπάρχει μια σχετικά ισχυρή συσχέτιση μεταξύ του κυβισμού του κινητήρα και των μειώσεων που επιτεύχθησαν, στα αυτοκίνητα στα οποία δεν υπήρξε downsizing (εκτός από τα Panda, Punto και Fiesta).

90 Μείωση CO 2 (g/km) Κυβισμός κινητήρα (κ.ε.) 74 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Κυβισμός και μείωση CO 2 για οχήματα βενζίνης Μείωση Κυβισμός Series PANDA PUNTO FIESTA AURIS (B) YARIS GOLF (B) POLO 0 Διάγραμμα 4.13: Συσχέτιση κυβισμού κινητήρα και μείωσης εκπομπών CO 2 για τα οχήματα βενζίνης του δείγματος Μετά το πέρας της παρουσίασης των αποτελεσμάτων της μείωσης θα ακολουθήσει η προσπάθεια εξαγωγής ενός στατιστικού μοντέλου το οποίο να ανταποκρίνεται όσο το δυνατόν καλύτερα στις μειώσεις των εκπομπών CO 2 που υπολογίστηκαν παραπάνω.

91 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Στο παρόν κεφάλαιο, αρχικά παρουσιάζονται οι περιπτώσεις που εξετάστηκαν. Έπειτα, περιγράφεται βήμα προς βήμα η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την εύρεση του προτεινόμενου μοντέλου πρόβλεψης των μειώσεων των εκπομπών CO 2, με τη βοήθεια της ανάλυσης του δείγματος που προηγήθηκε στο κεφάλαιο 4. Στη συνέχεια, ακολουθεί σχολιασμός της κάθε περίπτωσης, των σφαλμάτων που δημιουργήθηκαν, καθώς και άλλων στατιστικών μεγεθών. Τέλος, παρουσιάζονται σε μορφή συγκεντρωτικών διαγραμμάτων τα αποτελέσματα που προέκυψαν, κάνοντας μια σύγκριση μεταξύ των περιπτώσεων 5.1 Παρουσίαση των περιπτώσεων παραμέτρων που εξετάστηκαν Στο προηγούμενο κεφάλαιο, μετά τη λεπτομερή ανάλυση του κάθε αυτοκινήτου ξεχωριστά, έγινε μια ομαδοποίηση των αποτελεσμάτων, ούτως ώστε να είναι εφικτή η σύγκριση μεταξύ τους, έχοντας κοινές μεταβλητές. Προφανώς, δεν μπορεί να είναι γνωστό εκ των προτέρων, ποιος είναι ο καταλληλότερος αριθμός αλλά και τρόπος διαχωρισμού των μεταβλητών, που να δίνει το μικρότερο δυνατό σφάλμα. Επομένως, θεωρήθηκαν 8 περιπτώσεις, όπου εξετάζονται διαφορετικοί συνδυασμοί μεταβλητών. Οι περιπτώσεις που εξετάζονται είναι Μοντέλο 4 ων παραμέτρων Μοντέλα 5 παραμέτρων Μοντέλα 6 παραμέτρων Μοντέλο 7 παραμέτρων Πιο αναλυτικά, τα παραπάνω μοντέλα μαζί με την ανάλυση των μεταβλητών παρατίθενται παρακάτω: Μοντέλο 4 παραμέτρων (1 περίπτωση) Μεταβλητές a = Βελτίωση κινητήρα b = Αεροδυναμική βελτίωση c = Μείωση βάρους d = Υπόλοιπες τεχνολογίες

92 76 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Μοντέλα 5 παραμέτρων (3 περιπτώσεις) Μεταβλητές Μεταβλητές Μεταβλητές a = Βελτίωση κινητήρα a = Βελτίωση κινητήρα a = Ομάδα 1 b = Αεροδυναμική βελτίωση b = Αεροδυναμική βελτίωση Αεροδυναμική βελτίωση c = Μείωση βάρους c = Μείωση βάρους Μείωση βάρους d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Downsizing b = Ομάδα 2 Βελτίωση κινητήρα Βελτίωση συστήματος καυσίμου Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων c = Ομάδα 3 Σύστημα start-stop Aνάκτηση ενέργειας κατά την Ελαστικά χαμηλής τριβής d = Ομάδα 4 Λογισμικό ενημέρωσης οδηγού Δείκτης ταχυτήτων e = Downsizing Μοντέλα 6 παραμέτρων (3 περιπτώσεις) Μεταβλητές Μεταβλητές Μεταβλητές a = Βελτίωση κινητήρα a = Βελτίωση κινητήρα a = Βελτίωση κινητήρα b = Αεροδυναμική βελτίωση b = Αεροδυναμική βελτίωση b = Αεροδυναμική βελτίωση c = Μείωση βάρους c = Μείωση βάρους c = Μείωση βάρους d = Υπόλοιπες τεχνολογίες d = Υπόλοιπες τεχνολογίες d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων f = Downsizing e = Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων f = Βελτίωση συστήματος καυσίμου e = Σύστημα start-stop f = Downsizing

93 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 77 Μοντέλο 7 παραμέτρων (1 περίπτωση) Μεταβλητές a = Βελτίωση κινητήρα b = Αεροδυναμική βελτίωση c = Μείωση βάρους d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων f = Downsizing g = Σύστημα start-stop 5.2 Μεθοδολογία εξαγωγής μοντέλων προσομοίωσης Παρακάτω, περιγράφεται με αναλυτικά βήματα η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε, προκειμένου να βρεθεί ο βέλτιστος τρόπος συνδυασμού των μεταβλητών, ούτως ώστε να προκύψει το στατιστικό μοντέλο, το οποίο θα προσομοιώνει με τα μικρότερα δυνατά σφάλματα τις μειώσεις των εκπομπών CO 2 των αυτοκινήτων του δείγματος. Για την καλύτερη κατανόηση της μεθοδολογίας, παρατίθεται σαν παράδειγμα η ανάλυση των 4 ων παραμέτρων. Η ίδια διαδικασία, ακολουθήθηκε προφανώς και για τις υπόλοιπες περιπτώσεις Βήμα 1 ο : Εξαγωγή εξισώσεων των αυτοκινήτων Αρχικά, για κάθε αυτοκίνητο του δείγματος, εξάγεται μια εξίσωση σύμφωνα με το τι προστέθηκε σε αυτά, λαμβάνοντας τα δεδομένα από τους πίνακες (4.6, 4.10, 4.14, 4.18, 4.23). Έπειτα, σημειώνεται η τελική ποσοστιαία μείωση των εκπομπών CO 2. Όπου, σαν τελική, εννοείται η ποσοστιαία διαφορά των εκπομπών CO 2 μεταξύ της τελευταίας έκδοσης του οχήματος και του μοντέλου αναφοράς, σύμφωνα με τον τύπο

94 78 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Έτσι, για την περίπτωση των 4 ων παραμέτρων ο πίνακας θα έχει τη μορφή: Πίνακας 5.1: Εξαγωγή εξισώσεων για την περίπτωση των 4ων παραμέτρων Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i Βενζίνη a+d 23,9% 320d Diesel a+c+d 22,2% 2.0d xdrive Diesel a+c+d 13,4% 500 Diesel a+d 12,6% PANDA Βενζίνη a+b+d 25,6% PUNTO Βενζίνη a+d 22,2% FOCUS Diesel a+b+d 14,2% MONDEO Diesel a+b+d 17,3% FIESTA Βενζίνη a+b+d 25,6% AURIS Diesel a+b+c+d 22,0% AURIS Βενζίνη a+b+d 16,9% YARIS Βενζίνη a+b+c+d 13,4% GOLF Βενζίνη a+b+d 14,9% GOLF Diesel a+b+c+d 16,8% PASSAT Diesel a+b+c+d 20,5% POLO Βενζίνη a+b+d 16,7% Μεταβλητές a = Βελτίωση κινητήρα b = Αεροδυναμική βελτίωση c = Μείωση βάρους d = Υπόλοιπες τεχνολογίες

95 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Βήμα 2 ο : Καταγραφή συνδυασμών των μεταβλητών Στη συνέχεια, θεωρείται ότι το εύρος των τιμών που μπορούν να λάβουν οι μεταβλητές a, b, c και d είναι από 2% έως 8%. Ακολούθως, καταγράφονται όλοι οι πιθανοί συνδυασμοί που προκύπτουν, καθώς και το άθροισμά τους. Για παράδειγμα, στην περίπτωση των 4 παραμέτρων, προκύπτουν 4 7 = 2041 διαφορετικοί συνδυασμοί. Πίνακας 5.2: Συνδυασμοί αθροισμάτων για 4 παράμετρους και εύρος 2%-8% a% b% c% d% Άθροισμα (%)

96 80 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Αντίστοιχα, θεωρείται ότι το συνολικό ποσοστό της μείωσης, δηλαδή το ποσοστό που επιτυγχάνεται αν συνεισφέρουν και οι 4 μεταβλητές μαζί για την περίπτωση των 4 ων παραμέτρων, κυμαίνεται στο εύρος [17%-22%]. Έτσι, χρησιμοποιώντας την επιλογή του φίλτρου στο excel για τη στήλη «Άθροισμα (%)» του πίνακα 5.2, ομαδοποιούνται οι συνδυασμοί, των οποίων το άθροισμά τους, αντιστοιχεί στην κάθε ακέραια τιμή του εύρους του συνολικού ποσοστού. Για παράδειγμα, Πίνακας 5.3: Συνδυασμοί τιμών των μεταβλητών, για συνολικό ποσοστό μείωσης ίσο με 17% (αριστερά) και 18% (δεξιά) αντίστοιχα a% b% c% d% Άθροισμα (%) a% b% c% d% Άθροισμα (%) κ.ο.κ. μέχρι το άνω όριο του εύρους που τέθηκε δηλαδή το 23%.

97 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Βήμα 3 ο : Εύρεση σφαλμάτων αυτοκινήτων Στη συνέχεια, για τις διαφορετικές εξισώσεις που χρησιμοποιούνται, (στο παράδειγμα οι a+b+d, a+c+d, a+d και a+b+c+d), δημιουργούνται 4 στήλες, στις οποίες καταγράφεται το επιμέρους άθροισμα των συντελεστών της κάθε εξίσωσης. Δηλαδή, για «Άθροισμα (%)» = 17% Πίνακας 5.4: Άθροισμα εξισώσεων ανάλογα με τις μεταβλητές που περιλαμβάνουν Εξίσωση a+b+d a+c+d a+d a+b+c+d a% b% c% d% Άθροισμα (%) Άθροισμα εξίσωσης (%) ,0 15,0 10,0 17, ,0 15,0 9,0 17, ,0 15,0 8,0 17, ,0 15,0 7,0 17, ,0 14,0 10,0 17, ,0 14,0 9,0 17, ,0 14,0 8,0 17, ,0 14,0 7,0 17, ,0 14,0 6,0 17, ,0 13,0 10,0 17, ,0 13,0 9,0 17, ,0 13,0 8,0 17, ,0 13,0 7,0 17, ,0 13,0 6,0 17, ,0 13,0 5,0 17, ,0 12,0 10,0 17, ,0 12,0 9,0 17, ,0 12,0 8,0 17, ,0 12,0 7,0 17, ,0 12,0 6,0 17, ,0 14,0 10,0 17, ,0 13,0 11,0 17, ,0 13,0 10,0 17, ,0 12,0 10,0 17,0 Έπειτα, δημιουργείται ένας ακόμη πίνακας, όπου παρατίθενται η ονομασία των αυτοκινήτων, η εξίσωση του καθενός, καθώς και το συνολικό ποσοστό μείωσης που επιτεύχθη. Επιπλέον, δημιουργείται από κάτω μια στήλη, η οποία περιέχει την απόλυτη ποσοστιαία διαφορά μεταξύ του συνολικού ποσοστού μείωσης και του αθροίσματος των μεταβλητών της εξίσωσης που έχει. Η

98 82 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ απόλυτη ποσοστιαία διαφορά, εκφραζει στην ουσία το σφάλμα που παράγεται, λόγο της απόκλισης της πραγματικής μείωσης από την υπολογισμένη τιμή του μοντέλου πρόβλεψης. Για παράδειγμα, για το BMW 118i (1-Series), θα ισχύει για τον πρώτο συνδυασμό ότι: Σφάλμα = 10,0%-29,3% = 13,9% ενώ για το δεύτερο συνδυασμό ότι: Σφάλμα = 9,0%-29,3% = 14,9% κ.ο.κ. μέχρι το τέλος των πιθανών συνδυασμών και για τα 16 αυτοκίνητα του δείγματος. Ο πίνακας αυτός, (πίνακας 5.5 στην επόμενη σελίδα), περιέχει συνεπώς τα επιμέρους σφάλματα του κάθε αυτοκινήτου, για όλους τους συνδυασμούς μεταβλητών για το συνολικό ποσοστό που θεωρήθηκε, (εδώ το 17%). Στη συνέχεια, αθροίζονται τα σφάλματα όλων των αυτοκινήτων για κάθε πιθανό συνδυασμό, (στον πίνακα 5.5 είναι η στήλη «Άθροισμα σφαλμάτων»).

99 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 83

100 84 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Πίνακας 5.5: Σφάλματα μοντέλων για κάθε συνδυασμό παραμέτρων που το άθροισμά τους δίνει 17% Μοντέλο 118i 320d 2.0d xdrive 500 PANDA YARIS GOLF (B) GOLF (D) PASSAT Εξίσωση a+d a+c+d a+c+d a+d a+b+d a+b+c+d a+b+d a+b+c+d a+b+c+d a+b+d Μείωση CO 2 (%) 23,9 22,2 13,4 12,6 25,6 13,4 14,9 16,8 20,5 16,7 Σφάλμα (%) Άθροισμα σφαλμάτων 13,9 7,2 1,6 2,6 13,6 3,6 2,9 0,2 3,5 4,7 96,9 14,9 7,2 1,6 3,6 14,6 3,6 3,9 0,2 3,5 5,7 106,9 15,9 7,2 1,6 4,6 15,6 3,6 4,9 0,2 3,5 6,7 116,9 16,9 7,2 1,6 5,6 16,6 3,6 5,9 0,2 3,5 7,7 126,9 13,9 8,2 0,6 2,6 12,6 3,6 1,9 0,2 3,5 3,7 89,9 14,9 8,2 0,6 3,6 13,6 3,6 2,9 0,2 3,5 4,7 99,9 15,9 8,2 0,6 4,6 14,6 3,6 3,9 0,2 3,5 5,7 109,9 16,9 8,2 0,6 5,6 15,6 3,6 4,9 0,2 3,5 6,7 119,9 17,9 8,2 0,6 6,6 16,6 3,6 5,9 0,2 3,5 7,7 129,9 13,9 9,2 0,4 2,6 11,6 3,6 0,9 0,2 3,5 2,7 83,7 14,9 9,2 0,4 3,6 12,6 3,6 1,9 0,2 3,5 3,7 93,7 15,9 9,2 0,4 4,6 13,6 3,6 2,9 0,2 3,5 4,7 103,7 16,9 9,2 0,4 5,6 14,6 3,6 3,9 0,2 3,5 5,7 113,7 17,9 9,2 0,4 6,6 15,6 3,6 4,9 0,2 3,5 6,7 123,7 18,9 9,2 0,4 7,6 16,6 3,6 5,9 0,2 3,5 7,7 133,7 13,9 8,2 0,6 2,6 12,6 3,6 1,9 0,2 3,5 3,7 89,9 12,9 9,2 0,4 1,6 10,6 3,6 0,1 0,2 3,5 1,7 75,5 13,9 9,2 0,4 2,6 11,6 3,6 0,9 0,2 3,5 2,7 83,7 13,9 10,2 1,4 2,6 10,6 3,6 0,1 0,2 3,5 1,7 80,5 POLO

101 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 85 Η ελάχιστη τιμή της στήλης «Άθροισμα σφαλμάτων», είναι και η ελάχιστη τιμή του αθροιστικού σφάλματος για συνολικό ποσοστό μείωσης ίσο με 17%. Στο παράδειγμα των 4 ων παραμέτρων, η ελάχιστη τιμή είναι 69,5 και πραγματοποιείται μέσω 4 διαφορετικών συνδυασμών (Πίνακας 5.6). Πίνακας 5.6: Συνδυασμοί των παραμέτρων για τους οποίους παράγεται το ελάχιστο αθροιστικό σφάλμα μη ολοκληρωμένων εξισώσεων Μοντέλο 118i 320d 2.0d xdrive 500 PANDA YARIS GOLF (B) GOLF (D) PASSAT POLO Εξίσωση a+d a+c+d a+c+d a+d a+b+d a+b+c+d a+b+d a+b+c+d a+b+c+d a+b+d Μείωση CO 2 (%) 23,9% 22,2% 13,4% 12,6% 25,6% 13,4% 14,9% 16,8% 20,5% 16,7% Άθροισμα a% b% c% d% Σφάλμα (%) σφαλμάτων ,9 7,2 1,6 0,4 10,6 3,6 0,1 0,2 3,5 1,7 69, ,9 7,2 1,6 0,4 10,6 3,6 0,1 0,2 3,5 1,7 69, ,9 7,2 1,6 0,4 10,6 3,6 0,1 0,2 3,5 1,7 69, ,9 7,2 1,6 0,4 10,6 3,6 0,1 0,2 3,5 1,7 69,5 Ολόκληρη η διαδικασία αυτή, επαναλαμβάνεται για το εύρος των τιμών του συνολικού ποσοστού, δηλαδή από 17% μέχρι 23% και σημειώνεται το ελάχιστο συνολικό σφάλμα που προκύπτει στην κάθε περίπτωση. Για τις 4 παραμέτρους, τα ελάχιστα αθροιστικά σφάλματα είναι τα εξής: Πίνακας 5.7: Ελάχιστες τιμές αθροιστικών σφαλμάτων για όλο το εύρος του συνολικού ποσοστού μείωσης, [17%-23%] Συνολικό ποσοστό μείωσης CO 2 17% 18% 19% 20% 21% 22% 23% Ελάχιστο αθροιστικό σφάλμα 69,5 65,5 62,4 62,4 63,4 65,4 69,4

102 86 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Βήμα 4 ο : Επιλογή συνολικού ποσοστού μείωσης και βέλτιστου συνδυασμού μεταβλητών Συνεπώς, το συνολικό ποσοστό μείωσης που επιλέγεται, είναι αυτό που δίνει το ελάχιστο αθροιστικό σφάλμα του πίνακα 5,7, δηλαδή το 62,4. Παρ όλα αυτά, σε μερικές περιπτώσεις (όπως και στην παραπάνω περίπτωση των 4 ων παραμέτρων), το ελάχιστο αθροιστικό σφάλμα ικανοποιείται από περισσότερες από μία τιμές του συνολικού ποσοστού μείωσης. Συγκεκριμένα, οι τιμές που ικανοποιούν τη συνθήκη στην περίπτωση αυτή είναι οι 19% και 20%. Η επιλογή μίας από αυτές τις τιμές μπορεί να γίνει αυθαίρετα. Εδώ επιλέγεται η τιμή 20%. Οπότε, ολοκληρώνοντας τη διαδικασία αυτή, έχει βρεθεί για την περίπτωση των 4 ων παραμέτρων ότι το συνολικό ποσοστό μείωσης είναι 20%, δηλαδή, a% + b% + c% + d% = 20%. Το επιμέρους σφάλμα για το κάθε αυτοκίνητο λαμβάνεται από τον αντίστοιχο πίνακα 5.5 για συνολικό ποσοστό μείωσης = 20%. Έτσι, ο τελικός πίνακας θα έχει τη μορφή: Πίνακας 5.8: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 4ων παραμέτρων Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) Σφάλμα (%) BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i Βενζίνη a+d 23,9% 8,9% 320d Diesel a+c+d 22,2% 4,2% 2.0d xdrive Diesel a+c+d 13,4% 4,6% 500 Diesel a+d 12,6% 2,4% PANDA Βενζίνη a+b+d 25,6% 8,6% PUNTO Βενζίνη a+d 22,2% 7,2% FOCUS Diesel a+b+d 14,2% 2,8% MONDEO Diesel a+b+d 17,3% 0,3% FIESTA Βενζίνη a+b+d 25,6% 8,6% AURIS Diesel a+b+c+d 22,0% 2,0% AURIS Βενζίνη a+b+d 16,9% 0,1% YARIS Βενζίνη a+b+c+d 13,4% 6,6% GOLF Βενζίνη a+b+d 14,9% 2,1% GOLF Diesel a+b+c+d 16,8% 3,2% PASSAT Diesel a+b+c+d 20,5% 0,5% POLO Βενζίνη a+b+d 16,7% 0,3% Αθροιστικό σφάλμα 62,4 Μεταβλητές Μέσο σφάλμα (%) 3,9% a = Βελτίωση κινητήρα Εύρος σφαλμάτων 8,7% b = Αεροδυναμική βελτίωση Τυπική απόκλιση 3,2 c = Μείωση βάρους Μέσο σφάλμα (g/km) 5,5 d = Υπόλοιπες τεχνολογίες

103 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 87 Τέλος, οι βέλτιστες τιμές των μεταβλητών a, b, c, d είναι αυτές που δίνουν το ελάχιστο αθροιστικό σφάλμα για το συνολικό ποσοστό μείωσης. Δηλαδή, στο παράδειγμα των 4 ων παραμέτρων το συνολικό ποσοστό βρέθηκε ίσο με 20%. Αντίστοιχα, το ελάχιστο αθροιστικό σφάλμα των εξισώσεων είναι 62,4 (Πίνακας 5.8), το οποίο ικανοποιείται μέσω 2 διαφορετικών συνδυασμών των μεταβλητών a,b,c,d όπως φαίνεται και παρακάτω. Πίνακας 5.9: Συνδυασμοί μεταβλητών που ικανοποιούν το ελάχιστο αθροιστικό σφάλμα μη ολοκληρωμένων εξισώσεων για το βέλτιστο συνολικό ποσοστό a% b% c% d% Μεταβλητές a = Βελτίωση κινητήρα b = Αεροδυναμική βελτίωση c = Μείωση βάρους d = Υπόλοιπες τεχνολογίες Η επιλογή του τελικού συνδυασμού των μεταβλητών προκύπτει με κριτήριο το εύρος των τιμών που αναφέρθηκαν στο 3 ο κεφάλαιο. Συγκεκριμένα, η μεταβλητή d=«υπόλοιπες τεχνολογίες», θα πάρει την τιμή 8% αφού περιέχει όλες τις τεχνολογίες πλην της βελτίωσης του κινητήρα, της αεροδυναμικής βελτίωσης και της μείωσης του βάρους. Το b=«αεροδυναμική βελτίωση» και το c=«μείωση βάρους» λαμβάνουν τις τιμές 2% και 3% αντίστοιχα και για τις δύο περιπτώσεις συνδυασμών. Συνεπώς, ο τελικός βέλτιστος συνδυασμός παραμέτρων, είναι ο παρακάτω. Πίνακας 5.10: Τελικός βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 4ων παραμέτρων a b c d 7% 2% 3% 8% Όπως ήταν αναμενόμενο, ο μικρός αριθμός των ξεχωριστών μεταβλητών που χρησιμοποιήθηκαν συντέλεσε στη δημιουργία μεγάλων τιμών σφαλμάτων και τυπικής απόκλισης. Επιπλέον, οι τιμές 7% και 8% που ήταν οι μόνες διαθέσιμες για τη μεταβλητή a=«βελτίωση κινητήρα» είναι υπερβολικά μεγάλες και συνεπώς δεν ανταποκρίνονται στην πραγματικότητα. Η διαδικασία που περιγράφηκε, επαναλαμβάνεται και για τις 8 διαφορετικές περιπτώσεις συνδυασμού των παραμέτρων που εξετάστηκαν.

104 88 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ 5.3 Παρουσίαση & σχολιασμός των αποτελεσμάτων για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Οι τελικοί πίνακες για την περίπτωση των 4 ων παραμέτρων, είναι ο πίνακας 5.8 με το σφάλμα του κάθε αυτοκινήτου και ο βέλτιστος συνδυασμός παραμέτρων που το ικανοποιούν (Πίνακας 5.10). Αντίστοιχα, με τους πίνακες αυτούς, γίνεται και η ανάλυση των υπολοίπων περιπτώσεων μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητή: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Στην περίπτωση αυτή, οι μεταβλητές γίνονται 5 και η προστιθέμενη μεταβλητή αφορά την βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων. Το συνολικό ποσοστό μείωσης είναι a%+b%+c%+d%+e%= 20%. Ο τελικός πίνακας που προκύπτει είναι: Πίνακας 5.11: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητή τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) Σφάλμα (%) 118i Βενζίνη a+d+e 23,9% 7,9% BMW FIAT FORD TOYOTA VW 320d Diesel a+c+d+e 22,2% 4,2% 2.0d xdrive Diesel a+c+d+e 13,4% 4,6% 500 Diesel a+d 12,6% 0,4% PANDA Βενζίνη a+b+d+e 25,6% 7,6% PUNTO Βενζίνη a+d+e 22,2% 6,2% FOCUS Diesel a+b+d+e 14,2% 3,8% MONDEO Diesel a+b+d+e 17,3% 0,7% FIESTA Βενζίνη a+b+d+e 25,6% 7,6% AURIS Diesel a+b+c+d+e 22,0% 2,0% AURIS Βενζίνη a+b+d+e 16,9% 1,1% YARIS Βενζίνη a+b+c+d+e 13,4% 6,6% GOLF Βενζίνη a+b+d 14,9% 0,1% GOLF Diesel a+b+c+d 16,8% 0,2% PASSAT Diesel a+b+c+d+e 20,5% 0,5% POLO Βενζίνη a+b+d+e 16,7% 1,3% Αθροιστικό σφάλμα 54,8 Μεταβλητές Μέσο σφάλμα (%) 3,4 % a = Βελτίωση κινητήρα Εύρος σφαλμάτων 7,8% b = Αεροδυναμική βελτίωση Τυπική απόκλιση 3,0 c = Μείωση βάρους Μέσο σφάλμα (g/km) 4,9 g/km d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων

105 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 89 Με βέλτιστο συνδυασμό μεταβλητών τις Πίνακας 5.12: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητή τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων a b c d e 5% 2% 2% 8% 3% Ο συγκεκριμένος τρόπος διαχωρισμού των μεταβλητών δίνει μέσο σφάλμα ίσο με 3,4%, εξίσου μεγάλο όπως και στην περίπτωση των 4 ων παραμέτρων. Επίσης, η τυπική απόκλιση των σφαλμάτων είναι αρκετά μεγάλη (3,0), ενδεικτικό της ανομοιογένειας των αποτελεσμάτων. Ο κυριότερος λόγος, είναι ότι το ποσοστό μείωσης των υπόλοιπων τεχνολογιών (μεταβλητή d) είναι μόλις στο 8%, λόγω του άνω ορίου του εύρους που θεσπίστηκε. Συνεπώς, από τη στιγμή που η αεροδυναμική βελτίωση και η μείωση του βάρους δεν έχουν μεγάλη συνεισφορά στη μείωση (b, c =2%) είναι αναμενόμενο να παραχθούν αποτελέσματα που θα έχουν αρκετά υψηλά σφάλματα, ιδιαίτερα σε συγκεκριμένα αυτοκίνητα με μεγάλο ποσοστό μείωσης (Fiat Panda, Ford Fiesta, BMW 118i). Τέλος, παρατηρείται και μια ελαφρώς αυξημένη τιμή για τη βελτωση του κιβωτίου ταχυτήτων, καθώς η τιμή που αναμενόταν ήταν 2% σε σχέση με το 3% που προέκυψε.

106 90 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητή: Downsizing Στην επόμενη περίπτωση, η επιπλέον εισερχόμενη μεταβλητή θεωρείται η επίδραση του downsizing. Το συνολικό ποσοστό μείωσης είναι a%+b%+c%+d%+e%= 27%. Ο τελικός πίνακας που προκύπτει είναι: Πίνακας 5.13: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητή την εφαρμογή του downsizing Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) Σφάλμα (%) BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i Βενζίνη a+d+e 23,9% 1,9% 320d Diesel a+c+d 22,2% 5,2% 2.0d xdrive Diesel a+c+d 13,4% 2,6% 500 Diesel a+d 12,6% 1,4% PANDA Βενζίνη a+b+d+e 25,6% 0,6% PUNTO Βενζίνη a+d+e 22,2% 0,2% FOCUS Diesel a+b+d 14,2% 2,8% MONDEO Diesel a+b+d 17,3% 0,3% FIESTA Βενζίνη a+b+d+e 25,6% 0,6% AURIS Diesel a+b+c+d 22,0% 3,0% AURIS Βενζίνη a+b+d 16,9% 0,1% YARIS Βενζίνη a+b+c+d 13,4% 5,6% GOLF Βενζίνη a+b+d 14,9% 2,1% GOLF Diesel a+b+c+d 16,8% 2,2% PASSAT Diesel a+b+c+d 20,5% 1,5% POLO Βενζίνη a+b+d 16,7% 0,3% Αθροιστικό σφάλμα 30,4 Μεταβλητές Μέσο σφάλμα (%) 1,9 % a = Βελτίωση κινητήρα Εύρος σφαλμάτων 5,5% b = Αεροδυναμική βελτίωση Τυπική απόκλιση 1,7 c = Μείωση βάρους Μέσο σφάλμα (g/km) 2,7 g/km d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Downsizing Με τις μεταβλητές να έχουν τις τιμές: Πίνακας 5.14: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητή την εφαρμογή του downsizing a b c d e 6% 3% 2% 8% 8%

107 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 91 Αυτός ο τρόπος συνδυασμού δίνει σαφώς πιο βελτιωμένα αποτελέσματα από ότι στις προηγούμενες δύο περιπτώσεις. Ο διαχωρισμός της μεταβλητής του downsizing από τη μεταβλητή d= «Υπόλοιπες τεχνολογίες» και η ταυτόχρονη λήψη της μέγιστης τιμής μείωσης (8%) και για τις δύο κατηγορίες, δείχνει τη βαρύτητα της επίδρασης του downsizing στη μείωση των εκπομπών CO 2, καθώς και στο γεγονός ότι, όταν δεν υπάρχει διαχωρισμός, η μεταβλητή d υποεκτιμείται σχεδόν στο μισό της πραγματικής της τιμής. Παρ όλα αυτά, δεδομένου ότι οι τεχνολογίες που συγκεντώνονται στη μεταβλητή d αθροίζουν ένα ποσοστό μείωσης πάνω από 13%, κρίνεται απαραίτητη ο περαιτέρω διαχωρισμός της μεταβλητής αυτής. Συνεχίζοντας, το εύρος των σφαλμάτων είναι στο 5,5% ενώ η τυπική απόκλιση έχει τιμή 1,7 ενδεικτικό του ότι τα σφάλματα είναι πιο ομαδοποιημένα από τις δύο προηγούμενες περιπτώσεις. Παρ όλα αυτά, η τιμή 6% που αποδίδεται στη βελτίωση του κινητήρα (μεταβλητή a), είναι αρκετά υψηλή και δεν ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα, ενώ και η τιμή που παίρνει η μεταβλητή της αεροδυναμικής βελτίωσης (b) είναι ελαφρώς αυξημένη κατά 1% μεταβλητές (Ομαδοποίηση) / Επιπλέον μεταβλητή: Downsizing Η τελευταία περίπτωση των 5 μεταβλητών που εξετάζεται, περιλαμβάνει έναν ιδιαίτερο τρόπο διαχωρισμού των τεχνολογιών σε επιμέρους ομάδες. Η ομαδοποίηση αυτή, έγινε με κριτήριο την περιοχή βελτίωσης στην οποία επιδρούν οι εισερχόμενες τεχνολογίες. Η πρώτη ομάδα αφορά τη μείωση της αεροδυναμικής αντίστασης και του βάρους, αφού και οι δύο επικεντρώνονται κυρίως σε τροποποιήσεις στο σώμα του οχήματος. Στη δεύτερη ομάδα, συγκεντρώνονται οι μηχανικές αναβαθμίσεις, όπως η γενική βελτίωση του κινητήρα, η τροποποίηση του κιβωτίου ταχυτήτων και η βελτίωση-αλλαγή του συστήματος έγχυσης καυσίμου. Αντίστοιχα, η τρίτη ομάδα επικεντρώνεται σε κατηγορίες όπως το σύστημα start-stop, η ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση και η προσθήκη ελαστικών με χαμηλή αντίσταση τριβής κατά την κύλιση. Η τέταρτη ομάδα αφορά την προσθήκη λειτουργιών ενημέρωσης του οδηγού για πιο οικονομική οδήγηση, ενώ, τέλος, η μεταβλητή e αφορά αποκλειστικά το downsizing, καθώς, όπως σχολιάστηκε και στην αμέσως προηγούμενη περίπτωση, έχει μεγάλη συνεισφορά στη μείωση των εκπομπών. Το συνολικό ποσοστό μείωσης στην περίπτωση αυτή είναι a%+b%+c%+d%+e%= 25%.

108 92 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Ο τελικός πίνακας που προκύπτει είναι: Πίνακας 5.15: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με ομαδοποίηση τεχνολογιών και επιπλέον μεταβλητή την εφαρμογή του downsizng Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) Σφάλμα (%) BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i Βενζίνη b+c+d+e 23,9% 0,1% 320d Diesel a+b+c+d 22,2% 5,2% 2.0d xdrive Diesel a+b+c+d 13,4% 3,6% 500 Diesel b+c 12,6% 0,4% PANDA Βενζίνη a+b+c+d+e 25,6% 1,6% PUNTO Βενζίνη b+c+d+e 22,2% 1,8% FOCUS Diesel a+b+c+d 14,2% 2,8% MONDEO Diesel a+b+c+d 17,3% 0,3% FIESTA Βενζίνη a+b+c+d+e 25,6% 1,6% AURIS Diesel a+b+c+d 22,0% 5,0% AURIS Βενζίνη a+b+c+d 16,9% 0,1% YARIS Βενζίνη a+b+c 13,4% 0,4% GOLF Βενζίνη a+b+c+d 14,9% 1,3% GOLF Diesel a+b+c+d 16,8% 0,2% PASSAT Diesel a+b+c+d 20,5% 3,5% POLO Βενζίνη a+b+c+d 16,7% 0,3% Αθροιστικό σφάλμα 27,2 Μέσο σφάλμα (%) 1,7 % Εύρος σφαλμάτων 5,1% Τυπική απόκλιση 1,8 Μέσο σφάλμα (g/km) 2,4 g/km Μεταβλητές a = Ομάδα 1 b = Ομάδα 2 Μείωση βάρους Αεροδυναμική βελτίωση Βελτίωση συστήματος καυσίμου Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Βελτίωση κινητήρα c = Ομάδα 3 d = Ομάδα 4 Σύστημα start-stop Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Λογισμικό ενημέρωσης οδηγού Δείκτης ταχυτήτων e = Downsizing

109 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 93 Με τον βέλτιστο συνδυασμό να είναι: Πίνακας 5.16: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 5 παραμέτρων με ομαδοποίηση των παραμέτρων και επιπλέον μεταβλητή την εφαρμογή του downsizing a b c d e 2% 6% 6% 3% 8% Όπως είναι φανερό από τα αποτελέσματα, η περίπτωση αυτή δίνει ένα χαμηλό ποσοστό μέσου σφάλματος (1,7%) καθώς και μικρές τιμές του εύρους και της τυπικής απόκλισής τους. Οι δύο τελευταίες τιμές επιβεβαιώνουν ότι τα σφάλματα δεν έχουν μεγάλες διαφορές μεταξύ τους. Εντύπωση προκαλεί επίσης, ότι τα 4 μεγαλύτερα σφάλματα αφορούν οχήματα diesel (320d, 20d xdrive, Auris diesel και Passat), γεγονός που δείχνει την καταλληλόλητα εφαρμογής της συγκεκριμένης περίπτωσης σε βενζινοκίνητα οχήματα. Όσον αφορά τις μεταβλητές, η ομάδα a παίρνει τιμή μόλις 2%, ιδιαίτερα χαμηλό δεδομένου του ότι όταν η αεροδυναμική βελτίωση και η μείωση του βάρους θεωρούνται ως ξεχωριστές μεταβλητές τότε η ελάχιστη αθροιστική τιμή που μπορεί να τους αποδοθεί είναι 4% (2%+2%), λόγω του κάτω ορίου του έυρους που θεσπίστηκε. Εν τούτοις, δεδομένου ότι σε μερικά αυτοκίνητα που υπάρχει αεροδυναμική βελτίωση, υπάρχει και άυξηση του βάρους θεωρείται ότι ο παράγοντας αυτός λειτουργεί ανασταλτικά στη συνολική συνεισφορά της μείωσης. Έτσι, η τιμή που αποδίδεται κρίνεται αρκετά ικανοποιητική. Η τιμή για την ομάδα b είναι στο 6%, και οι επιμέρους μειώσεις θα μπορούσαν να αποδωθούν ως εξής: 3% στη βελτίωση του κινητήρα, 2% στη βελτίωση του συστήματος έγχυσης καυσίμου και 1% στο κιβώτιο ταχυτήτων. Αντίστοιχα, 6% λαμβάνει και η ομάδα c με τις επιμέρους μειώσεις να είναι 3% για το σύστημα start-stop, 2% για την ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση και 1% για τα ελαστικά χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης. Το 3% που αποδίδεται στη χρήση λογισμικών δεν μπορεί αξιολογηθεί εύκολα, καθώς η αξιοποίησή του εξαρτάται σε σημαντικό βαθμό από τον οδηγό. Παρ όλα αυτά, η τιμή αυτή θεωρείται εντός λογικών πλαισίων. Τέλος, το ποσοστό συνεισφοράς της εφαρμογής του downsizing είναι, όπως αναμενόταν, ιδιαίτερα υψηλό (8%). Προχωρώντας σε περιπτώσεις 6 μεταβλητών, αφ ενός γίνεται καλύτερος διαχωρισμός των τεχνολογιών αλλά αφ ετέρου αποκτούν μεγαλύτερη σημαντικότητα οι διαφορές των επιμέρους μεταβλητών, γιατί το ποσοστό της μείωσής τους εξαρτάται από τη βελτίωση που επιδιώχθηκε από τους κατασκευαστές.

110 94 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητές: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Downsizing Στη συγκεκριμένη περίπτωση οι επιπλέον μεταβλητές που προστίθενται, αφορούν τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων καθώς και τη τεχνική του downsizing, με το συνολικό ποσοστό μείωσης να είναι a%+b%+c%+d%+e%+f %= 28%. Έτσι, ο τελικός πίνακας που προκύπτει είναι: Πίνακας 5.17: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων και την εφαρμογή του downsizing Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) Σφάλμα (%) BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i Βενζίνη a+d+e+f 23,9% 0,9% 320d Diesel a+c+d+e 22,2% 4,2% 2.0d xdrive Diesel a+c+d+e 13,4% 4,6% 500 Diesel a+d 12,6% 0,4% PANDA Βενζίνη a+b+d+e+f 25,6% 0,6% PUNTO Βενζίνη a+d+e+f 22,2% 0,8% FOCUS Diesel a+b+d+e 14,2% 2,8% MONDEO Diesel a+b+d+e 17,3% 0,3% FIESTA Βενζίνη a+b+d+e+f 25,6% 0,6% AURIS Diesel a+b+c+d+e 22,0% 2,0% AURIS Βενζίνη a+b+d+e 16,9% 0,1% YARIS Βενζίνη a+b+c+d+e 13,4% 6,6% GOLF Βενζίνη a+b+d 14,9% 0,1% GOLF Diesel a+b+c+d 16,8% 1,2% PASSAT Diesel a+b+c+d+e 20,5% 0,5% POLO Βενζίνη a+b+d+e 16,7% 0,3% Αθροιστικό σφάλμα 26,0 Μεταβλητές Μέσο σφάλμα (%) 1,6 % a = Βελτίωση κινητήρα Εύρος σφαλμάτων 6,5% b = Αεροδυναμική βελτίωση Τυπική απόκλιση 1,9 c = Μείωση βάρους Μέσο σφάλμα (g/km) 2,3 g/km d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων f = Downsizing Ο παραπάνω τρόπος διαχωρισμού δίνει μικρό μεσο σφάλμα (1,6%). Εν τούτοις, το μεγάλο εύρος (6,5%) και η σχετικά αυξημένη τιμή της τυπικής απόκλισης (1,9), δεδομένου ότι πρόκειται για μοντέλο 6 μεταβλητών, είναι ενδεικτικά της ύπαρξης ακραίων τιμών σφαλμάτων. Όπως φαίνεται και από τον παραπάνω πίνακα, τα σφάλματα των μοντέλων BMW 2.0d xdrive (Χ3-Series) και Toyota

111 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 95 Yaris είναι 4,6% και 6,6% αντίστοιχα, ενώ τα σφάλματα των βενζινοκίνητων Toyota Auris και Volkswagen Golf είναι μόλις στο 0,1%. Επιπλέον, όσον αφορά τις μεταβλητές μείωσης, οι b,c,e και f είναι σταθερές σε όλες τις περιπτώσεις συνδυασμών, ενώ, το εύρος των τιμών που μπορεί να πάρει η μεταβλητή a=«βελτίωση κινητήρα» είναι από 5% μέχρι 8% (Παράρτημα 2, σελίδα). Αφ ενός όμως, η τιμή 5% για τη βελτίωση του κινητήρα είναι αρκετά ρεαλιστική. Αφ ετέρου, όσο μεγαλώνει η τιμή της μεταβλητής a, ελαττώνεται αντίστοιχα η τιμή της μεταβλητής d=«υπόλοιπες τεχνολογίες». Η μεταβλητή αυτή, περιλαμβάνει βελτιώσεις όπως το start-stop σύστημα (4%), η ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση (3%), τα ενεργειακά ελαστικά (2%), καθώς και τη βελτίωση του συστήματος καυσίμου (3%). Συνεπώς, είναι απαραίτητο, η τιμή της μεταβλητής αυτής, να είναι και πάλι στο 8%. Οπότε, ο βέλτιστος συνδυασμός των μεταβλητών που προτείνεται για την περίπτωση αυτήν είναι ο εξής: Πίνακας 5.18: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων και την εφαρμογή του downsizing a b c d e f 5% 2% 3% 8% 2% 8%

112 96 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητές: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Βελτίωση συστήματος έγχυσης καυσίμου Για τη δεύτερη περίπτωση διαχωρισμού των 6 μεταβλητών, επιλέγονται ως επιπρόσθετες η βελτίωση του συστήματος έγχυσης καυσίμου και οι τροποποιήσεις στο κιβώτιο ταχυτήτων. Το συνολικό ποσοστό μείωσης στην περίπτωση αυτή είναι a%+b%+c%+d%+e%+f %= 22%. Ο τελικός πίνακας που προκύπτει είναι: Πίνακας 5.19: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων και του συστήματος έγχυσης καυσίμου Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) Σφάλμα (%) BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i Βενζίνη a+d+e+f 23,9% 5,9% 320d Diesel a+c+d+e+f 22,2% 2,2% 2.0d xdrive Diesel a+c+d+e 13,4% 3,6% 500 Diesel a+d+f 12,6% 3,4% PANDA Βενζίνη a+b+d+e+f 25,6% 5,6% PUNTO Βενζίνη a+d+e 22,2% 7,2% FOCUS Diesel a+b+d+e+f 14,2% 5,8% MONDEO Diesel a+b+d+e+f 17,3% 2,7% FIESTA Βενζίνη a+b+d+e+f 25,6% 5,6% AURIS Diesel a+b+c+d+e+f 22,0% 0,0% AURIS Βενζίνη a+b+d+e 16,9% 0,1% YARIS Βενζίνη a+b+c+d+e+f 13,4% 8,6% GOLF Βενζίνη a+b+d 14,9% 0,1% GOLF Diesel a+b+c+d 16,8% 0,2% PASSAT Diesel a+b+c+d+e+f 20,5% 1,5% POLO Βενζίνη a+b+c+d+e 16,7% 0,3% Αθροιστικό σφάλμα 52,8 Μεταβλητές Μέσο σφάλμα (%) 3,3% a = Βελτίωση κινητήρα Εύρος σφαλμάτων 8,6% b = Αεροδυναμική βελτίωση Τυπική απόκλιση 2,8 c = Μείωση βάρους Μέσο σφάλμα (g/km) 4,6 g/km d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων f = Βελτίωση συστήματος καυσίμου Όπως είναι φανερό, η απουσία της μεταβλητής του downsizing σαν ξεχωριστή παράμετρος, επηρεάζει αρνητικά τα εξαγόμενα αποτελέσματα, μεγαλώνοντας το αθροιστικό και μέσο σφάλμα στο 52,8 και 3,3% αντίστοιχα. Επίσης, για μία ακόμη φορά, οι μόνες μεταβλητές που μεταβάλλονται, είναι οι a και d, ενώ, είναι και πάλι αντιστρόφως ανάλογες. Όσο δηλαδή αυξάνεται η a, μειώνεται αντίστοιχα η d.

113 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 97 Για το λόγο που παρουσιάστηκε παραπάνω, η μεταβλητή d πρέπει να πάρει και εδώ τη μέγιστη τιμή της (8%). Συνεπώς, ο βέλτιστος συνδυασμός των μεταβλητών που προκύπτει, είναι ο παρακάτω: Πίνακας 5.20: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων και του συστήματος έγχυσης καυσίμου a b c d e f 5% 2% 2% 8% 2% 3% Μία ακόμη αιτία της αύξησης του σφάλματος, είναι οι διάφοροι μέθοδοι βελτίωσης του συστήματος έγχυσης καυσίμου. Λόγω του τελείως διαφορετικού τρόπου λειτουργίας των κινητήρων diesel και βενζίνης, οι βελτιώσεις και οι τροποποιήσεις που μπορούν να πραγματοποιηθούν, καθώς και το ποσοστό ελάττωσης στις εκπομπές CO 2 που επιτυγχάνεται διαφέρει σημαντικά. Η απαίτηση για μεγαλύτερη ομογενοποίηση και συνεπώς διασπορά του καυσίμου στο θάλαμο καύσης στην περίπτωση των κινητήρων diesel, έχει ως επακόλουθο, οι βελτιώσεις που επιδιώκουν οι κατασκευαστές να επικεντρώνονται στην αύξηση της πίεσης των εγχυτήρων καθώς και στην ακρίβεια της έγχυσης. Αντίστοιχα, στους κινητήρες βενζίνης, οι βελτιώσεις αφορούν τη βελτιστοποίηση του συστήματος ηλεκτρονικής έγχυσης του καυσίμου σε χρονική ακρίβεια και ποσότητα, καθώς επίσης σε μερικές περιπτώσεις ακόμα και στην πλήρη διαφοροποίηση του τρόπου έγχυσης. Για παράδειγμα, στο BMW 118i (1-Series) του έτους 2007 και στο Ford Fiesta EcoBoost του έτους 2012, χρησιμοποιείται η μέθοδος της απ ευθείας έγχυσης (GDI), σε αντίθεση με τις προηγούμενες εκδόσεις των μοντέλων στις οποίες υπήρχε ανάμιξη του αέρα και του καυσίμου πριν τη βαλβίδα εισαγωγής. Συνεπώς, το ποσοστό βελτίωσης της συγκεκριμένης μεταβλητής, εξαρτάται άμεσα από τον τρόπο και το μέγεθος της τροποποίησης που θα επιλέξει να εφαρμόσει ο εκάστοτε κατασκευαστής. Θέτοντας λοιπόν για όλες τις περιπτώσεις στις οποίες υπήρξε η βελτίωση της τεχνολογίας αυτής, την τιμή (f=3%) δημιουργούνται αυτομάτως μεγάλα σφάλματα απόκλισης. Αυτό γίνεται εμφανές και από τις τιμές του πίνακα 5.23 όπου το εύρος και η τυπική απόκλιση είναι στο 8,6% και 2,8 αντίστοιχα, ένδειξη ύπαρξης ακραίων τιμών των επιμέρους σφαλμάτων. Επιπλέον, παρατηρείται υπερεκτίμηση της μείωσης σε ορισμένα αυτοκινήτα όπου το πραγματικό ποσοστό ελάττωσης είναι μικρό και η συνεισφορά της βελτίωσης της έγχυσης καυσίμου είναι πολύ μικρότερη του 3%. Για παράδειγμα, η πραγματική μείωση για το Toyota Yaris είναι 13,4%. Θέτωντας την τιμή 3% για τη μεταβλητή f και ταυτόχρονα την τιμή 8% για τη μεταβλητή d=«υπόλοιπες τεχνολογίες», παράγεται ένα πολύ μεγάλο σφάλμα της τάξεως του 8,6%. Αντίθετα, λόγω της απουσίας παραμέτρων που επιδρούν σε μεγάλο βαθμό στη μείωση (σύστημα start-stop, downsizing, ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση), παρατηρείται μια υποεκτίμηση της μείωσης σε αυτοκίνητα με μεγάλη πραγματική ελάττωση. Για παράδειγμα, στο Fiat Punto, στο οποίο εφαρμόζεται η μέθοδος του

114 98 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ downsizing και προστίθεται το σύστημα start-stop, η μείωση που βρέθηκε από την ανάλυση ήταν 22,2% ενώ η υπολογισμένη μείωση από την περίπτωση αυτή του στατιστικού μοντέλου ήταν 15%, δημιουργώντας έτσι ένα σφάλμα 7,2% μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητές: Start-stop Downsizing Στην περίπτωση αυτή οι επιπλέον μεταβλητές είναι η προσθήκη του συστήματος start-stop και η εφαρμογή του downsizing, ενώ, το συνολικό ποσοστό μείωσης είναι a%+b%+c%+d%+e%+f %= 25%. Ο πίνακας σφαλμάτων παρατίθεται παρακάτω. Πίνακας 5.21: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές το σύστημα start-stop και την εφαρμογή του downsizing Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) Σφάλμα (%) BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i Βενζίνη a+d+e+f 23,9% 1,9% 320d Diesel a+c+d+e 22,2% 5,2% 20d xdrive Diesel a+c+d 13,4% 0,6% 500 Diesel a+d+e 12,6% 1,4% PANDA Βενζίνη a+b+d+e+f 25,6% 0,6% PUNTO Βενζίνη a+d+e+f 22,2% 0,2% FOCUS Diesel a+b+d+e 14,2% 2,8% MONDEO Diesel a+b+d 17,3% 3,3% FIESTA Βενζίνη a+b+d+e+f 25,6% 0,6% AURIS Diesel a+b+c+d+e 22,0% 2,0% AURIS Βενζίνη a+b+d 16,9% 2,9% YARIS Βενζίνη a+b+c+d 13,4% 3,6% GOLF Βενζίνη a+b+d+e 14,9% 2,1% GOLF Diesel a+b+c+d+e 16,8% 3,2% PASSAT Diesel a+b+c+d+e 20,5% 0,5% POLO Βενζίνη a+b+d+e 16,7% 0,3% Αθροιστικό σφάλμα 31,2 Μεταβλητές Μέσο σφάλμα (%) 1,9 % a = Βελτίωση κινητήρα Εύρος σφαλμάτων 5,0% b = Αεροδυναμική βελτίωση Τυπική απόκλιση 1,5 c = Μείωση βάρους Μέσο σφάλμα (g/km) 2,8 g/km d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Σύστημα start-stop f = Downsizing

115 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 99 Ενώ αντίστοιχα ο βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών είναι ο εξής: Πίνακας 5.22: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 6 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές το σύστημα start-stop και την εφαρμογή του downsizing a b c d e f 5% 3% 3% 6% 3% 8% Ο συγκεκριμένος τρόπος διαχωρισμού αναμενόταν να έχει μικρότερο αθροιστικό και μέσο σφάλμα από ότι το 31,2 και το 1,9% που προέκυψε, καθώς οι τεχνολογίες που προστίθενται ως επιπλέον παράμετροι (σύστημα start-stop και downsizing), έχουν σημαντικό ποσοστό συνεισφοράς στη μείωση των εκπομπών CO 2 (4%-5% για το start-stop και 6%-8% για το downsizing) με βάση τις θεωρητικές τιμές που αναφέρθηκαν στο κεφάλαιο 2. Εν τούτοις, από τους πιθανούς συνδυασμούς των μεταβλητών που προκύπτουν και που υπάρχουν στο παράρτημα 2 στη σελίδα για τη συγκεκριμένη περίπτωση, παρατηρείται ότι η βελτίωση της αεροδυναμικής λαμβάνει σταθερή τιμή, ίση με 3%. Συνεπώς, υπάρχει μια μικρή υπερεκτίμηση της τιμής αυτής κατά 1%. Αντίστοιχα, η μεταβλητή e που αφορά το σύστημα start-stop υποεκτιμάται, καθώς οι πιθανές τιμές που μπορεί να λάβει στο συγκεκριμένο στατιστικό μοντέλο είναι 2%-3% και όχι 4% που θα ήταν πιο κοντά στην πραγματική τιμή. Επιπλέον, η προσθήκη τους συστήματος αυτού σε οχήματα με μικρές τελικές μειώσεις όπως για παράδειγμα του Ford Focus, δημιουργεί μία αύξηση των επιμέρους σφαλμάτων. Τέλος, αξιοσημείωτη είναι η πολύ μικρή τιμή της τυπικής απόκλισης (1,5), ενδεικτικό της ομοιογένειας των σφαλμάτων και του γεγονότος ότι το στατιστικό αυτό μοντέλο προσομοιώνει χωρις σημαντικές αποκλίσεις όλα τα αυτοκίνητα του δείγματος.

116 100 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ μεταβλητές / Επιπλέον μεταβλητές: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Downsizing Start-stop Η τελευταία εξεταζόμενη περίπτωση είναι αυτή των 7 διαφορετικών μεταβλητών, οι οποίοι παρουσιάζονται κάτω από τον πίνακα των επιμέρους σφαλμάτων. Αντίστοιχα, το συνολικό ποσοστό μείωσης στην περίπτωση αυτήν είναι a%+b%+c%+d%+e%+f%= 27%. Πίνακας 5.23: Αποτελέσματα ανάλυσης για την περίπτωση των 7 παραμέτρων με επιπλέον μεταβλητές τη βελτίωση του κιβωτίου ταχυτήτων, την εφαρμογή του downsizing και το σύστημα start-stop Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) Σφάλμα (%) BMW FIAT FORD TOYOTA VW 118i Βενζίνη a+d+e+f+g 23,9% 0,9% 320d Diesel a+c+d+e+g 22,2% 4,2% 2.0d xdrive Diesel a+c+d+e 13,4% 0,6% 500 Diesel a+d+g 12,6% 0,4% PANDA Βενζίνη a+b+d+e+f+g 25,6% 0,6% PUNTO Βενζίνη a+d+e+f+g 22,2% 0,8% FOCUS Diesel a+b+d+e+g 14,2% 3,8% MONDEO Diesel a+b+d+e 17,3% 3,3% FIESTA Βενζίνη a+b+d+e+f+g 25,6% 0,6% AURIS Diesel a+b+c+d+e+g 22,0% 2,0% AURIS Βενζίνη a+b+d+e 16,9% 2,9% YARIS Βενζίνη a+b+c+d+e 13,4% 2,6% GOLF Βενζίνη a+b+d+g 14,9% 0,1% GOLF Diesel a+b+c+d+g 16,8% 0,2% PASSAT Diesel a+b+c+d+e+g 20,5% 0,5% POLO Βενζίνη a+b+d+e+g 16,7% 1,3% Αθροιστικό σφάλμα 24,7 Μεταβλητές Μέσο σφάλμα (%) 1,5% a = Βελτίωση κινητήρα Εύρος σφαλμάτων 4,1% b = Αεροδυναμική βελτίωση Τυπική απόκλιση 1,4 c = Μείωση βάρους Μέσο σφάλμα (g/km) 2,2 g/km d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων f = Downsizing g = Σύστημα start-stop

117 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 101 Ενώ ο βέλτιστος συνδυασμός των παραμέτρων που προκύπτει είναι: Πίνακας 5.24: Βέλτιστος συνδυασμός μεταβλητών για την περίπτωση των 7 παραμέτρων a b c d e f g 4% 2% 2% 5% 3% 7% 4% H συγκεκριμένη περίπτωση δίνει μέσο σφάλμα ίσο με 1,5% και τυπική απόκλιση ίση με 1,4. Συνεπώς, η σύγκλιση των υπολογισμένων μειώσεων από το στατιστικό μοντέλο με τις πραγματικές μειώσεις που επιτεύχθησαν για το κάθε αυτοκίνητο, πραγματοποιείται με το βέλτιστο τρόπο σε σύγκριση με όλες τις προηγούμενες περιπτώσεις που εξετάστηκαν. Η ύπαρξη 7 μεταβλητών προσφέρει καλύτερο τρόπο διαχωρισμού των τεχνολογιών που προστέθηκαν ή βελτιώθηκαν. Αυτό βοηθάει στην αποφυγή της υπερτίμησης ή της υποτίμησης του ποσοστού συνεισφοράς της κάθε εισερχόμενης τεχνολογίας στη μείωση των εκπομπών CO 2 και στην απόδοση μιας πιο ρεαλιστικής τιμής. Επίσης, η μεταβλητή d=«υπόλοιπες τεχνολογίες» έχει λιγότερες τεχνολογίες συγκεντρωμένες σε σχέση με τα στατιστικά μοντέλα 4, 5 και 6 αριθμού μεταβλητών. Έτσι, αφ ενός αποφεύγεται η δημιουργία σφαλμάτων λόγω του φραγμού του άνω ορίου στο 8%. Αφ ετέρου, λαμβάνοντας την τιμή 5% αντί για 8% που είχε στις προηγούμενες περιπτώσεις, μειώνονται τα σφάλματα των αυτοκινήτων, τα οποία είχαν μερικές μόνο από τις «Υπόλοιπες τεχνολογίες» που βελτιώνονταν και παρ όλα αυτά, έπαιρναν μια τόσο μεγάλη τιμή. Για παράδειγμα, στο Fiat 500 οι «Υπόλοιπες τεχνολογίες», αφορούν μόνο τη βελτίωση του συστήματος έγχυσης καυσίμου, ενώ, αντίθετα, στο BMW 118i (1-Series) προστίθεται σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση, ελαστικά χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης και επιπλέον, αλλάζει και η μέθοδος έγχυσης του καυσίμου σε GDI. Οι τιμές που προκύπτουν για το βέλτιστο συνδυασμό των μεταβλητών είναι πολύ κοντά στις ρεαλιστικές τιμές. Παρ όλα αυτά, πιστεύεται ότι παραπάνω διαχωρισμός των μεταβλητών (8 ή και περισσότερες) θα έδινε ακόμη καλύτερα αποτελέσματα Συγκεντρωτικά διαγράμματα Παρακάτω, παρουσιάζονται ορισμένα συγκεντρωτικά διαγράμματα με τα αποτελέσματα των στατιστικών μοντέλων, για όλες τις περιπτώσεις διαχωρισμού των μεταβλητών που εξετάστηκαν προηγουμένως.! Σημείωση: Λόγω προβλήματος χώρου, στα διαγράμματα με πολλά δεδομένα χρησιμοποιήθηκε συντομογραφία για την ονομασία της κάθε εξεταζόμενης περίπτωσης. Συγκεκριμένα, η κάθε περίπτωση ονομάστηκε με βάση τον αριθμό των παραμέτρων της και τη σειρά με την οποία εμφανίζεται στη στατιστική ανάλυση. Για παράδειγμα, η περίπτωση των 6 μεταβλητών με τις επιπλέον να είναι το σύστημα start-stop και το downsizing αντιστοιχεί στην ονομασία 6.3 καθώς έχει 6 παραμέτρους και είναι η τρίτη υποπερίπτωση που εξετάζεται.

118 Μέσο σφάλμα 102 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Οι περιπτώσεις που εξετάζονται είναι οι εξής: 4 4 παράμετροι παράμετροι, με επιπλέον μεταβλητή: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων παράμετροι, με επιπλέον μεταβλητή: Downsizing παράμετροι, (Ομαδοποίηση) με επιπλέον μεταβλητή: Downsizing παράμετροι, με επιπλέον μεταβλητές: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Downsizing παράμετροι, με επιπλέον μεταβλητές: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Βελτίωση συστήματος έγχυσης καυσίμου παράμετροι, με επιπλέον μεταβλητές: Start-stop Downsizing 7 7 παράμετροι, με επιπλέον μεταβλητές: Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Downsizing Startstop 4.5% 4.0% 3.5% 3.9% Μέσο σφάλμα ανα περίπτωση 3.4% 3.3% 3.0% 2.5% 2.0% 1.5% 2.0% 1.7% 1.6% 1.9% 1.5% 1.0% 0.5% 0.0% Εξεταζόμενη περίπτωση Διάγραμμα 5.1: Μέσο ποσοστιαίο σφάλμα για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Το μέσο ποσοστιαίο σφάλμα της κάθε περίπτωσης κυμαίνεται σε αρκετά μεγάλο εύρος, με το ελάχιστο να είναι για την υποπερίπτωση των 7 μεταβλητών, ενώ αντίθετα το μέγιστο εμφανίζεται, όπως είναι αναμενόμενο, για την περίπτωση των 4 ων παραμέτρων, κυρίως λόγω του περιορισμού του άνω ορίου για τη μεταβλητή d=«υπόλοιπες τεχνολογίες» όπως αναφέρθηκε και στην ανάλυση που

119 Σφάλμα (%) Μέσο σφάλμα (g/km) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 103 προηγήθηκε. Το μέσο σφάλμα για τις υποπεριπτώσεις 5.1 και 6.2 είναι επίσης υψηλό, καθώς οι τεχνολογίες που προστίθενται σαν επιπλέον μεταβλητές έχουν μικρό ποσοστό συνεισφοράς. Τα υπόλοιπα σφάλματα κυμαίνονται σε μια μικρή περιοχή και πιο συγκεκριμένα από 1,6% μέχρι 2,0%. Αντίστοιχα, παρουσιάζονται τα μέσα σφάλματα σε g/km Μέσο σφάλμα ανά περίπτωση (g/km) Εξεταζόμενη περίπτωση Διάγραμμα 5.2: Μέσο σφάλμα σε g/km για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων 6.0% 5.0% Σφάλμα ανά τύπο καυσίμου Βενζίνη Diesel Μέσο σφάλμα 4.0% 3.0% 2.0% 1.0% 0.0% Εξεταζόμενη περίπτωση Διάγραμμα 5.3: Επίδραση της προσθήκης του downsizing ως ξεχωριστή μεταβλητή στις παραμέτρους

120 Τυπική απόκλιση 104 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Συνεχίζοντας, στο διάγραμμα 5.3 παρατηρείται μια δραστική μείωση του μέσου σφάλματος για τις περιπτώσεις όπου η μεταβλητή του downsizing λαμβάνεται ως επιπρόσθετη μεταβλητή, λόγω της μείωσης των επιμέρους σφαλμάτων των βενζινοκίνητων αυτοκινήτων. (Υποπεριπτώσεις 5.2, 5.3, 6.1, 6.3 και 7). Συνεπώς, αποδεικνύεται ότι για την εξαγωγή του βέλτιστου μονέλου πρόβλεψης, η τεχνική του downsizing θα πρέπει να λαμβάνεται ως ξεχωριστή παράμετρος. Τυπική απόκλιση σφαλμάτων Εξεταζόμενη περίπτωση Διάγραμμα 5.4: Τυπική απόκλιση σφαλμάτων για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Όσον αφορά τη διακύμανση των σφαλμάτων, παρουσιάζονται οι τυπικές αποκλίσεις τους ανά περίπτωση. Από το διάγραμμα προκύπτει ότι οι μεγαλύτερες διακυμάνσεις στα σφάλματα εμφανίζονται στην 4 η περίπτωση λόγω του μικρού αριθμού μεταβλητών που λήφθηκαν, στην υποπερίπτωση 5.1, λόγω της μικρής συνεισφοράς της βελτίωσης του κιβωτίου ταχυτήτων στη μείωση των εκπομπών CO 2 ως εισερχόμενη μεταβλητή και τέλος, στην υποπερίπτωση 6.2, η οποία αν και έχει αρκετά μεγάλο αριθμό ξεχωριστών μεταβλητών, η απουσία ξεχωριστών μεταβλητών με σημαντικό ποσοστό ελάττωσης, καθώς και οι διαφορετικοί τρόποι στη βελτίωση του συστήματος έγχυσης καυσίμου, όπως προαναφέρθηκε, προσδίδει μεγάλη ανομοιογένεια στα παραγόμενα σφάλματα. Οι υπόλοιπες περιπτώσεις κυμαίνονται σε μια περιοχή τιμών από 1,4 για την περίπτωση των 7 παραμέτρων μέχρι 1,9 για την υποπερίπτωση 6.1, για την οποία αναμενόταν μικρότερη τυπική απόκλιση, δεδομένου της παρουσίας 6 μεταβλητών στο μοντέλο αυτό. Τέλος, το γεγονός ότι η περίπτωση 5.3 προσομοιώνει πολύ καλά τα βενζινοκίνητα αυτοκίνητα αλλά όχι τα οχήματα diesel, κάτι που είναι φανερό και στο διάγραμμα 5.3 έχει ως συνέπεια η σχετικά μικρή μέση τιμή σφάλματος να μη συνοδεύεται από μια μικρή τιμή τυπικής απόκλισης.

121 Αριθμός αυτοκινήτων Εύρος ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ % 8.0% 6.0% 4.0% 8.7% Εύρος ανά εξεταζόμενη περίπτωση 8.6% 7.8% 6.5% 6.1% 5.1% 5.0% 4.1% 2.0% 0.0% Εξεταζόμενη περίπτωση Διάγραμμα 5.5: Εύρος σφαλμάτων για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση Η τάση της καμπύλης του εύρους των σφαλμάτων είναι παρόμοια με την τάση της καμπύλης της τυπικής απόκλισης των σφαλμάτων που παρουσιάστηκε παραπάνω. Η μόνη διαφορά είναι στην περίπτωση 5.3 όπου ενώ η τυπική απόκλιση αυξάνεται σε σχέση με την περίπτωση 5.2, εν τούτοις, το εύρος μειώνεται κατά 0,4%. Επιπλέον, πολύ μεγάλες τιμές λαμβάνουν οι υποπεριπτώσεις 5.1 και 6.2. Το αποτέλεσμα αυτό υποδεικνύει την παρουσία αυτοκινήτων που δεν προσομοιώνονται επιτυχώς από τις περιπτώσεις αυτές. Γενικά, το εύρος είναι ένα πολύ απλό μέτρο διακύμανσης και εύκολο στον υπολογισμό του. Παρ όλα αυτά, δεν μπορεί να θεωρηθεί αξιόπιστο μέτρο, διότι βασίζεται αποκλειστικά στις δύο ακραίες παρατηρήσεις Κατανομή σφαλμάτων ανα περίπτωση Εξεταζόμενη περίπτωση [0-3] [3,1-5] [5,1-7] [7,1 +] Διάγραμμα 5.6: Κατανομή σφαλμάτων των μοντέλων σε κλάσεις για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων

122 Μέσο σφάλμα (%) 106 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Στο προηγούμενο ραβδόγραμμα, εμφανίζεται η κατανομή των αυτοκινήτων σε σχέση με τις κλάσεις των σφαλμάτων για κάθε περίπτωση. Παρατηρείται ότι ο μεγαλύτερος αριθμός οχημάτων σε όλες τις περιπτώσεις, έχει επιμέρους σφάλματα στο διάστημα [0%-3%] ενώ, οι περιπτώσεις 4, 5.1 και 6.2, είναι οι μόνες που έχουν σφάλματα στην περιοχή 7,1% και πάνω. Τέλος, αν και η περίπτωση των 7 παραμέτρων δεν είναι αυτή με τα περισσότερα σφάλματα στο [0%-3%], εν τούτοις, είναι η μοναδική περίπτωση της οποίας τα σφάλματα είναι στην περιοχή [0%-5%]. Προχωρώντας την ανάλυση στους επιμέρους κατασκευαστές, τα αποτελέσματα που προκύπτουν είναι τα ακόλουθα: 7.0% Μέσο σφάλμα ανά κατασκευαστή και περίπτωση 6.0% 5.0% 4.0% 3.0% 2.0% 1.0% BMW FIAT FORD TOYOTA VW 0.0% Εξεταζόμενη περίπτωση Διάγραμμα 5.7: Μέσο σφάλμα κατασκευαστή για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Το γεγονός ότι στα 2 από τα 3 αυτοκίνητα της Fiat που εξετάστηκαν, έχει εφαρμοστεί η τεχνική του downsizing, έχει ως αποτέλεσμα το μέσο σφάλμα του κατασκευαστή αυτού να μεταβάλλεται σημαντικά ανάλογα με το αν η συγκεκριμένη τεχνική έχει συμπεριληφθεί σαν επιπλέον μεταβλητή στο στατιστικό μοντέλο. Έτσι, στις υποπεριπτώσεις 4, 5.1 και 6.2 το μέσο σφάλμα της Fiat είναι πάνω από το 4,5%, ενώ, αντίθετα, στις υπόλοιπες περιπτώσεις είναι κάτω από το 1%. Επιπλέον, τις μικρότερες αποκλίσεις από τις πραγματικές τιμές μείωσης, τις έχουν γενικά τα αυτοκίνητα της Volkswagen, το μέσο σφάλμα των οποίων κυμαίνεται σε όλες τις περιπτώσεις από 0,5% μέχρι 1,5%. Επίσης, όσον αφορά την Toyota, το Yaris, αν και έχει αρκετές βελτιώσεις, η μείωση του στις εκπομπές CO 2 είναι σχετικά μικρή (13,4%). Ως εκ τούτου, δημιουργείται σημαντικό επιμέρους σφάλμα. Αυτό έχει σαν συνέπεια, το μέσο σφάλμα του κατασκευαστή αυτού να είναι σταθερά πάνω από το 2% εκτός από την περίπτωση ομαδοποίησης των τεχνολογιών, στην οποία παρ όλα αυτά, η

123 Εύρος σφαλμάτων ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 107 τιμή του σφάλματός του είναι και πάλι η μεγαλύτερη από ότι των υπολοίπων κατασκευαστών. Συνεχίζοντας, τα αυτοκίνητα Focus και Mondeo της εταιρείας Ford, έχουν αρκετά μεγάλη απόκλιση στο στατιστικό μοντέλο των 7 παραμέτρων. Η αιτία είναι, ότι ενώ το Focus έχει μικρότερη μείωση στις εκπομπές CO 2 (14,2%), έναντι 17,3% του Mondeo, στο πρώτο υπάρχει η προσθήκη του συστήματος start-stop, το οποίο συνεισφέρει στον υπολογισμό της μείωσης κατά 4% σύμφωνα με το μοντέλο, οδηγώντας έτσι σε μια υπερεκτίμηση της πρόβλεψης. Αντίθετα, στο Mondeo το σύστημα αυτό απουσιάζει και συνεπώς γίνεται μια υποεκτίμηση της μείωσης. Τέλος, τα αυτοκίνητα της BMW, έχουν γενικά αυξημένες αποκλίσεις λόγω κυρίως της δυσκολίας προσομοίωσης του 320d (3-Series) τα σφάλματα του οποίου κυμαίνονται στην περιοχή [2,2%-5,2%]. 9.0% 8.0% Εύρος σφαλμάτων ανα κατασκευαστή 7.0% 6.0% 5.0% 4.0% 3.0% BMW FIAT FORD TOYOTA VW 2.0% 1.0% 0.0% Εξεταζόμενη περίπτωση Διάγραμμα 5.8: Εύρος σφαλμάτων κατασκευαστών για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Ένα επιπλέον σημαντικό στατιστικό στοιχείο, είναι ο υπολογισμός του εύρους των σφαλμάτων του κάθε κατασκευαστή, για όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις. Συγκρίνοντας το διάγραμμα 5.7 με το διάγραμμα 5.8, παρατηρείται ότι ακόμη και όταν το μέσο σφάλμα ανά κατασκευαστή είναι σχετικά μικρό, το εύρος των επιμέρους σφαλμάτων των αυτοκινήτων του μπορεί να διαφέρει. Για παράδειγμα, στην υποπερίπτωση 5.3, το μέσο σφάλμα των αυτοκινήτων της Volkswagen είναι στο 1,5%. Εν τούτοις, το εύρος των σφαλμάτων είναι στο 3,3%, λόγω της μη καλής πρόβλεψης της μείωσης στο Passat. Συνεπώς, όπως γίνεται κατανοητό, ένα μικρό μέσο σφάλμα δεν αποδεικνύει άμεσα, ότι η συγκεκριμένη περίπτωση προσομοιώνει ικανοποιητικά τα εξεταζόμενα οχήματα του δείγματος.

124 108 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Στον πίνακα της επόμενης σελίδας, καταγράφεται η τιμή που έλαβε η κάθε τεχνολογία ως μεταβλητή στις περιπτώσεις που εξετάστηκαν για την εξαγωγή του στατιστικού μοντέλου, και στη συνέχεια το εύρος τιμών αλλά και η μέση τιμή της κάθε μεταβλητής. Πίνακας 5.25: Τιμές των μεταβλητών για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Εξεταζόμενη περίπτωση Τεχνολογία Βελτίωση κινητήρα 7% 5% 6% 5% 5% 5% 4% Αεροδυναμική βελτίωση 2% 2% 3% 2% 2% 3% 2% Μείωση βάρους 3% 2% 2% 3% 2% 3% 2% Υπόλοιπες τεχνολογίες 8% 8% 8% 8% 8% 6% 5% Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων 3% 2% 2% 3% Βελτίωση συστήματος καυσίμου 3% Σύστημα start-stop 3% 4% Downsizing 8% 8% 8% 8% 7% Πίνακας 5.26: Εύρος και μέση τιμή των μεταβλητών για κάθε εξεταζόμενη περίπτωση παραμέτρων Τεχνολογία Εύρος Μέση τιμή Βελτίωση κινητήρα [4%-7%] 5% Αεροδυναμική βελτίωση [2%-3%] 2% Μείωση βάρους [2%-3%] 2% Υπόλοιπες τεχνολογίες [5%-8%] 7% Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων [2%-3%] 3% Βελτίωση συστήματος καυσίμου [3%] 3% Σύστημα start-stop [3%-4%] 4% Downsizing [7%-8%] 8% Όπως παρατηρείται, η παράμετρος με το μεγαλύτερο εύρος είναι η βελτίωση του κινητήρα, καθώς οι τιμές που παίρνει η συγκεκριμένη μεταβλητή είναι από 4% μέχρι 7%. Γενικά, στις περιπτώσεις όπου υπάρχει μικρός αριθμός μεταβλητών ή λείπει η μεταβλητή του downsizing, η βελτίωση του κινητήρα υπερεκτιμάται σε μεγάλο βαθμό και συνεπώς, τα εξαγόμενα αποτελέσματα δεν ανταποκρίνονται στην πραγματικότητα. Συνεχίζοντας, η αεροδυναμική βελτίωση λαμβάνει μερικές φορές την τιμή 3% το οποίο κρίνεται υψηλό, δεδομένου ότι η συνεισφορά στη μείωση της συγκεκριμένης τεχνολογίας είναι από 1% έως 2% και συνεπώς, η προτεινόμενη τιμή θα ήταν το 2%, λόγω του κατώτατου ορίου που θεσπίστηκε. Ελαφρώς αυξημένη είναι επίσης και η τιμή της βελτίωσης του κιβωτίου ταχυτήτων, όπου σε μερικές περιπτώσεις παίρνει και αυτή την τιμή 3%. Τέλος, η προβλεπόμενη μείωση που επιτυγχάνεται λόγω της εφαρμογής του downsizing είναι ιδιαίτερα σημαντική, αφού οι τιμές της είναι στο 8% εκτός από το μοντέλο των 7 παραμέτρων στο οποίο λαμβάνει 7%.

125 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 109 Το γεγονός ότι όλες οι υπόλοιπες μεταβλητές, εκτός από τις «Βελτίωση κινητήρα» και «Υπόλοιπες τεχνολογίες» παίρνουν τιμές σε ένα εύρος 1%, είναι ενδεικτικό στοιχείο της σταθερότητας των παραμέτρων, ανεξάρτητα από την εξεταζόμενη περίπτωση.! Σημείωση: Οι περιοχές με γκρι χρώμα υποδεικνύουν ότι η τεχνολογία αυτή δε χρησιμοποιήθηκε σαν ανεξάρτητη μεταβλητή στη συγκεκριμένη εξεταζόμενη περίπτωση! Σημείωση: Στην περίπτωση 5.3 έλαβε τιμή μόνο η τεχνολογία του downsizing καθώς υπάρχει ομαδοποίηση των τεχνολογιών και ως εκ τούτου δεν μπορεί να αποδοθεί μια ξεχωριστή τιμή σε κάθε τεχνολογία. 5.4 Επιλογή προτεινόμενου στατιστικού μοντέλου Από τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν και αναλύθηκαν προηγουμένως, έγινε αντιληπτό ότι η περίπτωση με το μικρότερο μέσο σφάλμα (1,5%) είναι αυτή των 7 μεταβλητών με τον εξής διαχωρισμό: Μεταβλητές a = Βελτίωση κινητήρα b = Αεροδυναμική βελτίωση c = Μείωση βάρους d = Υπόλοιπες τεχνολογίες e = Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων f = Downsizing g = Σύστημα start-stop Των οποίων ο βέλτιστος συνδυασμός είναι: a b c d e f g 4% 2% 2% 5% 3% 7% 4% Η συγκεκριμένη περίπτωση δίνει: Αθροιστικό σφάλμα 24,7 Μέσο σφάλμα (%) 1,5 % Εύρος σφαλμάτων 4,1% Τυπική απόκλιση 1,4 Μέσο σφάλμα (g/km) 2,2 g/km Από τα συγκεντρωτικά διαγράμματα αποδείχθηκε επίσης ότι έχει το μικρότερο εύρος (4,1%) και τυπική απόκλιση (1,4) σφαλμάτων, κάτι που αποδεικνύει την ομοιογένειά τους αλλά και την μη

126 110 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ύπαρξη κάποιου αυτοκινήτου του δείγματος με πολύ μεγάλο σφάλμα. Τέλος, είναι η μοναδική περίπτωση η οποία δίνει σφάλματα μικρότερα του 2,5% για όλους τους κατασκευαστές πλην της Ford, το μέσο σφάλμα της οποίας είναι στο 2,6%. Συνεπώς, από όλες τις περιπτώσεις που εξετάστηκαν, θεωρείται ότι ο συγκεκριμένος τρόπος διαχωρισμού των μεταβλητών είναι ο βέλτιστος και άρα η προσομοίωση των επιπλέον αυτοκινήτων θα γίνει με βάση την περίπτωση αυτή. Παρακάτω παρουσιάζεται η μείωση των εκπομπών του κάθε οχήματος που βρέθηκε στην ανάλυση του 4 ου κεφαλαίου, τη μείωση που υπολογίστηκε σύμφωνα με το στατιστικό μοντέλο των 7 παραμέτρων, καθώς και το σφάλμα που προέκυψε σε g/km. Πίνακας 5.27: Μείωση εκπομπών CO 2 και σφάλμα σε g/km για τη βέλτιστη εξαχθείσα περίπτωση παραμέτρων Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο BMW FIAT FORD TOYOTA VW Πραγματική μείωση CO 2 (g/km) Υπολογισμένη μείωση CO 2 (g/km) Σφάλμα (g/km) 118i Βενζίνη 42 40,5 1,5 320d Diesel 34 27,5 6,5 2.0d xdrive Diesel 23 24,1 1,1 500 Diesel 14 14,4 0,4 PANDA Βενζίνη 34 33,3 0,7 PUNTO Βενζίνη 28 29,0 1,0 FOCUS Diesel 18 22,9 4,9 MONDEO Diesel 27 21,8 5,2 FIESTA Βενζίνη 34 33,3 0,7 AURIS Diesel 28 25,6 2,4 AURIS Βενζίνη 28 23,2 4,8 YARIS Βενζίνη 17 20,3 3,3 GOLF Βενζίνη 20 20,1 0,1 GOLF Diesel 20 20,2 0,2 PASSAT Diesel 31 30,2 0,8 POLO Βενζίνη 23 24,8 1,8 Μέσο σφάλμα 2,2 g/km Τα βενζινοκίνητα αυτοκίνητα προσομοιώνονται με μικρότερα σφάλματα από ότι τα οχήματα diesel. Το μέσο σφάλμα των βενζινοκίνητων είναι 1,8 g/km με εύρος τιμών 4,7 g/km, σε αντίθεση με τα πετρελαιοκίνητα το μέσο σφάλμα των οποίων είναι 2,7 g/km και εύρος 6,2 g/km. Όπως επίσης παρατηρείται από το διάγραμμα 5.9, τα μεγαλύτερα σφάλματα αφορούν τα μοντέλα 320d ( 3-Series) της BMW, καθώς και τα Mondeo και Focus της Ford. Το κριτήριο για την επιλογή του βέλτιστου στατιστικού μοντέλου, ήταν το σφάλμα που προκύπτει από τη διαφορά της πραγματικής μείωσης των εκπομπών CO 2 με την υπολογιζόμενη, για την κάθε

127 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 111 εξεταζόμενη περίπτωση. Με αυτόν τον τρόπο εκλέχθηκε και το προτεινόμενο μοντέλο που παρουσιάστηκε παραπάνω. Παρ όλα αυτά, για να είναι εφικτή η σύγκριση μεταξύ των αυτοκινήτων του δείγματος, από τη στιγμή που οι μειώσεις στις εκπομπές CO 2 διαφέρουν, πρέπει να γίνει αναγωγή των σφαλμάτων στην ίδια ποσότητα μείωσης. Στο παρακάτων διάγραμμα λοιπόν, παρουσιάζονται οι αποκλίσεις των αυτοκινήτων του μοντέλου των 7 μεταβλητών για 100 g/km μείωσης CO 2. Έτσι, ίδιες τιμές σφαλμάτων αποκτούν διαφορετική βαρύτητα, ανάλογα με τη μείωση που επιτεύχθη. Επιμέρους αποκλίσεις για 100 g/km μείωσης 118i (1-Series) d (3-Series) 20d xdrive (X3- Series) PANDA PUNTO FOCUS 27.0 MONDEO 19.1 FIESTA 2.2 AURIS (D) 8.9 AURIS (B) 17.0 YARIS 19.5 GOLF (B) GOLF (D) PASSAT POLO Ανηγμένο σφάλμα (g/km) Διάγραμμα 5.9: Ανηγμένα σφάλματα για κάθε αυτοκίνητο του δείγματος ανά 100 g/km μείωσης

128 112 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Αρχικά, η μέση τιμή των ανηγμένων σφαλμάτων είναι 8,9 g/km. Όπως είναι αναμενόμενο, η μεγαλύτερη απόκλιση εμφανίζεται για το Ford Focus με 27 g/km. Αυτό συμβαίνει καθώς, αφ ενός η μείωση των εκπομπών CO 2 που πραγματοποιείται είναι αρκετά μικρή (18 g/km) και αφ ετέρου, υπάρχει μεγάλο σφάλμα (4,9 g/km). Αρκετά μεγάλη είναι και η απόκλιση των Ford Mondeo και BMW 320d (3-Series), λόγο της μεγάλης υποεκτίμησης των μειώσεων από το στατιστικό μοντέλο (5,2 g/km και 6,5 g/km αντίστοιχα). Το σφάλμα του Yaris αντίθετα είναι σχετικά μικρό (3,3 g/km). Εν τούτοις, μικρή είναι παράλληλα και η μείωση που επιτυγχάνεται. Συνεπώς, με την αναγωγή ανά 100 g/km μείωσης η επιμέρους απόκλιση λαμβάνει υψηλή τιμή (19,5 g/km). Όσον αφορά τους κατασκευαστές, η καλύτερη προσομοίωση παρουσιάζεται για τα αυτοκίνητα της Fiat με μόλις 2,9 g/km μέσο όρο. Πολύ καλή σύγκλιση προκύπτει και για τη Volkswagen, με τα δύο Golf που εξετάζονται να είναι κάτω από τα 1,5 g/km και το Passat στα 2,6 g/km. Παρ όλα αυτά, το Polo εμφανίζει απόκλιση κοντά στο μέσο όρο και πιο συγκεκριμένα 8,0 g/km. Γενικά, αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι εκτός του πετρελαιοκίνητου Auris και του Polo, τα υπόλοιπα αυτοκίνητα είτε προσομοιώνονται πολύ καλά, με 2,6 g/km απόκλιση για τα οχήματα που βρίσκονται κάτω από το μέσο όρο πλην του Polo, είτε αντίθετα, η απόκλιση για τα οχήματα τα οποία είναι πάνω από το μέσο όρο πλην του Auris diesel λαμβάνει αρκετά μεγάλη τιμή (20,3 g/km). 5.5 Εφαρμογή του στατιστικού μοντέλου Μετά το πέρας της παρουσίασης των πινάκων με τα επιμέρους σφάλματα κάθε μοντέλου του δείγματος για όλες τις περιπτώσεις διαχωρισμού των μεταβλητών, τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων τους και την εξαγωγή της βέλτιστης προτεινόμενης περίπτωσης από αυτές που λήφθηκαν, θα γίνει η προσομοίωση 4 διαφορετικών αυτοκινήτων (2 diesel και 2 βενζίνης), ούτως ώστε να διαπιστωθεί αν το προτεινόμενο στατιστικό μοντέλο μπορεί να εφαρμοστεί με σχετική ακρίβεια και σε άλλες περιπτώσεις. Τα οχήματα που επιλέχθηκαν για προσομοίωση είναι δύο από κατασκευαστές που εξετάζονται ήδη στην παρούσα έρευνα και δύο από διαφορετικούς κατασκευαστές. Συγκεκριμένα, τα αυτοκίνητα είναι τα εξής: Πετρελαιοκίνητα 1. Volkswagen Touran, με κινητήρα 1968 κ.ε. 2. Peugeot 207, με κινητήρα 1560 κ.ε. Βενζινοκίνητα 1. Ford Ka, με κινητήρα 1299 κ.ε. 2. Opel Corsa, με κινητήρα 1229 κ.ε.

129 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Ανάλυση των επιπλέον μοντέλων αυτοκινήτων Αρχικά παρουσιάζεται η ανάλυση των επιπλέον μοντέλων, όπως ακριβώς έγινε και στο κεφάλαιο 4 με τα υπόλοιπα οχήματα του δείγματος που εξετάστηκαν Volkswagen Touran / Diesel / 1968 κ.ε. Το πρώτο όχημα είναι το πετρελαιοκίνητο Touran της εταιρείας Volkswagen. Οι πωλήσεις του συγκεκριμένου αυτοκινήτου με τον κινητήρα των 1598 κ.ε. ήταν υψηλότερες από ότι αυτές των 1968 κ.ε. Παρ όλα αυτά, προτιμήθηκε να εξεταστεί η δεύτερη κατηγορία κυβισμού καθώς έτσι υπάρχει μεγαλύτερη γενίκευση των αποτελεσμάτων της αριθμητικής μεθόδου. Πίνακας 5.28: Ανάλυση του μοντέλου Volkswagen Touran / Diesel / 1968 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Touran Μοντέλο αναφοράς 2nd generation 2nd generation (BMT) Έτος Κυβισμός 1968 cc 1968 cc 1968 cc kw (PS) 103 (140) 103 (140) 103 (140) CO 2 (g/km) 159 g/km 139 g/km 125 g/km Τεχνολογίες Αεροδυναμική βελτίωση Βελτίωση κινητήρα Βελτίωση συστήματος καυσίμου Μικρότερες σχέσεις ταχυτήτων Μικρότερη σχέση διαφορικού Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Δείκτης ταχυτήτων Σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Ως μοντέλο αναφοράς θεωρήθηκε η έκδοση του 2006 με τον κινητήρα των 140 ίππων, η οποία είχε εκπομπές 161 g/km. Η επόμενη αναβάθμισή του έρχεται το 2010 μειώνοντας τα CO 2 κατά 22 g/km. Αυτό επιτυγχάνεται, μέσω της αεροδυναμικής βελτίωσης, καθώς ο συντελεστής c d, μειώθηκε κατά 0,02 μονάδες. Εν τούτοις, υπήρξε μια αύξηση στο βάρος του αυτοκινήτου, από τα 1533 στα 1579 kg. Επίσης, εκτός από τις γενικές βελτιώσεις στον κινητήρα, το σύστημα του καυσίμου μετατράπηκε σε τύπου σειριακής έγχυσης, κάτι, που όπως παρατηρήθηκε και στην περίπτωση του Passat, οδηγεί σε σημαντική ελάττωση των εκπομπών. Τέλος, υπάρχει μεγάλη μείωση στη σχέση του διαφορικού καθώς και στις σχέσεις μεταξύ των ταχυτήτων, με σκοπό να ελαττωθούν οι στροφές του κινητήρα κατά τη λειτουργία του.

130 114 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Όπως και στα περισσότερα αυτοκίνητα του στόλου της η Volkswagen, έτσι και στο Touran, εισήχθηκε η έκδοση BlueMotion technologies, η οποία με την εισαγωγή του συστήματος start-stop με ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση, με την προσθήκη ελαστικών χαμηλής τριβής καθώς και με δείκτη εναλλαγής ταχυτήτων κατάφερε να μειώσει τα εκπεμπόμενα CO 2 στο επίπεδο των 125 g/km Peugeot 207 / Diesel / 1560 κ.ε. Πίνακας 5.29: Ανάλυση του μοντέλου Peugeot 207 / Diesel / 1560 κ.ε. Όνομα μοντέλου: 207 Μοντέλο αναφοράς Facelift Έτος Κυβισμός 1560 cc 1560 cc 1560 cc kw (PS) 66 (90) 68 (92) 68 (92) CO 2 (g/km) 120 g/km 110 g/km 99 g/km Τεχνολογίες Δείκτης ταχυτήτων Βελτίωση κινητήρα Τεχνολογίες Αεροδυναμική βελτίωση Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Το έτερο diesel όχημα που αναλύεται είναι το Peugeot 207. Σαν βάση της σύγκρισης θεωρήθηκε η έκδοση των 1560 κ.ε. με τον κινητήρα των 90 ίππων, με τις εκπομπές CO 2 να είναι 120 g/km. Τρία χρόνια αργότερα, ξεκινάει η παραγωγή της αναβαθμισμένης του έκδοσης στη οποία παρατηρείται αλλαγή του κινητήρα με μεγαλύτερη απόδοση και ιπποδύναμη κατά 2 ίππους, ενώ εισέρχεται και ο δείκτης βέλτιστης αλλαγής ταχυτήτων. Όλα αυτά συνεισφέρουν στο να υπάρξει μια ελάττωση στις εκπομπές κατά 10 g/km. Επιπλέον, υπάρχει και μία πιο οικολογική έκδοσή του η οποία χρησιμοποιεί τον ίδιο κινητήρα αλλά επιπρόσθετα, έχει χαμηλότερες αντιστάσεις κατά την κίνηση του οχήματος μέσω της βελτίωσης της αεροδυναμικής του και της προσθήκης ελαστικών χαμηλής τριβής. Έτσι, οι εκπομπές του οχήματος πέφτουν κάτω από το επίπεδο των 100 g/km και πιο συγκεκριμένα στα 99 g/km.

131 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ Ford Ka / Βενζίνη / 1299 κ.ε. Το πρώτο όχημα βενζίνης που εξετάζεται είναι το Ka της εταιρείας Ford ορισμένα από τα μοντέλα της οποίας αναλύθηκαν και στο 4 ο κεφάλαιο. Το συγκεκριμένο όχημα είναι ένα αυτοκίνητο πόλης με μικρές διαστάσεις και ιπποδύναμη (70 ίππους). Πίνακας 5.30: Ανάλυση του μοντέλου Ford Ka / Βενζίνη / 1299 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Ka Μοντέλο αναφοράς 2nd generation Έτος Κυβισμός 1299 cc 1242 cc 1242 cc kw (PS) 51 (70) 51 (70) 51 (70) CO 2 (g/km) 154 g/km 119 g/km 115 g/km Τεχνολογίες Αεροδυναμική βελτίωση Μείωση βάρους Βελτίωση κινητήρα Μακρύτερη σχέση διαφορικού Δείκτης ταχυτήτων Downsizing Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Το γεγονός ότι η έκδοση που λήφθηκε σαν βάση της σύγκρισης υπάρχει από το 2002 χωρίς ουσιαστικές τροποποιήσεις και βελτιώσεις δικαιολογεί τις πολύ υψηλές εκπομπές που παρατηρούνται (154 g/km). H επόμενη έκδοση ήρθε το 2008 με μια δραστική μείωση των εκπομπών στα 119 g/km. Αυτό οφείλεται κυρίως στη βελτίωση της μηχανής καθώς αντικαταστάθηκε με μια μικρότερου κυβισμού αλλά πολύ μεγαλύτερης απόδοσης. Επιπλέον, υπήρξε μείωση του βάρους κατά 25 κιλά και ταυτόχρονη μείωση της αεροδυναμικής αντίστασης, αν και ο συντελεστής c d παρέμεινε σε αρκετά μεγάλη τιμή (0,33). Όσον αφορά το σύστημα μετάδοσης, η τελική σχέση του διαφορικού μειώθηκε αρκετά, με στόχο, όπως έχει αναφερθεί και στις αναλύσεις άλλων μοντέλων, τη μείωση των στροφών του κινητήρα. Σε αυτό συντελεί και η προσθήκη του δείκτη αλλαγής ταχυτήτων. Δύο χρόνια αργότερα, η Ford αποφασίζει να ξεκινήσει και την παραγωγή της έκδοση που προαναφέρθηκε εφοδιασμένη όμως με το σύστημα start-stop. To αποτέλεσμα της προσθήκης αυτής ήταν η μείωση των εκπομπών CO 2 στα 115 g/km.

132 116 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Opel Corsa / Βενζίνη / 1229 κ.ε. Το τελευταίο από τα επιπρόσθετα οχήματα που εξετάζονται, είναι το Corsa της εταιρείας Opel. Πίνακας 5.31: Ανάλυση του μοντέλου Opel Corsa / Βενζίνη / 1229 κ.ε. Όνομα μοντέλου: Corsa Μοντέλο αναφοράς 4th generation Έτος Κυβισμός 1229 cc 1229 cc 1229 cc kw (PS) 59 (80) 63 (85) 63 (85) CO 2 (g/km) 139 g/km 124 g/km 119 g/km Τεχνολογίες Δείκτης ταχυτήτων Βελτιωμένη αντλία λαδιού Καλύτερος χρονισμός βαλβίδων Μείωση χρόνου θέρμανσης του κινητήρα Τεχνολογίες Σύστημα start-stop Η έκδοση αναφοράς είναι του 2006 με κινητήρα 1299 κ.ε. και 80 ίππων. Οι εκπομπές του συγκεκριμένου μοντέλου είναι σχετικά χαμηλές και πιο συγκεκριμένα στα 139 g/km. Το 2010 βγαίνει η τέταρτη γενιά του μοντέλου με τους ρύπους του να μειώνονται στα 124 g/km. Παρατηρείται και εδώ αντικατάσταση του κινητήρα με μεγαλύτερης απόδοσης και ιπποδύναμης, καθώς, αφ ενός αντικαθίσταται η αντλία λαδιού, βελτιώνεται η λειτουργία των εκκεντροφόρων και μειώνεται ο χρόνος θέρμανσης του, ενώ, παράλληλα, αυξάνονται η ισχύς κατά 5 ίππους. Εν τούτοις, σε αντίθεση με την τάση των υπόλοιπων κατασκευαστών να επιδρούν στο εξωτερικό των αυτοκινήτων τους μέσω μείωσης του βάρους και βελτίωσης της αεροδυναμικής, η Opel επέλεξε να διατηρήσει απαράλαχτο το σώμα του οχήματος. Τέλος, η συγκεκριμένη έκδοση προσφέρεται και με start-stop σύστημα το οποίο συντελεί στην επιπλέον ελάττωση των εκπομπών CO 2 στα 119 g/km.

133 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 117 Πίνακας 5.32: Ομαδοποίηση των τεχνολογιών και συνολική μείωση εκπομπών CO2 για τα επιπλέον οχήματα Τ ε χ ν ο λ ο γ ί ε ς Όνομα μοντέλου Touran 207 Ka Corsa Καύσιμο Diesel Diesel Βενζίνη Βενζίνη Αεροδυναμική βελτίωση Χ Χ Χ Μείωση βάρους Χ Σύστημα start-stop Χ Χ Χ Σύστημα ανάκτησης ενέργειας Χ Βελτίωση κινητήρα Χ Χ Χ Χ Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων Χ Χ Βελτίωση συστήματος καυσίμου Χ Downsizing Χ Σύστημα ενημέρωσης οδηγού Χ Χ Χ Χ Ελαστικά χαμηλής τριβής κύλισης Χ Χ Συνολική μείωση CO 2 (%) 21,4% 17,5% 25,3% 14,4% Παραπάνω, παρουσιάζεται η ομαδοποίηση των τεχνολογιών για τα επιπλέον οχήματα που αναλύθηκαν. Όπως είναι φανερό, το Opel Corsa έχει τη μικρότερη ποσοστιαία ελάττωση εκπομπών CO 2, καθώς οι μόνες βελτιώσεις που έγιναν ήταν η αύξηση της απόδοσης του κινητήρα, η προσθήκη του δείκτη εναλλαγής ταχυτήτων και το σύστημα start-stop. Επίσης, η τεχνολογία ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση εφαρμόζεται στην περίπτωση του Volkswagen Touran. Τεχνολογία που όπως παρατηρήθηκε και από την ανάλυση του συγκεκριμένου κατασκευαστή στο 4 ο κεφάλαιο χρησιμοποιείται σε όλα τα οχήματα που εξετάζονται Προσομοίωση των επιπλέον μοντέλων αυτοκινήτων Στη συνέχεια χρησιμοποιώντας το βέλτιστο μοντέλο θα προσομοιωθούν τα παραπάνω οχήματα που αναλύθηκαν. Η εξίσωση που προέκυψε έχει τη μορφή: a%+b%+c%+d%+e%+f%+g%= 27% με παραμέτρους a b c d e f g 4% 2% 2% 5% 3% 7% 4%

134 118 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Επιπλέον, οι εξισώσεις μείωσης για το κάθε αυτοκίνητο καθώς και η πραγματική ελάττωση των εκπομπών CO 2 που επιτεύχθηκαν παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 5.33: Εξισώσεις και ποσοστιαίες μειώσεις εκπομπών CO2 για κάθε επιπλέον όχημα Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) VW Touran Diesel a+b+d+e+g 21,4% PEUGEOT 207 Diesel a+b+c+d+e 17,5% FORD Ka Βενζίνη a+b+c+d+e+f+g 25,3% OPEL Corsa Βενζίνη a+d+e+g 14,4% Συνεπώς, για το Volkswagen Touran θα ισχύει, a%+b%+d%+e%+g% = 4%+2%+5%+3%+4% = 18% Στην ανάλυση βρέθηκε ότι η πραγματική ελάττωση είναι 21,4%. Υπάρχει δηλαδή ένα σφάλμα 18%- 21,4% = 3,4%. Αυτό οφείλεται κυρίως στην υποεκτίμηση της συνεισφοράς της μείωσης λόγω της αλλαγής του συστήματος έγχυσης καυσίμου σε τύπου common rail, καθώς η βελτίωση αυτή δίνει μεγαλύτερη μείωση στις εκπομπές CO 2. Αντίστοιχα, για το Peugeot 207 θα ισχύει, a%+b%+c%+d%+e% = 4%+2%+2%+5%+3% = 16% με την πραγματική τιμή της μείωσης να είναι 17,5%. Συνεπώς, υπάρχει μια πολύ καλή σύγκλιση του στατιστικού μοντέλου προσεγγίζοντας σε μεγάλο βαθμό την πραγματικότητα αφού το σφάλμα είναι 16%-17,5% = 1,5%. Πηγαίνοντας στα βενζινοκίνητα οχήματα, Για το Ford Ka θα ισχύει, a%+b%+c%+d%+f%+g % = 4%+2%+2%+5%+7%+4%= 24% ενώ η μείωση που βρέθηκε στην ανάλυση του εν λόγω αυτοκινήτου είναι στο 25,3%. Άρα το σφάλμα εδώ θα είναι 24%-25,3% = 1,3%.

135 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ 119 Τέλος, όσον αφορά το Opel Corsa θα ισχύει, a%+d%+e%+g% = 4%+5%+4%= 13% Στην ανάλυση αντίστοιχα, η παρατηρηθείσα τιμή της μείωσης ήταν 14,4%, γεγονός που αποδεικνύει για ακόμη μια φορά την καλή σύγκλιση του εξαγόμενου στατιστικού μοντέλου, καθώς το αντίστοιχο σφάλμα στην περίπτωση αυτή θα είναι 14,4%-13% = 1,4%. Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Εξίσωση Μείωση CO 2 (%) Σφάλμα (%) VW Touran Diesel a+b+d+e+g 21,4 % 3,4% PEUGEOT 207 Diesel a+b+c+d+e 17,5% 1,5% FORD Ka Βενζίνη a+b+c+d+e+f+g 25,3% 1,3% OPEL Corsa Βενζίνη a+d+e+g 14,4% 1,4% Αθροιστικό σφάλμα 7,6 Μέσο σφάλμα (%) 1,9 % Εύρος σφαλμάτων 2,1 % Τυπική απόκλιση 1,0 Μέσο σφάλμα (g/km) 2,8 g/km Το μεγαλύτερο σφάλμα, παρατηρείται για το Volkswagen Touran. Αυτό, αποδίδεται εν μέρει, στη μετατροπή του συστήματος καυσίμου σε τύπου common rail, κάτι, που επιφέρει μεγάλη ελάττωση στις εκπομπές CO 2. Συνεπώς, για την περίπτωση αυτή, γίνεται μια υποεκτίμηση της μεταβλητής «d= Υπόλοιπες τεχνολογίες» από το 5% που αποδίδεται από το στατιστικό μοντέλο. Στα υπόλοιπα αυτοκίνητα το σφάλμα είναι μικρότερο ή ίσο του μέσου όρου του δείγματος. Αντίστοιχα σε τιμές g/km οι μειώσεις και τα σφάλματα είναι: Πίνακας 5.34: Μειώσεις εκπομπών CO2 και σφάλματα των επιπλέον οχημάτων σε g/km Κατασκ. Μοντέλο Καύσιμο Πραγματική μείωση CO 2 (g/km) Υπολογισμένη μείωση CO 2 (g/km) Σφάλμα (g/km) VW Touran Diesel 34 28,6 5,4 PEUGEOT 207 Diesel 21 19,2 1,8 FORD Ka Βενζίνη ,0 OPEL Corsa Βενζίνη 20 18,1 1,9

136 120 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Αν και η μείωση του Ford Κa είναι μεγαλύτερη από αυτή του Volkswagen Touran, εν τούτοις, το απόλυτο σφάλμα είναι υψηλότερο στην περίπτωση του δεύτερου για το λόγο που αναφέρθηκε παραπάνω. Εντύπωση προκαλεί επίσης, το γεγονός ότι αν και η έκδοση αναφοράς του Ka είναι πολύ παλαιάς χρονολογίας (2002), η ελάττωση των εκπομπών CO 2 προβλέπεται με αρκετή ακρίβεια, μόλις 2 g/km απόκλιση. Επιμέρους αποκλίσεις για 100 g/km μείωσης VW Touran 15.8 Peugeot Ford Ka 5.2 Opel Corsa 9.6 Μέσος όρος Ανηγμένο σφάλμα (g/km) Διάγραμμα 5.10: Ανηγμένα σφάλματα για τα επιπλεόν αυτοκίνητα ανά 100 g/km μείωσης Κάνοντας και πάλι την αναγωγή στα 100 g/km μείωσης των εκπομπών CO 2, προκύπτει ότι το Volkswagen Touran έχει τη μεγαλύτερη απόκλιση, καθώς το σφάλμα που δημιουργείται βάση του πίνακα 5.34, είναι υπερδιπλάσιο των υπολοίπων (5,4 g/km έναντι 2,0 g/km που είναι το αμέσως επόμενο ). Έτσι, αν και η μείωση που καταγράφηκε είναι αρκετά μεγάλη (34 g/km), η ανηγμένη απόκλιση λαμβάνει την τιμή 15,8 g/km. Αρκετά μικρό αντίθετα, είναι το ανηγμένο σφάλμα του Ford Ka. Η μεγάλη τιμή της πραγματικής μείωσης σε συνδυασμό με το μικρό παραγόμενο σφάλμα δίνει απόκλιση ίση με 5,2 g/km. Γενικότερα, παρατηρείται ότι τα ανηγμένα σφάλματα των επιπλέον αυτοκινήτων είναι κοντά στη μέση τιμή του δείγματος (8,9 g/km) που προέκυψε από το διάγραμμα 5.10 και δεν εμφανίζουν ακραίες τιμές.

137 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ Στο τελευταίο κεφάλαιο του συγγράμματος, αναφέρονται ορισμένα συμπεράσματα και παρατηρήσεις, που εξήχθησαν από την έρευνα που προηγήθηκε για τις εισερχόμενες τεχνολογικές βελτιώσεις των κατασκευαστών, τη στατιστική ανάλυση που ακολούθησε, καθώς και την προσομοίωση των επιπλέον οχημάτων, που είχε ως στόχο να διαπιστωθεί η ακρίβεια της σύγκλισης του προτεινόμενου μοντέλου στην πρόβλεψη της μείωσης των εκπομπών CO 2. Στη συνέχεια, παρατίθενται ορισμένες προτάσεις για τη μελλοντική βελτίωσή του. 6.1 Παρατηρήσεις-συμπεράσματα Η απαίτηση εναρμόνισης των εκπεμπόμενων CO 2 με τα θεσμοθετημένα όρια, οδήγησε τους κατασκευαστές να εφαρμόσουν ορισμένες τεχνολογικές βελτιώσεις και τροποποιήσεις στα καινούρια αυτοκίνητα του στόλου τους. Όπως έγινε αντιληπτό από τα γενικά διαγράμματα του 2 ου κεφαλαίου, οι παρεμβάσεις που εφαρμόστηκαν είχαν αντίκτυπο, καθώς οι εκπομπές CO 2 από το 2010 μέχρι το 2013 μειώθηκαν κατά 8% και 10% για τα οχήματα diesel και βενζίνης αντίστοιχα. Απ την έρευνα των οχημάτων του δείγματος για κάθε κατασκευαστή, διαπιστώθηκε, ότι οι τεχνολογίες που επιλέγει ο κάθε ένας να εισάγει ή να βελτιώσει, διαφέρουν σημαντικά. Ορισμένοι κατασκευαστές, όπως η BMW, η Ford και η Volkswagen επένδυσαν σε τεχνολογίες, όπως η ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση, ενώ, αντίθετα, στη Fiat και στην Toyota παρατηρείται η παντελής απουσία του συστήματος αυτού. Αντίστοιχα, η Toyota, επέλεξε να επιδράσει σε τεχνικές ελάττωσης του βάρους, προσθέτοντας παράλληλα και ελαστικά χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης σε όλα τα οχήματά της που εξετάστηκαν. Ακολούθως, η Fiat, εφάρμοσε σε μεγάλο βαθμό την τεχνική του downsizing και στα δύο βενζινοκίνητα οχήματα του δείγματος, αλλά δεν προσέθεσε σε κανένα από τα αυτοκίνητά της ενεργειακά ελαστικά. Όσον αφορά τη διαδικασία της έρευνας που πραγματοποιήθηκε, αρκετά από τα δεδομένα, τα οποία ήταν απαραίτητα για την εύρεση των βελτιώσεων των επόμενων εκδόσεων των αυτοκινήτων, ήταν πολύ δύσκολο, έως αδύνατο να βρεθούν. Για παράδειγμα, όπου δεν ήταν γνωστή η εμπρόσθια επιφάνεια του αυτοκινήτου, η μόνη ένδειξη που χρησιμοποιήθηκε για τη βελτίωση της αεροδυναμικής, ήταν ο συντελεστής c d. Επίσης, σε αρκετές περιπτώσεις ήταν διαθέσιμη μόνο η τιμή της τελικής σχέσης μετάδοσης του διαφορικού. Η βελτίωση του συστήματος μετάδοσης κίνησης λοιπόν, κρίθηκε από την τιμή αυτή, χωρίς να είναι γνωστές οι σχέσεις των υπολοίπων ταχυτήτων. Επομένως, η στατιστική ανάλυση που ακολούθησε, είναι πιθανό, να περιέχει σφάλματα, λόγω των ελλείψεων αυτών. Μια ακόμη σημαντική παρατήρηση που προκύπτει, είναι η μικρή διακύμανση των τιμών των παραμέτρων, ανεξάρτητα από τη διαφορετικότητα των εξεταζόμενων περιπτώσεων. Εκτός από τις

138 122 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ μεταβλητές της βελτίωσης του κινητήρα και των «Υπολοίπων τεχνολογιών», το εύρος τιμών των οποίων κυμαίνεται από 4% - 7% και από 5% - 8% αντίστοιχα, οι υπόλοιπες μεταβλητές έχουν διάστημα εύρους 1%. Το γεγονός αυτό, αποδεικνύει την καλή προσομοίωση των μειώσεων ακόμη και σε εξεταζόμενες περιπτώσεις με αυξημένα ποσοστά μέσου σφάλματος και τυπικής απόκλισης. Πίνακας 6.1: Εύρος και μέση τιμή παραμέτρων για το σύνολο των περιπτώσεων που εξετάστηκαν Τεχνολογία Εύρος Μέση τιμή Βελτίωση κινητήρα [4%-7%] 5% Αεροδυναμική βελτίωση [2%-3%] 2% Μείωση βάρους [2%-3%] 2% Υπόλοιπες τεχνολογίες [5%-8%] 7% Βελτίωση κιβωτίου ταχυτήτων [2%-3%] 3% Βελτίωση συστήματος καυσίμου [3%] 3% Σύστημα start-stop [3%-4%] 4% Downsizing [7%-8%] 8% Επιπλέον, έγινε σαφές ότι η θέσπιση ορίων για τις μεταβλητές στο σχετικά μικρό εύρος του [2%-8%], οδήγησε στη δημιουργία αυξημένων σφαλμάτων απόκλισης. Τεχνολογικές βελτιώσεις που αφορούν την αεροδυναμική και το κιβώτιο ταχυτήτων, έχουν μικρή συνεισφορά στη συνολική μείωση των εκπομπών CO 2, συνήθως μικρότερη του 2%. Αντίθετα, η μεταβλητή d=«υπόλοιπες τεχνολογίες», ειδικά σε περιπτώσεις λίγων παραμέτρων, λαμβάνει πολύ μεγάλη τιμή λόγω των πολλών τεχνολογιών που περιλαμβάνονται στην κατηγορία αυτή. Συνεπώς, ο άνω φραγμός των τιμών στο 8%, περιορίζει τη δυνατότητα της αύξησης που μπορεί να πάρει η μεταβλητή. Για την ως ένα βαθμό αντιμετώπιση του προβλήματος αυτού και την ελάττωση των σφαλμάτων που δημιουργούνται, η μεταβλητή του downsizing, θα πρέπει να θεωρείται σαν ξεχωριστή παράμετρος. Όπως φαίνεται και από τον πίνακα 6.1, η μέση τιμή που λαμβάνει η μεταβλητή αυτή, είναι επίσης στο 8%. Γεγονός, που φανερώνει ότι ακόμη και όταν υπάρξει διαχωρισμός, οι μεταβλητές d=«υπόλοιπες τεχνολογίες» και downsizing, παίρνουν τιμές που φτάνουν στο άνω όριο του εύρους. Έτσι, το μέσο σφάλμα των περιπτώσεων που είχαν την παράμετρο αυτήν, υπολογίζεται σε 1,8% ενώ το αντίστοιχο μέσο σφάλμα των περιπτώσεων που δεν είχαν το downsizing σαν ξεχωριστή μεταβλητή, είναι περίπου 1,9 φορές μεγαλύτερο.

139 Μέσο αθροιστικό σφάλμα (%) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΘ % 3.5% 3.0% 2.5% 2.0% 1.5% 1.0% 0.5% 0.0% Επίδραση του Downsizing 3.5% 1.8% Με downsizing στις μεταβλητές Χωρίς downsizing στις μεταβλητές Διάγραμμα 6.1: Επίδραση του downsizing στο μέσο ποσοστιαίο σφάλμα των εξεταζόμενων περιπτώσεων Είναι επίσης βέβαιο, ότι εκτός από το ποιες τεχνολογίες βελτιώθηκαν, θα πρέπει να μελετηθεί και ο βαθμός στον οποίον έγινε η βελτιστοποίησή τους καθώς και ο τρόπος που έγινε αυτή. Η αεροδυναμική βελτίωση, μπορεί να διαφέρει σημαντικά ανά αυτοκίνητο, ανάλογα με το πόσο μειώθηκε ο c d ή η επιφάνεια του αυτοκινήτου. Αντίστοιχα, και η βελτίωση λόγο μείωσης του βάρους, μπορεί να διαφέρει ανάλογα με το πόσο ελαττώθηκε η μάζα του οχήματος. Επιπλέον, όπως σχολιάστηκε και στην εξεταζόμενη περίπτωση 6.2, η βελτίωση του συστήματος καυσίμου που επιλέγεται ως επιπρόσθετη μεταβλητή, πραγματοποιείται με τελείως διαφορετικό τρόπο για τα αυτοκίνητα diesel, από αυτά της βενζίνης. Οι διαφορές αυτές, δυστυχώς δεν μπορούν να εκτιμηθούν με τις υπάρχουσες πληροφορίες που είναι διαθέσιμες και να συνυπολογιστούν στο στατιστικό μοντέλο. Συνεπώς, υπερεκτιμήσεις αλλά και υποεκτιμήσεις του ποσοστού βελτιώσεων της κάθε τεχνολογίας, οδηγούν σε σφάλματα απόκλισης. Μετά το πέρας της στατιστικής ανάλυσης όλων των περιπτώσεων, έγινε η επιλογή του προτεινόμενου μοντέλου προσομοίωσης. Αυτό εκλέχθηκε, με βάση την ελαχιστοποίηση του μέσου σφάλματος, αλλά και του εύρους και της τυπικής απόκλισης των επιμέρους σφαλμάτων των αυτοκινήτων του δείγματος. Η περίπτωση που ανταποκρίνεται καλύτερα στα κριτήρια αυτά, είναι η περίπτωση των 7 μεταβλητών. Το μέσο σφάλμα του 1,5% για την περίπτωση αυτή, αποδεικνύει την πολύ καλή σύγκλιση της αριθμητικής μεθόδου με τις πραγματικές μειώσεις. Επίσης, οι τιμές του εύρους και της τυπικής απόκλισης (4,1% και 1,4 αντίστοιχα) είναι ενδεικτικό της αρκετά καλής συμπεριφοράς των σφαλμάτων. Η απουσία ακραίων τιμών σφαλμάτων, δείχνει ότι δεν υπήρξαν αυτοκίνητα του δείγματος, που δεν προσομοιώθηκαν επαρκώς από το στατιστικό μοντέλο. Αντίστοιχα, παρουσιάστηκε και το μέσο σφάλμα σε g/km, ενώ, τέλος, έγινε και η αναγωγή των σφαλμάτων ανά 100 g/km μείωσης, για είναι εφικτή η σύγκριση μεταξύ των αυτοκινήτων του δείγματος με την ίδια ποσότητα μείωσης των εκπομπών CO 2.