„Mniej spalin” – Prezentacja PT 1/2021

Początek 2021 roku to dobra okazja na podsumowanie pierwszego etapu programu redukcji emisji gazów cieplarnianych obejmującego lata 1990-2020 w Europie.

Analizy pokazują, iż plan zmniejszenia szkodliwej dla klimatu emisji został wykonany z nadwyżką, wynoszącą 24% wobec zakładanych 20. Wynik prawdopodobnie rozochocił unijnych urzędników, którzy dążą do zwiększenia tempa wdrażania kolejnych etapów dyrektyw. Możemy przyspieszać, jeżeli zmiany wyjdą nam na korzyść, jednak w naszych testach uśredniony spadek zużycia paliwa kształtuje się na poziomie 20% poniżej wartości zmierzonych na początku lat 90.

W okresie objętym unijnym planem nasze testy przeprowadzane były regularnie, zawsze na tej samej trasie i przez tego samego kierującego. W 2013 roku jedno z naszych zestawień pokazało ok. 2-litrowy spadek zużycia na 100 km do ok. 28 l/100 km w porównaniu z 1999 r., a w tej chwili wyniki odnotowane na naszej trasie testu kształtują się na poziomie 24 l/100 km. Podawane wartości są mocno uśrednione, więc należy je traktować poglądowo. Pomiędzy 30 a 24 l/100 km różnica wynosi 20%, czyli tyle, ile wymaga dyrektywa. Zestawienie, które opublikowaliśmy w 2013 r. zostało w tej chwili rozszerzone o wyniki testów przeprowadzonych w ostatnich latach, a całość prezentujemy poniżej oraz w tabelach na kolejnych stronach. Trasa naszego testu nie zmieniła się od 22 lat, masa całkowita zestawu waha się pomiędzy 39,5 a 39 ton (w zależności od masy własnej pojazdu), natomiast jedną z niewielu zmiennych była naczepa. Testy przeprowadzane są w różnych warunkach pogodowych, ale np. wpływ siły wiatru udaje się nam wyeliminować, odpowiednio prowadząc pomiar w przeciwnych kierunkach jazdy, natomiast ze zmianami temperatury otoczenia radzimy sobie rozgrzewając olej silnikowy, przekładniowy, a także opony przed dokonaniem pomiaru.

Spadek zużycia paliwa widoczny na graficznym zapisie pomiarów wykonanych w latach 1999-2020 (tabelka wyjaśniająca numerację znajduje się na końcu artykułu).

Wyraźny spadek zużycia paliwa to jeden z wniosków wypływających z zestawienia wyników testów, które w tej chwili prezentujemy. Tendencja spadkowa utrzymuje się w całym okresie objętym naszymi testami, przy czym wyniki pojazdów różnych marek testowanych w kilkumiesięcznych odstępach utrzymywały się na podobnym poziomie. Na graficznym zapisie rezultatów można zaobserwować kaskadowy spadek wartości, który oznacza, iż wszyscy producenci dokonali zmian w podobnym czasie. Pewne dysproporcje można było zaobserwować w statystykach obejmujących lata 90., ale z biegiem czasu konkurencja nabrała tempa, doprowadzając do zacierania się różnic, które w tej chwili sięgają ok. 0,5 l/100 km. Dokładne określenie tej wartości jest bardzo trudne, szczególnie iż pojemność zbiorników paliwa współczesnych trucków przekracza 1000 l, więc tzw. tankowanie pod korek obarczone jest dużym błędem.

Wartości podawane przez komputer pokładowy są w miarę dokładne, jednak zanim posłużą one do porównań powinny być skorelowane z tankowaniem.

W bezpośredniej konfrontacji np. ciągników siodłowych, która odbywa się w obecności przedstawicieli producentów, wykorzystywane są specjalne zestawy pomiarowe złożone m.in. ze zbiorników paliwa o pojemności ok. 300 l z dodatkowymi otworami odpowietrzającymi, umożliwiającymi zatankowanie do granic możliwości. Pomiary pilotowane są przez tzw. pojazd referencyjny. Jego wyniki służą do skompensowania wpływu czynników innych niż temperatura wpływających na wynik zużycia paliwa i średniej prędkości jazdy. Referencyjny zestaw jest pomocny, gdy na trasie dochodzi do zmian w natężeniu ruchu lub gdy pojawiają się boczne podmuchy wiatru. Takie detale okazują się bardzo ważne, szczególnie gdy rywalizacja odbywa się na dystansie ok. 350 km.

Reprezentując nasze wydawnictwo, uczestniczyliśmy w kilku tzw. testach porównawczych organizowanych przez niemieckie czasopismo „Fernfahrer Magazin Trucker”, których celem był pomiar zużycia paliwa ciągników siodłowych. Wyniki jednego z testów prezentujemy w tabeli. Mierzone wartości nieznacznie się różnią, ale faktem jest, iż układy napędowe porównywanych ciągników zostały skonfigurowane wg ustalonych przed testem wytycznych, natomiast naczepy dostarczone przez jednego producenta (Krone) z ładunkiem o tej samej masie. Dla zachowania transparentności w trakcie pomiarów dokonywano rotacji naczep, aby każdy z ciągników mógł być zbadany w parze z kilkoma naczepami. Co ciekawe, ówczesne układy napędowe (2013 r.) znacznie różniły się między sobą, a mimo to odpowiadające im wartości zużycia były do siebie zbliżone. Wygrał Actros napędzany silnikiem OM 471, w którym zastosowano m.in. nowatorski układ wtryskowy X-Pulse o ciśnieniu wtrysku 2700 barów. Silnik Mercedesa charakteryzował się także stosunkowo wysoką temperaturą pracy polepszającą efektywność spalania. A tuż za Mercedesem – Scania z minimalną różnicą w spalaniu.

Z biegiem czasu poziom technologii stosowanych w układach napędowych ciężarówek wyrównał się, potęgując konkurencję pomiędzy ich producentami. Niemal wszystkie współczesne silniki o pojemności skokowej ok. 13 l wyposażane są w pompy wodne o zmiennym wydatku, systemy monitorowania temperatury, termostaty w układach smarowania, odłączane kompresory itd. Rywalizacja przeniosła się do wirtualnego wymiaru, w którym dysponując symulatorem VECTO można badać wpływ parametrów poszczególnych komponentów układu napędowego na zużycie paliwa, czyli emisję dwutlenku węgla. Wyjaśnialiśmy znaczenie nazwy oraz mechanizm działania tego symulatora. Stał się on pomocnym narzędziem do konfigurowania układu napędowego w celu uzyskania żądanej emisji, jak można sądzić na podstawie najnowszych ofert na rynku pojazdów o DMC powyżej 16 t. Coraz śmielej oferowane są napędy, w których przełożenie mostu napędowego jest mniejsze od ok. 2,31:1, natomiast silniki, choćby te należące do grupy średniej pojemności skokowej, generują maksymalny moment obrotowy już przy ok. 1000 obr./min. Obniżanie obrotów użytecznych oraz wartości przełożenia przekładni głównej prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa nie tylko w symulatorze, ale również w rzeczywistych warunkach, jednak rozbieżności pomiędzy teoretyczną i zmierzoną wartością są nieuniknione. Rzecz w tym, by były one jak najmniejsze, a wtedy będzie to oznaczać, iż pojazd jest eksploatowany zgodnie z przeznaczeniem i parametrami, którymi dysponuje.

W dążeniu do uzyskania jak najlepszego rezultatu producenci dokonują optymalizacji układów napędowych pod kątem masy ładunku, jego wymiarów lub topografii terenu, w którym przebiega trasa transportu. Moc silnika, przełożenie przekładni głównej, rozmiar ogumienia, a choćby jego klasa mają najważniejsze znaczenie dla końcowego wyniku świadczącego o walorach użytkowych pojazdu. Ten sam pojazd, wykorzystany np. w innym terenie lub do przewozu cięższego ładunku, nie przyniesie spodziewanych korzyści, co gorsza, może doprowadzić do wzrostu kosztów eksploatacji, a choćby przyspieszonego zużycia. To jeden z wniosków wypływających z naszych testów opisywanych osobno w tym wydaniu „PT”, a jednocześnie spora pokusa na obniżenie emisji dwutlenku węgla.

Średnia wartość zużycia paliwa przypisywana ciężarówkom nie stanowi pełnej informacji o jej osiągach bez podania przynajmniej masy zmierzonej przed pomiarem (z dokładnością min. do 1 tony) oraz opisu trasy przejazdu. Aby można było pokusić się o kalkulację TCO (całkowitych kosztów ponoszonych przez właściciela ciężarówki) przydałaby się także średnia prędkość jazdy oraz szczegóły budowy nadwozia, takie jak np. wymiary powierzchni czołowej i podwozia – np. typ i rozmiar ogumienia. Masa całkowita wyraźnie wpływa na wynik spalania, a przelicznik np. 0,3 l/100 km/1 tonę przez cały czas jest powszechnie wykorzystywany w wielu flotach, rozliczających kierowców ze zużycia paliwa i tonażu przewożonego ładunku. Nie jest on wartością dokładną ani stałą, a adekwatnie powinien być modyfikowany m.in. w zależności od pojemności skokowej silnika oraz ukształtowania trasy przejazdu. Świadomość niedoskonałości tego przelicznika nikomu nie przeszkadza w szacunkowych rozliczeniach, które okazują się niezastąpione w przypadku awarii systemów telemetrycznych lub łączności.

Analizując liczby umieszczone w naszych statystykach, a zarazem prowadząc pomiary obserwacje testowanych ciężarówek można dojść do przekonania, ze zmniejszenie zużycia paliwa jest efektem rozwoju zarówno technicznych rozwiązań (jednostki napędowe, przekładnie), jak i funkcjonalności układów kontrolujących prędkość jazdy, takich jak np. ecoroll, przewidujący tempomat, żeglowanie. Największe korzyści przynosi racjonalne wykorzystywanie energii rozpędzonego pojazdu zarówno na zjazdach, jak i podjazdach, ale często prowadzi ono do przekraczania prędkości 90 km/h. Na szczęście parametry współczesnych zwalniaczy, hamulców silnikowych także podlegają rozwojowi, skutecznie wspierając zasadnicze układy hamulcowe ciężarówek.

Tekst, fot. Dariusz Drukała