Trucks

W jaki sposób opracowanie wydłużonej kabiny samochodu ciężarowego pozwoliło zwiększyć sprawność energetyczną i oszczędność energii

Anders Tenstam Mattias Hejdesten
2024-01-29
Technologia i innowacyjność Ekonomika paliwowa
Authors
Anders Tenstam
Technology Specialist Aerodynamics
Mattias Hejdesten
Senior Engineering Expert Aerodynamics.

Dzięki wyjątkowej aerodynamicznej konstrukcji Volvo FH Aero wyznacza nowe standardy w zakresie sprawności energetycznej i aerodynamiki. Jest również zwieńczeniem ponad dekady prac badawczo-rozwojowych i ciągłych udoskonaleń mających na celu opracowanie możliwie najbardziej paliwooszczędnego samochodu ciężarowego.

 

Najbardziej charakterystyczną cechą nowego Volvo FH Aero i Volvo FH16 Aero jest wydłużony przód, stanowiący niewielkie odstępstwo od konwencjonalnej konstrukcji samochodu ciężarowego z kabiną nad silnikiem. Zapewnia również lepsze osiągi aerodynamiczne, a w połączeniu z wcześniejszymi ulepszeniami, nowa gama poprawia wydajność paliwową nawet o 5%*. W efekcie jest to najbardziej aerodynamiczna i energooszczędna konstrukcja Volvo Trucks w historii.
 

„Biorąc pod uwagę aerodynamikę, narożniki powinny być jak najbardziej gładkie i zaokrąglone, ale do niedawna ograniczały nas przepisy dotyczące długości pojazdu” — mówi Anders Tenstam, starszy ekspert ds. technologii, dział aerodynamiki, Volvo Trucks. „Teraz mamy możliwość przedłużenia przodu kabiny i zwiększenia jego krzywizny. Nie tylko poprawi to aerodynamikę kabiny, ale także pozwoli maksymalnie wykorzystać wszystkie inne udoskonalenia wprowadzone przez nas w całym pojeździe”.

 

Jak długoterminowa perspektywa wpłynęła na rozwój aerodynamiki


Wprawdzie wydłużenie przodu stało się możliwe dzięki zmianom w przepisach UE dotyczących długości samochodu ciężarowego, jednak początki Volvo FH Aero sięgają znacznie dalej. Inżynierowie Volvo Trucks od ponad dziesięciu lat badają nowe koncepcje i pomysły mające na celu ulepszenie Volvo FH. Pierwszym krokiem było stworzenie odrębnej jednostki wewnętrznej zajmującej się zaawansowaną inżynierią. Nowy zespół uznał, że należy przyjąć długoterminowe, holistyczne podejście do całego pojazdu, zamiast opracowywać pojedyncze niewielkie usprawnienia pod kątem natychmiastowego wprowadzenia na rynek.
 

„Na ogół staramy się nie przyjmować zbyt dużych ograniczeń, ponieważ ważne jest stworzenie przestrzeni, w której będą mogły się rodzić nowe idee” — mówi Anders. „Jeśli pracuje się nad wieloma projektami o rygorystycznych terminarzach, trzeba określać priorytety, co zwykle jest ze szkodą dla długoterminowej zaawansowanej inżynierii. Zamiast tego podchodzimy do zagadnienia szerzej i staramy się badać jednocześnie różne koncepcje, które możemy później połączyć, aby stworzyć rozwiązanie, które będzie czymś więcej niż sumą jego części”.

Wydłużając przód kabiny, firmie Volvo Trucks udało się zaokrąglić narożniki i zwiększyć krzywiznę.

Połączenie efektów dziesięcioletnich badań

Podejście Volvo Trucks do aerodynamiki wyraża zasada usprawniania, zgodnie z którą wszystkie części pojazdu są postrzegane jako połączone ze sobą i zależne od siebie. Innymi słowy, efekty ulepszenia aerodynamiki tyłu pojazdu będą lepsze, jeśli aerodynamika przodu zostanie zoptymalizowana.

„Bardziej aerodynamiczny przód spowoduje, że powietrze będzie przepływać bliżej nadwozia pojazdu, a to z kolei oznacza, że ulepszenia na dalszych odcinkach będą jeszcze bardziej opłacalne” — wyjaśnia Anders. „I odwrotnie, efekty udoskonaleń na wcześniejszych odcinkach mogą zostać zniwelowane na skutek niedoskonałości na dalszych odcinkach”. Dlatego nie można wprowadzać izolowanych zmian i liczyć na spektakularne efekty. Należy za to myśleć o aerodynamice jako o swego rodzaju pakiecie”.
 

Od 2012 r. Volvo Trucks koncentruje się na doskonaleniu różnych elementów, a wiele koncepcji aerodynamiki wprowadzono już w 2022 r. Obejmuje to dodatkowe uszczelnienia na liniach podziału z przodu kabiny, zamknięcie stopnia i mniejszy obwód wnęki koła.
 

Unijne przepisy zezwalające na dłuższe kabiny po raz pierwszy przedstawiono w 2013 r., zanim weszły w życie pod koniec 2019 r. Ze względu na swoje długoterminowe podejście, firma Volvo Trucks była w stanie wyprzedzić nadchodzące przepisy i wcześnie zbadać możliwości, jakie otworzą się w zakresie projektowania kabin. W związku z tym nowa kabina z wydłużonym przodem została opracowana w połączeniu z wcześniejszymi ulepszeniami. Pomaga to w dalszym ulepszaniu tych funkcji i dopełnia pakiet. „To przypadek 1 + 1 = 3” — mówi Anders. „Każde z tych ulepszeń aerodynamiki samo w sobie wygeneruje oszczędności paliwa, ale połączone przyniosą jeszcze lepszy efekt”.
 

Co jeszcze można zrobić, aby uzyskać lepszą sprawność energetyczną? 

Oprócz wydłużonej kabiny Volvo FH Aero jest również dostępne z nowym systemem kamer monitorujących, który zastępuje lusterka boczne kamerami w kształcie skrzydeł. W rezultacie wyeliminowano jedną z głównych przeszkód w przepływie powietrza po bokach pojazdu.
 

„Ponieważ tył lusterka musi być płaski, nieuniknione jest utworzenie za nim strefy cienia aerodynamicznego, co zawsze będzie przyczyniać się do pogorszenia aerodynamiki” — mówi Mattias Hejdesten, starszy ekspert ds. inżynierii, dział aerodynamiki, Volvo Trucks. „Jeśli jednak lusterko zostanie zastąpione mniejszym od niego obiektywem kamery, powietrze będzie mogło przepływać znacznie bliżej nadwozia pojazdu”.

Anders Tenstam, starszy ekspert ds. technologii, dział aerodynamiki, Volvo Trucks, i Mattias Hejdesten, starszy ekspert ds. inżynierii, dział aerodynamiki, Volvo Trucks
„To przypadek 1 + 1 = 3. Każde z tych ulepszeń aerodynamiki samo w sobie wygeneruje oszczędności paliwa, ale połączone przyniosą jeszcze lepszy efekt”.

Tradycyjne elementy poprawiające aerodynamikę pojazdu, takie jak spoilery, błotniki, owiewki dachowe i boczne, osłony podwozia i kołpaki kół, nadal odgrywają ważną rolę w zwiększaniu oszczędności paliwa. Firma Volvo Trucks opracowała niedawno także dodatkowe rozwiązanie aerodynamiczne do podwozia z zawieszeniem pneumatycznym: automatyczną funkcję zmniejszania wysokości jazdy przy prędkościach powyżej 60 km/h.
 

„Teraz, gdy zoptymalizowaliśmy przód pojazdu za pomocą wydłużonej kabiny, musimy zadbać o optymalizację również dalszych obszarów, a tutaj polegamy na spoilerach, błotnikach i wydłużonym oprofilowaniu podwozia, aby umożliwić utrzymanie przepływu powietrza przy boku pojazdu” — mówi Mattias.

Jak przedłużenie kabiny wpływa na elektryczne samochody ciężarowe?

Zarówno w przypadku Volvo FH Aero zasilanego gazem, jak i Volvo FH Aero Electric wydłużenie kabiny wiąże się z podobnymi korzyściami dotyczącymi sprawności energetycznej. Jednak w przypadku Volvo FH Aero Electric potencjalne zyski są większe ze względu na system rekuperacji zastosowany w elektrycznym układzie napędowym. „Elektryczne samochody ciężarowe przy każdym hamowaniu odzyskują energię, która jest przekazywana z powrotem do układu, a nie tracona” — wyjaśnia Mattias. „Ponieważ mniejszy opór przekłada się na większą energię pedału hamulca podczas hamowania, system rekuperacji będzie gromadzić więcej takiej energii w celu ponownego wygenerowania energii elektrycznej. Tak więc względna opłacalność przedłużonej przedniej kabiny jest nawet lepsza niż w przypadku gazu lub oleju napędowego”.

W przypadku elektrycznego samochodu ciężarowego zwiększona sprawność energetyczna przekłada się na większy zasięg, a właśnie zasięg ogranicza najbardziej stosowanie elektrycznego układu napędowego.

Przeczytaj więcej na temat systemu kamer monitorujących i jego zalet tutaj, a także zapoznaj się z następującymi zagadnieniami:

  • Jak system kamer monitorujących przyczynia się do zmniejszenia zużycia paliwa i emisji CO2
  • Jak system kamer monitorujących poprawia widoczność zarówno bezpośrednią, jak i pośrednią
  • Dlaczego system kamer monitorujących oznacza większe bezpieczeństwo kierowców i innych użytkowników dróg

    * Rzeczywiste zużycie paliwa może się różnić w zależności od wielu czynników, takich jak prędkość jazdy, korzystanie z tempomatu, dane techniczne pojazdu, ładunek pojazdu, faktyczna topografia, doświadczenie kierowcy, konserwacja pojazdu i warunki pogodowe.
System kamer monitorujących przyczynia się do poprawy aerodynamiki dzięki zastąpieniu konwencjonalnych lusterek bocznych kamerami w kształcie skrzydeł.