Jak przechytrzyć opór powietrza
Opory aerodynamiczne to jedno z głównych wyzwań stojących przed producentami pojazdów ciężarowych. Volvo Trucks, tworząc wersję Aero modelu FH, zmierzyło się z tym problemem.
Na ile skutecznie, sprawdzaliśmy podczas jazdy próbnej zestawem, z ciągnikiem FH Aero 460 w roli głównej, spiętym z ospoilerowaną naczepą.
Nowy model FH Aero jest dowodem na to, jak duży wpływ aerodynamika ma na poprawę efektywności paliwowej w nowoczesnej kabinie ciężarówki. Aby poprawić opływ powietrza trzeba było wydłużyć kabinę o 24 cm i wprowadzić kilka modyfikacji, które mają przynosić efekty w oszczędności paliwa, zwłaszcza przy wysokich przebiegach typowych dla transportu długodystansowego. FH Aero jest dostępne w czterech wersjach, w tym z zasilaniem biopaliwem i jako model elektryczny. My wypróbowaliśmy klasycznego diesla, który jeszcze nie powiedział ostatniego słowa w wyścigu technologicznym różnych napędów. Poprawa właściwości aerodynamicznych i zastosowanie nowych technologii, takich jak system kamer monitorujących, sprawia, że model FH Aero może zmniejszyć zużycie energii i emisję nawet o 7 procent.
Aerodynamiczna konstrukcja
To, co od razu rzuca się w oczy: przód kabiny w wersji FH Aero został wydłużony o 24 centymetry w porównaniu z tradycyjnym Volvo FH. Przede wszystkim to przedłużenie umożliwiło poprawę aerodynamiki kabiny. Opływowa szoferka nie tylko zapewnia mniejsze zużycie paliwa, ale także zwiększa stabilność jazdy przy wietrznej pogodzie, a właśnie z taką przyszło nam się zmierzyć podczas majowej jazdy próbnej w okolicach zar nad przednią szybą, aby zminimalizować opór aerodynamiczny. Przód nadwozia został mocno pochylony. Drugą widoczną od razu nowością jest system kamer zastępujących główne lusterka. To teraz w FH Aero standard.
Najważniejszym nowym elementem są stabilizatory przepływu powietrza wokół kabiny, umieszczone w górnych narożnikach, obok przedniej szyby. Dzięki precyzyjnie zaprojektowanemu układowi niewielkich ukośnych listew, stabilizatory kontrolują sposób, w jaki powietrze opływa narożniki kabiny.
To na wzór techniki stosowanej w lotnictwie, bolidach Formuły 1 oraz turbinach wiatrowych. Górne narożniki kabiny mają kluczowe znaczenie dla aerodynamiki, a dzięki nowemu systemowi kamer CMS producent odkrył nowe możliwości w tym obszarze – stosując niewielkie listwy do mikrosterowania przepływem powietrza, osiąga efekt w skali makro.
Stabilizatory przepływu powietrza wokół kabiny poprawiają aerodynamikę w przedniej części pojazdu, ale jednocześnie umożliwiają skuteczniejsze działanie dwóch dodatkowych usprawnień: deflektorów powietrza wydłużonych o 50 mm w celu zmniejszenia szczeliny między kabiną a naczepą oraz zmodyfikowanych owiewek podwozia, które zapewniają lepsze dopasowanie do tylnych błotników.
Nie sposób nie zauważyć ciekawych osłon między kabiną ciągnika a naczepą, wygiętych w łuk, co dodatkowo poprawia opływ powietrza. To już praktyczne rozwiązanie - takie osłony będą teraz oferowane przez Volvo klientom.
Na boku kabiny dostrzegamy tabliczkę dokumentującą uzyskanie przez model Volvo FH maksymalnej liczby pięciu gwiazdek w teście bezpieczeństwa Euro NCAP, które po raz pierwszy oceniło ciężkie pojazdy ciężarowe.
Pięciogwiazdkowa ocena Euro NCAP oznacza, że Volvo wykazało się wysoką wydajnością w takich kryteriach, jak wsparcie kierowcy i unikanie kolizji, zapewniając bezpieczeństwo w ruchu drogowym zarówno kierowcy i innym użytkownikom dróg. Ponadto pojazd szwedzkiego producenta spełnia tzw. kryteria City Safe, dzięki dobrej widoczności i dobrej wydajności aktywnych systemów bezpieczeństwa Volvo, zaprojektowanych w celu ochrony narażonych użytkowników dróg w sytuacjach ruchu miejskiego.
Kamery zamiast lusterek
Volvo dość długo zwlekało z tą zmianą, ale w końcu i w tej marce musiało to nastąpić: kamery zamiast lusterek. Zaawansowany system kamer monitorujących w znacznym stopniu wpływa zarówno na aerodynamikę, jak i na bezpieczeństwo. System kamer ma pozytywny wpływ na widoczność dla kierowcy podczas deszczu i w ciemności, ale także w bezpośrednim świetle słonecznym i w czasie jazdy w tunelach.
Kamery umieszczone na skrzydłach minimalizują opór powietrza w porównaniu z tradycyjnymi lusterkami. Deszcz i brud na bocznej szybie nie wpływają już na widoczność wsteczną. Gdy potrzebne są precyzyjne manewry, system kamer monitorujących pomaga, umożliwiając przybliżenie w celu uzyskania wyostrzenia widoku lub oddalenie w celu uzyskania szerszego kąta. Inteligentny przełącznik umożliwia przełączanie pomiędzy różnymi polami widzenia, wąskim lub szerokim kątem.
Funkcja powiększania pola widzenia pomaga kierowcy bezpiecznie manewrować, ponieważ dostarcza więcej informacji o tym, co dzieje się wokół zestawu.
Sprawdza się funkcja automatycznego podążania obiektywu za tyłem naczepy, linie wyznaczające tył zestawu (szczególnie podczas zmiany pasa ruchu), podział na obraz główny i szerokokątny, możliwość regulowania obrazu na boki oraz funkcja składania całych ramion. Trudno mieć zastrzeżenia do rozdzielczości ekranów, a ich umiejscowienie na słupkach nie ogranicza widoczności bezpośredniej. Podczas jazdy po zmroku można włączyć wariant „nocny”, w którym światła pojazdów z tyłu nie oślepiają kierowcy. Natomiast dzięki technologii podczerwieni, kierowca może włączyć system podczas parkowania z panelu sterowania obok leżanki. Dzięki temu może obserwować otoczenie pojazdu nawet w zupełnej ciemności i przy zaciągniętych zasłonach.
Ekrany wyposażone są w czujnik światła, który wykrywa oświetlenie otoczenia i automatycznie dostosowuje jasność wyświetlacza. Tę regulację można również przeprowadzić ręcznie dla każdego wyświetlacza.
Po złożeniu ramienia kamery obraz pozostaje, ale widoczność jest ograniczona. Elektryczne składanie ramienia kamery jest możliwe tylko przy zatrzymaniu i wyłączeniu kluczyka. W razie potrzeby, w ciasnych miejscach ramiona kamer można złożyć ręcznie.
Kabina do jazdy i do mieszkania
Testowy ciągnik wyposażony był w kabinę Globetrotter. Wysokość jej wnętrza wynosi 205 cm (196 cm od pokrywy przedziału silnikowego), co pozwala swobodnie się w niej poruszać czy np. przebierać. Niski tunel silnika (kilka centymetrów) nie przeszkadza. W takich długodystansowych pojazdach dostępna jest jeszcze wyższa kabina XL i także wyższa i przedłużona z tyłu XXL. W szoferce Globetrotter, z którą mieliśmy do czynienia, warunki nie tylko do jazdy, ale i do mieszkania są bardzo dobre. W testowym pojeździe była jedna leżanka, dzięki czemu wygospodarowano miejsce na dodatkowe schowki zamocowane na tylnej ściance. Dostępny jest też wariant z dwoma łóżkami.
Fotel kierowcy wyposażono w kompleksową regulację, w tym ustawienia amortyzacji siedziska i jego pochylenia, podparcia lędźwiowego, pochylenia górnej części oparcia. Do tego wentylacja siedziska i jego ogrzewanie. Podobnie na bogato wyposażono fotel pasażera.
Kierownicę obszytą skórą przyjemnie trzyma się w dłoniach. Można precyzyjnie wyregulować jej ustawienie pod względem wysokości i kąta pochylenia. Na pokładzie oczywiście lodówka, dużo schowków, ekspres do kawy.
Unowocześniony wygląd zewnętrzny znajduje odzwierciedlenie we wnętrzu kabiny. Zaktualizowany interfejs na wyświetlaczu bocznym umożliwia personalizację widoków. Zwiększono liczbę gniazd (USB-C) do ładowania urządzeń takich jak telefony komórkowe, tablety itp.
I-See nie tylko na autostradzie
FH Aero prowadzi się przyjemnie. Dobra jest amortyzacja, wygodna pozycja za kierownicą i jest cicho. To zasługa nie tylko dobrego izolowania kabiny, ale też mniejszych szumów opływowych.
Wśród wielu elektronicznych wspomagaczy na plan pierwszy wysuwa się funkcja I-See, która została zmodernizowana w celu dostosowania prędkości pojazdu do zakrętów, rond i znaków prędkości. To zachęca do korzystania z tempomatu także poza drogami szybkiego ruchu.
Oprogramowanie I-See odwołuje się do informacji o topografii, zakrętach, rondach i ruchu przed pojazdem, aby jak najlepiej wykorzystać energię kinetyczną samochodu. Korzysta z mapy o wysokiej rozdzielczości, aby lepiej określać lokalizację. Przy włączonym tempomacie I-See dba o wybór biegu, przyspieszenie, hamowanie silnikiem i ruch bezwładny, aby zminimalizować zużycie paliwa. Przy podjeżdżaniu pod górę system dobiera strategię prędkości i wyboru biegu, aby pojazd, przyspieszając, rozpędził się i pokonał wzniesienie na jak najwyższym biegu. Zapobiegając niepotrzebnej zmianie biegów, system zwiększa płynność i ekonomikę jazdy pod górę. Gdy samochód zbliża się do zjazdu, I-See zapobiega niepotrzebnemu przyspieszaniu. Podczas zjeżdżania ze wzniesienia tymczasowo wyłącza układ napędowy lub hamulec silnikowy tuż przed zjazdem z góry, aby wykorzystać ruch bezwładny.
Gdy zbliżamy się do zakrętu lub ronda, gdzie bezpieczeństwo przejazdu wymaga mniejszej prędkości, I-See z wyprzedzeniem dostosowuje wybór biegu i prędkość, dzięki czemu kierowca nie musi używać pedału hamulca.
Z kolei podczas zbliżania się do miejsca, w którym zmienia się ograniczenie prędkości, system dostosowuje wybór biegu i prędkość w najbardziej energooszczędny sposób. Pomaga to uniknąć niepotrzebnego hamowania lub szybkiego przyspieszania.
Funkcja I-Roll automatycznie włącza i wyłącza wolny bieg w celu zmniejszenia zużycia paliwa. W niektórych warunkach układ przeniesienia napędu jest wyłączany, aby pojazd mógł się swobodnie toczyć, a silnik pracować na biegu jałowym. W czasie jazdy ze swobodnym toczeniem można było odczuć korzyści z poprawy aerodynamiki, bo zestaw po prostu dłużej korzystał z bezwładności.
Układ kierowniczy nie jest bierny
Aktywny, elektryczno-hydraulicznie wspomagany układ kierowniczy (z korektą dynamiczną, tzw. system „torque overlay”) zapewnia zwiększoną siłę wspomagania przy małych prędkościach jazdy, niweluje szarpnięcia na kole kierownicy i ułatwia utrzymywanie toru jazdy na wprost podczas hamowania na nawierzchniach o zróżnicowanej przyczepności. Kierownica samoczynnie powraca do pozycji środkowej zarówno podczas jazdy do przodu, jak i cofania.
Układ ten utrzymuje samochód stabilnie przy dużych prędkościach i ułatwia kierowanie przy małych. W pojeździe z tym układem nie ma potrzeby korygowania kursu podczas hamowania na nierównej nawierzchni. Układ eliminuje także zakłócenia powodowane przez dziury w jezdni, koleiny, a także równoważy wpływ silnych bocznych wiatrów i pozwala kierowcy poluzować chwyt na kierownicy. Właśnie z takimi warunkami mieliśmy do czynienia podczas jazdy próbnej. Wraz z funkcją Pilot Assist układ ten wykorzystuje kamerę umieszczoną z przodu kabiny do odczytywania oznaczeń pasa ruchu. System jest proaktywny i pomaga pozostać na pasie ruchu, a także aktywnie wspomaga układ kierowniczy, aby prowadzić kierowcę i ułatwiać utrzymanie kursu, pomagając wrócić na środek pasa. Nie można jednak całkiem się rozleniwić, ponieważ system wyczuwa brak zainteresowania kierowcy prowadzeniem pojazdu – jeśli trzymamy kierownicę zbyt lekko i przestajemy korygować tor jazdy, włącza się dźwięk alarmujący, że coś jest nie tak. Gdyby kierowca np. zasnął to po chwili zestaw zostałby automatycznie zatrzymany.
Na wolnych obrotach
13-litrowy silnik (D13) z technologią I-Save, o mocy maksymalnej 460 KM przy 1.240–1.600 obr/min i maksymalnym momencie obrotowym 2.600 Nm przy 900–1.240 obr/min, na mazowieckich drogach z powodzeniem radził sobie z prawie 40-tonowym zestawem. Niewielkie podjazdy nie stanowiły dla niego wyzwania.
Diesel z technologią Turbo Compound rozwija wysoki moment obrotowy przy niskich obrotach - o 300 Nm wyższy w porównaniu z silnikiem D13 o tej samej mocy, ale bez tej technologii. Dla przykładu, podczas jazdy z prędkością 80 km/h obroty nie przekraczały 1.000 na minutę. Rezultatem jest płynna i cicha jazda oraz znacznie zmniejszone zużycie paliwa. I-Save stanowi połączenie takiej jednostki napędowej ze skrzynią biegów I-Shift i wspomnianą funkcją I-See. Do tego dochodzą efektywniejsze tylne osie i inne bardziej energooszczędne komponenty, a także oprogramowanie połączone w celu oszczędzania paliwa.
Trzyzakresowy hamulec silnikowy wymaga przyzwyczajenia. Jeśli chcemy do minimum ograniczyć korzystanie z hamulca zasadniczego, aby oszczędzać klocki hamulcowe to trzeba się skoncentrować i włączać zwalniacz z odpowiednim wyprzedzeniem. W subiektywnym odczuciu nie jest on tak efektywny jak retarder; może warto by było wesprzeć go manualnym podwyższaniem obrotów, aby od razu spowalniał zestaw pełną mocą…
12-biegowa zautomatyzowana skrzynia biegów I-Shift dla transportu długodystansowego została zaprojektowana tak, aby zapewnić efektywną jazdę na trasach szybkiego ruchu. Jej oprogramowanie pomaga w oszczędzaniu paliwa. Do wyboru są dwa tryby jazdy – normalny i ekonomiczny. Podczas jazdy próbnej korzystaliśmy z trybu Economy, w którym biegi dobierane są tak, żeby silnik pracował w najbardziej ekonomicznym zakresie prędkości obrotowych. I-Shift wyróżnia się szybkim i płynnym działaniem mechanizmu zmiany biegów, dzięki czemu przerwa w przenoszeniu momentu obrotowego trwa bardzo krótko i ciągnik nie traci rozpędu.
Zatem na rzecz zmniejszenia spalania w FH Aero pracuje wiele czynników. W rezultacie nie ma problemu z uzyskaniem średniego zużycia paliwa poniżej 20 litrów na 100 km.
Z podpowiadaczami i wspomagaczami
Adaptacyjny tempomat (ACC), dzięki wykorzystaniu czujnika radarowego i kamery, może wykrywać, regulować i utrzymywać stałą przerwę czasową (odległość zależną od prędkości) do pojazdu jadącego z przodu. Jeśli pojazd jadący z przodu jedzie z prędkością niższą niż ustawiona prędkość na tempomacie, ACC dostosowuje prędkość i utrzymuje stałą przerwę czasową. System działa aż do całkowitego zatrzymania. Warto jednak wiedzieć, że w sytuacjach krytycznych ACC ma ograniczoną zdolność do zmniejszania prędkości i należy nacisnąć pedał hamulca, aby wykorzystać pełną zdolność hamowania ciężarówki.
Rozpoznawanie znaków drogowych to system, który pomaga śledzić ostatnio mijane znaki drogowe, dotyczące m.in. ograniczenia prędkości, zakazu, ograniczenia tonażu lub wysokości, czy znaki ostrzegawcze. System powiadamia kierowcę dźwiękiem o zmianie ograniczenia prędkości, a jeśli jedzie szybciej niż dozwolona prędkość, ostrzega go.
Alert odległości pomaga zachować bezpieczną odległość od poprzedzającego pojazdu. Gdy odległość od poprzedzającego pojazdu jest zbyt mała, na przedniej szybie zapala się czerwone światło ostrzegawcze. Jest on aktywowany przy prędkościach powyżej 60 km/h, niezależnie od tego, czy jest aktywny jakikolwiek inny system wspomagający kierowcę.
Wsparcie unikania kolizji bocznych to system wspomagający kierowcę, który ostrzega o obecności innych użytkowników drogi w monitorowanym obszarze obok ciężarówki. Zachowanie systemu jest dostosowane do prędkości pojazdu. System włącza się automatycznie po uruchomieniu silnika. Przy niższych prędkościach jest przeznaczony przede wszystkim do wykrywania użytkowników drogi poruszających się z niską prędkością, takich jak rowerzyści. Przy wyższych prędkościach jest przeznaczony do wykrywania pojazdów poruszających się z wyższą prędkością, takich jak samochody.
Active Side Collision Avoidance Support jest ewolucją wcześniejszego systemu bezpieczeństwa, do którego dodano funkcję aktywnego hamowania. Wykorzystując czujniki radarowe do wykrywania zbliżających się rowerzystów, system może ostrzegać kierowcę, a w razie potrzeby może teraz również aktywnie hamować ciężarówkę, aby uniknąć kolizji z rowerzystami podczas skręcania w prawo.
Kolejny to systemem ostrzegania przed kolizją nowej generacji z awaryjnym hamowaniem, który wykorzystuje czujniki kamery i radaru do monitorowania ruchu przed ciężarówką, a jeśli wykryje ryzyko kolizji, ostrzega kierowcę i w razie potrzeby automatycznie hamuje, aby uniknąć kolizji lub złagodzić jej skutki.
Z kolei Driver alert support (DAS) to system wspomagający kierowcę, który informuje o poziomie uwagi kierowcy podczas jazdy. Jeśli szofer wykazuje oznaki nieuwagi, zmęczenia lub niskiej czujności, zostanie o tym powiadomiony sygnałem dźwiękowym i komunikatem na wyświetlaczu zestawu wskaźników. DAS włącza się automatycznie po uruchomieniu silnika i jest aktywowany przy prędkości 65 km/h.
Hamulec rozciągający (Stretch brake) natomiast poprawia stabilność podczas jazdy z górki na śliskich, krętych drogach. Automatyczne pulsacyjne hamowanie naczepy zmniejsza ryzyko złożenia się zestawu. Stabilność zestawu jest poprawiona, ponieważ jest on spowalniany bez użycia hamulców kół przednich. Jednak hamulec rozciągający działa tylko przy prędkościach 5–40 km/h, a warunkiem jest działający ABS w naczepie.
Tych elektronicznych pomocników jest znacznie więcej i niekiedy kierowca zastanawia się: kto tu właściwie rządzi? Ja czy samochód? No, ale takie nadeszły czasy…
Podsumowując trzeba stwierdzić, że modyfikacja FH udała się, przede wszystkim ze względu na efekty ekonomiczne, ale przy okazji także z uwagi na poprawę komfortu jazdy. A kto powiedział, że kierowca w pracy ma nie mieć przyjemnie?
T&M nr 5/2025
Tekst: Antoni Gostyński
