Inter_Truck_01_2012

czerwiec 2012 NUMER BEZPŁATNY

SKORZYSTAJ

ZE SZKOLEŃ

Inter Cars

DLA RYNKU CIĘŻAROWEGO

ZAUTOMATYZOWANA SKRZYNIA BIEGÓW ZF AS Tronic – szkolenie

OSCYLOSKOP – szkolenie

ZWALNIACZE HYDRODYNAMICZNE – szkolenie

AERODYNAMIKA i nie tylko

Ëèóðâ óÚçâڙÆÚ�ޙâç™ÀÞÍÌÚçò§ġ

OD REDAKCJ I S Z KOL E NI A I nter Cars

Ó܄ÊÂ&#x;êÎÏïäóäíóíøÂ&#x;ïà ùóíäùÂ&#x; ĂśÂ&#x;Úà êùäòèäÂ&#x;âÚ ŽâèÂ&#x;Úà ÏèäííøâçÂ&#x; ïà òôÊ âøâçÂ&#x;ĂŁĂŽÂ&#x;ÜòÚøòóêèâçÂ&#x; ïÎïôÍà ùíøâçÂ&#x;óøï„ÜÂ&#x; òà ÏÎÂ&#x;âçÎã„ÜÂ&#x;âè žà ùÎÜøâç­

Kazimierz NEYMAN

Elementy układu kierowniczego

žüÞäíÍòäڙÊèãÚó�èðÚ

žüÞÌÞçíò™Îä ĂšĂ?ĂŽÂ™ĂĄĂšĂŚĂŽĂĽĂœĂ¨Ă°ĂžĂ Ă¨

žüÞÌÞçíò™óÚðâÞÏóÞçâÚ

É òçò

6

S Z C Z Y PTA TE CH NI K I

Szanowni Państwo,

Elementy silnika

Oto pierwszy numer kwartalnika Inter Truck, który powstał dla profesjonalistów dbających o sprawność pojazdów cięşarowych i autobusów. Polecamy go równieş innym – zainteresowanym zagadnieniami konstrukcji pojazdów cięşarowych i nowymi technologiami. W związku z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi bezpieczeństwa ruchu drogowego i ochrony środowiska w ogromnym tempie rozwija się teş technologia produkcji, pojawiają nowe rozwiązanie konstrukcyjne. Chcielibyśmy, aby dzięki kwartalnikowi InterTruck, nasi Czytelnicy mogli je na bieşąco monitorować.

Współpracę z pismem Inter Truck zadeklarowali wybitni specjaliści.

Dzięki nim mamy dostęp do wiedzy o najnowszych trendach rozwojowych w konstrukcji i technologii napraw pojazdów uşytkowych. Przykładem są artykuły zamieszczone w tym numerze.

Mocowania kół

Inicjatorem, sponsorem i wydawcą pisma Inter Truck jest firma Inter Cars SA, jeden z największych dystrybutorów części zamiennych, załoşyciel sieci Q Service Truck w Europie.

Przepracowałem w Inter Cars kilkanaście lat. Wiem, jak duşą wagę kierownictwo firmy przywiązuje do podnoszenia kwalifikacji zawodowych.

Organizowane są szkolenia teoretyczne i praktyczne na najwyşszym poziomie.

Informację na ten temat znajdziecie Państwo w naszym piśmie.

Pozdrawiam wszystkich Czytelników şyczę miłej lektury i jak największej zawodowej satysfakcji.

Redaktor naczelny

ÉçÞÎÌÚíòäÚ

Zautomatyzowana skrzynia biegów ZF AS Tronic (SK-04) – SZKOLENIE

8

Zautomatyzowane skrzynie biegĂłw

S Z KOL E NI A I nter Cars

12

Zwalniacze hydrodynamiczne – SZKOLENIE

15

Oscyloskop (O-1) – SZKOLENIE

Ĺš W IAT WO KĂ“ Ĺ NAS

febiplus

18

Kwartalnik Inter Truck Adres Redakcji: Inter Cars SA ul. Gdańska 15, 05-152 Czosnów tel.: 22 714-14-12, kom.: 665-391-260 www.intercars.com.pl www.q-servicetruck.pl

ÒÙÍÏêòĂ?Ă&#x;Ă™Â˜ĂŤĂĄ Â˜Ă¨ĂŞĂ™ĂŻĂ§Â˜ĂœĂ§Â˜Ă˛ĂĽĂĄĂ™ĂŚ

Aerodynamika i nie tylko

T R OC H Ę H I STO RI I Redaktor naczelny: Kazimierz Neyman Zespół współpracujÄ…cy: Andrzej Andraka, Wojciech GaĹ‚czyĹ„ski, Ryszard Polit, Sylwia SzafraĹ„ska, Witold Smoniewski, MaĹ‚gorzata KoĹşbiaĹ‚

febi Polska Sp. z o.o.

Pl. Przymierza 6 | 03-944 Warszawa | Poland Tel.

+48-22-403 47 29

Fax

+48-22-403 47 28

E-mail febipolska@febi.pl

Okładka: Fot. Renault Trucks Nakład: 4 000 egz.

www.febi.com

Projekt i skład: Studio Art Rodar Korekta: Sylwia Julianowicz Druk: Art Druk Reklama: Sylwia Szafrańska, tel.: 22 714-17-03 Małgorzata Koźbiał, tel.: 22 714-14-12 ciezarowka@intercars.eu

24

Historia skrzyni biegĂłw

Niezawodny Start Rozruszniki i alternatory Bosch

Alternator pod nadzorem firmy Bosch

Pojazdy ciężarowe spotykane obecnie na drogach są wyposażone w alternatory o prądzie znamionowym 80 A, 100 A a czasem nawet w wydajniejsze generatory. Tak mocny alternator powoduje pewne komplikacje w układzie elektrycznym pojazdu. Pierwszą dość ważną komplikacją jest współpraca z akumulatorami.

uzyskuje się dodatkowe oszczędności w zużyciu paliwa oraz komfort prowadzenia pojazdu.

Kolejną ciekawą funkcją jest doładowywanie akumulatorów do pełna podczas

Częste ładowanie akumulatorów ze zbyt

hamowania silnikiem lub retarderem.

dużym

powoduje

W trakcie tego procesu komputer silniko-

szybkie zużycie tych tak drogich obecnie

wy przekazuje informacje do regulato-

części. Dodatkowo tak mocne alternato-

ra, a ten wzbudza mocniej alternator,

natężeniem

prądu

ry stawiają duży opór dla silnika, od-

dzięki czemu możemy doładować

bierając z wału korbowego część

akumulatory bez spalania dodat-

mocy, która mogła by być użyta

kowego paliwa, czerpiąc energię

do napędu pojazdu. Kom-

z wyhamowywania pojazdu. Po do-

paktowe alternatory do

ładowaniu i kontynuowaniu jazdy już w

napędu przy pełnym

normalnych warunkach, alternator może

obciążeniu mogą zu-

zostać wyłączony aż do rozładowania

żywać znacznie po-

akumulatorów do określonego poziomu.

nad 5 kW mocy.

Między

innymi

Funkcji realizowanych przez współcze-

z tych dwóch po-

sne alternatory może być znacznie wię-

wodów od kilku lat

cej i są one różne, tak w zależności od

w pojazdach cię-

marki pojazdu, jak i od jego wersji. Do-

żarowych stosuje się

datkowo protokół komunikacji, tzn. elek-

alternatory, których moc jest

musi dostać odpowiedni komunikat od

troniczny język w jakim komunikuje się

nadzorowana przez sterownik silnika lub

urządzenia nadzorującego.

regulator napięcia ze sterownikiem za-

moduł zarządzania energią elektryczną w

rządzającym jego pracą, może być różny

pojeździe za pośrednictwem specjalnego

Dzięki takiej konfguracji, można zmie-

regulatora napięcia.

niać moc alternatora, a co za tym idzie

w zależności od marki pojazdu.

realizować kilka przydatnych funkcji.

Regulator napięcia, który rozumie komen-

Inteligentne regulatory napięcia Bosch

Podstawową funkcją jest strategia ła-

dy sterownika zarządzającego jego pracą

W kompaktowych alternatorach Bosch do

dowania akumulatorów. Określa ją ste-

jest bardzo ważny. Od czasu do czasu

pojazdów ciężarowych mają zastosowa-

rownik zarządzający energią elektryczną

spotykamy się z opinią, że pomimo wielu

nie multifunkcyjne regulatory napięcia,

w pojeździe w taki sposób, aby trwa-

numerów zamówieniowych Bosch, moż-

które obok podstawowej swej roli, tzn.

łość akumulatorów była jak największa,

na montować inny regulator, ponieważ

regulacji napięcia ładowania, spełniają

a zużycie paliwa jak najmniejsze. Sposób

większość z nich wygląda identycznie.

dodatkowe funkcje. Multifunkcyjny regu-

ładowania zależy od wielu czynników,

Otóż nie jest to prawda! Używając regu-

lator napięcia posiada złącze magistrali

np.: od stanu naładowania akumula-

latora, który nie jest 100% odpowiedni-

danych, za pomocą której może komuni-

torów, temperatury otoczenia, stanu

kiem tego, który zalecił producent pojaz-

kować się bezpośrednio z komputerem

sprawności akumulatorów oraz od za-

du, narażamy się na to, że regulator nie

nadzorującym pracę silnika lub z innym

potrzebowania na prąd innych urządzeń

będzie prawidłowo komunikował się ze

sterownikiem

elektrycznych w pojeździe, a także od

swoim sterownikiem lub że nie będzie

warunków jazdy.

realizował pewnych funkcji. Zastosowa-

zarządzającym

energią

elektryczną w pojeździe.

Regulator od

tego

urządzenia

typu

bez

informacji

zarządzającego

ener-

nie nieodpowiedniego multifunkcyjnego Gdy

pojazd

potrzebuje

maksymalnej

regulatora napięcia do określonego al-

Od rozruszników wymaga się małych rozmiarów i ciężaru, dużej mocy

ładowa-

mocy silnika, np. przy jeździe pod górę,

ternatora grozi w najlepszym wypadku

rozruchowej, bardzo dużej trwałości i błyskawicznego uruchomienia silnika

nia, ale na bardzo niskim poziomie.

dzięki wyłączeniu alternatora, kompre-

większym zużyciem paliwa, a w gorszym

w każdych warunkach. Wszystkie te wymogi spełniają produkty Bosch, dlatego

Ażeby alternator wyposażony w mul-

sora klimatyzacji i innych urządzeń ob-

przyspieszonym zużyciem akumulatora.

blisko 100% europejskich samochodów ciężarowych jest wyposażonych

tifunkcyjny

zaczął

ciążających silnik pojazdu, których praca

z większą intensywnością,

w danym momencie nie jest niezbędna,

gią

wzbudza

ładować

alternator

regulator

do

napięcia

Tomasz Maciejasz

w alternator lub rozrusznik Bosch. Sprawdź ofertę u swojego dostawcy.

www.motobosch.pl

SZKO L E NI A I n te r C ars

S ZKOLE NIA I n te r Ca rs

Zautomatyzowana skrzynia biegów Fot. ZF

ZF AS Tronic (SK-04) Wojciech GAŁCZYŃSKI

N

a szkoleniu omawiana jest budowa, działanie i struktura transmisji danych w zautomatyzowanych skrzyniach biegów, na przykładzie popularnej, 12-biegowej przekładni AS Tronic firmy ZF, stosowanej w niektórych pojazdach ciężarowych.

Jeżeli wymieniasz tarczę sprzęgłową w pojazdach marek MAN, DAF lub Renault (tu skrzynia ma 16 biegów) nię biegów wyposażonych w skrzynię utorowi częAS Tronic, musisz dystrybutorowi nie określić, ści zamiennych precyzyjnie o tej właże potrzebujesz tarczę do śnie skrzyni. To, że tarczaa ma naśrednicę 430 mm, nie oznancza, że możemy ją zamontować do pojazdu ze skrzynią AS Tronic. Skok i grubość tarczy zaprogramowana jest w sterowniku skrzyni i nie maa nej możliwości indywidualnej niu nokalibracji. Po zamontowaniu wej tarczy, która nie będziee mieć parametrów zapisanych w sterowniku, chód nie wymoże się okazać, że samochód jedzie z warsztatu. A jeśli nawet wyjezejść z trybu dzie, to skrzynia może przejść

automatycznego w awaryjny tryb pracy. Biegi będzie można zmieniać tylko w trybie manualnym i nie ma co liczyć, że tarcza się jakoś „dotrze”. To częsty błąd popełniany przez warsztaty, które w ten sposób ćwiczą demontaż

i montaż skrzyni biegów. Ale trzeba wiedzieć, że wyjątkiem są pojazdy Iveco ze skrzynią AS Tronic. W tej marce, jako jedynej, można programować skok siłownika, stąd parametry tarczy nie są aż tak istotne.

Sprzęgło należy dobierać w zależności od konfiguracji pojazdu. Na przykład pojazd wyposażony w przystawkę odbioru mocy o dłuższym działaniu niż pół godziny ma tarczę sprzęgła ze wzmocnionym tłumikiem drgań. Jeszcze inna jest tarcza sprzęgła do pojazdu z zabudową betonomieszarki.

Nie możemy toczyć koła zamachowego ani docisku. Przetoczenie każdego z tych elementów powoduje ich trwałe uszkodzenie.

Ważny element prawidłowego działania skrzyni AS Tronic to powietrze, które jest medium przełączającym biegi.

Powietrze musi być więc czyste. Jeśli filtr-osuszacz nie zatrzymuje cząstek oleju, zapominamy o opróżnianiu zbiorników, a szczególnie zbiornika, który zaopatruje skrzynię w powietrze, to olej przedostaje się do elementów przełączających biegi w sterowniku. Wówczas następuje przedwczesne zniszczenie tych elementów, które są bardzo drogie. Oszczędność rzędu 100–150 zł na cenie filtra wymienianego raz w roku nie opłaca się, biorąc pod uwagę koszt zestawów naprawczych sterownika – rzędu kilku tysięcy złotych.

Wadliwe funkcjonowanie tej skrzyni może być również spowodowane problemami w układzie EBS (elektronicznie sterowany układ hamulcowy). Kłopoty ze skrzynią mogą też leżeć w obrębie przysłowiowej „pestki”, czy też magnesu zakładanego często przez kierowców, co prowadzi do zakłócania sygnałów sterujących.

Oprócz dużej skrzyni AS Tronic omawiamy 10- lub 12-biegową przekładnię średnią – AS Tronic Mid. Wewnętrzna konstrukcja skrzyni biegów

TREŚĆ SZKOLENIA: 1. Budowa i działanie zautomatyzowanych skrzyń biegów.

2. Demontaż skrzyni biegów.

3. Analiza luzów.

4. Regulacja łożysk i wałków.

5. Diagnoza za pomocą komputera diagnostycznego, wyszukiwanie błędów i ich analiza.

6. Omówienie wariantów napędów dodatkowych.

7. Omówienie działania urządzenia sterującego.

8. Diagnoza czujników.

9. Omówienie funkcji zwalniacza Czas trwania szkolenia – 3 dni

AS Tronic Mid zbliżona jest do manualnej skrzyni biegów ZF 16 S. Jest ona wierną kopią skrzyni 16-biegowej i ma taki sam wałek główny. Na szkoleniu omawiamy też przekładnię AS Tronic Lite.

Jeżeli po wymianie tarczy sprzęgła lub nawet opon, zautomatyzowana skrzynia biegów ZF AS Tronic przełącza się w tryb awaryjny, to znaczy, że powinieneś wziąć udział w naszym szkoleniu. ZAPRASZAMY!

UWAGA NA DIAGNOSTYKĘ Niepotrzebny demontaż skrzyni może wynikać z błędnej oceny uszkodzenia.

AS Tronic jest mechanicznie prostą skrzynią biegów, ale skomplikowaną w diagnostyce. Żeby precyzyjnie określić usterkę w tej skrzyni, potrzebna jest nie tylko znajomość jej budowy, lecz także wiedza o transmisji danych – z tachografu, sterownika EDC, EBS i ewentualnie intardera, jeśli pojazd jest w niego wyposażony.

Na szkoleniu omawiane są zautomatyzowane skrzynie biegów firmy ZF: AS Tronic (a), AS Tronic Lite (b) i AS Tronic Mid (c).

Demontaż skrzyni biegów to skomplikowana operacja.

7

6 1/2012

1/2012

SZCZY PTA T EC H N IK I Fot. Mercedes-Benz

Porównanie zsynchronizowanej i niezsynchronizowanej skrzyni przekładniowej.

Zautomatyzowane skrzynie biegów stają się coraz popularniejsze, wypierając z rynku tradycyjne przekładnie automatyczne.

Rolę synchronizatorów przejął hamulec umieszczony na wałku pośrednim skrzyni.

Wyrównuje on prędkości obrotowe silnika i skrzyni biegów. Jeśli nie jest to możliwe, uruchomiony zostaje hamulec silnikowy lub następuje zmiana dawki paliwa.

Zautomatyzowane

Widok mechanicznej, niezsynchronizowanej, zautomatyzowanej skrzyni biegów Power Shift 3.

skrzynie biegów Z

Niezsynchronizowana

1 – koło zębate, 2 – pierścień synchronizatora, 3 – stożek synchronizatora, 4 – sprzęgło kłowe, 5 – pierścień równobieżny

Andrzej WYRZYKOWSKI

automatyzowane skrzynie biegów oferowane są przez wszystkich liczących się producentów ciężarówek. Ich wprowadzenie, na początku XXI wieku, zbiegło się z potrzebą ograniczania zużycia paliwa i emisji dwutlenku węgla do atmosfery, a także z nowymi możliwościami, które oferują elektroniczne sterowniki.

Stosowane dotychczas automatyczne skrzynie biegów wyposażone w przekładnię hydrokinetyczną i przekładnie planetarne zaczęły tracić na znaczeniu z powodu wysokich kosztów produkcji i dużej masy własnej. Co gorsza, przekładnia hydrokinetyczna, będąca ele-

Zsynchronizowana

Fot. Mercedes-Benz

S ZC ZYP TA TECHN I K I

mentem automatycznej skrzyni biegów, pracując w poślizgu, przyczynia się do zwiększania zużycia paliwa przez silnik.

Stworzono więc zautomatyzowaną, mechaniczną skrzynię biegów, która współpracuje z tradycyjnym sprzęgłem suchym. Dzięki rozwojowi techniki udało się tak przerobić tradycyjną przekładnię mechaniczną, by całkowicie wyręczyć kierowcę w zmianie biegów. Co więcej, specjaliści od marketingu niezbicie udowodnili, że wielu mniej doświadczonych kierowców zmienia biegi w nieodpowiednim momencie ze szkodą dla silnika i środowi-

ska naturalnego. Konstrukcje elementów wykonawczych i elektronicznego sterownika skrzyni są już tak zaawansowane, że zautomatyzowane skrzynie biegów mają wystarczającą trwałość i niezawodność. Mercedes w najnowszym modelu Actros standardowo instaluje skrzynię zautomatyzowaną, już trzeciej generacji. Elektroniczny sterownik zmiany biegów daje się zaprogramować w różny sposób, dzięki czemu można uzyskać wiele dodatkowych trybów pracy, np. tryb wahadłowy. W pewnych sytuacjach ingerencja człowieka może okazać się mimo wszystko wskazana, dlatego pozosta-

wiono możliwość manualnej zmiany biegów.

Sterownik zmiany biegów można też zaprogramować w zależności od przeznaczenia danego pojazdu – do ruchu dalekobieżnego, dystrybucyjnego czy zastosowań budowlanych. Różnica polega na zmianie określonego biegu przy innej prędkości obrotowej silnika w zależności od wielu czynników, np. obciążenia jednostki napędowej.

W skrzyni biegów Opticruise firmy Scania istnieje możliwość programowania niektórych parametrów przekładni w autoryzowanej stacji obsługi zgodnie z życzeniem klienta. Można

np. wyłączyć tryb pracy Power i funkcji Kickdown, a dla pojazdów budowlanych serii R dodano terenowy tryb pracy przekładni.

Każdy z producentów ciężarówek ma w swojej ofercie pojazdy ze zautomatyzowaną skrzynią biegów różniące się budową, trybami pracy i nazwą. Ze skrzynią zautomatyzowaną współpracuje suche sprzęgło, które ulega szybszemu zużyciu niż przekładnia hydrokinetyczna w przekładni automatycznej. Z tego powodu wielu producentów zaleca podczas postoju pojazdu dłuższego niż minuta przełączanie dźwigni zmiany biegów w położenie neutralne.

Niektórzy producenci, jak Mercedes-Benz czy Volvo mają w swojej ofercie zautomatyzowane skrzynie bez synchronizatorów. Opiszemy działanie takiej skrzyni na przykładzie przekładni Power Shift Mercedesa. Ma ona 12 biegów do przodu i 4 biegi wsteczne.

BEZ SYNCHRONIZATORÓW Mercedes-Benz twierdzi, że dzięki wyeliminowaniu synchronizatorów skrzynia Power Shift jest lżejsza o 50 kg od konwencjonalnej, co pozwala zaoszczędzić do 3,6% paliwa i o 15% zwiększyć szybkość zmiany biegów.

TRYBY PRACY SKRZYNI POWER SHIFT Power

Zmiana biegu przy wysokich obrotach silnika

Pełzania

Umożliwia powolne poruszanie się pojazdu, gdy pedał „gazu” nie jest wciśnięty

Rozkołysania

Przekładnia szybko zmienia bieg 1. na wsteczny umożliwiając wyjechanie z zagłębienia terenu. Kierowca naciska i zwalnia pedał „gazu”

EcoRoll

Gdy podczas jazdy pedał gazu nie jest wciskany, układ sterowania pracą skrzyni biegów odłącza napęd

Kickdown

Redukcja biegu w celu uzyskania maksymalnego przyspieszenia pojazdu

9

8 1/2012

1/2012

SZCZY PTA T EC H N IK I

S ZC ZYP TA TECHN I K I Zautomatyzowane skrzynie biegów stosowane w pojazdach użytkowych

Elektroniczne sterowanie zmianą biegów umożliwiło wprowadzenie kilku trybów pracy ułatwiających pracę kierowcy. Nowoczesne skrzynie zautomatyzowane mają dwa programy automatycznej zmiany przełożeń – Economy, oszczędzający paliwo i Power – przeznaczony do dynamicznej jazdy.

W programie Power biegi zmieniane są przy prędkościach obrotowych w okolicach mocy maksymalnej. W trybie Economy układ dąży do utrzymywania obrotów, przy których silnik osiąga maksymalny moment obrotowy.

Skrzynia biegów ZF AS Tronic jest stosowana w pojazdach marek: DAF i Iveco (jako Eurotronic).

ZF AS Tronic Iveco MAN Eurotronic TipMatic

Mercedes Power Shift

DAF Astronic

Renault Trucks Optidriver

Volvo I-shift

Scania Opticruise

Ilość biegów wstecznych

4

2

2

2

2

4

2

Tryb Power

tak

–

–

–

tak

tak – ( 1)

tak

Tryb Pełzania

tak

tak

tak

tak

tak

–

– (4)

Tryb Rozkołysania

tak

–

–

–

–

–

– (4)

EcoRoll

tak

–

–

–

–

tak

-

Kickdown

tak

tak

tak

tak

tak

tak

tak

tak – (2)

tak – (3)

tak – (3)

–

–

tak – (2)

tak – (2)

Automatyczny wybór przebiegu ruszania Oznaczenia:

1 2 3 4

– – – –

automatyczne przejście w tryb EcoRoll według ciężaru oraz wzniesienia/spadku według ciężaru dostępny pedał sprzęgła

„gazu” tryb ten powoduje szybką zmianę biegów pierwszy – wsteczny, umożliwiając tym samym rozkołysanie pojazdu i wyjechanie z dołka.

Wydaje się, że zautomatyzowane skrzynie biegów będą coraz częściej stosowane, gdyż dają wymierne korzyści przewoźnikom (mniejsze zużycie

Zautomatyzowana skrzynia biegów Opticruise (GR 875R8) firmy Scania jest połączona z retarderem.

Dane wg Mercedes-Benz

paliwa i elementów przeniesienia napędu) oraz kierowcom, którzy doceniają wygodę samoczynnej zmiany biegów i dodatkowych trybów pracy.

Fot. MAN

TRYBY PRACY

Tryb EcoRoll daje oszczędności paliwa, ponieważ podczas jazdy, gdy pedał gazu nie jest wciskany, odłączany jest układ napędowy i zestaw swobodnie się toczy. Trybu EcoRoll nie można włączyć w programie zmiany biegów power. W programie zmiany biegów economy tryb EcoRoll pozostaje zawsze włączony, prędkość maksymalna jest ograniczona do ok. 85 km/h, a skuteczność funkcji Kickdown jest ograniczona. Tryb Pełzania umożliwia powolne poruszanie się pojazdu, gdy pedał „gazu” nie jest wciśnięty. Funkcja Pełzania jest zawsze dostępna po rozruchu silnika i aktywowana po pierwszym ruszeniu i po zwolnieniu hamulca zasadniczego. Bardzo przydatny, zwłaszcza w okresie zimowym lub podczas wyjeżdżania z trudnego terenu, jest tryb rozkołysania. Przez naciskanie lub zwalnianie pedału

Fot. Scania

lub następuje zmiana dawki paliwa.

Skrzynia umożliwia automatyczną lub manualną zmianę przełożeń, a załączony bieg wyświetlany jest na tablicy przyrządów.

Fot. ZF

Z mechanicznego punktu widzenia skrzynia niezsynchronizowana jest prostsza, ma mniej elementów, ale aby działała prawidłowo, musi mieć bardziej rozbudowane sterowanie elektroniczne. Tradycyjny synchronizator składa się ze sprzęgła ciernego i kłowego, natomiast w skrzyni Power Shift zostały wyeliminowane sprzęgła cierne, a pozostały tylko kołowe.

Dzięki temu konstrukcja została uproszczona i skrócił się czas potrzebny do zmiany biegu. Przełączaniem biegów kieruje elektroniczny sterownik, a zadanie synchronizatorów przejął hamulec umieszczony na wałku pośrednim w skrzyni. Jest on uruchamiany pneumatycznie i sterowany elektronicznie. Jeśli nie jest możliwe wyrównanie obrotów podczas zazębiania sprzęgła kłowego, uruchamiany jest hamulec silnikowy

Skrzynia MAN TipMatic to konstrukcja firmy ZF AS Tronic.

11

10 1/2012

1/2012

SZKO L E NI A I n te r C ars

S ZKOLE NIA I n te r Ca rs

Fot. ZF

Fot. Voith

W wielu samochodach ciężarowych i autobusach stosuje się zwalniacze, popularnie zwane hamulcami dodatkowymi, retarderami lub intarderami. Tekst przeznaczony jest dla osób, które mają już podstawowe wiadomości o budowie i działaniu zwalniaczy hydrodynamicznych i zajmują się ich diagnostyką oraz naprawami.

Andrzej PIOTROWICKI Zwalniacz firmy ZF Intarder.

Zwalniacze hydrodynamiczne

Z

walniacze są hamulcami długotrwałego działania i współpracują z hamulcami zasadniczymi (przy kołach) oraz hamulcem silnikowym. Stosowanie zwalniaczy ma wpływ na zwiększenie bezpieczeństwa czynnego i przyczynia się do zmniejszenia zużycia okładzin ciernych hamulców zasadniczych. Zwalniacze pozwalają na spełnienie wymagań stawianych pojazdom użytkowym co do długości drogi hamowania, niezależnie od zmian masy pojazdu (załadowany – rozładowany).

W zależności od zasady działania rozróżnia się zwalniacze elektromagnetyczne i hydrodynamiczne. Najpopularniejszymi zwalniaczami hydrodynamicznymi są produkty firm ZF oraz Voith Turbo. Chociaż zasada działania zwalniacza jest identyczna, firmy te stosują odmienne rozwiązania konstrukcyjne. W zwalniaczach firmy ZF

określanych, jako intardery, występuje wspólny ze skrzynią biegów obieg oleju i układ jego chłodzenia. Zwalniacze firmy Voith – retardery – mają własny układ olejowy. Ta istotna różnica w budowie ma wpływ na obsługę i diagnostykę tych zwalniaczy.

1

ZF INTARDER

3

Po włączeniu zwalniacza do pracy zawór selekcyjny (10) uruchamia zawór przełączający (11). W ten sposób obwód roboczy zwalniacza zostaje włączony w obwód oleju. Na zawór (10) oddziałuje ciśnienie kontrolne podawane z zaworu proporcjonalnego (8). W tym samym czasie olej z akumulatora hydraulicznego (15) zostaje przepompowany do obwodu roboczego. Następuje to w wyniku otwarcia przez zawór elektromagnetyczny (16) przepływu powierza

do akumulatora hydraulicznego.

Moment hamujący zwalniacza jest regulowany stopniem napełnienia olejem przestrzeni roboczej, za co odpowiedzialny jest zawór objętościowy (9) sterowany zaworem proporcjonalnym (8). Gdy w zaworze objętościowym (9) osiągnięty zostanie stan równowagi, olej nie jest już tłoczony do przestrzeni roboczej. Oznacza to, że założony moment hamujący został osiągnięty. Pracuje też pompa oleju (4) napędzana od wałka rotora.

Po wyłączeniu zwalniacza olej z przestrzeni roboczej powraca zaworem objętościowym (9) do miski olejowej.

Jest to możliwe, gdyż suwaki zaworów selekcyjnego (10) i przełączającego (11) powracają do pozycji spoczynkowej. Olej tłoczony przez pompę (4) przepływa przez otwarty zawór przełączający (11) do wymiennika ciepła (14) i akumulatora hydraulicznego (15). Po osiągnięciu właściwego ciśnienia w akumulatorze, następuje otwarcie zaworu przelewowego (12), po czym olej spływa do miski olejowej.

PYTANIA KONTROLNE: 1. Czym się różni retarder od intardera?

2. Jakie elementy składowe pojazdu mają wpływ na działanie intardera?

3. Jakie jest powiązanie intardera z układem EBS? 4. Jakie jest maksymalne ciśnienie pompy oleju w intarderze?

5. Gdzie znajdują się złącza diagnostyczne do sprawdzenia ciśnienia oleju w intarderze?

6. Jak dokonać pomiaru ciśnienia sterującego intarderem?

W nowych wersjach ZF Intardera między rotorem a statorem umieszczone są ruchome pierścienie. Po wyłączeniu Intardera umożliwiają one cyrkulację powietrza w przestrzeni roboczej, przyczyniając się tym samym do redukcji tzw. oporów wentylacyjnych.

Szeregowy zwalniacz firmy ZF znajduje się w automatycznej skrzyni biegów ZF Ecomat (rys. 3). Zwalniacz

2 Rys. 2. Elektrohydrauliczny układ sterowania zwalniacza ZF Intader.

Na rysunku – zwalniacz jest wyłączony.

Oznaczenia: 1 – pompa oleju skrzyni biegów, 2 – filtr oleju skrzyni biegów, 3 – filtr oleju zwalniacza, 4 – pompa oleju zwalniacza, 5 – rotor, 6 – stator, 7 – zawór ograniczający ciśnienie oleju, 8 – zawór proporcjonalny, 9 – zawór objętościowy, 10 – zawór selekcyjny, 11 – zawór przełączający, 12 – zawór przelewowy, 13 – czujnik temperatury cieczy chłodzącej, 14 – wymiennik ciepła, 15 – akumulator hydrauliczny, 2 16 – zawór elektromagnetyczny, 17 – przyłącze sprężonego powietrza, 18 – silnik, 19 – chłodnica.

Popularnym zwalniaczem jest jednowirnikowy ZF Intarder (rys. 1), który zastąpił ZF Retarder z dwoma wirnikami. Na rys. 2 pokazano sposób sterowania zwalniaczem ZF Intarder.

Rys. 1. Zwalniacz firmy ZF Intarder.

Oznaczenia: 1 – koło napędowe rotora, 2 – nieruchomy stator, 3 – ruchomy rotor.

8 17

16

10

15

9

11 6

5

19

14 18 4

7

1 3

12 13

13

12 1/2012

1/2012

SZKO L E NI A I n te r C ars

Rys. 3. Skrzynia biegów ZF Ecomat z szeregowym intarderem.

jest umieszczony między przekładnią hydrokinetyczną skrzyni biegów a szeregiem przekładni planetarnych. Turbina przekładni hydrokinetycznej napędza rotor zwalniacza.

W tym przypadku moment hamujący zwalniacza zależny jest od włączo-

nego biegu przekładni (tzw. zwalniacz wejściowy). W zwalniaczu tym, w celu zmniejszenia oporów wentylacyjnych wykorzystano przesuwane pierścienie. Po wyłączeniu zwalniacza pierścienie przesuwają się pod wpływem siły sprężyn, umożli-

wiając przepływ powietrza w komorze roboczej intardera. Po włączeniu zwalniacza opór sprężyn jest pokonywany przez ciśnienie oleju i otwory wentylacyjne zostają zamknięte.

Konstrukcja ZF Intardera nie jest skomplikowana, niektóre warsztaty mają jednak problem z ich diagnostyką. Wielu mechaników nie korzysta ze złączy diagnostycznych istniejących w ZF Intarderze. Służą one do kontroli ciśnienia pompy i ciśnienia sterowania. Prawidłowej procedury kontroli tych ciśnień można się nauczyć na szkoleniach. Na szkoleniach podawane są też przyczyny słabej skuteczności intardera, która może np. wynikać z założenia niewłaściwego pierścienia dystansowego między statorem i rotorem podczas przeprowadzania naprawy.

Jeśli nie odpowiesz na zamieszczone pytania kontrolne, powinieneś koniecznie skorzystać ze szkolenia.

Fot. Renault Trucks

S ZKOLE NIA I n te r Ca rs

Oscyloskop (O-1) W warsztatach samochodowych używa się wielu przyrządów i narzędzi. Te podstawowe, takie jak klucze nasadowe czy mierniki elektryczne, są stosowane powszechnie. Obecnie trudno sobie wyobrazić pracę bez testerów diagnostycznych, które również zagościły na dobre w warsztatach, natomiast oscyloskopy nadal są niedocenianie.

ZASADA DZIAŁANIA ZWALNIACZA HYDRODYNAMICZNEGO

1

Fot. Voith

Andrzej ANDRAKA 2

W

zamkniętej obudowie wypełnionej olejem znajdują się naprzeciwko siebie ruchomy wirnik zwany rotorem i nieruchomy stator.

Obracający się rotor porusza olej, który uderza w nieruchome łopatki statora i zawraca w kierunku rotora. Działanie hamujące występuje w wyniku rozpraszania energii kinetycznej (spowalniania) oleju. Wtłaczając różne ilości oleju do obudowy, uzyskuje się pożądany moment hamujący.

Maksymalny moment hamujący występuje przy maksymalnym napełnieniu olejem. Olej jest chłodzony w chłodnicy. Podczas hamowania zwalniaczem nie występuje zużycie mechaniczne elementów trących, których po prostu nie ma.

W

3

4 5 6 7 8

Rozróżnia się dwa rodzaje zwalniaczy:  szeregowe (wolnoobrotowe), w których rotor jest napędzany bezpośrednio od wału napędowego; umożliwia to dołączenie zwalniacza do już istniejącego pojazdu;  równoległe – rotor jest napędzany od wałka wyjściowego skrzyni biegów za pośrednictwem przekładni przyspieszającej, dlatego zwany jest też czasami szybkoobrotowym.

Budowa zwalniacza VR 3250 firmy Voith.

Oznaczenia: 1 – skrzynia biegów, 2 – przekładnia napędowa, 3 – wał przegubowy, 4 – zbiornik oleju, 5 – wał retardera, 6 – stator, 7 – wymiennik ciepła, 8 – rotor.

ielu elektryków i mechaników często szuka usterek w sposób konwencjonalny, co przy tak zaawansowanych technologicznie pojazdach, jakie jeżdżą po naszych drogach, jest czasami trudne. Tester diagnostyczny najczęściej wskazuje obwód, w którym doszło do uszkodzenia, co daje wskazówkę do dalszego działania. Przy uszkodzeniu w obwodzie czujnika brakuje informacji, czy uszkodzony jest czujnik, wiązka elektryczna, czy może obwód wejściowy sterownika. Aby mieć pewność, gdzie tkwi przyczyna, często należy użyć kontrolki lub miernika uniwersalnego. Niestety przy bardziej skomplikowanych usterkach miernik może okazać się niewystarczającym

przyrządem diagnostycznym. W sytuacji, kiedy czujnik przekazuje bardziej złożone sygnały, pomiar napięcia czy rezystancji może przekazać zbyt mało informacji. Czasem konieczne jest zaobserwowanie kształtu sygnału, jego amplitudy, ewentualnie czasu trwania wycinka impulsu na ekranie oscyloskopu.

Inter Cars prowadzi szkolenia z zakresu posługiwania się tym przyrządem.

WSZYSCY TO WIEMY, ALE...

Szkolenie składa się z zajęć teoretycznych, na których odświeżamy wiedzę o prądzie elektrycznym, napięciu, częstotliwości i rezystancji. Systematyzujemy również wiedzę na temat pomiarów

miernikiem uniwersalnym, ze szczególnym naciskiem na najczęściej popełniane błędy w warunkach warsztatowych. Jako przykład można podać pomiar rezystancji czujnika, kiedy jest on podłączony do sterownika.

Druga, najważniejsza część szkolenia to zajęcia praktyczne, które odbywają się głównie na sali wykładowej, ale również na pojeździe MAN TGA. Na tych zajęciach każdy uczestnik szkolenia wykonuje szereg pomiarów sygnałów pochodzących z generatora funkcyjnego. Te ćwiczenia mają na celu zdobycie praktyki w obsłudze oscyloskopu Fluke 123 lub Fluke 125. Pomiary sygnałów w pojeździe są przykładami diagnozy konkretnych elementów, takich jak pe-

15

14 1/2012

1/2012

SZKO L E NI A I n te r C ars dał gazu, przełącznik wyboru biegów, ale też szyny danych CAN i LIN.

ZNIKAJĄCY KOMUNIKAT Na szkoleniu dosyć szczegółowo omawiane są również inne przykłady diagnozy przy pomocy oscyloskopu. Jednym z nich jest dosyć powszechnie spotykany przypadek, kiedy w pojeździe MAN TGA z układem EBS (electronically controlled brake system) 2.2 lub 2.3 Knorr na wyświetlaczu, podczas postoju pojawia się komunikat EBS 3519-31 (o treści z testera diagnostycznego – „czujnik obrotów koła, błąd podczas ostatniego cyklu połączenia”), ewentualnie EBS 3520-31 (o treści z testera diagnostycznego – „graniczna prędkość w szczelinie; poziom ostrzegawczy, powtarzanie co 1 sekundę”). Po przekroczeniu prędkości około 10 km/h komunikat wyłącza się, a pojazd poza wymienionymi wcześniej objawami nie wykazuje dodatkowych niedomagań w działaniu.

Komunikat jest tylko ostrzeżeniem o zniekształceniu sygnału pochodzącego z czujnika obrotów koła, zatem

Rys. 1. Przyrząd do symulowania uszkodzenia czujników prędkości obrotowej kół jezdnych.

S ZKOLE NIA I n te r Ca rs nie jest zarejestrowany w pamięci błędów sterownika EBS. Układ hamulcowy działa nadal poprawnie, a diagnoza testerem diagnostycznym nic nie wykaże. Pojawiają się dodatkowe pytania:  Który z czterech czujników znajdujących się w pojeździe generuje zniekształcony sygnał?  Z jakim uszkodzeniem mamy do czynienia?

Odpowiedź na te pytania może nam dać pomiar oscyloskopem sygnałów generowanych przez czujniki obrotów kół.

Dla lepszego wyjaśnienia problemu został skonstruowany na potrzeby szkolenia specjalny przyrząd (rys. 1), przy pomocy którego można obserwować sygnał prawidłowy, jak również umożliwia on symulowanie różnego rodzaju uszkodzeń w obrębie czujnika obrotów koła i koła polaryzacyjnego.

NIEDOMAGANIA W UKŁADZIE KONTROLI PRĘDKOŚCI KÓŁ Najczęstsze uszkodzenia i niedomagania w układzie kontroli prędkości poszczególnych kół to:  zbyt duża odległość między czujnikiem i kołem polaryzacyjnym,  bicie koła polaryzacyjnego,  uszkodzenie lub zanieczyszczenie koła polaryzacyjnego,  uszkodzenie czujnika lub wiązki elektrycznej,  uszkodzenia mechaniczne, np. luz w łożysku piasty.

Wszystkie te uszkodzenia można zdiagnozować przy pomocy oscyloskopu, przy czym rozpoznanie ostatniego może być kłopotliwe.

Szczelina pomiędzy kołem polaryzacyjnym i czujnikiem ma zasadniczy wpływ na amplitudę sygnału, co za tym idzie również na napięcie skuteczne generowanego przez czujnik sygnału. W większości przypadków pra-

widłowa szczelina to 0,3–0,6 mm.

Rysunek 2 obrazuje zmiany generowanego sygnału w zależności od szczeliny przy zbliżonej prędkości obrotowej koła. Różnica jest zauważalna – przy prawidłowej szczelinie napięcie skuteczne ma wartość około 0,26 V, natomiast przy szczelinie 2 mm napięcie spada do wartości 0,02 V. Wartości napięcia mogą być różne dla różnych modeli pojazdów. Na rysunku 2 pokazane są przykładowe obrazy zarejestrowane na przyrządzie testowym.

W pojeździe zwykle te napięcia mają wyższą wartość, co ułatwia diagnozę.

Przy pomiarze należy głównie opierać się na porównaniu wartości napięcia na poszczególnych kołach. Zwykle uszkodzeniu ulega jeden czujnik i w takiej sytuacji napięcie zmierzone na jednym kole będzie odbiegać od trzech pozostałych wyników.

Jeżeli koło polaryzacyjne zostanie osadzone nierówno w piaście, to wtedy mówimy o „biciu koła polaryzacyjnego”. Wówczas, gdy piasta się obraca, koło cyklicznie zbliża się i oddala od czujnika. Powoduje to chwilowe zwiększanie i zmniejszanie amplitudy sygnału, co widać na rysunku 3. Są tam zaprezentowane pomiary, gdzie zwiększona została podstawa czasu („ściśnięty wykres”) i widać zarys wierzchołków sinusoid sygnału generowanego przez czujnik. W sytuacji, kiedy koło polaryzacyjne jest zamontowane prawidłowo, zarys wykresu

Rys. 2. Wykresy napięcia wytwarzanego przez czujnik prędkości obrotowej koła jezdnego w zależności od jego odległości od koła polaryzacyjnego.

W związku z tym pomiary przy podniesionej osi lub na rolkach do badania hamulców nie muszą dać spodziewanych efektów, jak w sytuacjach powyżej.

Wówczas najlepszym rozwiązaniem jest wykonanie pomiarów w różnych warunkach Rys. 3. Wykres ilustrujący bicie koła polaryzacyjnego 0,5 mm. drogowych, np. na zakrętach lub na wyboistej drodze.

Zatem w przypadku pojawienia się na wyświetlaczu ostrzeżenia EBS 3519-31 lub 3520-31 warto wprowadzić pojazd na rolki do badania hamulców, ewentualnie podnieść kolejno koła i kręcić nimi z równą prędkością, aby przeprowadzić diagnozę czujników obroRys. 4. „Poszarpany” wykres ilustrujący uszkodzenie tów kół. Do równego koła polaryzacyjnego. utrzymania prędkości nie zmienia wartości w czasie. Przy bi- kół podczas ich kręcenia na podnośniciu koła polaryzacyjnego rzędu ku, pomocny może być dodatkowy 0,5 mm amplituda sygnału waha się wyświetlacz z informacją o częstotliod 0,15 V do 0,45 V. W sytuacji, kiedy wości. Zmierzona częstotliwość sybicie jest większe i wynosi 1 mm, róż- gnału jest proporcjonalna do prędkonica w wartości amplitudy jest jeszcze ści koła. Wyniki pomiarów powinny większa i wynosi 0,08 V do 0,45 V. Czujnik obrotów koła generuje sygnał o kształcie sinusoidy. Jeżeli dojdzie do uszkodzenia lub zanieczyszczenia koła polaryzacyjnego, wtedy sygnał jest nieregularny, co widać na rysunku 4.

W przypadku uszkodzenia czujnika obrotów najczęściej sygnał jest zniekształcony. Porównanie sygnału poprawnego i zniekształconego pokazano na rysunku 5.

Uszkodzenia mechaniczne łożyska piasty najczęściej objawiają się tym, że piasta przesuwa się lub deformuje pod wpływem działania dużych sił.

Rys. 5. Porównanie sygnału poprawnego i zniekształconego w przypadku uszkodzenia czujnika obrotów.

TREŚĆ SZKOLENIA: 1. Omówienie podstawowych funkcji i menu oscyloskopu (na przykładzie Fluke 123).

2. Omówienie podstawowych wielkości elektrycznych (jednostki SI).

3. Podstawy miernictwa elektrycznego.

4. Omówienie mnożników stosowanych w miernictwie.

5. Podstawy pomiarów różnych wielkości elektrycznych wykonywanych przy pomocy oscyloskopu i multimetru.

6. Pomiary wartości czujników i elementów wykonawczych.

7. Pomiary szyn danych w pojazdach.

8. Interpretacja wykonanych pomiarów.

9. Praktyczne zastosowania oscyloskopu w diagnostyce pojazdów.

10. Omówienie oprogramowania komputerowego wspomagającego pomiary i ich archiwizację.

Po szkoleniu uczestnicy: 1. Potrafią obsługiwać oscyloskop.

2. Potrafią obsługiwać multimetr.

3. Rozpoznają elektryczne jednostki miar i mnożniki.

Czas trwania – 1 dzień Szkolenie podstawowe

być pomocne w odnalezieniu uszkodzenia, a następnie w naprawie.

JAKI OSCYLOSKOP WYBRAĆ?

Oscyloskopem można sprawdzić nie tylko czujniki prędkości obrotowej koła jezdnego, lecz także inne, które dają sygnały częstotliwościowe. Można też sprawdzać czujniki indukcyjne, np. czujnik drogi sprzęgła, czy czujnik Halla. Można też mierzyć sygnał z sondy lambda, które są od niedawna stosowane w silnikach ciężarówek.

Wielu uczestników szkolenia pyta, jaki oscyloskop kupić, gdy oferta rynkowa obejmuje przyrządy od 300 zł do 200 tys. zł. Odpowiedzi na to i inne pytania znajdziesz na kursie Inter Cars.

17

16 1/2012

1/2012

Ś WIAT WO KÓ Ł N AS

ŚW IAT WO KÓ Ł N A S

Aerodynamika Presji, aby zmniejszyć emisję toksycznych związków zawartych w spalinach, towarzyszy dążenie do ograniczania zużycia paliwa. Czy względy ekologiczne da się pogodzić z ekonomicznymi? Może w tym pomóc aerodynamika.

K

ażdy producent pojazdów użytkowych oferuje tzw. pakiety oszczędnościowe, po zastosowaniu których samochód będzie zużywał mniej paliwa. Pakiety te zawierają wiele elementów, od oferty szkoleń dla kierowców, zmniejszania masy własnej pojazdu, po zestaw osłon aerodynamicznych. W czasach drogiego paliwa wszędzie szukamy oszczędności .

POMÓC CZŁOWIEKOWI Podobno najbardziej zawodnym i nieprzewidywalnym „elementem” ciężarówki jest kierowca. Szkolenia z tech-

niki jazdy mają na celu wyeliminowanie błędów i złych przyzwyczajeń skutkujących zwiększonym zużyciem paliwa. Gdyby jednak kierowca zapomniał, czego nauczono go na kursie, powszechnie wprowadza się w ciężarówkach zautomatyzowane skrzynie biegów, które dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu zmieniają biegi wtedy, kiedy trzeba, a nie wtedy, gdy kierowca ma na to ochotę.

Udowodniono, że wielu kierowców nie kontroluje ciśnienia powietrza w oponach. Ciśnienie powietrza niższe od optymalnego o 2 bary powoduje wzrost zużycia paliwa o 0,2 l na 100 km. Co prawda, system monitoru-

Fot. Mercedes-Benz

i nie tylko

Ryszard POLIT

jący ciśnienie powietrza w oponach nie jest w Europie wymagany, lecz już teraz takie urządzenia stają się coraz popularniejsze. Koncerny oponiarskie oferują ogumienie o zmniejszonych oporach toczenia, jednak ze względu na wysoką cenę, nie jest ono jeszcze powszechne.

SILNIKOWE KOMPROMISY Silnik spalinowy jest wyjątkowo niekorzystnym źródłem napędu pojazdów, gdyż ma małą sprawność (do 50%) i może pracować oszczędnie w dość wąskim zakresie prędkości obrotowych. Ponieważ, jak na razie, nie

wymyślono niczego lepszego, trzeba go udoskonalać, a więc komplikować.

W dzisiejszych czasach rozwój konstrukcyjny silników jest zależny od kolejnych norm emisji spalin. Norma Euro 6, która zacznie obowiązywać w 2013 roku, w stosunku do Euro 5 drastycznie ogranicza emisję tlenków azotu (z 2,0 do 0,4) i cząstek stałych (z 0,03 do 0,01). Producenci samochodów nie mają wyjścia – muszą instalować urządzenia zmniejszające emisję tych składników poza silnikiem.

Nie wdając się w szczegóły techniczne, warto jednak zauważyć, że obniżając zawartość cząstek stałych w spalinach, podnosi się jednocześnie za-

wartość tlenków azotu. Jeśli zwiększymy stopień recyrkulacji spalin w silniku, zmniejszy się emisja tlenków azotu, ale zwiększy emisja cząstek stałych. Jak poradzić sobie z tym problemem, skoro normy nakazują jednoczesne zmniejszenie emisji obu tych substancji? Do zmniejszenia emisji tlenków azotu możemy zastosować układ recyrkulacji spalin (EGR) lub układ selektywnej redukcji katalitycznej (SCR) z wtryskiwaniem do spalin wodnego roztworu mocznika (AdBlue). Wszyscy producenci silników są zgodni, że w silnikach Euro 6 trzeba stosować dwa układy jednocześnie – EGR i SCR, dodając jeszcze

filtr cząstek stałych, katalizator utleniający i niekiedy katalizator nieprzereagowanego amoniaku. Scania i Mercedes-Benz, którzy obecnie produkują silniki Euro 6, są zdania, że połączenie EGR i SCR spowodowało „optymalizację” sterowania pracą silnika i mniejsze zużycie paliwa. Jednak z punktu widzenia kosztów eksploatacji pojazdu, do ceny paliwa trzeba dodać koszt płynu AdBlue. Taniej więc nie będzie.

Konstruktorzy silników zwrócili też uwagę na osprzęt silnika. Renault Trucks w swoim eksperymentalnym pojeździe Optifuel Lab zastosował dwubiegową pompę cieczy chłodzącej

19

18 1/2012

1/2012

Ś WIAT WO KÓ Ł N AS

ŚW IAT WO KÓ Ł N A S

Fot. Renault Trucks Fot. Renault Trucks

Prototypowy zestaw drogowy Renault Optifuel Lab oparty na modelu Premium. W ciągniku wydłużono o 30 cm przedni zderzak, zmieniono kształt dachu kabiny, usunięto lusterka zewnętrzne zastępując je kamerami, wprowadzono spoilery boczne i osłonięto koła naczepy.

Z tyłu naczepy Renault Optifuel Lab zamontowano spojlery o długości 70 cm.

silnik. Chłodzenie silnika uzależnione jest od jego temperatury, gdyż zimna jednostka napędowa zużywa więcej paliwa. W efekcie prędkość przepływu płynu chłodzącego w obiegu zimnego silnika jest minimalna, by jak najszybciej osiągnął on właściwą temperaturę pracy. Podobnie jest z przepływem oleju silnikowego, którego prędkość można regulować dzięki pompie o zmiennym wydatku. W ramach dalszych oszczędności okresowo wyłączane są niektóre urządzenia, np. sprężarka powietrza układu hamulcowego.

Wydaje się, że możliwości oszczędzania w obrębie jednostki napędowej wkrótce się skończą. Przypomniano więc sobie o aerodynamice.

w tunelu aerodynamicznym są dość kosztowne i długotrwałe, a ich efekt można łatwo popsuć, np. opuszczając szybę w kabinie. Jednak coraz głośniej mówi się o wpływie oporów aerodynamicznych na zużycie paliwa.

Niektórzy producenci, jak Scania, budują nawet własne kanały aerodynamiczne. W zasadzie teoria aerodyna-

1

2

miki jest opracowana od wielu lat, a praktykę poznano podczas badań nadwozi samochodów osobowych.

Najprostszą drogą poszedł Renault Trucks w prototypowym zestawie drogowym Optifuel Lab dokonując modyfikacji w produkowanym seryjnie modelu Premium. W ciągniku wydłużono o 30 cm zderzak, zmieniono

3

Aerodynamiczna naczepa Mercedesa-Benza z seryjnym ciągnikiem siodłowym Actros ma o 17–18% niższy współczynnik oporu powietrza w porównaniu z typową naczepą. Oznaczenia: 1 – spoiler między naczepą a ciągnikiem (oszczędność 1%), 2 – boczne osłony (8%), 3 – tylny dyfuzor i panele podwoziowe (1–2%), 4 – tylne osłony (7%).

W projektowaniu pojazdów użytkowych najmniej wykorzystywanym obszarem powodującym zmniejszenie zużycia paliwa jest poprawienie własności aerodynamicznych. Do tej pory stosowano co prawda owiewki montowane na dachu kabiny czy między kabiną a naczepą, ale nie traktowano aerodynamiki kompleksowo. Badania

1

Fot. Mercedes-Benz

Fot. Renault Trucks

kształt dachu kabiny i usunięto lusterka zewnętrzne, zastępując je kamerami.

Między kabiną a naczepą zastosowano spoilery boczne. Najwięcej zmian dokonano w naczepie: osłonięto koła jezdne, zastosowano dyfuzory powietrza optymalizujące jego przepływ pod zestawem. Z tyłu naczepy zamontowano spojlery o długości 70 cm po-

4

POWIETRZE JEST WSZĘDZIE

Symulacja komputerowa przepływu strugi powietrza w Renault Optifuel Lab. Kolorem czerwonym zaznaczono miejsca o największych oporach aerodynamicznych.

Fot. MAN

Prototypowy ciągnik siodłowy MAN Concept S. Czy tak wyglądać będą nadwozia ciężarówek?

Fot. MAN

Concept S – kompleksowe podejście do aerodynamicznego zestawu drogowego opracował MAN. Współczynnik kształtu nadwozia tego zestawu jest porównywalny z samochodem osobowym.

Tylne osłony naczepy Mercedesa-Benza mają długość 40 cm i są składane, co umożliwia otwarcie drzwi.

Oznaczenia: 1 – dyfuzor tylny.

21

20 1/2012

1/2012

Ś WIAT WO KÓ Ł N AS

ŚW IAT WO KÓ Ł N A S

A

erodynamiką pojazdów samochodowych zainteresowano się po I wojnie światowej.

Zauważono, że samochód porusza się nie tylko po drodze, ale również w powietrzu. Pionierami byli m.in. Edmund Rumpler i Paul Jaray, który w 1921 r., uzyskał patent na aerodynamiczne nadwozie zamknięte auta osobowego oraz Wunibald Kamm – opracował charakterystyczny tył nadwozia. W la-

tach 30. zaczęto budować pierwsze tunele aerodynamiczne i stworzono podstawy teoretyczne, tworząc wzory na opory aerodynamiczne. Producenci samochodów osobowych zainteresowali się aerodynamiką dopiero w latach 70., gdy kryzys paliwowy (1973 r.) zmusił ich do redukcji zużycia paliwa w swoich wyrobach. Można sądzić, że w przypadku producentów ciężarówek i naczep, ten moment nadszedł teraz.

Siła oporu aerodynamicznego wyraża się wzorem: 2 P = C · ·V 2 · A [N]

gdzie: P – siła oporu aerodynamicznego, C – bezwymiarowy współczynnik oporu,  – gęstość powietrza [kg/m3], V – prędkość jazdy pojazdu [m/s], A – umowna powierzchnia odniesienia, w przybliżeniu przekrój poprzeczny nadwozia [m2].

Fot. Scania

Zwróćmy uwagę, że siła oporu aerodynamicznego wzrasta z kwadratem prędkości jazdy – im szybciej jedziemy, tym większa siła oporu i większe zużycie paliwa.

Całkowity opór aerodynamiczny jest sumą oporów składowych. Najważniejsze z nich to:  opór profilowy (ok. 60% oporu całkowitego), którego wartość zależy od podłużnego przekroju pojazdu.

Struga powietrza opływającego nadwozie powinna zachować ciągłość,  opór zakłóceń (ok. 15%) – zakłócenia opływu powietrza wokół wystających elementów (lusterek),  opór wewnętrzny (ok. 10%) – przepływ powietrza przez kabinę (wentylacja wnętrza) i komorę silnika,  opór tarcia (5–8%) – powietrza o nadwozie, które powinno być gładkie (plandeki się nie nadają),  opór indukcyjny – powietrze płynące pod nadwoziem ma mniejszą prędkość i wyższe ciśnienie od powietrza płynącego po bokach nadwozia. Strugi powietrza pod nadwoziem odchylają się na zewnątrz, kierując się do góry, gdyż tam jest niższe ciśnienie.

W ten sposób powstają zawirowania.

Badanie zestawu drogowego w tunelu aerodynamicznym to długi i kosztowny proces. Najdokładniejsze wyniki daje badanie pojazdu o rzeczywistej wielkości, a nie zmniejszonego modelu, ale wówczas tunel musi być duży, a więc drogi. Scania buduje nowoczesny tunel aerodynamiczny połączony z symulatorem stref klimatycznych. W tunelu będzie można uzyskać temperatury od –35 do +50oC, wilgotność powietrza 10–95% i prędkość powietrza do 100 km/h.

Opór powietrza opływającego nadwozie wokół lusterek zewnętrznych jest największy, a przy wycieraczkach – najmniejszy.

zwalające na maksymalne ograniczenie strefy turbulencji powietrza.

Powstaje ona za samochodem podczas jazdy i działa hamująco na jego ruch. Zmieniono też kształt dachu naczepy z płaskiego na wypukły.

Zestaw porusza się na oponach o zmniejszonych oporach toczenia Michelin Energy SaverGreen. Według Renault Trucks, eksperymentalny zestaw Optifuel Lab ze zmianami aerodynamicznymi napędzany silnikiem Euro 5 zużywa o 13% mniej paliwa w sto-

 boczne osłony – oszczędność o 8%,  tylny dyfuzor i panele podwoziowe – oszczędność o 1–2%,  tylne osłon o długości 40 cm – oszczędność o 7%.

MAN opracował aerodynamiczny zestaw drogowy od podstaw. Prototypowy zestaw – ciągnik siodłowy i naczepa o futurystycznych kształtach nazwano sugestywnie Concept S. Zestaw zbadano w tunelu aerodyna-

sunku do porównywanego, obecnie produkowanego zestawu drogowego.

Jakie oszczędności daje sama aerodynamiczna naczepa? Na to pytanie starał się odpowiedzieć Mercedes-Benz, który opracował eksperymentalną naczepę o niskich oporach aerodynamicznych. Naczepę połączono z seryjnym, obecnie produkowanym ciągnikiem siodłowym Actros. W stosunku do wersji typowej, zestaw ciągnik siodłowy Actros i eksperymentalna naczepa ma

o 17–18% mniejszy współczynnik oporu powietrza. Zdaniem Mercedesa-Benza zmniejszenie tego współczynnika o 18% powoduje zmniejszenie zużycia paliwa o 5%. Przy rocznych przebiegach rzędu 150 tys. km aerodynamiczna naczepa pozwala więc zaoszczędzić ok. 2000 litrów oleju napędowego. W aerodynamicznej naczepie zastosowano:  spoiler między naczepą a ciągnikiem – oszczędność o 1%,

micznym. Firma twierdzi, że współczynnik oporu powietrza tego zestawu jest porównywalny z samochodem osobowym. Podaje się, że zużycie paliwa Concept S jest aż o 25% niższe od porównywalnego 40-tonowego ciągnika o tradycyjnej budowie.

Dlaczego nie wprowadza się do seryjnej produkcji aerodynamicznych naczep? Nie pozwalają na to obowiązujące przepisy. Eksperymentalne, aerodynamiczne nacze-

Konstruktorzy nadwozi starają się zmniejszyć współczynnik oporu czołowego Cx, który odzwierciedla stopień aerodynamicznej doskonałości nadwozia. Współczynnik ten wyznacza się doświadczalnie w kanale aerodynamicznym lub przez symulacje komputerowe.

Najdokładniejsze wyniki dają badania w tunelu aerodynamicznym modelu pojazdu w skali 1:1. Dla porównania kilku pojazdów ze sobą korzystniej jest brać pod uwagę iloczyn Cx · A, a nie tylko sam Cx.

py przy zachowaniu dotychczasowych wymiarów przestrzeni ładunkowej przekraczają o ok. 50 cm dopuszczalny limit długości określony obowiązującymi przepisami. Jest to spowodowane głównie zastosowaniem tylnych osłon. Potrzebna jest więc zmiana przepisów. Wydaje się, że ten producent, który jako pierwszy wprowadzi do seryjnej produkcji aerodynamiczną naczepę, osiągnie sukces finansowy i przychylność ekologów.

23

22 1/2012

1/2012

T ROC HĘ H I STOR II

TROC H Ę HI STO RI I

Historia skrzyni biegów

Konstrukcja samochodowej skrzyni biegów z kołami zębatymi ma ponad 120 lat i nadal jest stosowana.

4-biegową przekładnię z przesuwnymi zębami o zębach prostych i w 1889 r. zastosowali ją w swoim pojeździe.

Inni pionierzy motoryzacji, jak np. Rene Panhard, udo-

skonalali tę konstrukcję.

Przełomową okazała się jednak skrzynia Louisa Renaulta, w której wał wejściowy i wyjściowy znajdowały się na tej samej osi geometrycznej,

a wał pośredni umieszczono równolegle do pozostałych. Łącząc wał wejściowy z wyjściowym za pomocą sprzęgła kłowego, uzyskano bieg bezpośredni.

LATA DWUDZIESTE, LATA TRZYDZIESTE Oznaczenia: 1 – koło napędzające 1. biegu, 2 – koło napędzające 2. biegu, 3 – koło napędzane 1. biegu, 4 – koło napędzane 2. biegu, 5 – koło napędzane stale zazębione, 6 – koło napędzające stale zazębione, 7 – sprzęgło kłowe 3. biegu, 8 – wał wejściowy, 9 – wał wyjściowy, 10 – wał pośredni

Skrzynia biegów Louisa Renault z 1907 r. Wał wejściowy i wyjściowy umieszczone są w tej samej osi geometrycznej. Łącząc sprzęgłem kłowym wał wejściowy z wyjściowym, uzyskano bieg bezpośredni.

W latach 20. XX wieku w pojazdach użytkowych stosowano 3- lub 4- biegowe skrzynie przekładniowe, w których poszczególne przełożenia uzyskiwano przez przesuwanie kół zębatych. W związku z tym, koła miały zęby proste wytwarzające znaczny hałas. Kierowca musiał dwukrotnie wciskać pedał sprzęgła podczas każ-

dorazowej zmiany biegu.

Aby zmienić bieg, prędkości obrotowe pary kół zębatych, które mają być zazębione, powinny być jednakowe. Tak więc pierwsze wciśnięcie

ono w dwóch etapach – w pierwszym dźwignię ustawiano w położeniu wybranego biegu, a w drugim – naciśnięcie pedału powodowało włączenie tego biegu. Można więc było wcześniej wybrać bieg i włączyć go później, w dogodnym momencie.

Wcześniejsze wybranie biegu nazywano preselekcją. W latach 30. w przekładniach autobusowych zaczęto stosować sprzęgło hydrokinetyczne, ale nie znalazło ono zwolenników. Przekładnia planetarna i sprzęgło hydrokinetyczne posłużyły w 1937 r. do opracowania automatycznej skrzyni przekładniowej, którą w latach 40. zastosowano w autach osobowych.

SYNCHRONIZATORY W przekładniach stosowanych w ciężarówkach w latach 50. zaczęto wprowadzać manualne skrzynie biegów ze stale zazębionymi kołami zębatymi i synchro-

nizatorami. Dzięki stałemu zazębieniu kół wprowadzono zęby skośne, co znacznie wyciszyło pracę przekładni, którą nazwano cichobieżną.

Pary kół zębatych zazębionych ze sobą obracały się na wałkach skrzyni na łożyskach. Biegi włączano przez przesuwanie sprzęgających wieńców (tulei), których zadaniem było połączenie odpowiedniego koła zębatego z wałkiem. Wyrównaniem prędkości obwodowych elementów sprzęganych zajmował się synchronizator, składający się ze sprzęgła ciernego wyrównującego obroty i sprzęgła kłowego.

Początkowo budowano przekładnie, w których tylko wyższe biegi były synchronizowane. Bieg pierwszy i wsteczny nie miały synchronizatorów. Wprowadzenie synchronizatorów okazało się przełomowym wynalazkiem w konstrukcji skrzyń biegów i znacznie ułatwiło pracę kierowcy, ale nie silnika.

Fot. archiwum

P

ierwsze skrzynie biegów z przesuwnymi kołami zębatymi pojawiły się pod koniec XIX wieku. Gottlieb Daimler i Wilhelm Maybach skonstruowali

Ryszard POLIT

pedału sprzęgła odłączało silnik. Po zwolnieniu pedału sprzęgła kierowca zwiększał obroty silnika, naciskając na pedał „gazu” lub czekał, aż obroty spadną i po wciśnięciu pedału sprzęgła włączał bieg niższy lub wyższy. Jeśli kierowca nie miał wprawy, zmiana biegu odbywała się ze zgrzytem. W 1928 r. w samochodzie osobowym marki Cadillac po pierwszy wprowadzono synchronizowaną skrzynię biegów.

W tamtym czasie producenci pojazdów użytkowych całkowicie ignorowali synchronizatory.

Oryginalną konstrukcją, powstałą jeszcze przed II wojną światową, była skrzynia biegów Wilsona z preselekcją, stosowana w autobusach.

Miała ona szeregowo położone przekładnie planetarne, których ilość zależała od liczby przełożeń. Włączenie biegu realizowano przez zatrzymanie taśmą hamulcową elementów przekładni planetarnych. Odbywało się

Oznaczenia: 1 – 1. bieg, 2 – 2. bieg, 3 – 3. bieg, 4 – 4. bieg, 5 – wsteczny bieg Do ciekawych rozwiązań niestosowanych obecnie należy planetarna skrzynia biegów Wilsona z preselekcją (1930 r.), która rozpowszechniła się w autobusach. Kierowca zmieniał bieg, posługując się dźwignią i pedałem – dźwignią wybierał właściwy bieg, a następnie naciskał na pedał, powodując włączenie tego biegu. Dźwignią można było znacznie wcześniej wybrać właściwy bieg bez potrzeby jego uruchamiania, co nazywano preselekcją.

25

24 1/2012

1/2012

T ROC HĘ H I STOR II IM WIĘCEJ, TYM LEPIEJ W latach 60. w ciężarówkach zaczęto więc stosować dwuzakresowe skrzynie biegów ze zdwojoną liczbą przełożeń, by silnik pracował w optymalnym zakresie obrotów. Kolejnym krokiem rozwojowym było dodanie następnej przekładni, np. planetarnej. Umieszczenie dwóch dodatkowych przekładni przed i za zasadniczą skrzynią biegów trudno uznać za epokowy wynalazek. Jednak zmiana zakresów i tzw. półbiegi umożliwiły zwielokrotnienie liczby

przełożeń. Zespół zmiany zakresów zwiększa rozpiętość przełożeń podstawowych biegów, podczas gdy przekładnia półbiegów zapewnia ich ciaśniejsze zestopniowanie, przez podzielenie każdego podstawowego biegu na dwa. Pod względem kinematycznym przekładnia półbiegów dzieli każdy bieg podstawowy na przełożenie bezpośrednie i przełożenie zredukowane o wartości pośredniej, plasującej się pomiędzy przełożeniami dwóch sąsiednich biegów podstawowych. Jedynym mankamen-

tem była konieczność ręcznej zmiany często 12 przełożeń. W latach 70. pracowano też nad przekładniami automatycznymi z przekładnią hydrokinetyczną, których konstrukcja wzorowana była na rozwiązaniach stosowanych w pojazdach osobowych. Przekładnie te w ciężarówkach rozpowszechniły się dopiero w latach 90. Jednak pod koniec XX wieku zaczęto coraz bardziej zwracać uwagę na ekonomikę transportu, a zmniejszenie zużycia paliwa stało się wręcz koniecznością. Niestety przekładnia hydrokinetyczna

z zasady swej pracy powoduje zwiększenie zużycia paliwa przez silnik. Przełomem okazał się pomysł automatyzacji tradycyjnej, mechanicznej skrzyni przekładniowej współpracującej ze sprzęgłem suchym. W początku XXI wieku zaczęły się rozpowszechniać zautomatyzowane przekładnie mechaniczne, niektóre nawet bez synchronizatorów.

Przyszłość skrzyń biegów jest niepewna. Wprowadzanie napędu hybrydowego może spowodować, że skrzynie przekładniowe nie będą już potrzebne.

TRUCK HELP DESK W ramach szeroko pojętej współpracy Inter Cars SA oferuje swoim klientom pomoc techniczną przez IC KATALOG. Skrócona instrukcja złożenia zapytania:  Po wybraniu zakładki pojazdy, wybieramy:

markę, model, wersję silnikową.  Po przejściu do części asortymentowej

klikamy prawym klawiszem myszy na indeksie i wybieramy „Wyślij zapytanie techniczne”. Pojawi się lista kategorii lub : „Wyślij zapytanie o produkt”.  Po wyborze kategorii pojawi się formularz z danymi samochodu, który został wybrany.  Prosimy o wpisanie roku produkcji, nr. VIN i treści pytania.

Skandynawska -DNRĂÊ

Do wysłania pytania konieczne jest wpisanie adresu e-mail (który zostanie zapamiętany).

Numer telefonu nie jest obowiązkowy, ale ułatwi kontakt.

26 1/2012

Harmonogram szkoleń technicznych Inter Cars dla rynku ciężarowego Miesiąc Czerwiec

Symbol

Nazwa

Miejsce

Data

P2

EBS/ESP

Pleszew

od 12.06. do 14.06.2012

Siedlce

19.06.2012

Bezpłatna prezentacja szkoleń

Lipiec

Sierpień

Wrzesień

SK- 03

Manualne skrzynie biegów 16 S

Śrem

od 26.06. do 28.06.2012

P-1

Podstawy pneumatycznych układów hamulcowych

Śrem

od 02.07. do 03.07.2012

P-2

EBS/ESP

Śrem

od 04.07. do 06.07.2012

P-1

Podstawy pneumatycznych układów hamulcowych

Pruszcz Gdański

od 09.07. do 10.07.2012

P-2

EBS/ESP

Pruszcz Gdański

od 11.07. do 13.07.2012

SK-04

Zautomatyzowana skrzynia biegów

Lublin

od 17.07. do 19.07.2012

EDC-4

Common Rail – diagnoza

okolice Warszawy

od 24.07. do 27.07.2012

EDC-4

Common Rail – diagnoza

Bydgoszcz

od 31.07. do 03.08.2012

O-1

Oscyloskop

Rawa Mazowiecka

06.08.2012

P-2

EBS/ESP

Rawa Mazowiecka

od 08.08. do 09.08.2012

O-1

Oscyloskop

Oława

20.08.2012

E-1

Układy elektryczne na bazie MAN klasy TG

Oława

od 21.08. do 24.08.2012

S-1

Silniki wysokoprężne na bazie MAN – podstawy

Radom/Kielce

od 28.08. do 29.08.2012

GE-1

Geometria

Sulęcin

04.09.2012

S-1

Silniki wysokoprężne na bazie MAN – podstawy

Sulęcin

od 05.09. do 06.09.2012

S-1

Silniki wysokoprężne na bazie MAN – podstawy

Tychy

od 11.09. do 12.09.2012

GE-1

Geometria

Tychy/Częstochowa

13.09.2012

P-2

EBS/ESP

Lipnik

od 19.09. do 21.09.2012

P-1

Podstawy pneumatycznych układów hamulcowych

Biała Podlaska

od 25.09. do 26.09.2012

P-1

Podstawy pneumatycznych układów hamulcowych

Konik Nowy

od 27.09. do 28.09.2012

Zachęcamy do odwiedzenia strony www.szkolenia.intercars.com.pl zakładka: Szkolenia techniczne dla warsztatów ciężarowych