Silniki gazowe bazują zwykle na jednostkach iskrowych. Volvo wybrało jednak całkiem inną drogę rozwoju technologii LNG, budując silniki w technologii gazodiesla, czyli jednoczesnego zasilania ropą i gazem.

 

Budowa silników do samochodów ciężarowych zasilanych gazem generuje wiele problemów. Praktycznie wszyscy producenci wybrali drogę modernizacji silników wysokoprężnych. Zmieniano głowice i komory spalania, silniki odprężano, modernizowano bardzo ważne dla trwałości silnika układy chłodzenia i obiegu płynu chłodzącego (naprężenia termiczne bloku i głowicy), konstruowano układy iskrowe czy nowe świece zapłonowe. W niektórych przypadkach kończyło się to praktycznie na całkiem nowym silniku. W efekcie, klient otrzymuje jednostkę napędową, która mimo bardzo wielu zalet (głównie ekonomicznych) ma też pewne ograniczenia (np. relatywnie krótkie okresy międzyobsługowe).

Volvo zdecydowało się na całkiem inne rozwiązanie. Szwedzcy inżynierowie postawili sobie za cel utrzymanie wszystkich atutów diesla przy wykorzystaniu taniego paliwa gazowego, jakim jest metan czy biometan. Takie możliwości daje tylko gazodiesel. Przy budowie takiego silnika inżynierowie Volvo kierowali się doświadczeniami zdobytymi przez innych (Bosch, Lovato, Cummins czy Westport). I to właśnie kanadyjski Westport stał się strategicznym partnerem Volvo w opracowaniu silnika gazodiesla bazującego na aktualnie produkowanej jednostce napędowej D13K.

Volvo FH LNG ma silnik o wyższej sprawności

Zbudowany przez VOLVO i Westport układ zasilania przekłada się na 44% sprawność silnika. W silniku gazowym o podobnych parametrach wynosi ona tylko 37%. Różnica 7% oznacza, że spalanie w gazodieslu będzie niższe o ok. 15-20% niż w silniku o zapłonie iskrowym. Zasada działania gazodiesla jest dosyć prosta. Silnik jednocześnie spala gaz (metan lub LPG) i niewielkie ilości oleju napędowego.  W przypadku metanu, jest to mieszanka 95% gazu ziemnego i 5% ropy, która wtryskiwana jest do cylindra zawsze na początku suwu sprężania. Ropa ulega samozapłonowi pod wpływem ciśnienia, inicjując zapłon gazu. Można zatem powiedzieć, że pilotująca, niewielka dawka oleju napędowego, pełni rolę świecy zapłonowej.

Droga skroplonego metanu do cylindra zaczyna się w kriogenicznym zbiorniku LNG. Jest to podstawowy element instalacji skroplonego gazu ziemnego. Jego zadaniem jest utrzymać temperaturę gazu na poziomie ok. -162 ˚C. W zależności od przeznaczenia samochodu, VOLVO oferuje trzy pojemności zbiorników LNG:  najmniejszy 275 litrów (115 kg), średni: 375l (155 kg) i największy: 495 l (205 kg), który jest dedykowany do modelu FH, przeznaczonego do transportu międzynarodowego, ponieważ zasięg auta sięga wówczas maks. do 1.000 km.

Volvo FH gazodiesel

Jak jeździ Volvo FH LNG?

Ci, którzy oczekują po Volvo FH LNG spektakularnych różnic w prowadzeniu, będą zawiedzeni. To działanie celowe. Pojazd LNG nie może odbiegać parametrami od typowego diesla. Nie ma się co oszukiwać, nastawienie kierowców do technologii gazowych jest, delikatnie mówiąc, zachowawcze. Wiedzą o tym producenci i jednym z podstawowych zadań stawianych przed konstruktorami jest to aby jazda na gazie niczym nie różniła się od jazdy na ropie. Z tego powodu osiągi Volvo FH są niemal identyczne jak jego dieslowskiego, 460-konnego odpowiednika. Chodzi o to, by kierowca nie miał powodów do narzekania. Ten sam jest moment obrotowy i ta sama moc silnika. Drobna różnica w dostępności maksymalnego momentu obrotowego (900 obr./min dla diesla i 1.050 obr./min dla LNG) jest praktycznie niewyczuwalna i nawet jazda przy 900 obr/min nie odbiega od tego, co oferuje diesel.

Rozruch, praca silnika czy reakcja na pedał gazu są identyczne jak w typowym dieslu, no może podczas jazdy wydaje się, że jest nieco ciszej, choć oficjalne pomiary tego nie potwierdzają. Nad poprawną pracą jednostki napędowej czuwa komputer reagując na zmieniające się warunki. Np. podczas rozruchu zimnego silnika, przez około minutę, pracuje tylko na ropie, potem do osiągnięcia temperatury pracy, na o 10% zwiększonej dawce ropy, by z chwilą uzyskania właściwej temperatury pracy silnika, przejść na docelowe proporcje 5 do 95% .  Ważne dla kierowcy są wskazania poziomu gazu w zbiorniku i jego zużycie. Dlatego na desce rozdzielczej pojawiły się wyświetlacze chwilowego i średniego zużycia LNG, pokazywane w kg (wyświetlacz prawy) oraz wskazań czujników poziomu AdBlue, ropy i LNG (wyświetlacz lewy). Szkoda, że zrezygnowano ze wskazania zużycia ON, które według deklaracji producenta wynosi ok. 1 l.

Volvo FH gazodiesel

A gdy zabraknie gazu?

Jeśli kierowcy zabraknie gazu w trasie, silnik przechodzi w tryb pracy awaryjnej, wyłącznie na oleju napędowym. W takiej sytuacji, samochód rozpędzi się do 20km/h. W trybie serwisowym będzie to 50 km/h. Powód jest prozaiczny. Te same wtryskiwacze, które tak znakomicie podają gaz i ON, nie są w stanie podać większej ilości ropy. Ich wydajność na oleju napędowym wystarcza na pracę silnika w ograniczonym zakresie.

Ciężarówki LNG mają wiele zalet: emitują nawet 20% mniej dwutlenku węgla, pracują na tańszym zwykle paliwie, są zwolnione z opłat MAUT . Są jednak i ciemne strony tego rozwiązania: żenująco mała liczba stacji gazowych i wyższa o ok. 30% cena zakupu pojazdu. Trudno obecnie dokonywać wiarygodnych wyliczeń ponieważ ze względu na epidemię koronawirusa, ceny paliw płynnych spadają do poziomów nienotowanych od lat. Trend ten zapewne niebawem się odwróci, ale jak będzie się on kształtował, trudno powiedzieć. Opierając się na stabilnych danych sprzed epidemii, można jednak szacować, że koszt przejechania 100 km na płaskiej trasie może być nawet o 30% niższy od modelu z silnikiem diesla. Podczas testów w okolicach warszawy, w pełni załadowane Volvo LNG paliło od 20 do 24 kg LNG.

Zainteresowanie ciężarówkami z silnikami LNG nie jest może wielkie, lecz 44 sprzedane egzemplarze VOLVO LNG w ubiegłym roku i kolejne 44 sztuki przekazane w ciągu zaledwie trzech miesięcy 2020 roku to przyzwoity wynik, jak na technologię, która dopiero raczkuje. Gdy epidemia zostanie opanowana, należy się spodziewać powolnego odrabiania strat w branży transportowej i powrocie cen paliw do naturalnych proporcji. W takiej rzeczywistości przewoźnicy zainteresowani będą cięciem kosztów transportu. W takiej sytuacji Volvo ze swoją technologią stanie się atrakcyjnym wyborem.

Cały materiał dostępny jest w majowym numerze TRAILER Magazine, które w wersji cyfrowej dostępne jest tutaj.