11. listopadu 2010
Současný užitkový automobil už nemůže být jen čistě ekonomickým výrobním prostředkem. Musí být rovněž šetrný k životnímu prostředí – tedy ekologický, cenově dostupný a v neposlední řadě se musí pochlubit i líbivým, pokud možno nadčasovým designem. Protože velmi oblíbená kategorie malých užitkových automobilů určených pro přepravu osob i nákladu N1 je omezena hranicí celkové hmotnosti 3500 kilogramů, mělo by mít vozidlo také nízkou vlastní hmotnost, ovšem při zachování všech hledisek aktivní i pasivní bezpečnosti.
Pragmaticky uvažující uživatelé vyžadují velký ložný objem, vysokou užitečnou hmotnost a nízké provozní náklady. Tyto protichůdné požadavky se snaží splnit celé týmy konstruktérů – s větším či menším úspěchem.
Koncepce vychází z osobních vozidel
Z prostorových a hmotnostních důvodů je ideální bezrámová koncepce automobilu, kterou tvoří ohybově i torzně tuhá samonosná skříňová karoserie a kompaktní ústrojí pohonu umístěné vpředu (pohon předních kol). Tato koncepce je odvozena od osobních automobilů stejně jako technologie její výroby. Oba tyto atributy – koncepce a technologie výroby – staví lehké dodávky na úroveň běžných osobních automobilů z hlediska jízdních výkonů, ekonomiky provozu, ovladatelnosti, jízdní bezpečnosti i komfortu.
Někteří výrobci nicméně nadále zastávají koncepci s pohonem zadní nápravy, která je prostorově méně výhodná, ale má zase jiné přednosti, jako například výhodnější rozložení hmotnosti, velký rejd kol a další. Šalamounsky vyřešil souboj pohonů výrobce Ford, který svůj evergreen Transit nabízí jak s předním, tak i se zadním pohonem. Odtud je již jen opravdu malý krůček k pohonu všech kol 4 × 4. Základní skříňová karoserie vozu však není příliš vhodná pro montáž některých užitkových nástaveb.
Ústrojí pohonu – důležitý je točivý moment
Pokud nemá být malý užitkový automobil brzdou silničního provozu, musí být jeho dynamické vlastnosti na úrovni běžných osobních automobilů. Jestliže je například celková hmotnost vozu nižší střední třídy 1700 kilogramů (pět osob a zavazadla) a jeho motor má užitečný výkon 85 kW, je jeho výkonová hmotnost 20 kg/kW. Zachování tohoto parametru u plně vytížené dodávky by vyžadovalo motor o výkonu 175 kW. To zjevně není ani reálné, ani nutné, především proto, že od dodávky nevyžadujeme rychlost až 180 km/h. Výkon potřebný k překonání běžných jízdních odporů může proto být nižší, protože aerodynamický odpor dramaticky narůstá s druhou mocninou rychlosti jízdy. Pro využitelné rychlosti na silnicích a dálnicích tak zcela vyhovuje motor s výkonem 90 až 120 kW.
Laici si bohužel nejsou vědomi toho, že daleko podstatnějším parametrem než výkon při provozně nereálných (vysokých) otáčkách je točivý moment (síla na rameni) motoru a jeho závislost na otáčkách motoru, tzv. momentová charakteristika. Od motoru se požaduje vysoký moment již při nízkých otáčkách a udržení této hodnoty v co nejširším pásmu provozních otáček motoru. Této charakteristice musí také být přizpůsobena konstrukce převodovky (počet rychlostních stupňů a převody) a stálý převod rozvodovky poháněné nápravy. Obecně platí, že nejvyšší otáčky a pásmo ekonomických provozních otáček vznětových (naftových) motorů jsou nižší než u motorů zážehových (benzinových a plynových). Graf vlevo ukazuje momentové charakteristiky současných vznětových mo-torů Mercedes-Benz řady OM pro dodávky Sprinter.
Nejpoužívanější motory této řady s výkonem 95 kW, respektive 110 kW mají zcela plochou křivku točivého momentu v rozmezí otáček 1200 až 2450 min-1, což řidič vnímá jako „pružný motor“. Rádobyodborníci hovoří o „zátahu zdola“. Na překonání ostatních jízdních odporů (odporu valení, odporu stoupání a odporu zrychlení) jde o výkon více než dostačující. V praxi to znamená, že i při velmi nízkých otáčkách 1200 min-1 je točivý moment slabšího motoru 305 N.m. Tomu odpovídá výkon 38,5 kW (52 k), což bohatě stačí na udržení rychlosti 100 km/h při velmi „těžkém“ převodu nejvyššího rychlostního stupně.
Převodovka pro naf-tový motor má obvykle více rychlostních stupňů než převodovka pro motor benzinový. Pokud je počet rychlostních stupňů převodovek stejný, musí se výrazně lišit jejich převody a odstupňování. Je již naprosto běžné, že u šestistupňové převodovky je převod 1 (přímý záběr) na čtvrtém rychlostním stupni, zatímco oba vyšší stupně jsou „do rychla“. Šestý rychlostní stupeň je výrazně ekonomický, to znamená, že při dané rychlosti jsou otáčky motoru velmi nízké a spotřeba rovněž. Zvýšení jízdních odporů, například při jízdě do stoupání nebo při požadavku akcelerace, ovšem vyžaduje nekompromisně odřazení „dolů“.
S ohledem na často potřebný pohon agregátů pracovní nástavby bývá převodovka vybavována pracovním výstupem PTO (Power Take Off – odběr výkonu). Není-li na převodovce výstup PTO, zbývá pouze pohon elektrický, což ovšem klade vysoké nároky na elektrickou instalaci a kapacitu akumulátorů. V takovém případě se obvykle používají dva akumulátory, z nichž jeden slouží k napájení spotřebičů vlastního vozidla a druhý pro napájení spotřebičů pracovní nástavby. Oba se samozřejmě dobíjejí za provozu.
Spalovací motor – vládnou vznětové motory
Zážehový benzinový motor se u vozů této kategorie téměř nepoužívá. Výjimku tvoří jen automobily pro dopravu osob (mikrobusy) odvozené od skříňových dodávek, u nichž jsou požadavky na dynamiku jízdy a nejvyšší rychlost vyšší. Stále častěji se však v nabídce variant objevují i „čisté“ zážehové motory na zemní plyn NG nebo typy s hybridním pohonem. Zcela dominantní je nicméně použití výkonných a úsporných přeplňovaných vznětových motorů.
Zdvihový objem motorů se z důvodu omezování emisí CO2 již dále nezvyšuje, ba právě naopak. Pro tento trend se vžil pojem „downsizing“ (zmenšování). Standardem se stal vysoce přeplňovaný vznětový motor relativně malého zdvihového objemu s vysokotlakým akumulačním elektronicky řízeným vstřikování nafty Common Rail s jedním nebo nově dvojicí turbodmychadel (BiTurbo) a s chlazením plnicího vzduchu.
V případě příčné zástavby motoru u předního pohonu je délka motoru s převodovkou omezena prostorem mezi blatníky řízených kol. Při zachování rozumné šířky vozu a požadavku na velký rejd kol se mezi podkolí vejde tak nejvýše řadový čtyřválec nebo pětiválec. Mercedes-Benz používá i velmi kompaktní zážehový motor V6 u některých typů Viano (Vito) a Sprinter. Příkladem kompaktní konstrukce může být jeden z nových vznětových motorů Duratorq pro Ford Transit.
S ohledem na legislativní předpisy na ochranu životního prostředí je nutná úprava emisí škodlivin. Z technických řešení převládá recirkulace výfukových plynů EGR (Exhaust Gas Recirculation), ale i u motorů této kategorie se již začíná používat systém SCR (Selective Catalytic Reduction). Pro splnění limitů Euro 5 je obvykle nutný i filtr pevných částic DPF. Celková účinnost těchto vznětových motorů je již více než 40 procent, což přináší nízké hodnoty specifické i provozní spotřeby v širokém rozsahu otáček a zatížení motoru.
Dnes ostře sledované emise oxidu uhličitého (CO2) jsou přímo úměrné provozní spotřebě. Nutno podotknout, že oxid uhličitý není přímou škodlivinou a nejvíce ho produkuje příroda sama. Je přirozeným výsledkem chemických reakcí okysličování, respektive spalování hořlavých látek. Jeho vyšší koncentrace v zemské atmosféře však způsobuje „skleníkový efekt“ vedoucí k pozvolnému globálnímu oteplování. Emise ostatních škodlivin, tedy oxidu uhelnatého (CO), oxidů dusíku (NOx) a pevných částic (PM), jsou již ostatně u limitů Euro 6 na mezi měřitelnosti.
Z následující tabulky základních parametrů vznětových motorů Duratorq užitkových automobilů Ford Transit je patrný vývoj ukazatelů jejich technické úrovně za posledních dvacet let.
V současné době nejhospodárnější motor Ford 2,2 Duratorq TDCi v provedení pro Transit Econetic poskytuje užitečný výkon 85 kW (115 k) / 3500 min-1 a točivý moment 300 N.m při 1800 až 2000 min-1. Kombinovanou spotřebu nafty podle metodiky 80/1268/EHK výrobce udává na hodnotě 7,2 l / 100 km a emise CO2 189 g/km. S filtrem pevných částic DPF (Diesel Partiele Filter) splňuje limity exhalací podle standardu Euro 5.
Legislativně jsou technické podmínky provozu vozidel na pozemních komunikacích v České republice upraveny zákonem č. 38/1995 Sb. a příslušným prováděcím předpisem. Předpisy jsou harmonizovány s předpisy Evropské unie a průběžně se novelizují, především z hlediska emisí škodlivin, vnějšího hluku a recyklovatelnosti vozidla po jeho vyřazení z provozu. Protože vnější hlučnost vozidla je limitována zákonnými předpisy, nabývá stále větší význam hlučnost vnitřní, jejíž limity předpisy nedefinují. V úvahu přicházejí pouze obecné hygienické předpisy z hlediska ochrany zdraví řidiče a cestujících.
A vnitřní hlučnost dodávek je již rovněž na úrovni běžných osobních automobilů. Podobně jako u nich již není hlavním zdrojem hluku ústrojí pohonu nebo aerodynamika karoserie, ale hluk valení pneumatik po vozovce. Své umění nyní musí ukázat stavitelé silnic a dálnic a výrobci pneumatik.
Užitkovost a údržba
Z provozního hlediska jsou vozy řešeny jako „bezúdržbové“. Základní servisní interval kontrolních úkonů a výměny oleje v motoru je obvykle 40 tisíc kilometrů a z podnikatelského hlediska nepříjemný prostoj vozu je obvykle omezen jen na jeden den ročně. Při konstrukci malých užitkových automobilů se uvažuje s životností vyjádřenou časově (obvykle deset let) a provozně 400 tisíc kilometrů. Po této době je vozidlo opotřebeno jako celek technicky a morálně je již zastaralé. V době života se předpokládají výměny pouze dílů, které zákonitě pod-léhají zvýšenému opotřebení, tedy pneumatik, brzd, spojky, tlumičů, výfukové soustavy, akumulátoru, čističe provozních hmot a podobně.
Stále více podnikatelů chápe výhody pronájmu výrobních prostředků, tedy i vozidel formou tzv. operativního leasingu. Smlouva pokrývá i péči o jejich technický stav. Doby, kdy si řidič a majitel vozu dělal z údržbových úkonů i oprav takřka vše sám, jsou již dávno tytam. Práce odborného značkového servisu je zárukou bezporuchového provozu.
Využití přepravní kapacity vozidla je velmi důležitou otázkou již při koupi nebo nájmu vozidla. Dodávky všech hlavních značek jsou nabízeny v tak nepřehledném množství typů a typových variant, že se v tom málokdo rychle orientuje. Nutná je pomoc a rada odborníka, který dovede podle požadavků na přepravu zboží a charakter provozu, včetně převládajících geoklimatických podmínek, najít pro každý úkol optimální řešení. Již v této fázi se nesmí připustit záměrné a dlouhodobé přetěžování vozidla, ke kterému mají mnozí uživatelé sklon.
Člověk obecně, tedy i jako řidič, je tím nejslabším a nejméně spolehlivým článkem v celém dopravním systému. Nelze proto opomenout stále se zpřísňující legislativní nároky na kvalifikaci řidičů z povolání (profesionálů), která nespočívá již jen ve vlastnictví řidičského průkazu pro určitou kategorii vozidel, ale také vyžaduje pravidelná profesní školení řidičů, zpravidla jednou ročně, a pravidelné lékařské zdravotní a psychologické prohlídky. Jen zodpovědný a dobře proškolený řidič dovede využít všech technických možností, které nový užitkový automobil nabízí. Tématem současnosti jsou a budou regulační a represivní opat-ření u dodávek v silniční dopravě, počínaje diskusí o zpoplatnění jejich provozu – zavedení elektronického mýtného a měření okamžité hmotnosti (vážení) vozidel v provozu. Některé evropské země jsou v tomto ohledu již nekompromisní.
Ing. Branko Remek, CSc., ČVUT v Praze
