23 października 2017


Możemy tylko przypuszczać kto wynalazł koło, wiemy jednak, że oponę do roweru wynalazł Dunlop. Obecnie wszyscy chcą wyprodukować eko-oponę, która dzięki niskim oporom toczenia pozwoli na duże oszczędności paliwa.

Dariusz Matuszek

Mam taką przypadłość, że jak słyszę słowo „eko” to robię się – nazwijmy to – bardzo czujny. Wiele razy bowiem zauważyłem, że to słowo niesie ze sobą cały bagaż niespodzianek, o których nie wypada dyskutować, aby nie wyjść na ignoranta w dziedzinie ochrony środowiska.

Testy i opinie zebrane przez kilka lat
Nie będę się odnosił do konkretnego testu, myślę że można bez problemu znaleźć wiele w sieci. Również producenci opon w Polsce zamieszczają wiele informacji na stronach internetowych. Wystarczy tylko poszukać objaśnień dotyczących etykiet, jakie umieszcza się na oponach od listopada 2012 roku. Także na stronach gazet jest sporo informacji odnośnie opon energooszczędnych.
Na forach internetowych również pojawiają się zapytania, czy warto założyć opony ekologiczne (energooszczędne). Ci którzy ich używają w większości nie widzą różnicy w spalaniu. Być może jest to wina zbyt małego lub zbyt dużego silnika, zbyt małej lub zbyt dużej masy samochodu, za częstej jazdy w mieście lub poza miastem – jak sugerują inni.
Jak wykonuje się testy pokazowe takich opon? Wybiera się samochód, rozpędza się go do 40 km/h i mierzy się odległość, jaką przejedzie na tak zwanym „luzie” na oponach zwykłych i energooszczędnych. Oczywiście na tych drugich samochód przejeżdża znacznie dalej, od 20% do 30%. Przy opisie opon zamieszczana jest więc informacja: „Jedna piąta paliwa spalanego przez silnik pojazdu idzie na pokonanie oporów toczenia opon”.
Spróbuję wykonać kilka prostych obliczeń, aby tę informację sprawdzić.

Analiza teoretyczna
Na początku kilka słów o tym, z jakich materiałów będę korzystał. Głównie będzie to książka wydana w 1964 roku: „Samochody od A do Z”. Są tam zawarte pewne dane odnośnie opon z przed pół wieku. Każda przeciętna opona dzisiejsza będzie z pewnością o kilka klas lepsza niż opona z tamtych czasów.
Wykonam proste obliczenia także według algorytmu z tej książki. Założę, że pojazd porusza się ze stałą prędkością i jedzie po płaskim terenie. Pominę takie składniki jak podjazd pod wzniesienie oraz przyśpieszanie i zwalnianie pojazdu (w czasie przyśpieszania zużycie paliwa wzrasta kilkakrotnie).
Gdy samochód jest w ruchu działają na niego różne siły, ja wyliczę tylko opór toczenia Pt oraz opór powietrza.
Opór toczenia  można wyrazić wzorem:

Pt = f•G•g [N]

gdzie:
f - współczynnik oporu toczenia
G - ciężar pojazdu
g - przyśpieszenie ziemskie
Współczynnik oporu toczenia f zależy od czynników decydujących o odkształcaniu ogumienia, jak: ciśnienie w ogumieniu, szybkość jazdy, rodzaj nawierzchni oraz rodzaj ogumienia. Kiedyś współczynnik ten liczono według wzoru Kuehnera:

wz1

gdzie:
f0, f1 - współczynnik oporu toczeniazależy od ciśnienia w ogumieniu, dla 2 bar możemy przyjąć, że f0 = 0,012 natomiast f1 = 0,007
V - prędkość pojazdu w km/h
n - współczynnik zależny od rodzaju podłoża, np. dla asfaltu n = 2

W książce „Samochody od A do Z” zaleca się jednak przyjąć dla samochodu osobowego jadącego po asfalcie i wyposażonego w ogumienie bezdętkowe współczynnik oporu toczenia jako 0,010, niezależnie od prędkości jazdy. Do dalszych obliczeń przyjmę stałe współczynniki podawane w książkach oraz przez producentów opon.
Obecnie każda nowa opona musi być wyposażona w etykietkę, na której podaje się tak zwaną efektywność energetyczną, która zależy właśnie od współczynnika oporu toczenia (WOT), podawaną w kg/t. Najlepsza jest klasa A (WOT < 6.5), natomiast najgorsza: G (WOT > 12.1).
Co oznacza kg/t? Jeśli koło z założoną oponą obciążymy pionowo 1000 kg, to musimy przyłożyć poziomą siłę o wartości np. 6,5 kg (dla klasy A), aby koło ruszyło.
A  teraz opór toczenia – założymy pojazd osobowy o masie G = 1200 kg.

Rys_1
Rys. 1