KAPITEL 4 - GENOMFÖRANDE

4.3 Övriga studier

Avsnittet innehåller övriga jämförelser mellan förutsättningar och FOU krav. Exempel på material som använts är resultat från tidigare utförda prov och jämförelser med olika typer av standarder etcetera.

4.3.1 Funktion extravärmare

En möjlighet associerad med FOU Typ 1 är att förse bränslevärmaren med förfiltrerat bränsle från catch-tanken12. Extravärmare på bussar är av betyd-ligt större modell än de avsedda för lastbilar. Effekten på lastbilsvärmaren är i sitt största utförande 6 kW och har en bränsleförbrukning på cirka 0,7 L/h vid full effekt [35]. Bussvärmaren har en effekt på 35 kW och har en bräns-leförbrukning på cirka 3,5 L/h [12]. Lastbil har valt att ta bränsle ur FOU av flera anledningar. För det första förekommer fältproblem med befintliga värmare som tar bränsle från bulktanken då de suger luft och föroreningar när bränslenivån närmar sig botten. Detta orsakar flamavbrott i värmar-na som stanvärmar-nar. För det andra så behöver värmaren på lastbil startas vid monteringslinan enligt en speciell startrutin där den primas (fylls upp) med bränsle. Eftersom insuget för värmaren är monterad en bit ovanför det för

12

KAPITEL 4 - GENOMFÖRANDE

motorn i bulktankens armatur behöver det finnas nog bränsle i tanken. En av drivkrafterna för utvecklingen av FOU var just att inte behöva fylla lika mycket bränsle i bulktankarna. Att då även fortsättningsvis låta extravär-maren ta bränsle från bulktanken skulle motverka detta syfte.

Bussutveckling upplever inte lika mycket driftsproblem med värmarna. Dels beror detta på ett för värmaren avsett förfilter. Användandet av bulktankar i plast med utsuget i botten gör också att risken att suga luft är mindre. Motivet att ta bränsle från FOU istället för ur bulktanken är därför mindre. Eftersom bussvärmaren förbrukar betydligt mer bränsle jämfört med last-bilsvärmaren kommer volymen i FOU räcka till färre antal timmars drift. Detta behöver dock inte nödvändigtvis vara ett problem eftersom bussvärma-ren för de allra flesta användare används i storleksordningen ett par timmar som mest. Volymen i FOU räcker alltså mer än väl för de allra flesta använ-dare. Att ta bränslet från FOU skulle också innebära att det inte behövs ett separat bränslefilter vilket skulle minska kostnaden.

Slutsatsen är att buss likt lastbil kan mata extravärmaren från FOU för de allra flesta kunder. För de kunder som behöver kunna använda värmaren en extra lång period bör alternativet att ta bränslet från bulktanken finnas kvar.

4.3.2 Ljudnivå

En farhåga identifierad i jämförelsematrisen är ljudnivån från de elektriska matarpumparna i FOU. I lastbilsinstallationen är FOU monterad på be-hörigt avstånd från hytten och ljud från pumparna stör inte förare eller passagerare. I en bussinstallation är närheten till passagerare större och ris-kerar att utgöra ett störande moment. Speciellt ifall FOU monteras långt ifrån motorn som i annat fall kan maskera ljudet. Det finns lagkrav defi-nierade för passagerarfordon med olika motoreffekter. Förenklat beskrivet skall ljudtrycksnivån för en buss med motoreffekt upp till 250 kW (340 hk) understiga 77 dB(A) på 7,5 m avstånd från fordonet år 2026 [36]. Kraven på bränslepumparna säger att maximal ljudtrycksnivå skall vara Lpmax db(A) på 1 m avstånd13. Ljudet i testförfarandet domineras av motor- och väg-ljud och de elektriska matarpumparna bedöms därför inte ha påverkan på

13

efterlevnaden av detta krav. Detta eftersom en fördubbling av avståndet reducerar ljudtrycksnivån med 6 dB(A) [37].

Scanias bussutveckling har också definierat interna krav på ljudtrycksnivåer [38]. Kraven gäller maximalt tillåtna ljudtrycksnivåer på olika positioner i passagerarutrymmet. Dessa krav är mer relevanta för FOU men också mer svårbedömda. Detta eftersom ljudet inuti bussen både består av luftburet ljud men även strukturburet ljud som härrör från vibrationer. Tidiga prov av prototyper av en elektrisk matarpump från den aktuella tillverkaren in-dikerar ljudtrycksnivåer kring 50 dB(A) från 1 m avstånd [39]. Dessutom har en provlyssning skett tillsammans med en akustiker på Scania. Prov-lyssningen skedde i en testrigg tillhörande NMCL innehållande en komplett prototyp av FOU Typ 1. Vid provlyssningen testades både ett simulerat driftfall då både transfer- och matarpump kördes på maximalt varvtal samt ett mer normalt driftfall med lägre varvtal på pumparna. Bedömningen är att det luftburna ljudet inte utgör något problem varken för lagkrav eller Scanias interna krav. Strukturburet ljud beror helt på hur infästningen av FOU konstrueras och det går i dagsläget inte att säga huruvida det kommer att utgöra ett problem.

4.3.3 Omgivningstemperatur

Ett krav associerat med FOU är att den är designad för att fungera i om-givningstemperaturer mellan Tomgmintill Tomgmax14. För lastbilar är kraven kopplade till någonting som kallas environmental zones definierade i en all-män, på Scania framtagen standard benämnd TB1900 [40]. Zonerna gäller för olika områden på lastbilschassit och är definierade i Tabell 2. Tempera-turerna definierade i FOU krav konstateras motsvara chassizon 1 i TB1900 och det är också där FOU är placerad på lastbil. På bussutveckling används inte environmental zones som begrepp. På bussen är motor och växellå-da monterade i bussens bakände (inte fram som i lastbil) och motorn är likt installationen i lastbil inkapslad av karossen. Efter kontakt med EPVA (gruppen som ansvarar för standarden TB1900) kan det konstateras att de tillämpar standarden på liknande sätt som för lastbil. Det vill säga att chas-sizon 1 gäller för chassimonterade komponenter framför växellådan. Detta ger en indikation på hur temperaturkravet kan hanteras i en

bussinstalla-14

KAPITEL 4 - GENOMFÖRANDE

Tabell 2: Environmental zones [40].

Environmental

zone Förklaring

Cab interior

concealed Dolda komponenter i hytten Cab interior

open Åtkomliga komponenter i hytten Cab exterior

-Chassis

zone 1 Chassimonterade komponenter bakom växellåda Chassis

zone 2

Chassimonterade komponenter i nära anslutning till motor och växellåda

Axle

-Powertrain Motor och växellåda

tion. Slutsatsen är att FOU bör monteras med tillräckligt långt avstånd från motorn för att undvika något som skulle motsvara chassizon 2.

4.3.4 Bränsletemperatur

FOU är specificerat för en bränsletemperatur mellan Tbrmin och Tbrmaxmed extremtemperatur på Tbrf ailure i Failure mode15. Höga bränsletemperaturer är i första hand relaterade till det returbränsle som härrör från motorns XPI-system. Arbetstemperaturerna är samma temperaturer som är specificerade i standarden för de bränsleledningar som används i stor utsträckning i bus-schassit idag [41]. Standarden medger kortare temperaturtoppar på 115C i luft. Det går alltså inte att fastställa huruvida kravet på extremtemperatur

Tbrf ailure vid fel går att möta med dessa bränsleledningar då det inte rör sig om samma medium. Däremot används samma typ av bränsleledningar på lastbil tillsammans med FOU. Bedömningen är att kravet på bränsletempe-raturer är hanterbart i en bussinstallation. Särskilt som Failure mode antas vara ett sällsynt driftfall och bara inträffa under en kortare tidsperiod. En annan aspekt att beakta är uppvärmning av förfiltret vid kall väderlek med hjälp av varmt returbränsle från motorn beskrivet i Avsnitt 3.2.3. Vid lång returbränsleledning föreligger en risk att bränslet hinner svalna så pass mycket att paraffinering inträffar och förfiltret sätts igen. Ett prov har ti-digare genomförts för att utvärdera detta [42]. Provet utfördes för en 12 mm bränsleledning med 8 m längd vid omgivningstemperaturen -20C. I provet konstaterades att bränsletemperaturen minskade med 10-20C över mätsträckan beroende på returflöde från motorn. För att förbättra förmå-gan att värma bränslefiltren med returbränsle, och därmed minska risken för paraffinering, är slutsatsen att returbränsleledningen bör hållas kort.

4.3.5 CAN-kommunikation

Bränslepumparna i FOU är konstruerade för att kommunicera med andra sy-stem via CAN16. Scania försöker så långt som möjligt hålla CAN-nätverket på lastbil och buss likartat. Detta styrs i dokument för hur arkitekturen för nätverket ser ut [43]. För CAN-kommunikationen med bränslepumparna innebär det att de ligger i en daisy chain mellan EMS och EEC, se Fi-gur 23 för en schematiskt bild av sub-CAN för bränslepumparna. EMS är fysiskt monterad på motorn och EEC är monterad i nära anslutning till efterbehandlingssystemet för avgaser som i sin tur är monterad nära

mo-15FOU krav A2

16

KAPITEL 4 - GENOMFÖRANDE

Figur 23: Schematisk bild av sub-CAN i daisy chain från motorns ECU (EMS).

torn. I lastbilsinstallationen är även FOU monterad i samma område på chassit. Maximala längden för ryggraden i CAN-busen är Lmax beskrivet i Avsnitt 3.10 och detta krav är inga problem att möta i installationen för lastbil. Ledningslängd A och ledningslängd B i Figur 23 är med andra ord förhållandevis korta. I bussinstallationen är motor och system för avgasef-terbehandling beläget i fordonets bakre del medan bränsletankarna befinner sig i anslutning till framaxeln. I ett scenario där FOU placeras i nära an-slutning till bränsletankarna innebär det en CAN-bus där ledningslängd A sträcker sig över merparten av fordonets längd. CAN-busen ansluter sedan till de båda bränslepumparna för att sedan vända tillbaka. Ledningslängd B blir i detta scenario likartat ledningslängd A. För en ledbuss vars totala fordonslängd kan vara upp till cirka 23 m, se Avsnitt 3.4, är det inte osan-nolikt att den totala CAN-busen närmar sig Scanias maximala bus-längd

Lmax. Detta speciellt som kablage sällan dras rakaste vägen utan snarare dras omvägar i chassit där de får plats. Scenariot är problematiskt eftersom komponenter befinner sig långt från de yttersta noderna i CAN-busen vilket ökar ledningslängden dubbelt. Ett möjligt alternativ är att introducera stub-bar i CAN-busen och därmed frångå principen daisy chain som egentligen är samma sak men med obefintlig stubblängd. En schematiskt beskrivning kan ses i Figur 24. CAN-busens funktion är densamma men ryggraden (led-ningslängd A+B+C) behöver i scenariot ovan inte vända vid pumparna i FOU. Istället kan ryggraden mellan EMS och EEC vända tidigare i chas-sit. Den sista biten till respektive pump kan nås med hjälp av en stubbe (ledningslängd a och b). Stubblängden får maximalt vara Smax beskrivet i Avsnitt 3.10. Motsvarande sträcka som stubben i daisy chain skulle kräva

Figur 24: Schematiskt förslag på hur CAN-busen kan byggas ut med stubbar för att reducera längden på ryggraden.

dubbelt så lång ledningslängd (fram och tillbaka). Förslaget skulle dock in-nebära att fördyrande kopplingsplintar vid förgrening mellan ryggrad och stubbar måste införas.

Slutsatsen är att CAN-kommunikation med bränslepumparna i bussinstal-lationen är möjlig då arkitekturen för CAN-busen ser likadan ut på lastbil som på buss. Dock med begränsningen att maximala ledningslängden för ryggraden inte överskrids. Om det är gränsfall beroende på långa fordons-konfigurationer eller kabeldragningar som inte går raka vägen är utbyggnad av CAN-busen med hjälp av stubbar ett alternativ. Om så är fallet måste den högsta tillåtna stubblängden beaktas.

4.3.6 Vibrationsnivåer

Enligt FOU krav är enheten konstruerad för att klara av vibrationer enligt standard TB190017. Standarden specificerar hur komponenter skall testas för att efterleva standarden. Testen går ut på att excitera randomiserade vibrationer i tre frekvensband med en specificerad acceleration under en specificerad tid samtidigt som den testade produkten utsätts för tempe-ratursvängningar inom sitt användningsområde. Accelerationen anges som kvadratiskt medelvärde eller RMS (Root Mean Square) och anges i antal g. En sammanfattning av testförloppet för chassizon 1 och 2 ses i Tabell 3. På busskonstruktion tillämpas också TB1900. Bussens kaross är hopbyggd med chassit och därmed agerar dämpande till skillnad från lastbilen som

17

KAPITEL 4 - GENOMFÖRANDE

Tabell 3: Vibrationsnivåer enligt TB1900 för chassizon 1 och 2 [40].

Frekvens [Hz] RMS [g] Tid/riktning(x,y,z) [h] ∆T (3-5C/min) 8

RM Schassi 48 Tomgmin Tomgmax

20-30 180-2000

har en hytt som är vibrationsisolerad från chassit. Busschassit är därför mer gynnad än lastbilschassit ur vibrationssynpunkt. Bussutveckling har därför valt att tillämpa standarden som att hela chassit var en hytt [44]. Testför-loppet enligt TB1900 för hytt är sammanfattat i Tabell 4. Konsekvensen

Tabell 4: Vibrationsnivåer enligt TB1900 för hytt [40].

Frekvens [Hz] RMS [g] Tid/riktning(x,y,z) [h] ∆T (3-5 C/min) 8-20

RM Shytt 24 Tomgmin Tomgmax

100-500 2000

är att vibrationsnivåerna definierade i FOU krav är högre än de som krävs på bussutveckling. Slutsatsen är att vibrationskraven i FOU krav inte anses utgöra en begränsning vid integrering av FOU i buss.

I dokument OlleBjörkvall -Enutredning IntegreringavbränsletekniktankiScaniasbussprogram (sidor 59-66)