SCANIA: Super dla przyszłości
Scania zaprezentowała nową platformę silnikową, usługi i modernizacje, których celem jest umocnienie firmy na pozycji wiodącego producenta pojazdów ciężarowych klasy premium. Dla odróżnienia od dotychczasowych pojazdów Scania, ciężarówki wyposażone w te układy napędowe otrzymały dobrze znaną w tradycji marki nazwę „Super”. Według szefów firmy, wszystkie Scanie Super, które wyjadą na drogi, mają do końca obecnej dekady przyczynić się do ograniczenia emisji CO2 bardziej, niż wyprodukowane w tym czasie pojazdy elektryczne!
Wprowadzając całkowicie nową platformę silnikową dla pojazdów Euro 6 o mocy od 420 do 560 KM, Scania gwarantuje oszczędności paliwa w transporcie dalekobieżnym na poziomie 8%! Wszystkie silniki mają możliwość zasilania paliwem HVO, a dwa z nich można zamówić, jako wersje na biodiesel FAME. Nowy układ napędowy obejmuje również nowe skrzynie biegów i osie, a także usługę premium Scania ProCare dla użytkowników, którzy potrzebują maksymalnej dyspozycyjności floty.
Przemyślany paradoks
Nad całkowicie nową platformą silnikową dział badawczo-rozwojowy firmy pracował od podstaw przez pięć lat. Wymagała nakładów o wartości ponad 2 mld euro. Oferuje nabywcom pojazdów niskie zużycie paliwa, zasilanie biopaliwami, lepszą ekonomikę eksploatacji i zupełnie nowy standard redukcji emisji CO2.
– Nowe silniki są absolutnie wyjątkowe. Dowodzą, że jako Scania wypełniamy naszą misję, zarówno pod względem naszej powszechnie znanej orientacji na klienta, jak i zrównoważonego rozwoju, w tym celów klimatycznych opartych na naukowych podstawach, do osiągnięcia których się zobowiązaliśmy. Osiem procent oszczędności paliwa, jakie oferuje nowy układ napędowy, to nic innego jak zmiana zasad gry w naszej branży – podkreśla Stefan Dorski, Senior Vice President, Scania Trucks. – Branża transportowa jest jednym z najbardziej energochłonnych sektorów na świecie, dlatego nie możemy się doczekać ograniczenia jego emisyjności. Świat nadal musi w dużej mierze polegać na transporcie realizowanym pojazdami z silnikami spalinowymi – to fakt. Ale to pokazuje, jakie znaczenie ma zmniejszenie zużycia paliwa w skali, jaką oferujemy dzięki naszej nowej platformie silnikowej. Jeśli mamy poprawić system transportu w czasie pozwalającym na osiągnięcie celów porozumienia paryskiego, zmiana musi nastąpić już teraz.
Stefan Dorski, Senior Vice President, Scania Trucks: – Branża transportowa jest jednym z najbardziej energochłonnych sektorów na świecie. Osiem procent oszczędności paliwa, jakie oferuje nasz nowy układ napędowy, to nic innego jak zmiana zasad gry w tej branży.
Stopień sprawności cieplnej nowych silników wynosi około 50%, co jest wartością niegdyś nieosiągalną dla silników spalinowych. Wystarczy dodać, że dotychczas takie wyniki osiągały tylko jednostki napędowe samochodów Formuły 1. Tylko, że one nie mają trwałości obliczanej na ponad milion kilometrów przebiegu! Za tymi imponującymi parametrami kryją się pomysłowe rozwiązania inżynierskie i technologie, takie jak DOHC, czy dozowanie AdBlue przez układ Scania Twin SCR. Potężne systemy zarządzania pracą silnika monitorują układ napędowy, przyczyniając się do całkowitych oszczędności operacyjnych w każdych warunkach.
Mniej paliwa, mniej CO2!
Nowa gama obejmuje cztery warianty mocy dla silników Euro 6: 420, 460, 500 i 560 KM, więc będzie odpowiednia do wielu różnych zastosowań. W połączeniu z nowymi skrzyniami biegów Scania Opticruise G25 i G33 (wprowadzone w 2020 r.) i nowymi tylnymi osiami napędowymi, obniżenie zużycia paliwa na poziomie 8% możliwe będzie w takich zastosowaniach, jak ogólny transport towarów czy transport w kontrolowanej temperaturze. – Klient Scania, eksploatujący pojazd z silnikiem o mocy 500 KM, zauważy radykalne obniżenie rachunków za paliwo, nawet w porównaniu z naszą wiodącą w branży dotychczasową generacją silników, ale uważam, że najważniejsza jest natychmiastowa redukcja CO2 – dodaje Stefan Dorski.
Odmieniona platforma silnikowa jest sercem nowego układu napędowego. Opracowanie jej od podstaw wymagało połączenia dużej wiedzy z nowymi sposobami rozwiązywania problemów. Niektóre cele, takie jak niska masa, są z góry określone, lecz w procesie rozwojowym na końcowy rezultat składają się tysiące różnych decyzji. Inżynierowie Scanii mieli ambitny punkt odniesienia – dotychczasowa platforma Scania (DLU) dowiodła swych możliwości w niezliczonych codziennych operacjach klientów na całym świecie i setkach pozytywnych wyników w testach dziennikarskich.
– Od początku wiedzieliśmy, że nie obędzie się bez podwójnego górnego wałka rozrządu (DOHC) w połączeniu z czterozaworową głowicą cylindrów i układem SCR. Dysponując rozwiązaniem DOHC byliśmy w stanie opracować opcjonalny system hamulca silnikowego z układem dekompresyjnym – z parametrami na zadowalającym poziomie. Z kolei precyzyjne sterowanie zaworem za pomocą górnych krzywek jest niezbędne w przypadku zaawansowanego systemu Scania Twin-SCR z podwójnym dozowaniem mocznika – mówi Magnus Henrikson, główny inżynier ds. silników rzędowych w Scania, który stał na czele pięcioletniego procesu rozwojowego.
Żadnego elementu z dotychczasowej gamy nie przeniesiono do nowych silników – wszystko zostało zmienione. Wszystko od samego początku musiało być idealnie dopasowane, włącznie z nowymi wtryskiwaczami i zoptymalizowaną pompą paliwową. Również samo serce silnika, czyli wał korbowy, ma taką masę i wytrzymałość, które zoptymalizowano pod kątem wydajności i trwałości. Żywotność techniczna silników wzrosła o 30% w porównaniu z poprzednią generacją, mimo obniżonych wymagań w zakresie przeglądów. Pojemność skokowa to 12,74 l, zaś stopień sprężania 23:1 – co oznacza, że te wysokowydajne silniki są szczególnie wymagające wobec układu dolotowego i wydechowego. „Oddychanie” jest kluczem do wszystkiego – od zużycia paliwa po osiąganą moc.
Dwa razy AdBlue
Nowe silniki Scania mają starannie dostrojony dolot i wylot, które zapewniają dobry przepływ przez silnik. Z tych samych powodów zoptymalizowano turbosprężarkę i interfejs kolektora. Szczytowe ciśnienie wewnątrz cylindrów w suwie spalania wynosi obecnie 250 barów, co w połączeniu z ulepszonymi wtryskiwaczami zapewnia bardzo dokładne i pełne wykorzystanie energii zawartej w paliwie. Jednakże optymalizacja silników spalinowych pod kątem oszczędności paliwa i wysokiej mocy rodzi ryzyko wystąpienia problemów związanych z emisją NOx. Wysokie ciśnienia i temperatury spalania mogą skutkować niedopuszczalnymi poziomami NOx. Jak Scania rozwiązuje tę sprzeczność?
– Układ Scania Twin SCR, po raz pierwszy wprowadzony w nowym silniku V8 w 2020 r., radzi sobie z tym bardzo skutecznie. Wtryskując pierwszą dawkę AdBlue blisko turbosprężarki, zaraz za klapką ujścia spalin hamulca wydechowego, gdzie spaliny są nadal bardzo gorące, radykalnie zwiększamy całkowitą wydajność układu oczyszczania spalin. Druga dawka jest wtryskiwana w typowym miejscu w układzie oczyszczania spalin. Ma już jednak łatwiejsze zadanie, ponieważ szczytowy poziom NOx został obniżony już na wcześniejszym etapie. Filtr cząstek stałych umieszczony między katalizatorami SCR jest regenerowany bez dodatkowego wtrysku paliwa do układu wydechowego. Reasumując, układ Twin-SCR to sprytny sposób na optymalne wykorzystanie energii zawartej w strumieniu spalin – podkreśla Magnus Henrikson.
Można śmiało powiedzieć, że układ Scania Twin SCR jest najważniejszym czynnikiem stojącym za imponująco niskim spalaniem nowych silników Scania. Przesunął granice wydajności, z jaką nowoczesny, czysty i ekologiczny silnik pojazdu ciężarowego potrafi wykorzystywać energię zawartą z paliwie, nie przynosząc zarazem żadnego uszczerbku na zgodności z przepisami w zakresie emisji NOx. Jest bardzo zwartym rozwiązaniem typu „one-box”, które oferuje większą swobodę w zakresie jego usytuowania i kierunku wylotu. Szczególnie docenią to firmy nadwoziowe, gdy poszukiwać będą wolnego miejsca po bokach ramy.
Ograniczyli tarcie, dali hamulec
Silniki wykorzystują zaawansowane, ultra rzadkie oleje o długiej żywotności i odłączane układy pomocnicze dla redukcji strat. Konstrukcja bazowa została stworzona z myślą o jak najniższym tarciu wewnętrznym. W nowej gamie silników inżynierowie wykorzystali całe swoje doświadczenie do ograniczania strat przez optymalizację systemów zapewniających płynną pracę silnika w korzystnych temperaturach. – Wszystko zaprojektowano z myślą o jak najniższym tarciu, włącznie z polerowanymi powierzchniami i precyzyjnie dostrojonym osprzętem wewnątrz silnika. Z kolei układ chłodzenia zapewnia prawidłowe chłodzenie we właściwych miejscach i we właściwym czasie, co ma zasadnicze znaczenie zarówno dla osiągów, jak i trwałości silnika. Utrzymując temperaturę roboczą na optymalnym poziomie zapewniamy, że nasze silniki oferują oczekiwane osiągi, a jednocześnie chronimy ich niezawodność, wytrzymałość i żywotność – opowiada Magnus Henrikson.
Długodystansowe Scanie od dawna są doceniane za opcjonalny, pomocniczy układ hamowania, czyli retarder. Jednak dla nowej gamy silników dostępny jako opcja jest nowy pomocniczy układ hamowania – CRB (hamulec silnikowy z układem dekompresyjnym). Dzięki CRB wiele kombinacji ciągników nie będzie wymagało retardera, jeśli tylko ukształtowanie terenu nie będzie zbyt górzyste. – Retardery będą nadal potrzebne w trudniejszych operacjach przy wyższych masach całkowitych. Myślę też, że wielu naszych klientów nadal chce je mieć w swoich pojazdach, niezależnie od tego, czy rzeczywiście z nich korzystają. Oferują one dodatkowy margines bezpieczeństwa, redukują czynności obsługowe i podnoszą wartość rezydualną pojazdu – dodaje Henrikson. Pojazd z nowym silnikiem może być wyposażony w kombinację tradycyjnego hamulca wydechowego (zawór motylkowy w kolektorze wydechowym), nowego układu CRB i (odłączanego) retardera R4700D.
Niższe obroty, niższe zużycie
Filozofia niskich obrotów Scania jest dobrze znana w branży transportowej. Pojazd jadący w trasie z prędkością obrotową silnika nieco ponad 900 obr./min w większości sytuacji zużywa mniej paliwa. Nowa gama silnikowa Scania idzie jeszcze dalej. Układ napędowy jest tu naprawdę traktowany jako zintegrowana jednostka: silnik, układ oczyszczania spalin, skrzynia biegów i oś napędowa pracują jako zespół, monitorowany przez układy sterujące o wyjątkowych możliwościach obliczeniowych. Scania wprowadza nową tylną oś z opcjami szybkich przełożeń, z których najszybsze wynosi 1,95:1. Standardowo pojazd będzie wybierał jazdę na 12. biegu, ponieważ jest to bieg bezpośredni i zapewnia najmniejsze straty w skrzyni. Nadbieg uruchamiany będzie tylko wtedy, gdy zaistnieją sprzyjające ku temu warunki. Oznacza to też, że pojazd prawdopodobnie będzie zmieniać biegi częściej niż kierowcy byli przyzwyczajeni , by optymalizować oszczędzanie paliwa.
Pierwsza w nowej gamie osi jest wersja R756, która docelowo dostępna będzie z ośmioma różnymi opcjami przełożeń (najszybsza wersja 1,95:1). Dzięki dużej rozpiętości przełożeń w skrzyniach G25 i G33 zapewniona jest również łatwość ruszania także przy szybkich przełożeniach osi. Jednakże przy wyborze pojazdu należy oczywiście wziąć pod uwagę czynniki operacyjne (takie jak przeciętny tonaż czy górzystość pokonywanych tras).
W ubiegłym roku Scania zaczęła wprowadzać nową gamę zautomatyzowanych skrzyń biegów, które ostatecznie zastąpią wszystkie obecne skrzynie Scania Opticruise. Pierwszą w nowej gamie była G33CM, a teraz dołącza do niej G25CM przeznaczona do nieco lżejszych operacji. Obie skrzynie będą współpracować z nowymi silnikami Scania. Dzięki swym znakomitym parametrom wszystkie skrzynie biegów Opticruise są kluczowym elementem ogólnej wydajności nowego układu napędowego. Najnowsza generacja, której pierwszą przedstawicielką jest G33CM, jest ok. 60 kg lżejsza od poprzedniczek ze względu na całkowicie aluminiową obudowę i mniejsze wymiary. Kolejnym osiągnięciem jest obniżony poziom hałasu. W pierwszych miesiącach eksploatacji (jesień 2020) G33CM wzięła udział w dwóch dużych testach porównawczych z silnymi konkurentami. W obu wypadła znakomicie i zyskała uznanie za szybką zmianę biegów i niemal aksamitne przenoszenie mocy.
Jak to działa?
Silniki wysokoprężne Scania oferują maksymalny moment obrotowy już przy kilkuset obrotach na minutę powyżej biegu jałowego. Przyrost momentu następuje bardzo szybko. Potężny moment obrotowy oznacza też, że silniki te bez wysiłku dostarczają potrzebnego momentu obrotowego przy obrotach, przy których silniki starszych generacji już dawno wymagałyby redukcji biegu i wejścia na wyższe obroty. Jakie korzyści przynosi to użytkownikom? Mniej obrotów to mniej wtrysków paliwa. A gdy połączymy wyjątkową trwałość nowych silników z nową skrzynią biegów, nowym układem oczyszczania spalin i nowymi tylnymi osiami, zyskujemy znakomite zużycie paliwa, ponieważ wszystkie te elementy współpracują ze sobą i są równolegle, elektronicznie monitorowane i sterowane.
Oznacza to, że typowy, załadowany zestaw ciągnik + naczepa o masie powyżej 40 ton zwykle będzie przez większość czasu w trasie poruszał się na 12. (bezpośrednim) biegu. Jest to możliwe dzięki momentowi obrotowemu silnika, niskim stratom przeniesienia napędu na biegu bezpośrednim oraz szybkiemu przełożeniu tylnej osi (co z kolei jest możliwe dzięki dużej łącznej rozpiętości przełożeń w skrzyniach Scania Opticruise). Gdy zaś pojazd jest lekko załadowany, niezaładowany lub jedzie po lekkim spadku, filozofię niskich obrotów można pociągnąć jeszcze dalej, włączając prawdziwy nadbieg powyżej 12. (bezpośredniego) biegu.
Ważne „drobiazgi”
W Scanii Super debiutuje też nowy, modułowy układ podwozia MACH i nowa gama zbiorników paliwa o pojemności od 165 do 700 l o większej adaptowalności zabudów. Umożliwiają dłuższy zasięg bez potrzeby zabezpieczenia dodatkowego paliwa. Firma oferuje trzy pojemności (S, M i L), które różnią się długością. Wszystkie mają nową konstrukcję w kształcie litery D, która istotnie podnosi ich wytrzymałość. Wszystkie też mocowane są do ramy za pomocą wsporników w kształcie litery C.
Niskociśnieniową pompę paliwa, główny filtr paliwa i filtr usuwający wodę z paliwa odsunięto od silnika i zespolono je w wyodrębnioną jednostkę optymalizacji paliwa (FOU). Jest ona montowana z boku głównego zbiornika.
W ten sposób Scania raz na zawsze rozwiązała klasyczny problem braku możliwości wykorzystania całego paliwa w zbiorniku. – Układ paliwowy w silnikach Diesla nigdy nie powinien zasysać samego powietrza, co może się zdarzać w przypadku długich zbiorników i jazdy pod górę lub w dół, gdy paliwo przez pewien czas znajduje się na końcu zbiornika. Nasza nowa jednostka optymalizacji paliwa sama działa jak zbiornik, przechowując wystarczającą ilość paliwa do zasilania układu wysokiego ciśnienia w silniku. Dzięki temu byliśmy w stanie zwiększyć użyteczną pojemność paliwa w baku, ponieważ nie trzeba już utrzymywać wysokiego poziomu rezerwy w celu unikania zasysania powietrza – wyjaśnia Ola Brantefors, odpowiedzialny za układ i montaż podwozi w dziale badawczo-rozwojowym Scania. Scania opracowała również nowe, inteligentne rozwiązanie zabezpieczające przepływ paliwa między zbiornikami w pojazdach z podwójnymi bakami. Dzięki połączeniu typu T, z odrębnym i stałym (choć bardzo ograniczonym) doprowadzeniem paliwa do jednostki optymalizacji, powstaje efekt zwężki Venturiego, eliminujący powstawanie pęcherzy powietrza, które mogłyby blokować dopływ paliwa do zbiornika głównego.
(rum)
Fot. Sławomir Rummel, Scania
