Nowa platforma silnikowa Scania zapewnia dłuższe okresy eksploatacji, wydłużoną żywotność, mniej czynności obsługowych i obniżoną wagę. Jest sercem nowego układu napędowego, który według producenta zapewnia nawet ośmioprocentowe oszczędności paliwa.

– Projekt opracowania nowej platformy silnikowej to okazja dla większości inżynierów zajmujących się platformami silnikowymi. Naszemu zespołowi powierzono zadanie opracowania platformy silnikowej opartej na filozofii niskich obrotów Scania, która byłaby w stanie spełniać wymogi regulacyjne i skutecznie radzić sobie z potencjalną konkurencją przez resztę tej dekady – mówi Magnus Henrikson, główny inżynier, który stał na czele pięcioletniego procesu rozwojowego.

Opracowanie od podstaw tego rodzaju platformy silnikowej wymaga połączenia dużej ilości istniejącej 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 mniejszych lub większych decyzji. Inżynierowie ze Scania mieli punkt odniesienia w dotychczasowej platformie Scania (DLU).

– 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 – opowiada Magnus Henrikson.

Żadnego elementu z dotychczasowej gamy nie przeniesiono do nowych silników – wszystko zostało zmienione. Wszystko od samego początku musiało być odpowiednio 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. Nowa platforma Scania została zaprojektowana i wyprodukowana z wykorzystaniem najnowszych technologii. Jej żywotność techniczna ma wzrosnąć o 30% w porównaniu z poprzednią generacją – pomimo obniżonych wymagań w zakresie przeglądów.

Pojemność skokowa wynosi 12,74 l, zaś stopień sprężania 23:1 – co oznacza, że te silniki są szczególnie wymagające wobec układu dolotowego i wydechowego. „Oddychanie” jest kluczem do wszystkiego – od zużycia paliwa po osiąganą moc. Nowe silniki Scania mają 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.

– Układ Scania Twin SCR, po raz pierwszy wprowadzony w nowym silniku V8 w roku 2020, radzi sobie z tym 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 pomiędzy dwoma katalizatorami SCR, jest regenerowany bez dodatkowego wtrysku paliwa do układu wydechowego – podkreśla Magnus Henrikson.

Opracowany przez Scania nowy układ oczyszczania spalin jest bardzo zwarty. Można go montować w trzech standardowych pozycjach, co daje większą swobodę firmom zabudowującym. Dostępny jest w wariantach z różnymi kierunkami wylotu i niższą prędkością odprowadzania spalin dzięki większemu otworowi, co redukuje problem kurzenia.

– Wierzymy, że nowy układ oczyszczania spalin z rozwiązaniem Scania Twin SCR będzie się cieszył dużym zainteresowaniem branży. Podnosi on wydajność silników spalinowych Scania i zapewnia, że w dającej się przewidzieć przyszłości będą one spełniać, a nawet przewyższać, aktualne i spodziewane normy emisji spalin na całym świecie – mówi Magnus Henrikson.

Niższe tarcie i zoptymalizowane smarowanie

Współczesne silniki, takie jak nowe silniki Scania, wykorzystują zaawansowane, ultra rzadkie oleje o długiej żywotności i odłączane układy pomocnicze w celu redukcji strat. Konstrukcja bazowa została stworzona z myślą o jak najniższym tarciu wewnętrznym – to równie istotny aspekt.

– 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, zależnym od realizowanej operacji, zapewniamy, że nasze silniki oferują oczekiwane osiągi, a jednocześnie chronimy ich niezawodność, wytrzymałość i żywotność – mówi Magnus Henrikson.

Hamowanie silnikiem

Długodystansowe pojazdy Scania są doceniane za opcjonalny pomocniczy układ hamowania w postaci Retardera. Jednakże dla nowej gamy silników dostępny jako opcja jest nowy pomocniczy układ hamowania – CRB (hamulec silnikowy z układem dekompresyjnym). Dzięki technologii CRB wiele kombinacji ciągników nie będzie wymagało retardera, jeśli tylko ukształtowanie terenu nie będzie zbyt górzyste. Dotyczy to licznych kombinacji stanowiących trzon sprzedaży Scania i przyciągających większość klientów w Europie.

– 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 Magnus Henrikson.

W istocie pojazd z nowym silnikiem może być wyposażony w kombinację tradycyjnego hamulca wydechowego (zawór motylkowy w kolektorze wydechowym), nowego układu CRB oraz (odłączanego) retardera R4700D, tworząc układ hamulców pomocniczych o wyjątkowych możliwościach z myślą o najbardziej wymagających operacjach.

Niższe obroty przy jeździe ze stałą prędkością

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.

W tym celu 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 biegów. Nadbieg uruchamiany będzie tylko wtedy, gdy zaistnieją sprzyjające ku temu warunki. Oznacza to również, że pojazd prawdopodobnie będzie zmieniać biegi częściej niż kierowcy byli przyzwyczajeni , by optymalizować oszczędzanie paliwa.

– Ubiegłoroczny debiut nowej skrzyni Scania Opticruise otworzył przed nami nowe możliwości. Skrzynia ta ma większą rozpiętość przełożeń, z bezpośrednim 12. biegiem i prawdziwym nadbiegiem, co oznacza, że jesteśmy w stanie jeszcze trochę obniżyć obroty silnika w czasie spokojnej jazdy w trasie. W połączeniu z szybką przekładnią tylnej osi możliwe staje się obniżenie zużycia paliwa nawet o 8 procent – mówi Magnus Henrikson.

Nową tylną oś Scania R756 można zamówić z ośmioma różnymi przełożeniami. Najszybsza wersja oferuje 1,95:1. Wybór tak wielu opcji przełożeń jest kluczem do ograniczania obrotów silnika pojazdu długodystansowego jadącego ze stałą prędkością w trasie, podczas gdy większa rozpiętość przełożeń skrzyni Scania Opticruise zapewnia lepszą zdolność do ruszania.

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 z doradcą Scania należy oczywiście wziąć pod uwagę czynniki operacyjne (takie jak przeciętny tonaż czy górzystość pokonywanych tras).

Uniwersalne przystawki odbioru mocy (PTO) do rozmaitych zastosowań

Nowa gama układów napędowych Scania oferować będzie dziewięć rodzajów przystawek odbioru mocy (PTO), spełniających wszelkie wymagania klientów niezależnie od zastosowania. Charakteryzuje je lepsza wydajność, mniejsze straty i ogromna uniwersalność w zakresie złączy. Smarowane są poprzez port przy skrzyni biegów, co sprawia, że są dopasowane do ciężkich zastosowań, takich jak pompy hydrauliczne.

Nowe skrzynie Scania Opticruise; pierwsza debiutowała w roku 2020

W ubiegłym roku Scania zaczęła wprowadzać nową gamę zautomatyzowanych skrzyń biegów, które ostatecznie zastąpią wszystkie obecne zautomatyzowane skrzynie Scania Opticruise. Pierwszą skrzynią w nowej gamie była skrzynia 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 Scania Opticruise są kluczowym elementem ogólnej wydajności nowego układu napędowego.

– Zarówno G25, jak i G33 są niezbędnym elementem przyczyniającym się do wyników, jakie udało nam się osiągnąć. Skrzynie biegów Scania Opticruise dzięki swej rozpiętości przełożeń są czynnikiem umożliwiającym całą tę konfigurację, obejmującą wysoki moment obrotowy przy niskich obrotach i szybkie przełożenia osi – podkreśla Magnus Henrikson.

Zautomatyzowane skrzynie biegów pod nazwą Scania Opticruise zostały wprowadzone w latach 90. ubiegłego wieku. Najnowsza generacja, której pierwszą przedstawicielką jest G33CM, jest ok. 60 kg lżejsza od poprzednich generacji ze względu na całkowicie aluminiową obudowę i mniejsze wymiary. Kolejnym kluczowym osiągnięciem jest obniżony poziom hałasu, niezbędny do spełnienia wymagań określonymi przepisami.

Nowa gama skrzyń biegów Scania obejmuje obecnie dwie skrzynie: G25 i G33. Mają aluminiową obudowę i nieco mniejsze wymiary, co pozwoliło obniżyć ich wagę o 60 kg w porównaniu z poprzednimi wersjami. Dzięki zmniejszonemu tarciu wewnętrznemu i większej rozpiętości przełożeń nadają się do stosowania z niskoobrotowymi silnikami Scania. Przyczyniają się do mniejszego zużycia paliwa dzięki pełnej integracji w zakresie sterowania z resztą układu napędowego.

Podobnie jak w przypadku nowej gamy silników, okresy między wymianami oleju uległy znacznemu wydłużeniu. Nowa gama skrzyń biegów Scania Opticruise trafiła już do klientów i branżowych mediów. W pierwszych miesiącach eksploatacji (jesień 2020) G33CM wzięła udział w dwóch dużych testach porównawczych z silnymi konkurentami.

Filozofia wysokiego momentu przy niskich obrotach Scania: jak to działa

Współczesne silniki wysokoprężne Scania, w tym silniki z nowej gamy, oferują maksymalny moment obrotowy już przy obrotach rzędu kilkuset obrotów na minutę powyżej obrotów biegu jałowego. Przyrost momentu od wolnych obrotów następuje bardzo szybko. Potężny moment obrotowy oznacza również, że silniki te są wyjątkowo wytrwałe – bez wysiłku dostarczają potrzebnego momentu obrotowego i napędu przy obrotach, przy których silniki starszych generacji już dawno wymagałyby redukcji biegu i wejścia na wyższe obroty.

Mniej obrotów to również mniej wtrysków paliwa (ponieważ silnik czterosuwowy potrzebuje wtrysku paliwa co czwarty suw tłoka). A gdy połączymy wytrwałość nowych silników z nową skrzynią biegów, nowym układem oczyszczania spalin i nowymi tylnymi osiami, zyskujemy dobre 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 (1) momentowi obrotowemu silnika, (2) niskim stratom przeniesienia napędu na biegu bezpośrednim oraz (3) 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.