Scania Super Powertrain – nowy układ napędowy i obietnica zmniejszenia zużycia paliwa o 8%

Scania 500 R 4x2 Highline general cargo transport

Firma Scania w czasie pandemii Covid-19 nie próżnowała. W ubiegłym roku wprowadzono na rynek zmodernizowane silniki V8 (w tym linku nasz test modelu Scania 770 S V8), a teraz nadszedł czas na wdrożenie nowego układu napędowego, określanego jako Scania Super Powertrain – ma on obniżyć zużycie paliwa o 8%.

W dużym skrócie: układ napędowy Scania Super Powertrain tworzy całkowicie nowy silnik DC13 połączony z nowymi skrzyniami biegów G25CM i G33CM oraz również nową osią napędową R756 plus zmodyfikowany układ oczyszczania spalin Scania Twin SCR – w efekcie spadek zużycia paliwa aż o 8%. Scania określa ten silnik jako „klejnot w koronie” swojego portfolio. Ma on umożliwić znalezienie się na czołowej pozycji wśród producentów dążących do stworzenia zrównoważonych rozwiązań w obszarze samochodowego transportu towarowego i stanowić solidny fundament do dalszego wzrostu.

Skrzynia biegów G25CM przenosi moment do 2500 Nm, ma 14 przełożeń i jest o 60 kg lżejsza od wprowadzonej w 2020 r. skrzyni G33CM przenoszącej moment do 3300 Nm (fot. D. Piernikarski)

Nowy silnik DC13 – klejnot w koronie
W 2020 r. Scania zmodernizowała swoje silniki DC16 V8 oraz wprowadziła nową skrzynię biegów G33CM. To był początek gruntownej modernizacji układów napędowych. Ponieważ osiągnięto kres możliwości doskonalenia dotychczasowego silnika DC13, zdecydowano się na opracowanie nowej konstrukcji. Nowa rodzina silników DC13 Euro VI D o pojemności skokowej 12,74 dm3 ma być najefektywniejszą paliwowo platformą silnikową obecnie dostępną na rynku, przełamując jeszcze do niedawna niebotycznie wysoką barierę 50-procentowej sprawności ogólnej silników trakcyjnych stosowanych w transporcie samochodowym.
Początkowo nowa gama silników DC13 będzie obejmować 4 warianty mocy maksymalnej: 420, 460, 500 i 560 KM (odpowiednio 309, 338, 368 i 412 kW) uzyskiwanej przy 1800 obr/min. Maksymalne momenty obrotowe wynoszą odpowiednio 2300, 2500, 2650 oraz 2800 Nm już przy prędkości obrotowej 900 obr/min.

Nowa gama silników DC13 to 4 warianty mocy maksymalnej: 420, 460, 500 i 560 KM (fot. Scania)

Dzięki wprowadzonym zmianom konstrukcyjnym (szerzej poniżej) i zastosowaniu ulepszonych materiałów silniki DC13 nowej generacji stały się ok. 10 kg lżejsze. W przeciwieństwie do poprzednich mają one spory potencjał rozwoju, co stwarza dalsze możliwości doskonalenia: zwiększania sprawności, obniżania zużycia paliwa i emisji szkodliwych składników spalin.

Zmniejszenie masy poszczególnych komponentów pozwoliło w rezultacie na obniżenie masy własnej pojazdu o 294 kg.

Fot. D. Piernikarski
Scania Mirror View Camera (fot. Scania)
System Scania Mirror View Camera (fot. D.Piernikarski)

Scania Mirror View Camera (SMVC)
Wraz z nowym układem napędowym i usługami Scania wprowadza także nowe elementy wyposażenia do swoich pojazdów klasy premium. Najbardziej zauważalną zmianą jest nowy system Scania Mirror View Camera (SMVC). Obraz z kamer przekazywany jest na 12,3-calowe wyświetlacze zamocowane na słupkach A. Osłony kamer (które można pokryć lakierem w kolorze nadwozia) zostały gruntownie przetestowane pod kątem aerodynamicznym, by zminimalizować opór powietrza. Osłony są składane, mają listwę ociekową zapobiegającą ograniczaniu widoczności przez krople wody. Soczewki kamer są podgrzewane.
W samych kabinach wprowadzono jedynie niewielkie modyfikacje – dotyczą przeważnie kolorystyki i rodzaju zastosowanych materiałów tapicerskich.

Obniżenie zużycia paliwa o 8%
Niezależnie od rodzaju zastosowanego paliwa nowe silniki Scania DC13 pozwalają na obniżenie zużycia paliwa o 8%. Jest to zmiana w stosunku do obecnie oferowanych, bardzo oszczędnych jednostek napędowych, które w branży uważane są przez wielu za punkt odniesienia pod względem ekonomiki paliwowej.

Przy założeniu, że średni roczny przebiegu zestawu o uśrednionym ciężarze 36 t pracujący transporcie dalekobieżnym to 130 tys. km oraz po przyjęciu średniego spalania na poziomie 28,2 l/100 km pozwala to zaoszczędzić 3000 l paliwa rocznie oraz ok. 114 t CO2. Biorąc pod uwagę wyższe zużycie AdBlue, całkowite oszczędności w skali roku dla jednego pojazdu Scania Super (średnie spalanie niższe o 8%, czyli 25,9 l/100 km) w porównaniu z podobnie skonfigurowanym modelem poprzedniej generacji (28,2 l/100 km) to co najmniej 2600 euro (przy założeniu ceny 1,12 euro/1 l ON, 0,6 euro/1 l AdBlue).

Nowe samochody Scania Super wyposażone w silniki nowej generacji pojawią się wkrótce na rynku, będą miały z oczywistych względów wyższą cenę sprzedaży dostosowaną do rynku zbytu, jednak jak zapewniali podczas prezentacji produktowej przedstawiciele producenta, inwestycja ta dzięki niższemu zużyciu paliwa w przypadku ciągnika siodłowego powinna się zwrócić w okresie mniejszym niż 18 miesięcy.

Fot. Scania

Zmiany konstrukcyjne
Najważniejszą zmianą było zwiększenie stopnia sprężania do 23:1, czego konsekwencją jest wzrost maksymalnego ciśnienia spalania do 250 bar – w silnikach poprzedniej generacji było to „zaledwie” 165 bar. Tak duże siły (ciśnienia) wymagały wprowadzenia pojedynczej głowicy i zastosowania nowych, bardziej wytrzymałych materiałów – w dotychczas stosowanych silnikach każdy cylinder miał odrębną głowicę.

Zastosowano również nowe, odpowiednio wydajne, wtryskiwacze, przy czym maksymalne ciśnienie wielofazowego wtrysku XPI nie przekracza 2100 bar. Niskociśnieniowa pompa paliwa zasilająca układ common-rail została przeniesiona z silnika do zbiornika paliwa, gdyż pompowanie paliwa ze zbiornika do pompy wysokociśnieniowej okazało się bardziej wydajne i mniej awaryjne niż jego zasysanie.
Zmodyfikowano konstrukcję kolektora dolotowego i wylotowego, zastosowano turbosprężarkę o odwróconym kierunku obrotów (reverse rotation turbocharger) z zaworem upustowym, co podniosło sprawność doładowania. W wielu komponentach, takich jak tłoki czy łożyska, zmniejszono opory tarcia, obniżono również straty związane z napędem urządzeń pomocniczych takich jak odłączalna sprężarka powietrza, pompa cieczy chłodzącej (jest ona mniejsza) czy pompa oleju. Sam olej silnikowy (45 l) ma niższą niż dotychczas zalecana lepkość.
Pojedyncza głowica pozwoliła na wprowadzenie podwójnego wałka rozrządu (DOHC), co stworzyło nowe opcje w zakresie oferowanych zwalniaczy: oprócz podstawowego wydechowego hamulca silnikowego dostępny jest również hamulec dekompresyjny CRB (Compression Relase Brake). Urządzenie to może działać pojedynczo lub w kombinacji z odłączanym retarderem Scania R4700D. Możliwość zastąpienia retardera hamulcem CRB to zmniejszenie masy własnej pojazdu o ok. 100 kg.
Hamulec CRB jest uruchamiany przez oddzielną krzywkę i jest całkowicie zintegrowany z układem hamulcowym pojazdu – to sterownik decyduje o zakresie użycia hamulca wydechowego, hamulca dekompresyjnego lub retardera (jeśli jest). Odpowiednio do sytuacji redukowane są przełożenia skrzyni biegów. Precyzyjne sterowanie wydajnością pracy hamulca CRB jest możliwe dzięki umieszczeniu przepustnicy w kolektorze dolotowym. Maksymalna moc hamulca CRB to 354 kW przy 2400 obr/min, a silnikowy hamulec wydechowy uzyskuje 200 kW przy 2400 obr/min.

Nowe silniki wyposażono w niechłodzony układ recyrkulacji spalin HGR (Hot Gas Recirculation), który w fazach hamowania silnikiem lub podczas pracy na biegu jałowym odpowiada za utrzymanie temperatury gazów wylotowych (składających się wówczas głównie z powietrza) napływających do układu oczyszczania spalin na poziomie zapewniającym jego pracę z odpowiednią wydajnością. W tym samym czasie powietrze zasysane do cylindrów kierowane jest tam z pominięciem intercoolera turbosprężarki. W przeciwieństwie do typowych chłodzonych układów EGR zastosowanie HGR nie wiąże się ze wzrostem zużycia paliwa.

Paliwa alternatywne?
Wszystkie silniki DC13 Scania Super mogą być zasilane paliwem alternatywnym 2. Generacji, jakim jest HVO (uwodorniony olej roślinny), co daje redukcję emisji CO2 na poziomie 83%. Niestety jego rozpowszechnienie jest w dalszym ciągu dość ograniczone, a w niektórych krajach UE – np. w Polsce – HVO nie znajduje się nawet na liście paliw dopuszczonych do obrotu. Oczywiście silniki dostosowano również do zasilania olejem napędowym zawierającym dodatek biokomponentów – typowo tankujemy go z 7-procentową zawartością biodiesla (B7).

W skrócie: układ napędowy Scania Super Powertrain to całkowicie nowy silnik DC13 połączony z nowymi skrzyniami biegów G25CM lub G33CM oraz również nową osią napędową R756 plus zmodyfikowany układ oczyszczania spalin Scania Twin SCR – w efekcie spadek zużycia paliwa aż o 8% (fot. Scania)

Scania Twin SCR
Bardziej wydajny przebieg spalania jest uzyskiwany dzięki podwyższeniu maksymalnych wartości ciśnienia i temperatury spalanej mieszanki paliwowo-powietrznej, co jednak wiąże się ze zwiększeniem ilości powstających tlenków azotu. Za ich eliminację odpowiada układ oczyszczania spalin, a właściwie stanowiący jego część katalizator redukujący (SCR).
Wraz z nowym silnikiem Scania wprowadza nowy system oczyszczania spalin, wyposażony w Scania Twin SCR, w którym do redukcji tlenków azotu wykorzystywane są 2 wtryskiwacze AdBlue rozmieszczone w różnych miejscach kolektora wylotowego. Pierwszy z wtryskiwaczy znajduje się bezpośrednio za wylotem gorących spalin z turbosprężarki, drugi tradycyjnie przed wlotem strumienia gazów do katalizatora SCR.
Scania Twin SCR zwiększa zużycie AdBlue średnio z 7% do 12% ilości spalanego paliwa, ale dzięki dwuetapowemu procesowi redukcji NOx możliwe jest spełnienie wymagań normatywnych. Układ oczyszczania spalin można zamontować w 3 standardowych pozycjach, z możliwością wyboru wylotu spalin w różnych kierunkach. System ten jest już gotowy na spełnienie przyszłych norm emisyjnych.

Skrzynie biegów i oś napędowa
Nawet doskonały silnik bez odpowiednio skonfigurowanej skrzyni biegów i osi napędowej nie pozwoli na uzyskanie pożądanych efektów – w tym przypadku zużycia paliwa o 8% mniej. Scania w 2020 r. wprowadziła nowe skrzynie biegów z rodziny G33CM, obecnie nadeszła pora na nowy wariant – rodzinę G25CM. Są to podobne konstrukcje różniące się wartością przenoszonego maksymalnego momentu obrotowego: G25CM – 2500 Nm (silniki o mocy do 460 KM), G33CM – 3300 Nm, (silniki o mocy powyżej 460 KM).

Skrzynia biegów G25CM ma 14 przełożeń (12 przełożeń z najwyższym biegiem bezpośrednim, nadbieg oraz bieg pełzający) do jazdy w przód oraz 8 biegów wstecznych (4 standardowo, 4 biegi pełzające opcjonalnie). Zwiększono rozpiętość przełożeń, ich wartości na poszczególnych biegach dobrano tak, aby silnik zawsze pracował w swoim optymalnym (najbardziej ekonomicznym) zakresie, dostosowano również strategię zmiany i doboru biegów realizowaną przez program Opticruise. Standardowo pojazd będzie wybierał jazdę na 12. biegu, ponieważ jest to bieg bezpośredni i zapewnia najmniejsze straty w skrzyni biegów. Nadbieg uruchamiany będzie tylko, gdy zaistnieją sprzyjające ku temu warunki. Oznacza to również, że pojazd prawdopodobnie będzie zmieniać biegi częściej niż kierowcy byli przyzwyczajeni , by optymalizować oszczędzanie paliwa.

Skrzynia G25CM jest lżejsza od skrzyni G33CM o ok. 60 kg m.in. za sprawą wprowadzenia aluminiowej obudowy, 2 synchronizatorów (zamiast 7) i hamulców na wałkach oraz zmian w konstrukcji układu smarowania.
Oś napędowa R756 z pojedynczą przekładnią hipoidalną to całkowicie nowa konstrukcja, którą można wykorzystać w układach napędowych pojazdów Scania Super stosowanych w bardzo wielu różnych aplikacjach. Oferowana jest z 9 wariantami przełożeń (1,95; 2,12; 2,31; 2,53; 2,71; 2,85; 3,08; 3,35; 4,11). Także w przypadku tego komponentu zredukowano ciężar (nawet o 27 kg w zależności od wersji) oraz wydłużono okresy między przeglądami.

Fot. Scania

Zmiany, zmiany, zmiany
Oprócz nowych elementów układu napędowego debiutuje również nowa gama zbiorników paliwa o pojemności od 165 l do 700 l. Firma oferuje 3 pojemności (S, M i L), które różnią się długością. Zmiana wymiarów zewnętrznych stwarza elastyczne możliwości rozlokowania zbiorników na ramie pojazdu – także w jego części tylnej, co sprzyja lepszemu rozłożeniu obciążeń. Ponieważ samochód stał się bardziej oszczędny (deklarowane 8% mniej zużytego paliwa), w ciągnikach możliwe stało się zmniejszenie pojemności zbiorników przy jednoczesnym utrzymaniu zasięgu na tym samym poziomie: zbiorniki o pojemności 500 i 700 l zastąpiono zbiornikami 440 i 570 l. Aby możliwe było jednoczesne tankowanie paliwa i AdBlue, jego zbiornik ma teraz pojemność 123 l (poprzednio 80 l).
Zbiorniki montowane są na modułowych podwoziach MACH, których główną cechą jest nowy układ otworów wierconych w ramie, z otworami do montażu komponentów zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Rezultatem jest bardziej przewidywalny układ podwozia, który zwiększa możliwą liczbę jego adaptacji.
Dla klientów, którzy muszą dysponować napędem urządzeń dodatkowych związanych z obsługą zabudowy, wprowadzono również zmodernizowane przystawki odbioru mocy PTO – zarówno odsilnikowe, jak i napędzane przez skrzynie biegów, cechujące się podwyższonym poziomem mocy i momentu obrotowego.

I na koniec…
Wszystkie nowości zostały zaprojektowane i wdrożone tak, aby wspólnie w optymalny sposób pracowały na korzyść klienta. To maksymalne wykorzystanie takich zalet jak ekonomika paliwowa, uptime oraz produktywność. Aby zwiększyć gotowość operacyjną ciężarówki, podniesiono jej wytrzymałość techniczną, co zmniejsza liczbę awarii na trasie. Jednocześnie wydłużone zostały okresy międzyprzeglądowe, które − jak poprzednio − są uzależnione od bieżących warunków eksploatacji.
Zwiększenie produktywności pojazdu dla użytkownika wynika m.in. z podniesienia poziomów mocy w poszczególnych regulacjach silnika i co nawet bardziej istotne – momentu obrotowego.

Autor: Dariusz Piernikarski

Scania Super to również nowa gama zbiorników paliwa o pojemności od 165 do 700 l; zmiana wymiarów zewnętrznych stwarza elastyczne możliwości rozlokowania zbiorników na ramie pojazdu, także w jego części tylnej, co sprzyja lepszemu rozłożeniu obciążeń (fot. Scania)