Tulevaisuus on täällä ja näin se tehtiin. Scanian uusi raskas kuorma-automoottori – teknologia huipussaan

  • Scanian uusi moottori edustaa raskaisiin kuorma-autoihin tarkoitettujen polttomoottoreiden ehdotonta huippua
  • Scania Opticruise kahtena uutena versiona G25CM ja G33CM
  • Alan johtavalla jälkikäsittelytekniikalla suuriin polttoainesäästöihin
  • Integroitu voimansiirtolinja vie Scanian matalien käyntinopeuksien filosofian vielä pitemmälle
  • Sijainnin ja aukkojen suhteen joustava uusi pakokaasujärjestelmä
  • Kaikki teholuokat voivat käyttää HVO:ta
  • Kaksi tehoversiota muunnettavissa FAMEn käyttöön
  • Kaikki se, minkä Scanian insinöörit ovat vuosien saatossa oppineet, on yhdistetty uusimpiin moottorinhallinta- ja jälkikäsittelyjärjestelmiin, puristuksen vapautusjarruun sekä pehmeästi toimivaan huipputekniseen Scania Opticruiseen

Scanian uusi moottorialusta tarjoaa korkeamman käyttöasteen, pidemmän käyttöiän, vähemmän kunnossapitoa ja vähemmän massaa. Se on jopa kahdeksan prosentin polttoainesäästöt tarjoavan voimansiirtolinjan sydän. Väitteet tuntuvat jotenkin ristiriitaisilta, mutta ristiriitaa ei ole: ratkaisun takana on rajattomasti osaamista ja päättäväisyyttä. Scanian suorien moottoreiden pääinsinööri Magnus Henrikson kertoo lisää teknisten pääratkaisujen yksityiskohdista. Neljän uuden moottorin ja kahden eri Opticruise-vaihteiston myötä paras kuorma-auto on nyt vielä parempi.

”Tämän kaltaisen tärkeän polttomoottorialustan kehittäminen on useimmille moottorialustojen kehittäjälle ainutkertainen mahdollisuus,” sanoo pääinsinööri Magnus Henrikson, joka on johtanut viisi vuotta kestänyttä kehitysprosessia. ”Tiimimme sai tehtäväkseen kehittää Scanian matalan käyntinopeuden filosofiaan perustuvan moottorialustan, joka ylittäisi kaikki tulevatkin määräykset ja päihittäisi kaikki potentiaaliset kilpailijat koko kuluvan vuosikymmenen ajan. Vaatimaton mielipiteeni on, että olemme saavuttaneet tavoitteemme.”

Useita myötävaikuttavia tekijöitä

Uuden polttomoottorialustan luominen tyhjästä tarkoittaa, että suuri määrä olemassa olevaa tietoa yhdistetään uusiin ratkaisutapoihin. Jotkut tavoitteet ovat itsestään selviä, kuten vähäinen paino, mutta lopputulos on kuitenkin syntynyt tuhansien pienten ja suurten päätösten muodostamassa prosessissa. Scanian insinööreillä olikin vaativa vertailukohde – Scanian nykyinen DLU-moottorialusta on osoittanut suorituskykynsä lukemattomissa päivittäisissä ajotehtävissä maailman eri kolkissa ja menestynyt sadoissa median järjestämissä testeissä.

”Tiesimme alusta alkaen, että lähtökohtana on kaksi yläpuolista nokka-akselia (DOHC) yhdistettynä neliventtiilitekniikkaan ja yksinomaan SCR (valikoiva katalyyttinen pelkistys)”, Henrikson sanoo. ”Kun DOHC-rakenne oli valmis, saatoimme kehittää valinnaisena tarjottavan puristuksen vapautusjarrun haluamallemme suorituskykytasolle. Venttiilien tarkka ohjaus yläpuolisilla nokka-akseleilla oli myös pakollinen kaksi urea-annosta tuottavan Scania Twin-SCR-järjestelmän toiminnan kannalta.”

Edellisestä sukupolvesta ei ole mitään jäljellä – kaikki on muuttunut. Uusien ruiskutussuuttimien ja optimoidun polttoainepumpun myötä kaiken piti toimia täydellisesti alusta alkaen. Moottorin sydän, kampiakseli, on optimoitu painon, kestävyyden, tehokkuuden ja kestävyyden osalta; Scanian uusi moottorialusta on suunniteltu ja tuotettu uusinta teknologiaa hyödyntäen, ja tekninen käyttöikä on pidentynyt 30 prosentilla edellisestä sukupolvesta, vähentyneestä kunnossapitotarpeesta huolimatta.

Iskutilavuus on 12,74 litraa ja puristussuhde on 23:1, mikä myös tarkoittaa, että tehokkaiden moottoreiden imu- ja pakosarjoihin on kiinnitetty runsaasti huomiota. ”Hengitys” on äärimmäisen tärkeää kaiken kannalta, hyötysuhteesta tuotettuun tehoon. Scanian uusien moottoreiden imu- ja pakosarjat ovat huolellisesti ”trimmattuja” ja varmistavat, että kierto toimii moitteettomasti kaikkialla moottorissa. Turbo ja liitäntä pakosarjaan ovat optimoituja samoista syistä. Työtahdin aikana paine sylintereissä nousee nyt 250 baariin, mikä yhdessä kehittyneiden ruiskutussuuttimien kanssa varmistaa, että polttoaineen energiasisältö tulee hyödynnetyksi mahdollisimman täydellisesti.

Scania Twin SCR ratkaisee

Kun polttomoottori optimoidaan polttoainetehokkuuden ja tehontuotannon suhteen, on vaarana, että NOx-päästöistä tulee ongelma: korkeat paineet ja lämpötilat polttokammiossa saattavat aiheuttaa liian suuria NOx-päästöjä. Miten Scania on lähestynyt tätä ristiriitaa?

”Scania Twin SCR -järjestelmämme, joka esiteltiin uuden V8-moottorin yhteydessä vuonna 2020, ratkaisee asian hyvin tehokkaasti”, Henrikson sanoo. ”Ruiskuttamalla AdBlue-nestettä ensin lähellä turboa, heti pakokaasujarrun takana, jolloin pakokaasut ovat vielä hyvin kuumia, jälkikäsittelyn kokonaistehokkuus paranee dramaattisesti. Toinen annos ruiskutetaan tavalliseen tapaan äänenvaimentimeen. Siinä vaiheessa tehtävä on jo helpompi, koska NOx-taso aleni jo ensimmäisessä vaiheessa. Kahden SCR-katalysaattorin välissä oleva hiukkassuodatin puhdistuu ilman polttoaineen lisäannostusta pakojärjestelmään. Scania Twin SCR -järjestelmä on kaiken kaikkiaan fiksu tapa hyödyntää pakokaasuvirrassa oleva energia parhaalla mahdollisella tavalla.”

Voidaankin sanoa, että Scania Twin SCR on tärkein Scanian uuden moottoriohjelman erinomaiseen polttoainetalouteen vaikuttava tekijä. Se on siirtänyt rajat sille, miten tehokkaasti moderni, puhdas ja kestävä kuorma-auton moottori voi hyödyntää polttoaineessa olevan energian rikkomatta NOx-päästöjä koskevaa lainsäädäntöä.

Joissakin tehtävissä uusien moottoreiden terminen hyötysuhde on jopa yli 50 %, mikä on erittäin merkittävä saavutus. Uusi jälkikäsittelyjärjestelmä on hyvin kompakti yhden kotelon ratkaisu, joka voidaan asentaa eri asentoihin, kuten myös pakoputki. Tästä ilahtuvat etenkin päällirakentajat.

”Uskomme, että uusi Scania Twin SCR -ratkaisun sisältävä jälkikäsittelyjärjestelmä herättää huomiota alalla”, Henrikson sanoo. ”Se parantaa Scanian polttomoottoreiden hyötysuhdetta ja varmistaa, että ne noudattavat – ja jopa ylittävät – vielä pitkään päästöjä koskevan, nykyisen ja tulevan lainsäädännön vaatimukset kaikkialla maailmassa.”

Alhainen kitka ja optimoitu voitelu

Nykyisissä moottoreissa, myös uusissa Scania-moottoreissa, käytetään häviöiden vähentämiseksi tehokkaita ja pitkäikäisiä, hyvin ohuita öljyjä ja poiskytkettäviä lisälaitteita. On kuitenkin yhtä tärkeää, että koko laite on suunniteltu mahdollisimman pientä sisäistä kitkaa ajatellen. Uutta moottorisukupolvea suunnitellessaan Scanian insinöörit ovat panostaneet kaiken osaamisensa optimoidakseen niitä järjestelmiä, joiden ansiosta moottori toimii hyvin ja edullisissa lämpötiloissa, vähentäen kitkahäviöt minimiin.

”Kaikki tähtää kitkan minimointiin; liikkuvien osien pinnat on kiillotettu, ja asennukset hiottu äärimmilleen”, Henrikson sanoo. ”Jäähdytysjärjestelmä tuottaa oikean määrän jäähdytystä oikeissa paikoissa ja oikeaan aikaan, mikä onkin olennaista sekä suorituskyvyn että kestävyyden kannalta. Huolehtimalla siitä, että käyttölämpötila pysyy optimialueella kaikissa käyttöolosuhteissa varmistamme, että moottorimme toimii odotetusti ja samalla sen, että moottoreidemme korkea käyttöaste ja tunnetusti ylivertainen käyttöikä säilyvät.”

Pehmeä moottorijarrutus

Scanian pitkän matkan kuljetuksiin määritellyt kuorma-autot ovat jo kauan olleet tunnettuja lisävarusteena saatavasta hidastinjärjestelmästään. Uuden moottorivalikoiman valinnaisvarusteena tulee kuitenkin Scanian uusi puristuksen vapautusjarru CRB (Compression Release Brake). CRB-tekniikka tarkoittaa, että monet yhdistelmänveturit eivät tarvitse hidastinta, kunhan tiestö ei ole liian mäkinen. Tämä koskee monia niistä yhdistelmistä, jotka muodostavat Scanian myynnin rungon Euroopassa.

”Hidastinta tarvitaan edelleen vaativissa olosuhteissa kokonaismassojen noustessa korkeiksi”, Henrikson sanoo. ”Uskon myös, että moni asiakkaistamme haluaa sellaisen autoihinsa riippumatta siitä, missä käytössä ne todellisuudessa ovat. Se tuo lisää varmuusmarginaaleja, vähentää kunnossapidon tarvetta ja lisää ajoneuvon jäännösarvoa.”

Uudella moottorilla varustetussa autossa voi olla sekä perinteinen pakokaasujarru pakosarjassa sijaitsevine läppineen, uusi CRB-järjestelmä ja (poiskytkettävä) R4700D-hidastin, joista muodostuu vaativimpiinkin olosuhteisiin soveltuva lisäjarrujärjestelmä.

Alhaisemmat käyntinopeudet matkanopeudessa

Scanian menestyksekästä alhaisen käyntinopeuden filosofiaa tunnetaan hyvin kuljetusalalla. Kuorma-auto, jonka moottori kiertää vain 900 r/min matkanopeudessa käyttää useimmissa ajotehtävissä vähemmän polttoainetta kuin nopeakäyntisemmällä moottorilla varustettu. Uuden mallistonsa myötä Scania vie ajattelun entistäkin pitemmälle. Voimansiirtolinjaa voidaan todella pitää integroituna kokonaisuutena, jossa moottori, pakokaasujen käsittelyjärjestelmä, vaihteisto ja vetävä akseli toimivat tiiminä, ainutlaatuisilla laskentaominaisuuksilla varustetun moottorinohjausjärjestelmän valvonnassa.

Tätä silmällä pitäen Scania esittelee nyt uuden, nopean taka-akselin: nopein välitysvaihtoehto on 1,95:1. Kuorma-auto pyrkii normaalisti käyttämään 12. vaihdetta, koska se on suora ja aiheuttaa vähiten vaihteistohäviöitä. Ylivaihde kyteytyy ainoastaan edullisissa olosuhteissa. Tämä tarkoittaa myös, että auto, pyrkiessään optimoimaan polttoaineensäästöä, todennäköisesti vaihtaa useammin kuin mihin kuljettaja on tottunut.

”Uuden Scania Opticruisen esittely viime vuonna avasi meille uusia mahdollisuuksia”, Henrikson sanoo. ”Sen välitysalue on laajempi; siinä on suora 12. vaihde ja aito ylivaihde, mikä tarkoittaa, että voimme pitää moottorin käyntinopeuden vielä alhaisempana matkanopeudessa. Yhdessä nopeiden taka-akselivälitysten kanssa voidaan päästä jopa 8 prosenttia alhaisempaan kulutukseen.”

Ensimmäisenä uudesta mallistosta esittelyssä on R756; siihen voidaan valita kahdeksan välityssuhdetta, joista nopein on 1,95:1. G25- ja G33-vaihteistojen laajan välitysalueen ansiosta liikkeellelähtö sujuu hyvin myös nopealla välityksellä. Ajoneuvoa määriteltäessä yhteistyössä Scanian kanssa on luonnollisesti arvioitava erilaisia tekijöitä kuten yhdistelmän keskimääräistä bruttomassaa ja reitin mäkisyyttä.


Uudet Scania Opticruise -vaihteistot – ensimmäinen esiteltiin vuonna 2020

Viime vuonna Scania alkoi esitellä uuden automaattivaihteisto-ohjelman, joka vähitellen korvaa kaikki nykyiset automatisoidut Opticruise-ratkaisut. G33CM oli uuden vaihteistovalikoiman ensimmäinen, ja nyt esiteltävä G25CM on hieman kevyempiin tehtäviin tarkoitettu vaihteisto. Voimansiirtolinjassa molemmat yhdistetään Scanian uusiin moottoreihin: erinomaisine ominaisuuksineen kaikki Scania Opticruise -vaihteistot myötävaikuttavat olennaisesti sen suorituskykyyn.

”Ilman G25- ja G33-vaihteistoja emme olisi saavuttaneet näin hyviä tuloksia”, Henrikson sanoo. ”Suuren välitysalueensa vuoksi Scania Opticruise -vaihteistot ovat mahdollistaneet alhaisella käyntinopeudella vääntävien moottoreiden ja nopeiden perävälityksen yhdistämisen.”

Ensimmäiset automatisoidut Scania Opticruise -nimellä tunnetut käsivalintaiset vaihteistot esiteltiin 1990-luvulla. Uusin sukupolvi, jonka ensimmäinen edustaja G33CM on, on edeltäjäänsä n. 60 kg kevyempi alumiinikotelon ja pienemmän kokonsa ansiosta. Sen melutaso on myös alhaisempi, minkä jo lainsäädäntö edellyttää.

Kuten uusien moottoreiden, myös vaihteistojen öljynvaihtoväli on kasvanut merkittävästi suuremman valmistustarkkuuden, suurempien öljynsuodattimien ja laadukkaan öljyn ansiosta. Uusi Scania Opticruise -vaihteistovalikoima on jo päätynyt asiakkaille ja median testattavaksi. Heti esittelyn jälkeisinä kuukausina (syksyllä 2020) G33CM-vaihteisto joutui kahteen suureen tiukkaan vertailutestiin. Se selvisi molemmista puhtain paperein ja sai paljon kiitosta nopeista vaihtamistapahtumista ja lähes saumattomasta voimansiirrosta.

Scanian alhainen käyntinopeus / suuri vääntömomentti -filosofia: näin se toimii

Nykyiset Scania-dieselit, myös nyt esiteltävät moottorit, tuottavat suurimman vääntömomenttinsa jo muutama sata kierrosta yli joutokäyntinopeuden – ja momentti kasvaa hyvin nopeasti joutokäynnistä. Massiivinen vääntömomentti tarkoittaa myös, että moottorit ovat äärimmäisen sitkeitä – ne tuottavat tarvittavan vääntömomentin ja vievät ajoneuvoa eteenpäin vaivattomasti käyntinopeuksilla, jotka eivät olisi riittäneet lainkaan vanhempien sukupolvien moottoreille. Miten Scanian asiakkaat hyötyvät tästä?

Yksinkertainen vastaus on se, että vähäisempi määrä kierroksia merkitsee vähäisempää määrää ruiskutustapahtumia (koska nelitahtimoottori tarvitsee polttoainetta joka neljännellä tahdilla). Ja kun uusien moottoreiden erinomaisen sitkeyden yhdistää uuteen vaihteistoon, uuteen jälkikäsittelyjärjestelmään ja uusiin taka-akseleihin, tuloksena on erinomainen polttoainetalous; ne kaikki toimivat yhdessä, saman elektronisen ohjausjärjestelmän valvomina.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että tavanomainen > 40 tonnin ppv-yhdistelmä tyypillisesti käyttää suoraa 12. vaihdetta kulkiessaan kuormattuna matkanopeudella. Se on mahdollista, koska: 1) moottorin vääntömomentti on korkea; 2) välityshäviöt ovat minimissään suoralla vaihteella ja 3) peränvälitys on nopea (tämän mahdollistaa Scania Opticruise -vaihteistojen laaja välitysalue). Yhdistelmän ollessa kevyesti kuormattu tai tyhjä tai kulkee lievästi alamäkeen, matalien käyntinopeuksien filosofian voi viedä vielä pitemmälle ja käyttää suoraa 12. vaihdetta nopeampaa aitoa ylivaihdetta.’

Lähde: STT Info