V švedskem mestu Södertälje, tam kjer je doma Scania, smo lahko namreč preskusili scanio super, prenovljeni vlačilec, ki so mu namenili povsem novi 12,74-litrski šestvaljni vrstni motor z oznako DC13. To naj bi bil trenutno najbolj trajnostni motor z notranjim zgorevanjem na svetu.
O porabi goriva motorja, ki z močmi sega od 420 do 560 'konjev', navorsko pa od za osebne avtomobile nepredstavljivih, a za tovornjake bolj običajnih 2.300 do 2.800 njutonmetrov, je v primerjavi z osebnimi avtomobili težko govoriti.
A če upoštevamo, da tovornjak ob porabi približno 30 litrov goriva na sto kilometrov prepelje maso 40 ton in več, osebni avtomobil pa s porabo od tri do deset litrov na sto kilometrov prepelje dobro tono, dve ali malce več, lahko vidimo, da so tovornjaki, ko gre za porabo goriva, v bistvu v veliki prednosti. In pri Scanii pravijo, da so v prednosti celo v svojem sektorju, saj naj bi ob letni rabi njihovi tovornjaki z novim motorjem v primerjavi z dosedanjo generacijo prihranili do 3.000 litrov goriva. Kako jim je to uspelo?
Pri verjetno najzahtevnejšem evropskem vzporednem testu gospodarskih vozil "1000 Punkte Test", ki ima v logistični industriji ogromno težo pri odločanju o naslednjih nabavah, so za leto 2021 postavili na vrh scanio 540 S. Izpostavljali so predvsem njegovo učinkovitost. Zdaj pa na ceste prihaja še izboljšana različica "super".
50-odstotni toplotni izkoristek
V središču njihovih prizadevanj je predvsem učinkovit motor, ki prinaša precej novosti tudi za njihovo znamko. Doslej so bili namreč Scaniini šestvaljni motorji opremljeni z individualnimi, po novem pa imajo enotno motorno glavo. S tem se ni olajšalo le hlajenje motorja, saj oljnih in vodnih vodov ni treba voditi gor in dol ampak bolj ali manj vodoravno, ampak je enotna motorna glava omogočila predvsem uporabo odmičnih gredi nad glavo, sistema DOHC torej.
Povečali so tudi učinkovitost enostopenjskega turbo polnilnika, sesalne in izpušne vode, s čimer se je izboljšala izmenjava plinov v zgorevalni komori. Povečali so tudi odprtine injektorjev z gorivo, ki v kombinaciji s povečanim tlakom v gorivnem vodu, ki ga zagotavlja nova visokotlačna črpalka za gorivo, izboljšajo zgorevanje. K bolj gospodarnem delovanju motorja pa poleg tega pripomore tudi optimizacija vseh stičnih površin in ležajev, kar je pripomoglo k zmanjšanju trenja in mehanskih izgub.
Zanimivo je, da Scaniini novi šestvaljnik za okoljsko prijaznost ne potrebuje povratnega toka izpušnih plinov. Po eni strani k temu pripomore boljše zgorevanje goriva zaradi zgoraj opisanih prijemov, po drugi pa učinkovit sistem naknadnega čiščenje izpušnih plinov s selektivno katalizo. Gre seveda za postopek, pri katerem v izpuh vbrizgavate tekočino AdBlue.
Večina tekočine se namreč v izpušni sistem vbrizga takoj za turbo polnilnikom. V bližini motorja imajo plini višjo temperaturo, ki se razvije hitreje po zagonu motorja, zato je postopek lahko bolj učinkovit. In če v izpuhu kljub temu ostane nekaj škodljivih plinov, zanje poskrbi drugi vbrizg tekočine v dušilnik izpuha.
Konstruktorjem je s temi prijemi uspelo, da so toplotno učinkovitost dizelskega motorja dvignili na 50 odstotkov, kar je zelo visoko. Zgodovinsko so namreč pri dizelskih motorjih dosegali 40- do 45-odstoten toplotni izkoristek, 50-odstotni pa se je zdel skoraj nemogoč. Izboljšali so tudi trdoživost motorja, ki maksimalni navor dosega že pri nizkih 900 vrtljajih na minuto. Podaljšan je tudi servisni interval.
Zavora s sproščanjem kompresije
Sistem z odmičnimi gredmi nad motorno glavo je omogočil tudi drugo dobrodošlo novost. Delno ali popolno zamenjavo retarderja z zavoro CRB, ki deluje s sprostitvijo kompresije motorja (compression release brake). Zavira je popolnoma integrirana v motorno glavo, zagotavlja zaviranje z močjo 150 kilovatov in navorom okoli 1.500 njutonmetrov. V tovornjakih običajni retarder zavira z navorom okoli 4.700 njutonmetrov. Konstruktorjem takšna zavora ni omogočila le dobrega stota zmanjšanja mase, ampak tudi več možnosti, saj lahko v tovornjaku uporabijo motorno zavoro, zavoro CRB, retarder ali kombinacijo zavore CRB in retarderja. Zavora po besedah Scaniinih ljudi na ravni cesti lahko učinkovito zavira vlačilec do mase 65 ton, na rahlo gričevnatem terenu a do mase 40 ton.
Preden opišemo, kako zavora CRB sploh deluje, je morda dobro omeniti tudi, kaj je retarder, saj tistim, ki nikoli niso sedeli za volanom tovornjaka ali avtobusa, izraz verjetno ne pomeni prav veliko. Nam najbolj znane torne zavore so na tovornjakih v uporabi zelo kratek čas, saj se lahko med dolgim delovanjem hitro pregrejejo in odpovedo, zato potrebujejo pomočnika. Ta pride v obliki retarderja, ki s svoji inercijo poskrbi za učinkovito upočasnjevanje avtomobila. Hidravlični retarderji na primer delujejo podobno kot pretvornik navora na samodejnem menjalniku in za zaviranje vozil izkoriščajo viskoznost tekočin, električni retarderji pa enak učinek dosežejo s pomočjo elektromagnetne indukcije. Seveda retarder deluje na pogonska kolesa. Voznik retarderja ne upravlja z zavornim pedalom, ampak z ročico ob volanu.
Zavora CRB se upravlja enako kot retarder, gre pa za nekakšen podaljšek motorne zavore, Ta namreč deluje, ko avtomobil za upočasnjevanje uporablja kompresijski takt motorja, torej tedaj, ko sicer poteka stiskanje zraka pred vbrizgom in vžigom gorivne zmesi, do katerega seveda ne pride. Pri Scanii so izpušni ventil opremili še z dodatnim ventilčkom, ki se odpre tedaj, ko je bat na vrhu, in iz cilindra izpusti stisnjeni zrak, torej motorju vzame energijo, ki bi mu sicer olajšala spust bata. Izpuščeni zrak poleg tega požene turbo polnilnik, ki poveča tlak zraka, ki ga bat vsesa skozi sesalni ventil, zato mora za stiskanje notranjosti valja porabiti še več energije in še učinkoviteje zaustavlja vozilo.
Očitno v turbodizelskem šestvaljniku deluje dovolj učinkovito, da po manj strmem klancu navzdol precej solidno zavira celo 40-tonski tovornjak. Pripomore pa tudi k dobrih sto kilogramov manjši masi, saj dodatki za zavoro CRB tehtajo dobrih sedem, retarder pa 115 kilogramov.
Pomen celotnega sistema
Motor je bil sicer zvezdnik programa ob predstavitvi izboljšane scanie super, ne pa edini. Pomemben del kompleta za učinkovito upravljanje z energijo so tudi sklopi za prenos motorne moči na pogonski kolesi. Poleg menjalnika G33, ki ga poznamo že iz najmočnejše scanie V8, so predstavili tudi menjalnik G25. Prvi je namenjen tovornjakom z navori motorja do 3.300 njutonmetrov in močmi nad 460 'konjev', drugi pa tovornjakom z navori do 2.500 njutonmetrov in močmi do 460 'konjev'.
Bolj pomembno je , da je konstruktorjem uspelo razpon prestav samodejnega menjalnika povečati za 60 odstotkov. S pomočjo 14 prestav, med katerimi je ena namenjena startu s težkimi tovori, ena pa opravlja funkcijo »overdrive« za gospodarno vožnjo z nizkimi vrtljaji, lahko zato scania super po eni strani precej laže spelje v prvi in drugi prestavi, po drugi strani pa lahko pri potovalni hitrosti križari v nizkih vrtljajih. V direktnem prenosu menjalnik zagotavlja tudi zelo majhne izgube moči, s tem pa tudi goriva. Menjalnik ima sicer, namesto dosedanjih dveh, štiri serijske in štiri doplačilne prestave in lahko vzvratno vozi celo s hitrostjo do 56 kilometrov na uro. Ohišje je sicer iz aluminija, sinhronizacijskih zobnikov manj, potrebni pa so tudi trije litri manj olja, kar pripomore tako k prihrankom pri ceni kot tudi pri masi.
Naslednji pomemben element je pogonska prema vozila. Pri Scanii, kamor je pravzaprav prišla od partnerskega MAN-a, jo označujejo s kratico R756 in pravijo, da je kot »švicarski pipec« uporabna za zelo različne aplikacije. Na voljo je namreč z devetimi razmerji diferenciala, med katerimi sta tudi dve zelo hitri, ne potrebuje posebnega vzdrževanja in omogoča prilagajanje tovornjaka končnim zahtevam. Podjetja namreč tovornjakov ne kupujejo na enak način kot lastniki osebnih avtomobilov svoje sanjske jeklene konjičke, ampak so tovornjaki pogosto prilagojeni natančnemu namenu in razmeram, v katerih bodo vozili.
Primer konfiguracije vlačilca
Na predstavitvi so nam pripravili primer priprave tovornjaka na pogoje bodoče uporabo. Šlo je za dolgega vlačilca s pogonsko konfiguracijo 4x2, torej štirimi kolesi in zadnjim pogonom, ter največjo dovoljeno maso 45 ton, ki bo večino svojih voženj opravil s hitrostjo 80 kilometrov na uro po hribovitem območju in s srednje pogostimi postanki.
V njihovi tabeli kategorij to pomeni, da bo najbolje, če vrtljaje motorja večino časa vzdržujemo v območju med 1.050 in 1.200 vrtljaji na minuto, torej bo stranki najbolje predlagati standardno nastavitev za 1.100 vrtljajev na minuto. Stranka k temu doda še, da bo na tovornjaku uporabljala gume velikosti 317/70. Potem dejansko z izbiro ustreznega diferenciala dosežejo, da bo tovornjak v direktnem prenosu pri 1.100 vrtljajih na minuto vzdrževal hitrost 80 kilometrov na uro, na manj zahtevnih območjih pa bo lahko v »overdrivu« vozil celo z nižjimi vrtljaji motorja, kar se bo poznalo pri porabi goriva. Predvsem izbira zadnje preme je torej pomembna za dokončno uglasitev tovornjaka s pričakovanji kupca, saj sicer lahko hitro izničimo prednosti, ki jih prinašajo novi motor, menjalnik in druge posodobitve.
Odprava parazitskih izgub
Med njimi so tudi posodobitve na posodah za gorivo. Zaradi okrepljenega čiščenja izpušnih plinov se je namreč za 50 odstotkov povečala zaloga tekočine AdBlue, kar so pri Scanii kompenzirali z manjšo zalogo goriva. To so dosegli z domiselno zvijačo.
Glavno posodo za gorivo so namreč opremili s posebno posodo s sistemom za odstranjevanje vode in zraka iz goriva, zaradi česar lahko iz glavne posode namesto 87, kar je bilo potrebno zaradi preprečevanja vdora zraka v motor, potegnejo do 97 odstotkov goriva, torej skoraj vso zalogo, ki je na voljo. Tovornjaku zaradi tega tudi ni potrebno s seboj voziti obveznega precej zajetnega balasta goriva, ki ne pripomore k ničemer drugemu kot povečanju mase.
Poleg tega črpalka za gorivo, ki so jo namestili v sistem za odstranjevanje zraka in vode, natančno dozira gorivo, ki gre v motor, zato ne potrebuje običajnega povratnega voda. S tem tudi prepreči pretirano ogrevanje goriva v posodi, saj se ga vrne le toliko, kot ga je potrebnega za ogretje goriva na ustrezno temperaturo. Vse to pripomore k zmanjšanju kompleksnosti sistema in tako imenovanih »parazitskih izgub«.
