Efektywny mocarz

Scania wprowadziła na polski rynek nową wersję samochodu typu L, w której źródłem napędu jest sześciocylindrowy silnik o pojemności 12 litrów - jego blok i część osprzętu znane są już z samochodów tej serii - jednak z całkowicie zmienionym układem zasilania paliwem oraz turbowspomaganiem (turbocompound) odzyskującym znaczną część energii traconej do tej pory bezpowrotnie w spalinach. Tak znacznie zmodernizowana jednostka napędowa o mocy aż 470 KM adresowana jest głównie do przewoźników potrzebujących aut o dużej mocy i momencie obrotowym, jednak charakteryzujących się rozsądną ceną i niewybujałym apetytem na paliwo.

Sprawna dwunastka

Silniki spalinowe, wbrew temu co się wydaje większości ludzi nawet związanych dość ściśle z branżą motoryzacyjną, nie są urządzeniami skończenie doskonałymi, w których niczego już poprawić nie można. Ich sprawność wynosi średnio ok. 35%, co oznacza, że tylko tyle powstającej w nich energii wykorzystywanej jest efektywnie do wprawiania pojazdu w ruch. Reszta tracona jest bezpowrotnie jako ulatujące do atmosfery ciepło, tarcie oraz w reakcjach chemicznych w spalinach. W porównaniu choćby z silnikami elektrycznymi, uzyskującymi 90-procentową sprawność to wciąż bardzo nie efektywne maszyny. Tyle że w ich przypadku problemem jest zasilanie. To jednak zupełnie inna historia.

Nowy silnik Scanii o mocy 470 KM na tle swoich spalinowych pobratymców jest pod względem tego parametru doskonale dopracowaną jednostką. Jego sprawność wynosi bowiem aż 44%, za co konstruktorom i producentowi należą się duże brawa. 12-litrowy silnik stosowany do tej pory uzyskiwał w najmocniejszej wersji moc 420 KM i maksymalny moment obrotowy 2000 Nm. Znaczny wzrost mocy (do 470 KM) i momentu obrotowego (do 2200 Nm), bez konieczności zwiększenia pojemności silnika i zużycia paliwa udało się uzyskać głównie dzięki nowemu systemowi wtrysku paliwa oraz odzyskowi energii poprzez układ turbocompound. Warto tu zaznaczyć, że nie jest to pierwszy romans szwedzkiego producenta z tym rozwiązaniem technicznym. Już na początku lat osiemdziesiątych rozpoczęto prace nad tym pomysłem, a w latach 1991 - 1997 wyprodukowano serię ok. 1500 silników wyposażonych w turbowspomaganie.

Nie jest to jedyna zmiana w charakterystyce silnika. Charakter jego pracy został "uspokojony". Teraz już przy 900 obr./min 12-litrowy silnik osiąga moment obrotowy o wartości 1800 Nm. To tyle samo ile wynosi maksimum zaledwie o litr mniejszego silnika Scanii o mocy 380 KM!

Hydraulika w służbie silnika

Tylko z pozoru silnik 470-konny jest taki sam jak 420-konny. W jednym i w drugim paliwo do cylindrów dostarczane jest za pomocą pompowtryskiwaczy. W silniku 420 są one sterowane elektronicznie (PDE). W 470 jest natomiast montowany, opracowany przez szwedzką firmę wspólnie z konstruktorami Cumminsa, nowy układ zasilania paliwem o nazwie Scania HPI. W odróżnieniu od poprzednika, pompowtryskiwacze są w nim sterowane hydraulicznie, przy pomocy ciśnienia tłoczonego paliwa.

Olej napędowy trafia do nich podobnie jak w układach Common Rail ze współnej "szyny" zasilającej. W odróżnieniu jednak od tamtego rozwiązania, gdzie ciśnienie paliwa wynosi w szynie ok. 1350 barów, w Scanii HPI mamy tylko 18 barów. Mimo to paliwo wtłaczane jest do cylindrów pod ciśnieniem aż 1800 barów! Jest to możliwe dzięki nowym wtryskiwaczom hydraulicznym, bo to właśnie w nich następuje sprężenie paliwa pod tak wielkim ciśnieniem w bardzo małych dawkach. Maksymalna wartość ciśnienia wtrysku możliwa do uzyskania w tych urządzeniach wynosi 2400 barów, co prawdopodobnie będzie wykorzystane w przyszłości do spełniania jeszcze bardziej wyśrubowanych niż Euro 3 norm czystości spalin. Ciśnienie uzyskiwane w pompowtryskiwaczach elektronicznych wynosi "tylko" 1800 barów.

Same pompowtryskiwacze hydrauliczne typu otwartego mają zupełnie nową konstrukcję. Jest ona bardzo prosta i składa się z o wiele mniejszej liczby części niż pompowtryskiwacz sterowanego elektronicznie. Nie ma w nich np. iglicy rozpylacza, nie ma też żadnych podzespołów i przewodów elektrycznych, mniej jest zaworów elektromagnetycznych (4, w elektronicznych 6), a sterujące zawory umieszczone zostały na silniku, co wyeliminowało konieczność prowadzenia do nich przewodów w jego kadłubie, a także znakomicie uprościło dostęp do nich.

Takie rozwiązania sprawiają, że silnik Scanii 470, nie tylko pracuje bardzo spokojnie, ale powinien także być trwały i niezawodny, ponieważ niskociśnieniowa szyna oraz hydrauliczny wtrysk jest bardziej odporny na działanie niskiej temperatury oraz wpływ zanieczyszczeń zawartych w paliwie. Poza tym przyczynia się do zredukowania szkodliwych cząstek i związków chemicznych wydalanych ze spalinami. Bez problemów spełnia normę czystości spalin Euro 3, a nawet Euro 4!

50.000 obrotów

Drugim sposobem zwiększenia mocy silnika zastosowanym tu przez Scanię jest odzyskiwanie energii, która do tej pory była bezpowrotnie tracona wraz z ulatującymi spalinami. Powszechnie stosowane turbosprężarki odzyskują z nich nieco energii termicznej ochładzając je o 100 stopni Celsjusza - do ok. 600 stopni. To jednak jeszcze całkiem atrakcyjna porcja energii do wykorzystania. Dlatego też inżynierowie szwedzkiego producenta zamontowali na kolektorze wydechowym za turbosprężarką dodatkową turbinę. Może ona obracać się z prędkością do 50.000 obr./min. Przechodzące przez nią spaliny ochładzają się o kolejne 100 stopni, a rozpędzona turbina przekazuje energię za pośrednictwem dodatkowego, niewielkiego sprzęgła hydrokinetycznego i przekładni zębatej na koło zamachowe silnika. Sprzęgło hydrokinetyczne przekazuje energię kinetyczną obracającego się wirnika turbiny wykorzystując zasadę tarcia i lepkość oleju. Znajdujący się w sprzęgle olej wprawiany jest w ruch przez tarczę współpracującą z turbiną i przekazuje ten ruch, znacznie już wolniej na tarczę połączoną z kołem zamachowym.

Zastosowanie turbowspomagania pozwala uzyskać wysoki moment obrotowy w niskim zakresie prędkości obrotowej, a jego maksymalna wartość jest o wiele wyższa niż w silniku bez tego rozwiązania technicznego. Dodatkową korzyścią jest to, że takie zwiększenie siły oddawanej do dyspozycji przez silnik odbywa się bez zwiększenia zużycia paliwa oraz bez zwiększania gabarytów i wysilenia jednostki napędowej. Bardzo mała jest też emisja szkodliwych związków zawartych w spalinach.

Sterowane elektroniką silniki Scanii nie mają najmniejszych problemów z wykorzystaniem tej dodatkowej porcji mocy. Chcąc sprawdzić to w praktyce, firma przeprowadziła specjalne testy w wybranych przedsiębiorstwach transportowych w całej Europie. Niezależnie od tego, gdzie przeprowadzano, opinie na temat nowego silnika były zgodne - wykazuje korzystny przebieg mocy i momentu obrotowego, pracuje spokojnie i cicho, a konsumpcja paliwa jest na poziomie silnika 380-konnego.

Big Brother czuwa

Elektronika na dobre rozgościła się nie tylko w modułach sterujących pracą silnika, ale także w postaci urządzeń służących do kontrolowania przebiegu jazdy, a nawet stylu jazdy kierowcy. Od niego bowiem w bardzo dużym stopniu zależy ekonomiczność eksploatacji samochodu. Obydwie testowe Scanie wyposażone były w fabrycznie montowane komputery pokładowe. Takie urządzenie, którego niewielki monitor znajduje się w prawym narożniku pochylonej w stronę kierowcy środkowej konsoli (dlaczego tak daleko?!), na bieżąco oblicza i pokazuje dane chwilowe, średnie i całkowite dotyczące pracy silnika. Mierzy zużycie paliwa podczas jazdy, na wolnych obrotach i podczas pracy przystawki odbioru mocy (PTO), temperaturę silnika, ciśnienie oleju, powietrza doładowującego, średnią prędkość jazdy, liczbę przejechanych kilometrów i czas pracy silnika.

Korzystając z niego kierowca może kontrolować swój styl jazdy, natomiast wgląd w pamięć komputera jest możliwy dopiero po wpisaniu indywidualnego kodu PIN. Umożliwia to odczytanie wymienionych wyżej informacji i kontrolę kierowcy. Inną zaletą komputera jest jego cena - jest on bardzo dokładny, na poziomie porównywalnym z markowymi przepływomierzami. Fabryka żąda zań 850 DEM, przy czym każdy egzemplarz jest skalibrowany dokładnie do parametrów ciężarówki, w której jest montowany (rozmiar kół i opon itp.). Kolejnym krokiem w tej przypominającej już nieco zabawę w Big Brothera kontroli jest rozszerzenie funkcji komputera o stały nadzór (nawet podczas jazdy) poprzez interfejs i telefon komórkowy. To jednak temat do zupełnie innych rozważań.

Scanie w zwarciu

Pod koniec kwietnia Scania zorganizowała testowe jazdy porównawcze dwoma samochodami serii 4 z kabinami Topline i z silnikami 12-litrowymi. Pierwsze auto (na zdjęciach to czarne) wyposażone było w silnik o mocy 420 KM z elektronicznie sterowanymi pompowtryskiwaczami, drugie natomiast (czerwone) miało pod maską opisaną wyżej nowość z wtryskiem HPI oraz turbowspomaganiem. Okazało się, że już podczas testu bardzo przydaje się wyposażenie samochodów w pokładowe komputery. Dzięki nim mogliśmy bez problemów sprawdzić, na ile nasze wrażenia dotyczące jazdy i osiągów obu ciężarówek zgadzają się z suchymi danymi przedstawianymi przez pokładowe mikroprocesory. Dodajmy, że obydwa samochody prowadzone były przez nie wprawionych do powożenia na co dzień takimi pojazdami żurnalistów, a ciągnione za nimi naczepy wyprodukowane przez chojnicką firmę CMT obciążone były po równo. Każda miała na sobie 20 ton ładunku.

Na przerywanej kilkoma postojami trasie z Warszawy do Pszczyny (podczas przerw Scania prezentowała m.in. swoje serwisy - w Rzgowie pod Łodzią i Częstochowie) okazało się, że... 470 zużyła na pokonanie każdych 100 km o prawie 2 litry paliwa mniej, przy czym jej silnik pracował o 50 minut dłużej!

Wrażenia z jazdy są bardzo pozytywne - w kabinach obydwu Scanii dało się słyszeć jedynie delikatny, cichszy niż w wielu dobrej klasy samochodach osobowych pomruk silnika. Komfortowi pracy kierowcy sprzyjają lekko pracująca skrzynia biegów oraz sprzęgnięty z pokładowym komputerem tempomat. W jeździe po płaskim terenie różnice mocy i momentu obrotowego obydwu silników, a także natężenia dźwięków dobywających się spod kabiny były niewyczuwalne. Potrafi to chyba rozróżnić tylko bardzo wytrawny koneser. Zresztą także z zewnątrz, wizualnie, obydwa samochody były nie do odróżnienia. Poznać je można tylko po oznaczeniach mocy silnika - cyfrach 420 i 470 na atrapie chłodnicy. Dopiero na pofałdowanym terenie, kiedy zaczęły się długie podjazdy, okazywało się, że mocniejszy silnik lepiej radzi sobie z ciężarem samochodu i ładunku. Wyposażony weń pojazd po prostu stopniowo zwiększał dystans do słabszego.

Dla ciężarowców i górali

Według Krzysztofa Rosoła odpowiadającego w Scania Polska za sprawy techniczne te wyniki nie są niczym dziwnym - po prostu silnik z wtryskiem HPI i turbowspomaganiem efektywniej wykorzystuje energię. Natomiast co do wielkości zużycia paliwa, praktykujący, zawodowy kierowca ciężarówki powinien uzyskać na obydwu silnikach w takich samych warunkach zużycie paliwa nie większe niż 32 - 33 litry na 100 km. Jak dowiedzieliśmy się przy okazji oceniania wyników testu, zalety wtrysku HPI zostaną już niebawem wykorzystane także przy słabszych silnikach koncernu.

- Uważamy, że w tym roku na nasz rynek trafi przynajmniej kilkadziesiąt samochodów z 12-litrowym silnikiem 470-konnym - mówi Artur Szafran, dyrektor sprzedaży Scania Polska. - To pojazd przeznaczony głównie dla przewoźników wożących ciężkie ładunki, albo takich, którzy obsługują trasy przebiegające przez pasma górskie. Cenowo jest to alternatywa dla szesnastolitrowego silnika V8. Od samochodu z dotąd najmocniejszym silnikiem 12-litrowym o mocy 420 KM będzie droższy około 10 tys. marek niemieckich.

Tekst i zdjęcia: Sławomir Rummel