Scania Super 11 motor: lakši i štedljiviji

U moru vijesti o električnim pogonima i propisima o smanjenju emisije CO2, vijest o novom dizelskom motoru zvuči prilično egzotično. Iako i Scania ističe predanost elektrifikaciji, naglašavaju da će taj put trajati dugo te da u međuvremenu treba ponuditi i različita klasična rješenja. 

Stoga predstavlja 11-litarski motor, odnosno Super 11, koji do sada nisu imali u ponudi, a koji nudi dodatne mogućnosti korisnicima 13-litarskih i 9-litarskih motora. 

Podsjetimo, Scania je krajem 2021. predstavila potpuno novu generaciju 13-litarskih motora (Super 13), koja je donijela brojne tehničke novitete, a k tome se radilo i o prvom serijskom motoru koji je imao ukupnu učinkovitost preko 50 posto. 

11-litarski motor je za 85 kg lakši od Super 13 motora te nudi više snage i manju potrošnju od 9-litarskog motora

Novi 11-litarski motor je na neki način varijacija Super 13 motora, jer s njima dijeli dosta zajedničkog, ali također donosi i daljnji napredak na brojnim područjima. 

U odnosu na manje 9-litarske motore, novi Super 11 motor nudi više snage uz manju potrošnju, dok u odnosu na Super 13 motor, osim potrošnje, smanjuje i masu te može biti alternativa za manje zahtjevne dugolinijske ili regionalne prijevoze, odnosno rješenje za prijevoze gdje se traži što manja masa vučnog vozila.

85 kg lakši

Scania ističe kako novi Super 11 motor ima oko 60 posto dijelova koji su identični kao kod Super 13 motora, oko 25 posto ih ima minimalne prilagodbe, dok su ostalih 15 posto novi dijelovi. 

Pet cilindara znači neuravnotežen motor te su ugrađena dva vratila za uravnoteženje koja se vrte brzinom dvostruko većom od koljenastog vratila te eliminiraju harmonike drugog reda

Samo rješenje zvuči jednostavno, uzeli su Super 13 motor i „odrezali“ jedan cilindar, čime su dobili kompaktniju izvedbu te manju masu, zadržavajući identične cilindre, klipove, sustav ubrizgavanja goriva i sl. Također, jedan cilindar manje znači i manje mehaničke gubitke, što dodatno pomaže smanjenju potrošnje.

Ipak, stvari nisu tako jednostavne kao što izgledaju. Micanjem jednog cilindra ostalo ih je pet, a za razliku od 6-cilindričnog motora koji je potpuno uravnotežen, 5-cilindrični motor nije uravnotežen (zbog neparnog broja cilindara) te je nužno eliminirati vibracije. 

U radu 5-cilindričnog motora se pojavljuju tri osnovne vrste vibracija, odnosno tri osnovne frekvencije vibracija, tzv. harmonici prvog i drugog reda te poluharmonici, i sve ih je nužno poništiti jer će inače motor raditi nemirno i bučno.

Poluharmonici su vibracije koje se pojavljuju na frekvenciji koja je jednaka polovici brzine vrtnje motora, harmonici prvog reda su vibracije koje se pojavljuju na frekvenciji jednakoj brzini vrtnje motora, dok su harmonici drugog reda vibracije koje se pojavljuju na frekvenciji koja je jednaka dvostrukoj brzini vrtnje motora. Vibracije se u pravilu eliminiraju generiranjem suprotnih vibracija istog reda, te se one međusobno poništavaju.

Faznim zakretanjem bregastih vratila se postižu različita vremena otvorenosti ventila (VVT – variable valve timing), a vratila se mogu zakretati do 80° u odnosu na radilicu

Stoga, da bi osigurala miran rad motora, Scania je kod Super 11 motora morala primijeniti neka rješenja koja nisu bila potrebna kod Super 13 motora, iz jednostavnog razloga jer tamo nema spomenutih vibracija. 

Za početak su ugrađena dva vratila za uravnoteženje koja se vrte brzinom dvostruko većom od brzine motora te uz ugrađene ekscentrične mase, generiraju harmonike drugog reda koje poništavaju istovrsne vibracije kod motora. Za harmonike prvog reda korištena je APPC tehnologija, odnosno promjena kuta paljenja (tj. ubrizgavanja goriva). 

Budući 5-cilindrični motor ima raspored paljenja od 144 stupnja (svakih 144 stupnja zakreta radilice aktivira zapaljenje smjese u jednom cilindru), APPC tehnologija u pravilu znači variranja vremena paljenja u rasponu od 143 do 145 stupnja, što generira, odnosno eliminira, vibracije prvog reda. 

Modularna konstrukcija omogućuje korištenje velikog dijela komponenti 13-litarskog motora

Šlag na kraju je variranje količine goriva koje se ubrizgava u cilindre u jednom ciklusu, što u osnovi znači da jedan cilindar dobiva malo više, a drugi malo manje goriva (razlika može biti do 7 posto), čime se eliminiraju poluharmonici. Iako zvuči prilično komplicirano, osim ugradnje vratila za uravnoteženje, dva druga rješenja su u stvari softver koji, kad se jednom razvije, više nema troškova. 

Dodatna tehnička unaprjeđenja

Osim toga, novi motor je iznjedrio i neka potpuno nova rješenja, od kojih je za očekivati da će se uskoro naći i u većem Super 13 motoru. Prvo je fazno zakretanje bregastih vratila čime se postižu različita vremena otvorenosti ventila (VVT – variable valve timing), pri čemu se vratila mogu zakretati do 80 stupnjeva, u odnosu na položaj radilice. 

Iako je ova tehnologija poznata iz osobnih automobila, Scania je prva koja je koristi na usisnim i ispušnim ventilima kamionskih motora. Upravljanjem vremenom otvorenosti ventila postiže se optimalni režim rada u različitim uvjetima, odnosno bolje performanse, manja potrošnja te čistiji ispuh. 

AdBlue se ubrizgava već u turbini, gdje su temperatura i vrtloženje najveći te se smanjuje potrošnja AdBlue dodatka koja je na razini 10% potrošnje goriva

Također, dodatni benefit je veća snaga motorne kočnice, koja koristi istu CRB (combustion release brake) izvedbu kao i kod 13-litarskog motora, ali uz pomoć upravljanja ventilima i količinama ispušnih plinova, postignuta je ista snaga motorne kočnice kao i kod većeg motora.

Drugo rješenje je promjena lokacije prvog ubrizgavanja AdBlue dodatka. Iako je i Super 13 motor već uveo dvostruko ubrizgavanje AdBluea, prva brizgaljka se nalazi u ispušnoj grani nakon motorne kočnice, odnosno na mjestu gdje je strujanje ispušnih plinova u velikoj mjeri laminarno, odnosno bez velikih turbulencija. 

Kod Super 11 motora se AdBlue ubrizgava već u turbini, dok je drugo ubrizgavanje u SCR katalizatoru, kao i ranije. Osim što je vrtloženje plinova najveće unutar turbine, što pomaže miješanju AdBlue dodatka i ispušnih plinova, turbina je i mjesto s najvišom temperaturom ispušnih plinova te se ubrizgana tekućina trenutno pretvara u paru. 

Ovakvim postupkom se povećava količina ubrizganog AdBluea na prvoj lokaciji te smanjuje na drugoj, ali se ukupna količina smanjuje. Kao što znamo, Super 13 motor ima potrošnju AdBlue dodatka na razini 12 posto potrošnje goriva, dok se to kod Super 11 motora smanjuje na oko 10 posto.

Miran i snažan

Na testnom poligonu u Södertäljeu imali smo priliku isprobati novi Super 11 motor te ga usporediti s postojećim Super 13 motorom. U različitim kombinacijama opterećenja, najsnažnija izvedba novog 11-litarskog motora sa 430 KS pokazala se jednako dobrom kao i slabije izvedbe 13-litarskog motora (sa 420 i 460 KS).

Performanse su praktički identične, a iznenađuje iznimno niska razina buke i vibracija te, da ne znate da se radi o 5-cilindričnom motoru, nikada to ne bi pomislili. Jedino se pri radu motora u praznom hodu može osjetiti za nijansu grublji zvuk, ali to je jedina te prilično "nategnuta" razlika.

Najsnažnija izvedba novog 11-litarskog motora sa 430 KS pokazala se jednako dobrom kao i slabije izvedbe 13-litarskog motora (s 420 i 460 KS)

Scania je prezentirala i svoje rezultate testiranja te je jasno vidljivo da je pri ravnijim konfiguracijama terena moguće postići određene uštede u potrošnji goriva uz smanjenu masu pogonskog sklopa. 

Očekivano, kod zahtjevnijih situacija prevaga ipak ide na stranu većeg i snažnijeg motora. U usporedbi s 9-litarskim (također 5-cilindričnim) motorom, novi Super 11 donosi značajno smanjenje potrošnje (oko 7 posto), ali uz značajno bolje performanse. 

Iako ne zamjenjuje nijedan postojeći motor, Super 11 je značajan doprinos proširenju ponude motora, a tehnička rješenja koja su ovdje prvi put primijenjena, zahvaljujući Scania modularnom pristupu konstrukciji motora, gotovo sigurno ćemo vidjeti i na ostalim motorima.

VVB motorna kočnica

Scania je uvođenjem Super 13 motora uvela i novu CRB (compression release brake) motornu kočnicu koja usporava koristeći energiju koja se troši na komprimiranje zraka, ali prilikom kočenja nakon toga ne dolazi do izgaranja odnosno radnog takta, već se pomoću dodatnog ventila koji u gornjoj mrtvoj točki klipa ispušta zrak iz cilindra. 

Ovime je onemogućen radni takt (izgaranje) te se motoru oduzima energija i omogućuje vrlo snažno kočenje motorom. Ispušteni zrak povećava tlak u turbokompresoru što znači još više zraka u cilindrima te još više energije koju klip mora potrošiti na kompresiju, odnosno u konačnici još snažnije i efikasnije kočenje. 

Sve ovo se koristi i na Super 11 motoru, ali još učinkovitije jer se promjenjivim vremenom otvaranja ventila upravlja s količinom zraka u cilindrima te u konačnici i snagom motorne kočnice. Obzirom na kombiniranje CRB i VVT tehnologije, Scania ovu izvedbu motorne kočnice naziva VVB. 

Ova unaprjeđenja omogućila su najveću snagu motorne kočnice od 344 kW, što je gotovo identično snazi kod Super 13 motora koji je imao snagu kočenja od 342 – 354 kW, ovisno o izvedbi. Obzirom na manji obujam motora, ovo je iznimno postignuće.

Mjenjač G25CM

Super 11 motor također koristi i novi G25CM mjenjač koji je predstavljen sa Super 13 motorom, a koji je namijenjen motorima s najvećim momentom do 2.500 Nm.

Mjenjač ima aluminijsko kućište te dva, umjesto sedam, sinkrona koliko su imale ranije izvedbe, uz 14 stupnjeva prijenosa, uključujući zadnji "over-drive" stupanj. Osim što je kraći za 55 cm od većeg G33CM mjenjača, također je i 15 kg lakši.

Lakša pogonska osovina

Novi motor također koristi R756 pogonsku osovinu (koja dolazi iz MAN-a) i koja se prvi put pojavila uz Super 13 motor, a osim što je 27 kg lakša od prijašnjih izvedbi, s manjim unutarnjim mehaničkim otporima pomaže manjoj potrošnji goriva.  R756 se nudi s devet različitih prijenosnih stupnjeva diferencijala, od 1,95 do 4,11.