Scania’s nieuwe truckmotor voor zware vrachtwagens – de meest geavanceerde technologie

Scania's nieuwe motorplatform biedt meer uptime, een langere levensduur, minder onderhoud en een lager gewicht. Het vormt het hart van de nieuwe aandrijflijn die in totaal tot 8% brandstofbesparing oplevert. Het lijkt misschien allemaal wat tegenstrijdig, maar dat is het niet. Alles draait om grenzeloze knowhow en vastberadenheid. Magnus Henrikson, de hoofdingenieur voor Scania's motorenserie, geeft een toelichting op de belangrijkste technische oplossingen. Met de keuze uit vier verschillende motoren en twee verschillende Opticruise-versnellingsbakken is de beste truck nóg beter geworden.

“Het ontwikkelen van een nieuw motorplatform van deze omvang is voor de meeste motorplatformingenieurs een buitenkans die zich maar één keer in hun leven voordoet”, zegt Magnus Henrikson, hoofdingenieur en verantwoordelijk voor het ontwikkelingstraject dat vijf jaar in beslag heeft genomen. “Ons team kreeg de opdracht een motorplatform te ontwikkelen op basis van Scania's lage toerental-filosofie dat alle nieuwe voorschriften kan overtreffen en alle potentiële concurrentie de komende tien jaar met succes het hoofd kan bieden. Naar mijn bescheiden mening hebben we dat doel bereikt.”

Een nieuw verbrandingsmotorplatform als dit van de grond af ontwikkelen betekent veel bestaande kennis combineren met nieuwe manieren om dingen op te lossen. Sommige doelstellingen zijn een vaststaand gegeven, zoals een laag gewicht, maar tijdens het ontwikkelingsproces dragen duizenden kleine of grote beslissingen bij aan het uiteindelijke resultaat. En de ingenieurs van Scania hadden een pittige uitgangspositie: het bestaande DLU-platform van Scania heeft zijn capaciteiten bewezen in talloze dagelijkse klanttoepassingen over de hele wereld, en in honderden succesvolle verbruikstests in de media.

“We wisten vanaf het begin dat dubbele bovenliggende nokkenassen (DOHC) in combinatie met vierkleps-cilinderkoptechnologie en alleen SCR een vereiste was”, zegt Henrikson. Toen we de DOHC-oplossing hadden, konden we de optionele Compression Release Brake systeem ontwikkelen tot het verwachte prestatieniveau. En de nauwkeurige klepbediening van de bovenliggende nokkenassen is ook een must voor het geavanceerde Scania Twin-SCR-systeem met dubbele ureumdosering.”

Niets van de oude serie is overgezet naar de nieuwe. Alles is nieuw. Alle onderdelen moesten vanaf het begin perfect op elkaar zijn afgestemd, met nieuwe injectoren en een geoptimaliseerde brandstofpomp. Ook het hart van een motor, de krukas, is qua gewicht en sterkte geoptimaliseerd voor efficiency en duurzaamheid; Scania's nieuwe platform is ontworpen en vervaardigd met de nieuwste technologie en de technische levensduur is met 30% toegenomen ten opzichte van de vorige generatie, ondanks de lagere onderhoudseisen.

Het slagvolume bedraagt 12,74 liter en de compressieverhouding 23:1. Dit betekent ook dat de in- en uitlaten van bijzonder belang zijn voor deze sterk presterende motoren. De ‘ademhaling’ is voor alles van essentieel belang, van de efficiëntie tot de feitelijke vermogensafgifte. De nieuwe motoren van Scania hebben zorgvuldig afgestelde in- en uitlaten die zorgen voor een goede doorstroming van de motor. De turbo zelf en de interface met het spruitstuk zijn om dezelfde redenen geoptimaliseerd. De piekdruk in de cilinders bij de verbrandingsslag is nu 250 bar, iets dat samen met de verbeterde injectoren zorgt voor een zeer grondig en volledig gebruik van de energie in de brandstof.

Maar wanneer interne verbrandingsmotoren worden geoptimaliseerd voor brandstofefficiëntie en een hoog vermogen, loopt men het risico van NOx-gerelateerde emissie-uitdagingen; hoge verbrandingsdrukken en -temperaturen kunnen leiden tot onaanvaardbare NOx-niveaus. Dus hoe lost Scania deze tegenstrijdigheid op?

“Ons Scania Twin SCR-systeem, dat in 2020 voor het eerst op de nieuwe V8 werd toegepast is zeer effectief”, zegt Henrikson. “Door een eerste dosis AdBlue in te spuiten op de plaats dicht bij de turbocompressor, onmiddellijk na de uitlaatremklep waar de uitlaatgassen nog erg heet zijn, verhogen we de totale efficiëntie van het nabehandelingssysteem drastisch. De tweede dosis wordt dan ingespoten op de gebruikelijke plaats binnen het nabehandelingssysteem. Maar tegen die tijd is de taak gemakkelijker, omdat het piekniveau van NOx al is verlaagd. Het deeltjesfilter, dat tussen de twee SCR-katalysatoren is geplaatst, wordt geregenereerd zonder na-injectie van extra brandstof in het uitlaatsysteem. Al met al is het Scania Twin-SCR-systeem een slimme manier om optimaal gebruik te maken van de energie in de uitlaatgasstroom.”

Eigenlijk kan gerust worden gesteld dat het Scania Twin SCR-systeem de belangrijkste reden is voor de indrukwekkende brandstofbesparingen van Scania's nieuwe motoren. Het heeft de grenzen verlegd van hoe grondig een moderne, schone en duurzame vrachtwagenmotor de energie in de brandstof kan vrijgeven zonder dat dit ten koste gaat van de naleving van de wettelijke aspecten van NOx-uitstoot.

Bij sommige toepassingen bereiken deze motoren zelfs een thermisch rendement van meer dan 50%, wat opmerkelijk is. Het nieuwe nabehandelingssysteem is een zeer compacte 'one-box-oplossing’ en biedt meer flexibiliteit met betrekking tot de positie en de uitlaatrichtingen. Met name carrosseriebouwers die op zoek zijn naar ruimte aan de zijkanten van het frame zullen dit waarderen.

“Wij zijn van mening dat het nieuwe nabehandelingssysteem met de Scania Twin SCR-oplossing van groot belang is voor onze bedrijfstak”, zegt Henrikson. “Het verhoogt de efficiëntie van Scania's verbrandingsmotoren en zorgt ervoor dat ze voldoen aan de huidige en toekomstige emissiewetgeving overal ter wereld, of deze zelfs overtreffen.”

Moderne motoren, zoals de nieuwe van Scania, maken gebruik van geavanceerde, ultradunne oliën met een lange levensduur en uitschakelbare hulpsystemen om verliezen te beperken. Maar het is net zo belangrijk dat het basisontwerp is gemaakt met de laagst mogelijke interne wrijving in gedachten. In de nieuwe serie motoren hebben de Scania-ingenieurs al hun ervaring gebruikt om wrijvingsverliezen te beperken door de systemen te optimaliseren die een motor soepel en op gunstige temperaturen laten lopen:

“Alles is gericht op de laagst mogelijke wrijving, met gepolijste oppervlakken en nauwkeurig afgestelde koppelingen in de motoren”, zegt Henrikson. “En het koelsysteem zorgt voor de juiste koeling op de juiste plaatsen en op het juiste moment, wat essentieel is voor zowel de prestaties als de duurzaamheid van de motor. Door de bedrijfstemperatuur op een optimaal niveau te houden, gebaseerd op de daadwerkelijke werking, zorgen we ervoor dat onze motoren precies zo presteren als verwacht, terwijl we ook de bedrijfstijd, robuustheid en het soort ongeëvenaarde levensduur veiligstellen dat hoort bij Scania's aanbod aan onze klanten.”

Scania's langeafstandstrucks staan al lang bekend om het optionele hulpremsysteem met retarder. De nieuwe serie motoren wordt echter optioneel geleverd met Scania's nieuwe hulpremsysteem Compression Release Brake (CRB). De CRB-technologie betekent dat veel trekkercombinaties geen retarder nodig zullen hebben, zolang de omstandigheden niet te heuvelachtig zijn. Dit geldt voor veel van de combinaties die de kern vormen van Scania's verkoop- en klantenbestand in Europa.

“Retarders zullen nog steeds nodig zijn bij zwaardere transporten met hogere brutogewichten”, zegt Henrikson. “En ik denk dat veel van onze Scania-klanten er nog steeds een op hun trucks willen hebben, ongeacht de feitelijke werking. Het zorgt voor extra veiligheidsmarges, minder onderhoud en een hogere restwaarde.”

Het is zelfs zo dat een truck met de nieuwe motor kan worden uitgerust met een combinatie van de traditionele uitlaatrem (vlinderklep in het uitlaatspruitstuk), het nieuwe CRB-systeem en een (uitschakelbare) R4700D retarder, waardoor een hulpremsysteem ontstaat met een uitstekende capaciteit voor de meest veeleisende werkzaamheden.

Scania's succesvolle lage toerental-filosofie is een begrip in de transportsector. Een truck die met iets meer dan 900 omw./min kan rijden, zal bij de meeste transporten minder brandstof verbruiken. Met de nieuwe serie gaat Scania nog een stap verder. De aandrijflijn wordt echt beschouwd als een geïntegreerde eenheid waarin de motor, het nabehandelingssysteem, de versnellingsbak en de aangedreven as samenwerken als een team onder toezicht van beheersystemen met unieke verwerkingsmogelijkheden.

Met het oog hierop introduceert Scania nu een nieuwe achteras met snelle overbrengingsmogelijkheden; de snelste is 1,95:1. De truck zal normaal gesproken echter in de 12^e versnelling proberen te rijden, omdat dat de directe versnelling is met de minste transmissieverliezen. De OD wordt alleen ingeschakeld als de omstandigheden gunstig zijn. Dit betekent ook dat de truck waarschijnlijk meer schakelt dan sommige chauffeurs gewend zijn om zo veel mogelijk brandstof te besparen.

“De lancering van de nieuwe Scania Opticruise vorig jaar opende nieuwe mogelijkheden voor ons”, zegt Henrikson. Deze heeft een bredere spreiding, met een directe 12^e versnelling en een echte overdrive erbovenop, waardoor we in staat zijn het toerental op kruissnelheid nog wat verder te verlagen. In combinatie met de snelle achterasoverbrenging is een brandstofbesparing van 8% mogelijk.”

De eerste in het nieuwe aanbod assen is de R756, die leverbaar is met acht verschillende overbrengingen, waarvan de snelste een 1,95:1-versie is. Dankzij de grote spreiding in de G25 en G33 versnellingsbakken, is er ook met deze snelle versnellingen een soepele start vanuit stilstand. Maar er moet natuurlijk wel rekening worden gehouden met operationele factoren (zoals het gemiddelde bruto gewicht en hoe heuvelachtig de te berijden wegen zijn) wanneer de truck samen met Scania wordt samengesteld.

Vorig jaar heeft Scania het startschot gegeven voor de lancering van een nieuwe serie geautomatiseerde versnellingsbakken, die uiteindelijk alle huidige geautomatiseerde Scania Opticruise-oplossingen moet gaan vervangen. De G33CM was het eerste model in de nieuwe reeks en wordt nu vergezeld door de G25CM, een nieuw model dat bedoeld is voor iets lichtere toepassingen. Beiden worden gekoppeld aan de nieuwe Scania-motoren: met hun indrukwekkende capaciteiten leveren alle Scania Opticruise-versnellingsbakken een cruciaal onderdeel van de totale prestaties van de nieuwe aandrijflijn.

“Zowel de G25 als de G33 zijn essentieel voor het behalen van de resultaten die we geboekt hebben”, zegt Henrikson. “De Scania Opticruise-versnellingsbakken maken dankzij hun spreiding voor de hele set-up met het motorkoppel bij lage toerentallen en de snelle asoverbrengingen mogelijk.”

De geautomatiseerde handgeschakelde versnellingsbakken onder de naam Scania Opticruise kwamen in de jaren '90 voor het eerst op de markt. De nieuwste generatie, in eerste instantie vertegenwoordigd door de G33CM, is ongeveer 60 kg lichter dan de vorige dankzij volledig aluminium behuizingen en kleinere afmetingen. Een ander belangrijk resultaat is een lager geluidsniveau, een voorwaarde om aan de wettelijke eisen te voldoen. 

Net als bij de nieuwe serie motoren zijn de olieverversingsintervallen sterk verbeterd. Dit is te danken aan meer precisie en het gebruik van grotere oliefilters en olie van hoge kwaliteit. De nieuwe serie Scania Opticruise versnellingsbakken heeft klanten en de media al bereikt. Gedurende de eerste maanden dat de versnellingsbak in gebruik was (najaar 2020), werd een G33CM gebruikt in twee grote vergelijkingstests met geduchte concurrentie. In beide gevallen slaagde de G33CM met vlag en wimpel en oogstte veel lof voor het snelle schakelen en de vrijwel naadloze overdracht van vermogen.

De hedendaagse Scania-dieselmotoren, zoals de nieuwe serie, bieden hun topkoppel bij toerentallen die slechts een paar honderd omw./min boven stationair draaien liggen. De enorme koppelcapaciteit betekent ook dat deze motoren een extreem uithoudingsvermogen hebben: ze blijven moeiteloos het benodigde koppel en de aandrijving leveren bij toerentallen waar motoren van oudere generaties allang zouden hebben moeten terugschakelen voor hogere toerentallen. Dus hoe profiteren Scania-klanten hiervan?

Het antwoord is simpel; minder toeren betekent ook minder brandstofinspuitingen (aangezien een viertaktmotor elke vierde slag een brandstofinspuiting nodig heeft). En wanneer je het uitzonderlijke uithoudingsvermogen van de nieuwe motoren koppelt aan de nieuwe versnellingsbak, het nieuwe nabehandelingssysteem en de nieuwe achterassen, krijg je uiterst goede brandstofprestaties omdat ze allemaal samenwerken en tegelijkertijd elektronisch worden bewaakt en beheerd.

Dit betekent dat een normale > 40 ton trekker-opleggercombinatie het grootste deel van de tijd in de 12^e directe versnelling zal rijden wanneer hij beladen is. Dit gebeurt door gebruik te maken van: 1) het koppel van de motor; 2) de lage transmissieverliezen op de directe versnelling; en 3) de snelle overbrenging in de achteras (mogelijk gemaakt door de brede totale spreiding in de Scania Opticruise-versnellingsbakken). En wanneer de truck licht beladen of onbeladen is of licht bergafwaarts gaat, kan de filosofie van het lage toerental nog verder worden doorgevoerd door de echte OD in te schakelen boven de 12^e directe versnelling.