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Nuova generazione V8 Scania

Nuova generazione di V8 Scania – la tecnologia alla base di una grande svolta

Le numerose migliorie introdotte da Scania sui motori V8 di nuova generazione rappresentano una vera e propria svolta in termini di vantaggi per i clienti. Tutti i proprietari apprezzeranno sicuramente la considerevole riduzione del consumo di carburante, del peso complessivo e dei costi di manutenzione e riparazione, oltre al maggiore uptime.

Il segreto di questo grande passo in avanti è l’ulteriore affinamento della piattaforma modulare di motori Scania da 16 litri, oltre all’applicazione intelligente di tecnologie avanzate. La riduzione del consumo di carburante del 7-10% è già di per sé considerevole, ma è ancora più importante per il passaggio a soluzioni di trasporto più sostenibili.

La nuova generazione di motori è basata sullo stesso monoblocco e prevede la stessa configurazione di base della precedente, ma le similitudini finiscono qui. La modifica più significativa riguarda la separazione dei collettori di scarico che arrivano al turbocompressore, il cui lato turbina è ora alimentato separatamente dalle due bancate cilindri tramite entrate distinte. Questo sistema è detto anche turbocompressore Rotated Twin Scroll FGT.

Il fatto che tre dei motori (con l’eccezione della versione da 730 CV) utilizzino solamente la riduzione catalitica selettiva (SCR) per il post-trattamento dei gas di scarico fa sì che ora i motori V8 siano equipaggiati con un turbocompressore a geometria fissa, più robusto e leggero rispetto alla versione a geometria variabile. Inoltre, ora il turbocompressore è montato direttamente sul monoblocco, tra le bancate dei cilindri, per una maggiore stabilità e resistenza alle vibrazioni.

Condotti di aspirazione più lineari e pressione dei cilindri più elevata

Altre modifiche importanti sono state apportate al sistema di alimentazione. Ora i condotti di aspirazione dell’aria hanno una forma più lineare e il carburante viene inviato ai cilindri tramite un rail principale ad alta pressione dal quale si dipartono, verso i cilindri, le singole tubazioni di maggior lunghezza. Questa soluzione semplifica gli interventi di manutenzione. Inoltre, grazie all’uso della tecnologia SCR per il post-trattamento, la pressione massima del sistema di iniezione del carburante è stata ridotta a 1.800 bar.

Quando il carburante arriva nei cilindri attraverso il sistema di iniezione di nuova concezione, con l’ausilio di una pompa XPI ad alta pressione con soli due pistoni, vengono applicate una maggiore compressione e una pressione massima dei cilindri di ben 210 bar, entrambe importanti per ridurre il consumo di carburante.

Riduzione dell’attrito interno

Per assicurare una maggiore vita utile e ridurre l’attrito interno sono stati rivisti la testata, i pistoni e gli spinotti, il basamento, l’albero motore nonché le bronzine. Tutte queste modifiche sono state apportate nell’ambito del sistema modulare di Scania e di conseguenza la maggior parte dei componenti sarà in comune con le altre piattaforme di motori dell’azienda.

“Le migliorie apportate ai V8 di nuova generazione spaziano dai nuovi componenti come il turbocompressore, all’ottimizzazione di aspetti come la scelta del materiale per le piste dei cuscinetti e altre piccole rifiniture”, afferma Roger Olsson, Chief Engineer, Scania V8 Engine Range.

“L’implementazione di soluzioni più intelligenti ci ha consentito di apportare numerose rifiniture e migliorie e di ottenere, nel complesso, un pacchetto migliore. Il risultato ha superato anche le nostre più rosee aspettative. Il segreto risiede nell’interazione ottimale tra hardware e software, e in una messa a punto ulteriormente affinata. Tuttavia, tra tutte queste modifiche dettate dalla logica, non posso che esprimere il mio apprezzamento per il fatto che i nuovi collettori di scarico segnano anche il ritorno del classico rombo del V8, proprio come una volta”.

Un sistema di aspirazione avanzato per il motore da 520 CV

I grandi motori con potenza erogata relativamente bassa sono più soggetti a problemi di post-trattamento, in quanto il motore pompa troppa aria in relazione al calore in eccesso che produce. Nel motore da 520 CV, gli ingegneri Scania hanno risolto questo problema in modo semplice ed elegante ricorrendo a una tecnologia inventata dall’ingegnere americano Ralph Miller negli anni ‘50.

Utilizzando un profilo speciale sull’albero a camme per le valvole di aspirazione, è possibile mantenerle aperte più a lungo del normale nella fase di compressione. In tal modo viene pompata meno aria fresca al motore, contribuendo a mantenere elevata la temperatura di esercizio a beneficio del sistema SCR. L’idea di sviluppare un motore basato sul ciclo Miller è anche un ottimo esempio della capacità di Scania di realizzare soluzioni semplici ed a valore aggiunto per il cliente senza costi aggiuntivi.

“Dal punto di vista meccanico, è una soluzione relativamente semplice che permette di ottenere un effetto paragonabile alla riduzione di circa 1 litro della cilindrata effettiva del motore”, spiega Olsson. “Il ciclo Miller è efficace sia per il post-trattamento che per la riduzione del consumo di carburante. L’unico svantaggio è un aumento leggermente più lento della coppia dal regime minimo. Tuttavia, nella realtà, questa differenza è praticamente impercettibile e di conseguenza questo motore risulta ideale per i veicoli destinati al trasporto a lungo raggio da 30 o più tonnellate, per i quali il peso non rappresenta più un problema. In caso di combinazione pesante, strade collinose o velocità media elevata, il nuovo motore da 520 CV è allo stesso tempo un salvadanaio e una vera e propria fonte di energia.

Post-trattamento efficiente

Tutte le quattro versioni del motore V8 configurate per la norma Euro 6 prevedono un silenziatore di scarico compatto e completamente integrato per il post-trattamento, che contiene un catalizzatore di ossidazione, un miscelatore di AdBlue, due filtri antiparticolato corti e con pareti asimmetriche per ridurre la contropressione, tre catalizzatori SCR in parallelo e tre catalizzatori ASC. Nonostante tutti questi elementi, l’intera unità presenta una larghezza di soli 900 mm e di conseguenza non sottrae spazio prezioso ad altri componenti come i serbatoi a lato del telaio.

“L’uso della sola tecnologia SCR per il post-trattamento offre diversi vantaggi”, prosegue Olsson. “Una differenza evidente è che richiede addirittura meno componenti e più leggeri. A sua volta, questo ci consente di ottimizzare più facilmente il consumo di carburante, in quanto si riduce il numero di parametri e componenti da considerare. Inoltre, il passaggio da un turbocompressore a geometria variabile al turbocompressore a geometria fissa assicura una maggiore efficienza, grazie alle minori perdite di carico dei gas al suo interno”.

Componenti più intelligenti

Le migliorie interne che incidono su fattori quali attrito ridotto, maggiore compressione e combustione più efficiente, assicurano una riduzione del 2% circa del consumo di carburante. Un altro aspetto importante è che i motori sono equipaggiati con componenti e sistemi ausiliari che riducono il consumo energetico o le cosiddette perdite parassitiche, disinserendosi automaticamente quando non sono necessari o adattandosi al fabbisogno corrente. Inoltre, i motori di nuova generazione funzionano alla perfezione con una silenziosissima pompa di alimentazione XPI a 2 cilindri, più leggera ed a basso consumo energetico.

Un altro componente intelligente è la pompa dell’olio. Un termostato determina se l’olio deve essere convogliato direttamente ai componenti da lubrificare oppure attraverso il radiatore dell’olio, una volta raggiunta la temperatura di esercizio corretta. Il termostato assicura un aumento più veloce della pressione dell’olio all’avviamento del veicolo e permette di mantenere l’olio a una temperatura più elevata rispetto al passato, riducendo l’attrito e il consumo di carburante. La portata della pompa dell’olio può essere regolata per mezzo di un getto d’olio che agisce su una valvola sensibile alla pressione. In tal modo, la pompa dell’olio assicura una pressione e una portata ottimali a prescindere dal regime, anziché erogare una pressione dell’olio inutilmente eccessiva (che comporta un maggior consumo di carburante) a regime elevato.

L’impianto di raffreddamento del motore è basato su un principio simile. Grazie a un sistema di monitoraggio termostatico avanzato e ad una pompa dell’acqua a capacità variabile, il motore è in grado di mantenere una temperatura di esercizio più elevata di diversi gradi rispetto alla generazione precedente, senza alcun rischio di surriscaldamento. La temperatura di esercizio più elevata contribuisce a ridurre l’attrito e di conseguenza il consumo di carburante.

Un altro sistema ausiliario che segue il principio di funzionamento in base al fabbisogno è il compressore che fornisce l’aria compressa all’impianto frenante, ora montato dietro il motore, direttamente sull’alloggiamento del volano. Il sistema di azionamento semplificato (simile a quello della pompa di alimentazione) e la funzione di disinserimento automatico quando non è richiesto un ulteriore apporto d’aria compressa, contribuiscono a una riduzione dello 0,5% del consumo di carburante.

Un mix di tecnologie

Il motore di punta della nuova serie di Scania è il mitico 730, con una coppia di ben 3.500 Nm, rivolto principalmente ai clienti alla ricerca della potenza massima. In questo caso, Scania ha deciso di abbinare le nuove tecnologie ad alcune soluzioni impiegate nelle generazioni precedenti. Il 730 è equipaggiato con lo stesso sistema di post-trattamento di nuova concezione degli altri 3 motori V8, ma con turbocompressore a geometria variabile e un impianto che utilizza sia la tecnologia EGR che SCR per il post-trattamento. Come gli altri nuovi motori, anche il 730 è dotato di pompa dell’acqua disinseribile. Tuttavia, il sistema di iniezione è rimasto invariato, così come altri sistemi ausiliari.

“Abbiamo scelto questa strategia in considerazione delle numerose sfide che deve affrontare un motore di tale potenza”, spiega Olsson. “Infatti, può essere utilizzato in condizioni estremamente variabili, magari con combinazioni di peso complessivo superiore a 60 tonnellate e a vuoto nel viaggio di ritorno. I clienti alla ricerca della potenza e della maneggevolezza offerte dal 730 sono estremamente soddisfatti delle soluzioni attuali, e solitamente non sono così focalizzati sul consumo di carburante come invece quelli impegnati in tipologie di trasporto più leggere. Tuttavia, rispetto al motore da 730 CV della generazione precedente, il nuovo 730 offre comunque un risparmio di carburante fino al 5,5%”.

Ripartizione del consumo di carburante

I clienti che opteranno per un nuovo motore V8 possono quindi aspettarsi livelli di rumore decisamente inferiori (ad es. dalla trasmissione), senza rinunciare all’inconfondibile rombo. Insieme al peso inferiore, alla maggiore facilità di manutenzione e alla struttura più robusta, è evidente che la nuova generazione rappresenta un grande passo in avanti in termini di valore aggiunto per il cliente. Ma quali sono i dati reali sul consumo di carburante? Come potrà essere mantenuta la promessa di una riduzione del 7-10%?

“Analizzando nel dettaglio il contributo fornito da ogni singolo elemento, tutti i tasselli del puzzle si inseriscono perfettamente al loro posto”, afferma Olsson. “Ogni elemento è stato accuratamente testato sia dal punto di vista teorico che pratico. Inoltre, grazie alla nostra lunga e approfondita esperienza di sviluppo dei motori V8, sappiamo esattamente quali misure e quali investimenti potranno garantire il maggiore ritorno in termini di risparmio di carburante per i clienti. In breve, a seconda della versione e della tipologia di impiego, la ripartizione è la seguente:

1.    Migliorie interne per una maggiore compressione e pressione dei cilindri, un minore attrito ecc. Contributo: 1,5-2%.

2.    Passaggio dalla tecnologia EGR/SCR alla sola SCR e al turbocompressore a geometria fissa per una maggiore efficienza e temperature di scarico più stabili. Contributo: 1,5% circa.

3.    Nuovo sistema di post-trattamento per migliore nebulizzazione dell’AdBlue, post-trattamento ottimizzato dei substrati e minori perdite di pressione. Contributo: 1,5% circa.

4.    Nuovi sistemi ausiliari disinseribili per tipologie di impiego normali e ripetitive. Contributo: 1,5-2%.

5.    Infine, ma non meno importante, i clienti possono contare anche sui vantaggi derivanti dalle migliorie aerodinamiche apportate ai veicoli Scania di nuova generazione, che possono contribuire per il 2% circa in caso di trasporto a lungo raggio.

“A prescindere dalla tipologia di impiego e sommando tutti questi fattori, normalmente la maggior parte dei clienti dovrebbe essere in grado di ridurre il consumo di carburante del 7% o in misura superiore – in molti casi addirittura senza considerare l’aerodinamica dei veicoli di nuova generazione”, conclude Olsson.

COMUNICATO STAMPA