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Motore V8: Scania perfeziona l'ultimo della specie

12 giugno 2017

Unico costruttore a scommettere sull’otto cilindri dopo l’avvento dell’Euro 6, la casa svedese ne presenta una versione migliorata sia per una riduzione dei consumi nell'ordine di un 7-10%, sia per la maggiore sostenibilità ambientale 

Come spesso è successo in questi ultimi anni, Scania va controcorrente nella scelta delle soluzioni migliorative dei suoi mezzi. È così anche per il suo motore più potente per veicoli pesanti, il V8 a otto cilindri, unico esempio di propulsore a sedici litri sopravvissuto all'avvento dell'Euro 6 (la concorrenza si è indirizzata infatti sul 6 cilindri in linea).

Diverse e molto interessanti le migliorie tecnologiche introdotte soprattutto sul fronte della riduzione dei consumi (tra il 7 e il 10%) e del peso complessivo, della maggiore attenzione al rispetto ambientale e dell’abbassamento dei costi di manutenzione e riparazione.

Geometria complessiva - Mentre monoblocco e configurazione di base restano praticamente identici al predecessore, il nuovo motore presenta invece 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. Nuovo anche il turbocompressore stesso, che è un Rotated Twin Scroll FGT a geometria fissa, più robusto e leggero rispetto alla versione a geometria variabile e 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 - Scania ha anche modificato il sistema di alimentazione: i condotti di aspirazione dell'aria hanno una forma più lineare e il carburante raggiunge i cilindri tramite un rail principale ad alta pressione da cui si diramano verso i cilindri le singole tubazioni di maggior lunghezza, una soluzione che semplifica gli interventi di manutenzione. Grazie all'uso della tecnologia SCR per il post-trattamento, la pressione massima del sistema di iniezione del carburante è stata ridotta a 1800 bar. In questo modo, 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 - Altra modifica importante del V8: la riduzione dell'attrito interno tramite la revisione della testata, dei pistoni e degli spinotti, del basamento, dell'albero motore e delle bronzine. Queste modifiche riguardano anche altri motori Scania perché rientrano nel sistema modulare.
"Abbiamo ottenuto nel complesso un pacchetto migliore - precisa Roger Olsson, chief engineer Scania V8 Engine Range  - Il segreto risiede nell'interazione ottimale tra hardware e software e in una messa a punto ulteriormente affinata. Ma c’è grande soddisfazione anche per il fatto che i nuovi collettori di scarico segnano il ritorno del classico rombo del V8 di una volta, anche se meno rumoroso".
La cilindrata da 730 CV - Il V8 Scania è offerto in quattro classi di potenza, tra cui un’inedita di 650 CV con coppia di 3300 Nm. La maggiore resta quella da 730 CV, che offre coppia massima di 3500 Nm. In questo caso, il propulsore monta lo stesso sistema di post-trattamento di nuova concezione degli altri tre motori V8, ma se ne distingue per il 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 CV è dotato di pompa dell'acqua disinseribile, ma il sistema di iniezione è rimasto invariato, così come altri sistemi ausiliari.
"Questo motore può essere utilizzato in condizioni molto variabili – sottolinea Olsson - magari con combinazioni di peso complessivo superiore a 60 ton e a vuoto nel viaggio di ritorno. I clienti alla ricerca della potenza e della maneggevolezza offerte dal 730 CV sono molto 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, quello nuovo offre comunque un risparmio di carburante fino al 5,5%".
Le altre potenze: la soluzione di Miller - Le altre potenze sono 520, 580 e 650 CV, tutte erogate a da 950 a 1350 giri/min, con coppia massima rispettivamente di 2700 Nm, 3000 Nm e 3300 Nm. In questi casi, il trattamento dei gas di scarico avviene solamente tramite sistema SCR. Per risolvere il problema del motore di grande dimensione che eroga potenza relativamente bassa, pompando troppa aria in relazione al calore in eccesso che produce, è stata recuperata una tecnologia inventata negli anni Cinquanta dall'ingegnere americano Ralph Miller, basata sul fatto che, usando un profilo speciale sull'albero a camme per le valvole di aspirazione, queste possono restare aperte più a lungo del normale nella fase di compressione. In questo modo viene pompata meno aria fresca al motore, contribuendo a mantenere elevata la temperatura di esercizio a beneficio del sistema SCR. "Il ciclo Miller è efficace sia per il post-trattamento che per la riduzione del consumo di carburante", spiega Olsson. "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 ton, per i quali il peso non rappresenta più un problema ".
Il sistema SCR per questo motore così potente è stato scelto perché “richiede 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".
Altre soluzioni per ridurre i consumi: pompa olio, raffreddamento motore,  compressore aria  - Gli ingegneri Scania hanno poi adottato anche altre soluzioni per ridurre i consumi di carburante di un altro 2%. Una riguarda la pompa dell'olio, dove un termostato assicura un aumento più veloce della pressione dell'olio all'avviamento del veicolo e permette di mantenerlo a una temperatura più elevata rispetto al passato, riducendo l'attrito e il consumo di carburante. La portata della pompa può essere regolata tramite un getto d'olio che agisce su una valvola sensibile alla pressione. Discorso simile per l'impianto di raffreddamento del motore: grazie a un sistema di monitoraggio termostatico avanzato e ad una pompa dell'acqua a capacità variabile, il motore mantiene una temperatura di esercizio più elevata di diversi gradi rispetto alla generazione precedente, senza alcun rischio di surriscaldamento. Sia qui che nell’esempio precedente si riduce l'attrito e di conseguenza il consumo di carburante. Infine c’è il compressore dell'aria, montato ora 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.

 

Ecco in sintesi come si conquista il minor consumo di gasolio complessivo:

  • Maggiore compressione e pressione dei cilindri e minore attrito: 1,5-2%.
  • Passaggio dalla tecnologia EGR/SCR alla sola SCR e al turbocompressore a geometria fissa: 1,5%.
  • Nuovo sistema di post-trattamento per migliore nebulizzazione dell’AdBlue, post-trattamento ottimizzato dei substrati e minori perdite di pressione: 1,5%.
  • Nuovi sistemi ausiliari disinseribili per tipologie di impiego normali e ripetitive: 1,5-2%.
  • Migliorie aerodinamiche veicoli Scania di nuova generazione: 2% (nel trasporto a lungo raggio).

© RIPRODUZIONE RISERVATA - Uomini e Trasporti

 

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