MAN punta sull'SCR con il nuovo D15

Per il range che va dai 300 ai 400 CV, un motore da 9 litri rappresenta la cilindrata ideale (9.036,59 cc). Una lacuna nella serie di motori MAN che oggi viene colmata con il nuovo D15.

Questo motore montato  verticalmente ha una potenza che va dai 280 ai 360 CV (206-265 kW) e soddisfa già i requisiti della norma antinquinamento Euro 6d. L’unica novità tecnica è rappresentata dall’impiego della tecnologia SCR (Selective Catalytic Reduction), al fine di sostituire il ricircolo dei gas di scarico. In combinazione con il filtro a rigenerazione continua (Continuously Regerating Trap ­ CRT), le emissioni di NOx vengono quasi completamente eliminate. Per adottare questa soluzione, i componenti che influenzano la carburazione sono stati adattati appositamente a questo tipo di funzionamento. Nell’ambito del nuovo sistema  d’iniezione Common Rail, il turbocompressore può essere progettato per ottimizzare il grado di efficienza. Per esempio, tramite una diversa configurazione degli ugelli e attraverso la geometria della camera di combustione i progettisti MAN possono ottenere una vorticosità ottimale del carburante.

Tra le altre novità nel motore troviamo anche i nuovi pistoni e le valvole bombate che consentono una pressione d’iniezione fino a 2.500 bar e una pressione di accensione fino a 230 bar. La forma bombata delle valvole riduce a zero lo scorrimento durante l’apertura e la chiusura delle valvole e quindi l’usura tra la valvola e la sua sede nella testa cilindri. Oltre alle valvole bombate, nei motori MAN della serie D15 sono stati mantenuti i pistoni in acciaio, che convincono per la loro lunga durata ed elevata affidabilità. Tra i nuovi componenti del Common Rail, c’è una nuova valvola di regolazione della pressione (PRV, Pressure Relief Valve). Questa valvola azionata meccatronicamente garantisce la pressione d’iniezione nel collettore ad alta pressione comune a seconda dello stato di funzionamento. Durante il funzionamento normale, la PRV si chiude senza corrente, bensì tramite una forza meccanica generata dalla molla, affinché nel collettore l’intera pressione resti a disposizione di tutti gli iniettori. Durante il funzionamento dinamico, durante il cambio di marcia o l’arresto del motore, la PRV si apre per mezzo di un elettromagnete. In questo modo il carburante defluisce dal collettore al condotto di ritorno del carburante e la pressione nel collettore si riduce al livello desiderato.

D1556 LOH: leggero, silenzioso, pulito 
Conseguenza positiva di una pressione d’iniezione elevata è la micropolverizzazione del carburante e quindi una combustione efficace. Questo si traduce in consumi contenuti e ridotte emissioni di gas di scarico. Inoltre l’elevata compressione ha un impatto positivo sulla partenza a freddo. Le pressioni medie più elevate al contempo consentono di sfruttare meglio il D15 da un punto vista termodinamico, contribuendo a un migliore bilancio complessivo, poiché viene trasformata più energia in propulsione e meno in calore. Tuttavia il post-­trattamento dei gas di scarico con tecnologia SCR richiede un’elevata temperatura dei gas di scarico stessi. Per mantenere la temperatura costantemente elevata anche durante un funzionamento parziale, per esempio da fermo o con un ridotto carico del veicolo, il D15 dispone di una valvola a farfalla posta davanti al motore per la regolazione dell’aria di alimentazione. Questa accelera il riscaldamento del motore, facendo in modo che la temperatura dei gas di scarico necessaria venga raggiunta più velocemente. La valvola per la regolazione dell’aria di alimentazione, insieme al portello di immissione dell’aria dello scarico dietro al motore, favorisce la gestione della temperatura per un funzionamento ottimale dell’impianto di scarico.

Nei nuovi autobus urbani MAN, il D1556 LOH sostituisce il D2066 LUH, montato sinora su questi veicoli. Proprio come il D20, anche il nuovo motore si contraddistingue per un comportamento di marcia dinamico molto buono, condizionato dalla configurazione ottimale del turbocompressore, ma con un peso inferiore e una maggiore efficienza. La riduzione del peso contribuisce a una migliore ripartizione dei carichi sugli assi, alleggerendo quello posteriore. Si tratta di un fattore molto importante soprattutto in caso di grande sbalzo e di un’ampia superficie destinata ai passeggeri in piedi, poiché aumenta il carico utile. Inoltre un peso inferiore contribuisce anche a un ridotto consumo di carburante. La riduzione del peso è stata raggiunta anche grazie a una costante ottimizzazione dei singoli componenti, ottenuta già durante la fase di progettazione grazie a moderni procedimenti di simulazione. In  molti casi è stato possibile trovare una struttura ottimale dal punto di vista della capacità di carico che garantisca anche una maggiore durata dei componenti, nonostante essi siano più leggeri. Altre soluzioni per ridurre il peso sono state l’uso dell’alluminio al posto di acciaio e ferro, per esempio per il supporto del compressore del refrigerante, e il montaggio diretto dei componenti periferici al basamento. In seguito a questi interventi, il rapporto peso/potenza del D1556 LOH è migliorato raggiungendo i 2,5 kg/CV (3,4 kg /kW). Un altro vantaggio derivante dai nuovi materiali e procedimenti di costruzione, oltre alla riduzione del peso, è il miglioramento della rumorosità. I componenti con un’ampia superficie irradiante, come per esempio il coprivalvole, sono realizzati con rinforzi in plastica della struttura. Così facendo si riduce, per esempio, il rumore derivante dal meccanismo della distribuzione della testa cilindri. Inoltre nelle dentellature superiori, per esempio dal manovellismo all’albero a camme, vengono utilizzati dei moduli più piccoli. In questo modo ci sono sempre più denti in presa, che oltre alla riduzione del peso, portano a un vantaggio acustico e soprattutto alla quasi totale assenza di logoramento e quindi di manutenzione. 

Ad alta efficienza 
Con questo “dimagrimento”, il D15 rispetto ai motori precedenti non ha perso nulla quanto a efficienza. Al contrario, la coppia massima si raggiunge già a un numero di giri più basso. Concretamente: una coppia massima di 1.200 Nm a 800 - 1600 giri/min nel motore da 280 CV, di 1.400 Nm a 900-1.600 giri/min nella variante da 330 CV, di 1.600 Nm a 900-1.550 giri/min in quelli con motorizzazione da 360 CV.

A differenza di un motore comparabile con ricircolo dei gas di scarico, il nuovo turbocompressore a uno stadio utilizza l’intera massa dei gas di scarico per un incremento dell’efficienza. Parallelamente a un consumo conveniente, le altre conseguenze sono un’erogazione di potenza ottimale e una buona risposta del motore. Da 280 a 360 CV di potenza, il motore è dotato di una wastegate che all’occorrenza conduce una parte dei gas di scarico nel turbocompressore, in modo che non si sovraccarichi in caso di elevato regime del motore. Come con il D2676 LOH, montato sugli autobus turistici di MAN e NEOPLAN, anche il D15 è dotato di una pompa del liquido di raffreddamento regolata. A differenza dalle pompe del liquido di raffreddamento diffuse finora, che sono fisse e in costante funzionamento, questa pompa utilizzata da MAN regolata al massimo dei giri consente un pompaggio del liquido di raffreddamento adeguato al  fabbisogno. La regolazione della potenza è continua e avviene tra il 20% e il 95%. Così se non c’è grande necessità di raffreddamento, per esempio a velocità ridotta o nelle operazioni a basso carico, la potenza meccanica della pompa del liquido di raffreddamento viene ridotta dell’80%. Ne consegue un potenziale risparmio di carburante.

Inoltre, MAN ha equipaggiato il nuovo D15 con una regolazione dei componenti del raffreddamento, come il ventilatore e la pompa del liquido di raffreddamento, adeguata al fabbisogno. Oltre alla registrazione della temperatura del liquido di raffreddamento, una particolarità è la rilevazione della pressione d’ingresso nell’impianto di raffreddamento. In questo modo si può riconoscere per tempo un calo della pressione d’ingresso del liquido di raffreddamento ed eventualmente adottare  delle contromisure per evitare danni ai componenti. Così, grazie a un funzionamento del motore efficiente dal punto di vista energetico, si incrementa la sicurezza di esercizio e diminuisce il consumo di carburante. Un importante contributo per il raffreddamento del motore è dato anche dall’olio motore e dalla lubrificazione. Il raffreddamento previene un eccessivo riscaldamento dell’olio, che comporterebbe il suo danneggiamento e quindi un cambio più frequente. D’altro canto però se la temperatura è troppo bassa aumenta l’attrito e anche il consumo di carburante. Per evitare i picchi di temperatura, MAN punta su un radiatore dell’olio ottimizzato (scambiatore di calore). Inoltre un bypass del radiatore dell’olio con termostato consente di aumentare la temperatura media dell’olio nelle operazioni a freddo e a basso carico, per ridurre la perdita di attrito nel motore. 

MAN EfficientHybrid: l'intelligenza al potere 
Il nuovo D15 può essere integrato con il nuovo modulo mild hybrid MAN EfficientHybrid, che favorisce il buon funzionamento del motore diesel e la sensibile riduzione del consumo di carburante. Durante la  frenata, l’energia recuperata viene immagazzinata in un modulo Ultracap situato sopra il tetto del veicolo e poi utilizzata per caricare la batteria del veicolo o alimentare il sistema elettrico di bordo. Alla base di questo sistema vi è un alternatore collegato al motorino di avviamento e all’albero motore, ossia una macchina elettrica in grado di convertire l’energia meccanica in energia elettrica. Attraverso l’azionamento del generatore, durante la frenata viene recuperata l’energia che la macchina elettrica utilizza alla partenza per avviare il motore. MAN EfficientHybrid è dotato anche di sistema di avvio e arresto del motore. Per ridurre una molteplicità di varianti, il nuovo motore D15 è installato solamente in verticale. Tra gli altri vantaggi, una nuova testa cilindri ottimizzata per lo spazio di montaggio contribuisce a un’altezza costruttiva complessiva ridotta. I canali di scarico ottimizzati riducono inoltre le perdite durante le variazioni del carico per una combustione efficace con riscontri convenienti in termini di emissioni e consumo di carburante. Il movimento del gas adattato nella camera di combustione inoltre provvede a  basse emissioni di particolato. Gli anelli sede valvola piatti spostano il raffreddamento verso le zone particolarmente calde, bilanciando il carico termico elevato. Grazie all’installazione verticale si ha anche un’ottima accessibilità alle parti utili ai fini della manutenzione, come il filtro del carburante e dell’olio.  Inoltre l’installazione semplice e modulare del motore contribuisce a una riduzione dei costi in caso di manutenzione e assistenza.