Ağır kamyonlarda otomatikleşmiş manuel şanzımanlar

Bugün Avrupa’da bir ağır çekici sipariş ettiğinizde şanzıman kararı büyük ölçüde sizin yerinize verilmiş olur. Volvo, FH, FM ve FMX’in tamamında I-Shift’i standart olarak sunar. Actros L, Mercedes PowerShift Advanced ile; TGX, TipMatic ile; DAF XG+, ZF TraXon ile; Scania S-series ise Opticruise ile gelir. Manuel şanzıman yasaklanmadı; rekabette geride kaldı. Onun yerini alan şeyi doğru adlandırmak önemlidir, çünkü “otomatik” ifadesi farklı bir ekonomiye sahip bambaşka bir makineyi tanımlar.

Otomatikleşmiş manuel şanzıman aslında nedir

AMT, sürücünün devre dışı bırakıldığı bir manuel şanzımandır. Dişli takımları, şaftlar ve dog kavramalar (dog clutch) manuel bir şanzımandakiyle aynıdır. Tork konvertörü, planet dişli takımı ya da hidrolik güç yolu yoktur. Eklenen şey tahriktir (actuation) — vites çatalları ve debriyaj üzerinde pnömatik ya da elektrikli aktüatörler — buna ek olarak ne zaman vites değiştirileceğine karar veren bir kontrol ünitesi.

Vites değişimi tek başına mekanik bir olay değil, koordineli bir dizi işlemdir: ECU motor torkunu keser, aktüatör mevcut vitesi boşa alır, şanzımanın giriş tarafındaki bir fren şaftı bir sonraki oran için senkron hıza getirir ve vites takılır. Ana debriyaj, kalkışta ve manevrada kullanılır; araç hareket halindeyken vites değişimlerinin çoğu ona dokunulmadan gerçekleşir.

Uzun mesafe taşımacılığında AMT’nin tork konvertörlü otomatiğin önüne geçmesinin — tersi değil — nedeni bu mimaridir. ZF, 12 vitesli ağır hizmet tipi AMT’si TraXon için %99,7 şanzıman verimliliği ve kilogram başına 12,83 Nm tork yoğunluğu beyan etmektedir; şirket 2023 yılında toplam üretimde bir milyon üniteyi geçmiştir. Bir tork konvertörü doğrudan bir mekanik güç yoluyla rekabet edemez ve çalışma ömrünün büyük bölümünü en yüksek viteste geçiren bir kamyonda, en yüksek vitesteki verimlilik tartışmanın tamamıdır. Tork konvertörlü otomatikler, kalkış davranışının ve düşük hızdaki kontrolün yakıttan daha önemli olduğu yerlerde varlığını sürdürür: çöp toplama, itfaiye araçları, havalimanı yer hizmet ekipmanları.

Manuel şanzıman neden kaybetti, ve nedeni konfor değildi

Üç gerekçe, her birinin ne kadar para hareket ettirdiğine göre kabaca sıralanmış.

Birincisi tutarlılıktır. Manuel bir şanzıman, o gün direksiyondaki sürücünün yapabildiği yakıt ekonomisini verir ve bir filodaki en iyi ile en kötü sürücü arasındaki fark, bu sınıftaki herhangi iki kamyon arasındaki şartname farkından daha geniştir. Bir AMT, yağmurlu bir pazartesi günü de iyi bir günde olduğu gibi aynı şekilde vites değiştirir.

İkincisi aktarma organlarının korunmasıdır. Kontrol ünitesi, motoru aşırı devirdirecek ya da aktarma organlarını darbeli yükleyecek bir oranı seçmez ve kamyonu bir eğimde tutmak için debriyajı kaydırmaz. Ağır bir katarda, bir yokuşta nasıl kalkış yapıldığının aktarma organlarının ömrüyle ilgisi, toplam kilometreden daha fazladır.

Üçüncüsü işgücüdür. Vites değiştirme becerisi gerektirmeyen bir kamyon, onu yasal olarak ve yetkinlikle kullanabilecek kişi havuzunu genişletir ve yeni bir sürücüyü üretken hale getirme süresini kısaltır. Sürücü arzının filo büyümesinin önündeki kısıt olduğu yerlerde — ki bu Avrupa’nın büyük bölümü için geçerlidir — bu bir konfor özelliği değildir.

Vites sayısı, ve neden on iki

On iki ileri vites Avrupa’daki standart yapılanmadır: ana kutudaki az sayıda oranın bir splitter ve bir range grubuyla çarpılmasıyla elde edilir. Birbirine yakın aralıklı on iki basamak, dar bir ekonomik bant aralığına sahip modern bir dizel motorun, geniş aralıklı oranlar arasında zorlanmak ya da aşırı devirlenmek yerine, dalgalı arazide bu bandın içinde kalmasını sağlar.

On ikinin üzerinde, genellikle ekonomiden çok kalkış yeteneği (startability) satın alırsınız. Scania’nın ağır hizmet tipi Opticruise şanzımanları — G25, G33 ve G38 — daha düşük bir süper sürünme vitesi ve sekiz adede kadar ek geri vites dahil olmak üzere 14 vitesli bir oran aralığı sunar, 770 hp’ye kadar motorları kapsar ve standart versiyondan yalnızca yaklaşık beş kilogram daha ağırdır. Volvo’nun sürünme vitesli I-Shift’i aynı işi farklı bir yoldan yapar. Bu ek oranlar, çok ağır bir katarı bir yokuşta harekete geçirmek ve sahada kontrollü şekilde sürünmek içindir — bir otoyolda yakıt tasarrufu yapmak için değil. Ana yollarda 40 ton taşıyorsanız, bu oranlar taşıdığınız ama hiç kullanmadığınız bir ağırlıktır. Katar ağırlıklarının arka dingil grubuna bağlı olarak 78 tondan başladığı Scania S-series’te ise bu oranlar yerini fazlasıyla hak eder.

Vites sayısının içinde saklı diğer seçim ise en üst kademede overdrive ile direkt dişli (direct drive) arasındaki tercihtir. Direkt dişli, en yüksek oranda daha verimli olan yoldur; overdrive ise sayısal olarak daha yüksek bir diferansiyel oranının kullanılmasına imkân tanır, böylece kamyon eğimlerde daha iyi çeker. Bu bir zevk meselesi değil, rotalarınızın yapısıyla ilgili bir karardır.

Kalan kazanımlar öngörüde

Mekanik tartışma büyük ölçüde çözülmüş durumda. Geriye kalan, yolun bundan sonra ne yapacağını bilmek.

Mercedes-Benz’in Predictive Powertrain Control sistemi, bir elektronik ufuk (electronic horizon) oluşturmak için GPS konumunu kayıtlı üç boyutlu yol haritalarıyla birleştirir, ardından ileride yer alan eğimlere, tepe noktalarına, viraj yarıçaplarına, hız limitlerine ve kavşak önceliklerine göre yol hızını ve vites seçimini ayarlar. Mercedes’e göre sistem, Avrupa’daki kırsal yollar ve ana yolların %95’inden fazlasını tanımakta, sistemi olmayan bir araca kıyasla yüzde beşe kadar yakıt tasarrufu sağlamakta ve şanzımanın EcoRoll serbest sürüş (coasting) modunu sürekli optimize ederek kamyonun bir inişe hızlanarak girmek yerine kendi momentumunu kullanmasını sağlamaktadır. Actros L’de bu özellik, zaten yüksek bir viteste tutmak üzere tasarlanmış bir aktarma organları grubuyla birlikte gelir — 1.100 rpm’de azami tork, ayrıca on ikinci viteste Top Torque. Volvo’nun I-See sistemi ise aynı sonuca bir haritayı okumak yerine tekrarlanan seferlerden topografyayı öğrenerek ulaşır.

Bütün bunların manuel bir şanzımanla işe yaramamasının nedeni, bir öngörünün ancak her seferinde bir şey ona göre hareket ederse değerli olmasıdır. Bir tepe noktasında vites düşürmek yerine on ikinci viteste kalmak ya da bir inişten üç yüz metre önce serbest sürüşe (coast) geçmek, sürücünün fark ettiği anlarda değil, her tepe noktasında ve her inişte gerçekleşmek zorundadır.

Çift kavramalı (dual clutch) şanzımanlar ve maliyetini nerede karşılıyor

Volvo, 2014 yılında ağır bir kamyonda ilk çift kavramalı şanzıman olan I-Shift Dual Clutch’ı tanıttı. İki eş merkezli giriş şaftı ve iki kavrama, mevcut vites hâlâ güç aktarırken bir sonraki vitesin önceden seçilmesine imkân tanır; böylece geçiş torkta hiçbir kesinti olmadan gerçekleşir ve katar, vites değişimi sırasında yol hızı kaybetmez. Bu sistem, standart I-Shift’in yanında Volvo FH’de opsiyon olarak sunulmaktadır.

Bunun için para ödemek, tork kesintisinin ölçülebilir bir maliyeti olduğu yerlerde değerlidir: dalgalı arazide ağır katarlar, sürekli eğimlerde kereste ve tanker işleri, sürekli hız değişimi olan dağıtım rotaları. Düz ana yollarda 40 tonla yapılan taşımacılıkta ise modern bir tek kavramalı AMT yeterince hızlı vites değiştirdiğinden gerekçe önemli ölçüde zayıflar.

Vites değiştirme hızı, gelişimin diğer koludur ve yeni bir mimariden çok kademeli bir mühendislik iyileştirmesidir. Volvo’nun 2022 I-Shift güncellemesi, vites değişimlerinin %30’a kadar daha hızlı olduğunu iddia etti; bu, daha hassas sensörler, daha hızlı bir mikroişlemci üzerinde yeni yazılım, vites değişiminden önce daha erken tepki vermesi için şanzıman freninde eklenen bir disk ve vites çatalı, debriyaj ve şanzıman freni tahrikindeki azaltılmış hava hacmiyle sağlandı.

Şanzıman artık neden bir sertifikasyon kalemi

Üreticilerin şanzıman kayıpları konusunda ondalığın üçüncü basamağına kadar tartışmasının düzenleyici bir nedeni var. AB’de ağır hizmet tipi araçların CO2 değeri bir şasi dinamometresinde ölçülmez; Komisyon’un Araç Enerji Tüketimi Hesaplama Aracı olan ve kullanımı Regulation (EU) 2017/2400 ile zorunlu kılınan VECTO ile simüle edilir. Şanzıman sürtünmesi, yuvarlanma direnci, hava direnci, kütleler ve ataletler, yardımcı güç tüketimi ve motor performansının yanı sıra, vites başına beyan edilen tork kayıplarıyla birlikte bu aracın girdi parametrelerinden biridir.

Bu durum, şanzıman verimliliğini yalnızca bir satış iddiası olmaktan çıkarıp, üreticinin beyan ettiği filo değerinin karşılaştırıldığı bir sayı hâline getirir. Şanzımanın, kamyon üreticilerinin fiyata göre satın aldığı bir bileşen olmaktan çıkmasının nedeni de budur.

Şartname belirlerken ya da ikinci el alırken nelere bakılmalı

Vites sayısını yapılan işe uygun seçin. Sürünme oranları, ağır yükle bir yokuşta kalkış içindir; bunları 40 tonluk bir ana yol operasyonu için şartname olarak belirlemek size boş ağırlıktan başka bir şey kazandırmaz. En üst vitesin direkt mi yoksa overdrive mı olduğunu ve bunun broşürden çok rotalarınızdaki eğimlere uyup uymadığını belirleyin.

İkinci el bir kamyonda, öngörülü işlevlerden hangilerinin gerçekten etkin olduğunu öğrenin. Harita tabanlı sistemler, kamyon üretilirken sipariş edilmiş ya da edilmemiş yazılım özellikleridir ve şanzıman donanımı her iki durumda da aynı görünür. Otomatik şanzımanlı olarak reklamı yapılan bir kamyon ile tam öngörülü kontrolle çalışan bir kamyon, yakıt açısından birbirinden farklı önermelerdir ve bunları yalnızca evraklar birbirinden ayırt eder.