09
listopada
2016
|
01:00
Europe/Warsaw

Mocniejsze, oszczędniejsze i czystsze

W 2017 roku największa strategiczna ofensywa silnikowa w historii Mercedes-Benz wejdzie w decydującą fazę. Po tym, jak wiosną br. zadebiutowała 4-cylindrowa jednostka wysokoprężna w najnowszej Klasie E, już za kilka miesięcy pojawią się cztery kolejne nowości: dwie 6-cylindrowe jednostki rzędowe - benzynowa i wysokoprężna - oraz benzynowe motory R4 i V8 biturbo. Równocześnie na rynek trafią przełomowe technologie, takie jak alternator zespolony z rozrusznikiem (ISG), 48-woltowa instalacja elektryczna czy elektryczna sprężarka (eZV). Rozwiązania te są dostrajane do charakterystyki poszczególnych pojazdów na najnowocześniejszych stanowiskach testowych w nowo uruchomionym Centrum Integracji Napędów (AIZ) w Sindelfingen.

 

„Są mocniejsze, oszczędniejsze i czystsze - nowa, modułowa rodzina silników oferuje odpowiednie jednostki dla każdego modelu” - mówi 62-letni prof. Thomas Weber, Członek Zarządu Daimler AG odpowiedzialny za badania w koncernie Daimler AG i rozwój osobowych Mercedesów. „Systematyczna optymalizacja silników odgrywa kluczową rolę na naszej mapie drogowej w kierunku zrównoważonej mobilności. Równocześnie jednostki powinny być projektowane z uwzględnieniem wszystkich wymagań - obecnych i przyszłych. Jednym z głównych czynników odpowiedzialnych za powodzenie nowych konstrukcji jest kompleksowa elektryfikacja układów napędowych”.

 

Kompleksowa elektryfikacja: nowy 6-cylindrowy silnik benzynowy M 256

Nowa, benzynowa rzędowa „szóstka” M 256 reprezentuje najnowsze możliwości elektryfikacji - w tym zastosowania 48-woltowej instalacji elektrycznej. Inteligentny układ turbodoładowania korzystający z elektrycznej sprężarki pomocniczej (eZV) oraz alternator zespolony z rozrusznikiem (ISG) zapewniają jej korzystną charakterystykę bez zjawiska turbodziury. Zespół ISG odpowiada za hybrydowe funkcje napędu, w tym boost (dodatkowa siła napędowa podczas przyspieszania) oraz odzyskiwane energii i pozwala ograniczyć zużycie benzyny w stopniu zarezerwowanym dotąd dla wysokonapięciowych technologii hybrydowych. W skrócie: nowy silnik 6-cylindrowy M 256 oferuje osiągi jednostki 8-cylindrowej przy znacznie niższym zapotrzebowaniu na paliwo. Jego premiera odbędzie się w przyszłym roku pod maską nowej Klasy S.

Systematyczna elektryfikacja zwalnia z konieczności stosowania napędu pasowego do zasilania urządzeń pomocniczych z przodu silnika, a to pozwala skrócić jego łączną długość. Z kolei wąska konstrukcja, w połączeniu z odseparowaniem układu dolotowego i wydechowego, zapewnia przestrzeń dla zamontowania elementów układu oczyszczania spalin. 48-woltowa instalacja elektryczna obsługuje nie tylko duże odbiorniki prądu, takie jak pompa wody czy kompresor klimatyzacji, ale również alternator zespolony z rozrusznikiem (ISG), którego zadaniem jest również przekazywanie do akumulatora energii odzyskanej w wysokowydajnym procesie rekuperacji.

 

Kolejnym atutem 6-cylindrowej jednostki rzędowej są znakomite parametry. Moc i maksymalny moment obrotowy plasują się na poziomie znanym z obecnych silników V8, tj. ponad 300 kW (408 KM) i więcej niż 500 Nm. W porównaniu z poprzednią V-szóstką emisja CO2 spadła o około 15%. Nowy motor ma pojemność 500 ccm na jeden cylinder - taką samą jak zaprezentowana niedawno nowa rodzina jednostek wysokoprężnych oraz najnowsza gama 4-cylindrowych silników benzynowych.

 

Najmocniejszy w historii silnik wysokoprężny montowany w osobowych Mercedesach: 6-cylindrowa jednostka OM 656

Nowa, topowa jednostka w rodzinie silników wysokoprężnych również ma 6 cylindrów w układzie rzędowym. Oznaczona jako OM 656, otrzymała m.in. stopniowane misy spalania, dwustopniowy układ turbodoładowania, a także - po raz pierwszy - zmienne fazy rozrządu CAMTRONIC. W jej konstrukcji połączono aluminiowy blok ze stalowymi tłokami oraz udoskonaloną powłoką gładzi cylindrowych NANOSLIDE®. I chociaż w porównaniu z poprzednikiem - OM 642 - moc nowego silnika znacznie wzrosła (ponad 230 kW/313 KM zamiast 190 kW/258 KM), jego zużycie paliwa spadło o ponad 7%.

Podobnie jak znany z nowej Klasy E 4-cylindrowy motor OM 654, nowa 6-cylindrowa jednostka wysokoprężna OM 656 została zaprojektowana z myślą o spełnieniu przyszłych norm emisyjnych (bazujący na warunkach rzeczywistych cykl RDE - Real Driving Emissions). Zintegrowana koncepcja technologiczna w postaci nowych, stopniowanych mis spalania i wielodrożnej recyrkulacji spalin, po raz pierwszy połączona ze zmiennymi fazami rozrządu, otwiera drogę do dalszego ograniczenia zużycia paliwa i uzyskania wyjątkowo niskiej emisji spalin. Wszystkie elementy układu odpowiadającego za ich skuteczne oczyszczanie zamontowano bezpośrednio przy silniku - w rezultacie wytraca on mniej ciepła i ma wyjątkowe korzystne warunki pracy. Efekt ten wzmacnia regulacja wydechowego wałka rozrządu CAMTRONIC, która pomaga w nagrzewaniu się układu wydechowego bez wpływu na zużycie paliwa.

 

Liczba cylindrów dopasowana do potrzeb: nowy silnik V8 biturbo (M 176)

Dynamiczne rozwijanie mocy w połączeniu z wysoką efektywnością: nowa jednostka V8 biturbo, oznaczona jako M 176, to jedna z najoszczędniejszych V-ósemek na świecie. Wyróżnia ją system odłączania cylindrów przy częściowym obciążeniu oraz umieszczenie turbosprężarek pomiędzy rozwidlonymi głowicami. Z pojemności 3982 ccm motor osiąga moc ponad 350 kW (476 KM) i około 700 Nm maksymalnego momentu obrotowego, dostępnego od 2000 obr./min. Nowa jednostka zużywa o ponad 10% mniej benzyny od 455-konnego poprzednika. Jej premiera nastąpi w przyszłym roku pod maską nowej Klasy S.

Aby dodatkowo obniżyć zużycie paliwa, nowy silnik M 176 odłącza połowę cylindrów przy częściowym obciążeniu. W tym celu wykorzystuje układ zmiennych faz rozrządu CAMTRONIC. Nie tylko ogranicza to straty, jakie powodowałaby praca czterech dezaktywowanych cylindrów, ale jednocześnie, z uwagi na zmianę charakterystyki, zwiększa efektywność czterech pozostałych.

 

Sportowe parametry: nowy 4-cylindrowy silnik benzynowy M 264

4-cylindrowy silnik Mercedes-Benz o pojemności 2 litrów (oznaczenie M 264) rozwija moc jednostkową w wysokości około 100 kW na 1 litr pojemności - a tym samym plasuje się w kategorii mocowej zarezerwowanej dotąd dla motorów 6-cylindrowych. W zestawieniu z porównywalną „szóstką” zużywa jednak znacznie mniej paliwa. Silnik M 264 wyróżnia się turbosprężarkami twin-scroll, 48-woltowym rozrusznikiem-alternatorem z napędem pasowym (BSA) oraz 48-woltową pompą wody.

BSA odpowiada też za funkcje hybrydowe, które obniżają zużycie paliwa:

  • Łatwy rozruch: uruchamianie silnika i ruszanie z miejsca są praktycznie niesłyszalne
  • Dodatkowy zastrzyk siły napędowej (boost) nawet do 2500 obr./min
  • Odzyskiwanie nawet do 12,5 kW energii
  • Przesunięcie punktu obciążenia pozwala na pracę w korzystniejszym obszarze mapy silnika
  • „Żeglowanie” z wyłączonym silnikiem

Aby uzyskać wysoką moc maksymalną i spontaniczną reakcję na gaz, inżynierowie Mercedes-Benz zastosowali turbodoładowanie twin-scroll. W przeciwieństwie do konwencjonalnych rozwiązań obudowa turbosprężarki twin-scroll ma dwa osobne kanały spalin, po jednym na każdą parę cylindrów. Rozdzielony dopływ spalin do wirnika pozwala wygenerować wyższy moment obrotowy na niskich obrotach i wysoką moc maksymalną. W celu zwiększenia efektywności zastosowano także układ dolotowy CAMTRONIC i pakiet rozwiązań ograniczających tarcie.

 

Jeszcze „czystsze” silniki benzynowe: seryjnie z filtrem cząstek stałych

Aby zapewnić dalszy postęp w dziedzinie ekologii, Mercedes-Benz - jako pierwszy producent na rynku - decyduje się na szeroką skalę wprowadzić filtry cząstek stałych także w silnikach benzynowych. Po ponad 2 latach pozytywnych doświadczeń z wyposażonym w taki filtr modelem S 500 w 2017 roku otrzymają go benzynowe warianty Klasy S z jednostkami M 256 i M 176. Następnie filtr cząstek stałych będzie stopniowo wprowadzany w kolejnych modelach: nowych, modernizowanych lub przy okazji wdrażania nowych generacji silników, takich jak M 264. Później planowane jest zastosowanie filtrów w także obecnych seriach modelowych.

Filtr cząstek stałych dla silników benzynowych pozwoli zredukować emisję drobnych cząstek sadzy. Jak to działa? Strumień spalin przechodzi przez filtr o strukturze plastra miodu, podzielonej na równoległe kanaliki zamknięte z jednej lub drugiej strony (dolotowej lub wylotowej). Taka struktura wymusza na spalinach przepływ przez porowate ścianki filtra, a te wychwytują cząsteczki sadzy. Filtr może być regenerowany w sposób ciągły, zależnie od warunków jazdy.

 

Nowe Centrum Integracji Napędów (AIZ): najnowocześniejsze stanowiska testowe

Latem 2016 roku otwarto nowe Centrum Integracji Napędów Mercedes-Benz (AIZ) - jeden z najbardziej zaawansowanych ośrodków testowych w branży motoryzacyjnej. We wnętrzu nowoczesnego budynku w Sindelfingen zlokalizowano 10 stanowisk do testowania pojazdów, przeznaczonych do celów takich jak dostrajanie silnika i skrzyni biegów pod kątem komfortu, dynamiki oraz zwinności. Na uwagę zasługuje tu m.in. stanowisko testowe z aparaturą do precyzyjnego mierzenia momentu obrotowego bezpośrednio na kołach oraz wysokościowa komora klimatyczna, która za pomocą podciśnienia symuluje warunki jazdy na wysokości nawet 5000 m n.p.m. i temperaturę do minus 30°C. W tym czasie pojazd jest w pełni automatycznie badany na hamowni podwoziowej. 

 

Budynek AIZ, zlokalizowany na terenie Centrum Technologii Mercedes-Benz (MTC) w Sindelfingen, mieści 10 stanowisk testowych do strojenia pojazdów i ich układów napędowych. Do jego wzniesienia zużyto 16,8 tys. m3 betonu - co odpowiada pojemności 5 basenów olimpijskich, a także 2,5 tys. ton wzmocnionej stali. Projektanci budynku zadbali o aspekty ekologiczne: 98% elektrycznej energii hamowania, wygenerowanej na stanowiskach testowych, trafia z powrotem do lokalnej sieci. Układ klimatyzacji poszczególnych stanowisk przez dwie trzecie roku pozostaje neutralny energetycznie, tzn. nie pobiera prądu z zewnątrz. Jeśli przyjąć, że wszystkie stanowiska testowe pracują jednocześnie, oznacza to równowartość zaopatrzenia w energię około 7500 gospodarstw domowych.

 

Rozbudowa Centrum Technologii Mercedes-Benz

Nowe Centrum Integracji Napędów powstało w ramach rozbudowy i przebudowy Centrum Technologii Mercedes-Benz (MTC) w Sindelfingen. Działają tu już: nowy symulator jazdy, klimatyczne tunele aerodynamiczne oraz wysoce zaawansowany tunel aeroakustyczny. Do 2018 roku na terenie ośrodka powstanie też najnowocześniejsze centrum bezpieczeństwa pojazdów, centrum testowania elektroniki i centrum komputerowe. To ostatnie, zlokalizowane na górnym piętrze budynku AIZ, będzie korzystało z energii wygenerowanej na stanowiskach testowych - posłuży ona do zasilania i chłodzenia komputerów.

W Centrum Technologii mieści się siedziba oddziału odpowiedzialnego za badania w koncernie Daimler i rozwój osobowych Mercedesów, w tym za ich design.