Budúcnosť dieselových motorov ukazuje nový štvorvalec Mercedes-Benz

Nový štvorvalcový dieselový motor OM 654 znamená štart priekopníckej rodiny motorov značky Mercedes-Benz.

Ciele vývoja boli vytýčené už pred viac ako štyrmi rokmi. Výsledkom je modulárna koncepcia s osobitným dôrazom na integráciu pohonu do rozličných modelov a celý rad inovácií na základnom motore. Vynikajúce hodnoty úspornosti a emisií zvyšujú postavenie prémiového dieselového motora v budúcnosti a podčiarkujú centrálnu úlohu, ktorú hrá dieselový pohon pri dosahovaní náročných celosvetových klimatických cieľov. Svoju svetovú premiéru oslávi prvý celohliníkový dieselový štvorvalcový motor značky Mercedes-Benz v novej Triede E.

Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced

V špecifikácii požiadaviek na novú architektúru hnacieho ústrojenstva Mercedes boli v roku 2011 stanovené náročné ciele vývoja, ktoré sa premietli do konštrukcie a vývoja. „V novej rodine motorov sme know-how týkajúci sa dieselových motorov značky Mercedes-Benz zbierali viac ako 80 rokov. Nové prémiové dieselové motory sú úspornejšie a silnejšie, ľahšie a kompaktnejšie – a sú pripravené splniť všetky budúce emisné predpisy na celom svete,“ uviedol Prof. Dr. Thomas Weber, člen predstavenstva Daimler zodpovedný za výskum koncernu a vedúci vývoja divízie Mercedes-Benz Cars.

Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced         Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced

„Z nášho pohľadu sú dieselové motory v nákladných a osobných motorových vozidlách nenahraditeľné, ak sa majú emisie CO2 spôsobené dopravou aj naďalej znižovať.“ Výsledkom vývoja nového motora je približne o 13 percent nižšia spotreba a emisia CO2 pri súčasne opäť zvýšenom výkone (143 kW namiesto 125 kW).

Najdôležitejšie inovácie nového motora:

  • Prvý raz štvorvalcový dieselový motor celohliníkovej konštrukcie
  • Oceľové piesty navrhnuté na spaľovanie v stupňovitej priehlbine, klznou vrstvou NANOSLIDE®, so vstrekovaním Common Rail štvrtej generácie
  • Usporiadanie všetkých technológií na čistenie výfukových splodín priamo na motore
  • Výrazne ľahšia a kompaktnejšia konštrukcia: 168,4 kg namiesto 202,8 kg (-17 %), zdvihový objem dva litre namiesto 2,15 litra, odstup valcov 90 mm namiesto 94 mm
  • Nižšia hladina hluku a špičkový kmitový komfort vďaka množstvu opatrení

Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced

Aktuálny štvorvalcový motor OM 651 vyrábaný od roku 2008 je motor s najväčším počtom vyrobených kusov v histórii Mercedes-Benz. Dodáva sa od Triedy A až po Triedu S, pre Triedu V a transportér Sprinter. Aj to zvyšuje význam tejto novinky, pretože zlepšenia efektívnosti tak majú priamy vplyv na spotrebu flotily Mercedes-Benz. Svoju svetovú premiéru zažije nový štvorvalcový motor OM 654 ako 220 d v novej Triede E na jar v roku 2016. Potom sa postupne v rôznych výkonových stupňoch a variantoch začne montovať pozdĺžne aj priečne do palety automobilov značky Mercedes-Benz.

Dôsledne odľahčená konštrukcia: celohliníková konštrukcia

Prvý celohliníkový štvorvalcový dieselový motor značky Mercedes-Benz vo variante 143 kW váži 168,4 kg a je tak o 35,4 kg (17 percent) ľahší ako predchádzajúci agregát s výkonom 125 kW – nový rekord v tejto výkonovej triede. Ak namiesto hmotnosti podľa DIN porovnáme hmotnosť prevádzkyschopného motora so všetkými vedľajšími agregátmi, úspora hmotnosti predstavuje dokonca 46 kg – jednoznačne prínos pre agilnosť a spotrebu paliva.

Hlavnými faktormi na zníženie hmotnosti boli zmenšenie zdvihového objemu, prechod z dvojstupňového na jednostupňové preplňovanie, kľuková skriňa z hliníka vrátane klznej dráhy valcov s technológiou NANOSLIDE® a oba závesy motora z plastu.

Kompaktné rozmery: dôležitý konštrukčný cieľ

Hlavné rozmery základného motora s vŕtaním, zdvihom a odstupom valcov určujú v rozhodujúcej miere konštrukčnú dĺžku a výšku motora. Odstup valcov sa v porovnaní s predchádzajúcim motorom znížil z 94 na 90 mm. Z vŕtania (82,0 mm) a zdvihu (92,3 mm) vyplýva priaznivý obsah individuálneho valca skoro 500 cm³ a tieto parametre umožňujú dosiahnuť optimálnu štíhlosť ojnice z pohľadu horenia a trenia. Hliníková kľuková skriňa je v odolnosti navrhnutá na najvyšší výkon (odolá tlakovým špičkám až 205 barov).

Na zníženie konštrukčnej výšky je pohon vačkových hriadeľov rovnako ako u predchodcu realizovaný na zadnej strane orientovanej smerom k prevodovke. Na ľavej strane motora v zóne chránenej pred nárazom je umiestnené aj vysokotlakové čerpadlo vstrekovania poháňané rozvodovou reťazou.

Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced

Aby bolo možné motor vo vozidle umiestniť čo najhlbšie, vyvažovacie hriadele Lanchester nie sú usporiadané pod kľukovým hriadeľom, ale naľavo a napravo od neho. Aj olejové čerpadlo je rovnako ako u predchodcu umiestnené vedľa kľukového hriadeľa, čo uľahčuje montáž do rôznych architektúr vozidiel.

Kompaktné rozmery motora umožňujú ešte vyššiu flexibilnosť v prispôsobení rozličným typom vozidiel a zvislú montáž agregátu. Ďalší voľný priestor na pravej strane vozidla bol získaný odsadením hnacieho agregátu: zvislá os valcov bola voči stredu kľukového hriadeľa odsadená o dvanásť milimetrov doľava smerom k vstupnej strane. To má za následok aj znížené trenie piestov v klznej dráhe.

Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016MercedMercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced

Zníženie spotreby: nižšie trenie, lepšie spaľovanie

Pri zabudovaní do porovnateľného vozidla spotrebuje nový motor približne o 13 percent menej paliva ako jeho predchodca. Okrem optimalizovaného vedenia vzduchu na sacej a výfukovej strane a použitia systému vstrekovania Common Rail štvrtej generácie s pracovným tlakom až 2 050 barov je za tým aj zníženie interného trecieho výkonu približne o 25 percent. Umožnili to nasledujúce opatrenia:

  • ploché oceľové piesty s inovatívnymi stupňovitými priehlbinami a dlhými ojnicami
  • klzná vrstva dráhy piestov NANOSLIDE®
  • odsadenie hnacieho agregátu
  • zníženie zdvihového objemu
  • úprava mnohých detailov, napríklad v prípade pohonu vačkových hriadeľov

Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced

Nezvyčajná kombinácia: hliníkové teleso motora a oceľové piesty

Na prvý pohľad sa kombinácia hliníkového telesa a oceľových piestov javí nezvyčajne. Pretože oceľ sa vplyvom horúčavy rozťahuje menej ako hliník, horšie odvádza teplo a je ťažšia. Preto sa doposiaľ používajú hliníkové piesty. Stuttgartskí konštruktéri však tieto zdanlivé nevýhody premenili na výhody. Napríklad nižšia rozťažnosť ocele pri zvyšujúcej sa prevádzkovej teplote prináša zvyšujúcu sa vôľu medzi piestom a hliníkovým valcom a znižuje tak trenie o 40 až 50 percent. Vyššia pevnosť ocele v porovnaní s hliníkom súčasne umožňuje použiť veľmi kompaktné, ľahké piesty, ktoré majú v pevnosti dokonca rezervy na budúce požiadavky. A napokon nižšia teplotná vodivosť ocele vedie k vyššej teplote dielcov a zlepšuje tak termodynamický stupeň účinnosti vyššou vznietivosťou a skrátenou dobou zapaľovania.

Ploché oceľové piesty umožňujú predĺžiť ojnicu na 154 mm. Spolu s odsadením radu valcov smerom von sa tak podarilo znížiť bočné sily piestov – v závislosti od pracovného bodu – až o 75 percent.

Kombinácia inovatívnych oceľových piestov a zdokonalenej povrchovej úpravy klzných plôch piestov NANOSLIDE® umožnila zníženie spotreby a emisie CO2 až o štyri percentá. Nižšia spotreba je pritom v spodnom a stredne vysokom rozsahu otáčok, typickom pre každodenné používanie, ešte výraznejšia.

Svetová premiéra v osobnom motorovom vozidle: proces spaľovania v stupňovitej priehlbine

Nový motor OM 654 je prvý dieselový motor určený pre osobné motorové vozidlá, ktorý využíva proces spaľovania v stupňovitej priehlbine od značky Mercedes-Benz – názov vznikol podľa tvaru priehlbiny spaľovacieho priestoru v pieste. Proces spaľovania bol pritom vyvinutý úplne nanovo. Stupňovitá priehlbina v pieste má pozitívny vplyv na priebeh spaľovania, tepelné zaťaženie kritických zón piestu a prenikanie sadzí do motorového oleja. Vďaka zvýšenej rýchlosti horenia sa zvýšila účinnosť v porovnaní s doterajšou priehlbinou v tvare písmena omega. Špeciálne zladenie tvaru priehlbiny, pohybu vzduchu a vstrekovacej dýzy charakterizuje veľmi dobré využitie vzduchu a umožňuje tak prevádzku pri veľmi vysokom prebytku vzduchu. Emisie častíc tak možno znížiť na mimoriadne nízku úroveň.

Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016 Merced

Emisie spalín: pripravený na požiadavky budúcnosti

Nový dieselový motor je pripravený na budúcu emisnú legislatívu (RDE – Real Driving Emissions). Okrem toho bol počas vývoja braný ohľad aj na nový merací cyklus WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure), ktorý v porovnaní s cyklom NEFZ chce dosiahnuť, aby hodnoty normovanej spotreby podľa možnosti zodpovedali hodnotám reálnej spotreby.

Všetky komponenty potrebné na efektívne zníženie emisií sú zabudované priamo na motore. Vďaka tepelnoizolačným opatreniam a zdokonaleným vrstvám katalyzátora možno úplne vypustiť teplotný manažment na strane motora, doposiaľ potrebný pri prevádzke pri studenom štarte a v prevádzke s nízkym zaťažením. Okrem emisných výhod vyplývajú z toho aj úspory spotreby, najmä pri jazdách na krátke vzdialenosti. Vďaka usporiadaniu komponentov v blízkosti motora má systém dodatočnej úpravy spalín nízku tepelnú stratu a optimálne pracovné podmienky.

Nový motor je vybavený systémom viaccestného spätného vedenia spalín (AGR). Kombinuje chladené vysokotlakové a nízkotlakové spätné vedenie spalín. Takto možno významne znížiť emisie priamo na výstupe z motora v celom jeho pracovnom rozsahu s ťažiskom spaľovania optimalizovanom z hľadiska spotreby.

Spaliny z turbodúchadla sa dostanú najskôr do dieselového oxidačného katalyzátora. Potom prechádzajú cez spádový zmiešavač, v ktorom sa pomocou vodou chladeného dávkovacieho modulu primiešava kvapalina AdBlue® . Cez špeciálne navrhnutú zmiešavaciu trasu sa kvapalina AdBlue® v prúde spalín v najkratšom čase odparí a rovnomerne privedie na povrch následného filtra pevných častíc s vrstvou na zníženie oxidov dusíka (sDPF). Za sDPF sa ešte nachádza katalyzátor SCR na ďalšiu katalytickú redukciu oxidov dusíka. Až potom sa očistené spaliny dostanú do výfukovej sústavy.

Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced

Hlukové vlastnosti: menej hluku a kmitov

Dieselové motory v osobných motorových vozidlách presviedčajú nízkou spotrebou a vysokým krútiacim momentom. Aj svojimi komfortnými vlastnosťami sa stále viac približujú svojim benzínovým kolegom. Už vo fáze návrhu koncepcie nového dieselového motora boli s týmto cieľom optimalizované okrem iných aj štruktúra telesa motora a jeho napojenie na prevodovku, k tomu pribudli vylepšenia v súvislosti s ozubenými kolesami a vedením vzduchu. Nové závesy motora z plastu taktiež významne prispievajú k novej úrovni komfortu.

Znížená komplexnosť: varianty možno realizovať jednoduchšie

Za posledných 25 rokov sa počet výkonových, automobilových, emisných a národných variantov dieselových motorov používaných vo vozidlách značky Mercedes-Benz vďaka odlišným legislatívnym požiadavkám a technickým predpokladom, ako napríklad kvalita dostupných palív, drasticky zvýšil – z počtu výrazne menej ako 100 na súčasných viac ako 1 000. Pri vývoji novej generácie motorov bolo cieľom čo najviac znížiť počet variantov. Tento cieľ je v novom dieselovom motore dosiahnutý dvoma spôsobmi riešenia a zároveň je možná flexibilná výroba, v ktorej možno krátkodobo zohľadniť kolísanie počtov kusov jednotlivých derivátov v závislosti od požiadaviek trhu:

  • Rodina motorov má modulárnu konštrukciu: jednoduchou výmenou jednotlivých modulov možno realizovať varianty bez potreby vývoja kompletne nových agregátov.
  • V spektre konštrukčných radov boli zjednotené rozhrania medzi pohonnou jednotkou a vozidlom. Najmä všetky prvky dodatočnej úpravy spalín sú teraz usporiadané priamo na motore, nie na vozidle.

Mercedes-Benz Vierzylinder Premium-Diesel, OM 654, 2016Merced

Motor 220 d
OM 654
220 d
Predchodca OM 651
Počet/usporiadanie valcov 4/radové
Počet ventilov na jeden valec 4
Zdvihový objem na jeden valec cm³ 487,5 537
Zdvihový objem cm³ 1 950 2 143
Odstup valcov mm 90 94
Vŕtanie mm 82 83
Zdvih mm 92,3 99
Zdvih/vŕtanie 1,12 1,193
Dĺžka ojnice mm 140 144
Menovitý výkon kW/k 143/195 125/170
pri 1/min 3 800 3 000 – 4 200
Max. krútiaci moment Nm 400 400
pri 1/min 1 600 –2 400 1 400 – 2 800
Špecifický výkon kW/l 72 58,3
Kompresia 1: 15,5 16,2
Emisná norma EU6 EU6
Hmotnosť motora (DIN) kg 168 199

About V

Leave a Reply

Your email address will not be published.