Nový celohliníkový dízlový motor od Mercedesu je o 17% ľahší ako predchodca a o 13% úspornejší. Jeho zvláštnosťou je použitie oceľových piestov, rovnako ako fakt, že všetky komponenty na zníženie emisií sú primontované priamo na motore.
Motor OM 654 je menší, ľahší a výkonnejší ako predchodca
Hoci svetom otriasa aféra dieselgate, automobilku Mercedes to neodradilo a naďalej vidí vznetové motory ako dôležitý nástroj na znižovanie emisií CO2. Dôvodov je hneď niekoľko. Emisie CO2 sú totiž priamo úmerné množstvu spotrebovaného paliva a práve spotreba je silná stránka dízlov. Mercedes navyše začal s vývojom nového motora už pred štyrmi rokmi a je jasné, že investíciu doň iba tak nezahodí, aj keby sa naftové motory prestali tešiť veľkej obľube, čo sa mimochodom ani nedeje. Automobilka navyše deklaruje, že nový diesel Mercedes obstojí aj v nových testoch spotreby a prísnejších emisných testoch. Poďme sa teda pozrieť, čo si pre nás inžinieri v Mercedese pripravili.
Novinkou je použitie hliníkového bloku a oceľových piestov.
Nový motor s označením OM 654 bude mať svoju premiéru v nedávno predstavenej Triede E generácie W213. Neskôr si však, podobne ako jeho predchodca OM 651, nájde cestu do mnohých ďalších typov. Aktuálny motor OM 651 totiž dosiahol prvenstvo v najväčšom počte vyrobených kusov v histórii automobilky. Výrobca ho montuje do širokého spektra typov od Triedy A po Triedu S. Novinka teda má na čo nadväzovať a prináša hneď niekoľko výrazných inovácií. Prvou je celohliníková konštrukcia, vďaka ktorej je nový motor o 17% ľahší ako ten doterajší. Vo výkonovej verzii so 147 kW váži novinka iba 168,4 kg namiesto 202,8 kg predchodcu. To je rozdiel 34,4 kg, ak sa bavíme o hmotnosti čisto motora. Ak ale berieme do úvahy motor v prevádzkyschopnom stave so všetkými vedľajšími agregátmi, rozdiel je ešte väčší, a to až 46 kg. K tejto úspore na váhe prispeli okrem celohliníkovej konštrukcie aj zmenšenie objemu z 2 143 cm3 na 1 950 cm3, prechod z dvojstupňového na jednostupňové prepĺňanie, či závesy motora z plastu.
Kompaktnejšie rozmery či nižšia hmotnosť
Okrem nižšej váhy má nový motor aj kompaktnejšie rozmery a to nielen vďaka zníženiu objemu. Konštruktéri totiž zmenšili aj rozstup valcov z 94 na 90 mm, čím zmenšili jeho dĺžku. Na zníženie konštrukčnej výšky umiestnili pohon vačkových hriadeľov na zadnú stranu motora, smerom k prevodovke. Rovnako aj vyvažovacie hriadele Lanchester si našli svoje miesto naľavo a napravo od kľukového hriadeľa namiesto toho, aby boli pod nim. Vývojári umiestnili vedľa kľukového hriadeľa aj olejové čerpadlo. Zaujímavosťou je odsadenie zvislej osi valcov. Voči stredu kľukového hriadeľa je odsadená o dvanásť milimetrov doľava smerom k vstupnej strane. Toto riešenie okrem iného pomohlo znížiť trenie piestov vo valci. Kompaktnejšie rozmery okrem nižšej hmotnosti zabezpečili aj jednoduchšie použitie v rôznych typoch.
Jednou z výrazných noviniek je použitie oceľových piestov v hliníkovom bloku motora. Výhody použitia tejto kombinácie sme si podrobne vysvetlili v článku Oceľové piesty, nový štandard pre naftové motory? Preto teraz iba doplním, že motor má vďaka rozdielnej tepelnej rozťažnosti nižšie trenie medzi piestom a valcom a to až o 40-50%. Piesty sú vďaka väčšej pevnosti ocele oproti hliníku nižšie. Vďaka tomu mohli konštruktéri použiť dlhšie ojnice a tým opäť znížiť bočné sily pôsobiace na stenu valca pri pohybe piesta. Klznú plochu valca v Mercedese vytvorili technológiou NANOSLIDE podobne ako v motore 4,0 Biturbo V8 AMG. Pri tejto metóde prístroj najskôr elektrickým oblúkom roztaví železo-uhlíkové drôty a tento roztavený kov potom nastrieka na stenu valca. Následným honovaním dosiahne výrobca veľmi hladký povrch valca. Takto vytvorená klzná vrstva má hrúbku iba 0,1 až 0,15 mm na rozdiel od oceľových vložiek, ktoré mali bežne hrúbku do 5 mm. Táto kombinácia piestov a valcov priniesla sama o zníženie spotreby o 4 %. Celková úspora v spotrebe je však oproti predchodcovi až 13 %. Môže za to okrem spomínaných piestov aj zníženie zdvihového objemu, optimalizované vedenie vzduchu a použitie vstrekovania Common Rail 4. generácie s pracovným tlakom až 2 050 barov.
Piesty motora v tomto prípade však majú ešte jednu výraznú inováciu, ktorou je stupňovitá priehlbina, do ktorej systém vstrekuje palivo. Jej tvar zabezpečuje lepší priebeh spaľovania, nižšie tepelné zaťaženie kritických zón piestu a má pozitívny vplyv na prenikanie sadzí do motorového oleja. Zladenie tvaru priehlbiny, pohybu vzduchu a vstrekovacej dýzy charakterizuje veľmi dobré využitie vzduchu a umožňuje prevádzku pri veľmi vysokom prebytku vzduchu. Cieľom konštruktérov bolo v tomto prípade zníženie emisií pevných častíc. Čo sa zrejme aj podarilo. Výrobca totiž tvrdí, že motor je pripravený na budúcu emisnú legislatívu (RDE – Real Driving Emissions). Inžinieri pritom pri vývoji motora brali do úvahy nový merací cyklus WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure), ktorý by mal byť bližšie k realite.
Veľkou výhodou tejto pohonnej jednotky má byť aj zabudovanie všetkých komponentov na zníženie emisií priamo na motor. Pre automobilku to znamená jednoduchšie výfukové potrubie a ľahšiu zástavbu do rôznych typov. Ale aj jednoduchšiu modifikáciu pre rôzne trhy. Navyše má systém dodatočnej úpravy spalín vďaka usporiadaniu komponentov v blízkosti motora nízku tepelnú stratu a optimálne pracovné podmienky. Konštruktéri tiež mohli vďaka tepelnoizolačným opatreniam vynechať teplotný manažment na strane motora, doposiaľ potrebný pri prevádzke pri studenom štarte a v prevádzke s nízkym zaťažením. Nuž a aká je cesta spalín z valca do výfukového potrubia? Z turba mieria do dieselového oxidačného katalyzátora. Potom prechádzajú cez spádový zmiešavač, v ktorom vodou chladený dávkovací modul primiešava kvapalinu AdBlue. Tá sa v prúde spalín v čo najkratšom čase odparí a spaliny s touto prímesou putujú do filtra pevných častíc s vrstvou na zníženie oxidov dusíka (sDPF). Za ním prejdú cez SCR katalyzátor (selektívna katalytická redukcia). Nuž a odtiaľ už mieria výfukové plyny do výfukovej sústavy.
Všetky komponenty potrebné na efektívne zníženie emisií sú zabudované priamo na motore
Mercedes vyrába vznetové motory už 80 rokov. Vďaka rôznym legislatívnym požiadavkám, ale aj rôznym technickým predpokladom, ako napríklad kvalita paliva v jednotlivých krajinách, má v súčasnosti automobilka vo výrobe viac ako 1 000 variantov dízlových motorov. Samozrejme, ak berieme do úvahy aj všetky výkonové verzie. Aj preto má nový motor modulárnu konštrukciu, aby mohol výrobca jednoduchou zmenou realizovať nové varianty. Nový motor OM 654 bude automobilka postupne montovať do celej palety typov vo svojom portfóliu. A to aj do áut s motorom uloženým pozdĺžne, ale aj do typov s motorom uloženým priečne.
Zdroj: tlačová správa
