Reklama

Mechanika - Żródła napędu - silniki stosowane obecnie oraz w przyszłości

Mercedes opracował 4-cylindrowy silnik wysokoprężny (OM 654)

Mercedes opracował 4-cylindrowy silnik wysokoprężny (OM 654)

Oszczędniejszy i mocniejszy, lżejszy i bardziej zwarty

Nowy 4-cylindrowy silnik Diesla o symbolu OM 654 dał początek przełomowej rodzinie jednostek Mercedes-Benz. To pierwszy motor wysokoprężny do aut osobowych, który wykorzystuje stopniowaną misę spalania w koronie tłoka. Lista innowacyjnych rozwiązań OM 654 obejmuje również połączenie aluminiowego bloku ze stalowymi tłokami oraz udoskonaloną powłokę gładzi cylindrowych NANOSLIDE®.

4-cylindrowy silnik OM 654 zadebiutował wiosną 2016 roku w nowej Klasie E, jako wariant E 220 d. Zamontowany w porównywalnym samochodzie zużywa o około 13% mniej paliwa od poprzednika. Poza zoptymalizowanym przepływem powietrza po stronie dolotu i wydechu oraz wykorzystaniem czwartej generacji wtrysku common rail pod ciśnieniem do 2050 barów o tym wyniku decyduje około 25-procentowa redukcja strat wynikających z tarcia wewnętrznego. To zasługa:

· płaskich, stalowych tłoków z innowacyjnymi, stopniowanymi misami spalania i długimi korbowodami

· szeroko zakrojonych zabiegów mających zmniejszyć tarcie, w tym gładzi cylindrowych z powłoką NANOSLIDE®

· przesunięcia zespołu korbowego

· ograniczonej pojemności skokowej

· lekkiej konstrukcji

· nietypowej konfiguracji: połączenia aluminiowego bloku i stalowych tłoków

Na pierwszy rzut oka połączenie aluminiowej skrzyni korbowej i stalowych tłoków wydaje się nietypowe - w wysokiej temperaturze stal ma mniejszą rozszerzalność od aluminium, słabiej od niego przewodzi ciepło i jest cięższa. To wyjaśnia, dlaczego dotychczas stosowano tłoki aluminiowe. Konstruktorzy silników ze Stuttgartu z sukcesem zamienili jednak pozorne wady stali w zalety. Przykładowo, dzięki mniejszej rozszerzalności cieplnej stali w miarę wzrostu temperatury operacyjnej rośnie odległość między stalowym tłokiem a aluminiową skrzynią korbową - co umożliwia zmniejszenie tarcia o 40-50%. Fakt, że przy porównywalnych gabarytach konstrukcji stal jest wytrzymalsza od aluminium, pozwolił zaprojektować bardzo zwarte, lekkie tłoki, i to z zapasem wytrzymałości. Mniejsza przewodność cieplna stali prowadzi z kolei do wyższych temperatur elementów, co pozwala podnieść wydajność termodynamiczną, zwiększyć palność i ograniczyć czas trwania procesu spalania.

Połączenie innowacyjnych, stalowych tłoków z udoskonaloną w dalszym stopniu powłoką tulei cylindrowych NANOSLIDE® pozwoliło ograniczyć zapotrzebowanie na olej napędowy i emisję dwutlenku węgla nawet o 4%. W zakresie niższych i średnich obrotów silnika - czyli najczęściej wykorzystywanych w codziennej jeździe - redukcja zużycia paliwa jest jeszcze bardziej wyraźna.


Światowa premiera w aucie osobowym: stopniowana misa spalania

OM 654 to pierwszy stosowany w samochodzie osobowym silnik, w którym zastosowano tłoki z opracowaną przez Mercedes-Benz stopniowaną misą spalania. Nazwa ta wzięła się od kształtu kieszeni spalania w koronie tłoka. Stopniowana misa ma korzystny wpływ na proces spalania i ogranicza obciążenie cieplne w krytycznych obszarach tłoka oraz dostawanie się cząstek sadzy do oleju. Wyższe tempo spalania w porównaniu ze stosowaną wcześniej misą spalania omega przekłada się na wzrost efektywności. Specjalna konfiguracja połączenia kształtu misy, przepływu powietrza i wtryskiwacza wyróżnia się bardzo skutecznym wykorzystaniem powietrza, co umożliwia pracę w obliczu wysokiego współczynnika nadmiaru powietrza. Rezultat: emisja cząstek stałych mogła zostać ograniczona do szczególnie niskiego poziomu.

Emisja spalin: silnik gotowy na przyszłość

Nowa jednostka została zaprojektowany z myślą o spełnieniu przyszłych norm emisyjnych (bazujący na warunkach rzeczywistych cykl RDE - Real Driving Emissions). Wszystkie elementy układu odpowiadającego za ich skuteczne oczyszczanie zamontowano bezpośrednio przy silniku. W połączeniu z odpowiednią izolacją i ulepszonymi powłokami katalitycznymi nie ma już potrzeby zarządzania temperaturą silnika podczas rozruchu na zimno i przy niskich obrotach. Poza mniejszą emisją spalin przynosi to korzyści w postaci niższego zużycia paliwa, zwłaszcza na krótkich odcinkach. Dzięki przysilnikowej konfiguracji układ oczyszczania spalin wytraca 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.

Nowy silnik został wyposażony w wielodrożny system recyrkulacji spalin (EGR). Łączy on chłodzony, wysoko- i niskociśnieniowy układ EGR i umożliwia dalszą znaczną redukcję nieoczyszczonych spalin w całym zakresie mapy silnika, przy czym punkt obciążenia został zoptymalizowany pod kątem mniejszego zużycia paliwa.

Jednostka OM 654 jest wytwarzana w głównej fabryce w Untertürkheim oraz w zakładach spółki zależnej Daimlera - MDC Power - w Kölledzie.

Silnik

 

220 d
OM 654

220 d
poprzednik: OM 651

Układ i liczba cylindrów

 

R4

Liczba zaworów na cylinder

 

4

Pojemność na cylinder

ccm

487,5

537

Pojemność skokowa

ccm

1950

2143

Odstęp między osiami cylindrów

mm

90

94

Średnica

mm

82

83

Skok

mm

92,3

99

Średnica/skok

 

1,12

1,193

Długość korbowodu

mm

140

144

Moc maks.

kW/KM

143/195

125/170

przy

obr./min

3800

3000-4200

Maks. moment obr.

Nm

400

400

przy

obr./min

1600-2400

1400-2800

Moc jednostkowa

kW/l

72

58,3

Stopień kompresji

1:

15,5

16,2

Norma emisji spalin

 

Euro 6

Euro 6

Masa silnika (DIN)

kg

168

199


Zasoby powiązane


Reklama