Torek, 1. 11. 2016, 9.55
7 let, 1 mesec
Sindelfingen, Nemčija: Visokotehnološke sobe, kjer mercedesi dobijo svoj značaj
Mercedesov tehnični tempelj, kjer "konji" dobijo vrhunsko dresuro #foto
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
3
Vstopili smo v nov Mercedesov najsodobnejši raziskovalno-razvojni center za testiranje in fine nastavitve pogonov, motorjev in menjalnikov. V deset tehnično dovršenih merilnih postaj je Mercedes investiral kar 600 milijonov evrov. V tem tehničnem laboratoriju dela okoli 50 strokovnjakov, ki s pomočjo trenutno najnaprednejše merilne tehnike na svetu izpilijo značaj vsakega novega mercedesa.
Poudarki:
Mercedes je v zmogljivosti za razvoj novih pogonskih sistemov – motorjev in menjalnikov – vložil več kot tri milijarde evrov, gradijo še laboratorij za razvoj in preizkušanje naprednih vozniških varnostnih sistemov.
Popolnoma samodejno računalniško vodeni testni programi: avtomobil lahko na posamezni postaji neprekinjeno vozi od 24 do celo 48 ur z najvišjo hitrostjo 180 kilometrov na uro, omogočeno je tudi samodejno dolivanje goriva.
Simulacija ekstremnih vremenskih in voznih razmer: klimatske komore od –30 do +42 stopinj Celzija in do pet tisoč metrov nadmorske višine.
Kolesa testnih vozil so na merilni postaji za optimizacijo navora namesto na valjih vpeta neposredno na elektromotorje za rekuperacijo energije. 98 odstotkov porabljene elektrike proizvedejo med testi.
Mercedesov tehnološki center je dobil čisto nov oddelek AIZ z desetimi najsodobnejšimi merilnimi postajami za fino nastavljanje in izjemno natančne meritev pogonskih sistemov – motorjev in menjalnikov.
Za leto 2017 pripravljajo novo generacijo optimiziranih, energijsko učinkovitih, zmogljivejših in čistejših štiri-, šest-, in osemvaljnih dizelskih in bencinskih motorjev, katerih rdeča nit bodo modularna zgradba s pol litra osnovne prostornine valja, 48-voltna električna napeljava ter nano tehnologija.
Tehnične novosti: 48-voltna napetost motornega električnega sistema, zaganjalnik in alternator, integrirana v novo električno napravo, električni kompresor, nano tehnologija za zmanjševanje trenja in filter trdih delcev pri bencinskih motorjih ter povečan tlak (2.500 barov) distribucije goriva prek skupnega voda v valje dizelskih motorjev.
Vse meritve goriva že potekajo v novem, realnejšem meritvenem ciklu WLTP (globalno usklajeni preizkusni postopek za lahka vozila) in trenutno aktualnem evropskem ciklu NEDC.
Mercedes v svojem novem razvojnem centru v Sindelfingnu kar 98 odstotkov vse zahtevane električne energije za pogon testnih naprav in predvsem klimatizacije, ki je največji porabnik centra, proizvede z rekuperacijo energije, ki jo med vožnjo na meritvenih napravah sproščajo testni avtomobili. Z vračilom elektrike v omrežje imajo kar dve tretjini leta praktično nevtralen energijski tok, ko na testnih ploščadih ujamejo dovolj energije za oskrbo gigantskega sistema nadzora temperature. Pri delovanju vseh desetih testnih naprav torej zajamejo toliko energije, da bi z njo lahko oskrbovali okoli 7.500 gospodinjstev.
Pot do elektrifikacije vodi prek popolne optimizacije motorjev z notranjim izgorevanjem
Novi Mercedesovi motorji bodo zaradi novih električnih naprav zmožni rekuperirati že okoli 80 odstotkov energije zaviranja, ki bi sicer bila izgubljena. Ta ujeta energija na cesti pomeni do 15 odstotkov manjšo porabo goriva.
Glede na dejstvo, da je Mercedes na nedavno končanem avtosalonu v Parizu napovedal električno ofenzivo in novo EQ-družino električnih modelov, se zdi 600-milijonska investicija v visokotehnološki laboratorij za fino nastavitev pogonskih sistemov, povezanih z motorji z notranjim izgorevanjem, torej bencinskih in dizelskih motorjev, vsaj malce nerazumljiva. Sploh ker so napovedali, da želijo do leta 2025 na ceste poslati deset povsem električno gnanih serijskih avtomobilov.
A doktor motorne znanosti Norbert Merdes, direktor oddelka pogonske elektronike, pravi, da se je treba zavedati, da bodo istočasno jasno in pomembno vlogo še dolgo do doseženega cilja vožnje brez izpustov imeli skrajno učinkoviti, izpopolnjeni in vse čistejši motorji z notranjim izgorevanjem. Njihova optimizacija je prva linija razvoja v smeri brezemisijske vožnje.
Električni turbinski polnilnik (48-voltni električni sistem) v novem vrstnem šestvaljnem bencinskem motorju M 256 je v pičlih 300 milisekundah zmožen povečati svojo hitrost lopatic na 70 tisoč vrtljajev. Z njegovo pomočjo je motor povsem zvezen, brez kakršnekoli sledi turboluknje.
Drugo linijo bodo predstavljali hibridi, ki bodo poleg električnega pogona potrebovali učinkovite bencinske in dizelske motorje. Tretja linija, ki bo Mercedes pripeljala do cilja mobilnosti z nič izpusti, pa bodo električni avtomobili in modeli z gorivnimi celicami, ki jih bo poganjal vodik.
A tudi ti avtomobili bodo na začetku velikoserijske izdelave uporabni precej lokalno in vezani na stopnjo razvitosti infrastrukture, nam je pojasnil Merdes ter dodal, da zaradi tega Mercedes razvija nove bencinske in dizelske motorje visoke učinkovitosti: "Do razvoja novih rešitev infrastrukture in pocenitev električnih avtomobilov bodo visokotehnološki motorji z notranjim izgorevanjem še vedno igrali zelo pomembno vlogo in hkrati poskrbeli za krepitev vozniške zabave."
Mercedes je bil prvi proizvajalec, ki je filter trdih delcev vgradil v izpuh bencinskega motorja. Tak filter je prvi dobil mercedes-benz S 500 leta 2014. Prihodnje leto bodo keramični filter trdih delcev začeli serijsko vgrajevati v izpušni sistem celotne generacije novih bencinskih motorjev: vrstnega šestvaljnika (M 256), V8 biturbo (M 176) in pozneje tudi v novi štirivaljni bencinski motor (M 264). Za ta filter pravijo, da bo zmogel dosmrtno opravljati svojo nalogo, regeneriral pa se bo bistveno manj dramatično in pod precej drugačnimi pogoji kot filtri trdih delcev pri dizelskih motorjih.
Glavni cilj novih motorjev je torej vzpostavitev popolne simbioze v smislu znižanja izpustov, manjše porabe goriva in boljših zmogljivosti v želji po krepitvi vozniške izkušnje. V ta namen bo Mercedes prihodnje leto napetost električne napeljave pri motorjih z notranjim izgorevanjem povečal kar za štirikrat na 48 voltov. S tem so avtomobilsko srce razbremenili, saj bodo tako lahko naredili električno vodno črpalko, električni kompresor ter na elektriko pognali tudi turbinski polnilnik, ki bo še hitrejši, bolj odziven in natančnejši.
Med novimi pristopi motorogradnje pa bodo še naprej razvijali nano tehnologijo, s katero bodo v motorjih zniževali trenje v valjih in tako poskrbeli za manjšo porabo goriva in obrabo.
Pri simulaciji nadmorske višine zrak črpajo iz testne komore s pomočjo vakuuma. Črpalke so dovolj zmogljive, da lahko vsako minuto simulirajo 250 višinskih metrov razlike. Na skrajni točki lahko avto deluje v pogojih, ki so pet tisoč metrov nad morjem. Komora mora zdržati velike negativne razlike v tlaku. Pri pogojih, kot so na pet tisoč metrih višine, so trimetrska vrata obremenjena s kar 50 tonami pritiska. Ker je varnost na prvem mestu, so narejena iz jekla in debela nič manj kot 25 centimetrov.
Najboljše, kar trenutno zmore avtomobilska industrija
Motorje nove generacije bo v letu 2017 najprej dobil razred S.
Mercedes nam je odprl vrata svojega visokotehnološkega laboratorija, v katerem bo vsak nov model oziroma njegovi konji dobili ustrezno dresuro. Na desetih merilnih napravah motor in menjalnik uglasijo do popolnosti, po standardih, ki jih zvezda na nosu zahteva.
Kaj počnejo?
Poskusite si predstavljati, da vozite mercedesa z novim vrstnim šestvaljnikom v nosu, ki ima več kot 300 kilovatov oziroma dobrih 400 "konjev" in več kot 500 njutonmetrov navora. Lahkotno križarite, potem pa pridete na kratko ravnino, kjer morate prehiteti tovornjak. Motor in menjalnik se morata odzvati natančno tako, kot avtomobilu ukaže voznik, ki pričakuje suveren, odločen odgovor motorja. Brez oklevanja, brez zamud, s pravim zvokom in potiskom mora avtomobil "suniti", dvigniti nos in na valu navora z uglajeno eleganco in nikakor ne podivjano pokazati, kdo narekuje tempo. Vse želje, ki jih voznik od Mercedesa pričakuje, v tem laboratoriju 50 strokovnjakov ob pomoči najboljše tehnike na svetu izpili do popolnosti tistega, kar definira zvezda na nosu.
Ko je prototip novega modela ali nove motorne različice nameščen na merilno postajo, bodisi za meritve na valjih dinamometra za merjene moči in navora bodisi na elektromotorje za izjemno natančne nastavitve krivulje navora oziroma prožnosti motorja, lahko ob vnesenih prametrih preizkusa vozilo deluje tudi 24 ur ali več. Proces meritev krmili računalnik, ki zna samodejno sprožiti dolivanje goriva in nadzorovati varnost na merilni postaji. Avto vozi tudi ponoči, brez prisotnosti inženirjev, ki jih zjutraj ob prihodu v center že čakajo zbrani in obdelani podatki testa za natančno analizo.
Nove meritvene postaje pocenijo razvoj modela, saj je zaradi njih mogoče narediti več testnih kilometrov v krajšem času, polega tega pa omogočajo še natančnejše rezultate in več zaporednih testov v povsem natančno določenih pogojih brez odstopanja v pogojih merjenja. V tem laboratoriju lahko na primer skrajno natančno izmerijo in nastavijo navor neposredno na oseh tudi s simulacijo ekstremno dinamične vožnje.
Za to imajo na razpolago deset najnovejših merilnih naprav, na katerih se posvečajo motorju in menjalniku v vseh mogočih položajih. Simulirajo ekstremno vozno dinamiko, vožnjo po ledu, snegu, po površinah z različnim oprijemom, pospešujejo, zavirajo … Podatke, izmerjene v laboratoriju (od vžiga, zgorevanja, toka izpušnih plinov, pa nastavljanja ročične gredi in spremenljive geometrije lopatic turbine do odzivnosti stopalke za plin v različnih položajih …), kjer lahko vse meritve večkrat zapored ponovijo zaradi kontroliranih pogojev, primerjajo s podatki voženj prototipov z realnih cest.
Analizirajo nešteto parametrov in sistem izpilijo na testnih mizah. V teh sobah avtomobil dejansko stoji na mestu, a kljub temu lahko drvi s hitrostjo 180 kilometrov na uro. K ustrezni hitrosti dodajo tudi ustrezno močan zračni tok, da so pogoji čim bolj podobi vožnji po pravi cesti. Fina nastavitev pa pomeni, da se res posvetijo tudi najmanjši podrobnosti delovanja motorja in menjalnika, recimo tudi kako se mora odzvati avtomobil pri prehodu ročice samodejnega menjalnika iz parkirnega načina v vozni način.
Na napravi za izjemno natančne meritve in nastavitve voznih programov oziroma različnih načinov delovanja menjalnika glede na izbrani način delovanja sistema dynamic select – športna, dinamična, udobna ali varčna vožnja – pogonska kolesa, lahko tudi vsa štiri (4matic pogon), ženejo asinhronske elektromotorje oziroma generatorje. Na vsako kolo pripnejo generator z 270 kilovati največje izhodne moči in kar 4000 njutonmetri navora. S tem elektromotorjem hkrati zelo natančno simulirajo različne vozne pogoje glede na kotalni upor in oprijem. Tudi zdrse na ledu, zglajenem snegu ...
Avtomobili vozijo tudi ponoči, ko inženirji počivajo
Kompleksen razvoj novega avtomobila in pogona je seveda zelo drag proces. Astronomska investicija v razvojno-testni center pa poleg izredno natančnih nastavitev pogona v smislu učinkovitosti in kakovostne vozniške izkušnje vloženi denar upravičuje tudi z vidika zniževanja stroškov razvoja. Inženirji so morali prej po cestah po vsem svetu zaradi različnih testnih pogojev, klimatskih razmer in temperaturnih razlik z vsakim novim modelom prevoziti na milijone testnih kilometrov z drago opremo na sovoznikovem sedežu.
Danes pa del testne kilometrine – natančnega razmerja med cestno in laboratorijsko kilometrino na merilni ploščadjo nam niso izdali – bistveno ceneje in predvsem z vidika meritev natančneje opravijo na desetih merilnih postajah in v klimatskih komorah, med katerimi so tudi tiste za ekstremno hladen zagon motorja. Merilne postaje centra lahko delajo 365 dni na leto in simulirajo vožnjo v ekstremnem mrazu in vročini ter na veliki nadmorski višini. Razpon temperatur sega od –30 do +42 stopinj Celzija, avtomobil pa lahko vključno z ustreznim zračnim pritiskom in gostoto zraka postavijo v realne razmere andskih prelazov do nadmorske višine pet tisoč metrov.
Integrirana zaganjač in alternator: Mercedesovi inženirji so funkcijo klasičnega zaganjača in alternatorja zdaj združili v eno električno napravo, ki se nahaja med motorjem in menjalnikom. Te združene električne naprave ne poganja jermen, temveč neposredno ročična gred. Poleg tega ta integrirana električna naprava omogoča določene hibridne funkcije kot so recimo funkcija "boost" pri prisilnem polnjenju, rekuperacija energije in delovanje sistema start in stop.
Novi dizelski vrstni šestvaljnik OM 656 je najmočnejši avtomobilski Mercedesov dizelski motor vseh časov. Na kolesa bo poslal 230 kilovatov oziroma kar 313 "konjev". Poleg dvostopenjskega polnjenja so pri tem dizelskem motorju prvič uporabili tehnologijo Camtronic spremenljivega časa delovanja oziroma krmiljenja ventilov.
Ko avtomobil postavijo na merilno postajo, lahko brez težav zbirajo podatke v 24-urnem testnem ciklu, saj računalnik samodejno poskrbi za vozne naloge testa in zbere podatke posameznih vnesenih parametrov. Samodejno delovanje pomeni, da merilna postaja po potrebi celo dotoči gorivo brez ustavljanja motorja, med delovanjem.
Računalniški nadzor testa poskrbi tudi za varnost v komori, po potrebi hladi diferencial in gume, skrbi za ustrezen zračni tok, odvajanje plinov, nadzor testnih temperatur in v nujnem primeru sproži samodejno gasilno napravo ter pokliče tovarniško gasilsko ekipo. Testni center je lahko polno storilen tudi ponoči, ko inženirji ležejo k počitku, avtomobili pa, vpeti na elektromotorje in valčke, vozijo naprej. Zjutraj, ko 50 strokovnjakov sodobnih pogonskih sistemov pride v službo, jih čakajo obdelani podatki, na podlagi katerih uglasijo in izpilijo zvezdniške konje, njutonmetre in nastavijo značaj vsakega Mercedesovega motorja posebej.
Za novi bencinski motor V8 biturbo M176 pri Mercedesu trdijo, da je najbolj ekonomičen osemvaljnik na svetu. Njegova posebnost je popoln izklop (popolnoma zaprti tudi ventili) štirih (2., 3., 5. in 8.) izmed osmih valjev v hitrostnem območju motorja med 900 in 3.250 vrtljaji v minuti ob ustrezno izbranem voznem programu (eco ali comfort) sistema dynamic select.
Fascinantne številke novega centra AIZ (Powertrain Integration Centre) v Sindelfingnu
Mercedes pravi, da ima trenutno najbolj dovršen laboratorij oziroma center za meritve in nastavitve pogona. Najboljše, kar ta hip lahko ponudi avtomobilska industrija, je postavljeno v 123,5 metra dolgo, 36 metrov široko in 28 metrov visoko zgradbo, ki so jo postavili v manj kot dveh letih in v uporabo predali letos poleti.
V njej je deset merilnih ploščadi, 16 komor za predhodno temperaturno pripravo avtomobila na klimatske teste, dve komori za hladni zagon in samodejno vodeno parkirišče za 82 avtomobilov.
Za zgradbo so potrebovali 16.800 kubičnih metrov betona, kar je primerljivo s prostornino petih olimpijskih plavalnih bazenov, in pri tem porabili še 2.500 ton jeklenih armatur.
| Motor (gorivo in tovarniška oznaka): | št. valjev: | prostornina: | moč in navor: | posebnost: |
|---|---|---|---|---|
| bencinski M 256 Euro 6 | 6 (v vrsti) | 2999 cm³ | več kot 300 kW in več kot 500 Nm | 48-voltna električna napeljava, integriran zaganjalnik in alternator med menjalnikom in motorjem, zmogljivosti 8-valjnika, 15 odstotkov manj izpustov |
| dizelski OM 656 Euro 6 | 6 (v vrsti) | 2927 cm³ | več kot 230 kW in več kot 650 Nm | najmočnejši mercedesov dizelski motor za vgradnjo v avtomobil, tehnologija Camtronic in prevleka valjev nanoslide za drstično znižanje trenja, 48-voltna električna napeljava |
| bencinski M 178 Euro 6 |
8 (V-zasnova) | 3982 cm³ | 350 kW in okoli 700 Nm | najbolj ekonomičen motor V8 biturbo na svetu, izklop štirih valjev za manjšo porabo goriva in manj izpustov, turbini med valji za boljši odziv |
| bencinski M 264 Euro 6 | 4 (v vrsti) | ni podatka | specifična moč 100 kW na liter prostornina | specifična moč okoli 100 kW na liter prostornine, twin-scroll turbo, 48-voltna električna napeljava, zagnajč in alternator, združena v eno napravo s pogonom na jermen, električna vodna črpalka, tehnologija Camtronic – časovno spremenljivo krmiljeni ventili |
| dizelski OM 654 Euro 6 |
4 (v vrsti) | 1950 cm³ | 143 kW in 400 Nm | na novo oblikovana površina batov za boljše izgorevanje, 13 odstotkov varčnejši kot predhodnik (220 d OM 651), tehnologija nanoslide za 25 odstotkov zmanjšanje trenje, težek 168 kg, že vgrajen v novi razred E |
Video: novi stroji v živo ...
Foto: Mercedesovi novi stroji
