Zvezdno motoroznanstvo - nova generacija štiri valjnih bencinskih motorjev

Napisal: FK, dne 19.12.2001 :: Tehnika - novosti



Nov 1,8 literski bencinski motor...

...s klasičnim vbrizgom goriva...

...in direktnim vbrizgom goriva.

Nov motor skupaj s hladilnikom stisnjenega zraka

Bežen ogled na tehnične karakteristike novih Mercedes Benzovih motorjev nam pove, da so inženirji z njimi napravili korak naprej in to na področjih porabe goriva, karakteristiki poteka navora, povečani moči, enostavnosti gradnje in mirnosti teka; kar praktično predstavlja vse razvojne smeri.

Štiri izvedenke modernega 1,8 literskega motorja bodo najprej na razpolago v razredu C, nato pa tudi v ostalih modelih. Vsi imajo vgrajen edinstven TWINPULSE sistem, ki je kombinacija različnih tehnologij, kot so tlačno polnjenje s kompresorjem, hlajenje polnilnega zraka, variabilno nastavljanje odmičnih gredi, Lanchester izravnavanje in adaptivno dinamiko pogona, kar zagotavlja minimalno porabo goriva, mirnem teku motorja in maksimalnem užitku v vožnji.

Razpon moči novih štirivaljnih motorjev je od 105 kW/143 KS do 141 kW/192 KS. Konec leta bo Mercedes Benz pričel s prodajo 125 kW/170 KS močnega motorja z direktnim vbrizgom bencina. To bo prvi motor sploh, ki bo poleg direktnega vbrizga bencina polnjen s kompresorjem in imel vgrajen sistem za masno izravnavo. Kratica CGI bo v prihodnje nakazovala na moderno tehniko, ki bo vgrajena pod pokrov motorja. Kratica pomeni "Stratified Charged Gasoline Injection", kar v prevodu pomeni slojevito polnjen bencinski vbrizg. S tem motorjem se poraba goriva zmanjša glede na prejšnji model v razredu C za preko 19 odstotkov, pri čemer se ohrani visoka moč novega motorja. Povedano drugače: za 100 kilometrov po mešanem ciklu potrebuje C 200 CGI 7,8 litrov Superplus neosvinčenega bencina, ki ne vsebuje žvepla. Že od 1500/min je na voljo 75% maksimalnega navora in pri 3000/min pa razvije največji navor 250 Nm. Ta vrednost je konstantna do 4500/min.

Primerjava s predhodnimi modeli pokaže, da so tudi ostali trije novi štiri valjni motorji s konvencionalnim vbrizgom goriva ekonomični in hkrati dinamičmi. Novi C 180 KOMPRESSOR pospeši do 100 km/h v 9,7 sekundah in doseže maksimalno hitrost 222 km/h. S tem ima boljši pospešek za 1,3 sekunde in 12 km/h večjo končno hitrost od predhodnega modela. Tudi poraba novega motorja znaša 8,4 litra, kar je več kot 10% manj, ob tem pa so še povečali navor za 15% na 220 Nm.

Pri novem C 200 KOMPRESSOR se je poraba zmanjšala glede na prejšnji model za dobrih 11%, ob tem pa se je navor povečal s 230 na 240 Nm.

Najmočnejši od motorjev s 141 kW/192 KS in 260 Nm bo na voljo samo v Sportcoupeju z oznako C 230 KOMPRESSOR. Poraba tega motrja je 0,7 litra nižja od predhodnika.

Zgledno porabo novih štirivaljnih motorjev so Mercedesovi inženirji dosegli z izboljšanjem termičnega izkoristka. Dodatno so z zmanjšanjem prostornine na 1,8 litra skozi zmanjšanje trenja in boljšo termodinamiko vplivali pozitivno na porabo goriva.

Novim motorjem so prigradili na novo predelan kompresor. Z njegovo pomočjo je že od prostega teka dalje na voljo visok navor, kar omogoča do 13 % daljšo prenosno razmerje v prenosu vrtilne hitrosti motorja na kolesa.

Kombinacija polnjenja s kompresorjem in Lanchesterjeva izravnava skupaj rešita s TWINPULSE sistemom dodaten konflikt pri razvoju štirivaljnih motorjev: izravnalne gredi kompenzirajo z gradno pogojena nihanja in poskrbijo za vzoren tek motorja, glede na njegovo litražo. Tako so novi motorji močni in tečejo kot šestvaljniki, njihova poraba pa je taka kot pri štirivaljnikih. Lanchesterjevo izravnavo predstavljata dve gredi, ki sta vgrajeni v motor ob motorni gredi. Vrtita se v nasprotni smeri, za njun pogon pa skrbi posebna lahko veriga. S svojim gibanjem izravnavata nihanja in zmanjšujeta vibracije in tako skrbita za mirnejši tek motorja.

Enako kot kompresorska tehnika ima tudi direktni vbrizg goriva pri Mercedes Benzu dolgo tradicijo. Že v sredini petdesetih let prejšnjega stoletja so predstavili to tehnologijo v legendarnem 300 SL, ki so se mu vrata odpirala navzgor ("Fluegeltuerer"). Ta športni avto je bil prvi serijski avto na svetu z direktnim vbrizgom bencina v štiritaktnem motorju, ki mu je zagotavljal veliko moč motorja.

Danes so pri razvoju motorjev v ospredju poraba goriva in emisije izpušnih plinov. Današnja tehnika omogoča ob uporabi primernih katalizatorjev tudi obratovanje motorjev z revno zmesjo goriva. Za to je potreben na novo razvit NOx-shranjevalni katalizator, kjer se dušikovi oksidi v času delovanja z revno zmesjo adsorbirajo na katalizator, nato se pa v kratki regenerativni fazi sprostijo in z izpušnimi plini reagirajo tako, da oddajo kisik in izpušno cev zapušča dušik.

S to tehniko in s povratkom izpušnih plinov ter vpihovanjem sekundarnega zraka dosega novi motor C 200 CGI tudi omejitve izpušnih komponent EURO 4. Glede na obratovanje motorja se do 35 % izpušnih plinov vrača v proces zgorevanja, kar vpliva na občutno zmanjšanje dušikovih oksidov. Novost je tudi "linearna" lambda sonda, ki je aktivna že takoj po hladnem zagonu motorja, kar omogoča takojšno regulacijo motorja že od samega začetka obratovanja. S tem se lahko zagotovi takšne obratovalne pogoje, da se katalizator prej segreje in s tem prične hitreje s svojim delom. Dodatno pa še je vgrajen NOx senzor, ki garantira optimalno shranjevanje NOx v katalizatorju in nadzor njegovega delovanja.

Pri direktnem vbrizgu goriva nastane zmes potrebna za zgorevanje šele v zgorevalnem prostoru. Gorivo se vbrizgava v zgorevalno komoro pod kotom 42 stopinj skozi šobo pod tlakom od 50 do 120 barov, odvisno od obratovalnih karakteristik. Tvorbo dobre zmesi v vseh režimih obratovanja dosegajo s pomočjo dveh kanalov dovoda zraka, ki vsak v svojem režimu dovajata zrak v valj. Pogon visokotlačne črpalke je priključen na sesalno odmično gred. Tlak goriva v vodu ki je priključen direktno na šobo nadzira motorni računalnik. Pri delni obremenitvi motor obratuje v velikim presežkom zraka in gorivo je relativno pozno vbrizgano v valj. Pri polni obremenitvi pa motor obratuje s stehiometrično količino zraka.

Vsi motorji imajo glavo valjev narejeno iz visoko trdnega legiranega aluminija s 16 ventili in dvema zgoraj ležečima odmičnima gredema. Obe odmični gredi sta po novem tudi variabilno kontinuirano nastavljivi, kar omogoča boljši potek karakteristike navora, nižjo porabo goriva in nižje emisije škodljivih izpušnih plinov.

Kompresor, ki pri vseh štirivaljnih motorjih skrbi za zgledni navorni potek pri nižjih obratih, so Mercedesovi inženirji predelali tako, da so zmanjšali špranjo med rotorjema in spremenili ohišje. Prav tako so na novo razvili novo prevleko za rotorje. Vse to pripomore k višjemu pretoku in višjemu izkoristku kot pri mehanskem kompresorju, ki so ga do sedaj vgrajevali v Mercedesove motorje. V sesalno in tlačno cev so vgradili tudi posebne široko pasovne dušilce hrupa. Od kompresorja teče zrak nato skozi hladilnik zraka, ki mu zagotovi nižjo temperaturo in večjo gostoto, kar ugodno vpliva na proces zgorevanja.

Za nove motorje lahko mirno rečemo, da so bili že zelo potrebni, saj je konkurenca že pred časom dohitela in delno prehitela Mercedes Benz na področju štirivaljnikov.

Fil



Pogledi: 6294 | Dodaj komentar


Vaša mnenja