Vznětový motor – Top těžká váha

Vrcholem současné moderní řady vznětových motorů Mercedes-Benz pro těžká nákladní vozidla je téměř šestnáctilitrový OM 473. Zapomeňte na vidlicové osmiválce MB, nová motorová špička je řadový šestiválec.

Z konstrukce motorů s vnitřním spalováním je známé, že nejlépe lze vyvážit řadový šestiválec. Snad by se tento fakt dal považovat za jeden z důvodů, proč Mercedes-Benz umrtvil v sériové výrobě své vidlicové šestiválce a osmiválce, a nově se soustředí právě jen na popsanou konstrukci.

Proč řadový šestiválec

Věc je však podstatně složitější. Vývoj spalovacích motorů a jejich konstrukce modeluje v posledních letech především nutnost vyhovět poměrně přísným legislativním požadavkům. Poněkud protichůdné nároky na snižování škodlivin ve výfukových plynech v podobě populárních „noxů“ a pevných částic (jejich tvorba je na sobě nepřímo úměrná – čím méně jednoho, tím více druhého) se navíc bije v další úrovni s co možná nejnižší spotřebou a tím pádem též snižováním úrovně skleníkového plynu CO₂. Navíc v zájmu zákaznické atraktivity je třeba průběžně zvyšovat maximální výkon motorů.

Snižování škodlivin ve výfukových plynech lze nejlépe zajistit použitím určité techniky. Postupně se z různých řešení vyprofiloval řetězec v podobě úprav spalovacího prostoru, vysokotlaké vstřikování (v rámci nejmodernější legislativní normy nejlépe typu Common Rail), sofistikované jednostupňové přeplňování turbodmychadlem s proměnnou geometrií komory (popřípadě dvoustupňové přeplňování dvěma turbodmychadly rozdílných velikostí a rychlostí), chlazené, popřípadě nechlazené EGR, externí systém SCR, katalyzátor, regenerovaný DPF částicový filtr a odlučovač čpavku. Z výše uvedeného je patrné, že aplikace všech vysoce sofistikovaných systémů nutných pro schopnost vznětového motoru vyplnit požadavky nejmodernějších emisních norem na motory vidlicového typu je krajně nevýhodný a mírně řečeno složitý. Proto se jako jedinou rozumně schůdnou cestou jeví řadový šestiválec. Proto, pro všechno již normálně ve standardně vyráběných těžkých nákladních vozidlech Mercedes-Benz určených pro evropský prostor žádné vidlicové motory neuvidíme (stejnou cestou se dali také u značky MAN, jediný, kdo tedy ještě stále má vidlicový osmiválec, je Scania – ovšem jak dlouho?).

Největší bumbrdlíček

Nový vrcholový model vznětových motorů Mercedes-Benz postavený na globální platformě OM 473 nese navíc hrdý přívlastek BlueEfficiency. Kromě maximálního výkonu, který se u řadového šestiválce se zdvihovým objemem 15,6 l pohybuje dle varianty od 380 kW/517 k do 460 kW/625 k, je zcela fantastický točivý moment. Jeho maximum se, opět dle verze, pohybuje od 2600 N.m do 3000 N.m. Výkonové křivky má nový motor velmi ploché, proto je možno počítat s točivým momentem 2500 N.m již od 800 otáček za minutu, tj. jen mírně výše než běh naprázdno. A hlavně v těch 800 min^-1 lze odebírat točivý moment, který je vyšší, než má většina konkurenčních motorů v maximu! Nominálně je možno s maximem točivého momentu u OM 473 počítat při 1100 min^-1. Téměř celou maximální sílu je možno z OM 473 „vylákat“ v rozmezí 900 až 1400 min^-1. A co víc, všechny výkonové varianty nového motoru mají extrémně příznivou a rychlou odezvu na pohyb pedálu akcelerátoru. Současně byl nový motor vyvíjen s ohledem na co možná nejnižší spotřebu motorové nafty (samozřejmě, protože následující emisní normy Euro 7 budou o poměrné spotřebě, o zlomku za kolik litrů a deci převeze nákladní vůz řekněme, zatím jen literárně, 100 t na vzdálenost 100 km). A tak OM 473 již dnes dosahuje, dle výkonové varianty, o 0,5 % až 1,5 % nižší spotřebu než výkonově srovnatelná verze vidlicového osmiválce OM 502. Stejně tak byl při vývoji motoru kladen velký důraz na jeho „příznivost k životnímu prostředí“. Od samotného počátku všechny verze OM 473 odpovídají nejbližším budoucím normám Euro VI (pro všechna nová auta budou platit od 1. 1. 2014). Tak jako všechny motory BlueEfficiency Generation je i OM 473 vyráběn v motorárně v Mannheimu. Do sériové produkce bude puštěn v září letošního roku a používat se bude v obou modelových řadách nejtěžších vozidel Actros a Arocs.

Novinka v konstrukci

Mezi technické novinky nového motoru patří specialita známá pod označením Turbocompound. Podle jeho konstruktérů jde o klíčovou technologii pro jeho vysokou efektivitu provozu a nízkou spotřebu motorové nafty. Technicky jde o další oběžné kolo turbodmychadla, které využívá část výfukových plynů, které by jinak nebyly využity pro roztáčení vlastního systému přeplňování. Druhá turbínka tak odebírá kinetickou energii a převádí ji pomocí hřídele a hydrodynamické spojky do ozubeného soukolí motoru a přes něj na samotnou klikovou hřídel. Řidič je schopen cítit účinek turbocompoundního systému především v podobě zvýšené citlivosti motoru na pohyb akcelerátoru v nízkých otáčkách (motor se tak lépe „sbírá“ od spodu). Při plném výkonu pak má motor díky turbocompoundu podle výrobce až o 2 % nižší spotřebu motorové nafty. Systém a kvantita odebíraného proudu výfukových plynů, jinak nespotřebovaných turbodmychadlem k vlastnímu přeplňování motoru, je řízeno ventilem tzv. waste-gate.

Moderní materiály

Konstrukce motoru vychází z nejnovějších trendů a moderních materiálů. Kliková skříň OM 473 je odlita z šedé litiny, v níž je přimíchána slitina vyvinutá a patentovaná odborníky z Mannheimské motorárny. Slitina má velmi dobré pevnostní vlastnosti jak v horizontálním, tak ve vertikálním směru. Také proto může být vzdálenost mezi válci poměrně malá. Písty vyrobené z oceli vykazují minimum tvarových změn v souvislosti s tlakovým a teplotním namáháním. Díky tomu je minimalizována spotřeba motorového oleje. Kompaktní jednodílná hlava válců je vyrobena z šedé litiny s jemnozrnným uhlíkem. Materiál je to velmi stabilní, takže bez problémů odolává zapalovacím tlakům na úrovni 200 bar. Materiál hlavy a skříně má stejný koeficient roztažnosti. V hlavě motoru pracují dvě kompozitní vačkové hřídele, každá ovládající po dvou sacích a dvou výfukových ventilech. Vstřikovací systém vychází z vývoje v americké části koncernu Daimler a nese název X-PULSE.

Jde, jak již bylo dříve vysvětleno, o vylepšený Common Rail systém, který pracuje s poměrně malým tlakem ve společném zásobníku (900 bar) a vrcholový tlak vstřikování (2100 bar) zajišťuje ve vlastních vstřikovačích hydraulickým multiplikátorem. Výhody takového systému leží především v možnosti kontinuálně nastavovat každý jeden vstřikovač pro daný válec podle okamžitých požadavků. Vedle toho je možno velmi přesně řídit načasování, bohatost vstřiku a modulaci. Navíc je vlastní vstřik paliva velmi stabilní. Velká pozornost byla též věnována vlastnímu spalovacímu prostoru. Nový vrcholový typ vznětového motoru Mercedes-Benz OM 473 vychází konstrukčně ze zkušeností s motory Detroit Diesel DD16 a DD15 (se dvěma různými zdvihovými objemy: 15,6 l a 14,8 l), které v uplynulých pěti letech naběhaly v USA více než 1 milion mil. Z tohoto titulu je zřejmé, že nový motor OM 473 prošel dlouhodobým vývojem a testem, který zaručuje dosažení vlastností a hodnot, o nichž dnes mluví výrobce. 

Převzato z časopisu

Fotogalerie