Silnik Mercedes-Benz 2.0d 195 KM OM 654

Autor: Daily Driver · Zdjęcia: Mercedes-Benz · Dodane: 10 marca 2016
Zobacz także:
Przelicznik mocy » Auto z Niemiec »

Silnik OM 654, czyli 2,0-litrowy diesel Mercedesa o mocy 195 KM, to najnowszy motor niemieckiego producenta aut ze Stuttgartu. Silnik zastąpi jednostkę o pojemności 2,1 l z serii OM 651. Będzie lżejszy, oszczędniejszy i mocniejszy od poprzednika, a do tego prawie w całości wykonany z aluminium.

Nowy, 4-cylindrowy silnik Mercedesa oznaczony symbolem OM 654 rozpoczyna erę modułowych jednostek napędowych ze Stuttgartu. Na jego bazie powstaną w przyszłości mocniejsze silniki przeznaczone do różnych modeli Mercedesów. Dwulitrowy motor OM 654 zastępuje tym samym stosowaną od lat jednostkę 220 CDI OM 651 o mocy 170 KM. Mimo mniejszej pojemności skokowej, osiąga on moc aż 195 KM i moment obrotowy 400 Nm w zakresie od 1600-2400 obr./min. Aby uzyskać taki wynik konstruktorzy silnika zastosowali m.in. system common rail czwartej generacji (ciśnienie wtrysku 2050 barów), pojedynczą turbosprężarkę oraz tuleje cylindrowe pokryte specjalną powłokę ograniczającą poziom tarcia.

silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654

silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654

Zobacz: Mercedes-Benz SLC 2016 – zdjęcia następcy SLK

W wersji o mocy 143 kW/195 KM pierwszy całkowicie aluminiowy, 4-cylindrowy silnik wysokoprężny firmy Mercedes-Benz waży 168,4 kg, czyli o 35,4 kg mniej od swojego poprzednika rozwijającego 125 kW/170 KM (-17%). To nowy wzorzec w tej klasie mocy. Jeśli zaś, zamiast masy według normy DIN, porównać jednostki gotowe do uruchomienia, ze wszystkimi akcesoriami, ich waga różni się aż o 46 kg – co przynosi wyraźne korzyści w zakresie zwinności prowadzenia i zużycia paliwa.
silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 turbosprężarka

silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 turbosprężarka

Kluczowymi czynnikami, jeśli chodzi o redukcję masy, były: zmniejszenie pojemności skokowej, przejście z dwustopniowego turbodoładowania do pojedynczego oraz zastosowanie aluminiowej skrzyni korbowej z tulejami cylindrowymi pokrytymi powłoką NANOSLIDE® i dwóch plastikowych mocowań silnika.

Kompaktowe wymiary silnika OM 654

Główne wymiary „gołego” silnika – średnica i skok tłoka oraz odległość między osiami cylindrów – determinują jego całkowitą długość i wysokość. W porównaniu z poprzednikiem rozstaw osi cylindrów został skrócony z 94 do 90 mm. Średnica (82,0 mm) i skok (92,3 mm) nowej jednostki przekładają się na korzystną pojemność pojedynczych cylindrów – tuż poniżej 500 ccm – i zapewniają optymalny współczynnik korbowodowy w odniesieniu do spalania i tarcia. Aluminiową skrzynię korbową zaprojektowano tak, aby poradzić sobie z bardzo wysoką mocą (wytrzymuje maksymalne ciśnienie do 205 barów).

silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 wykres

silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 krzywe mocy i momentu obrotowego

Zobacz: Intercooler – główne funkcje i zadania

Aby ograniczyć całkowitą wysokość silnika, napęd rozrządu – tak jak w poprzedniku – zlokalizowano w tylnej części jednostki (od strony przekładni). Z tyłu, w obszarze chronionym przed skutkami zderzeń, znajduje się również wysokociśnieniowa pompa wtryskowa, napędzana łańcuchem rozrządu (po lewej stronie silnika).

silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 tłoki wał korbowy

silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 tłoki wał korbowy

Aby zamocować silnik w pojeździe możliwie nisko, wałki wyrównoważające Lancestera umieszczono nie poniżej, ale po lewej i prawej stronie wału korbowego. Obok wału, podobnie jak w OM 651, została zlokalizowana pompa oleju – ułatwia to montaż w pojazdach budowanych na różnych architekturach.

Zobacz: Silnik 1.6 TDI CAYA CAYB CAYC – różnice, usterki, problemy, awarie

Kompaktowe wymiary jednostki zapewniają jeszcze większą elastyczność przy adaptowaniu jej w różnych modelach i pozwalają na pionowy montaż silnika. Dzięki przesunięciu zespołu korbowego wygospodarowano dodatkową przestrzeń z prawej strony: pionowe osie cylindra zostały przesunięte względem środka wału korbowego o 12 mm w lewo, w kierunku strony wlotowej. Przy okazji pozwoliło to na ograniczenie tarcia między tłokami a powierzchnią gładzi tulei cylindrowych.

Niższe zużycie paliwa: mniejsze tarcie, lepsze spalanie

Zamontowany w porównywalnym pojeździe, nowy silnik zużywa o około 13% mniej oleju napędowego od poprzednika. Poza zoptymalizowanym przepływem ładunku oraz zastosowaniem czwartej generacji wtrysku common rail z ciśnieniem do 2050 barów do oszczędności paliwa przyczynia się około 25-proc. redukcja strat wynikających z tarcia wewnętrznego. To zasługa:
• płaskich, stalowych tłoków z innowacyjnymi, stopniowanymi misami spalania i długimi korbowodami
• tulei cylindrowych pokrytych powłoką NANOSLIDE®
• ograniczonej pojemności skokowej
• licznych drobniejszych zabiegów, zastosowanych między innymi w napędzie rozrządu

Nietypowa konstrukcja silnika OM 654 – aluminiowa skrzynia korbowa i stalowe tłoki

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 pozwala zmniejszyć tarcie 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.

Zobacz: Silniki TDI Volkswagena, które nie spełniają norm spalin

Zastosowanie płaskich stalowych tłoków umożliwiło wydłużenie korbowodów do 154 mm. W połączeniu z przesunięciem zespołu korbowego doprowadziło to do zredukowania sił bocznych oddziałujących na tłoki – zależnie od punktu pracy – nawet o 75%.
silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 blok silnika

silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 blok silnika

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.

Stopniowana misa spalania – pierwszy raz w silniku osobowego auta

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 denka 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 bardzo wysokiego współczynnika nadmiaru powietrza. Rezultat: emisja cząstek stałych mogła zostać ograniczona do szczególnie niskiego poziomu.

Silnik OM 654 spełnia normy emisji spalin RDE

Nowy silnik Diesla zaprojektowano pod kątem spełnienia przyszłych standardów emisji spalin (RDE – Real Driving Emissions, czyli emisja w warunkach rzeczywistych). Prace rozwojowe koncentrowały się również na cyklu WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure, czyli globalnie zharmonizowana procedura testowa lekkich pojazdów), który – w przeciwieństwie do stosowanego obecnie cyklu pomiarowego NEDC (New European Driving Cycle, czyli Nowy Europejski Cykl Jazdy) – ma na zbliżenie wyników standaryzowanych do zużycia paliwa w warunkach rzeczywistych.

Zobacz: Dlaczego silniki Volkswagena nie spełniają norm emisji spalin NOx?

Wszystkie elementy istotne z punktu widzenia skutecznej redukcji emisji spalin są zamontowane bezpośrednio przy silniku. Nową konfigurację uzupełniają udoskonalone powłoki katalityczne i odpowiednia izolacja. W efekcie absolutnie nie ma potrzeby zarządzania temperaturą silnika podczas rozruchu na zimno lub przy niewielkim obciążeniu. Poza korzyściami w postaci obniżenia emisji spalin pozwala to ograniczyć zużycie paliwa, zwłaszcza na krótkich dystansach. Dzięki przysilnikowej konfiguracji układ oczyszczania spalin legitymuje się małymi stratami ciepła i pracuje w optymalnych warunkach.
Nowy silnik został wyposażony w wielodrożny układ recyrkulacji spalin (EGR), łączący chłodzone układy EGR wysoko- i niskociśnieniowy. Umożliwia to znaczną redukcję ilości nieoczyszczonych spalin z silnika w całym zakresie mapy jego pracy, przy czym proces spalania zostaje zoptymalizowany pod kątem mniejszego zużycia paliwa.
silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 wtryskiwacze paliwa

silnik Mercedes-Benz 220d 195 KM OM 654 wtryskiwacze paliwa

Spaliny z turbosprężarki w pierwszej kolejności trafiają do katalizatora utleniającego. Następnie przechodzą przez mieszalnik, gdzie za pomocą chłodzonego wodą układu dawkującego wtryskiwany jest czynnik AdBlue®. Dzięki specjalnie zaprojektowanej komorze mieszania AdBlue® ze spalinami czynnik odparowuje najkrótszą możliwą drogą w strumieniu spalin i bardzo równomiernie pokrywa czynną powierzchnię zlokalizowanego dalej filtra sDPF (filtr cząstek stałych z powłoką do redukcji tlenków azotu). Za nim znajduje się katalizator SCR służący do dalszej redukcji tlenków azotu. Dopiero wtedy oczyszczone spaliny trafiają do układu wydechowego.

Silnik OM 654 – ograniczony poziom wibracji

Silniki Diesla w autach osobowych imponują niskim zużyciem paliwa i wysokim momentem obrotowym. Także pod względem komfortu reprezentują poziom coraz bliższy jednostkom benzynowym. Już w fazie koncepcyjnej nowego silnika wysokoprężnego uwzględniono zabiegi optymalizacyjne m.in. w strukturze bloku silnika i połączenia z przekładnią. Udoskonalenia objęły też koła zębate oraz kanały powietrzne. Również nowe, plastikowe mocowanie silnika w istotny sposób przyczynia się do zapewnienia nowego poziomu komfortu.

Mniej złożona konstrukcja: warianty łatwiejsze w produkcji

W ciągu ostatnich 25 lat nastąpił gwałtowny wzrost liczby wariantów silników wysokoprężnych Mercedes-Benz, różniących się mocą, standardem emisji oraz przystosowaniem do różnych modeli i rynków ze względu na odmienne przepisy i warunki techniczne, takie jak jakość dostępnego paliwa. Ich liczba wzrosła w tym czasie z zaledwie kilkudziesięciu do ponad 1000 obecnie. Jednym z celów przyświecających projektantom nowej jednostek generacji było maksymalne ograniczenie liczby dostępnych wariantów. Nowy silnik Diesla realizuje to założenie na dwóch frontach, a równocześnie zapewnia elastyczność pozwalającą na regulację wielkości produkcji poszczególnych odmian w krótkim czasie, w odpowiedzi na aktualne wymagania rynku.

• Rodzina silników ma modułową budowę: prosta wymiana poszczególnych modułów umożliwia konfigurowanie wariantów bez konieczności opracowywania nowej jednostki
• W całej gamie modelowej zastosowano standaryzowane interfejsy między jednostką napędową a pojazdem. Co więcej, wszystkie elementy układu oczyszczania spalin są teraz instalowane bezpośrednio na silniku, a nie na pojeździe, jak dotychczas.

Dodaj komentarz

Bądź pierwszy!

Powiadom o
avatar
wpDiscuz

Aktualności