Motor 256 - 6válcový zážehový řadový motor (M 256) s elektrifikací 48 V
M 256 představuje jako zážehový motor začátek nové skupiny řad motorů Mercedes-Benz nahrazující úspěšného předchůdce, motor V6 276.
S 48voltovou elektrifikací, která je součástí designu motoru již od počátku, a řadou dalších inovativních opatření, lze dosáhnout významných úspor paliva i přes ambiciózní výkonnostní cíle.
Bezřemenový motor s integrovaným startalternátorem (ISG) vykazuje vynikající odezvu v celém rozsahu otáček. Toho je dosaženo použitím elektrického přídavného kompresoru, výkonného výfukového turbodmychadla a možností efektu boost (posílení) integrovaného startalternátoru.
Kromě použití 48voltových komponentů zahrnuje technologické portfolio tohoto inovativního pohonu další prvky jako je variabilně regulovaný olejový okruh, inteligentní řízení teploty, filtr pevných částic zážehového motoru a opatření ke snížení tření.
V důsledku toho při snížení emisí oxidu uhličitého (CO2) o téměř 20 % a zvýšení výkonu o více než 15 % oproti jeho předchůdci, motoru V6 276, lze představit 6válcový motor, jehož spotřeba se pohybuje ve sféře motorů čtyřválcových, a pokud jde o výkon, může se měřit s osmiválci.
Náhled motoru zpředu vlevo |
P01.10-3423-05
Náhled motoru zezadu vlevo |
P01.10-3424-05
Stručný popis
Nové prvky:
Omezený motor (t. j. vrtání válců je oproti ose klikového hřídele posunuto ke studené straně)
Motor a optimalizovaným třením
Rozvodový pohon na straně převodovky
Kliková skříň i hlava válců z hliníku - ten je legován zirkonem, takže ještě účinněji odvádí teplo.
Oběžné plochy válců obloženy technologií NANOSLIDE® (železo-uhlík)
Konstrukce na vrcholný tlak spalovacího prostoru 120 barů s dostatečnými rezervami pro další postupné zvyšování výkonu s postupem času
Plastový nosník motoru
V blízkosti motoru instalovaný nadčasový modulární výfukový systém
Integrovaný startalternátor (ISG)
Elektrický přídavný kompresor
Bezřemenový motor
Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny
Elektrický kompresor chladiva
Osvědčené prvky:
Čtyři ventily na válec
CAMTRONIC na straně sání
Dva přestavovače vačkového hřídelele sání a výfuku optimalizují průběh točivého momentu motoru a zlepšují emisní hodnoty výfukové soustavy
Nízkohlučný řetězový hnací systém s ozubeným řetězem
Kompaktní šoupátkové olejové čerpadlo s regulací dávkování podle potřeby
Přímé vstřikování benzinu 3. generace s tlakem paliva 200 barů, piezovstřikovači a nástřikem řízeným vícebodovým vstřikováním
Vícejiskrový zapalovací systém pro optimální zapalování a spalování (vícejiskrové zapalování)
Uspořádání M 256 |
1 | Vačkový hřídel sacích ventilů s CAMTRONIC |
2 | Piezovstřikovače |
3 | Píst s chladicím kanálem |
5 | Bezřemenový motor |
6 | Kliková skříň s povrchovou úpravou NANOSLIDE® |
7 | Na motor napojený výfukový katalyzátor |
A9/5 | Elektrický kompresor chladiva |
M75/11 | Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny |
P01.00-3724-75
Základní (neúplný) motor
Konstrukčním kritériem pro řadu klíčových technologických prvků základního motoru je účinnost z hlediska CO2. Důraz je tudíž kladem na snížení tření, další optimalizaci olejového okruhu prostřednictvím konceptu „SplitOiling“, optimalizaci spalování a použití systému proměnného časování ventilů CAMTRONIC s včasným uzavřením sání.
Optimalizace tření
Byla provedena řada podrobných opatření s cílem dále snížit ztráty způsobené třením pohyblivých částí motoru. K nim patří:
Řadový motor se stoupáním 12 mm
Odstranění řemenového pohonu důslednou elektrifikací všech pomocných agregátů pomocí ISG
Krátký řetězový pohon s omezeným třením
Uložení klikového hřídele s přívodem oleje ojnice vždy pro dva klikové čepy z jedné srpovité přívodní drážky v základním ložisku
Píst s optimalizovanými pístními kroužky
Povrchová úprava plochy válců technologií NANOSLIDE® poslední generace
Optimalizace olejového okruhu pomocí dvouokruhového systému řízeného tlakem a snížení průtoku oleje
Použití oleje s nízkou viskozitou
Kliková skříň a klikový mechanismus
Kliková skříň je vyrobena z tlakově litého hliníku Plocha pístu je obrobena patentovaným postupem metalizace elektrickým obloukem Mercedes-Benz.
Ve firmě vyvinutá technologie NANOSLIDE® výrazně snižuje ztráty třením oproti pouzdrům z šedé litiny.
V tomto procesu je metalizací elektrickým obloukem nastříkána vrstva železa na předem opracovanou klikovou skříň. Následné jemné obrábění vytváří zrcadlově vyhlazenou plochu s optimalizovaným třením, která je velmi odolná proti opotřebení a je tak tenká, že je zajištěn optimální transport tepla do chladicího pláště.
Klikový hřídel a ojnice jsou vyrobeny z kované oceli.
Díky zvýšenému specifickému výkonu se tepelné a mechanické zatížení dna pístů zvyšuje. Aby se snížila tato zátěž a snížila se teplota dna pístu, dostaly písty chladicí kanály. Teplota dna pístu dosažená chlazením pístů podporuje stabilní spalování a snižuje vnitřní emise motoru. Funkce chlazení pístu je integrována v tepelném managementu olejového okruhu.
Umístění |
1 | Chladicí kanál |
2 | Píst |
3 | Pístní kroužky se sníženým třením |
4 | Pístní čep |
P03.10-2184-75
Olejový okruh koncepce „SplitOiling“
Důležitým vývojovým cílem olejového okruhu je vysoký nastavovací výkon vačkových hřídelů. To především slouží ke snížení emisí a ke splnění vysokých požadavků na jízdní dynamiku.
Cílem je tedy poskytnout hydraulickému pohonu vačkového hřídele požadovanou úroveň tlaku oleje, aby bylo možné nastavit požadovanou rychlost z volnoběžných otáček.
V případě 6-válcového řadového motoru jsou vysoké nároky kladeny na úroveň tlaku oleje vlivem centrálních zatěžovacích momentů vačkového hřídele, které blokují hlavní provozní rozsah.
Zde je poprvé použit tzv. koncept „SplitOiling“. Jedná se o olejový okruh, který trvale zajišťuje hydraulicky stabilně řízený vysoký tlak pro přestavovač vačkového hřídele a nízký tlak řízený charakteristikou pro zbývající body mazání s pouze jedním šoupátkovým olejovým čerpadlem s proměnným objemem.
Hardware řídicího systému pro nízký tlak je v zájmu úspory prostoru integrován v modulu olejového filtru. Zde je řídicí ventil řízen přes elektromagnetický ventil, který uvolňuje potřebný průřez mezi vysokým tlakem a nízkým tlakem. Snímač tlaku a teploty v hlavní olejové šachtě uzavírá regulovaný okruh.
Nový systém také představuje výzvu, pokud jde o řídicí software. Ten byl zásadně přizpůsoben konceptu „SplitOiling“ a rozšířil se o další prvky, které tvoří součást inteligentního tepelného managementu. K těm patří mimo jiné potřebou řízené chlazení pístu realizované bez přídavných kanálů a elektrických nastavovacích členů.
Spotřebě přizpůsobený nízkotlaký boční přívod zajišťuje nejnižší možný průtok oleje a je také součástí tepelného řízení. Během chodu zahřátého motoru mohou být emise částic významně sníženy.
Kvůli rychlému zvyšování tlaku oleje při startu motoru, vysokému tlaku již dostupnému z volnoběžných otáček a brzké změně nastavení přestavovačů vačkových hřídelů je dosaženo požadovaného přínosu z hlediska svižnosti, emisí a spotřeby.
Olejový okruh koncepce „SplitOiling“ |
1 | Olejový modul |
2 | Výměník tepla |
3 | Vratná pružina |
4 | Řídicí píst |
6 | Vložka olejového filtru |
Y130 | Ventil čerpadla motorového oleje |
A | Vysoký tlak |
B | Nízký tlak |
C | Neřízený tlak oleje |
P18.00-2441-75
Náhled motoru zpředu shora |
B4/4 | Výměna snímače tlaku |
B11/4 | Snímač teploty chladicí kapaliny |
M75/11 | Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny |
N3/10 | Řídicí jednotka ME |
R48 | Topný článek termostatu chladicí kapaliny |
Y58/1 | Přepínací ventil regenerace |
P01.10-3336-76
Náhled motoru zleva |
19 | Vysokotlaké palivové čerpadlo |
A16/1 | Snímač klepání 1 |
A16/2 | Snímač klepání 2 |
B70 | Hallův snímač klikového hřídele |
B149/1 | Snímač tlaku a teploty motorového oleje |
Y94 | Regulační ventil množství |
Y130 | Ventil čerpadla motorového oleje |
P01.10-3340-76
Náhled motoru zprava |
25 | Termostat chladicí kapaliny |
M75/11 | Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny |
P01.10-3413-06
Hlava válců a spalování
Vysoký litrový výkon 106,7 kW/litr při kompaktní konstrukci (rozteč válců 90 mm, průměr vrtání 83 mm) vede k vysokému tepelnému zatížení v hlavě válců.
Pro optimalizaci tepelné bilance se používá integrovaný chladič plnicího vzduchu, který dosahuje velmi dobrého chlazení stlačeného vzduchu i přes vysoký stupeň přeplňování. Kromě toho chladič plnicího vzduchu příjemně překvapí velmi dobrým jednotným rozdělením s maximálním rozdílem 5 K mezi jednotlivými válci.
Instalace speciálních výfukových ventilů také snížila tepelné zatížení. Poprvé se používají výfukové ventily naplněné sodíkem jako ventily s dutým talířem, které jsou charakterizovány výrazně vylepšeným odvodem tepla ve srovnání s předchozími dutými vrtanými ventily s náplní sodíku v dříku. Dále lze menšími výfukovými ventily a zapalovací svíčkou s vyšší tepelnou vodivostí a menším průměrem (závit M10) podpořit chlazení v hlavě a omezit tak náchylnost ke klepání.
Ventil s dutým talířem |
1 | Ventil s dutým dříkem |
2 | Ventil s dutým talířem (nově u M 256) |
P05.30-2198-73
Náhled motoru zezadu |
A79 | Integrovaný startalternátor |
B28/17 | Snímač tlaku a teploty za výfukovým turbodmychadlem |
B28/26 | Snímač tlaku a teploty před škrticí klapkou |
Y49/1 | Přestavovací magnet vačkového hřídele sacích ventilů |
Y49/2 | Přestavovací magnet vačkového hřídele výfukových ventilů |
P01.10-3341-76
Ventilový rozvod a CAMTRONIC
Ke znázornění úhlů rozvodu s optimalizovanou spotřebou byl rozsah nastavení vačkového hřídele sacích ventilů zvýšen na 70° úhlu kliky (KW).
Kromě toho používá M 256 Mercedes-Benz CAMTRONIC - variabilní rozvod motoru umožňující dvoustupňové přepínání zdvihu na straně sání.
Kombinace systému CAMTRONIC a variabilního přestavovače vačkového hřídele s velkým nastavovacím rozsahem umožňuje jak při velkém zdvihu ventilů pomocí strategie časování Atkinson, tak i na malém zdvihu ventilů výrazné snížení ztrát výměnou plnění v nižším rozsahu zatížení.
Provoz na malý zdvih ventilů vyžaduje opatření ke stabilizaci spalování. Za účelem zohlednění obtížných podmínek zapalování v důsledku výrazně sníženého plnicího pohybu a nižších teplot směsi v okamžiku zážehu se palivo zavádí do spalovací komory několika dílčími vstřiky a zapalování je v případě potřeby napomáháno vícejiskrovým zapalováním.
Pro další stabilizaci spalování prostřednictvím zvýšeného plnicího pohybu byl také navržen asymetrický vačkový profil. Výsledný vír se překrývá se zbývající směsí vzduchu a paliva a poskytuje stabilnější chod motoru, který běží na nejnižším zatížení.
Náhled motoru shora |
B4/25 | Snímač tlaku a teploty paliva |
B6/15 | Hallův snímač vačkového hřídele sacích ventilů |
B6/16 | Hallův snímač vačkového hřídele výfukových ventilů |
B28/11 | Snímač tlaku za vzduchovým filtrem |
G3/1 | Lambda sonda za katalyzátorem |
G3/2 | Lambda sonda před katalyzátorem |
M16/7 | Nastavovací člen regulační klapky plnicího tlaku |
Y49/19 | Nastavovací člen CAMTRONIC, sání, válec 1 a 2 |
Y49/20 | Nastavovací člen CAMTRONIC, sání, válec 3 a 4 |
Y49/21 | Nastavovací člen CAMTRONIC, sání, válec 5 a 6 |
Y101 | Přepínací ventil cirkulujícího vzduchu v deceleračním režimu |
P01.10-3338-76
Funkční sled proměnného časování ventilů CAMTRONIC
S proměnným časováním ventilů CAMTRONIC probíhá u vačkového hřídele sacích ventilů charakteristikou řízené přepínání mezi malým a velký zdvihem vačky sacích ventilů.
Zásadními vstupními proměnnými jsou otáčky motoru, zatížení motoru a teplota motoru. V oblasti částečného zatížení jsou sací ventily ovládány malým zdvihem vačky. V důsledku toho se neotvírají tolik a zavřou dříve. Krátká doba otevření ve spojení s další otevřenou škrtící klapkou vede k uvolnění škrcení v oblasti částečného zatížení, nižší zdvih ventilu snižuje třecí výkon. Obojí vede k úspoře paliva. Přepínání zdvihu závisí na požadavku řidiče na zatížení.
Přepínání zdvihu probíhá prostřednictvím následujících součástí:
Nastavovací člen CAMTRONIC, sání, válec 1 a 2
Nastavovací člen CAMTRONIC, sání, válec 3 a 4
Nastavovací člen CAMTRONIC, sání, válec 5 a 6
Nastavovací členy jsou řízeny řídicí jednotkou ME se signálem s modulovanou šířkou impulsu.
Vačkový hřídel sacích ventilů se skládá z následujících součástí: na nosném hřídeli je instalováno 6 obrobených vaček. Každá vačka ovládá sací ventily jednoho válce. Nastavovací členy CAMTRONIC ovládají vždy 2 vačky současně.
Samotné vačky disponují na každý ventil ve formě zdvojené vačky dvěma zdvihovými křivkami. Pokud je aktivována strmější zdvihová křivka, zvyšuje se zdvih ventilu a ventily zůstávají otevřené déle. Pokud je přepnuto na plošší zdvihovou křivku, zkracuje se zdvih ventilu a ventily zavírají dříve.
Pokud stoupnou otáčky motoru nebo požadavek na zatížení, jsou vačky na vačkovém hřídeli sacích ventilů přepnuty na velký zdvih.
Pro tento účel je cívka v odpovídajícím nastavovacím členu pod napětím a zdvihátko se pohybuje v odpovídající zakřivené dráze na vačce. V důsledku otáčení vačkového hřídele a tvaru křivky vačky jsou vačky posunuty axiálně a větší vačka působí na sací ventily. Následně stoupání křivky vačky způsobí, že se zdvihátko vrátí do výchozí polohy.
Pro zpětné nastavení vačkového hřídele na malý zdvih se posune druhé zdvihátko po sousední křivce vačky a zpětné nastavení proběhne analogicky.
Určování polohy zdvihátka provádí integrovaný Hallův snímač v nastavovacím členu.
P05.20-2453-07
Pohled na vačkový hřídel sacích ventilů zleva |
Hf | Vačka s plochou zdvihovou křivkou | N5 | Vačka válce 5 | |
Hs | Vačka se strmou zdvihovou křivkou | N6 | Vačka válce 6 | |
K | Křivky vačky | S | Zdvihátko | |
N1 | Vačka válce 1 | Y49/19 | Nastavovací člen CAMTRONIC, sání, válec 1 a 2 | |
N2 | Vačka válce 2 | Y49/20 | Nastavovací člen CAMTRONIC, sání, válec 3 a 4 | |
N3 | Vačka válce 3 | Y49/21 | Nastavovací člen CAMTRONIC, sání, válec 5 a 6 | |
N4 | Vačka válce 4 |
Náhled motoru shora |
T1/1 | Zapalovací cívka válce 1 |
T1/2 | Zapalovací cívka válce 2 |
T1/3 | Zapalovací cívka válce 3 |
T1/4 | Zapalovací cívka válce 4 |
T1/5 | Zapalovací cívka válce 5 |
T1/6 | Zapalovací cívka válce 6 |
Y76/1 | Vstřikovač paliva válec 1 |
Y76/2 | Vstřikovač paliva válec 2 |
Y76/3 | Vstřikovač paliva válec 3 |
Y76/4 | Vstřikovač paliva válec 4 |
Y76/5 | Vstřikovač paliva válec 5 |
Y76/6 | Vstřikovač paliva válec 6 |
P01.10-3337-76
P54.00-3241-79
Rozložený pohled na integrovaný startalternátor (A79) |
A79 | Integrovaný startalternátor | N129 | Řídicí jednotka startalternátoru |
Integrovaný startalternátor
S M 256 přechází Mercedes-Benz na 48V palubní síť. Jako zásobník energie slouží 48V lithium-iontový akumulátor s obsahem energie téměř 1 kWh. Akumulátor může být velmi kompaktně integrován a kombinován se systémem chlazení a topení řízeným požadavkem.
Integrovaný startalternátor se našroubuje do tzv.„P1-konfigurace“ napevno s klikovým hřídelem a je zařazen mezi motor a automatickou převodovku 9G-TRONIC. Výkonová elektronika se nachází v prostoru již nepotřebného pastorkového startéru.
Úkolem integrovaného startalternátoru je výměna energie mezi hnacím hřídelem a 48V palubní sítí. Přitom funguje různými způsoby.
Při režimu motoru může spouštět stacionární spalovací motor (startér) a urychlit otáčející se hnací hřídel tím, že zajistí točivý moment motoru.
V režimu alternátoru může generovat elektrickou energii (alternátor) a převzít napájení 48V palubní sítě i dobíjení 48V akumulátoru elektrické sítě (G1/3).
Díky integrovanému uspořádání se točivý moment přenáší bez vložených přenosových prvků mezi integrovaným startalternátorem a klikovým hřídelem.
Řídicí jednotka startalternátoru zajišťuje elektrické spojení mezi třífázovým systémem integrovaného startalternátoru a stejnosměrným systémem 48V palubní sítě.
V integrovaném startalternátoru se nachází třífázové vinutí s trvalým buzením, resolver pro detekci úhlové polohy a dva snímače teploty.
Náhled motoru zdola |
B40/6 | Snímač hladiny motorového oleje |
N129 | Řídicí jednotka startalternátoru |
P01.10-3342-76
Nabíjení
Cílem nově vyvinutého druhu přeplňování je dosažení nejlepší možné reakce současně s vysokým výkonem motoru. Náročná prostorová situace v instalačním prostoru díky čisticímu zařízení pro výfukové plyny v motorovém prostoru, spojená s potřebou vysoké míry blokování součástek skupiny motoru, byla rozhodujícím faktorem pro koncepci s jedním turbodmychadlem.
Aby byla zajištěna svižná reakce motoru s vysokým výkonem 320 kW navzdory logicky většímu výfukovému turbodmychadlu v nižším rozsahu otáček, je použit elektrický přídavný kompresor integrovaný do 48V palubní sítě.
U M 256 je použité výfukové turbodmychadlo typu „Twinscroll“ se sběrným výfukovým potrubím izolovaným vzduchovou mezerou vč. svodů do válců 1 až 3 a 4 až 6. Vysoká úroveň vertikální integrace umožňuje u skříně turbínového kola použití mimořádně kvalitní nízkoniklové oceli v kombinaci se speciálním nízkotlakým procesem lití.
Zvláštní důraz byl kladen na vedení plynu s optimalizovaným protitlakem, na uložení rozdělovacího místa skříně turbínového kola ke sběrači a vzájemnou těsnost posuvných sedel. V důsledku tohoto uložení jsou ztráty střídáním plnění zřetelně minimalizovány a velmi dobrá odezva výfukového turbodmychadla je dosažena i při nejmenších hmotnostních tocích výfukových plynů.
Další výhodou je kombinace nízké vnitřní míry úniku a koncepce izolace sběrače vzduchovou mezerou. Tím je dosaženo výrazného snížení povrchové teploty sběrného výfukového potrubí a tím i zmírnění termické situace na „horké straně“ motoru - především při vysoce dynamických jízdách a také ve fázích doběhu.
K rychlému dosažení teploty potřebné k čistění výfukových plynů v katalyzátoru byly elektricky řízený obtokový ventil a jeho odtok simulativně optimalizovány pro nejlepší možné jednotné rozdělení.
Konstrukce přeplňování |
9 | Chladič plnicího vzduchu (mezichladič) |
50 | Výfukové turbodmychadlo |
M16/6 | Nastavovač škrticí klapky |
M60/1 | Elektrický přídavný kompresor |
Y101 | Přepínací ventil cirkulujícího vzduchu v deceleračním režimu |
A | Výfukový plyn |
B | Plnicí vzduch za chladičem plnicího vzduchu (chlazený) |
C | Plnicí vzduch za výfukovým turbodmychadlem (nechlazený) |
P09.00-2157-76
Funkční sled přeplňování
Funkční sled je členěn do následujících dílčích funkcí:
Funkční sled regulace plnicího tlaku
Funkční sled cirkulujícího vzduchu v deceleračním režimu
Funkční sled elektrického přídavného přeplňování
Funkční sled regulace plnicího tlaku
Regulace plnicího tlaku je řízena přes nastavovací člen regulační klapky plnicího tlaku (M16/7). Nastavovací člen je v závislosti na charakteristice a zatížení řízen řídicí jednotkou ME pro regulaci plnicího tlaku. K tomu řídicí jednotka ME vyhodnocuje signály následujících snímačů a funkcí řízení motoru:
Snímač tlaku a teploty plnicího vzduchu (B4/32), plnicí tlak a teplotu plnicího vzduchu
Snímač tlaku a teploty před škrticí klapkou (B28/26), plnicí tlak a teplotu plnicího vzduchu
Snímač tlaku a teploty za výfukovým turbodmychadlem (B28/17), plnicí tlak a teplotu plnicího vzduchu
Snímač tlaku za vzduchovým filtrem (B28/11), sací tlak
Snímač pedálu akcelerace (B37), požadavek zatížení řidiče
Hallův snímač klikového hřídele (B70), otáčky motoru
Regulace klepání, ochrana proti přetížení převodovky, ochrana před přehřátím
V provozu při plném zatížení bude vytvořen maximální plnicí tlak.
Pro snížení plnicího tlaku bude tok výfukových plynů pro pohon turbínového kola otevřením regulační klapky plnicího tlaku přesměrován přes obtok.
Nastavovací člen regulační klapky plnicího tlaku ovládá táhlem regulační klapku plnicího tlaku, která uzavírá obtok. Prostřednictvím obtoku je část toku výfukových plynů směrována mimo turbínové kolo, čímž je plnicí tlak regulován a otáčky turbíny jsou omezeny. Tak může být plnicí tlak přizpůsoben aktuálnímu požadavku na zatížení motoru.
Pro monitorování aktuálního průběhu tlaku a teploty na trase plnicího vzduchu od výfukového turbodmychadla k rozdělovacímu potrubí plnicího vzduchu vyhodnocuje řídicí jednotka ME signály snímačů tlaku a teploty a přizpůsobuje plnicí tlak požadavkům motoru.
Funkční sled cirkulujícího vzduchu v deceleračním režimu
Výfukové turbodmychadlo se vlivem setrvačnosti hmoty hřídele, oběžného kola kompresoru a turbínového kola po spuštění tahu mírně otáčí. Když se škrticí klapka rychle uzavře, zesiluje se vlna plnicího tlaku zpět k oběžnému kolu kompresoru. Tato vlna plnicího tlaku způsobí stav s nízkým objemem plnění a vysokým tlakem, což vede k přeplňovacímu čerpání (krátké zahučení a mechanické zatížení). Otevření přepínacího ventilu recirkulace vzduchu tomu zabrání rychlým snížením tlaku přes obtok na straně sání výfukového turbodmychadla.
Schematické znázornění výfukového turbodmychadla |
1 | Kompresor |
2 | Turbina |
3 | Ke škrticí klapce |
4 | Od sběrného výfukového potrubí |
Y101 | Přepínací ventil cirkulujícího vzduchu v deceleračním režimu |
A | Čerstvý vzduch |
B | Výfukové plyny |
P09.40-2418-82
Při provozu motoru pod zatížením bude obtok prostřednictvím membrány zatížené plnicím tlakem uzavřen.
Po zastavení motoru je membrána zasunuta do těsnicího sedla pomocí integrované pružiny v přepínacím ventilu recirkulace vzduchu. Pokud řídicí jednotka ME prostřednictvím potenciometrů skutečné hodnoty (M16/6r1, M16/6r2) zjistí uzavření škrticí klapky a tím decelerační režim jízdy, dojde k aktivaci přepínacího ventilu recirkulace vzduchu. Přitom bude membrána přitažena proti síle pružiny a plnicímu tlaku a otevře obtok na stranu sání. Přebytečný plnicí tlak tak bude snížen.
Pokud motor přejde z deceleračního režimu jízdy do režimu pod zatížením, nebude již přepínací ventil recirkulace vzduchu aktivován. Pružina tlačí membránu ve směru těsnicího sedla. Tam je membrána vytažena převládajícím plnicím tlakem v těsnicím sedle a opět uzavírá obtok.
Znázornění přepínacího ventilu recirkulace vzduchu v řezu |
50 | Výfukové turbodmychadlo |
M16/7 | Nastavovací člen regulační klapky plnicího tlaku |
Y101 | Přepínací ventil cirkulujícího vzduchu v deceleračním režimu |
A | Uzavřený stav |
B | Otevřený stav |
P09.40-2551-76
Náhled motoru zleva |
B4/32 | Snímač tlaku a teploty plnicího vzduchu |
B28/26 | Snímač tlaku a teploty před škrticí klapkou |
M16/6 | Nastavovač škrticí klapky |
M60/1 | Elektrický přídavný kompresor |
P01.10-3339-76
Funkční sled elektrického přídavného přeplňování
Plnicí tlak je přímo závislý na otáčkách výfukového turbodmychadla, které určuje tok výfukových plynů. Proto je dosažitelný plnicí tlak výfukového turbodmychadla ve spodním rozsahu otáček poněkud nízký a stoupá až s rostoucími otáčkami motoru. Při rychlém a náročném požadavku řidiče trvá určitý čas, aby se dosáhlo maximálního zvýšení plnicího tlaku a byl k dispozici plný výkon motoru. Toto chování přeplňovaných motorů se nazývá „náběh turba“.
Aby se eliminoval náběh turba a aby bylo dosaženo rovnoměrně vysokého plnicího tlaku v celém spektru otáček, část plnicího tlaku v nižším rozsahu otáček je generována elektrickým přídavným kompresorem (M60/1). Takto generovaný plnicí tlak může dosáhnout až 450 mbar.
Systém řízení motoru vypočítá podle požadavku na zatížení, provozního stavu motoru a okolních podmínek potřebný plnicí tlak pro příslušné otáčky motoru. Protože výfukové turbodmychadlo v nízkém rozsahu otáček nemůže generovat potřebný plnicí tlak, bude tlakový rozdíl mezi aktuálním plnicím tlakem a potřebným plnicím tlakem kompenzován aktivací elektrického přídavného kompresoru. K tomu účelu vypočte systém řízení motoru pro požadovaný plnicí tlak určené otáčky přídavného kompresoru.
Přídavný kompresor bude ve spektru otáček do 3000/min řízen interní sběrnicí CAN řídicí jednotky ME.
Použitý chladicím prostředkem chlazený elektrický přídavný kompresor s výkonem přes 5 kW zajišťuje ještě spontánnější nárůst plnicího tlaku. Je umístěn na studené straně motoru krátce před vstupem do chladiče plnicího vzduchu a dosahuje do 300 ms otáček až 70.000/min a maximální tlakový poměr 1,45.
Během aktivace přídavného kompresoru jsou pro kontrolu plnicího tlaku zaznamenávány signály snímače tlaku a teploty za škrticí klapkou. Pokud běží výfukové turbodmychadlo samostatně, měří se tlak snímačem tlaku a teploty za výfukovým turbodmychadlem.
Elektrický přídavný kompresor je umístěn na levé straně motoru za chladičem plnicího vzduchu mezi výfukovým turbodmychadlem a škrticí klapkou.
Zjištěné poruchy jsou odeslány do řídicí jednotky ME a zde uloženy jako chyby. XENTRY Diagnostics může být využita k manuálnímu zadání požadovaných otáček.
Čistění výfukových plynů
Jako člen nové skupiny motorů i M 256 odpovídá koncepci na motor napojené blokace nezbytného objemu katalyzátoru za účelem usnadnění co nejrychlejšího možného ohřevu po studeném startu. Navíc je M 256 vybaven moderním filtrem pevných částic zážehového motoru (OPF).
Použitý katalytický potah byl nově vyvinut a je také optimalizován z hlediska protitlaku. Lambda regulace probíhá přes lineární lambda sondu před katalyzátorem a skokovou sondu mezi oběma katalyzátory.
Celý box katalyzátoru je kompletně izolován a konstruován jako modulární systém tak, že příslušný nárůst emisí splňuje celosvětově emisní předpisy. V prvním demontážním stupni spodku vozidla umístěný filtr pevných částic zážehového motoru (OPF) poskytuje v současnosti efektivní možnost výrazného snížení produkce pevných částic. Funkce technologie OPF vychází z koncepce filtru pevných částic. Kromě dostatečně vysokého stupně separace částic je nejnižší možné zvýšení zpětného tlaku výfukových plynů vlivem OPF rozhodujícím faktorem pro použití ve vozidle.
Samotný objem OPF byl zvolen tak, aby na jedné straně zajistil optimální filtrační účinnost a na druhé straně byl k dispozici dostatečný objem pro ukládání spalin v OPF s rostoucím počtem ujetých kilometrů. Souhrnně tak nabízí modulárně konstruovaný koncept vysoce výkonný systém čištění výfukových plynů s optimalizací zpětného tlaku, který si s emisemi poradí i v reálných podmínkách jízdy (emise při vysoké výkonové hustotě) nového M 256.
Čistění výfukových plynů |
30 | Box katalyzátoru |
31 | Filtr částic zážehového motoru |
P14.00-2180-75
Uspořádání výfukového systému |
30 | Box katalyzátoru |
31 | Filtr částic zážehového motoru |
32 | Prostřední tlumič hluku |
33 | Dodatečný tlumič hluku |
G3/1 | Lambda sonda za katalyzátorem |
G3/2 | Lambda sonda před katalyzátorem |
M16/53 | Přestavovací motor klapky výfukových plynů vlevo |
M16/54 | Přestavovací motor klapky výfukových plynů vpravo |
P49.00-2199-75
Výfukový systém
Hlavní úkoly výfukového systému jsou:
Čistění spalných plynů.
Odvod spalných výfukových plynů z vozidla
Tlumení tlakových rázů, které se vyskytují při explozivním spalování ve spalovacím prostoru.
Snížení emisí hluku
Konstrukce výfukového systému má významný vliv na dostupný točivý moment v rozsahu použitelných otáček motoru.
Výfukový systém je pasivně zapojen do plnicího cyklu, tvar systému ovlivňuje vibrace výfukových plynů, které se v něm vyskytují. Tyto vibrace podporují odtok spalin ze spalovacího prostoru s otevřeným výfukovým ventilem.
S variabilním časováním a výfukovým systémem ovládaným klapkami je dosaženo nejlepšího výsledku.
Přestavovací motory klapky výfukových plynů ovládají pro optimalizaci hluku výfukového systému klapky výfukových plynů v příslušné koncové trubce výfuku.
Přestavovací motory klapky výfukových plynů jsou aktivovány řídicí jednotkou hnacího ústrojí (N127) v závislosti na průběhu křivky.
Přitom mohou být klapky výfukových plynů úplně uzavřeny nebo otevřeny nebo jsou postupně nastavovány v uložené poloze v závislosti na průběhu křivky.
Přestavovací motory klapky výfukových plynů jsou diagnostikovatelné a při neotevření klapek výfukových plynů poskytují zpětné hlášení řídicí jednotce hnacího ústrojí, která pak sníží výkon motoru.
Podle nastaveného jízdního programu jsou v řídicí jednotce uložena různá pole charakteristik pro otevírání klapek výfukových plynů.
Náhled motoru vpředu vpravo |
25 | Termostat chladicí kapaliny |
M75/11 | Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny |
P01.10-3415-06
Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny
Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny je uloženo vpředu vpravo u motoru pod výfukovým systémem.
Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny zajišťuje potřebou řízený oběh chladicí kapaliny ve vysokoteplotním okruhu motoru.
Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny je řízeno řídicí jednotkou ME (N3/10) signálem LIN. Přitom je řízeno podle vyhodnocení následujících signálů:
Teplota chladicí kapaliny
Požadavek na vytápění
Otáčky motoru
Točivý moment motoru
Při teplotě chladicí kapaliny pod 75 ° je elektrické čerpadlo chladicí kapaliny deaktivováno, pokud řídicí jednotka klimatizace (N22/1) nevyžaduje výkon elektrického čerpadla chladicí kapaliny.
P20.10-2499-79
Chladicí okruh motoru |
1 | Chladič motoru | M75/11 | Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny | |
2 | Vyrovnávací nádržka | R48 | Topný článek termostatu chladicí kapaliny | |
3 | Výfukové turbodmychadlo | A | Zpětné vedení horké chladicí kapaliny | |
4 | Spalovací motor | B | Přívod chladné chladící kapaliny | |
5 | Olejový modul s chladičem motorového oleje | C | Odvzdušnění/vyrovnání hladiny chladicí kapaliny | |
6 | Zpětné potrubí topení | D | Chladná chladicí kapalina, zpětné potrubí topení | |
7 | Výstupní potrubí topení |
Nízkoteplotní okruhy 1 a 2
Popis součásti nízkoteplotního okruhu
P20.00-2599-79
Náhled nízkoteplotního okruhu |
9 | Chladič plnicího vzduchu (mezichladič) | M43/6 | Oběhové čerpadlo 1 nízkoteplotního okruhu | |
11 | Chladič oleje převodovky | M43/7 | Oběhové čerpadlo 2 nízkoteplotního okruhu | |
13 | Chladič nízkoteplotního okruhu 2 | M60/1 | Elektrický přídavný kompresor | |
14 | Chladič nízkoteplotního okruhu 1 | N129 | Řídicí jednotka startalternátoru | |
15 | Vyrovnávací nádržka chladicí kapaliny nízkoteplotního okruhu 1 a 2 | Y73/1 | Přepínací ventil nízkoteplotního okruhu | |
A79 | Integrovaný startalternátor | A | Nízkoteplotní okruh 2 | |
B10/13 | Snímač teploty nízkoteplotního okruhu | B | Nízkoteplotní okruh 1 | |
G1/3 | Akumulátor 48V palubní sítě | C | Vedení chladicí kapaliny vyrovnávací nádržky |
Elektrický kompresor chladiva
Elektrický kompresor chladiva se nachází vlevo u motoru.
Elektrický kompresor chladiva je uzpůsoben k nasávání a kompresi chladiva. Elektrický kompresor chladiva je v závislosti na teplotě výparníku kontinuálně řízen podle otáček od 700 do 9000/min.
Elektrický kompresor chladiva se vypíná v závislosti na venkovní teplotě, teplotě vysokonapěťového akumulátoru a v případě nehody. Pokud je venkovní teplota < 2 °, je elektrický kompresor chladiva za běžných podmínek vypnutý.
Řídicí jednotka klimatizace (N22/1) řídí elektrický kompresor chladiva přes sběrnici LIN řízení klimatizace 2 (LIN B8-2).
Náhled motoru vpředu vlevo |
A9/5 | Elektrický kompresor chladiva |
M75/11 | Elektrické čerpadlo chladicí kapaliny |
P01.10-3414-06
Elektrický kompresor chladiva (A9/5) |
1 | Spirálový kompresor |
A9/5 | Elektrický kompresor chladiva |
A9/5m1 | Elektromotor kompresoru chladiva |
A9/5n1 | Řídicí jednotka a výkonová elektronika kompresoru chladiva |
P83.55-2199-81
Nástavba
Řídicí jednotka elektrického kompresoru chladiva reguluje otáčky elektromotoru a množství chladiva.
Elektromotor pohání spirálový kompresor.
Ten se skládá ze dvou vnořených spirál, z nichž jedna je pevně spojena s pouzdrem a druhá se pohybuje do kruhu v té první.
Spirály přitom tvoří uvnitř vinutí několik stále menších komor. Takto stlačené chladivo dosáhne těmito komorami středu, kde odtéká zhutněné.
Údržba
Aktuální strategie údržby Mercedes-Benz platí i pro M 256, odchylky pro jednotlivé země jsou možné:
Evropa: fixní intervaly údržby s intervalem “každých 25.000 km/12 měsíců“.
Čína: fixní intervaly údržby s intervalem “každých 10.000 km/12 měsíců“.
Spojené státy americké: fixní intervaly údržby s intervalem “každých 10.000 mil/12 měsíců“.
Servisní rozsah A a B vždy střídavě
Doplňkové práce probíhají v těchto intervalech (příklad pro Evropu):
Výměna vložky vzduchového filtru: každých 75.000 km/ každé 3 roky
Výměna zapalovacích svíček: každých 75.000 km/každé 3 roky
Výměna palivového filtru, zážehové motory: 200.000 km/10 let
Vypouštění motorového oleje
M 256 již nemá sací olejové potrubí a proto ani měrku oleje.
Vypouštění motorového oleje probíhá přes výpustný šroub olejové vany. Kontrola hladiny motorového oleje probíhá přes snímač v olejové vaně a přes zobrazení na sdruženém přístroji. To je vyvoláváno tlačítky na volantu.
Postup měření hladiny motorového oleje/výměny motorového oleje viz dokument WIS AP18.00-P-1812MKI (na příkladu OM 654 v typu 213).
Motorové oleje
Kvůli použití filtru pevných částic zážehového motoru (OPF) se u tohoto motoru pro výměnu motorového oleje analogicky s motory s filtrem pevných částic (DPF) používá motorový olej s nízkým obsahem popelovin. Následující motorové oleje jsou schváleny pro servis v souladu s předpisy provozních látek Mercedes-Benz:
229.51
229.52
229.61
229.71
Technická data:
Znázorněn M 256 E 30 DEH LA R |
A | Křivka výkonu |
B | Křivka točivého momentu |
P01.00-3720-76
Znázorněn M 256 E 30 DEH LA G |
A | Křivka výkonu |
B | Křivka točivého momentu |
P01.00-3721-76
Varianty M 256 pro uvedení na trh v typu 222 |
M 256 | Zdvihový objem v litrech | Výkon (bez ISG) v kW | Točivý moment (bez ISG) v Nm |
M 256 E30 DEH LA R | 3,0 | 270 | 500 |
M 256 E30 DEH LA G | 3,0 | 320 | 520 |
Technické údaje M 256 |
Motor | M 256 E30 DEH LA R (redukovaný výkon) | M 256 E30 DEH LA G (zvýšený výkon) |
Uspořádání/počet válců | Řada/6 | Řada/6 |
Rozteč válců v mm | 90 | 90 |
Vrtání x zdvih v mm | 83 x 92 | 83 x 92 |
Zdvih/vrtání | 1,1 | 1,1 |
Zdvihové objemy v cm3 | 2999 | 2999 |
Komprese v ε | 10,5 | 10,5 |
Jmenovitý výkon kW při ot./min | 270 při 5500 až 6100 | 320 při 5900 až 6100 |
Specifický výkon v kW/l | 90 | 106,7 |
Maximální točivý moment Nm při ot./min | 500 při 1800 až 4500 | 520 při 1800 až 5500 |
Varianta výfukových plynů | Emisní norma Euro 6 2 | Emisní norma Euro 6 2 |