Zestawienie nowości/zmian po wprowadzeniu nowego silnika rzędowego M 264

P01.10-3422-05

Wprowadzenie

Mercedes­Benz wraz z końcem 2017 roku wraz z klasą E Coupé typ 238 wprowadza na rynek nowy 4-cylindrowy silnik benzynowy z oznaczeniem typu M 264.

Silnik rzędowy M 264 o pojemności skokowe 2,0 litra dzięki swojej wysokiej mocy 110 kW/l plasuje się na pozycjach, które dotychczas były zarezerwowane tylko dla silników 6-cylindrowych. Wobec tych silników poprzez konsekwentny downsizing w połączeniu z ulepszonym tarciem silnika, zastosowaniem CAMTRONIC, a w szczególności wprowadzeniem układu 48 V z napędzanym paskiem alternatorem rozruchowym (RSG) osiągnięta została poprawa zużycia paliwa o 20 %.

Dalszy rozwój sprawdzonej techniki spalania BlueDIRECT w połączeniu z filtrem cząstek stałych zapewnia niski poziom emisji spalin.

Wymagany w segmencie premium wysoki komfort odgłosów i drgań jest osiągany przez komfortowe rozruch za pomocą alternatora rozruchowego oraz obszerne czynności NVH (Noise, Vibration, Harness = hałas, wibracje, szorstkość).

RSG przejmuje funkcje hybrydowe, co umożliwia oszczędności w zakresie zużycia paliwa.

Dla zapewnienia większej mocy i lepszej reakcji na gaz silnik jest doładowywany za pomocą techniki "Twinscroll". Inaczej niż w zwykłych systemach w turbosprężarce Twinscroll kanały spalinowe dwóch cylindrów są połączone w jeden zoptymalizowany pod kątem przepływu kolektor.

Ta koncepcja doładowania umożliwia dzięki konsekwentnemu rozdzielaniu cylindrów wysoki moment obrotowy w zakresie niskiej prędkości obrotowej przy wysokiej mocy właściwej. Kolejnym środkami zwiększania wydajności jest CAMTRONIC i pakiet redukcji mocy tarcia.

Przegląd nowości

 Redukujące tarcie gładzenie formujące

 "Pakiet komfortowy NVH"

 Tłoki kanału chłodzącego ze wspornikami pierścieniowymi

 Centralnie rozmieszczone piezo wtryskiwacze

 Camtronic

 Filtr cząstek stałych

 Sieć pojazdu 48-V z napędzanym paskiem alternatorem rozruchowym (RSG)

 Wydajne chłodzenie powietrza doładowanego przy użyciu płynu chłodzącego

 Elektryczna pompa wodna 48-V

Skrzynia korbowa

Zalecenie konstrukcyjne odnośnie skrzyni korbowej z odlewu aluminiowego mechanizmu korbowego zawierają wytrzymałość zmęczeniową przy 120 bar ciśnienia szczytowego i znaczną redukcję tarcia mechanizmy napędowego.

W celu osiągnięcia jeszcze większego komfortu NVH dzięki wyższej sztywności struktury, w stosunku do poprzedniej skrzyni korbowej jeszcze bardziej zoptymalizowano strukturę żebrową. Rury cylindrów z odpornymi na ścieranie tulejami z żeliwa szarego są chłodzone przez podwójne otwory w podwójnym mostku przy cylindrach środkowych i skrajnych.

Znana z poprzednich silników geometria powierzchni lub precyzyjne wygładzenie powierzchni bieżnej zostało połączone razem z gładzeniem formującym, tak zwanym "gładzeniem trąbkowym". Stożkowe rozszerzenie średnicy otworu cylindra w dolnym punkcie zwrotnym tłoka zapewnia większym luz tłokowy, przez co znacznie zmniejsza się moc tarcza pomiędzy powierzchnią toczną a tłokami. W górnym punkcie zwrotnym tłoka luz tłokowy pozostaje wąski w celu sprostania wysokim wymaganiom NVH.

Aby jeszcze bardziej zredukować łączne tarcie silnika, stosowany jest olej silnikowy o niskiej lepkości.

P01.00-3723-76

Mechanizm korbowy

Stalowy wał korbowy posiada osiem przeciwwag o zredukowanej masie. Dzięki konsekwentnemu zastosowaniu nowoczesnych metod było możliwe zastosowanie odlanego tłoka z kanałem chłodzącym i wspornikiem pierścieniowym w doładowanym silniku z mocą właściwą 110 kW/l.

Chłodzenie tłoka tworzy warunki dla zredukowanych temperatur denek tłoków, które zapewniają stabilne spalanie i redukują wewnęrzsilnikowego emisje.

Naprężenia równoleżnikowe pierścieni tłokowych zostały w połączeniu z gładzeniem formującym zoptymalizowane pod kątem wartości minimalnych mocy tarcia, zużycia oleju, masy i ilości przedmuchiwania. Oprócz zmniejszonych naprężeń pierścieniowych znacznie zmniejszone asymetryczne powierzchnie nośne płaszczy tłoka ze zoptymalizowaną powłoką karbonową oraz precyzyjnym dopasowaniem luzu tłoka i chłodzeniem olejem przyczyniły się znacząco do redukcji tarcia.

Filigranowy, o minimalnej masie kuty korbowód przy małym otworze jest korbowodem trapezowym z prowadzeniem górnym i wyposażonym w tuleję z pełnego brązu o cienkich ściankach.

P03.10-2184-75

Napęd łańcucha

W celu uzyskania wyższej mocy i związanego z tym trwałego utrzymania wyższego wzbudzenia wału korbowego skonstruowano napinacz łańcucha z zaworem nadciśnieniowym. Dzięki niemu wydłużenia łańcucha w ekstremalnych warunkach są mniejsze niż 0,2 %.

Łańcuch zębaty dla napędu sterującego został przejęty z poprzedniego silnika. Precyzyjnie wytłoczone łączniki z wysokim udziałem precyzyjnego gładkiego cięcia zapewniają niezwykle gładkie powierzchnie funkcyjne i w połączeniu z ulepszoną geometrią szyn ślizgowych zapewniają większe korzyści w zakresie tarcia.

Obwód olejowy i odpowietrzanie

Smarowanie M 264 następuje poprzez mechanicznie napędzaną pompę olejową z regulacją ciśnienia wg zasady łopatek. Za pomocą zintegrowanego w obudowie pompy olejowej zaworu możliwe jest w zależności od wartości charakterystycznych obciążenia silnika i prędkości obrotowej przełączanie dwóch stopni ciśnienia w celu redukcji mocy napędowej w szczególności w zakresie mocy częściowej. Wymienny wkład filtra oleju i termostat do regulacji temperatury oleju znajdują się w pokrywie napędu rozrządu, do której przykręcony jest także wymiennik ciepła.

Gazy odpowietrza są pobierane centralnie z pokrywy głowicy cylindrów. Geometria pokrywy i wyposażone w systemy ochrony wtrysku miejsca pobierania działają przy tym jak zgrubne separatory oleju.

Poprzez przewód powrotny gazy odpowietrzania przedostają się do zintegrowanego częściowo w skrzyni korbowej separatora oleju, który jest wykonany jako separator odbojowy z separacją zgrubną i precyzyjną. Tam w zależności od stanu roboczego i wynikających z tego warunków ciśnieniowych strumień objętości jest prowadzony do ścieżki obciążenia częściowego lub pełnego i w bezpośredni sposób do przynależnych miejsce ustawiania w rozdzielaczu powietrza doładowywanego i turbosprężarce.

M 264 posiada dodatkowo funkcję wentylowania, aby przepłukiwać komorę wału korbowego przy niskim obciążeniu. Zintegrowany w przewodzie odpowietrzania przy obciążeniu częściowym elektryczny zawór przełączający umożliwia zmienne stopnie dławienia i steruje między innymi ilością napowietrzania.

Duże przekroje poprzeczne, częściowo zintegrowane prowadzenie gazu oraz złącza umożliwiają stabilną separację oleju także w ekstremalnych warunkach roboczych i pozwalają na zapewnienie lokalnych wymagań w zakresie emisji.

"Komfort NVH"

Pierwszy raz przy silniku benzynowym zastosowano z obu stron wsporniki z tworzywa sztucznego w ramach koncepcji łożyskowania trójpunktowego przy zamontowanym wzdłużnie układzie napędowym. Oferują one dzięki dużemu zakresowi częstotliwości znacznie lepsze właściwości przenoszenia niż porównywalne wsporniki silnikowe z aluminium. W ten sposób udało się znacznie ulepszyć jedną z głównych ścieżek wzbudzanych dźwiękiem materiałowym odgłosów silnika. Rezultatem jest harmonijny dźwięk silnika wewnątrz pojazdu w prawie wszystkich stanach roboczych.

Układ wtrysku paliwa

Z wysokiej dynamiki procesu wtryskiwania z minimalnymi czasami otwarcia na poziomie poniżej 100 μs wynika wysoka trwałość impulsu, co ma wpływ na zachowania NVH.

Analizy wykazały, że na poprawę odgłosów w obszarze wtryskiwania wpływ mają następujące czynniki:

 Liczba impulsów wtrysku

 Skok wtrysku

 Gradient otwarcia

 Ciśnienie wtrysku

Przez wprowadzenie skoku częściowego z redukcją o 20 % i bardziej płaskim gradientem otwarcia możliwe jest w, według wymagań NVH, krytycznym obszarze pracy przejście z wspierającego tworzenie mieszanki wtryskiwania wielokrotnego do wtryskiwania pojedynczego. W obszarze bliskim biegowi jałowemu dodatkowo ciśnienie wtrysku jest obniżane.

W zaworze sterowania ilością pompy wysokiego ciśnienia, która reguluje dopływ paliwa do pompy wysokiego ciśnienia, zmniejszona została masa ruchomych elementów. Poza tym poprzez układ logiczny zasterowywania igła zaworu sterowania ilością zwalnia bezpośrednio przed uderzeniem w gniazdo wtryskiwacza. Obie te czynności przyczyniają się do redukcji impulsu siły, który wychodzi z obszaru spoczynkowego uruchamianego zaworu.

Ogólnie cały pakiet jest lepiej odłączony od powierzchni przylegania do głowicy cylindrów dzięki tak zwanej bardziej miękkiej podkładce otworowej. Lepsze właściwości tłumiące redukują dalsze przesyłanie impulsów w dźwięku materiałowym. Głównym warunkiem jest przy tym, aby piezo wtryskiwacze przez cały okres żywotności silniki zachowały swoją dokładną pozycję w komorze spalania. W sumie udało się zmniejszyć sztywność podkładki otworowej o ok. połowę w porównaniu do poprzedniego silnika.

Camtronic

Model M 264 posiada teraz we wszystkich wersjach skokowych i mocy układ CAMTRONIC. Praca z małym skokiem zaworu (wcześniejszy wlot) odpowiada procesowi spalania Miller.

Dzięki przełączaniu skoku krzywki, połączonemu z tym wczesnemu wlotowi oraz redukcji tarcia osiągana są korzyści w zakresie spalania: Podczas testów udało się oszczędzić około 1 g dwutlenku węgla (CO2) na kilometr. CAMTRONIC dzięki swoim krzywko pełnego skoku zapewnia jednocześnie wysoką moc silnika M 264.

Dzięki zastosowaniu CAMTRONIC przy objętości skokowej 2 litrów możliwe było podczas realnej jazdy poszerzenie obszaru użytkowego z pozytywnym wpływem na zużycie paliwa. Dzięki temu silnik M 264 może na małym skoku zaworu osiągać prędkość v = 120 km/h.

P01.10-3367-76

Element nastawczy przełączania skoków zaworów wałka rozrządu zaworów ssących jest umieszczony na pokrywie głowicy cylindrów obok króćca wlewu na olej silnikowy.

Element nastawczy przełączania skoków zaworów wałka rozrządu zaworów ssących steruje dokładnym osiowym przesunięciem tulei krzywek na wałek rozrządu zaworów ssących, przy czym następuje przełączanie pomiędzy małym a dużym skokiem krzywki zaworów ssących.

P05.20-2367-76

Element nastawczy składa się z dwóch magnesów podnośnych, które poruszają po jednym popychaczu. Przy zasilaniu prądem cewki magnesów podnośnych wysuwa się odpowiedni popychacz, przy czym może się wysuwać tylko jeden popychacz, w zależności od położenie i kształtu bieżni krzywkowej na wałku rozrządu.

Powrót popychacza następuje mechanicznie poprzez kształt bieżni krzywkowej. Aktualną pozycję obu popychaczy rejestruje zintegrowany czujnik Halla przełączania skoków zaworów wałka rozrządu zaworów ssących (Y49/8b1).

W położeniu wyjściowym oba popychacze są wsunięte. Rozruch silnika następuje przy dużym skoku zaworów ssących.

Pierwsze przełączenie na mały skok następuje po zakończeniu fazy rozgrzewania silnika.

Przy zasterowaniu elementu nastawczego przez moduł sterujący ME odpowiednia cewka w elemencie nastawczym jest zasilana prądem i jeden z obu popychaczy przemieszcza się do odpowiedniej bieżni krzywkowej.

Poprzez kształt bieżni krzywkowej następuje osiowe przesunięcie wałka rozrządu i przełączenie na mniejszy skok krzywki. Powrót popychacza następuje mechanicznie poprzez kształt bieżni krzywkowej.

Powrót wałka rozrządu następuje przez ponownie zasilenie cewki prądem. Tym razem wysuwa się inny popychacz i wałek rozrządu jest przesuwany w przeciwnym kierunku na położenie krzywki z dużym skokiem.

Element nastawczy jest zasterowywany w zależności od wartości charakterystycznych w zakresie prędkości obrotowej od 1000 do 4000/min przez moduł sterujący ME sygnałem modulowanym szerokością impulsów 1 kHz.

P01.10-3366-76

Wtryskiwacze

Wtryskiwacze paliwa są umieszczone na środku przy głowicy cylindrów.

Wtryskiwacze wtryskują w ściśle wyznaczonym czasie obliczoną dawkę dokładnie rozpylonego paliwa do komory spalania poszczególnych cylindrów.

Wkład owiewki

Istotnym warunkiem znacznego zwiększenia mocy w stosunku do poprzedniego silnika było kompletne zmiana komponentów prowadzących powietrze przez wlotem do komory spalania.

W szczególności rozmieszczenie filtra tłumika po "zimnej" stronie silnika i umieszczony po stronie ssącej odcinek zasysanie powietrza o większym przekroju bez zakłócających zmian kierunku, w połączeniu z umieszczoną przed silnikiem chłodnicą powietrza doładowywanego płyn chłodzący-powietrze zapewniają precyzyjną minimalizację utraty ciśnienia.

Dzięki szczegółowej pracy i intensywnym symulacjom udało się, pomimo znacznego wzrostu przepustowości powietrza, zredukować utraty ciśnienia w porównaniu do poprzednika o 4 %. W odniesieniu do tej samej przepustowości poprawa wynosi ponad 40 %.

Doładowanie

W celu osiągnięcia wysokiej mocy nominalnej przy jednocześnie dobrych reakcjach silnika, uzyskano najlepsze wyniki w zakresie wydajności, ruszania i masy z turbosprężarką Twinscroll. Pierwotnie ta technologia została zastosowana w 4-cylindrowym silniku benzynowym w typie 176 (AMG A 45).

W celu wykorzystania całego potencjału turbosprężarki Twinscroll całkowicie zmieniono także regulator ciśnienia powietrza doładowanego. Dotychczas uruchamiany podciśnieniowo siłownik został zastąpiony elektrycznym piezo nastawnikiem, poprzez którego komunikat zwrotny położenie i większą sztywność znacznie ulepszona jest regulacja ciśnienia powietrza doładowanego oraz diagnostyka.

P09.00-2160-76

Doładowanie przez układ Twinscroll

W M 264 stosowana jest tak zwana turbosprężarka Twinscroll. W wyniku rozdziału strumieni spalin za wylotem z cylindrów jest przekazywana większa energia (impulsowa i kinetyczna) na koło turbiny.

W celu maksymalnego wykorzystania tej energii przekroje i długości kolektorów wydechowych zostały przystosowane do konstrukcji Twin-Scroll.

Dzięki temu uzyskiwane jest porównywalnie zredukowane ciśnienie spalin oraz ulepszona wymiana gazu.

P09.40-2597-75

Regulacja ciśnienia doładowania

Regulacja ciśnienia powietrza doładowanego następuje poprzez siłownik klapy regulacji ciśnienia doładowania. Siłownik jest zasterowywany przez moduł sterujący ME w zależności od wartości charakterystycznych i obciążenia w celu regulacji ciśnienia doładowania. W tym celu moduł sterujący ME analizuje sygnały następujących czujników i funkcji zarządzania pracą silnika:

 Czujnik ciśnienia i temperatury przed przepustnicą (B28/26), ciśnienie doładowania i temperatura powietrza doładowywanego

 Czujnik ciśnienia i temperatury za przepustnicą (B28/27), ciśnienie doładowania i temperatura powietrza doładowywanego

 Czujnik ciśnienia za filtrem powietrza (B28/11), ciśnienie powietrza zasysanego

 Czujnik pedału gazu (B37), postulat obciążenia od kierowcy

 Czujnik Halla wału korbowego (B70), prędkość obrotowa silnika

 Regulacja spalania stukowego, zabezpieczenie przed przeciążeniem skrzyni biegów, zabezpieczenie przed przegrzaniem

W celu zmniejszenia ciśnienia doładowania napędzający koło turbiny strumień spalin jest przełączany na obejście poprzez otwarcie klapy regulacji ciśnienia doładowania.

Siłownik klapy regulacji ciśnienia doładowania uruchamia poprzez drążek klapę regulacji ciśnienia doładowania, która zamyka obejście. Wprowadzana w obwód obejściowy część strumienia spalin omija koło turbiny, co powoduje ograniczenie prędkości obrotowej turbiny i wyregulowanie ciśnienia doładowania. W ten sposób ciśnienie doładowania może być dopasowane do aktualnego postulatu obciążenia silnika.

Do monitorowania aktualnego ciśnienia i temperatury na odcinku powietrza doładowywanego w turbosprężarce aż do rozdzielacza powietrza doładowywanego moduł sterujący ME ocenia sygnały czujników ciśnienia i temperatury i dopasowuje ciśnienie doładowania do wymagań silnika.

Kolektor wydechowy

Do poprawy wykorzystania energii spalin zoptymalizowano efekt doładowania uderzeniowego, dzięki czemu kanały przepływu kolektora wydechowego z izolacją szczelin powietrza mają mniejsze przekroje poprzeczne. Dzięki temu zwiększa się dostępna w turbinie entalpia spalin, maksymalizowana jest moc turbiny, co ma pozytywny wpływ na wymianę ładunku. Wysokie termiczne obciążenia powodują zagrożenie przeciekami pomiędzy pasowaniami przylgowymi. Redukcja utraty ciśnienia i podobna przepustowość masy spalin obu strumieni jest osiągana przez optymalizację wymiaru szczeliny poprzez kalibrację pasowania przylgowego oraz zoptymalizowane pod kątem przepływu przekroje poprzeczne wlotowe w obudowie koła turbiny.

Obudowa koła turbiny

Zmieniona geometria wlotu z obróceniem kanałów przepływu przenosi energię spalin na obudowę koła turbiny. Wynikiem jest zmniejszenie strat. Silna turbina osiąga przez konsekwentne rozdzielanie strumieni w dolnym zakresie prędkości obrotowej bardziej efektywne doładowanie, dzięki czemu już niskiej prędkości obrotowej silnika osiągany jest wysoki moment obrotowy. Optymalizacja przepływu ma pozytywny wpływ na zachowanie przepustnicy spalin oraz minimalizuje podstawowe ciśnienie ładowania turbosprężarki Twinscroll.

Wlot i wylot sprężarki

Dla relatywnie równomiernego podziału ciśnienia także wlot i wylot sprężarki został zoptymalizowany pod kątem przepływu.

Układ wydechowy i układ oczyszczania spalin

Przedstawiony układ wydechowy silnika M 264 w klasie E Coupé tworzy podstawę dla spełnienia wysokich wymagań w zakresie emisji i hałasu. Oprócz tego układ wydechowy musiał zostać zaprojektowany w taki sposób, aby zostały osiągnięte wymagane wartości pełnego obciążenia silnika.

Aby zapewnić sportowe wrażenia z jazdy także przez odpowiednie efekty dźwiękowe, zastosowani układ wydechowy ze sterowaniem przepustnicą. Przy otwartej przepustnicy redukowane jest przeciwciśnienie spalin, co zapewnia osiągnięcie mocy nominalnej.

Siłownik jest zasterowywany przez moduł sterujący układu napędowego (N127) w zależności od wartości charakterystycznych. Uruchamia płynnie przepustnicę spalin i umożliwia w ten sposób każdą pozycję otwarcie pomiędzy 0 a 100 %. W zależności od wybranego programu jazdy zapisane są różne charakterystyki.

Siłownik nadaje się do diagnozowania i w przypadku nieotwarcia przepustnicy spalin wysyła komunikat zwrotny do modułu sterującego układu napędowego, który następnie wysyła postulat redukcji mocy silnika do modułu sterującego ME (N3/10).

P49.00-2198-75

Filtr cząstek stałych

Sposób działania filtra odpowiada technologii stosowanej w pojazdach z silnikami wysokoprężnymi. Strumień spalin jest prowadzony do układu filtrowania cząstek, znajdującego się w podwoziu pojazdu. Filtra ma strukturę plastra miodu ze zmiennie zamkniętymi kanałami wlotu i wylotu. Przez spaliny są zmuszane do przepływania przez porowatą ścianę filtra. Dochodzi przy tym do oddzielania sadzy, co pozwala filtrowi na ciągłą regenerację poprzez odpowiednie warunki jazdy.

Podczas gdy w silnikach wysokoprężnych stosowane są ceramiczne filtry cząstek stałych z węglika krzemu, technologia filtrów cząstek stałych silników benzynowych opiera się na wyjątkowo odpornym na wysokie temperatury kordierycie. Zastosowany dopasowany do przeciwciśnienia filtra cząstek stałych silników benzynowych nie wymaga konserwowania i posiada funkcję samodzielnej regulacji.

Chłodzenie i zarządzanie temperaturą

Elektryczna pompa wodna

Z powodu zwiększonej mocy właściwej i dostępnej sieci pojazdu 48-V w modelu M 264 zastosowano pompę wodną 48-V o mocy 950 W. Pompa M 264 jest zablokowana modułowo. Mniejsze zużycie na poziomie ok. 2 g CO2 na kilometr w istotnych cyklach jazdy wynika z jednej strony z powodu braku mechanicznej pompy wodnej z ulepszonego tarcia napędu paskowego, a z drugiej strony z zgodnego z zapotrzebowaniem zasterowania pompy wodnej.

Z powodu zwiększającej się różnicy pomiędzy dostępną i rzeczywiście przeciętnie używaną na co dzień mocą silnika możliwa jest przez dłuższy okres czasu praca ze znacznie mniejszym przepływem płynu chłodzącego, niż w przypadku mechanicznej pompy wodnej ze sztywnym połączeniem z prędkością obrotową wału korbowego. Ma to pozytywnym wpływ na spalanie.

Chłodzenie

Zwiększona w stosunku do poprzednika moc silnika M 264 doprowadziła do nowych koncepcji odprowadzania ciepła z płynu chłodzącego, powietrza doładowywanego i oleju.

Istotnym celem rozwoju było przeniesienie ciepła oleju przekładniowego i napędzanego paskiem alternatora rozruchowego (RSG) z obwodu niskotemperaturowego do obwodu wysokotemperaturowego silnika. Tam strumień częściowy jest prowadzony przez dołączany odcinek schładzania, na którym następuje dalsze schładzanie medium do wymaganego poziomu temperatury. Dzięki tej koncepcji obwód niskotemperaturowy może być teraz używany wyłącznie do odprowadzania ciepła chłodnicy powietrza doładowywanego. Nawet w ekstremalnych sytuacjach na drodze i w ekstremalnych warunkach jazdy możliwa jest praca silnika z wykorzystaniem potencjału jego mocy.

Dokładnie dopasowana aplikacja zarządzania temperaturą i strategie pracy silnika, skrzyni biegów i RSG zapewnia nieosiągalną dotychczas dla 4-cylindrowych silników benzynowych dynamikę jazdy przy jednoczesnej wysokiej wydajności paliwowej.

Zoptymalizowane pod kątem chłodzenia zawory wydechowe

W nowym M 264 pierwszy raz zastosowano w wysokodoładowywanym silniku zawory wydechowe w wersji z grzybkiem wydrążonym. Wewnętrzna krawędź grzybka wydrążonego jest formowana podczas złożonego procesu formowania. Nie są zatem wymagane żadne krytyczne procesy spawania lub inne skomplikowane procesy produkcyjne do utworzenia wnęki. Dzięki temu produkcja tego zaworu jest ekonomiczna.

Z powodu znacznie ulepszonego przewodzenia ciepła możliwe jest nadal stosowanie niedrogich materiałów o niskiej zawartości niklu Temperatura w wysoko obciążanych żłobkach zaworu została znacznie obniżona. Dzięki ulepszonemu odprowadzaniu ciepła znacznie obniżono też temperatury w dolnej części talerzyka i tym samy w komorze spalania. To oznacza zredukowaną tendencję do spalania stukowego i ulepszone punkty ciężkości spalania, co ma pozytywny wpływ na zużycie paliwa.

P05.30-2198-73

P01.10-3371-76

Zarządzanie ciepłem, działanie

Ogólne warunki działania funkcji zarządzania ciepłem

 Zacisk 87M (układ sterowania pracą silnika) "WŁ."

 Silnik pracuje.

Zarządzanie ciepłem, informacje ogólne

Funkcja zarządzania ciepłem, realizowana przez moduł sterujący ME (N3/10), reguluje temperaturę płynu chłodzącego silnik. Wynikają z tego następujące zalety:

 Szybsze osiąganie optymalnej temperatury pracy

 Redukcja emisji spalin

 Oszczędność paliwa

 Szybkie nagrzewanie wnętrza pojazdu

P20.10-2479-79

Zarządzane ciepłem, działanie

Faza po rozruchu z elektryczną pompą wodną

W fazie po rozruchu cyrkulacja płynu chłodzącego jest wyłączana po wyłączeniu elektrycznej pompy wodnej. Przez brak chłodzenia silnik nagrzewa się szybciej i zmniejsza się emisja spalin.

Przy rozruchu zimnego silnika elektryczna pompa wodna zostaje wyłączona, jeśli spełnione są następujące warunki:

 Temperatura płynu chłodzącego poniżej 75 °C

 Moduł sterujący układu klimatyzacji (N22/1) nie postulował "ogrzewania".

Przez postulat ogrzewania następuje zasterowanie elektrycznej pompy wodnej. Przez to szybko nagrzewa się wnętrze pojazdu.

Jeśli warunki wyłączenia pompy wodnej nie są już spełnione, moduł sterujący ME (N3/10) ponownie zasterowuje elektryczną pompę wodną. Ponownie jest zapewniona cyrkulacja płynu chłodzącego.

Regulacja termostatem płynu chłodzącego

Mechaniczne otwieranie i zamykanie zasuwy pierścieniowej w termostacie układu chłodzenia następuje wskutek termicznej rozszerzalności, wzgl. kurczliwości elementu rozszerzalnego w zakresie temperatury od ok. 102 do 118 °C).

 Temperatura docelowa: ok. 105 °C

 Zasuwa pierścieniowa otwarta całkowicie: 118 °C

Dodatkowo otwieranie i zamykanie termostatu płynu chłodzącego może być przeprowadzane elektronicznie przez zasterowanie elementu grzewczego termostatu płynu chłodzącego. To następuje całkowicie zmiennie i zależnie od warunków pracy silnika.

Zasuwa pierścieniowa w termostacie płynu chłodzącego może przyjmować następujące ustawienia:

 Zasuwa pierścieniowa zamknięta

 Zasuwa pierścieniowa otwierająca się (tryb mieszany)

 Zasuwa pierścieniowa otwarta (tryb chłodzenia)

P20.10-2485-82

Zasuwa pierścieniowa zamknięta

Zasuwa pierścieniowa w termostacie układu chłodzenia jest zamknięta, gdy spełnione są następujące warunki:

 temperatura płynu chłodzącego poniżej ok. 102 °C

 element grzewczy termostatu układu chłodzenia niezasilany

 brak postulatu pełnego obciążenia silnika

W tym położeniu płyn chłodzący przepływa przez obwód chłodzenia silnika z wymiennikiem ciepła silnika i turbosprężarką Twinscroll i, w razie potrzeby, wymiennik ciepła układu ogrzewania kabiny pasażerskiej.

Chłodnica silnika nie jest włączona w obieg płynu chłodzącego. Powoduje to szybsze rozgrzanie się płynu chłodzącego.

Wskutek szybkiego rozgrzania silnik prędzej osiąga właściwą temperaturę pracy, co ma korzystny wpływ na zużycie paliwa.

P20.10-2486-82

Zasuwa pierścieniowa otwierająca się (tryb mieszany)

Zasuwa pierścieniowa zaczyna się otwierać, gdy spełniony jest jeden z następujących warunków:

 osiągnięcie temperatury płynu chłodzącego ok. 102 °C pierwszy raz od chwili rozruchu (brak postulatu pełnego obciążenia)

 zasilenie elementu grzewczego termostatu płynu chłodzącego prądem

W zakresie temperatury płynu chłodzącego od ok. 102 °C do 118 °C lub w zależności od podawania prądu na element grzewczy termostatu rozszerzanie się elementu rozszerzalnego powoduje uruchamianie suwaka.

Suwak otwiera połączenie do chłodnicy silnika. Przekrój otworu zasuwy pierścieniowej jest proporcjonalny do temperatury elementu rozszerzalnego lub temperatury płynu chłodzącego. Zapewnia to różnicowanie wielkości dopływu płynu chłodzącego do chłodnicy silnika w zależności od potrzeb.

Zasuwa pierścieniowa otwarta (tryb chłodzenia)

Po osiągnięciu temperatury płynu chłodzącego ok. 118 °C zasuwa jest całkowicie otwarta i płyn chłodzący może bez ograniczeń przepływać przez chłodnicę silnika.

P20.10-2487-82

Regulacje elektroniczna

Pełne otwarcie jest możliwe także przy niższych temperaturach, gdy element grzewczy termostatu płynu chłodzącego jest zasterowywany przez moduł sterujący ME w zależności od warunków pracy.

W tym celu moduł sterujący ME wczytuje następujące dane:

 temperatura powietrza zasysanego

 Temperatura zewnętrzna

 Prędkość obrotowa silnika

 Obciążenie silnika

Zasterowanie następuje poprzez sygnał masowy. Zasilanie następuje z zacisku 87M2.

W zależności od postulatów silnikowych możliwe jest ustawienie wysokiej lub niższej temperatury płynu chłodzącego.

Dla wysokiej temperatury płynu chłodzącego (ok. 105 °C) regulacja mechaniczna jest wspomagana przez dodatkowe ogrzewanie elementu rozszerzalnego od 106 °C. Przy 110 °C element grzewczy jest w pełni zasilany prądem, co skutkuje pełnym otwarcie zasuwy.

Zwiększona temperatura płynu chłodzącego zapewnia w zakresie obciążenia częściowego korzystny poziom mocy, co wpływa korzystnie na zużycie paliwa.

Niska temperatura płynu chłodzącego wynosi około 85 °C. Przy tym element grzewczy podlega zasterowaniu wstępnemu, które jest zmiennie dopasowywane do warunków otoczenia.

Latem, przy wysokich temperaturach zewnętrznych, element grzewczy może być w pełni zasilany prądem już przy 80 °C, w celu uniknięcia krytycznych obszarów temperatury.

Zimą i przy niskich temperaturach zewnętrznych element grzewczy jest zasilany prądem w 30 do 50 % maksymalnej mocy.

Niska temperatura płynu chłodzącego w trybie pełnego obciążenia pozytywnie oddziałuje na moc silnika, ponieważ powietrze zasysane jest mniej ogrzewane.

Chłodzenie alternatora rozruchowego

W pojazdach z technologią 48-V dodatkowo moduł sterujący przekładnika DC/DC i akumulator sieci pokładowej 48-V są połączone w osobnym obwodzie niskotemperaturowym 2.

Pompa recyrkulacyjna 2 obwodu niskotemperaturowego tłoczy nagrzany płyn chłodzący przez chłodnicę niskotemperaturową 2, które jest zamontowane z przodu pojazdu do modułu chłodzenia.

Za chłodnicą niskotemperaturową 2 czujnik temperatury obwodu niskotemperaturowego 2 rejestruje aktualną temperaturę płynu chłodzącego i przekazuje sygnał do modułu sterującego układu napędowego (N127).

Pompa recyrkulacyjna 2 obwodu niskotemperaturowego jest zasterowywana odpowiednio do potrzeb, dopóki płyn chłodzący nie przekroczy określonej temperatury.

Schłodzony płyn chłodzący przepływa przez połączony w jeden moduł akumulator sieci pokładowej 48-V z modułem sterującym przekładnika DC/DC, pobiera jego ciepła i transportuje je do chłodnicy niskotemperaturowej 2.

Zabezpieczenie przed przegrzaniem

Moduł sterujący zespołu napędowego zasterowuje silnik wentylatora (M4/7). Przy tym następuje zasterowanie przez szynę LIN układu napędowego (LIN C3) i możliwe jest ustawianie wszystkich prędkości obrotowych pomiędzy 0 a 100 %. W przypadku usterki sterowania silnik wentylatora pracuje z maksymalną prędkością obrotową (tryb pracy awaryjnej wentylatora).

Moduł sterujący klimatyzacji przekazuje status układu klimatyzacji poprzez szynę CAN (CAN B), moduł sterujący elektronicznej stacyjki (N73), interfejs FlexRay podwozia, moduł sterujący układu napędowego i szynę CAN napędu (CAN C1) do modułu sterującego ME.

Praca bezwładnościowa wentylatora

Silnik wentylatora pracuje do 6 min. przy statusie "zapłon WYŁ", gdy temperatura płynu chłodzącego lub temperatura oleju silnikowego przekracza zadane wartości maksymalne. Jeśli napięcie akumulatora zanadto spadnie, tryb pracy bezwładnościowej zostaje wyłączony.

Napędzany paskiem rozrusznik-alternator (RSG)

Nowe możliwości podczas pracy silnika:

 Komfortowy start: prawie niezauważalny rozruch silnika

 Efekt Boost w zakresie prędkości obrotowej do 2500/min

 Rekuperacja do 12 kW

 Przesunięcie punku obciążenia: możliwa praca w korzystnej charakterystyce

 Tryb żeglowania z wyłączonym silnikiem

Nowy 4-cylindrowy silnik benzynowy M 264 zastępuje rozrusznik i alternator 12V na napędzany paskiem alternator rozruchowy (RSG).

Oprócz funkcji alternatora RSG może generować wspomagający silnik spalinowy moment obrotowy, wykorzystując w tym celu energię z akumulatora 48-V.

Ten moment obrotowy może być zarówno pozytywny, jak i negatywny. Dzięki temu silnik pracuje efektywnie i magazynuje nadmiar energii w akumulatorze 48-V.

Dzięki rozszerzonej funkcji RSG konieczne jest napinacza paska.

Na skutek (pozytywnego) dodatkowego momentu obrotowego napęd może wytwarzać duży moment obrotowy również przy zmniejszonej pojemności skokowej i niskiej prędkości obrotowej.

Efektywne współdziałanie silnika spalinowego i instalacji 48-V zmniejsza zużycie paliwa oraz emisję dwutlenku węgla (CO2) i odczuwalnie poprawia dynamikę pojazdu. Ponadto uruchamianie silnika przebiega znacznie szybciej i jest bardziej komfortowe.

Poprzez sztywne koło pasowe RSG jest podłączone do napędu paskowego. Chłodzenie RSG następuje poprzez dwa koła wentylatora w obudowie.

Elektroniczny układ zasilania jest podłączony bezpośrednio do obudowy RSG. W elektronicznym układzie zasilania znajduje się falownik do zasterowywania RSG. Elektroniczny moduł zasilania pełni wyłącznie funkcję przetwornika DC/AC.

Elektroniczny układ zasilania zasterowuje RSG na żądanie modułu sterującego układu napędowego (N127) 5-fazowym napięciem zmiennym. Elektroniczny układ zasilania nadzoruje temperatury przy RSG i elektronicznym układzie zasilania. Obserwuje także pozycję wirnika RSG i udostępnia diagnostyki i prognozy dostępnego momentu obrotowego do modułu sterującego układu napędowego (N127).

Chłodzenie elektronicznego układu zasilania jest realizowane przez chłodzenie płynem chłodzącym z osobną pompą wodną alternatora rozruchowego (M43/4) dla RSG.

P01.10-3369-76

P13.22-2211-75

Napęd paskowy

W przypadku napędzanego paskiem alternatora rozruchowego (RSG) funkcje rozruchu/Boost i tryb alternatorowy/rekuperacja są przeprowadzane poprzez zoptymalizowany specjalnie do zastosowań RSG pasek klinowy z 7 rowkami. Aktualna strategia konserwowania z kontrolą wzrokową może zostać zachowana.

Blaszany wahliwy napinacz paska napina, w zależności od obu trybów pracy rekuperacja (tryb ładowania) lub efekt Boost, poluzowaną część paska klinowego.

W celu zapewnienia komfortu i trwałości mechanizmu odłączone koło pasowe separuje napęd paskowy od wału korbowego, co w dużym stopniu eliminuje wibracje.

W tym elemencie zintegrowana jest funkcja tłumienia drgań obrotowych wału korbowego.

Obsługa techniczna

Aktualna strategia przeglądów Mercedes-Benz obowiązuje również w przypadku M 264, na poszczególnych rynkach możliwe są rozbieżności:

 Europa: stałe okresy międzyprzeglądowe “co 25.000 km/12 miesięcy“

 Chiny: stałe okresy międzyprzeglądowe “co 10.000 km/12 miesięcy“

 Chiny: stałe okresy międzyprzeglądowe “co 10.000 km/12 miesięcy“

 Przeglądy A i B zawsze na przemian

Prace dodatkowe podczas przeglądów (na przykładzie ECE):

 Wymiana wkładu filtra powietrza: co 75.000 km/3 lata

 Wymiana świeca zapłonowych: co 75.000 km/3 lata

 Wymiana filtra paliwa, silniki benzynowe: 200.000 km/10 lat

Spuszczanie oleju silnikowego

M 656 nie ma już rurki miarki poziomu oleju oraz w związku z tym miarki poziomu oleju.

Olej silnikowy jest spuszczany przez korek spustowy w misce olejowej. W celu kontroli poziomu oleju silnikowego w misce olejowej zamontowano czujnik; odpowiednie wskazanie można wyświetlić w zestawie wskaźników. Następuje to za pomocą przycisków na kierownicy.

Sposób postępowania podczas pomiaru poziomu oleju / wymiany oleju, patrz dokument WIS AP18.00-P-1812MKI (na przykładzie OM 654 w typie 213).

Oleje silnikowe

Przez zastosowanie filtra cząstek stałych silnika benzynowego (OPF) w tym silniku do wymiany oleju należy zastosować analogicznie go silników z filtrem cząstek stałych (DPF), olej silnikowy nie tworzący popiołu. Zgodnie z przepisami dotyczącymi materiałów eksploatacyjnych Mercedes-Benz dopuszczone są następujące oleje silnikowe:

 229.51

 229.52

 229.61

 229.71