Funkcje w powiązaniu z instalacją 48-V

Integralny rozrusznik-alternator (ISG)

Highlightem innowacyjnego zespołu napędowego z silnikiem M256 jest ISG. Składa się z elektrycznej maszyny z elektonicznym modułem zasilania, przetwornika DC/DC i jonowo-litowego akumulatora -48-V.

Elektroniczny moduł zasilania znajduje się w miejscu zwolnionym przez niepotrzebny już zębnik rozrusznika.

ISG jest trwale przykręcony do wału korbowego w tzw. "konfiguracji P1" między silnikiem a automatyczną skrzynią biegów 9G-TRONIC.

ISG w połączeniu z instalacją 48­V generuje maksymalną moc 16 kW i wytwarza moment obrotowy 220 Nm.

Energię dostarcza osobny akumulator 48­V.

Kombinacja silnika spalinowego i ISG zapewnia w ten sposób dużą moc systemową przy relatywnie niskim zużyciu paliwa i umożliwia realizację dodatkowych funkcji.

Ponadto ISG ogranicza wibracje zespołu napędowego, poprawiając komfort.

P54.00-3236-76

Napędzany paskiem rozrusznik-alternator (RSG)

W niektórych klasach mocy nowego czterocylindrowego silnika benzynowego M264 zamiast rozrusznika i alternatora 12-V zastosowano napędzany RSG.

RSG jest montowany w tzw. "konfiguracji P0" w napędzie paskowym zamiast alternatora.

Oprócz funkcji alternatora RSG może generować wspomagający silnik spalinowy moment obrotowy, wykorzystując w tym celu energię z akumulatora 48-V. Moment może być dodatni (zdawany) lub ujemny (odbierany), dzięki czemu silnik działa efektywnie, a nadmiar energii jest magazynowany w akumulatorze.

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.

P54.00-3237-76

Rozruch silnika przez ISG lub RSG

Silnik jest uruchamiany przez ISG lub RSG. Poszczególne rozruchy (kluczykiem, przez funkcję Start-Stop, start w trybie żeglowania itd.) następują bez szarpania i są prawie nieodczuwalne.

ISG lub RSG szybko doprowadza silnik do prędkości obrotowej biegu jałowego, bądź prędkości obrotowej narzucanej pedałem gazu.

Ponadto ISG ustawia wał korbowy w pozycji korzystnej przy rozruchu silnika spalinowego (tzw. reprodukowalny rozruch komfortowy).

Pozycjonowanie jest również konieczne, aby podczas rozruchu poprzez wstępne sterowanie nastąpiła kompensacja momentu: ISG "wie" od początku, kiedy nastąpi następny suw sprężania i dzięki wstępnemu sterowaniu może odpowiednio dostosować konieczny moment. Kompensuje to wahania prędkości obrotowej, wynikające z wyższego momentu oporów własnych silnika w suwach sprężania.

Start-Stop ISG i RSG

System Start-Stop został rozszerzony pod względem funkcyjnym, co zwiększyło efektywność energetyczną pojazdu. Ponadto system został zmodernizowany, aby był bardzej przyjazny dla użytkownika.

Pojazd rozróżnia teraz między opłacalnym zatrzymaniem a krótkim zatrzymaniem.

Dopiero wprowadzenie ISG lub RSG umożliwiło eliminację szarpnięć zespołu napędowego podczas "Change of Mind", powstających na skutek tego, że podczas "dojeżdżania inercyjnego z wyłączonym silnikiem" w trakcie rozruchu silnika przekładnia hydrokinetyczna przechodzi z fazy hamowania w fazę napędu. Zdefiniowane zasterowanie ISG lub RSG powoduje płynne wzrastanie prędkości obrotowej, bez odczuwalnego szarpnięcia.

P30.00-2023-76

Przy opłacalnym zatrzymaniu silnik jest wyłączany już przy prędkości poniżej 20 km/h, jeśli średnia wcześniej utrzymywanej prędkości była wyższa i kierowca nie wykonuje manewru (operowanie kierownicą).

Możliwość opłacalnego zatrzymania jest rozpoznawana alternatywnie na podstawie danych radarowych. Wykrycie zatrzymanego pojazdu poprzedzającego również inicjuje wyłączenie silnika spalinowego.

P30.00-2022-76

Wzrost komfortu objawia się przez wykluczanie wyłączenia silnika przy bardzo krótkich postojach oraz w trakcie manewrowania.

Jeżeli średnia utrzymywanej wcześniej prędkości jest niska i kierowca wykonuje manewry, wyłączenie silnika jest inicjowane dopiero po kolejnym wciśnięciu pedału hamulca.

Wyłączenie silnika jest wykluczane również bez kolejnego wciśnięcia pedału hamulca w sytuacji, gdy radar wykryje jadący pojazd poprzedzający.

Uwzględniane są również znaki drogowe (m. in. znaki stop) oraz wzniesienia i skrzyżowania. Jako kryterium mogą być wykorzystywane informacje o zatorach drogowych, przekazywane przez "Live Traffic".

Tryb żeglowania

Pojęcie "żeglowanie", stosowane w odniesieniu do pojazdów drogowych, oznacza funkcję jazdy, podczas której silnik spalinowy i maszyna elektryczna są odłączone od zespołu przeniesienia napędu.

Jest to korzystne, gdyż energia kinetyczna jest w pełni wykorzystywana, a nie tracona w efekcie oporów własnych jednostek napędowych.

Dodatkową oszczędność uzyskuje się przez wyłączenie silnika spalinowego po odłączeniu od zespołu przeniesienia napędu.

Odłączenie zespołu przeniesienia napędu eliminuje opory własne, co umożliwia dłuższą jazdę siłą inercji.

W trybie żeglowania sprzęgło blokujące przekładnię hydrokinetyczną (WÜK) jest zawsze otwarte. Przy wyższej prędkości dodatkowo otwierane jest sprzęgło w skrzyni biegów.

W trybie żeglowania z wyłączonym silnikiem dodatkowa pompa oleju w automatycznej skrzyni biegów zapewnia smarowanie skrzyni biegów i utrzymywanie koniecznego ciśnienia.

W trybie żeglowania silnik 256 jest wyłączany. W wersji z silnikiem 264 żeglowanie może następować zarówno z wyłączonym, jak i z włączonym silnikiem. Jest to konieczne z uwagi na RSG.

W połączeniu z systemem wyższej klasy z ISG montowana jest elektryczna sprężarka układu klimatyzacji. ISG zapewnia na tyle dużą dyspozycyjność funkcji, że tryb żeglowania z włączonym silnikiem nie jest konieczny.

Ekologiczna technika jazdy jest wspierana przez inteligentne algorytmy: tryb żeglowania jest optymalnie powiązany z funkcją rekuperacji tak, że zawsze odpowiednio do sytuacji następuje żeglowanie (energia napędza pojazd) lub rekuperacja (energia zasila akumulator).

Ocena sytuacji następuje na podstawie bieżących danych z czujników pojazdu. Decydujący wpływ mają mapa "Advanced Driver Assistance Systems", kamera i czujnik radarowy.

Różnica w stosunku do dotychczasowego trybu żeglowania polega na tym, że bezpośrednie powiązanie z działaniami kierowcy nie jest konieczne. Pojazd samoczynnie wybiera najbardziej efektywny tryb na podstawie oceny aktualnej sytuacji.

Włączanie trybu żeglowania

Pojazd przechodzi w tryb żeglowania, gdy spełnione są poniższe warunki:

 Warunki trybu żeglowania - pojazd:

 Wartości utrzymywanej prędkości mogą różnić się, w zależności od typoszeregu i rodzaju napędu.

 Wartość przyspieszenia poprzecznego nie może przekraczać granicy określonej dla danego modelu pojazdu.

 Od zakończenia poprzedniego trybu żeglowania muszą upłynąć 2 sekundy.

 Silnik musi dopuszczać tryb żeglowania, tzn. procedury autodiagnostyczne nie mogą być aktywne.

 Elektroniczny program stabilizacji jazdy (ESP®) musi dopuszczać tryb żeglowania.1

 Funkcja Start-Stop musi być zatwierdzona (M256 (M264 może być włączony przy żeglowaniu)).1

 Pojazd nie ciągnie przyczepy (rozpoznawanie przez brak wtyku w gnieździe przyczepy).

 Warunki trybu żeglowania - trasa i ruch drogowy:

 Zjazd nie przekracza wartości granicznej.1, 2

 Podjazd nie przekracza wartości granicznej.1, 2

 Inteligentna rekuperacja musi dopuszczać tryb żeglowania.1

 Pojazd poprzedzający nie jest rozpoznawany, bądź zbliżenie się do wykrytego pojazdu jest nieprawdopodobne.1

 Warunki trybu żeglowania - kierowca:

 Ustawiony program jazdy E.1

 Pedał gazu zwolniony.1

 Kąt skrętu kierownicy nie przekracza wartości granicznej.

 Warunki - skrzynia biegów:

 Włączone przełożenie D.1

 Terenowa redukcja przełożenia nieaktywna.1

 Zatwierdzenie funkcji przez automatyczną skrzynię biegów.1

 1 Warunki muszą być spełnione również w trakcie żeglowania.
2 "Asystent ECO" może również odmiennie włączać i wyłączać tryb żeglowania.

Wyłączanie trybu żeglowania

Tryb żeglowania zostaje zakończony, gdy jeden z poniższych warunków jest spełniony:

 Jeden z warunków włączenia, wymaganych stale podczas działania, nie jest już spełniany.

 Mocne hamowanie

 Częste lekkie hamowanie

 Ponowne włączenie przełożenia D.

 Uruchomienie manetki zmiany biegów.

 "Asystent ECO" rozpoznaje sytuację wymagającą hamowania (np.  dojeżdżanie do pojazdu poprzedzającego, stromy zjazd.)

Tryb Boost ISG i RSG

ISG lub RSG umożliwia połączenie własnego momentu obrotowego z momentem obrotowym silnika.

Jest to tzw. "E-Boost", zwiększający dynamikę i przyspieszenie pojazdu.

W przypadku silnika M256, dysponującego elektryczną dodatkową sprężarką, istnieje druga możliwość Boost.

Strategia regulacji zakłada, że inteligentne zasterowywanie elektrycznej dodatkowej sprężarki lub ISG zawsze prowadzi do maksymalnych osiągów przy minimalnym zużyciu energii.

Przy ruszaniu z niską prędkością obrotową silnika spalinowego ISG lub RSG wspomaga pracę silnika własną prędkością obrotową/momentem, zapewniając lepszą dynamikę. Przedział czasu i dostępna moc zależą od kilku czynników. Jest to np.  czas i zużyta energia.

Przy wystarczającym napięciu w instalacji 48-V elektryczna dodatkowa sprężarka wytwarza ciśnienie doładowania w dolnym zakresie prędkości obrotowej, poprawiając dynamikę do chwili włączenia się turbosprężarki napędzanej spalinami.

W trybie Boost ISG lub RSG dodaje własny moment napędowy do momentu wytwarzanego przez silnik spalinowy.

Należy uwzględnić poniższe punkty:

 Niezbyt duża prędkość obrotowa silnika spalinowego - w górnym zakresie prędkości obrotowej tryb Boost nie jest w pełni wykorzystywany (prędkość obrotowa silnika > 2500 obr/min, wartość jest zależna od typoszeregu i rodzaju napędu; w miarę wzrostu prędkości obrotowej moc Boost jest sukcesywnie redukowana).

 Prędkość pojazdu w określonym zakresie (do ok. 200 km/h - wartość może się różnić w zależności od typoszeregu i rodzaju napędu)

 Poziom naładowania akumulatora wystarczający do wspomagania zespołu napędowego z mocą przewidzianą w trybie Boost.

 Silnik spalinowy musi być uruchomiony (nie w trybie żeglowania lub w fazie Stop funkcji Start-Stop).

 Brak systemowych wymagań dotyczących doładowania akumulatora.

 Przełożenie inne niż P lub N.

 Moment żądany przez kierowcę większy od aktualnie wytwarzanego przez silnik spalinowy (wspomaganie tylko przy dynamicznych wymaganiach podczas jazdy).

 Pedał gazu wciśnięty dostatecznie głęboko (nieznaczne wciśnięcie pedału z założenia nie powinno za każdym razem inicjować efektu Boost).

 Moc Boost różni się w zależności od ustawionego programu jazdy.

Wielkość przekazywanej mocy zależy również od postulatów/wymagań pozostałych komponentów systemu i warunków w otoczeniu.

Dostępna energia akumulatora musi być rozdzielana na napęd i pozostałe odbiorniki w pojeździe. Zalicza się do nich, w zależności od wersji silnikowej i wyposażenia, np. układ klimatyzacji, ogrzewanie foteli, funkcja masażu w fotelach, system multimedialny itd.

Przy powtarzających się dynamicznych manewrach moc Boost jest redukowana, aby nie doszło do nadmiernego obciążenia akumulatora.

P30.00-2021-76

Symbole ilustrują kombinację trybu żeglowania i funkcji Start-Stop. W przypadku systemów 48-V podczas jazdy (w trybie żeglowania) istnieje możliwość wyłączania silnika.

Poprzedzający pojazd: przy zbliżaniu się do poprzedzającego pojazdu (2) następuje wyłączenie trybu żeglowania (załączenie zespołu napędowego i uruchomienie silnika) i zwiększenie momentu hamowania silnikiem przez rekuperację. Im bliżej dojeżdża się do poprzedzającego pojazdu, tym mocniejsze jest hamowanie.

Odpowiednie do sytuacji tryby jazdy: uwzględniane są dane mapy (dozwolona prędkość, zjazdy/podjazdy; oba kryteria tylko w wersji z "asystentem ECO") i na podstawie aktualnych danych następuje decyzja, czy tryb żeglowania w obecnej sytuacji jest celowy. Na stromych zjazdach rekuperacja może być w wielu wypadkach lepszym wyjściem, na łagodnych zjazdach tryb żeglowania z wyłączonym silnikiem umożliwia utrzymywanie zakładanej prędkości.

Rekuperacja przez ISG i RSG

Rekuperacja umożliwia przekształcanie energii kinetycznej pojazdu w energię elektryczną, którą można zachować do późniejszego wykorzystania.

W fazie hamowania silnikiem moment wytwarzany przez silnik spalinowy jest odbierany przez ISG lub RSG w celu przekształcenia w energię elektryczną.

Akumulator 48-V jest ładowany i nie dochodzi do zużywania się okładzin hamulcowych.