Autka.net

Mercedes-Benz S 400 BlueHybrid

Mercedes-Benz wprowadza na rynek pierwszy samochód osobowy z napędem hybrydowym, którego debiut zaplanowano na lato przyszłego roku - model S 400 BlueHybrid.

Dzięki połączeniu zmodyfikowanego silnika benzynowego V6 z kompaktowym modułem hybrydowym, S 400 BlueHybrid jest najoszczędniejszym na świecie sedanem w klasie aut luksusowych zaopatrzonych w silnik o zapłonie iskrowym. Duża limuzyna Mercedesa spala, wg testu mieszanego NEDC, zaledwie 7,9 litra na 100 kilometrów. Dzięki temu pojazd może poszczycić się najniższym poziomem emisji CO2 w tym segmencie samochodów i tej klasie osiągów (jedynie 190 gramów na kilometr). Wyjątkowe parametry ekonomiczno-ekologiczne idą w parze z doskonałymi parametrami technicznymi. 3,5-litrowa benzynowa jednostka napędowa rozwija moc 205 kW/279 KM, zaś silnik elektryczny generuje 15 kW/20 KM, przy początkowym momencie obrotowym sięgającym 160 Nm. W rezultacie mamy do dyspozycji moc znamionową 220 kW/299 KM i łączny maksymalny moment obrotowy o wartości 385Nm. Nowy model S 400 BlueHybrid jest przy tym pierwszym seryjnie produkowanym autem, które wyposażono w odznaczający się wyjątkową sprawnością akumulator litowo-jonowy, opracowany specjalnie z myślą o zastosowaniu w przemyśle samochodowym. To kolejny znaczący wkład marki Mercedes-Benz w kierunku jazdy o zerowym poziomie emisji.

Nowy Mercedes-Benz S 400 BlueHybrid oparto na modelu S 350 i zaopatrzono w mocno zmodyfikowany układ przeniesienia napędu. W jego skład wchodzą: kolejna generacja silnika benzynowego V6 o pojemności 3,5 litra, dodatkowy motor magnetoelektryczny, siedmiostopniowa automatyczna skrzynia biegów 7G-Tronic, którą skonfigurowano specjalnie na potrzeby modułu hybrydowego, niezbędnej elektroniki funkcjonalnej i kontrolnej, transformatora oraz akumulatora litowo-jonowego wysokiego napięcia.

Kompaktowy moduł hybrydowy to silnik elektryczny w kształcie dysku, który pełni także funkcję rozrusznika i prądnicy. System oferuje podwójną korzyść: z jednej strony pomaga zmniejszyć poziom zużycia paliwa, z drugiej zaś podnosi przyjemność z jazdy. Motor elektryczny wspomaga jednostkę benzynową dostarczając w fazie przyspieszania dodatkowo do 160 Nm momentu obrotowego. Dzieje się to w momencie, gdy zapotrzebowanie na konwencjonalne paliwo jest największe. Kierowca odczuwa połączone działanie obu jednostek napędowych jako większą siłę napędową oraz płynną, zdawałoby się doskonale naturalną charakterystykę przyspieszania.

Moduł hybrydowy to także wygodna funkcja start/stop, odłączająca silnik podczas postoju, na przykład oczekiwania na zmianę świateł na skrzyżowaniu. W chwili ponownego ruszania silnik elektryczny w niemal niezauważalny sposób ponownie uruchamia podstawową jednostkę napędową. Rozwiązanie to zarówno oszczędza paliwo, jak i chroni środowisko naturalne: silnik uruchamia się za pierwszym razem i praktycznie natychmiast poziom emisji spalin w chwili rozruchu zostaje ograniczony do minimum.

Podczas hamowania pojazdu motor elektryczny działa jak prądnica i jest w stanie odzyskać energię hamowania dzięki procesowi określanemu jako rekuperacja (odzysk). Doskonała współpraca obu jednostek napędowych to także wspomaganie efektu hamowania silnikiem spalinowym oraz działania układu hamulcowego przez motor elektryczny, dzięki czemu manewr hamowania odznacza się płynną postępującą charakterystyką. Odzyskana w ramach tego procesu energia jest magazynowana w zwartym, lecz niezwykle wydajnym akumulatorze litowo-jonowym umieszczonym w komorze silnikowej i pozostaje w dyspozycji układu do momentu, gdy zajdzie potrzeba jej wykorzystania. Ów odznaczający się złożonością system jest zarządzany przez wysokowydajną jednostkę kontrolną umieszczoną, również w komorze silnikowej.

Kamień milowy na drodze do zelektryfikowanej motoryzacji
Sercem opartego na koncepcji modułowej, kompaktowego a przy tym wysokowydajnego hybrydowego układu napędowego jest akumulator litowo-jonowy wysokiego napięcia nowej konstrukcji, specjalnie zaprojektowany na potrzeby branży motoryzacyjnej, stanowiący pierwszą na świecie tego typu konstrukcję zastosowaną w samochodzie przeznaczonym do seryjnej produkcji. Tym sposobem marka Mercedes-Benz przeciera szlak na drodze do elektryfikacji pojazdu samochodowego, a Klasa S już nie pierwszy raz odgrywa rolę pioniera wyznaczającego technologiczne trendy przyszłości.

Główne zalety tej konstrukcji, w porównaniu z tradycyjnym akumulatorem typu NiMH (niklowo-metalowo-wodorkowym) to większa koncentracja energii i podniesienie wydajności elektrycznej układu przy zmniejszeniu jego wymiarów i masy. Dzięki uzyskaniu oszczędności miejsca poprzez umieszczenie akumulatora w komorze silnika, gdzie zastępuje tradycyjne źródło prądu, udało się zachować obszerność wnętrza przedziału pasażerskiego i bagażnika na niezmienionym poziomie. Zastosowany w aucie akumulator litowo-jonowy nie tylko magazynuje energię na potrzeby silnika elektrycznego, ale jest także podłączony, za pośrednictwem transformatora, do pokładowej sieci 12-woltowej i zaopatruje w energię inne podzespoły, takie jak reflektory przednie czy układy podnoszące komfort podróżowania. Ten zupełnie nowej konstrukcji system generowania energii elektrycznej składa się z baterii ogniw litowo-jonowych, układu kontroli ogniw, funkcji zarządzania baterią, wytrzymałej obudowy, żelu chłodzącego, układu doprowadzenia chłodziwa oraz wtyku wysokiego napięcia.

Zoptymalizowana sprawność cieplna umożliwiająca obniżenie poziomu spalania paliwa przez silnik
Silnik benzynowy V6 o pojemności 3,5 litra, o zmiennych fazach rozrządu, został poddany gruntownej rekonstrukcji i ulepszeniu. W ramach prac konstrukcyjnych inżynierowie działu badawczo-rozwojowego wykorzystali korzyści, jakie daje zasada Atkinsona, gdzie faza rozprężania spalin jest wydłużona w porównaniu z fazą sprężania. Zawór wlotowy pozostaje otwarty nieco dłużej pomiędzy fazą ssania a sprężania, co skutkuje podniesieniem sprawności cieplnej silnika, przy jednoczesnym obniżeniu właściwego dla danej jednostki napędowej poziomu spalania paliwa i emisji spalin nieoczyszczonych. Nowa głowica cylindra, zmodyfikowane tłoki i wałek rozrządu nowej konstrukcji z nowym systemem kontroli pracy wału, zwiększają moc znamionową o 5 kW/7 KM, do wartości 205 kW/279 KM – przy jednoczesnym ograniczeniu poziomu spalania paliwa.

Lepsza wydajność silnika S 400 BlueHybrid jest szczególnie mocno zauważalna podczas jazdy na bocznych drogach i autostradzie, gdzie przesunięcie tzw. punktu pracy silnika benzynowego skutkuje niższym poziomem jednostkowego spalania paliwa. Wyjątkowo wysoki moment obrotowy dostępny podczas ruszania, a będący skutkiem efektu wspomagania generowanego przez motor elektryczny, sprawia, że kierowca ma uczucie dużego przyspieszenia, przy jednoczesnej redukcji poziomu zużycia paliwa i emisji gazów spalinowych.

Silnik elektryczny równa się poprawa wydajności
Zwarta, ukształtowana na wzór dysku konstrukcja silnika elektrycznego, umieszczonego (w sposób umożliwiający ekonomiczne zagospodarowanie przestrzeni) wewnątrz obudowy przemiennika momentu obrotowego, pomiędzy główną jednostką napędową a automatyczną skrzynią biegów 7G-Tronic, jeszcze bardziej poprawia sprawność systemu. Motor elektryczny to trójfazowy silnik z wirnikiem zewnętrznym, wyposażony w iskrownik i zasilany prądem zmiennym, generujący moc maksymalną w wysokości 15 kW/20 KM, przy początkowym momencie obrotowym 160Nm, o napięciu roboczym 120 woltów.

Ta kompaktowa jednostka napędowa spełnia jednocześnie rolę rozrusznika i prądnicy, łącząc w sobie funkcje obu tych podzespołów pomocniczych tradycyjnych układów napędowych.

Charakteryzujące się wykorzystaniem zaawansowanych technologii współdziałanie urządzenia z silnikiem spalinowym umożliwia wykonywanie wielu dodatkowych zadań, które pozytywnie wpływają w równym stopniu na poziom emisji spalin oraz osiągi modelu S 400 BlueHybrid. Ponadto, silnik ten skutecznie tłumi drgania skrętne w układzie przeniesienia napędu, przyczyniając się tym samym do dalszej redukcji poziomu hałasu i drgań we wnętrzu auta. Skutek to dodatkowo podwyższony komfort jazdy zarówno kierowcy, jak i pasażerów.

Zjawisko „wspomagania” mocy, czyli jeszcze większa przyjemność z jazdy  
System jako taki zapewnia wiele korzyści: po pierwsze oszczędza paliwo, a po drugie zwiększa przyjemność z jazdy dzięki tak zwanemu zjawisku „wspomagania” mocy, gdzie elektryczna jednostka napędowa wspiera pracę silnika benzynowego potężnym „kopem” maksymalnego momentu obrotowego w wysokości do 160Nm, dostępnego już na samym początku paliwożernej fazy przyspieszania auta. Oznacza to, że hybrydowy układ napędowy S 400 BlueHybrid rusza sprawniej nawet przy niższych obrotach silnika, co potwierdza imponująca krzywa momentu obrotowego. Dodatkowy moment napędowy modułu hybrydowego konsekwentnie wspomaga także kolejne fazy przyspieszania. Dlatego też kierowca odnosi korzyść ze współpracy pomiędzy obydwoma jednostkami napędowymi w każdej sytuacji na drodze, co odczuwa jako wyraźną reakcję na naciśnięcie pedału gazu i potężną dawkę momentu obrotowego, przy czym walory te nie przekładają się na zwiększone zużycie paliwa.

S 400 BlueHybrid przyspiesza od zera do 100 km/h w 7,2 sekundy i osiąga prędkość maksymalną (ograniczoną elektronicznie) 250 km/h. S 400 BlueHybrid poprawia i tak już wyjątkowo dobre wyniki spalania modelu S 350 z napędem tradycyjnym (liczone metodą NEDC) nawet o 2,2 litra na 100 kilometrów. Emisja CO2 jest mniejsza o 21%.

Funkcja „start/stop”, czyli oszczędność paliwa już na etapie hamowania
Poza omówionymi zaletami, moduł hybrydowy oferuje niezwykle wygodną i skuteczną funkcję „start/stop”, która wyłącza silnik już na etapie hamowania pojazdu, kiedy ten toczy się z prędkością poniżej 15 km/h, na przykład w sytuacji, gdy kierowca zatrzymuje pojazd w oczekiwaniu na zmianę świateł na skrzyżowaniu. W chwili ponownego ruszania, motor elektryczny natychmiast, w sposób niezauważalny uruchamia silnik główny w chwili, gdy kierowca zwolni pedał hamulca i naciśnie pedał gazu. To także wpływa na oszczędność paliwa i ochronę środowiska naturalnego. Silnik zapala się bowiem praktycznie od razu i tym samym poziom emisji spalin zostaje w fazie zapłonu zredukowany do minimum. Podobnie dzieje się z drganiami i szarpnięciami – zjawiskiem pojawiającym się w sposób nieunikniony podczas pracy tradycyjnego rozrusznika.

Praca układu kierowniczego i klimatyzacji nie ulega zmianie, ponieważ zarówno pompa wspomagania układu kierowniczego, jak i sprężarka czynnika chłodniczego są napędzane elektrycznie. Dlatego oba układy działają nadal, pomimo bezruchu silnika podczas postoju pojazdu. Inteligentny układ kontrolny jest w stanie rozpoznać sytuację, w której kierowca wykonuje manewr skrętu bądź parkowania. Wówczas automatyczna funkcja „start/stop” jest tymczasowo wyłączana, dzięki czemu manewry te mogą być wygodnie wykonane.  

Każdy manewr hamowania to generowanie energii elektrycznej na potrzeby akumulatora
Podczas hamowania pojazdu silnik elektryczny działa jak prądnica, wykorzystując zjawisko rekuperacji, które umożliwia zamianę energii kinetycznej na elektryczną. Energia ta jest magazynowana w niewielkim, aczkolwiek niezwykle wydajnym akumulatorze litowo-jonowym, pozostając do dyspozycji układu, gdy zajdzie taka potrzeba.

Elektryczna jednostka napędowa wspomaga także efekt hamowania silnikiem, co odbywa się w dwóch płynnych fazach, następujących jedna po drugiej w niezauważalny sposób: w fazie pierwszej, jazdy swobodnej bez użycia hamulców, silnik elektryczny działa jak prądnica, inicjując proces odzyskiwania energii; etap drugi zaczyna się w chwili, gdy kierowca lekko naciska pedał hamulca, wówczas moc prądnicy proporcjonalnie wzrasta, co kierowca odczuwa jako zwiększenie siły hamowania pojazdu. Dopiero w momencie, kiedy pedał hamulca zostanie naciśnięty z większą siłą, następuje uruchomienie układu hamulcowego, któremu towarzyszy proces rekuperacji energii. W ten sposób generowana jest większa ilość energii elektrycznej, przy jednoczesnym odciążeniu hydraulicznego układu hamulcowego, co zmniejsza zużycie eksploatacyjne tego ostatniego. Aby maksymalnie wykorzystać oba zjawiska, inżynierowie Mercedesa opracowali także, na potrzeby S 400 BlueHybrid, nowy układ hamulcowy, którego elementem jest zmodyfikowany moduł pedału hamulca.

Źródło

---

Dodaj pierwszy komentarz

---

Podobne artykuły

Ogłoszenia