Polttomoottori jaksaa yhä – Mercedes-Benz palaa kuusisylinteriseen rivimoottoriin

Mercedes-Benz valmistautuu uusilla polttomoottoreilla kiristyviin päästömääräyksiin.

Pariisin autonäyttelyn sähköhuumaa tuskin on laantunut, kun Moottori tutustuu Stuttgartissa Mercedes-Benzin uuteen polttomoottoriperheeseen ja testauskeskukseen.

Syy on yksinkertainen: vaikka tulevaisuus kuuluu sähköautoille, perinteiset mäntämoottorit liikuttavat massoja vielä monen vuosikymmenen ajan. Polttomoottorikehityksen edistysaskeleet kantavat vastuun lähivuosikymmenten päästöistä.

– Olemme investoineet Sindelfingenin testi- ja kehityskeskukseen 600 miljoonaa euroa, Mercedes-Benzin polttomoottorien kehityskeskuksen johtaja tohtori Torsten Eder alleviivaa.

Tuloksena on uusi modulaarinen moottoriperhe. Sen hedelmistä on jo ehditty nauttia uuden E-sarjan E 200d ja E 220d -malleissa, joita liikuttaa uusi nelisylinterinen kaksilitrainen OM 654-työhevonen.

Perheenjäsenten yhdistävä tekijä on 90 millimetrin sylinteriväli ja noin 500 kuutiosenttimetrin iskutilavuus per sylinteri.

Suurin yksittäinen uutinen on Mercedes-Benzin paluu V6-moottoreista takaisin kuusisylinteriseen rivimoottoriin.

Miksi rivikuutonen?

Värinättömästi käyvä rivikuutonen on yksi automaailman aarteista. Mekaanisesti hieno moottorityyppi väistyi suosiosta vuosituhannen vaihteessa, kun kiinnostus törmäysturvallisuuteen teki lyhyistä V-moottoreista houkuttelevampia. Vain BMW pitäytyi suorassa kuutosmoottorissa.

Nyt rivimoottorit palaavat suosioon päästösyistä. Erityisesti dieselmoottorit vaativat huippukehittyneitä pakokaasujen puhdistusjärjestelmiä. Monimutkaisuuden ja kalliiden materiaalien vuoksi puhdistusjärjestelmän hinta voi olla jopa kolmannes koko polttomoottorin kustannuksista!

Pakokaasujen puhdistus onnistuu vain korkeissa lämpötiloissa, eli hyvin lähellä sylinterikantta. Koska rivimoottorin pakokaasut poistuvat moottorin yhdeltä puolelta, selviää autonvalmistaja yhdellä puhdistusjärjestelmällä.

Tekninen kehitys taas kompensoi rivimoottorien haittapuolia: moottorit voidaan tehdä aiempaa lyhyemmiksi, ja nykyaikainen koritekniikka selviää törmäystesteistä kunnialla pidemmänkin moottorin kanssa.

Toinen vaihtoehto olisi käyttää V-moottoria, jossa pakokanavat osoittavat V:n sisään. Tällaista rakennetta käyttää esimerkiksi Audin nelilitrainen V8 TDI. Rakenne sopii suureen Q7-katumaasturiin, mutta pienemmissä henkilöautoissa pakokaasun puhdistuslaitteiston vaatima tila moottorin ja korin välissä ei välttämättä riitä.

Mercedes-Benzin kohdalla rivimoottorin valintaan vaikuttavat myös tuotantosyyt. Neljä- ja kuusisylinterisiä moottoreita voidaan valmistaa osittain samoilla tehtailla ja laitteilla. Esimerkiksi sylinterilohkon koneistus vaatii aivan eri työkalut V- ja rivimoottoreille.

Uuden moottoriperheen ainoa V8 onkin jätetty Mercedes-AMG:n vastuulle. Nelilitrainen M 176 on kevyesti muokattu versio Mercedes-AMG C 63 S:n ja Mercedes-AMG GT S:n hirmumoottorista. Tehdas kertoo voimanlähteen päätyvän uudistuvaan S-sarjaan, mutta sitä on saanut G 500 -malliin jo vajaan vuoden ajan.

Sähköinen ahdin

Dieselpuolelle esitellään kolmilitrainen kuusisylinterinen OM 656-rivimoottori, joka ensi esitellään uudistuvan S-sarjan keulalla ensi vuoden puolivälissä.

Moottoriperheen teknologiajohtaja on bensiinikäyttöinen kolmilitrainen nimeltään M 256. Rivikuutonen on suunniteltu korvaamaan osa V8-moottoreista, joten siihen on ladattu täysi arsenaali huipputekniikkaa.

Voimantuotto taataan twin scroll -turboahtimella, ja ahtoviive eliminoidaan sähköisellä kompressoriahtimella.

Koska kompressorin sähkömoottori tarvitsee peräti 5 kilowatin tehon, on autossa perinteisen 12 voltin sähköjärjestelmän rinnalla uusi 48 voltin järjestelmä.

Sitä hyödynnetään perinteisen vauhtipyörän korvaavassa generaattori/sähkömoottori -yhdistelmässä. Kampiakselin päähän asennettu yksikkö tarjoaa 15 kilowattia kiihdytystehoa tai saman verran energian talteenottoa jarrutuksissa. Voimakas sähkömoottori tekee start/stop –järjestelmistä aiempaa miellyttävämpiä.

ISG:ksi (Integrated Starter Generator) nimetty teknologia sumentaa perinteisen polttomoottorin ja hybridin rajaa.

Mercedes-Benz ottaa 48 voltista kaiken irti. M 256-moottorissa ilmastoinnin kompressori ja vesipumppukin pyörivät sähkömoottoreilla, joten perinteisiä apulaitehihnoja ei tarvita. Se lyhentää ja yksinkertaistaa moottoria.

Voimanpakkauksen numeroarvot pysyvät yhä salassa, mutta tarjolla on yli 400 hevosvoimaa ja 500 newtonmetriä.

Huippumoottorin teknologiasta nauttii myös tuleva kaksilitrainen nelisylinterinen M 264 -bensiinimoottori. Koska uutuus on nykyisen M 274 -moottorista kehitetty versio, ei siihen ole voitu asentaa syvälle moottorin rakenteisiin vaikuttavaa ISG-yksikköä.  Korvaava ratkaisu on apulaitehihnalla toimiva laturin ja sähkömoottorin yhdistelmä, jonka teho on 12,5 kilowattia.

Molempien uusien bensiinimoottorien pakokaasut puhdistetaan dieselmoottorien tavoin hiukkassuodattimella. Teknologiaa on testattu jo kahden vuoden ajan S500-mallissa.

Suoraruiskutuksen myötä bensiinimoottoritkin ovat alkaneet kehittää dieseleistä tuttuja pienhiukkasia. Myös Volkswagen Group on ilmoittanut aloittavansa hiukkassuodattimien asentamisen bensiinimoottorisiin malleihin ensi vuonna.

Päästö- ja kulutuskysymys noussee nykyistäkin kuumemmaksi teemaksi vuonna 2017, kun vanhentunut NEDC-kulutusmittaussykli korvataan uudella WLTP-mittaussyklillä. Worldwide harmonized Light Vehicle Test Procedureksi nimetty ajosykli halutaan maailmanlaajuiseksi standardiksi.

Uusi sykli on pyritty rakentamaan nykyaikaisia ajo-olosuhteita ja -nopeuksia vastaavaksi. Euroopassa sitä täydennetään ajonaikaisilla mittauksilla, jossa koeauton päästöjä ja kulutusta mitataan autoon asennettavalla mittauslaitteistolla.

Se asettanee uusimmatkin huippumoottorit kovaan testiin – Mercedes-Benzin edustajat kertovat tyynesti uusien moottoreiden olevan valmiina haasteeseen.

Uudet moottorit

Teksti ja kuvat: Lauri Ahtiainen