Ny teknikk: Variabel Mercedes-motor

Mercedes-Benz er ikke den første bilprodusenten til å ta i bruk tekniske nyvinninger under panseret, og har sågar betvilt hensikten med fire ventiler pr. sylinder. Men i søken etter å skape forbedrede motorløsninger for fremtidens biler går Mercedes i spor som er tråkket tidligere, men kanskje ikke like grundig?

Mercedes-Benz jobber mot en renere og mer effektiv motor-fremtid. På IAA-utstillingen i Frankfurt senere denne måneden vil den tyske bilprodusenten la deg ta del i løsningene den jobber med for å skape en bensinmotor som kombinerer lavere bensinforbruk og øket utnyttelse av drivstoffet med motorer som gir deg øket ytelse. Resultatet for deg: Biler som bruker mindre drivstoff enn i dag, samt at motorene gir deg bedre ytelse og hurtigere reaksjon ved kjøring.

Lavere bensinforbruk betyr selvsagt lavere driftskostnader for deg og mindre forurensning i ditt nærmiljø. Målet med forskningsprosjektene til Mercedes-Benz, er da også å oppnå redusert utslipp av forurensende avgasser fra bensinmotorer, slik at selskapets biler vil imøtekomme de strenge avgassreglene i EU samt fremtidige forurensningsbegrensninger i USA.

Forskningsprosjektene inkluderer arbeid både med variable ventiltider og direkte bensininnsprøytning.

Variable ventiltider

For tiden jobber bilprodusenten med å utvikle bilmotorer som utnytter variable ventiltider. ”Variable” betyr i dette tilfellet at ventilene ikke åpnes og lukkes på konvensjonell mekanisk måte, hvor motorens kamaksler kontinuerlig kontrollerer åpningen og lukkingen av ventilene, men at ventilenes åpningstid og -vinkel blir tilpasset de aktuelle kjøreforholdene. På denne måten reduseres motorens bensinforbruk, spesielt ved bykjøring.

Mercedes-Benz utfører for tiden tester av to tekniske løsninger som gir variable ventiltider. Det ene systemet er mekanisk og bruker to kamaksler, mens det andre er elektromagnetisk og har ”drivere” på hver ventil. Testresultatene avgjør om det startes full produksjon av disse teknologiene.

Mekanisk system

I det mekaniske systemet er det to kamaksler som åpner og lukker ventilene så nøyaktig at akkurat riktig mengde luft slipper inn til sylinderen. Dette systemet vil gi deg en motor som reagerer raskere og mer presist ved lave og middels høye turtall, samt at dreiemomentet vil øke med rundt 10 prosent ved turtall opp til 3.000 o/min.

Et mekanisk system for variable ventiltider gir også bedret bensinøkonomi. Med sin 3,2 liter V6-motor har Mercedes’ ingeniører målt en reduksjon i bensinforbruk på 8 prosent i det som kalles ”the New European Driving Cycle” (NEDC). Dette tilsvarer et redusert bensinforbruk på rundt 0,9 liter per 100 kilometer i en Mercedes-Benz S 320.

Elektromagnetisk system

Det elektromagnetiske systemet har ingen kamaksler. I stedet har motorene ”drivere”; kraftige, elektronisk kontrollerte magneter som er i direkte kontakt med ventilene gjennom ankere. Ved hjelp av dette systemet kan hver enkelt ventil åpnes og lukkes til enhver tid når det er behov for det, enten hver for seg eller samtidig.

Det er en driver per ventil, slik at sylinderhodet på en moderne fire-sylindret motor vil ha 16 drivere. Mikrodatamaskiner kontrollerer driverne ved å regulere strømtilførselen til elektromagnetene. De samme mikrodatamaskinene kontrollerer også motorens tenning og bensininnsprøytning.

Dette systemet gir nesten ubegrenset variabilitet i tidsberegningen av ventilåpningen, samt muligheten til å unnvære et gasspjeld. Resultatet er mer effektiv utnyttelse av motorens drivstoff. NEDC-bensinforbruket for en Mercedes-Benz E-klasse kupé reduseres med 10 prosent.

Hvis det elektromagnetiske systemet i tillegg kombineres med et system for automatisk utkobling av sylinderene som Mercedes-Benz har utviklet for V8-motoren i S 500, vil motoren bruke rundt 15 prosent mindre drivstoff. Dette tilsvarer en reduksjon på omkring 2 liter per 100 kilometer.

Direkte bensininnsprøytning

Et annet område hvor Mercedes’ ingeniører driver hyppig forskning er direkte bensininnsprøytning, siden dette blir sett på en metode som kan redusere bensinmotorers drivstofforbruk kraftig.

Direkte bensininnsprøytning ble første gang tatt i bruk i 1954, da Mercedes benyttet denne teknologien i sin fire-takters bensinmotor i sportsbilen 300 SL. Men ettersom restriksjonene for avgasser har blitt strengere, har også driftsgrunnlaget for motorer med direkte bensininnsprøytning endret seg.

Det er faktisk mange grunnleggende spørsmål det må finnes svar på, for at bensinmotorer med direkte bensininnsprøytning skal kunne oppfylle dagens miljøkrav.

Et av de viktigste spørsmålene gjelder avgasskontroll på biler. Konvensjonelle treveis katalysatorer kan nemlig ikke brukes på bensinmotorer med direkte bensininnsprøytning; DI-motorene bruker stort sett andre blandinger av brennstoff og luft enn hva som er tilfellet med vanlige katalysatorer. (Blandingen som brukes i DI-motorene brenner renere enn konvensjonelle bensin-luft blandinger).

Svovelfri bensin nødvendig

Hvis en effektiv katalysator skal utvikles for bruk i motorer med direkte bensininnsprøytning og avgassnivået skal holdes under dagens grenser, trengs det svovelfri bensin på markedet, i følge Mercedes’ ingeniører:

En slik, ny katalysator ville absorbere nitrogenoksydene som produseres ved forbrenningen av bensinen, for så å slippe ut stoffet i korte doser slik at de reagerer med resten av eksosens komponenter og derved skaper uskadelig nitrogen. I løpet av korte deler av denne prosessen må motoren benytte en mer rikholdig miks av bensin og luft, og det vil i tillegg til nitrogenoksyder også samles opp svovel som finnes i bensinen. Svovelen omdannes til sulfat som forblir i katalysatoren. Over tid samles det opp så mye sulfat i systemet at det blir mindre plass til å absorbere nitrogenoksydene, katalysatoren arbeider mindre effektivt og slipper ut mer avgasser.

På grunn av dette, trengs det svovelfri bensin for at katalysatorer for motorer med direkte bensininnsprøytning skal fungere effektivt.

Mercedes-Benz vil gjøre en grundig analyse av mulighetene og ulempene ved bruk av motorer med direkte bensininnsprøytning. Likevel spår selskapet at det kun vil sette teknologien ut i live hvis svovelfri bensin blir tilgjengelig i hele Europa og hvis et direkte bensininnsprøytningsystem er utviklet til den grad at det gir deg og andre bilister håndgripelige fordeler i dagliglivet.