Sistemele Mild hibrid

Cu o nouă generație de motoare cu combustie hibride ușoare inovatoare, Mercedes lansează o ofensivă paralelă cu conceptele de propulsie pur electrică cu baterii.

Nu este un secret faptul că sistemele de propulsie complet electrice nu pot satisface nevoile individuale de mobilitate ale viitorilor clienți pe fiecare piață. La fel cum nu este un secret nici faptul că o reducere cuprinzătoare a emisiilor de CO2 poate fi realizată doar dacă toate conceptele de propulsie, și desigur și
sistemele energetice, sunt optimizate cât mai rapid posibil pentru emisii minime de CO2.

Aceasta include nu doar decarbonizarea deja avansată a aprovizionării cu energie electrică, ci și decarbonizarea, aflată acum în curs de desfășurare, din ce în ce mai acceptată și relevantă, a combustibililor lichizi, de exemplu prin viitoarele propulsii cu hidrogen, prin e-combustibili pentru
motoarele pe benzină sau, deja astăzi, cu HVO 100 pentru motoarele diesel.

Faptul că un singur concept de propulsie se va impune, așa cum se proclamă frecvent în prezent, este
extrem de improbabil. Cerințele și așteptările clienților, precum și cele ale piețelor specifice, sunt mult prea
diferite.

Prin urmare, pentru un producător de autovehicule orientat spre viitor, o dezvoltare a sistemelor de
propulsie deschisă către tehnologie și pe mai multe direcții nu este doar logică, ci imperativă.

Pentru a converti combustibilii lichizi sau, eventual, gaziformi, actuali și viitori, în forță de propulsie cu
emisii cât mai scăzute de CO2, Mercedes mizează, printre altele, pe un nou concept Mild-Hybrid cu tehnologie de 48 de volți și un motor electric de 20 kW integrat în cutia de viteze – baza sistemului modular hibrid al platformei MMA.

Motor electric Side-by-Side în cutia de viteze

Datorită distanței reduse între cilindri și a dispunerii Side-by-Side a motorului electric, spațiul necesar unității puternic integrate, formată din motorul electric, invertor și cutia de viteze, este destul de mic. Astfel, ținând cont de lungimea liberă necesară în caz de impact, aceasta încape și în partea frontală a
autovehiculelor compacte de pe platforma MMA.

Noile hibride, deosebit de eficiente, cu tehnologie de 48 de volți, pot rula electric la viteze urbane, tracțiunea integrală cu ambreiaj multidisc fiind opțională.
Noua baterie de 48 de volți cu tehnologie litiu-ion este instalată aproape de podea, sub scaunul șoferului.
Aceasta oferă un conținut energetic de până la 1,3 kWh. În ciuda integrării convertorului DC/DC, aceasta
este destul de compactă.

Motorul electric oferă o asistență inteligentă în intervalul de turații joase. Deplasarea la viteză constantă este asigurată electric, acoperind astfel fazele de funcționare ineficiente. Datorită recuperării energiei și posibilității de a rula pur electric la viteze urbane, acest sistem de propulsie este deosebit de eficient. Acest lucru este intensificat de funcția de rulare liberă (coasting) în mod electric până la o viteză de aproximativ 100 km/h. Particularitatea constă în faptul că motorul poate recupera energie în toate cele opt trepte de viteză, adică poate recupera până la 25 kW.

Deoarece cuplurile motorului cu ardere internă și ale motorului electric se însumează, cuplul maxim este
disponibil pe un interval larg de turații. În plus, motorul cu ardere internă poate fi pornit complet prin intermediul motorului electric și al ambreiajului de decuplare. Prin urmare, nu mai este necesar un demaror convențional cu pinion. Funcția start-stop este concepută pentru a fi aproape imperceptibilă pentru șofer.

Motorul electric, împreună cu invertorul, este integrat într-o nouă transmisie foarte compactă cu dublu ambreiaj și opt trepte de viteză (8F-eDCT). Această dezvoltare se numește „eDCT” deoarece motorul electric este integrat direct în cutia de viteze, iar comanda sistemului mecanic se realizează electrohidraulic. Un motor electric acționează ambele circuite ale ambreiajului dublu.

Transmiterea și întreruperea puterii se realizează cu ajutorul a două ambreiaje de mers și un ambreiaj de
decuplare.

Ambreiajul dublu multidisc convențional, în baie de ulei, a fost completat cu un ambreiaj de decuplare
suplimentar pentru decuplarea motorului cu ardere internă.

Rapoartele de transmitere ale celor opt trepte de viteză sunt eșalonate pe o plajă largă, fapt ce aduce un beneficiu eficienței, deoarece astfel punctele de funcționare ale motorului pot fi adaptate optim.

Motor nou de 1,5 litri cu patru cilindri

Partea de motor cu ardere internă a sistemului de propulsie este asigurată de un motor Otto cu patru cilindri, nou dezvoltat de Mercedes-Benz, cu o cilindree de 1,5 litri. Motorul, cu denumirea M 252, face parte din familia de motoare modulare FAME (Family of Modular Engines) și este potrivit pentru o gamă variată de aplicații auto. La fel ca și la alte serii de motoare, Mercedes utilizează tehnologia Nanoslide pentru cilindrii acestui bloc motor fabricat complet din aluminiu.

În acest procedeu, suprafețele interioare ale cilindrilor sunt acoperite cu un strat extrem de subțire pe bază de aliaj fier-carbon, prin pulverizare cu arc electric și sârmă. Astfel se creează o structură a materialului nano- până la ultrafină, deosebit de rezistentă la uzură, cu microporozități, care asigură o lubrifiere sigură la coeficienți de frecare deosebit de mici.

Turbocompresorul cu turbină segmentată este montat prin flanșă pe chiulasa cu galerie de evacuare parțial
integrată. Flanșa face legătura cu sistemul de evacuare de tip monobloc (One-Box), amplasat în apropierea motorului.

Turbocompresorul Garrett dispune de o turbină segmentată cu conexiune comutabilă a canalelor.
Printre alte caracteristici remarcabile se numără traseul compact al aerului de supraalimentare și sistemul de evacuare de tip monobloc (One-Box), amplasat în apropierea motorului, care este pregătit pentru viitoarele norme de poluare. Conceptul preluat de la motorul M 256, al compresorului electric de agent frigorific cu tehnologie de 48 de volți, reduce pierderile prin frecare și permite climatizarea vehiculului atât în staționare, cât și în timpul deplasării în mod electric.

Sistemul de propulsie foarte compact are cerințe de spațiu de montaj destul de reduse. Compresorul de climatizare de 48 de volți, independent de motor, reduce pierderile prin frecare și permite climatizarea în staționare și în timpul deplasării în mod electric. Din motive de eficiență, motorul Otto utilizează un
proces de ardere bazat pe ciclul Miller. Astfel, consumul poate fi menținut la un nivel redus, în special în regimul de sarcină parțială.
Închiderea comparativ timpurie a supapelor de admisie reduce pierderile prin strangulare, precum și tendința la detonație, permițând astfel un raport de compresie ridicat de 12:1.

Inițial, vor fi disponibile trei trepte de putere, de 100, 120 și 140 kW. Independent de puterea motorului cu
ardere internă, se adaugă o putere de antrenare electrică de 20 kW. Având în vedere cilindreea de 1496 cm³, aceasta reprezintă o putere litrică remarcabilă. Noua unitate motor-transmisie are dimensiuni compacte și este montată transversal în vehicul, între fuzete.

În Fig. 7 sunt prezentate carterul și anexele motorului M 252. În prezent, sistemele de răcire a aerului de
supraalimentare, integrate în circuitul de răcire cu lichid, sunt de neconceput.

Izolarea fonică

În proiectarea sistemului de propulsie, s-a pus un accent deosebit pe o comutare imperceptibilă pentru
șofer și pasageri între propulsia electrică și cea cu motor cu ardere internă. Un avantaj major în ceea ce
privește funcționarea silențioasă și lipsită de vibrații este obținut deja prin faptul că motorul M 252 se bazează pe patru cilindri, spre deosebire de mulți competitori care utilizează doar trei. În plus, motorul dispune de un pachet NVH (zgomot, vibrații și duritate) extins, format din spume și capace amplasate în apropierea sa, pentru a reduce emisiile fonice.

Măsurile complexe de izolare fonică în câmp apropiat mențin zgomotul de funcționare la nivelul redus dorit, fiind aproape imperceptibil pentru șofer.

La nivelul caroseriei, se adaugă conceptul de perete frontal dublu, cunoscut de la clasele de vehicule superioare; o optimizare a izolației peretelui frontal până în zona laterală a montantului A și în zona podelei este menită să asigure o liniște exemplară în habitaclu.

La fel ca la vehiculele Mercedes anterioare, cu propulsie convențională, motoare transversale și transmisie cu dublu ambreiaj, și la viitoarea familie de vehicule va exista opțiunea de a alege între tracțiune față și tracțiune integrală 4Matic.

Spre deosebire de soluțiile altor producători, Mercedes nu mizează pe motoare electrice auxiliare pe puntea spate, ci transmite puterea către puntea spate conform principiului hang-on, prin intermediul unui angrenaj conic, al unui arbore cardanic și al unui ambreiaj multidisc.

Electric sau hibrid – platforma MMA

Cu trei trepte de putere și opțiunea de a alege între tracțiune față și tracțiune integrală, în combinație cu o scalabilitate geometrică generoasă, acest sistem de propulsie hibrid reprezintă un pilon al viitoarei familii de modele MMA, care va debuta pe viitorul CLA.

Sistemul de propulsie va fi utilizat pentru prima dată pe Mercedes CLA (aici un concept). Lansarea pe piață a modelului de serie este planificată pentru 2025.

Pe lângă limuzina aerodinamică, cu alură de coupe, sunt în pregătire un hatchback cu spațiu util optimizat, precum și un SUV impunător. Este clar că Mercedes va oferi pentru aceste vehicule și o propulsie pur electrică. Datorită tehnologiei de 800 de volți, unei baterii de acumulatori scalabile prin chimia celulelor și, prin urmare, unei utilități cotidiene ridicate, vehiculele BEV de la Mercedes intră într-o nouă eră.
Dar aceasta este o altă poveste.