Daimlerin rivikone – tuleva maailmanmoottori

Daimler, yksi maailman suurimmista ajoneuvovalmistajista ei ole säästellyt ruutia kehittäessään maailmanlaajuisille markkinoille uutta OM47x-moottoriperhettä, jonka ensimmäinen eurooppalaisedustaja esiteltiin lehdistölle maaliskuussa. Blue Efficiency Power-malliston ensimmäinen Euroopan markkinoille tuotava vaihtoehto on 12,8-litrainen OM471, jonka jämerin vaihtoehto tarjoaa 510 hevosvoiman tehon ja 2500 Nm:n vääntömomentin.

Uuden moottoriperheen kehittäminen aloitettiin viime vuosikymmenen alkupuoliskolla, aikana jolloin Euro 3 edusti eurooppalaisen moottoritekniikan huippua. Mercedes-Benz luotti silloin ja luottaa vielä nykyisinkin kulmakoneisiin, mutta paljolti tulevien päästönormien vaatimuksista johtuen seuraajan sylinterit piirrettiin kaikki samaan riviin, yhtenäisen sylinterikannen sisään.

Daimlerin moottoreita markkinoidaan kaikkialla maailmassa, joten uuden koneen on täytettävä niin eurooppalaiset, amerikkalaiset kuin japanilaisetkin päästönormit. Suunnittelijoille annetussa tehtävässä painotettiin kustannustehokkuutta, mikä syntyy käyttämällä yhteistä perusmoottoria kaikilla markkina-alueilla. Yksittäiset erot eri maanosissa myytävien mallien välille saadaan aikaan lähinnä tietotekniikan ja apulaitteiden turvin.

Ensimmäiset uuden sukupolven moottorit tuotiin Pohjois-Amerikan markkinoille muutamia vuosia sitten ja viime syksynä oli Japanin vuoro. Daimlerin mukaan näillä markkina-alueilla on käytössä jo yli 70 000 uutta rivimoottoria, joilla on ajettu yli 60 miljoonaa kilometriä.

Euroopassa markkinoitava Euro 6-tason voimala tarvitsee päästövaatimusten täyttämiseksi EGR- ja SCR-teknologiaa sekä DPF-hiukkasloukun. Euro 5-normi saavutetaan vaivatta myös ilman hiukkasloukkua, luvataan valmistajan suunnalta. 

Uutta myös tuotantotekniikassa

Uuden sukupolven koneen perusta valetaan Saksan Mannheimissa, missä sijaitsee yksi maailman moderneimmista moottoritehtaista. Kuusisylinterisessä maailmanmoottorissa hyödynnetään yhtenäistä sylinterikantta, mikä mahdollistaa myös yläpuolisen nokka-akselin käytön.

Nokka-akselit valmistaan perinteisesti sorvaamalla, mikä on kallis ja runsaasti lastua tuottava tapa. Daimlerin insinöörit ovat nyt ensi kertaa kuorma-auton valmistuksen historiassa tuoneet markkinoille kahdesta eri materiaalista valmistetun aikaisempaa keveämmän nokka-akselin, jonka valmistaminen on nopeampaa ja siten edullisempaa. Karkaistut ja kulutusta kestävät nokat sovitetaan lämmön avulla sitkeästä metallista valmistettuun onttoon nokka-akseliputkeen.

Nykysuuntauksen mukaan myös Daimler luottaa polttoaineen suihkutuksessa elektronisesti ohjattuun common rail-tekniikkaan. Nimekseen X-PULSE saanut järjestelmä valvoo ja säätää suihkutuspainetta, -aikaa ja polttoaineen määrää tarpeen mukaan. Jokainen suihkutuskerta koostuu useasta osasta, minkä ansiosta käyntiääni, polttoaineenkulutus ja päästötaso jäävät kaikki alhaisiksi. Daimlerin mukaan X-PULSE tuo mukanaan lähestulkoon rajattomat mahdollisuudet uusiin teknisiin ratkaisuihin ja niiden soveltamiseen. Muun muassa nykyistä 2100 barin suihkutuspainetta voidaan helposti nostaa 2500 bariin.

Yhtenäisestä moottoriperheestä huolimatta Mercedes-Benzin ohjaamon alle asennettavissa voimaloissa on reilut 200 muista koneista eroavaa osakokonaisuutta. Muun muassa suuttimet, turboahdin, vauhtipyörä, pakosarja ja kompressori ovat eurooppalaiskoneissa täkäläisten markkinoiden mukaan suunniteltuja.

Tehokas, mutta niin taloudellinen

Uuden koneen hukkaportilla varustettu turboahdin on kiinteäsiipinen, mutta asymmetrinen. Kolmen ensimmäisen sylinterin pakokaasut johdetaan EGR-kanavan kautta suoraan turbiiniin, minkä johdosta turboahtimen painetaso on aikaisempaa korkeampi. Tämä taasen nopeuttaa moottorin reagointia ja kasvattaa taloudellista ja tehokasta käyttöaluetta pakokaasujen takaisinkierrätyksestä huolimatta. Moottorin suurin vääntömomentti on käytössä erittäin alhaisella, 1100 r/min pyörimisnopeudella, joskin vetopyörille annetaan pontta jo 800-900 r/min tienoilla. Lähes suurin teho löytyy 1400 kierroksen kohdilta.

Kaluston liikuttamisen ohella myös sen hidastaminen on erittäin merkittävä seikka. OM471-voimalan kolmiasentoinen moottorijarru on aikaisempaa tehokkaampi tarjoten jopa 400 kW hidastustehon. Daimlerin mukaan moottorijarrun melutaso on kasvaneesta tehosta huolimatta aikaisempaa alhaisempi. Ensimmäisessä vaiheessa moottorijarru vaikuttaa kolmeen sylinteriin, tehontarpeen kasvaessa mukaan otetaan toiset kolme sylinteriä. Kolmannessa vaiheessa hidastuvuutta lisätään myös turboahtimen hukkaportin ja EGR-venttiilin avulla. Maksimaalinen 400 kW:n hidastusteho saavutetaan kierroslukumittarin neulan osoittaessa lukua 2300 r/min.

Uuden voimalan luvataan saavuttavan vaivatta Euro 5-tason polttonestetalouden, mikä on varsin hyvä lupaus, sillä pakokaasujen takaisinkierrätyksellä on taipumus kasvattaa kulutusta. Taloudellisuutta luvataan myös huoltokuluihin, sillä OM471 kulkee samoilla öljyillä sopivissa olosuhteissa jopa 150 000 kilometrin taipaleen. Reilun 60 miljoonan testikilometrin perusteella valmistaja lupaa uudelle moottorille viidenneksen nykyistä pidemmän käyttöiän, 1,2 miljoonaa kilometriä. Polttonestetaloudesta, kestoiästä ja muista ominaisuuksista otetaan selvää, jahka uuden moottorin ympärille saadaan muutakin uutta. Esittelytilaisuudessa ei kuitenkaan kerrottu, koska näemme ensimmäisen uutuuskoneen johtotähteä kantavassa ajoneuvossa.

Ari Perttilä