A 2009 nyarán megjelenő S 400 BlueHYBRID az első Mercedes-Benz hibrid-személyautó, egyben – a továbbfejlesztett V6-os benzinmotor és a kompakt hibridmodul jóvoltából – a világ legtakarékosabb benzines luxus-limuzinja. Fogyasztása csupán 7,9 liter, CO2-kibocsátása pedig szintén rekord: 190 gramm per kilométer. Teljesítményben még sincs hiány, a 3,5-literes motoré 205 kW/279 LE, a villanymotoré 15 kW/20 LE, 160 Nm indítónyomatékkal.
A teljesítmény összege 220 kW/299 LE, a nyomatéké 385 newtonméter. Egyben ez az első széria-autó a különösen nagykapacitású lítiumion-akkumulátorral.
Az új Mercedes-Benz S 400 BlueHYBRID az S 350 alapján készült, tovább fejlesztett 3,5 literes V6-os benzinmotorral, állandó mágneses villanymotorral, a hibridmodult befogadó hétfokozatú 7G-TRONIC automatával, teljesítmény- és vezérlő-elektronikával, valamint nagyfeszültségű lítiumion-akkumulátorral.
A hibridmodul tárcsaformájú villanymotorja egyben önindítóként és generátorként szolgál. Haszna kettős: benzint takarít meg, és fokozza a vezetés élményét, gyorsításkor ugyanis a villanymotor 160 newtonméterrel rásegít a benzinmotorra. Ezáltal nagyon húzósan megy az autó.
A start-stop rendszer leállítja a motort, ha megáll az autó, majd elinduláskor gyorsan és észrevétlenül újraindítja. Így nemcsak a fogyasztás csökken, hanem a légszennyezés is, mivel elmarad az azonnal beinduló motor hidegindítási fázisa.
Lassításkor áramfejlesztőként működik a villanymotor, közben erősíti a motorfék hatását, és kíméli a kerékfékeket. A visszanyert energiát a motorházban elhelyezett, nagyteljesítményű, de kompakt lítiumion-akkumulátor tárolja, majd bocsátja újból rendelkezésre. A komplex rendszert felügyelő elektronika szintén a motor közelében kapott helyet.
Mérföldkő a villanyautózás felé
A modul felépítésű, kompakt és hatékony hibridrendszer szíve a járművek részére kifejlesztett nagyfeszültségű lítiumion-akkumulátor, amelyet széria-autóban a Mercedes-Benz alkalmaz úttörőként. Az eddigi nikkel-fémhidrid akkuhoz képest előny a nagyobb energiasűrűség, a magasabb elektromos hatásfok, valamint a kisebb méret és súly. Mivel helytakarékosan, a megszokott akku helyére építhető be, nem foglal helyet az utas- vagy csomagtérben. Nemcsak a villanymotort látja el árammal, hanem feszültség-átalakító révén az autó 12 voltos hálózatát is. Hozzá tartozik a cellafelügyelet, az akkumulátor-vezérlés, a nagyszilárdságú ház, a hűtőlemez, a hűtőfolyadék-csatlakozás és a nagyfeszültségű csatlakozó.
A motor magas hatásfoka csökkenti a fogyasztást
Az adaptív szelepvezérlésű 3,5 literes V6-os benzinmotort alaposan átdolgozták, kihasználva az úgynevezett Atkinson-elvet is, amelyben az expanziós fázis hosszabb a sűrítésinél. Ennek érdekében a szívás és a sűrítés között kissé tovább marad nyitva a szívószelep. Hatására javul a hatásfok, és csökken a fogyasztás, illetve a nyers emisszió. Új hengerfej, dugattyú és vezértengely növeli a teljesítményt 5 kW/7 LE mértékben 205 kW/279 lóerőre – azonos fogyasztással.
Különösen országúton és autópályán javítja tovább a hatásfokot a benzinmotor munkapontjának elcsúsztatása a kisebb fajlagos fogyasztás felé. A villanymotor fölényes gyorsítást eredményez, miközben csökken a fogyasztás és az emisszió.
Villanymotor fokozza a hatékonyságot
A motor és a hétfokozatú 7G-TRONIC automata nyomatékváltója között helytakarékosan beépített tárcsás villanymotor tovább fokozza a hatékonyságot. Háromfázisú, állandó mágneses, külső forgórészes motor ez, amelynek 120 voltnál kifejtett teljesítménye 15 kW/20 LE, indítónyomatéka 160 newtonméter. Ez látja el a szokásos generátor és önindító feladatát is.
Összjátéka a benzinmotorral további funkciókat tesz lehetővé, amelyek előnyösen befolyásolják a fogyasztást, az emissziót és az S 400 BlueHYBRID agilitását. A tárcsa-alakú szerkezet csökkenti a hajtómű torziós lengéseit, és ezáltal a motorzajt és a vibrációt is – így még komfortosabb az utazás.
Rásegítés fokozza a dinamikát
Fokozza a vezetés élményét, hogy a nagy fogyasztással járó gyorsításkor a villanymotor 160 newtonméterrel besegít. Ezért már az első pillanattól, alacsony fordulatszámtól élénken indul meg az autó. Később is érvényesül a pozitív hatás, gázadásra jól ugrik a jármű, anélkül, hogy többet fogyasztana. Az S 400 BlueHYBRID 7,2 másodperc alatt gyorsul százra, csúcssebessége 250 km/óra, fogyasztása 2,2 literrel, CO2-emissziója 21 százalékkal kisebb az S 350-énél.
Gurulás közben is takarékoskodik a Start-Stop
A komfortos és hatékony Start-Stop funkció már akkor leállítja a motort, amikor 15 km/óra alatti sebességgel kigurul az autó, például piros lámpa előtt. Továbbhaladáskor, a fék felengedésének vagy a gázpedál megnyomásának pillanatában, azonnal és szinte észrevehetetlenül újraindít a villanymotor. Közben elmarad az indítózáskor megszokott többlet-emisszió és rázkódás.
A kormányzás és a klíma komfortja változatlan, mert a szivattyú és a kompresszor villamos hajtású. Így mindkettő működik akkor is, ha áll a benzinmotor. Az intelligens elektronika felismeri, ha éppen megfordulásról vagy parkolási manőverről van szó, és ilyenkor nem lép működésbe a Start-Stop automatika.
Minden fékezés tölti az akkumulátort
Lassításkor generátorként működik a villanymotor, elektromos energiává alakítva az autó mozgási energiáját. Ezt tárolja, majd bocsátja rendelkezésre a nagyteljesítményű, kompakt lítiumion-akkumulátor. Közben finom lépésenként erősíti a villanymotor a motorféket: az első fokozatban, gázelvételes guruláskor, generátorként kezdi az akkutöltést. A második fokozatban, enyhe fékezéskor, arányosan nő a generátor-teljesítmény, amit arányos lassulásként vesz észre a vezető. Csak erősebb pedálnyomáskor lép be az üzemi fék is. Így egyrészt több energia nyerhető vissza, másrészt kímélődik a fékrendszer. Ennek kihasználására új fékpedál-modult kapott az S 400 BlueHYBRID.
Ügyesen elhelyezett teljesítmény-elektronika
Ahhoz, hogy a 120 voltos egyenáramú hálózatról lehessen táplálni a háromfázisú váltóáramú villanymotort, teljesítmény-elektronikára van szükség. Ez a korábbi önindító helyén található. Mivel a 150 ampert elérő áramerősség felmelegíti a berendezést, folyadékhűtést alkalmaztak.
Azt a feszültség-átalakítót, amely a 120 voltos hálózatról látja el a 12 voltos fedélzeti hálózatot, a jobboldali első sárvédőben helyezték el. Ha esetleg lemerülne az akkumulátor, akkor innen lehet „bikázni” az autót. A folyamatosan magas hatásfok érdekében ez az egység is folyadékhűtésű. A 12 voltos ólomakkumulátor a csomagtérben található, és a standard berendezésen kívül ez látja el feszültséggel a nagyfeszültségű rész felügyelőrendszerét is. Mivel együttműködik a lítiumion-akkuval, sokkal kisebb és könnyebb lehetett a szokásosnál.
Átprogramozott automatikus váltómű
A bevált 7G-TRONIC automata szoftverét a hibridhajtáshoz programozták át. Egy új, külön olajszivattyú biztosítja a kenést olyankor, amikor áll a motor. Az egész rendszert a módosított motorelektronika felügyeli, amely meg tudja különböztetni a városi-, az országúti- és az autópálya-menetet, illetve a lassú manőverezést.
A főműszer jelzi a hibridhajtás működését
A vezető szemmel követheti a hibridhajtás pillanatnyi állapotát, mert a központi műszerben külön kijelzőt kapott a rásegítés, illetve az energia-visszanyerés folyamata, valamint az akkumulátor töltöttsége.
Hétlépcsős biztonsági koncepció
Amint a Mercedes-Benznél szokás, nagy figyelmet szenteltek a biztonságnak, felhasználva a tüzelőanyagcellával nyert sokéves tapasztalatokat. A kihívás abban állt, hogy nemcsak az ütközésbiztonsággal kellett törődni, hanem az elektromos érintésvédelemmel is – mind a gyártás és a karbantartás során, mind például akkor, amikor a karambolos járműből mentik az utasokat.
Az S 400 BlueHYBRID hétlépcsős biztonsági koncepciójának elemei:
1. A kábeleket összetéveszthetetlen színnel és biztonsági feliratozással látják el. Ez kizárja a hibás szerelést és megkönnyíti a karbantartást.
2. Az egész rendszer érintésvédelmét bőségesen méretezett szigetelés és újonnan kifejlesztett csatlakozók szolgálják.
3. Számos intézkedést vezettek be a széria-kocsin elsőként alkalmazott lítiumion-akkumulátorral kapcsolatban. Szilárd acélházban helyezték el, és külön rögzítették. A cellákat gél védi a rázkódástól. Tervezett törési helyű kifúvó-nyílása és külön hűtőköre van. Elektronikus felügyelet ellenőrzi működését, és jelzi ki azonnal az esetleg hibás működést.
4. Az akkumulátor pólusait főkapcsolóval látták el, a nagyfeszültségű komponenseket biztonsági kábelezés köti össze, az egész rendszert többszörös biztosító kapcsolás védi. Hibás működés esetén lekapcsol a rendszer.
5. Amint kikapcsolják a gyújtást, vagy netán üzemzavar keletkezik, kisül a nagyfeszültségű rendszer.
6. Balesetkor a másodperc töredéke alatt teljesen lekapcsol az egész.
7. Folyamatos a rendszer ellenőrzése rövidzárlat szempontjából.
A rendszer súlytöbblete mindössze 75 kilogramm, így nem kell tartani a Mercedes-Benz autóira jellemző vezetési élmény csorbulásától. Változatlan maradt a teherbírás is: 595 kilogramm.
Az intelligens motorvezérlés mindig úgy reagál az eltérő menetállapotokra, hogy optimális legyen a fogyasztás és az emisszió.
• Álló helyzetben többnyire nem jár a benzinmotor, de elektromos hajtásával továbbra is működőképes a szervokormány és a klímaberendezés. A komfort az S-osztály magas nívóján marad.
• Elinduláskor és gyorsításkor, ha kis gázt adnak, finoman és komfortosan viselkedik az autó. Nagy gázadás esetén viszont rásegít a villanymotor, és sokkal dinamikusabb a gyorsulás.
• Egyenletes menetben a rendszer felismeri például, hogy autópályán haladunk, és önműködően elcsúsztatja a motor munkapontját a csekélyebb fogyasztás felé.
• Kiguruláskor már a motorfékes lassulás kezdetétől működik a rekuperációs áramtermelés. Amint 15 km/óra alá esik a sebesség, leáll a benzinmotor.
• Fékpedálos lassításkor először a villanymotor kezd áramot termelni, mint a szokottnál erősebb „motorfék”. A tárcsafékek még nem is működnek, csak majd akkor, ha erősebben lép a pedálra a vezető. Ez esetben együttesen lassít a két rendszer.
• Tolatáskor önműködően bekapcsol a manőverező üzemmód, hogy elkerülje a Start-Stop gyakori, rövid motorleállításait.
• Városi forgalomban, gyakori megállások közepette különösen érvényesül a hibridhajtás előnye. Mivel már kiguruláskor leáll a motor, jelentősen csökken a fogyasztás és az emisszió. Viszonylag hosszú a rekuperációs akkutöltés ideje. A villanymotor gyorsan és komfortosan indítja mindig újra a benzinmotort.
• Országúton gyakorta váltogatja egymást az állandó menet, a rásegítés és a rekuperálás. A domborzati viszonyoktól függően sok energiát lehet visszanyerni; hegyes-völgyes vidéken a legtöbbet.
• Autópályán háttérbe szorul ugyan a hibridhajtás, de a motor és a váltómű módosításai ott is csökkentik a fogyasztást és az emissziót.
Az S 400 BlueHYBRID Sindelfingenben készül, együtt az egyéb S-osztályú modellekkel. Előbb közös modullá szerelik össze a motort, a 7G-TRONIC automatát és az elektromos részt, majd így szállítják a futószalaghoz. Nyugat-európában 2009 nyarára tervezik a piaci bevezetést, Kína augusztusban következik, az Egyesült Államok szeptemberben.
Modul technika a holnap prémiumautóiban
Az új S 400 BlueHYBRID jól példázza a Mercedes-Benz célját: takarékos és környezetkímélő prémiumautókat kínálni, a biztonság, a komfort és a vezetési élmény lerontása nélkül. A fejlesztés középpontjában modul hajtástechnikák állnak, amelyek egyedileg vagy kombináltan alkalmazhatók – a konkrét megvalósítási elképzelést a „Road to the Future“ tanulmány mutatja be. Máris elkészült az F 700 kísérleti autó újszerű DIESOTTO-hajtása.
A követelményeknek megfelelő megoldások
A holnap autójával szemben támasztott követelmények nagyon sokrétűek, mert miközben drasztikusan nő a világ népessége és annak mobilitási igénye, fogynak és drágulnak a források. Ráadásul nagyon eltérők a környezetvédelmi követelmények: sok európai városban már „zöld zónákat” létesítettek, Kalifornia pedig kvótát írt elő emissziómentes járművek értékesítésére. Változnak a vevői igények is: az üzemanyag ára mellett már odafigyelnek autójuk környezeti hatásaira. Aki rendszeresen autópályán jár, másféle kocsit kíván, mint aki túlnyomórészt vagy kizárólag városban közlekedik.
A Mercedes-Benz véleménye ezért az, hogy a jövőben nem lesz egyetlen megváltó megoldás. Ehelyett a sokrétű igényekhez alkalmazkodó sokféle járműre lesz szükség, amelyek az adott körülmények között viselkednek optimálisan. Éppen ezt állítja középpontba a Mercedes-Benz modul hajtástechnikája.
Roadmap: fenntartható mobilitás
A vállalat célja a vezető szerep megőrzése a prémiumautók szegmensében. A Roadmap három súlypontot jelöl ki:
• Korszerű belsőégésű motorok – méretcsökkentés, nagynyomású feltöltés, közvetlen benzinbefecskendezés, BlueTEC – és fejlesztések az aerodinamika, a könnyűszerkezet és az energiakezelés (BlueEFFICIENCY) terén.
• Hatásfok-növelés és hibridtechnika – a Start-Stoptól a kettős üzemmódú hibridig.
• Helyi közlekedés tüzelőanyagcellás és elektromos járművekkel.
A vállalat bekapcsolódik az élelmiszer-termeléssel nem konkuráló alternatív üzemanyagok elterjesztésébe, mint amilyen a hulladékból nyert SunDiesel.
Az intelligens vegyes hajtásé a jövő
A Mercedes-Benz máris több jövőbe mutató megoldást vitt piacra. Ilyen az A-, a B- és a C-osztály BlueEFFICIENCY kivitele, a földgáz-üzemű B 170 NGT, és az Amerikában idén bevezetett BlueTEC szabadidő-terepjáró család. A jövőben a vázolt modul vegyes hajtás adja meg a lehetőséget a szokottan magas színvonalú mobilitás megőrzésére.
Mercedes-Benz S 400 BlueHYBRID
Belsőégésű motor
Hengerszám /-elrendezés 6/V, hengerenként 4 szelep
Lökettérfogat cm³ 3498
Furat x löket mm 92,9 x 86
Teljesítmény kW/LE 205/279
Nyomaték Nm 350 bei 2400-5000/min
Sűrítés 10,7 : 1
Keverékképzés Mikroprocesszor-felügyeletű benzinbefecskendezés, forrófilmes légtömegmérővel
Hibridmodul
Jelleg Háromfázisú, állandó mágneses, váltóáramú villanymotor (külső forgórészes)
Teljesítmény kW/LE 15/20
Nyomaték Nm 160
Kombinált hajtás
Teljesítmény kW/LE 220/299
Nyomaték Nm 385
Erőátvitel
Hajtás Standard
Váltómű Hétfokozatú automata
Áttételek Főáttétel
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Hátramenet 3,07
4,377
2,859
1,921
1,368
1,000
0,820
0,728
-3,416/-2,231
Futómű
Elöl Négylengőkaros, féknyomaték-kitámasztás, AIRMATIC légrugózás, gáztöltésű lengéscsillapítók, stabilizátor
Hátul Térlengőkaros, indulási- és féknyomaték-kitámasztás, AIRMATIC légrugózás, gáztöltésű lengéscsillapítók, stabilizátor
Fékberendezés Négy hűtött tárcsafék, rögzítő dobfék hátul, ABS, fékasszisztens, ESP®
Kormánymű Fogasléces szervokormány paraméter-funkcióval, lökéscsillapító
Keréktárcsa 8 J x 17 ET 43
Gumiméret 235/55 R 17
Méretek és súlyok
Tengelytáv mm 3035
Nyomtáv e/h mm 1600/1606
Hosszúság mm 5076
Szélesség mm 1871
Magasság mm 1473
Fordulókör m 11,8
Csomagtér* l 560
Saját tömeg EG** kg 1955
Teherbírás (menetkész, EG) kg 595
Megengedett össztömeg kg 2550
Tank, ebből tartalék l 90/11
Menetteljesítmények és fogyasztás
Gyorsulás 0-100 km/h s 7,2
Csúcssebesség km/h 250
Fogyasztás*** l/100 km 7,9
CO2-emisszió*** g/km 190
* VDA mérési módszerrel; ** benne 75 kg a vezetőre és a poggyászra; *** kombinált
