Tak powstaje silnik OM 473

Pojazd i technika

Najwyższa moc.

15,6 litra pojemności skokowej, nawet 460 kW mocy oraz 3000 Nm maksymalnego momentu obrotowego sprawiają, że jednostka OM 473 należy do najwyższej klasy silników do samochodów ciężarowych. Produkowana jest w zakładzie Mercedes-Benz w Mannheim.


Sztywna, lekka skrzynia korbowa oraz głowica cylindrów, która wytrzyma nawet najwyższe ciśnienie w cylindrach. Wał korbowy, który bez trudu wytrzyma przebieg 1,2 mln. kilometrów oraz linia montażowa, która niemalże całkowicie eliminuje błędy. W odlewni, hali obróbki skrawaniem oraz hali montażowej zakładu Mannheim powstaje najwyższy typoszereg silników do pojazdów ciężarowych Mercedes-Benz. Silnik OM 473 jest najmłodszym dzieckiem tej fabryki, odznaczającym się największą pojemnością skokową, najwyższą mocą, najbardziej zaawansowanym systemem hamowania silnikiem oraz zwiększającą wydajność technologią Turbocompound.


Odlewnia.

Powietrze jest tu suche, a zapach przypomina mieszankę sylwestrowych fajerwerków i rozgrzanego silnika. Jaskrawy, punktowy blask wytopu sprawia, że reszta hali znika w ciemności. Rozżarzone do białości żelazo transportowane jest w specjalnych kadziach z pieców do wytapiania do pieców podgrzewających i odlewniczych, zanim raz na 320 sekund zostanie przelane do skrzynek formierskich. Cykl ten odznacza się precyzyjnym wyważeniem między dynamiką a ostrożnością – wystarczyłaby bowiem jedna kropla wody, by doprowadzić do eksplozji cieczy o temperaturze 1450°C.

To tutaj powstają zaawansowane technologicznie półfabrykaty do najwyższej klasy sześciocylindrowych silników rzędowych – skrzynia korbowa oraz głowica cylindrów. Oba wykonane są z żeliwa, a głowica cylindrów dodatkowo cechuje się szczególną strukturą krystaliczną, określaną mianem grafitu wermikularnego (CGI). Wytop żelaza musi się odbywać piecu elektrycznym, gdyby bowiem odbywał się to w piecu opalanym koksem, zawartość siarki byłaby zbyt duża.

Magnez dodawany jest do żelaza tuż przed odlewem i sprawia, że otoczenie pieca odlewniczego rozświetla jaskrawy błysk. Jedynie garstka odlewni na całym świecie opanowała ten proces w skali przemysłowej, a jest to niezbędne, gdy wytwarza się 3500 samych tylko głowic cylindrowych tygodniowo. Każda pojedyncza głowica jest podziurawiona jak szwajcarski ser i wyposażona w precyzyjne przewody do- i odprowadzające powietrze do spalania, a także przewody oleju i wody chłodzącej.

Maszynowo i ręcznie poprzez opukiwanie, wibrowanie i obróbkę strumieniową starannie usuwane jest z głowicy cylindrów każde ziarenko piasku formierskiego oraz masy rdzeniowej. Potem następuje pierwsza kontrola jakości. Mały metalowy młotek pięć razy z rzędu uderza w jeden z rogów ważącego prawie 200 kilogramów elementu. Umieszczony po drugiej stronie laser mierzy powstające przy tym drgania. Czy charakterystyka akustyczna jest prawidłowa? Ocena może być tylko pozytywna (zielona) albo negatywna (czerwona) – nawet najmniejsze odchylenia skutkują ponownym przetopieniem elementu.


Obróbka skrawaniem.

Toczenie, wiercenie, frezowanie, szlifowanie – wszystkich tych metod obróbki używają pracownicy obu hal obróbki skrawaniem, aby z półproduktów uzyskać wysoce precyzyjne części, które zapewnią Actrosowi, Arocsowi i Antosowi mocny i oszczędny napęd przez cały okres eksploatacji.

Wszystko zaczyna się na najniższym poziomie od kutych, surowych wałów korbowych, które dostarcza ThyssenKrupp. Na tokarkach i frezarkach powstają obrobione wstępnie powierzchnie dla łożysk korbowych oraz głównych. Potem następują bardziej precyzyjne etapy obróbki: szlifowanie w kilku krokach, a w międzyczasie hartowanie indukcyjne. Podczas tych operacji powierzchnie łożysk nagrzewają się do czerwoności, a następnie są schładzane (hartowane) w wodzie zawierającej Aquatensid. Potem przychodzi kolej na wyważanie i docieranie, czyli proces wygładzania zapewniający bardzo wysoką jakość wykończenia powierzchni. Obróbkę na tym poziomie kończą kompleksowe pomiary i kontrola końcowa każdego pojedynczego wału korbowego.

Jeden poziom wyżej hala obróbki skrawaniem została wyposażona w zupełnie nowy park maszynowy do obróbki głowic cylindrowych i skrzyń korbowych. Około 70 procent centrów obróbczych stanowią maszyny produkowane seryjnie – przeważnie obrabiarki do frezowania i wiercenia. Pozostałe 30 procent to maszyny skonstruowane specjalnie do produkcji silnika OM 473 i jego "braci".

Na przykład do wtłaczania do głowicy cylindrowej gniazd zaworów ze stopu kobaltu. W zależności od wariantu silnika kosztują one do 10 euro za sztukę, przy czym w każdej głowicy cylindrowej muszą być zamontowane 24 sztuki. Maszyna automatycznie wybiera właściwy wariant gniazda zaworowego, schładza każdy pojedynczy pierścień ciekłym azotem i umieszcza w odpowiednio przygotowanym otworze głowicy cylindrów. Tam powstaje trwałe połączenie poprzez rozprężenie pierścienia gniazda zaworowego.

Elementy konstrukcyjne muszą ciągle przechodzić przez tak zwane bramki jakościowe, tak aby skontrolować i w odtwarzalny sposób udokumentować zachowanie niewielkich tolerancji dla każdej pojedynczej głowicy cylindrów czy skrzyni korbowej.

Kolejna kontrola jakości ma miejsce w klimatyzowanym pomieszczeniu na skraju hali. Tutaj czułe na dotyk sensory kontrolują głowice cylindrowe i skrzynie korbowe w około 2000 punktów pomiarowych. Jeżeli choć w jednym z tych punktów tolerancja zostanie przekroczona nawet o 0,001 milimetra, element musi zostać poprawiony. Dla porównania: włos dorosłego człowieka ma grubość około 0,12 milimetra.

Procesy obróbcze kontynuowane są w równie zaawansowanej technologicznie drugiej hali obróbki skrawaniem. W centrum budowy wałków rozrządu znajduje się robot określany mianem „Nocken-Robbi“. Identyfikuje on każdą pojedynczą krzywkę, pobiera ją, podgrzewa i przekazuje do robota montażowego. Ten z kolei umieszcza ją bez użycia siły we właściwym miejscu zimnej rury wałka rozrządu, co sprawia, że po kilku sekundach oba te elementy są ze sobą trwale i nierozerwalnie połączone na skurcz. Produkowane wałki rozrządu są lekkie i bardzo precyzyjnie wykonane – to wizytówka nowego typoszeregu silników w najwyższej klasie mocy.


Montaż.

Nowo wybudowana i doskonale oświetlona hala naprzeciwko odlewni i hali obróbki skrawaniem to miejsce, w którym powstaje około 260 silników dziennie. Linię montażową tworzy kolejka żółtych wsporników silników, które sterowane są pętlami indukcyjnymi w podłodze hali. Sterowanie jest tu ważnym pojęciem, ponieważ przez 60 stacji montażowych przechodzi około 1200 wariantów silnika – jeden cykl trwa 3,4 minuty.

Na samym początku, jeszcze zanim skrzynia korbowa zostanie połączona z przynależnym wspornikiem silnika, jest jej nadawany numer silnika. Od tej chwili powstający silnik może już zostać przypisany do zlecenia na samochód ciężarowy w Wörth lub którymś z innych zakładów montażowych. Pierwszym krokiem montażowym jest montaż wału korbowego. Potem osadzane są korbowody wraz ze stalowymi tłokami, które wstępnie zmontowano na miejscu, a następnie również wstępnie zmontowana z boku linii montażowej głowica cylindrów wraz z oboma wałkami rozrządu. Potem cztery elektryczne, sterowane kątem obrotu wkrętarki dokręcają 38 śrub głowicy cylindrów momentem 450 Nm. Wysokie ciśnienie w cylindrach, dochodzące do 235 barów, wymaga bardzo stabilnej konstrukcji!

Na tylnych stacjach montażowych silnik OM 473 otrzymuje jednostkę Turbocompound, czyli turbosprężarkę, która energię resztkową spalin przenosi na wał korbowy. Dopiero potem może zostać zamontowana „pierwsza“ turbosprężarka, która zasila komory spalania świeżym powietrzem oraz spalinami w ramach recyrkulacji spalin.

Na końcu linii montażowej silnik przechodzi przez bramkę jakościową i poddawany jest kontroli szczelności. Potem każdy silnik musi z pozytywnym wynikiem przejść 19-minutowy test gorący. Do tego celu służy sześć hamowni silnikowych. Po wypełnieniu olejem w temperaturze roboczej i cieczą chłodzącą, podłączeniu do paliwa i elektroniki oraz wyposażeniu w dziesiątki czujników pomiarowych każdy silnik musi udowodnić, że wszystkie parametry, takie jak ciśnienie wtrysku, temperatura czy zużycie paliwa, są w normie, czyli że zasługuje na gwiazdę Mercedesa.

Potem następuje lakierowanie lakierem bezbarwnym oraz ostatnia kontrola wizualna przed wysyłką. Każdy pojedynczy silnik, który opuszcza halę montażową, to powód do dumy dla około 8500 pracowników zakładu Mannheim. Oni wiedzą, że każdy taki silnik będzie sercem pojazdu ciężarowego, któremu zarówno kierowca, jak i właściciel mogą w pełni zaufać.


Mercedes-Benz OM 473.

  • Sześciocylindrowy silnik rzędowy o pojemności skokowej 15,6 l
  • Warianty mocy i momentu obrotowego: 380 kW/2600 Nm, 425 kW/2800 Nm oraz 460 kW/3000 Nm
  • Dekompresyjny hamulec silnikowy o mocy nawet 475 kW
  • We wszystkich wariantach już nieco ponad obrotami biegu jałowego dostępny
    jest moment obrotowy na poziomie około 2500 Nm
  • Niemal pełna siła napędowa w zakresie od 900 do 1400 obr/min
  • System wtrysku paliwa Common Rail ze wzmocnieniem ciśnienia wtrysku X-PULSE
  • Duże przebiegi międzyprzeglądowe – nawet 150 000 kilometrów w transporcie dalekobieżnym
  • Dostępny do Actrosa, Arocsa i Antosa

Końcowa kontrola jakości oprócz kontroli działania obejmuje również kontrolę wizualną.

Nie ma jeszcze żadnych komentarzy