Andra generationen Mercedes-Benz OM 471

OM 471 kännetecknas av god driftsekonomi och en enastående effektivitet. För att möta upp kraven i avgasnivå Euro VI presenterar Mercedes-Benz våren 2011 en helt nyutvecklad motorgeneration för de nya lastbilarna Actros för tung fjärrtrafik samt Antos och Arocs för distributions- och bygg- och anläggningstrafik. Den första medlemmen i den nya motorfamiljen heter OM 471.

Denna motor för tunga nyttofordon är fullmatad med ny teknik och egenskaper som skriver motorhistoria. Den 6-cylindriga radmotorn med 12,8 liters cylindervolym övertygar genom sin robusta konstruktion, sina tekniska nyheter och sin höga kundnytta. Motorn är bland annat utrustad med två överliggande kamaxlar, ett unikt common rail-insprutningssystem med tryckförstärkning X-Pulse, ett asymmetriskt turboaggregat, en effektiv motorbroms samt avgasrening med SCR-teknik, avgasåterföring och partikelfilter för att leva upp till de stränga kraven i Euro VI.

Redan från första början imponerade de föredömliga förbrukningsvärdena hos OM 471, som bland annat tillskrivs en utmärkt aerodynamik och optimerade sekundärförbrukare. Som ett bevis på detta kammade nya Mercedes-Benz Actros hösten 2011 först hem vinsten vid den 10 000 km långa testkörningen Record Run, och omedelbart därefter vittnade även kunderna om den låga bränsleförbrukningen. Sedan dess har modellserie OM 471 om och om igen bevisat att den är en föregångare för tunga lastbilsmotorer välden över.

Företag profiterar framför allt på de låga kostnaderna som härrör från en låg bränsle- och oljeförbrukning, extremt långa serviceintervaller på upp till 150 000 km samt motorernas robusthet och långa livslängd. Förarna uppskattar de spontana igångkörningsegenskaperna, den fina segdragningen som står till förfogande redan på låga varv, den harmoniska gången och den kraftfulla motorbromsen.

I skrivande stund har motorerna i modellserie OM 471 blivit en riktig framgångssaga i både lastbilar och bussar från Mercedes-Benz och Setra. Om man räknar med de nära besläktade motorerna för den amerikanska marknaden är man vid det här laget uppe i 250 000 tillverkade exemplar. Ingen annan motorserie för tunga fordon kommer upp i samma höga siffra.

I andra generationen av OM 471 har motorutvecklarna förfinat de goda egenskaperna ytterligare genom en rad olika åtgärder. Vår viktigaste strävan vid vidareutvecklingen har varit att bygga en motor med så låga driftskostnader som möjligt.

Därmed är även andra generationen OM 471 ett bevis på motorernas höga kvalitet. Bränsleförbrukningen har återigen kunnat sänkas med upp till tre procent och den redan smått legendariska robustheten har blivit ännu mer påtaglig. Samtidigt har ingenjörerna lyckats höja vridmomentet på låga varv med besked och med en ny toppmotor utökat utbudet till dagens fem effektnivåer.

Mercedes-Benz OM 471 finns nu i följande grundmodeller:

Grundmodellerna med en effekt på 310, 330 och 350 kW kompletteras av tre s.k. Top Torque-versioner. När den högsta växeln för växlingsautomatiken Mercedes PowerShift 3 är ilagd kan dessa motorer vid behov tillhandahålla 200 Nm extra vridmoment. Det sänker växlingsfrekvensen och höjer transporthastigheten utan negativ inverkan på bränsleförbrukningen. Det blir ännu tydligare av den snabba vridmomentsökningen på mycket låga varv, vilken är optimerad i den andra motorgenerationen.

Men siffrorna för motorns maximala effekt och vridmoment säger inte allt. I samtliga motorer i den andra generationen kan maxeffekten utnyttjas i det närmaste konstant över ett brett varvtalsområde mellan 1 450 och 1 800 v/min. Även det maximala vridmomentet ligger på en i det närmaste konstant nivå vid mellan ca 900 och 1 450 v/min. Det ger en mycket god körbarhet där ett brett varvtalsregister står till förfogande.

Några viktiga beståndsdelar i den andra motorgenerationen utgörs av ett nytt insprutningssystem, X-Pulse, ett unikt common rail-system med tryckförstärkning i injektorerna och ett flexibelt insprutningssystem. Det maximala railtrycket har höjts från 900 till 1 160 bar, vilket ger ett maximalt insprutningstryck på 2 700 bar.

Injektorerna har åtta hål (mot tidigare sju), vilket ökar den maximala genomströmningen med ca 10 procent. En nyhet är dessutom kolvtoppens utformning, kompressionsförhållandet som höjts från 17,3:1 till 18,3:1 samt den lägre andelen återförda avgaser i avgasåterföringen (EGR-kvot). Sammantaget ger alla åtgärder ännu högre verkningsgrad i motorns hela karakteristik. Resultatet är en avsevärd sänkning av bränsleförbrukningen. Som en anpassning till den nya vridmomentkurvan förskjuts de optimala förbrukningsvärdena i riktning mot låga varvtal.

Som en följd av att motorn konsekvent har konstruerats för att ge en så låg bränsleförbrukning som möjligt ökar utsläppen av kväveoxid. Detta motverkas av SCR-tekniken med en ny typ av effektiv SCR-katalysator. AdBlue-förbrukningen uppgår till ca fem procent av bränsleförbrukningen, vilket motsvarar nivån i de tidigare Euro V-motorerna.

Resultatet är minst sagt bra – den enda merkostnad som den upp till tre procent lägre bränsleförbrukningen för med sig är att det krävs en något högre mängd AdBlue för avgasreningen. AdBlue är emellertid betydligt billigare än diesel, så resultatet visar ändå på plus. Med andra ord: Vid en årlig körsträcka på 130 000 km i fjärrtrafik och en bränsleförbrukning på ca 28,5 liter/100 km på en krävande sträcka med full last, sparar varje enskild Mercedes-Benz Actros utrustad med den andra motorgenerationen OM 471 ca 1 100 liter bränsle per år och den släpper ut ungefär tre ton mindre koldioxid.

Nya generationen X-Pulse har ett kraftigt höjt insprutningstryck och utgör samtidigt förutsättningen för den nya toppmotorn i OM 471. Denna har en effekt på 390 kW (530 hk) och ett maximalt vridmoment på finfina 2 600 Nm. Redan vid tomgångsvarvtalet på 600 v/min levererar den nya motorn ett kraftfullt vridmoment på 1 600 Nm. Det ger OM 471 en effekt och ett vridmoment som tills för bara några år sedan var förbehållet avsevärt större eller åttacylindriga motorer.

OM 471 hör till de kraftfullaste dieselmotorerna i klassen. Värt att nämna är både effekten på 30,5 kW (41,4 hk) och vridmomentet på 203 Nm per liter cylindervolym. Med sina fina värden tillmötesgår den nya toppmotorn högt ställda krav, även vid krävande körning med fordonskombinationer med en totalvikt på 40 ton och högre. Samtidigt tjänar företagen på motorns vikt- och förbrukningsfördelar jämfört med större motorer i samma prestandaklass.

Inte bara den nya toppmotorn, utan alla effektnivåer av OM 471 drar fördel av den nya insprutningen. Visserligen är motorernas nominella maxvärden för effekt och vridmoment oförändrade, men effekt- och vridmomentkurvan i det nedre varvtalsområdet stiger avsevärt kraftigare, vilket ger motorerna en ny karakteristik. I alla effektnivåer uppnår motorerna nu ett vridmoment på minst 2 000 Nm redan vid knappa 800 v/min. Beroende på effektnivå når man nu maximalt vridmoment redan vid mellan ca 800 och 950 v/min.

Samma fördelaktiga värden präglar därför även effektkurvan i de nya motorerna. Det nominella varvtalet uppgår nu till 1 600 v/min. Trots att det tidigare värdet låg på 1 800 v/min ligger effekten bara en procent under max. Beroende på prestandanivå når man 95 procent av maxeffekten redan vid ca 1 300–1 400 v/min.

I praktiken ger det en enastående körbarhet med ett extremt brett varvtalsregister på ca 1 000 v/min i alla tänkbara situationer. Särskilt på låga varv ligger de kraftfulla motorerna nu minst en prestandaklass högre jämfört med föregångaren.

Mercedes-Benz använder en ny karakteristik för en lägre standardutväxling på bakaxeln. En utväxling på i=2,533 i stället för tidigvarande i=2,611 sänker varvtalet med tre procent. Om bilen är utrustad med däck 315/70 R 22,5 ger det ett varvtal på blygsamma 1 150 v/min vid en hastighet av 85 km/h. Den nya effektkarakteristiken möjliggör detta helt utan inverkan på körprestandan. Tvärtom – motorerna uppvisar avsevärt högre reserver i uppförsbackar.

Den positiva effekten märks inte bara vid motorvägskörning, utan även på landsväg. Låt oss utgå från den populära Actros 1845. I en hastighet av 65 km/h roterar motorn utrustad med den nya axeln med knappt 900 v/min på den högsta växeln. Redan vid detta varvtal utvecklar motorn sitt fulla vridmoment på 2 200 Nm, samtidigt som den fortfarande har gott om reserver. Med den tidigare utformningen av motor och axel var Actros 1845 med den högsta växeln ilagd och med samma hastighet redan uppe på över 900 v/min. Vridmomentet på något under 2 000 Nm hade redan börjat sjunka.

Sammantaget betyder detta att andra generationen Mercedes-Benz OM 471 förenar en märkbart högre prestanda med en avsevärt lägre bränsleförbrukning.

Till de nämnvärda egenskaperna hos motor OM 471 hör det asymmetriska turboaggregatet. För att snabbt kunna bygga upp laddtrycket med målet att höja effekten och vridmomentet, leds avgaserna från cylinder fyra till sex direkt in i turbinen. Från cylinder ett till tre leds däremot en viss mängd av avgaserna till avgasåterföringen, vilket sänker kväveoxidutsläppen.

Denna lösning har principiellt bibehållits, men den har vidareutvecklats och förfinats. I stället för att som tidigare montera EGR-spjället i EGR-systemet är EGR-spjället numera monterat långt fram i avgasgrenröret, i god tid innan avgaserna leds in i turboaggregatet.

Om fördelningen av avgaserna mellan avgasgrenrör och turboaggregat tidigare var beroende av bland annat formen på grenröret och geometrin hos det asymmetriska turboaggregatet, så kan fördelningen nu regleras steglöst och mycket exakt i motorns hela karakteristik. Det resulterar i en effektiv värmestyrning och en generellt lägre EGR-kvot, vilket har en positiv inverkan på bränsleförbrukningen.

Både EGR-kvoten och avgasströmmen in i turboaggregatet kan regleras enligt motorns driftskarakteristik tack vare att spjället har fått en ny placering. Avgasåterföringen behöver nu inte längre registreras av en sensor i venturiröret (avgasåterföringens bypass) eller via en EGR-reglering nedströms i systemet.

Den nya placeringen av det steglösa EGR-spjället möjliggör även en mer flexibel asymmetri: Helt beroende på behov kan avgaserna från cylinder ett till tre tillföras förbränningen med mellan 0 och 100 procent. Detta är en unik egenskap. Det innebär att EGR-spjället inte bara styr avgasströmmen till avgasåterföringen, utan även turboaggregatet.

En annan nyhet är att insprutningen sker asymmetriskt. Vid normal drift förses injektorerna i alla sex cylindrarna i OM 471 med en identisk mängd bränsle. Om dieselpartikelfiltret behöver regenereras ställs en hög EGR-kvot (upp till ca 50 %) in för att höja avgastemperaturen.

För att i detta fall förhindra en ofullständig förbränning med en motsvarande högre andel sotpartiklar i avgaserna som följd, höjs EGR-kvoten så att andelen insprutat bränsle i cylindrarna ett till tre reduceras steglöst. Samtidigt höjs andelen insprutat bränsle i cylindrarna fyra till sex. I extrema fall kan insprutningsmängden i de tre första cylindrarna reduceras till 0 och övriga tre cylindrar arbeta med fullgas. Motoreffekten och bränsleförbrukningen påverkas inte av denna minskning ned till cylinderavstängning, men avgaskvaliteten höjs och emissionen av sotpartiklar sjunker.

Förskjutningen sker utan att föraren märker av det. Detsamma gäller när föraren trampar på gaspedalen och insprutningen återigen fördelas jämnt över alla cylindrar.

Den snabba och höga effektutvecklingen på låga varv kan även tillskrivas ett nytt, asymmetriskt turboaggregat. Turboaggregatet är utvecklat av Mercedes-Benz och tillverkas på motorfabriken i Mannheim. Det är skräddarsytt för OM 471 och har en enastående prestanda. Snäva tillverkningstoleranser garanterar högsta kvalitet och en mycket lång livslängd.

Det asymmetriska turboaggregatet har liksom tidigare fast turbingeometri. Tekniskt är detta utförande mycket mindre komplext och därmed mindre känsligt än exempelvis ett turboaggregat med variabel turbingeometri. Även wastegate-ventilen bortfaller vilket förenklar konstruktionen. Detta steg i utvecklingen ger ett mindre komplext turboaggregat vilket gör att man kan undvika potentiella fel, såsom exempelvis otäthet. Det ökar den robusta konstruktionen och förlänger livslängden hos OM 471.

I andra generationen OM 471 bortfaller inte bara wastegate-ventilen för turboaggregatet utan även laddtrycksregleringen. Samma sak gäller EGR-sensorn och EGR-reglersystemet, vilket betyder att den termodynamiskt optimerade motorn nu är helt och hållet pilotstyrd.

Det gör motorn ännu effektivare. Pilotstyrningen av samtliga variabler ger en optimal verkningsgrad utan komplicerade separata reglersystem och kombinationer av dessa. Denna lösning för utsläppsreglering är avsevärt mer effektiv, eftersom den inte längre reglerar avgasåterföring och laddtryck individuellt.

Samtidigt gör bortfallet av en rad komponenter och delar motorn ännu mer robust. Grundtanken är lika enkel som logisk: Det som inte är monterat kan inte heller gå sönder.

I stället för sensorer som reglerar beroende av varandra använder sig Mercedes-Benz av olika lägen för att ge stöd i olika driftsituationer, till exempel om motorn, insugsluften eller avgasefterbehandlingen är kall. Det finns även lägen för körning på medelhög och hög höjd liksom för passiv och aktiv regenerering eller regenerering på tomgång. Samtliga regleringar utom den aktiva regenereringen genomförs steglöst för att göra motorn maximalt effektiv i alla situationer.

I fråga om TCO, bränsleförbrukning och utsläpp tar Mercedes-Benz hänsyn till samtliga komponenter i bilen. Det bevisar bland annat Actros som sedan 2011 är utrustad med reglerade sekundäraggregat och innovativa bränslebesparande kompressorer.

En beståndsdel i optimeringen är en ny klimatanläggning där kylkompressorn har en högre verkningsgrad och luftstyrningen reglerar frisk- och cirkulationsluften efter behov. På så sätt bidrar alltså även klimatanläggningen till att spara bränsle i tunga lastbilar från Mercedes-Benz.

Framstegen är imponerande: Sedan 2011 har den genomsnittliga bränsleförbrukningen sänkts med 13 procent i förhållande till föregående Actros. Det hela har möjliggjorts genom lanseringen av nya Actros med Euro VI, genom den förutseende farthållaren Predictive Powertrain Control (PPC) och genom andra generationens motorer. Som bakgrund kan nämnas att även föregående Actros med Euro V hörde till de mest sparsamma lastbilarna i Europa.

En vanligare siffra i nyttofordonsbranschen är en förbrukningssänkning på ca 1,0–1,5 procent per år, vilket bevisar Mercedes-Benz enastående tekniska kompetens och innovationskraft.

År 2011 utökade Mercedes-Benz försprånget med de första motorerna med Euro VI. Historien upprepar sig nu med andra generationen OM 471. Den andra motorgenerationen förenar maximal driftsekonomi med en enastående prestanda. Men utvecklingen går vidare och vi kommer alltid att sträva efter att vara nummer ett bland tunga lastbilar och i fråga om bränsleförbrukning.

Andra generationen Mercedes-Benz OM 471 är även monterad i turistbussar från EvoBus. De treaxliga utförandena av Mercedes-Benz Travego samt Setra ComfortClass 500 kan som tillval utrustas med motorn med 350 kW (476 hk) effekt och 2 300 Nm vridmoment. I standardutförandet är de utrustade med den kompakta sexcylindriga radmotorn Mercedes-Benz OM 470 med 10,7 l cylindervolym. OM 471 med 350 kW (476 hk) effekt är standard i flaggskeppet Setra TopClass. Dessa högdäckare kan som tillval utrustas med motorn med en effekt på 375 kW (510 hk) och ett vridmoment på 2 500 Nm.

Setra dubbeldäckare S 431 DT dominerar inte bara i fråga om höjd utan även genom sin suveräna motorkraft tack vare Mercedes-Benz OM 471 med 375 kW (510 hk) effekt och 2 500 Nm vridmoment som standard.