11 augustus 2014
 

Mercedes-Benz

Mercedes introduceert stalen zuigers voor dieselmotoren

11 augustus 2014 | Mercedes-Benz introduceert een nieuwe technologie voor personenauto's met dieselmotor. De fabrikant uit Stuttgart komt met een vervanging van de tot nu toe gebruikelijke aluminium zuigers in dieselmotoren voor personenauto's. Het betreft nieuwe, stalen exemplaren. In combinatie met de zogenaamde Nanoslide coating voor de cilinderwanden zouden stalen zuigers voor een lager brandstofverbruik en overeenkomstig lagere CO2-emissies zorgen.

In 1936 introduceerde Mercedes-Benz als eerste onderneming een dieselaangedreven personenauto, waarmee het merk de rol van dieselpionier op zich nam. De ingenieurs van Mercedes-Benz versterkten die rol gedurende de daarop volgende decennia met tal van technologische innovaties die een doorslaggevende bijdrage hebben geleverd aan de ontwikkeling van dieselmotoren voor personenauto's tot de dieselmotor van vandaag.

In september 2014 beleven nieuwe hightech stalen zuigers hun wereldprimeur in een serieproductieauto, als onderdeel van de V6 dieselmotor in de Mercedes-Benz E350 BlueTEC. Onder andere dankzij deze innovatie levert de limousine nog steeds hetzelfde motorvermogen (190 kW/258 pk), maar nu met een verbruik van ongeveer 5,0 liter diesel op 100 kilometer. Daarmee bedraagt de brandstofbesparing door het toepassen van stalen zuigers zo'n drie procent.

Stalen zuigers worden al veelvuldig gemonteerd in motoren voor bedrijfswagens, waar ze worden gecombineerd met zware gietijzeren onderblokken, terwijl aluminium zuigers door de jaren heen geleidelijk de norm zijn geworden voor dieselmotoren in personenauto's. De stalen zuigers die Mercedes-Benz nu compleet nieuw heeft ontwikkeld, gaan samen met de geavanceerde en veel lichtere aluminium onderblokken en de "Nanoslide" cilinderwandcoating, eveneens ontwikkeld door Mercedes-Benz.

Mercedes-Benz

Staal en aluminium verschillen qua eigenschappen aanzienlijk van elkaar: staal zet bij hitte minder uit dan aluminium, geleidt hitte minder goed en is eenvoudigweg zwaarder. Op het eerste oog leidt de combinatie van een aluminium cilinderblok met stalen zuigers wellicht tot vraagtekens. Desondanks ontdekten de ingenieurs van Mercedes-Benz belangrijke mogelijkheden voor de toekomst door de voordelen van die verschillen in eigenschappen in te zetten.

Ze maakten gebruik van het feit dat een stalen zuiger bij hitte slechts een kwart van de hoeveelheid uitzet vergeleken met een aluminium variant, waardoor de stalen zuiger strakker in het aluminium blok geplaatst kan worden. Echter, als de temperatuur stijgt wanneer de motor loopt, zet het aluminium cilinderblok meer uit dan de stalen zuiger. Als gevolg hiervan ontstaat een grotere speling voor de zuiger in de cilinder en daarmee in lijn minder frictie. Omdat de combinatie zuiger/cilinder alleen al voor 40 tot 50 procent van de mechanische wrijving zorgt, lag hier een  potentieel om de efficiency te optimaliseren.

De stalen zuigers die tot dusver werden gebruikt, waren echter nauwelijks geschikt voor de toepassing in aluminium cilinderblokken. Daarom moest Mercedes-Benz de zuiger opnieuw ontwerpen. De moderne varianten van de stalen zuigers, die nu voor het eerst in combinatie met een aluminium cilinderblok met Nanoslide cilinderwandcoating standaard worden gemonteerd in de V6 diesel van de E350 BlueTEC, zijn hightech en gegoten uit kwalitatief hoogwaardig, bijzonder sterk staal. Dat levert een uitdaging voor de zuigerleverancier op, omdat de productie van de nieuwe, extreem sterke staalsoorten zeer complex is.

Maar het resultaat loont de inspanning, omdat de grotere sterkte van hedendaags staal een compacter zuigerontwerp mogelijk maakt, waarmee de ongeveer drie keer zo grote materiaaldichtheid min of meer gecompenseerd kan worden. Zo zijn de  stalen zuigers die binnenkort aan de slag gaan in de zes cilinders van de V6 dieselmotor 13 millimeter lager dan de aluminium varianten die tot dusver worden gebruikt (aluminium zuigers in de V6 diesel zijn ongeveer 71,6 mm hoog, de stalen zuigers slechts 58,6 mm). Dankzij deze gewijzigde geometrie en de slimme constructie is het gewicht van de combinatie zuiger-pistonpen-zuigerveren gelijk aan dat van de versie met een aluminium zuiger. Daarmee is Mercedes-Benz er in geslaagd om het gewichtsnadeel van staal nagenoeg te compenseren en krachtreserves in te bouwen voor piekbelastingen die in de toekomst zelfs nog hoger kunnen worden.

Mercedes-Benz

Tegelijkertijd bood het gebruik van stalen zuigers de ingenieurs de mogelijkheid om het efficiencyniveau te verbeteren, omdat de lagere warmtegeleiding van staal ten opzichte van aluminium hogere temperaturen in de verbrandingskamer mogelijk maakt. Daarmee neemt de kwaliteit van de ontsteking toe, terwijl de duur van de verbranding afneemt. Het resultaat is een lager brandstofverbruik en minder vervuilende emissies. Mercedes-Benz heeft rekening gehouden met de lagere warmtegeleiding van staal door diverse ontwerpaanpassingen, waaronder gewijzigde koelopeningen in de zuigers.

De ervaring heeft geleerd dat de stalen zuigers de thermodynamische prestaties optimaliseren en tegelijkertijd de wrijving in belangrijke mate beperken. Bovendien blijkt uit metingen dat bij de in het dagelijks gebruik zo belangrijke motorsnelheden in het lage en midden toerengebied behoorlijke brandstofbesparingen kunnen worden gerealiseerd.

Naar verwachting zullen de nieuwe stalen zuigers op korte termijn ook worden gebruikt in de viercilinder dieselmotoren van Mercedes-Benz.

Mercedes-Benz Mercedes-Benz
 
Websitewww.mercedes.nl
Deel via