Mercedes-AMG ONE. Technologia z Formuły 1 w aucie z homologacją drogową

Hybrydowy napęd E PERFORMANCE Mercedesa-AMG ONE wywodzi się bezpośrednio z Formuły 1. Składa się on ze zintegrowanego zespołu obejmującego hybrydowy turbodoładowany silnik spalinowy oraz cztery silniki elektryczne. Jeden z tych silników zintegrowano z turbosprężarką, drugi zainstalowano bezpośrednio na silniku spalinowym, łącząc go ze skrzynią korbową, a dwa pozostałe silniki umieszczono przy kołach przednich.

Hybrydowy silnik benzynowy V6 o pojemności 1,6 litra ze wspomaganym elektrycznie turbodoładowaniem odpowiada pod względem technicznym jednostkom napędowym stosowanym obecnie w Formule 1. Cztery górne wałki rozrządu napędzane są za pomocą przekładni zębatej. W celu uzyskania wysokich obrotów silnika, mechaniczne sprężyny w zaworach zastąpiono sprężynami pneumatycznymi. 

Zamontowany przed tylną osią silnik rozwija prędkość obrotową do 11 tys. obr/min. Aby zwiększyć żywotność silnika i umożliwić korzystanie z komercyjnie dostępnej benzyny, jego obroty utrzymywane są jednak celowo poniżej wartości dostępnych w jednostkach Formuły 1.

Wysokoobrotowa jednostka napędowa doładowywana jest przez zaawansowaną turbosprężarkę. Turbina gazów wylotowych i turbina sprężarki są od siebie oddalone i połączone wałem, dzięki czemu możliwe było zamontowanie turbosprężarki w niższej pozycji. Na wale umieszczono sterowany elektronicznie silnik elektryczny o mocy wynoszącej około 90 kW. Napędza on bezpośrednio wał turbosprężarki, rozpędzając go do maksymalnie 100 tysięcy obrotów na minutę, zanim zostanie zastąpiony przez strumień spalin. W Formule 1 jednostka ta figuruje pod oznaczeniem MGU-H (Motor Generator Unit Heat).

Zaletą takiego układu jest responsywność, która znacząco zwiększa się już od prędkości biegu jałowego (gdy przepływ spalin jest jeszcze słaby) i następnie w całym zakresie obrotów. Ponadto elektryfikacja turbosprężarki zasilanej spalinami pozwala osiągnąć wyższy moment obrotowy przy niższych obrotach silnika.

Elektryczna turbosprężarka zasilana spalinami w modelu Mercedes-AMG ONE ma jeszcze jedną zaletę: wykorzystuje część nadwyżkowej energii z przepływu spalin do wytwarzania energii elektrycznej, pracując jako generator. Energia ta jest magazynowana w wysokonapięciowym akumulatorze litowo-jonowym albo przekazywana bezpośrednio na całkowicie elektryczną przednią oś auta bądź do silnika elektrycznego (MGU-K, Motor Generator Unit Kinetic) na silniku. 

MGU-K ma moc 120 kW, jest umieszczony bezpośrednio na silniku i połączony z wałem korbowym za pomocą przekładni zębatej typu czołowego – to przykład kolejnego rozwiązania technicznego zapewniającego maksymalną wydajność i osiągi znane z Formuły 1.

Sześciocylindrowy silnik ma dwa układy wtryskowe. Bezpośredni wtrysk dostarcza paliwo do komór spalania pod ciśnieniem 270 barów. Niekiedy proces ten zachodzi wielokrotnie, dlatego gdy zajdzie potrzeba reguluje go układ sterowania pracą silnika. Dodatkowy wtrysk pośredni jest niezbędny dla uzyskania właściwej mocy silnika przy jednoczesnym spełnieniu norm w zakresie emisji spalin.

Silnik spalinowy generuje 574 KM, silnik elektryczny przy wale korbowym (MGU-K) – 163 KM, silniki elektryczne przy przedniej osi – 2×163 KM (łącznie 326 KM), a silnik elektryczny sprężarki ma 122 KM. Moc systemowa całego układu napędowego wynosi 1063 KM. Dzięki temu Mercedes-AMG One rozpędza się do 100 km/h w 2,9 s, do 200 km/h – w równe 7 s, a do 300 km/h – w 15,6 s. Prędkość maksymalna została określona na 352 km/h.

Dwa silniki elektryczne o mocy 120 kW (163 KM) każdy, umieszczone na przedniej osi, osiągają prędkość wirnika wynoszącą do 50 000 obr/min. Każdy z nich połączony jest z przednimi kołami za pomocą przekładni redukcyjnej. Napędzana wyłącznie elektrycznie oś przednia pracuje zawsze selektywnie, dzięki czemu dla zapewnienia wysokiej dynamiki jazdy możliwe jest wektorowanie momentu obrotowego. 

Ponadto obydwa silniki elektryczne pozwalają na optymalne wykorzystanie energii odzyskanej przy hamowaniu – do 80 procent w warunkach codziennej jazdy. Energia ta magazynowana jest w akumulatorze i umożliwia wydłużenie zasięgu elektrycznego lub zwiększenie dynamiki układu napędowego. Każdym z silników elektrycznych steruje jego własny układ energoelektroniczny zlokalizowany blisko silnika, w płycie podłogowej.

Litowo-jonowy system magazynowania energii jest konstrukcją własną Mercedesa-AMG. Technologia ta sprawdziła się już w najcięższych warunkach w hybrydowych bolidach Formuły 1 zespołu Mercedes-AMG Petronas F1 Team, a także w akumulatorze modelu Mercedes-AMG GT 63 S E PERFORMANCE. 

Akumulator AMG (AMG High Performance Battery) łączy wysoką moc i możliwość jej częstego wykorzystywania z niską masą. Do tego dochodzi szybki pobór i wysoka gęstość energii, dzięki czemu na przykład podczas szybkiej jazdy w pagórkowatym terenie, kierowcy mogą wykorzystywać natychmiastowy, pełny potencjał mocy podczas jazdy pod górę; z kolei podczas zjazdów ze wzniesień uruchamia się proces wydajnej rekuperacji.

Rozmieszczenie ogniw w akumulatorze i ich chłodzenie wzorowane są na technologii zastosowanej w bolidzie Mercedes-AMG Formuły 1. Jednakże na potrzeby codziennego użytku w modelu Mercedes-AMG ONE ich liczba została wielokrotnie zwiększona. Pojemność 8,4 kWh pozwala na przejechanie 18,1 kilometra w trybie elektrycznym. 

Ładowanie odbywa się za pomocą prądu przemiennego i wbudowanej ładowarki 3,7 kW. Dodatkowo akumulator można doładowywać w trakcie jazdy energią pochodzącą z rekuperacji lub wprost z silnika spalinowego. Wysokonapięciowy akumulator litowo-jonowy wraz z przetwornicą DC/DC, obsługujące i ładujące 12-woltową instalację elektryczną auta, zostały w ukryte w podłodze pojazdu za tylną osią.

Moment obrotowy na tylne koła przenosi 7-stopniowa mechaniczna, automatyczna skrzynia biegów. Lekka konstrukcja przekładni zmniejsza masę pojazdu, a jej zintegrowanie ze szkieletem nadwozia zwiększa sztywność i sprawia, że zajmuje ona niewiele miejsca. Skrzynię zaprojektowano specjalnie pod kątem wysokich momentów obrotowych i prędkości obrotowych potężnego hybrydowego napędu rodem z Formuły 1. 

Drążki zmiany biegów i 4-tarczowe sprzęgło z włókna węglowego są sterowane hydraulicznie. Przełożenia zaprojektowano tak, aby zminimalizować różnicę mocy po zmianie biegu na wyższy i utrzymać silnik spalinowy na wysokich obrotach. W skrzyni biegów zintegrowano samoblokujący mechanizm różnicowy.

Mercedes-AMG ONE uruchamia się najpierw bezgłośnie, gdy włączają się silniki elektryczne przedniej osi. W tym samym czasie rozpoczyna się rozgrzewanie katalizatorów. Silnik spalinowy uruchamia się dopiero po osiągnięciu ich odpowiedniej temperatury.

Samochód jest wyposażony w szereg trybów … czytaj dalej