W ciągu ok. trzech lat Maybach przebył ogółem ponad 2,5 miliona próbnych kilometrów i odbył testy w ekstremalnych warunkach. W celu sprawdzenia niezawodności tej luksusowej limuzyny i jej nowatorskiej techniki inżynierowie Mercedesa objechali ręcznie wykonanymi prototypami (27 sztuk) oraz samochodami doświadczalnymi (14 sztuk) i modelami przedseryjnymi dziewięć krajów na trzech kontynentach.
"Testujemy nasze nowe modele w najtrudniejszych z możliwych warunków" - mówi główny konstruktor Maybacha, profesor Hermann Gaus. "Dla nowego Maybacha obowiązywał taki sam ostry program prób, jakiemu poddawane były modele Mercedesa przed wprowadzeniem do produkcji seryjnej. Stawia on ekstremalne wymagania pojazdom pod względem funkcjonalności, niezawodności i trwałości. Naszym celem było skonstruowanie takiego samochodu, który wokół całej kuli ziemskiej, w każdym klimacie i w każdych warunkach drogowych funkcjonował będzie bez zarzutu."
Wymagający dużego nakładu środków program testów nowego Maybacha obejmował między innymi:
- 720 dni ciągłych prób dla ogółem 41 pojazdów doświadczalnych, prototypowych i przedseryjnych;
- ogółem ponad 2,5 miliona próbnych kilometrów przejechanych w Europie, Ameryce i Azji;
- setki bezwzględnych prób wszystkich części składowych nadwozia i podwozia na stanowiskach badawczych w Centrum Technologicznym Mercedesa w Sindelfingen;
- 24 próby zderzeniowe kompletnych pojazdów jak również cały szereg prób zderzeniowych i badań struktury poszczególnych części składowych pojazdu.
Miejsca przeprowadzonych testów: od Arizony do Kiruny
Pierwsze testy Maybacha rozpoczęły się w roku 1999. Tak zwane nośniki agregatowe ukrywały pod karoserią przedłużonego i poszerzonego modelu W 140 Klasy S już wówczas właśnie układy techniczne nowej luksusowej limuzyny i tym samym służyły jako ruchome laboratoria doświadczalne dla silnika, podwozia, systemów elektronicznych, foteli i innych składowych części pojazdu.
W czasie, kiedy te nośniki agregatów przemierzały swoje doświadczalne kilometry, w Sindelfingen, w Centrum Technologicznym Mercedesa (MTC) powstawały pierwsze prototypy Maybacha. Wyprodukowane ręcznie, zamaskowane nie do rozpoznania pojazdy, z początkiem grudnia roku 2000 wyruszyły po raz pierwszy na ulice i na trasy próbne we wszystkich klimatycznych strefach ziemi.
- Na owalnym torze wyścigowym pod Nardo w południowych Włoszech zostały poddane testom wytrzymałości silniki, opony i układy chłodzenia.
- Na torze doświadczalnym pod Barceloną (Hiszpania) sprawdzane było podwozie, zawieszenie pneumatyczne i układ kierowniczy.
- Na torze doświadczalnym koncernu DaimlerChrysler w Papenburgu (Niemcy) twórcy Maybacha w trakcie wielotygodniowych testów wzięli szczegółowo pod lupę nośniki agregatów, prototypy i pojazdy przedseryjne.
- Na nieutwardzonych drogach w północnej Norwegii i w centrum doświadczalnym DaimlerChrysler w teksaskim Laredo na żwirowych, wyboistych i kamiennych drogach testowano nadwozie i podwozie.
- Na zamarzniętym jeziorze w szwedzkim Arjeplog inżynierowie Maybacha dostrajali działanie elektronicznego programu stabilizacji jazdy ESPR i elektrohydrauliczny układ hamulcowy SBCTM.
- W Kirunie (Szwecja) i w skwarze pustynnym Arizony testowane były oba układy klimatyzacji, stosowane w Maybachu, wytrzymały najtrudniejsze testy codziennego użytkowania.
- Na przełęczy górskiej Grossglockner (Austria) i na przełęczy Stilfser Joch (Włochy) testowano układ hamulcowy.
- W Dubaju (Emiraty Arabskie) odbyła się w temperaturze powyżej 40 stopni Celsjusza kilkutygodniowa próba w ruchu miejskim "stop and go".
- W Mont Ventoux (Francja) inżynierowie Maybacha przebadali układ chłodzenia dwunastocylindrowego silnika montowanego w pojeździe.
Nieprzerwana eksploatacja: testowanie nonstop w ruchu codziennym
Od maja roku 2002 zaczęło się systematyczne testowanie w ruchu miejskim, na szosach i na autostradach dwóch pojazdów przedseryjnych,. Tego rodzaju jazda drogowa należy do standardowych prób dla wszystkich modeli Mercedesa i również dla Maybacha była programem obowiązkowym. Dostarczyła ona inżynierom dokładnej wiedzy na temat wytrzymałości pojazdów i ich komponentów.
Profil jazdy i odcinków pokonywanych pod długotrwałym obciążeniem jest ustalony tak, żeby każdy testowany kilometr został przejechany według ścisłych, instrukcji. Wielostronny program badań dokładnie określa, jak długo samochody mają być testowane w ruchu miejskim "stop and go", na szosach, autostradach albo na szlakach górskich i jakie dodatkowe próby obciążenia są do pokonania.
300 000 kilometrów w ciągu kilku miesięcy
W kwestii trwałości inżynierowie DaimlerChrysler wytyczają sobie od lat bardzo ambitne cele. Każdy test powinien symulować obciążenie porównywalne z obciążeniem, jakiemu auto poddawane jest w ciągu całego okresu eksploatacji pojazdu seryjnego, który jest niejednokrotnie bardzo długi. Celem tych ciągłych prób jest więc uzyskanie w ciągu kilku miesięcy takiego obciążenia eksploatacyjnego pojazdów, jakie klienci w ruchu codziennym osiągają przeciętnie dopiero po przejechaniu 300 000 kilometrów.
Żeby zrealizować to zadanie, wiele testów musi być przeprowadzonych w przyspieszonym tempie. Przykładowo jazda po stepie: na specjalnie wybranych, złych odcinkach drogi prototypy i modele przedseryjne już po 2 000 przejechanych kilometrów osiągają taki stopień obciążenia i zużycia, jaki w normalnych warunkach zostaje osiągnięty dopiero pod koniec długiego okresu eksploatacji samochodu.
Także regularne ekstremalne testy na torach wyścigowych Hockenheimring i Nürburgring, po których Maybach przejeżdżał każdorazowo ogółem 6 000 kilometrów w ściśle wyznaczonym czasie, symulowały w przyspieszonym tempie samochodowy dzień powszedni; podobnie 15 000 kilometrów jazdy po żwirowych i nieutwardzonych drogach Szwecji albo próba osi i przekładni pod pełnym obciążeniem podczas przejechanych 50 000 kilometrów na specjalnie przystosowanym torze pod Nardo w południowych Włoszech.
Stanowiska kontrolne: osie i nadwozia w ciągłych próbach stresowych
Oprócz testów praktycznych na poligonach badawczych i drogach, inżynierowie Maybacha wnikliwie przypatrywali się prototypom również na badawczych symulatorach. Owe supernowoczesne urządzenia umożliwiają symulowanie typowych manewrów jazdy, jak hamowanie albo jazda na zakrętach. Następuje przy tym w pojeździe pomiar wszystkich wielkości ważnych dla komfortu i dynamiki jazdy: resorowanie, wahań w obciążeniu kół, drgań nadwozia, amortyzacji nadwozia, kinematyki i elastokinematyki. Z analizy wyników pomiarów specjaliści podejmują dalsze kroki rozwojowe i w ten sposób podnoszą poziom techniki samochodowej.
Na stanowisku symulującym dynamikę jazdy inżynierowie Maybacha badali na przykład także zachowanie się pojazdu podczas typowych manewrów układu kierowniczego i jazdy. Urządzenie symulowało tu przykładowo podczas stacjonarnej jazdy po kole wszystkie ruchy kół i nadwozia i pozwoliło tym sposobem na praktyczną ocenę samosterowności układu kierowniczego tego pojazdu. Podobnie bliska rzeczywistych warunków drogowych była analiza drgań. Komputer serwohydraulicznego stanowiska próbnego do badań drgań został zaprogramowany według profili nawierzchni drogowej rozmaitych szos i autostrad, których nierówności odwzorowane zostały przez stemple hydropulsacyjne pod wszystkimi czterema kołami testowanego auta. Prawie 140 czujników przyspieszenia, które przytwierdzono wewnątrz i na zewnątrz pojazdu, rejestrowało drgania kół i nadwozia podczas jazdy na stanowisku badawczym.
Dalszym stanowiskiem testowym było stanowisko prób na torze płaskim, na którym jest symulowana jezdnia koncentryczna. Tu kierowcy doświadczalni jadą z prędkością powyżej 150 km/h i analizują obok kąta skrętu kierownicy, rozstawu i pochylenia kół także zachowanie się opon przy szybkiej jeździe na zakręcie. Także przy tych urządzeniach nowoczesna technika komputerowa troszczy się o to, żeby testy laboratoryjne odzwierciedlały i potwierdzały warunki praktyczne.
Testowanie silników: 2,7 miliona kilometrów próbnych, 122 testowanych pojazdów
Także nowo skonstruowany mechanizm napędowy Maybacha typu V12 odbył najtrudniejsze próby praktyczne i na stanowiskach badawczych. Ogółem inżynierowie ze Stuttgartu przetestowali 238 silników na dystansie 2, 7 miliona kilometrów.
Do prób sprawdzających silnik należą obok 800 000 kilometrów ciągłej eksploatacji na niemieckich autostradach, szosach i ulicach także liczne testy w ekstremalnych warunkach klimatycznych, jakie panują na przykład w najgorętszym punkcie ziemi w Death Valley albo w Kirunie, najbardziej na północ wysuniętym mieście Szwecji.
Ten dwunastocylindrowy silnik odbył także kilkutygodniowe testy kontrolne w okolicach szczytu Pico de Veleta o wysokości około 3 390 metrów w Andaluzji (Hiszpania), dostrajające systemy pojazdu do niskiego ciśnienia atmosferycznego powietrza panującego w tym górskim regionie (odcinek w górach Sierra Nevada zalicza się do najwyżej położonych, przejezdnych górskich dróg Europy).
Inne szczyty doświadczalnego maratonu oczekiwały nowo skonstruowany silnik Maybacha na stanowisku badawczym w Stuttgart-Untertürkheim: wielomiesięczne testy funkcyjne na koordynację zapłonu, wtrysku paliwa i turbosprężarek doładowujących, jak również badanie szumów i drgań.
5,5 litra pojemności skokowej, dwie turbosprężarki doładowujące, 405 kW/550 PS mocy i 900 Nm maksymalnego momentu obrotowego - to parametry seryjnego silnika Maybacha świadczące o jego wyjątkowości pod względem mocy i momentu obrotowego. Gwarantują one w każdej sytuacji podczas jazdy typową dla Maybacha suwerenność pracy. DaimlerChrysler udowadnia tym samym swoje długoletnie doświadczenie i wysokie kompetencje w zakresie rozwoju, konstrukcji i wytwarzania dwunastocylindrowych napędów. Stuttgarcki koncern jest największym na świecie producentem dwunastocylindrowych silników do samochodów osobowych produkowanych seryjnie.
Tunel aerodynamiczny: śledzenie szumów specjalnymi mikrofonami
Setki godzin spędzili projektanci Maybacha z prototypami i modelami przedseryjnymi w tunelu aerodynamicznym. Tutaj mieścił się w programie obok aerodynamiki przede wszystkim temat aeroakustyki - ważnej gałęzi rozwoju pojazdów, która troszczy się o niski poziom szumów na pokładzie tego nowoczesnego, luksusowego samochodu.
W tunelu aerodźwiękowym inżynierowie śledzili przy pomocy nowoczesnych metod pomiarowych elementy nadwozia, które powodowały uciążliwe szumy wiatru albo drgania i w razie potrzeby opracowywali środki zaradcze. Przykładem ich pracy są wymagające dużych nakładów systemy uszczelniające na stykach poszczególnych elementów nadwozia, które także przy dużej prędkości skutecznie zapobiegają powstawaniu szumów wiatru w szczelinach zewnętrznych pojazdu. Ponadto metoda wytłumiania rozległych obszarów poszczególnych elementów nadwozia zapobiega przenikaniu ewentualnych szumów wiatru do wnętrza Maybacha. Przykładem mogą tu być profile uszczelniające wokół drzwi, jak również dodatkowe uszczelnienia na przednich błotnikach i słupkach dachowych.
Szczególną uwagę zwrócili inżynierowie Maybacha na szumy o niskich częstotliwościach zakłócających, które mogą powstać wskutek drgań elementów montażowych o dużych płaszczyznach. Tym sposobem aeroakustyczne pomiary dostarczyły na przykład ważnych wskazówek dla konstrukcji sztywnych i nie wykazujących drgań elementów zabudowy podłogi oraz punktów ich mocowania. Nieprzyjemne głuche dudnienie, które przy otwartym odsuwanym dachu zakłóca komfort jazdy, specjaliści Maybacha wyeliminowali przez wmontowanie owiewki, w której profilu ze sztucznego tworzywa są wyrobione cztery dokładnie obliczone karby. Wytwarzają one niewielkie zawirowania powietrza i tym sposobem tłumią szkodliwe szumy.
Testy zderzeniowe: skrajne obciążenia karoserii
W Centrum Technologicznym Maybacha, na odcinku badań bezpieczeństwa jazdy, nowa luksusowa limuzyna odbyła liczne testy zderzeniowe. W programie znajdowały się na przykład ofsetowe zderzenia czołowe przy prędkości 64 km/h, zderzenia czołowe z pełnym pokryciem przednich części kolidujących pojazdów, jak również kolizje boczne, które są częścią europejskiej lub amerykańskiej metody badań NCAP (New Car Assessment Programme). Newralgicznym punktem była tu poprawa bezpieczeństwa nowoczesnego fotela na kanapie tylnej Maybacha 62. Jego innowacyjna technika gwarantuje w każdej pozycji siedzącej możliwie najlepszą ochronę pasażera.
Wymagające dużych nakładów symulacje zderzeń i obliczenia naprężeń materiałowych dostarczyły inżynierom, już całe miesiące przed pierwszą próbą zderzenia, pełnowartościową wiedzę dla optymalizacji konstrukcji nadwozia. W ramach udoskonalania Maybacha inżynierowie przeprowadzili kilkaset rozmaitych symulacji sytuacji podczas zderzeń. Korzyści takiego postępowania są różnego rodzaju. Obsługujący inżynier kasuje podczas animacji wyników te elementy montażowe, które uniemożliwiają mu obserwację skutków zderzenia i może śledzić za pomocą komputera także najmniejsze szczegóły deformacji poszczególnych części składowych pojazdu.
W celu przeprowadzenia obliczeń inżynierowie rozkładają pojazd w wirtualną strukturę siatkową - tak zwany model elementów skończonych. Składa się on z wielu małych pojedynczych elementów w rodzaju trójkątów, czworokątów, kwadratów albo belek, które są powiązane w węzłowych punktach. Czym dokładniej ma zostać obliczona deformacja danej struktury, tym gęstsza staje się siatka. Nadwozie Maybacha na przykład zostało rozłożone na około 300 000 elementów i na około tyle samo punktów węzłowych. Test zderzeniowy, który w rzeczywistości trwa jedną dziesiątą sekundy, zostaje w komputerze rozłożony na około 150 000 przedziałów czasowych. Dla każdego z tych odcinków czasu komputer stwierdza zachowanie poszczególnych elementów, które deformują się pod obciążeniem.
Wirtualna rzeczywistość: ważny wstęp do praktycznych prób
Także inne części składowe tego luksusowego samochodu sprawdziły się już na długo przed praktycznymi testami podczas prób w komputerze. Z pomocą technologii wirtualnej rzeczywistości (Virtual Reality - VR) inżynierowie DaimlerChrysler dokonali symulacji codziennego użytkowania samochodu i uzyskali już we wstępnej fazie koncepcji Maybacha ważną wiedzę, którą przy późniejszych testach praktycznych wciąż na nowo rewidowali i udoskonalali.
FADYS (symulacja dynamiki jazdy) to nazwa jednego z najbardziej wydajnych programów tego rodzaju. Jest on w DaimlerChrysler od kilku lat w użyciu, nadal stale rozwijany poważnie pomaga w projektowaniu i rozwijaniu konstrukcji wielu nowych modeli - przede wszystkim przy dostosowywaniu programu Electronic Stability Program ESPR i innych nowoczesnych systemów bezpieczeństwa jazdy. Symulacja FADYS jest tak wierna rzeczywistości, że komputer już w fazie koncepcji nowego modelu dostarcza pierwszych ważnych danych o zachowaniu i działaniu systemów regulacji podczas jazdy.
Przy tym inżynierowie Maybacha w żadnym wypadku nie opierali się tylko na świecie wirtualnym, lecz uzyskiwali dla swoich obliczeń - gdzie to tylko było możliwe - już realnie istniejące wartości pomiarowe. Są to dane o ruchach nadwozia, kinematyce osi, poślizgach kół, siłach na kołach, oponach i momencie obrotowym silnika, które komputery zarejestrowały podczas prób na stanowiskach próbno-kontrolnych i podczas testów jazdy nośników doświadczalnych lub prototypów.
Także techniczne części składowe Maybacha były aktywnie włączane w obliczenia. Moduły sterujące, hamulec elektrohydrauliczny i inne systemy były połączone szyną danych z komputerem i wykonywały jego rozkazy. W ten sposób inżynierowie tworzyli wiązali ze sobą dane symulacyjne i rzeczywiste.
"Hardware-in-the-loop" - tak nazywa się ta metoda w fachowym języku projektantów samochodów. W związku z programem FADYS technologia ta umożliwia symulację dynamiki jazdy w czasie rzeczywistym - inżynierowie są w stanie obserwować na ekranie komputera zachowanie się danego auta w czasie jazdy i w każdej chwili wywołać odpowiednie parametry do obliczeń. W ten sposób analizują oni na przykład funkcję elektronicznych systemów regulacji w rozmaitych sytuacjach podczas jazdy. Także parametry nastawcze dla modułów sterujących ESPR, ABS i Twin-SBCTM określane są przez nich z góry w ramach symulacji i optymalizowane następnie podczas testów jazdy w warunkach rzeczywistych.
