Přehled novinek/změn při uvedení nového V motoru M176

Všeobecně

Motor M176 je nově vyvinutý V8zážehový motor. Motor má přímé vstřikování s dvojitým přeplňováním výfukovým turbodmychadlem a od chladicího okruhu oddělený nízkoteplotní okruh pro chlazení plnicího vzduchu. Nově vyvinutý 4.0l motor bude poprvé k dispozici u typové řady 463 jako G500.

Díky nové koncepci motoru bylo možné snížit zdvihový objem motoru, snížit emise výfukových plynů a současně zvýšit výkonnost a účinnost.

Stručný přehled zvláštností a základních charakteristik motoruM176:

 Dvě v oblasti „V“ motoru uspořádaná výfuková turbodmychadla

 Oddělený nízkoteplotní okruh

 Paprskově vedené přímé vstřikování benzinu s piezovstřikovači.

 Optimalizace třecího výkonu povlakem NANOSLIDE® LDS (nástřik elektrickým obloukem)

 Řetězem hnané čerpadlo chladicí kapaliny

 Kliková skříň z formově litého hliníku s maximálním možným tlakem až 140 barů.

P01.10-3296-79

P00.10-5922-82

Maximální výkon: 310 kW při 5250 až 5500 ot./min

Maximální točivý moment: 610 Nm při 2250 až 4750 ot./min

Pohledy na motor

P07.61-3911-76

P07.61-3913-76

P07.61-3912-76

P07.61-3914-76

P07.61-3915-76

P07.61-3916-76

P07.61-3917-76

P07.61-3918-76

Klikové ústrojí

Šachty kovaných pístů jsou přizpůsobeny procesu spalování a uspořádání vstřikovačů paliva. Konstrukce kovaných pístů umožňuje zapalovací tlak až 140 barů. Klikový hřídel je kovaný z důvodů pevnosti a má osm protizávaží. Hliníko/viskózní torzní tlumič kmitů umožňuje ve velmi omezeném prostoru potřebné snížení vibrací.

 Spalovací tlak je nejvyšší tlak působící na píst, když je spalovací motor nastartovaný a zahřátý.

P01.40-2349-76

Kliková skříň

Kliková skříň motoru M176 je tvořena formově litým hliníkem a je v provedení s uzavřeným víkem. Díky optimalizovanému nástřiku LDS technologií NANOSLIDE® (nástřik elektrickým obloukem) jsou oběžné plochy válců motoru V8dvakrát tvrdší než konvenční vložky válce z šedé litiny – což přispívá k maximální odolnosti. Díky několika příčným a podélným vzpěrám má velmi vysokou tuhost. Víka ložiska klikového hřídele jsou z litiny s kuličkovým grafitem (GGG 60).

Olejová vana

Olejová vana je z tlakově litého hliníku. Žebrování olejové vany je navrženo tak, aby snížilo odraz zvuku a zajistilo potřebnou pevnost pro šroubování pomocných agregátrů. Vložka olejového filtru je našroubovaná do víka tělesa olejového filtru v olejové vaně.

K přívodu oleje motoru slouží regulované čerpadlo motorového oleje poháněné pouzdrovým řetězem klikového hřídele. Ventil čerpadla motorového oleje reguluje tlak oleje. Ten je řídicí jednotkou ME (N3/10) podle pole charakteristik a potřeby zapínán mezi tlakovými stupni 2 a 4 bary.

P01.45-2469-76

Hlava válců

Průtokově optimalizované hlavy válců ze zirkonové slitiny jsou konstruovány pro maximální teplotní a tepelnou vodivost. Tak motor M176 dosahuje maximální výkonnosti dokonce i v limitních oblastech.

Čtyřventilová technologie se dvěma vačkovými hřídeli nad hlavou (DOHC) s nastavením vačkového hřídele na straně sání a výfuku umožňuje velmi dobrou reakci a optimalizuje střídání plnění pro každý provozní bod.

Konstrukce střídání plnění a pohyb plnění motoru M176 umožňují následující:

 Vysoký točivý moment v širokém rozsahu otáček

 Vysoký výkon

 Nízkou spotřebu paliva

 Nízké emise výfukových plynů

P01.30-2490-76

Řemenový pohon

Torzní tlumič na klikovém hřídeli pohání přes jeden nízkoúdržbový vícedrážkový klínový řemen se čtyřmi drážkami samostatně alternátor a přes druhý kompresor chladiva.

Napětí vícedrážkového klínového řemene bude ze dvou samostatných napínačů řemene automaticky přenášeno přes napínací kladky na vícedrážkový klínový řemen.

P07.61-3949-76

Řetězový pohon a nastavení vačkového hřídele

Řetězový pohon

Nový vidlicový motor M176 obdrží kompletně nově vyvinutý dvoustupňový řetězový pohon se třemi ozubenými řetězy. Cílem bylo dosáhnout co nejlepších kompromisů mezi požadavky na montáž, ztrátou třením, minimalizací síly řetězu a NVH požadavky (hluk, vibrace a tvrdost). Výsledkem je výrazné snížení hluku. Navíc byly optimalizovány současně dobré únavové vlastnosti i tření řetězu.

Řetězový pohon je v dvoustupňovém provedení jako primární řetězový pohon a sekundární řetězový pohon.

Tři ozubené řetězy jsou napínány každý přes jeden hydraulický napínač řetězu. Nízké napínací síly a nízká dynamika řetězů zajišťují stabilní úhly rozvodu a vynikající akustické vlastnosti se sníženým třením v porovnání s předcházejícími motory.

Čerpadlo motorového oleje je navíc poháněno klikovým hřídelem přes pouzdrový řetěz.

Nastavení vačkových hřídelů

Pomocí nastavení vačkového hřídele lze vačkový hřídel sacích ventilů nastavit až na 40°KW (úhel klikového hřídele) na „časně“ a vačkový hřídel výfukových ventilů až na 40°KW na „pozdě“. Tím se může měnit překrytí ventilů při změně zatížení v širokých mezích. Tím se optimalizuje průběh točivého momentu motoru, redukuje spotřeba paliva a zlepšuje reakce výfukových plynů. Přestavovací magnety vačkových hřídelů sacích ventilů a přestavovací magnety vačkových hřídelů výfukových ventilů jsou ovládány pro nastavení vačkových hřídelů řídicí jednotkou ME prostřednictvím signálu s modulovanou šířkou impulsu 150 Hz.

Ovládání probíhá v závislosti na charakteristice v provozu při částečném a plném zatížení a umožňuje podle PWM signálu kontinuální přestavování vačkových hřídelů. Pozice vačkových hřídelů sacích ventilů bude detekována Hallovými snímači vačkových hřídelů sacích ventilů a pozice vačkových hřídelů výfukových ventilů Hallovými snímači vačkových hřídelů výfukových ventilů a bude sdělena řídicí jednotce ME jako signál napětí.

P07.61-3951-76

Mazání motoru

Řízené čerpadlo motorového oleje

Tlak oleje je řízen ventilem čerpadla motorového oleje. Řídicí jednotka ME řídí ventil čerpadla motorového oleje. To umožňuje podle potřeby přepínání tlaku oleje mezi oběma tlakovými stupni 2 a 4 bary. Tím je přívod motorového oleje do olejového okruhu motoru optimalizován dle příslušné potřeby. Současně to snižuje výkon pohonu čerpadla motorového oleje a v důsledku toho ztrátu výkonu motoru. Kontrola stavu oleje probíhá přes snímač hladiny oleje v olejové vaně.

Přes regulační kanál zpětnou vazbou hlášený tlak oleje je modulován na proporcionálním ventilu a příslušně působí na stavěcí kroužek proti síle protilehlé regulační pružiny. Při nastavení polohy stavěcího kroužku dojde k odpovídající excentricitě k ose rotace rotoru, čímž zvyšující se excentricita zvýší plnicí objem.

P18.00-2420-79

Vstřikovací systém paliva

Vysokotlaký palivový okruh

Ke generování vysokého tlaku jsou použita vysokotlaká palivová čerpadla (jednopístová čerpadla) s regulačním ventilem množství integrovaným v modulu čerpadla.

Motorové palivo je přiváděno přes vysokotlaký rail na vstřikovače paliva, které vedou centrálně do spalovacího prostoru. Vstřikovače paliva s piezoelektrickým pohonem jsou schopné dodat až pět velmi přesných vstřiků za jeden cyklus.

Vysokotlaká čerpadla

Vysokotlaká čerpadla jsou umístěna nahoře u hlav válců. Maximální plnicí tlak vysokotlakých čerpadel činí 200 barů. Pohon vysokotlakého čerpadla probíhá mechanicky přes unašeč vačkového hřídele výfukových ventilů. Dopravní výkon vysokotlakého čerpadla je závislý na otáčkách. Během pohybu čerpadlové jednotky směrem vzhůru je objem paliva ve válci čerpadla stlačen. Při dosažení systémového tlaku se otevřou výfukové ventily vysokotlakých čerpadel a motorové palivo bude přes vysokotlaká potrubí přivedeno do railů. Přepadové ventily chrání vysokotlaká čerpadla před přílišným zvyšováním tlaku.

 Vysokotlaká palivová vedení z ušlechtilé oceli lze po kontrole znovu použít. Bližší informace k tomuto tématu jsou uvedeny v návodech k opravě.

P07.61-3910-76

Přívod vzduchu

U motoru M176 je nasávaný vzduch přiváděn přímo přes příslušné segmenty vedení vzduchu z přídě ke vzduchovým filtrům.

Vzduchové filtry jsou uspořádány tak, že jsou přímo propojeny s výfukovými turbodmychadly. Hadice plnicího tlaku vedou stlačený plnicí vzduch k chladičům plnicího vzduchu.

Pro co nejkratší dráhu plnicího vzduchu jsou obě škrticí klapky spojením mezi chladičem plnicího vzduchu a rozdělovacím potrubím plnicího vzduchu.

Rozdělovací potrubí plnicího vzduchu jsou našroubována přímo na sací kanály příslušné hlavy válců.

P09.00-2149-76

Nabíjení

Všeobecně - přeplňování motoru

Přeplňování zlepšuje stupeň naplnění válců. Tím se zvýší točivý moment a výkon motoru. Množství paliva odpovídající zvětšenému množství vzduchu je pak změřeno řídicí jednotkou ME.

Při přeplňování se používá k pohonu výfukového turbodmychadla energie proudění výfukových plynů. Výfuková turbodmychadla nasávají čerstvý vzduch přes vzduchové filtry na vstupech kompresoru a vedou ho přes výstupy kompresoru do potrubí plnicího vzduchu k chladičům plnicího vzduchu.

Vysokými otáčkami oběžného kola kompresoru a z toho plynoucími vysokými objemovými průtoky bude vzduch v potrubí plnicího vzduchu stlačen. Stlačený plnicí vzduch proudí potrubím plnicího vzduchu k chladičům plnicího vzduchu. Ty následně ochladí stlačením zahřátý plnicí vzduch a vedou ho přes rozdělovací potrubí plnicího vzduchu do válce.

Horké vnitřní V

Aby Mercedes G500 dosahoval ještě lepší reakce, byly hlavy válců motoru V8biturbo nově koncipovány: strana sání je nyní umístěna vně a výfuková strana uvnitř. „Horké vnitřní V“, jak konstruktéři nazývají svoji novou koncepci motoru, činí V8biturbo ještě kompaktnější. Pro ochranu konstrukčních dílů motoru jsou sběrač a výfukové turbodmychadlo speciálně odizolovány.

P09.00-2151-76

Chlazení plnicího vzduchu

Funkční sled chlazení plnicího vzduchu

Díky chlazení plnicího vzduchu bude dodržena teplota plnicího vzduchu < 60° při okolní teplotě 20°. Ochlazený vzduch za chladiči plnicího vzduchu má vyšší hustotu. To zvyšuje stupeň naplnění válců a tím i výkon motoru.

Kromě toho došlo k omezení tendence ke klepání a díky nižším teplotám výfukových plynů k omezení tvorby oxidů dusíku (NOx). Každá řada válců má po jednom vodním chladiči, resp. chladiči plnicího vzduchu. Vodní chladič/chladič plnicího vzduchu jsou připojeny na nízkoteplotní okruh s nízkoteplotními chladiči a oběhovými čerpadly 1 a 2 nízkoteplotního okruhu.

Pokud teplota plnicího vzduchu přesáhne 35°, řídicí jednotka ME aktivuje oběhová čerpadla 1 a 2 nízkoteplotního okruhu prostřednictvím CAN pohonu, řídicí jednotky hnacího ústrojí a sběrnice LIN hnacího ústrojí.

Pokud teplota plnicího vzduchu klesne pod 25°, jsou oběhová čerpadla 1 a 2 nízkoteplotního okruhu opět vypnuta.

Teplota plnicího vzduchu je v rozdělovacím potrubí plnicího vzduchu detekována snímači teploty plnicího vzduchu vlevo a vpravo a sdělena řídicí jednotce ME prostřednictvím signálu napětí.

P20.00-2561-76

Chlazení motoru

Prostřednictvím řízení teploty bude regulována teplota chladicí kapaliny motoru. Z toho vyplývají následující výhody:

 Rychlejší dosažení optimální provozní teploty

 Snížení emisí výfukových plynů

 Úspora paliva (až do cca 4 %)

 Zlepšený komfort topená

 Doběh ventilátoru nebude povelem „zapalování ZAPNUTO“ přerušen. Při startování motoru v doběhu ventilátoru bude regulace ventilátoru normálního provozu potlačena, dokud není doběh ventilátoru dokončen.

 Od teploty chladicí kapaliny nad cca 120° dojde nezávisle na přívodu proudu do topného článku vždy k úplnému otevření dvoustupňového termostatu (funkce nouzového chodu).

P20.00-2575-79

Dvoustupňový termostat

Teplota chladicí kapaliny může být regulována vyhřívatelným dvoustupňovým termostatem.

V dvoustupňovém termostatu se nachází topný článek termostatu chlazení (R48), který je podle potřeby aktivován řídicí jednotkou ME prostřednictvím ukostřovacího signálu.

Dvoustupňový termostat může zaujmout pět poloh:

 Stojící chladicí kapalina

 Zkratový provoz

 Smíšený provoz

 Provoz chladiče

 Provoz Fail/Safe

P20.10-2447-82

Při teplotě chladicí kapaliny < 80° a otáčkách motoru < 3000/min jsou obě šoupátka dvoustupňového termostatu kompletně uzavřena. Zkrácení fáze ohřevu motoru díky stojící chladicí kapalině vede k úspoře paliva a tím ke snížení uvolňování CO2.

P20.10-2448-82

 Topný článek bez proudu, teplota chladicí kapaliny 80°až 105°

 Topný článek pod proudem, teplota chladicí kapaliny 40°až 65°

Aby bylo dosaženo optimálního vnitřního tření motoru a tím i úspory paliva, může být teplota chladicí kapaliny v dílčím rozsahu zatížení (topný článek bez proudu) zvýšena na cca 105 ° C. Ztráta třením se snižuje v důsledku vyšší teploty motorového oleje a zlepšuje se tvorba směsi díky menší kondenzaci paliva na povrchu válců.

P20.10-2449-82

 Topný článek bez proudu, teplota chladicí kapaliny 105°až 120°

 Topný článek pod proudem, teplota chladicí kapaliny 65°až 90°

P20.10-2450-82

 Topný článek bez proudu, teplota chladicí kapaliny > 120°

 Topný článek pod proudem, teplota chladicí kapaliny > 90°

Ohřevem dvoustupňového termostatu (topný článek pod proudem) se tento otevře a chladicí kapalina bude proudit chladičem. Při plném zatížení se dvoustupňový termostat může otevřít velmi rychle. Teplota chladicí kapaliny přitom může klesnout, zatímco je dosaženo nejlepšího možného chlazení motoru a spalování bez klepání.

P20.10-2451-82

Aby se předešlo poškození, bude při stojící chladicí kapalině a otáčkách motoru > 3000/min zaveden provoz Fail/Safe. Přes diferenční přítlačný talíř bude chladicí kapalina přivedena zpět k motoru (krátké spojení).

Zásobování palivem

Nízkotlaký palivový okruh

Zapnutí palivového čerpadla probíhá, je-li přijímán signál „Palivové čerpadlo ZAPNUTO“ z řídicí jednotky palivového čerpadla. Tento signál bude opakovaně odeslán řídicí jednotkou ME jako signál CAN přes CAN pohonného řetězce a jako signál ukostření.

Dodatečně obdrží řídicí jednotka palivového čerpadla signál CAN „Požadovaný tlak paliva“ od řídicí jednotky ME. Řídicí jednotka palivového čerpadla registruje aktuální tlak paliva prostřednictvím signálu napětí od čidla tlaku paliva a odesílá tuto informaci přes CAN pohonného řetězce do řídicí jednotky ME.

Řídicí jednotka palivového čerpadla vyhodnocuje aktuální tlak paliva, porovnává jej s požadovaným tlakem paliva a odpovídajícím způsobem seřizuje palivové čerpadlo pomocí signálu PWM, takže skutečná hodnota tlaku odpovídá požadované hodnotě.

Ke zjištění požadovaného tlaku paliva (potřeby paliva) vyhodnocuje řídicí jednotka ME tlak paliva a požadavek zatížení. Podle spotřeby paliva tak bude při tlaku paliva od cca 4 do cca 6,7 baru variabilně regulován čerpací výkon paliva od 0 do 130 l/h.

Při aktivaci palivové čerpadlo vysává palivo z čerpacího modulu paliva a čerpá je palivovým filtrem k vysokotlakým palivovým čerpadlům (vypouštěcí systém bez zpětného potrubí).

 Přepouštěcí ventil v palivovém filtru otvírá při tlaku paliva od cca 7 do 9 barů.

 Na přítoku palivového filtru se nachází zpětný ventil, který brání snížení tlaku paliva při vypnutém palivovém čerpadle (pod cca 4,5 baru).

Regenerace nádrže

Všeobecně - regenerace

Při odvzdušnění palivové nádrže nesmějí unikat žádné palivové páry do prostoru. Palivové páry se ukládají do nádobky s aktivním uhlím a později jsou využity ke spálení.

Funkční sled regenerace při částečném zatížení

V provozu pod částečným zatížením jsou v nádobce s aktivním uhlím uložené palivové výpary existujícím podtlakem odsáty přes přepínací ventily regenerace, zpětné ventily provozu pod částečným zatížením a regenerační potrubí částečného zatížení za škrticími klapkami a spáleny v motoru.

Funkční sled regenerace při plném zatížení

V provozu při plném zatížení probíhá odsávání palivových výparů přes zpětné ventily provozu při plném zatížení a regenerační potrubí pro plné zatížení. K tomu potřebný podtlak bude vytvořen přes Venturiho trysku. Palivové výpary pak budou odvedeny přes regenerační potrubí pro plné zatížení, výfukové turbodmychadlo a chladič plnicího vzduchu k rozdělovacímu potrubí plnicího vzduchu.

Pro kontrolu, zda regenerace při plném zatížení může být povolena, jsou přepínací ventily regenerace vlevo a vpravo třikrát prudce otevřeny. Přitom musí nastat vrcholné tlaky > 120 mbar. Snímač tlaku regenerace rozpozná stávající tlakové podmínky v regeneračním potrubí pro plné zatížení a směruje signál na řídicí jednotku ME.

Řízení motoru

Řídicí jednotka elektroniky motoru

Systém vstřikování benzinu a zapalování s přímým vstřikováním tvoří v elektrickém propojení se snímači a nastavovacími členy motoru 176 DE (přímé vstřikování) systém řízení motoru MED 17.7.5

V řídicí jednotce ME se nachází kompletní řízení motoru. Z řízení motoru budou data snímače načtena přímo a přes spojení CAN nepřímo a seřízeny příslušné akční členy. Přitom budou jednotlivé funkce a systémy systému řízení motoru řízeny a koordinovány řídicí jednotkou ME.

Řízení motoru je členěno do následujících systémů:

 Základní funkce

 Systém motoru

 Vstřikovací systém paliva

 Systém zapalování

 Výfukový systém

 Bližší informace ke všem elektrickým systémům (např. funkční popisy a uspořádání elektrických součástí) jsou k dispozici v dílenském informačním systému (WIS) pod typem informací základní znalosti/funkce (GF).

 Řízení motoru v řídicí jednotce ME je flešovatelné, tzn. že může být vyměněn (nahrazen) kompletní software řídicí jednotky pomocí XENTRY Diagnostics. Software, potřebný pro programování řídicí jednotky, je uložen na DVD STAR DIAGNOSIS Software.

 V chybové paměti řídicí jednotky ME budou uloženy zjištěné chyby. Lze je načíst pomocí XENTRY Diagnostics.

P07.08-2255-76

P07.70-2684-79

P07.70-2687-79