Motor

P01.10-A072-76

Úvod

Nový motor M139 v modelech Mercedes-AMG A 45 a A 45 S je příčně namontovaný řadový 4válcový zážehový motor s kombinovaným přímým vstřikováním a vstřikováním sacím potrubím.

Při zdvihovém objemu 2,0 litrů se používá ve 2 výkonových stupních, 285 kW a 310 kW.

Díky příčnému uložení jsou výfukové turbodmychadlo a sběrné výfukové potrubí ve směru jízdy viditelné vzadu na straně ochranné stěny do interiéru vozidla. Sací systém je umístěn vpředu. Toto uspořádání umožňuje plochý a aerodynamicky výhodný design přední části a zlepšuje proudění vzduchu na straně sání i na straně výfuku.

Stručně další novinky

 Zónové chlazení (Section cooling) se 3 chladicími okruhy

 Rozvod motoru

 CAMTRONIC na straně výfuku

 Časovací pohon uložený vzadu s ovladačem vačkových hřídelů

 Rozvod ventilů s vlečeným vahadlem s kladičkou

 Kombinované přímé vstřikování a vstřikování sání

 Přeplňování s vzadu uloženým výfukovým turbodmychadlem Twin-Scroll a nastavovací členem regulační klapky plnicího tlaku

 Odvětrání klikové skříně integrované v rozdělovači plnicího vzduchu

 Technologie řemenu Belt in Oil pro provoz olejového čerpadla

 Výfukový systém

Zónové chlazení (Section cooling) se 3 chladicími okruhy

Zvýšení výkonu motoru až na 310  kW vyžadovalo vyspělejší opatření v chladicím systému motoru. Cílem bylo optimální chlazení pro maximální výkon za současných opatření ke snížení spotřeby.

V motoru M139 je použito zónové chlazení sestávající ze tří vzájemně nezávisle fungujících chladicích okruhů:

 Vysokoteplotní okruh

 Středněteplotní okruh

 Nízkoteplotní okruh

Řídicí jednotka hnacího ústrojí (N127) reguluje všechny chladicí okruhy. Vyhodnocuje data snímačů teploty a v případě potřeby reguluje elektrické čerpadlo chladicí kapaliny ve vysokoteplotním okruhu a regulační ventily. Ve vysokoteplotním a středněteplotním okruhu jsou namontovány mechanické termostaty.

Vysokoteplotní okruh slouží při zónovém chlazení k chlazení klikové skříně. V tom případě cirkuluje chladicí kapalina ve vysokoteplotním okruhu elektrického čerpadla chladicí kapaliny. Díky zvýšení teplotní ochrany komponentů klikové skříně na 125 °C otvírá termostat ve vysokoteplotním okruhu až od teploty cca 115 °C a plně otevřen je až od cca 120 °C. Díky těmto opatřením je odpadní teplo redukováno ve všech okruzích a optimalizuje se odvod tepla na straně vozidla.

Středněteplotní okruh chladí hlavu válců. Přitom je oběh chladicí kapaliny zajišťován mechanickým čerpadlem chladicí kapaliny. Termostat zůstává zavřený do cca 73 °C teploty chladicí kapaliny a je plně otevřen od cca 80 °C. Navíc je ve středněteplotním okruhu instalován regulační ventil, který reguluje průtok výměníku tepla olej/voda motoru. Ten reguluje teplotu oleje na 110 °C. V středněteplotním okruhu je celkový průtok chladicí kapaliny zvýšen na 370  l/min na hlavu válců, čímž se optimalizuje odvod tepla.

Nízkoteplotní okruh je neregulovaný okruh, jehož provozní teplota leží mezi 50-70 °C. Oběh chladicí kapaliny zajišťován elektrickým čerpadlem chladicí kapaliny. Chlazení plnicího vzduchu probíhá nepřímo přes chladicí kapalinu v nízkoteplotním okruhu.

Další výhody zónového chlazení:

 Efektivní chlazení hlavy válců

 Optimalizace spotřeby díky následujícím prvkům:

 Použití oleje pro hladký chod

 Zvýšená teplota stěny válce

 Během zahřívání stojí chladicí kapalina v klikové skříni

 Redukce průtoku chladicí kapaliny klikovou skříní

 Zahřívání motorového oleje středněteplotním okruhem a stojící chladicí kapalinou ve vysokoteplotním okruhu

 Chlazení oleje podle potřeby

 Zahřívání převodového oleje při zahřívání motoru

 U modelu A 45 S je v nízkoteplotním okruhu namontován výměník tepla chladiva a kapaliny, který zvláště při používání na závodních tratích při vysokých venkovních teplotách umožňuje zvýšení výkonu chlazení plnicího vzduchu.

 Další informace najdete v popisu funkce „Základní funkce řízení teploty“ GF07.10-P-9900A.

 Pokud se provádí servis nebo oprava ve vysokoteplotním a/nebo středněteplotním okruhu, musí být oba okruhy vyprázdněny a nově vakuově naplněny. Sledujte kontrolní a opravárenský pracovní krok „Doplnění chladicí kapaliny a odvzdušnění chladicího systému“ AR20.00-P-1142-04A.

P20.00-A021-76

P20.00-A040-79

Rozvod motoru

CAMTRONIC na straně výfuku

Motor M139 má ve všech výkonových verzích systém CAMTRONIC na straně výfuku.

V závislosti na chodu motoru a požadavku řidiče je možné jej přepnout na příslušný optimální profil vačky. Na výběr je mezi dvěma různými zdvihy, všechny výfukové ventily budou vždy ovládány se stejným zdvihem. Spínání se provádí pomocí axiálně přemístitelných vačkových segmentů, které účinně spínají elektroaktivátory. Aktivátory potřebují energii pouze během procesu sepnutí a následně jsou bez proudu.

Z toho vyplývají následující výhody:

 Rychlejší nárůst přeplňovacího tlaku v dynamickém provozu při částečném zatížení ve spodním rozsahu

 Vyšší dynamika výfukových plynů v dynamickém provozu (při částečném zatížení ve spodním rozsahu)

 Zlepšená reakce výfukového turbodmychadla

 Redukce ztrát při změnách přeplňování

 Optimalizace komfortu a spotřeby při stacionárním částečném zatížení ve spodním rozsahu

Regulátor fáze na sání a výfuku

Kromě toho mohou být úhly rozvodu vačkových hřídelů sacích a výfukových ventilů vždy jedním regulátorem fázově regulovány nezávisle na sobě. Přitom se vačkové hřídele otáčí vůči klikovému hřídeli a mění se ukončení výfuku i otevření sání. Překrytí ventilů se může měnit. Při velkém překrytí ventilů zavírá výfuk pozdě, sání otvírá dříve.

Velké překrytí ventilů dosahuje při částečném zatížení snížení teploty spalování a omezení produkce oxidů dusíku (NOx). Na straně výfuku umožňuje obnovené sání výfukových plynů efekt vnitřní recirkulace výfukových plynů.

Při malém překrytí ventilů zavírá výfuk dříve, sání otvírá pozdě. Malá překrytí ventilů zabraňují přetékání vzduchu do výfukového kanálu a výfukových plynů do sacího kanálu při volnoběhu. Při provozu při plném zatížení způsobuje následné proudění vzduchu efekt přídavného přeplňování se zvýšeným točivým momentem.

 Další informace k rozvodu motoru najdete v popisu funkce „Základní funkce rozvodu ventilů“ GF05.00-P-1001A.

P05.00-A000-76

Kombinované přímé vstřikování a vstřikování sacím potrubím

Vstřikování v motoru M139 probíhá poprvé dvoustupňovým kombinovaným přímým vstřikováním a vstřikováním sacím potrubím. Vstřikovací tlak paliva dosahuje až 200  barů. Jako vysokotlaké čerpadlo je použito jednopístové čerpadlo s regulačním ventilem množství integrovaným v modulu čerpadla. Motorové palivo je na jedné straně přiváděno přes vysokotlaký rail na vstřikovače, které vedou centrálně do spalovacího prostoru. Jako vstřikovače se používají piezo ovládané kuželové ventily.

Pro splnění požadavků motoru M139 při provozu na plný výkon je k dispozici kanálové vstřikování sacího potrubí s elektromagnetickými ventily. Elektronicky řízený přívod paliva pracuje s tlakem 6,7  baru.

Přídavné vstřikovací trysky jsou v provozu při plném zatížení aktivovány za následujících podmínek:

 Otáčky motoru > 3500  ot./min

 Zatížení motoru  60  %

Motor M139je konstruován výlučně pro homogenní spalovací proces. Vzhledem k vysoké dynamice procesu vstřikování s minimálními dobami otvírání dochází k vysokému pulsnímu obsahu se zpětným účinkem na chování „NVH“.

Pomocí následujících parametrů bylo během vstřikování dosaženo snížení hlučnosti:

 Počet vstřikovacích impulsů

 Zdvih vstřikovače

 Otvírací gradient

 Vstřikovací tlak

V regulačním ventilu množství vysokotlakého palivového čerpadla, který reguluje přítok paliva do vysokotlakého čerpadla, byla záměrně zredukována hmotnost pohyblivých součástí.

Paket je dovršen lepším odpojováním vstřikovačů na jejich dosedací ploše na hlavě válců pomocí tzv. měkčí perforované podložky. V důsledku zlepšených tlumicích vlastností je přenos impulsů v hluku způsobeném strukturou snížen.

Základní podmínkou přitom je, aby si piezovstřikovače po celou dobu životnosti motoru zachovaly přesnou pozici ve spalovacím prostoru. Celkově by však tuhost perforované podložky mohla být snížena přibližně o polovinu oproti předchozímu motoru.

 Další informace k rozvodu motoru najdete v popisu funkce „Základní funkce přípravy směsi“ GF07.00-P-1000A.

P07.03-A005-79

Přeplňování s vzadu uloženým výfukovým turbodmychadlem Twin-Scroll a nastavovací členem regulační klapky plnicího tlaku

Základním předpokladem pro výrazné zvýšení výkonu ve srovnání s předcházejícím motorem M 133 byla kompletní úprava komponentů vedoucích vzduch před spalovacím prostorem.

Vzduchový filtr a mřížka přívodu vzduchu byly upraveny a přizpůsobeny dostupnému místu v motorovém prostoru. Zároveň musely být zohledněny požadavky na ochranu chodců.

Vzduchové potrubí je navrženo tak, aby průtokové cesty měly co možná nejmenší odpor, aby za současných podmínek dosáhly příznivých podmínek proudění.

Významný vliv na vysoký točivý moment ve značné části rozsahu otáček, na nízkou spotřebu paliva a na nízké emise výfukových plynů má kromě konstrukce střídání plnění také pohyb plnění. Za tímto účelem se vytváří vysoká turbulence vhodnou konstrukcí hlavy válců, což dále zlepšuje proces spalování.

P09.00-A000-76

P09.40-A009-76

Přeplňování

Jádrem systému přeplňování je dvoukanálové výfukové turbodmychadlo umožňující přeplňování až do 980 °C. Kryt kola turbíny je integrálně izolován pro ochranu okolních součástí. Sběrací potrubí je rovněž tokově odděleno, přičemž válce 1 a 4 a válce 2 a 3 jsou svedeny společně podle pořadí zapalování.

Funkční sled regulace plnicího tlaku

Aby bylo možné rozvinout celý potenciál výfukového turbodmychadla, byla i regulace plnicího tlaku kompletně přepracována. Původně vakuově ovládaný nastavovací člen je nyní nahrazen elektrickým nastavovacím členem pro regulační klapku plnicího tlaku obtokového ventilu, díky jehož zpětnému hlášení polohy a vyšší regulační rychlosti se výrazně zlepšila regulace plnicího tlaku i diagnostika.

Regulace plnicího tlaku probíhá přes nastavovací člen regulační klapky plnicího tlaku. Ten je v závislosti na charakteristice a zatížení řízen řídicí jednotkou ME pro regulaci plnicího tlaku. K tomu vyhodnocuje řídicí jednotka ME signály následujících snímačů a funkcí systému řízení motoru:

 Snímač tlaku a teploty před škrticí klapkou, plnicí tlak a teplota plnicího vzduchu

 Snímač tlaku a teploty za škrticí klapkou, tlak sacího potrubí a teplota sacího potrubí

 Snímač tlaku za vzduchovým filtrem, sací tlak

 Snímač pedálu akcelerátoru, požadavek zatížení od řidiče

 Hallův snímač klikového hřídele, otáčky motoru

 Regulace klepání, ochrana proti přetížení převodovky, ochrana před přehřátím

Ke snížení plnicího tlaku bude proud výfukových plynů pro pohon turbínového kola otevřením regulační klapky plnicího tlaku přesměrován přes obtok.

Nastavovací člen regulační klapky plnicího tlaku ovládá přes táhlo regulační klapku plnicího tlaku, která nastavuje obtok. Obtokem bude část proudu výfukových plynů přivedena na turbínové kolo, čímž bude regulován plnicí tlak a omezeny otáčky turbíny. Tak lze plnicí tlak přizpůsobit aktuální potřebě zatížení motoru.

Pro kontrolu aktuálních tlakových a teplotních podmínek v dráze plnicího vzduchu od výfukového turbodmychadla po rozdělovací potrubí plnicího vzduchu vyhodnocuje řídicí jednotka ME signály snímačů tlaku a teploty a přizpůsobuje plnicí tlak požadavkům motoru.

 Další informace k rozvodu motoru najdete v popisu funkce „Základní funkce přeplňování“ GF09.00-P-9900A.

Odvětrání klikové skříně integrované v rozdělovači plnicího vzduchu

Ventilace a odvzdušnění klikové skříně v M139 probíhají přes rozdělovač plnicího vzduchu.

P01.40-A000-76

Technologie řemenu Belt in Oil pro provoz olejového čerpadla

Přívod oleje M139 probíhá přes mechanicky řízené, tlakově regulované olejové čerpadlo. Hnací impulz je veden od klikového hřídele přes řetěz na vodní čerpadlo a odtamtud přes řemen technologie Belt in Oil na olejové čerpadlo. Pomocí elektrického ventilu integrovaného v klikové skříni lze v závislosti na charakteristice zatížení motoru, otáčkách motoru a teplotě oleje nastavovat proměnlivé tlaky oleje, aby se snížil výkon pohonu, zejména v rozsahu částečného zatížení. Vyměnitelný olejový filtr je osazen modulem olejového filtru / chladiče oleje, který je přišroubován k olejové vaně. Olej je chlazen pomocí výměníku tepla oleje/chladící vody, což je pevně přišroubovaná část modulu.

P18.10-A002-76

Výfukový systém

Nový motor M139v modelech Mercedes-AMG A 45 a A 45 S je vybaven již známým spínatelným výfukovým systémem AMG Performance s klapkovým ovládáním. Ovládání probíhá přes pole charakteristik v závislosti na následujících prvcích:

 Jízdní program AMG DYNAMIC SELECT

 Poloha akceleračního pedálu

 Otáčky motoru

P49.10-A035-76

P01.00-A038-76