Motor

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Introducción

El nuevo motor M139 de los modelos Mercedes-AMG A 45 y A 45 S es un motor Otto de 4 cilindros en línea, montado transversalmente, con inyección directa e inyección en el colector de admisión combinada.

Con una cilindrada de 2,0 libros, este motor se utiliza en 2 etapas de potencia, 285 kW y 310 kW.

Debido al montaje transversal, el turbocompresor y el colector de escape se encuentran detrás (visto en el sentido de la marcha) en el lado de la pared de separación con el habitáculo. El sistema de admisión está posicionado delante. Esta disposición permite un ventajoso diseño frontal plano y aerodinámico y mejora la conducción del aire, tanto en el lado de admisión como en el de escape.

Otras novedades en resumen

 Refrigeración por zonas (Section cooling) con 3 circuitos de refrigeración

 Gestión del motor

 CAMTRONIC en el lado de escape

 Distribución en la parte posterior con posicionador de los árboles de levas

 Mecanismo de distribución con palanca oscilante de rodillo

 Inyección combinada directa y en el colector de admisión

 Sobrealimentación con turbocompresor Twin-Scroll situado en la parte posterior y actuador de la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación

 Ventilación del bloque motor integrada en el distribuidor de aire de sobrealimentación

 Funcionamiento Belt in Oil de la bomba de aceite

 Sistema de escape

Refrigeración por zonas (Section cooling) con 3 circuitos de refrigeración

Debido al aumento de potencia del motor hasta 310 kW, se han tomado medidas avanzadas en el sistema de refrigeración del motor. La finalidad es una óptima refrigeración para alcanzar la máxima potencia con menor consumo.

En el motor M139 se utiliza la refrigeración por zonas, que está compuesta por tres circuitos que funcionan de manera independiente:

 Circuito de alta temperatura

 Circuito de media temperatura

 Circuito de baja temperatura

La unidad de control de la cadena cinemática (N127) regula todos los circuitos de refrigeración. Evalúa los datos de los sensores de temperatura y, en caso necesario, activa la bomba eléctrica del líquido refrigerante en el circuito de alta temperatura y las válvulas de regulación. En los circuitos de alta y media temperatura hay instalados termostatos mecánicos.

En la refrigeración por zonas, el circuito de alta temperatura se encarga de refrigerar el bloque motor. En este caso, el líquido refrigerante circula en el circuito de alta temperatura impulsado por una bomba eléctrica de bomba del líquido refrigerante. Debido al aumento de la temperatura de protección del bloque motor a 125 °C, en el circuito de alta temperatura el termostato no se abre hasta alcanzar una temperatura de aprox. 115 °C y está totalmente abierto a partir de aprox. 120 °C. Gracias a esta medida se reduce el calor residual en todos los circuitos y se optimiza la evacuación del calor en el lado del vehículo.

El circuito de temperatura media refrigera la culata. Para ello, el líquido refrigerante circula impulsado por una bomba mecánica del líquido refrigerante. El termostato permanece cerrado hasta aprox. los 73 °C de temperatura del líquido refrigerante y se abre completamente a partir de aprox. los 80 °C. Además, el circuito de temperatura media lleva montada una válvula de regulación que controla el paso de aceite del motor del intercambiador de calor de agua. Este regula la temperatura del aceite a 110 °C. En el circuito de temperatura media, el caudal total de líquido refrigerante se ha aumentado a 370 l/min en la culata a fin de optimizar evacuación del calor.

El circuito de baja temperatura es un circuito no regulado con una temperatura de servicio que oscila entre los 50 y los 70 °C. El líquido refrigerante circula impulsado por una bomba eléctrica del líquido refrigerante. La refrigeración del aire de sobrealimentación se realiza de manera indirecta a través del líquido refrigerante en el circuito de baja temperatura.

Otras ventajas de la refrigeración por zonas:

 Refrigeración eficaz de la culata

 Optimización del consumo mediante:

 Uso de aceite de baja fricción

 Elevada temperatura en la pared del cilindro

 Líquido refrigerante parado en el bloque motor durante la fase de calentamiento

 Reducción del caudal de líquido refrigerante en el bloque motor

 Calentamiento del aceite del motor a través del circuito de media temperatura y el líquido refrigerante parado que hay en el circuito de alta temperatura

 Refrigeración del aceite adecuada a las necesidades

 Calentamiento del aceite del cambio durante la fase de calentamiento

 En el modelo A 45 S hay un intercambiador de calor de agua para el agente frigorígeno montado en el circuito de baja temperatura, el cual puede aumentar adicionalmente el rendimiento de refrigeración del aire de sobrealimentación si la temperatura exterior es elevada, especialmente en circuitos de carreras.

 Encontrará más información en la descripción del funcionamiento "Función básica: gestión térmica" GF07.10-P-9900A.

 Si se ejecuta un servicio posventa o una reparación en el circuito de alta y/o media temperatura, deben vaciarse ambos circuitos y volver a llenarse con vacío. Tenga en cuenta la operación de trabajo de comprobación y reparación "Llenar líquido refrigerante y purgar el aire del sistema de refrigeración" AR20.00-P-1142-04A.

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Gestión del motor

CAMTRONIC en el lado de escape

El M139 dispone de CAMTRONIC en el lado de escape para todas sus variantes de potencia.

Dependiendo del servicio del motor y de los deseos del conductor, es capaz de conmutar al perfil de leva más adecuado en cada caso. Se dispone de dos elevaciones distintas para elegir, todas las válvulas de escape se accionan con la misma elevación en cada caso. La conmutación se realiza a través de los segmentos de leva desplazables, y la conexión a través de actuadores eléctricos con un consumo energético eficiente. Los actuadores solo necesitan energía durante el proceso de cambio, posteriormente se quedan sin corriente.

Ello proporciona las siguientes ventajas:

 Generación más rápida de la presión de sobrealimentación en el modo dinámico de carga parcial inferior

 Mayor dinámica de los gases de escape en el modo de marcha dinámico (carga parcial inferior)

 Tiempo de respuesta mejorado del turbocompresor

 Reducción de las pérdidas originadas en el ciclo de admisión y escape

 Optimización del confort y del consumo en el modo estacionario de carga parcial inferior

Ajustador de fase en la admisión y el escape

Además, es posible regular las fases de los tiempos de distribución de los árboles de levas de admisión y de escape independientemente uno de otro mediante un ajustador. Para ello se giran los árboles de levas frente al cigüeñal y se modifican el cierre de escape y la apertura de admisión. El cruce de válvulas se puede variar. Con un cruce de válvulas grande, el escape cierra después y la admisión abre antes.

Los cruces de válvulas grandes logran, con carga parcial, una reducción de la temperatura de combustión y una menor formación de óxidos de nitrógeno (NOx). En el lado de escape, una nueva aspiración de los gases de escape actúa a modo de recirculación interna de gases de escape.

Si el cruce de válvulas es pequeño, el escape cierra pronto y la admisión abre tarde. Los cruces de válvulas pequeños evitan al ralentí que el aire pase al canal de escape y los gases de escape pasen al canal de admisión. En el modo de plena carga, un flujo adicional de aire tiene un efecto de sobrealimentación con un mayor par.

 Encontrará más información sobre la distribución del motor en la descripción del funcionamiento "Función básica: mecanismo de distribución" GF05.00-P-1001A.

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Inyección combinada directa y en el colector de admisión

La inyección en el motor M139 se realiza la primera vez de forma combinada en dos etapas, como inyección directa e inyección en el colector de admisión. La presión de inyección de combustible alcanza los 200 bares. Como bomba de alta presión se utiliza una bomba de inyección individual con una válvula reguladora de caudal de combustible integrada en el módulo de la bomba. El combustible es suministrado por una parte a través de un rail común de alta presión a los inyectores, dispuestos centralmente en la cámara de combustión. Como inyectores operan válvulas cónicas de accionamiento piezoeléctrico.

Para satisfacer los requerimientos del motor M139 en modo de plena carga, se añade una inyección en canal en el colector de admisión con válvulas electromagnéticas. El sistema de alimentación de combustible con regulación electrónica funciona con una presión de 6,7 bar.

Las toberas de inyección adicionales conmutan en el modo de plena carga en las siguientes condiciones:

 Número de revoluciones del motor > 3500 rpm

 Carga del motor  60 %

El motor M139 está diseñado exclusivamente para un procedimiento de combustión homogénea. Debido a la elevada dinámica del proceso de inyección con duraciones de apertura mínimas se da una alta permanencia de los impulsos con repercusiones en el "comportamiento NVH".

Mediante los siguientes parámetros se ha conseguido una mejora del comportamiento de ruidos en la inyección:

 Cantidad de los impulsos de inyección

 Carrera del inyector

 Gradiente de apertura

 Presión de inyección

En la válvula reguladora de caudal de la bomba de alta presión de combustible, la cual regula la admisión de combustible en la bomba de alta presión, se ha reducido selectivamente el peso de los componentes móviles.

El paquete conjunto se completa mediante un mejor desacoplamiento de los inyectores de su superficie de apoyo en la culata mediante los denominados discos perforados más blandos. Mediante sus características de amortiguación incrementadas se reduce la retransmisión de los impulsos en el sonido propagado por cuerpos sólidos.

El requisito básico es que los piezoinyectores conserven su posición exacta en la cámara de combustión a lo largo de toda la vida útil del motor. No obstante, en total la rigidez del disco perforado se ha podido reducir a la mitad en comparación con el motor precedente.

 Encontrará más información sobre la distribución del motor en la descripción del funcionamiento "Función básica: preparación de la mezcla" GF07.00-P-1000A.

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Sobrealimentación con turbocompresor Twin-Scroll situado en la parte posterior y actuador de la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación

Un requisito esencial para conseguir un claro aumento de potencia con respecto al motor precedente M 133 era una revisión completa de los componentes conductores de aire delante de la cámara de combustión.

El filtro de aire y la rejilla de entrada de aire se han rediseñado y adaptado al espacio disponible en el compartimento del motor. También debían tenerse en cuenta los requerimientos de protección para peatones.

La conducción del aire se ha dispuesto de tal forma que los recorridos ofrezcan la mínima resistencia posible, para lograr buenas condiciones fluidodinámicas dadas las condiciones.

Un factor de gran influencia sobre un par elevado en gran parte del margen de número de revoluciones, un consumo de combustible reducido y un bajo nivel de emisión de gases de escape es, además del ciclo de admisión y escape, el movimiento de la mezcla. Para ello, mediante la correspondiente concepción de la culata se genera una elevada turbulencia que mejora aún más el proceso de combustión.

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Sobrealimentación

El alma de la sobrealimentación es un turbocompresor de dos flujos capaz de soportar hasta 980 °C. La carcasa de la rueda de turbina está totalmente aislada, por lo que los componentes situados en su entorno están protegidos. El colector de escape tiene igualmente separación de flujos, en donde los cilindros 1 y 4 y los cilindros 2 y 3 se reúnen de acuerdo con su secuencia de encendido.

Regulación de la presión de sobrealimentación - Desarrollo de funcionamiento

Para poder desarrollar todo el potencial del turbocompresor, se ha revisado también por completo la regulación de la presión de sobrealimentación. El actuador accionado hasta ahora por depresión se ha sustituido por un actuador eléctrico para la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación wastegate, con el que se ha mejorado notablemente la regulación de la presión de sobrealimentación y el diagnóstico gracias a la confirmación de posición y la mayor velocidad de ajuste.

La regulación de la presión de sobrealimentación se realiza por medio del actuador de la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación. Este es activado por la unidad de control ME en función del diagrama característico y de la carga para regular de la presión de sobrealimentación. Para ello, la unidad de control ME evalúa las señales de los siguientes sensores y las funciones de la gestión del motor:

 Sensor de presión y temperatura delante de la mariposa de estrangulación, presión de sobrealimentación y temperatura del aire de sobrealimentación

 Sensor de presión y temperatura detrás de la mariposa de estrangulación, presión y temperatura en el colector de admisión

 Sensor de presión detrás del filtro de aire, presión de aspiración

 Sensor del pedal acelerador, requerimiento de carga del conductor

 Sensor Hall del cigüeñal, número de revoluciones del motor

 Regulación de picado, protección del cambio contra sobrecarga, protección contra sobrecalentamiento

Para reducir la presión de sobrealimentación, la corriente de gases de escape para la propulsión de la rueda de turbina se conduce por un by-pass abriendo para ello la válvula reguladora de la presión de sobrealimentación.

El actuador de la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación acciona a través de un varillaje la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación, la cual establece el by-pass. Por medio del by-pass, una parte de la corriente de gases de escape se deja pasar de largo por la rueda de turbina, con lo que se regula la presión de sobrealimentación y se limita el número de revoluciones de la turbina. Con ello se puede ajustar la presión de sobrealimentación al requerimiento de carga actual del motor.

Para controlar las condiciones actuales de presión y temperatura en el recorrido del aire de alimentación del turbocompresor hasta el distribuidor de aire de sobrealimentación, la unidad de control ME evalúa las señales de los sensores de presión y temperatura y adapta la presión de sobrealimentación a los requerimientos del motor.

 Encontrará más información sobre la distribución del motor en la descripción del funcionamiento "Función básica: sobrealimentación" GF09.00-P-9900A.

Ventilación del bloque motor integrada en el distribuidor de aire de sobrealimentación

En el M139 la entrada y salida de aire del bloque motor tiene lugar a través del distribuidor de aire de sobrealimentación.

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Funcionamiento Belt in Oil de la bomba de aceite

La alimentación de aceite del M139 se realiza a través de una bomba de aceite de accionamiento mecánico y regulada por presión. El accionamiento tiene lugar desde el cigüeñal a través de una cadena sobre la bomba de agua y, desde allí, a través de una Belt in Oil sobre la bomba de aceite. Mediante una válvula eléctrica integrada en el bloque motor pueden configurarse presiones del aceite variables dependiendo de un diagrama característico de la carga del motor, el número de revoluciones del motor y la temperatura del aceite, con el fin de reducir la potencia de accionamiento en el margen de carga parcial. El filtro de aceite cambiable se aloja en un módulo de filtro de aceite/radiador de aceite atornillado en el cárter de aceite. La refrigeración del aceite ser realiza mediante un intercambiador de calor de aceite y líquido refrigerante atornillado de forma fija al módulo.

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Sistema de escape

El nuevo motor M139 en los modelos Mercedes-AMG A 45 y A 45 S cuenta con el ya conocido sistema de escape conmutable AMG Performance con control de compuertas. El control se ejecuta por medio de un diagrama característico en función del:

 Programa de conducción AMG DYNAMIC SELECT

 Posición pedal acelerador

 Régimen de motor

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