新型 V 型エンジン M176 導入の新規事項 / 変更事項の一覧表

全体

エンジン M176 は新開発の V8-ガソリン・エンジンです。このエンジンは、ツイン・ターボチャージャ付きダイレクト噴射と冷却回路から分離されたインタークーラ用低温回路を備えています。この新開発の 4.0 リッタ・エンジンは最初、モデル 463 に G500 として提供されます。

エンジンの新設計により、総排気量の減少、排気ガス・エミッションの低減、出力および効率の増大が同時に実現されました。

M176 の特記事項および大きな特徴の概略 :

• エンジンの「V」部分に取り付けられている 2 個のターボチャージャ

• 低温回路の分離

• ピエゾ・インジェクタによるスプレイ・ガイド式ガソリン直接噴射

• NANOSLIDE® LDS モノリス・コーティングによる摩擦損失の最適化 (アーク放電ワイヤ・インジェクション)

• チェーン・ドライブ方式のクーラント・ポンプ

• アルミニウム砂型鋳造クランクケースは最高圧力 140 bar が可能

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最大出力 : 310 kW / 5,250 ～ 5,500 rpm

最大トルク : 610 Nm / 2,250 ～ 4,750 rpm

エンジンの外観

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クランク・アッセンブリ

鍛造ピストンの凹みは燃焼方式とフューエル・インジェクタの配置に適合。鍛造ピストンの形状は最大 140 bar の燃焼圧力を実現。クランクシャフトは、強度上の理由から鍛造され、8 つのカウンタ・ウェイトを使用。アルミ・ビスカス・トーション・バイブレーション・ダンパの狭小構造で振動の削減を実現。

 燃焼圧力は点火時の作動温度のエンジンでピストンに作用する最大圧力です。

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クランクケース

M176 のクランクケースはアルミニウム砂型鋳造製のクローズド・デッキ構造です。最適な NANOSLIDE® LDS モノリス・コーティング (アーク放電ワイヤ・インジェクション) により、V8-エンジンのシリンダ摺動面は従来のねずみ鋳鉄製シリンダ・ライナに比べて硬度が 2 倍になり、耐久性が大いに高まりました。複数のクロス・ビームおよびサイド・ビームの剛性は非常に高いです。クランクシャフト・ベアリング・キャップは球状黒鉛鋳鉄のダイカスト製です (GGG 60)。

オイル・パン

オイル・パンはアルミ・ダイカスト製です。オイル・パンのリブは吸気騒音を減少し、補助ユニット接続部に必要な剛性を保証する設計です。オイル・フィルタ・エレメントはオイル・パン内のオイル・フィルタ・ハウジング・カバーにネジ止めされています。

エンジン・オイル供給用に、スリーブ・チェーンを介してクランクシャフトから駆動される制御式エンジン・オイル・ポンプが使用されます。エンジン・オイル・ポンプのバルブはオイル・プレッシャをコントロールします。これは ME コントロール・ユニット (N3/10) によって、特性マップおよび必要に応じて両方のプレッシャ・ステージ 2 および 4 bar のどちらかに切り換えられます。

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シリンダ・ヘッド

流量の最適化されたシリンダ・ヘッドはジルコニウム合金製で、最高の温度および熱伝導率用に設計されています。こうして M176 は限界領域において、自ら最大出力を獲得しています。

4 バルブ技術を採用、インテーク側とエグゾースト側にカムシャフト調整可能な 2 個のオーバーヘッド・カムシャフト (DOHC) を備え、すぐれたレスポンス・タイムを実現。いかなる運転条件においても負荷変動を最適化しました。

M176 のエンジン負荷変動設計および吸入行程により、以下が実現されています :

• 幅広い回転域で高いトルク

• 高出力

• 低燃費

• 排気ガス・エミッションの削減

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ベルト・ドライブ

クランクシャフト上のトーション・ダンパは、ロー・メインテナンスな 4 溝 V ベルトによってオルタネータを駆動し、もうひとつの V ベルトでエアコン・コンプレッサを個別に駆動します。

V ベルトの張力は、独立した 2 本のベルト・テンショナにより、自動的にテンション・プーリを介して V ベルトに伝達されます。

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チェーン・ドライブおよびカムシャフト調整

チェーン・ドライブ

新しい V 型エンジン M176 は、完全にあらたに開発された 2 段階チェーン・ドライブを装備。このチェーン・ドライブはタイミング・チェーンを 3 本備えています。取付け要求事項、摩擦損失、チェーン力の低減、および NVH 要求事項 (ノイズ、バイブレーション、ハーシュネス) の間で最良の妥協点を見いだすことが目標でした。これにより明らかな騒音低減が達成されます。同時に耐久性が改善され、チェーン・ドライブがさらに最適化されました。

チェーン・ドライブはプライマリ・チェーン・ドライブおよびセカンダリ・チェーン・ドライブとして 2 段階の仕様です。

3 本のタイミング・チェーンにはすべて、それぞれハイドロリック・チェーン・テンショナにより張力が加わっています。低いチェーン力で動力をあまり使用せずに安定したタイミングを得られ、旧タイプのエンジンと比較して低減した摩擦損失によって音響特性もかなり改善されています。

エンジン・オイル・ポンプもクランクシャフトからスリーブ・チェーンを介して駆動されます。

カムシャフト調整

カムシャフト調整により、インテーク・カムシャフトは 40 ° KW (クランクシャフト・アングル) まで「進角」方向へ、エグゾースト・カムシャフトは 40 ° KW まで「遅角」方向に調整できます。これにより、エンジン負荷の変化時のバルブ・オーバラップが広い限界範囲でさまざまに変化します。これによりエンジン・トルクの経過が最適化され、燃費が低下して排気ガス特性が改善されます。インテーク・カムシャフト・アクチュエータおよびエグゾースト・カムシャフト・アクチュエータはカムシャフト調整のために ME コントロール・ユニットによって 150 Hz のパルス幅変調シグナルで制御されます。

この制御は部分負荷および全負荷モードで特性マップにしたがって行われ、パルス幅変調シグナルのオン / オフ・レシオに応じたカムシャフトの連続調整を可能にします。インテーク・カムシャフトのポジションはインテーク・カムシャフト・スピード・センサに、エグゾースト・カムシャフトのポジションはエグゾースト・カムシャフト・スピード・センサによって検出され、電圧シグナルとして ME コントロール・ユニットに伝送されます。

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エンジン潤滑

制御式エンジン・オイル・ポンプ

オイル・プレッシャはエンジン・オイル・ポンプのバルブによって制御されます。ME コントロール・ユニットはエンジン・オイル・ポンプ・バルブを制御します。これは必要に応じて、両方のプレッシャ・ステージ 2 および 4 bar のいずれかにオイル・プレッシャを切り換えます。これによって、その時々の需要に応じたエンジン・オイルをエンジン・オイル回路に適切に供給します。これにより、エンジン・オイル・ポンプの駆動力が低減され、その結果エンジンの出力損失も低減されます。オイル・レベルの点検はオイル・パンのオイル・センサによって行われます。

コントロール・チャンネルを介して戻されるオイル・プレッシャはプロポーショナル・バルブで修正され、対向配置されたコントロール・スプリングと逆に働く力によって調整リングで作用します。調整リングのポジションによって、ロータの回転軸に対する偏心が発生し、偏心度が増すと吐出ボリュームが上昇します。

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フューエル・インジェクション・システム

燃料高圧回路

高圧を発生させるために、フューエル高圧ポンプ (シングル・ピストン・ポンプ) はポンプ・モジュールに内蔵されているボリューム・コントロール・バルブとともに取り付けられます。

燃料は高圧レール経由で中央に配置されているフューエル・インジェクタから燃焼室に送られます。ピエゾ・アクチュエータを備えたフューエル・インジェクタは、1 サイクルあたり最大 5 つのきわめて正確な燃料噴射が可能です。

高圧ポンプ

高圧ポンプはシリンダ・ヘッドの上側に取り付けられています。高圧ポンプの最大吐出圧は 200 bar です。高圧ポンプの駆動はドライバによってエグゾースト・カムシャフトから機械的に行われます。高圧ポンプの吐出量は回転数によって異なります。ポンプ・ユニットの上昇運動によって、ポンプ・シリンダのフューエル・ボリュームが圧縮されます。システム・プレッシャに達すると、高圧ポンプのエグゾースト・バルブが開き、燃料が高圧ライン経由でレールに吐出されます。プレッシャ・リミッタ・バルブは高すぎる圧力上昇から高圧ポンプを保護します。

 ステンレス鋼製の高圧フューエル・ラインは、点検後再使用することができます。これに関する詳しいインフォメーションはリペア・インストラクションに記載されています。

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エア・インテーク

エンジン M176 では、吸気は車両フロントのエア・ガイド・セグメントから直接エア・クリーナに送られます。

エア・クリーナはターボチャージャに直接接続されるように配置されています。ブースト・プレッシャホースは圧縮したブースト・エアをインタークーラにさらに送ります。

ブースト・エアの経路をできるかぎり短くするために、両方のスロットル・バルブはインタークーラとブースト・エア・ディストリビュータ・パイプ間を接続します。

ブースト・エア・ディストリビュータ・パイプはシリンダ・ヘッドのインテーク・ポートに直接取り付けられています。

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過給

過給器の概要

過給器により、シリンダ充填効率が改善されます。それによって、エンジン・トルクと出力が上昇します。エア量の増加に対応するフューエル量が ME コントロール・ユニットにより割り当てられます。

過給の際、排気ガスの流体エネルギはターボチャージャの駆動のために利用されます。ターボチャージャは、コンプレッサ・エア・インレットのエア・クリーナを介して外気を吸入し、コンプレッサ・エア・アウトレットを介してインタークーラ前方のブースト・エア・パイプに導きます。

コンプレッサ・ホイールの回転数が上がり、空気の流量が増加して、ブースト・エア・パイプ内の空気が圧縮されます。圧縮されたブースト・エアは、ブースト・エア・パイプ経由でインタークーラに流れます。続いてこれが圧縮によって加熱されたブースト・エアを冷却して、ブースト・エア・ディストリビュータ・パイプ経由でシリンダへ送ります。

熱い内側 V

Mercedes G500 はさらにレスポンス・タイムを改善するために、V8-ツイン・ターボのシリンダ・ヘッドの設計も新しくなりました : 吸気側は外側、排気側が内側になっています。新コンセプト・エンジンは「熱い内側-V」と呼ばれ、 V8-ツイン・ターボはさらにコンパクト化されました。エンジン構成部品を保護するために、マニホールドおよびターボチャージャは特殊絶縁されました。

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インタークーラ

インタークーラの機能順序

インタークーラにより、周辺温度が 20 °Cの場合、ブースト・エア温度が 60 °C未満に保持されます。インタークーラで冷却された後のエアの圧力は高くなります。これによってシリンダ充填効率が上昇し、エンジン出力も増加します。

さらに、ノック傾向と低い排気ガス温度が窒素酸化物 (NOx) の発生を低減させます。両方のシリンダ・バンクは水冷式オイル・クーラまたはインタークーラを備えています。水冷式オイル・クーラまたはインタークーラは、低温ラジエタ付き低温回路と低温回路循環ポンプ 1 および 2 に接続されています。

ブースト・エア温度が 35 °Cを超過する場合、ME コントロール・ユニットによって低温回路循環ポンプ 1 および 2 はドライブ CAN (CAN、ドライブ・トレイン・コントロール・ユニットおよびドライブ・トレイン LIN 経由で制御されます。

ブースト・エア温度が 25 °C未満になると、低温回路循環ポンプ 1 および 2 は再びオフになります。

ブースト・エア温度はブースト・エア・ディストリビュータ・パイプ内で左および右ブースト・エア温度センサによって検出され、ME コントロール・ユニットに電圧シグナルの形で伝送されます。

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エンジン冷却

温度管理によりエンジンの水温が制御されます。それにより、以下の長所が生じます :

• 速やかに適切な作動温度に到達

• 排気ガス・エミッションの削減

• 燃料節約 (最大約 4 %)

• 暖房快適性の改善

 ファン・アフタ・ランニングは、「イグニッション・オン」では中断しません。ファン・アフタ・ランニング中にエンジンを始動させると、ノーマル・モードのファン・コントロールはファン・アフタ・ランニングが終了するまで作動しないようになります。

 水温が約 120 °Cを超えるとダブル・ディスク・サーモスタットはヒータ・エレメントの通電状態とは無関係に、常に全開になります (エマージェンシ・オペレーション機能)。

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ダブル・ディスク・サーモスタット

水温はダブル・ディスク・サーモスタット・ヒータにより制御されます。

ダブル・ディスク・サーモスタットには、必要に応じて ME コントロール・ユニットによりアース・シグナルで制御されるクーラント・サーモスタット・ヒータ・エレメント (R48) が専用に取り付けられています。

ダブル・ディスク・サーモスタットは以下の 5 つのポジションをとることができます :

• クーラント停止

• バイパス・モード

• ミックス・モード

• クーラ・モード

• フェール / セーフ・ポジション

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水温 80 °C未満、エンジン回転数 3,000 rpm 未満の場合、ダブル・ディスク・サーモスタットの両ディスクは完全に閉じられます。クーラント停止によるエンジン暖機段階の短縮は燃料節約になるため、その結果 CO2 排出を削減します。

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• ヒータ・エレメント無通電、水温 80 ～ 105 °C

• ヒータ・エレメント通電、水温 40 ～ 65 °C

エンジン内部摩擦を最適化し、その結果燃料節約を達成するために、部分負荷範囲で水温は約 105 °Cに上昇されます (ヒータ・エレメント無通電)。その結果、エンジン・オイル温度がより高くなり摩擦損失が低下し、シリンダ摺動面への燃料の凝結がほとんどなくなるため、混合気生成が向上します。

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• ヒータ・エレメント無通電、水温 105 ～ 120 °C

• ヒータ・エレメント通電、水温 65 ～ 90 °C

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• ヒータ・エレメント無通電、水温 120 °C超過

• ヒータ・エレメント通電、水温 90 °C超過

ダブル・ディスク・サーモスタットの加熱 (ヒータ・エレメントの加熱) によって開き、クーラントはラジエタを通って送られます。全負荷のとき、ダブル・ディスク・サーモスタットの加熱により、非常に早く開かれます。このとき水温は低下するため、エンジンが理想的に冷却され、ノッキング音が発生しない状態で燃焼を行うことができます。

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損傷防止のため、クーラント停止時にエンジン回転数 3,000 rpm 超過の場合、フェール / セーフ・ポジションが開始されます。差圧ディスクを介してクーラントはエンジンに戻されます (ショート)。

燃料供給

燃料低圧回路

シグナル「フューエル・ポンプ・オン」をフューエル・ポンプ・コントロール・ユニットから受信すると、フューエル・ポンプがオンになります。このシグナルは、予備セーフティとして ME コントロール・ユニットからドライブ CAN 経由で CAN シグナルとして、またグラウンド・シグナルとして伝送されます。

さらにフューエル・ポンプ・コントロール・ユニットは ME コントロール・ユニットから CAN シグナル「燃料基準圧力」を受信します。フューエル・ポンプ・コントロール・ユニットはフューエル・プレッシャ・センサからの電圧シグナルによって現在のフューエル・プレッシャを検知し、そのインフォメーションをドライブ CAN 経由で ME コントロール・ユニットに送信します。

フューエル・ポンプ・コントロール・ユニットは現在のフューエル・プレッシャを評価して、この値を燃料基準圧力に調整し、実測圧力が基準値と一致するようにパルス幅変調シグナルでフューエル・ポンプを制御します。

燃料基準圧力 (燃料の需要) を算出するために、ME コントロール・ユニットがフューエル・プレッシャと負荷要求を評価します。フューエル・プレッシャが約 4 ～ 6.7 bar のとき、燃料吐出量は燃料の需要に応じて 0 ～ 130 リッタ / 時の間でさまざまに制御されます。

制御時にフューエル・ポンプはフューエル・フィード・モジュールから燃料を吸引し、この燃料をフューエル・フィルタを通してフューエル高圧ポンプ (ノンリターン・システム、リターン・ラインなし) に汲み上げます。

 フューエル・フィルタのオーバーフロー・バルブは、フューエル・プレッシャが約 7 ～ 9 bar になると開きます。

 フューエル・フィルタのインレットにはチェック・バルブがあり、フューエル・ポンプ作動停止時にフューエル・プレッシャの (約 4.5 bar 未満への) 低下を防ぎます。

タンク・パージ

パージの概要

フューエル・タンクのブリーダを行う場合、燃料蒸発ガスが大気中に流れ出てはなりません。燃料蒸発ガスはチャコール・キャニスタに保存され、後からエンジン内で燃焼します。

部分負荷パージの機能順序

部分負荷モードの時、チャコール・キャニスタに蓄積された気化燃料は現在あるバキュームによりパージ・スイッチオーバ・バルブ、部分負荷モード・チェック・バルブおよび部分負荷パージ・ラインを介してスロットル・バルブ後ろへ吸引され、エンジン内で燃焼します。

全負荷パージの機能順序

全負荷モードの時、気化した燃料の吸引は全負荷モード・チェック・バルブおよび全負荷パージ・ラインを介して行われます。このために必要なバキュームはベンチュリ・ノズルから発生します。その後気化燃料は全負荷パージ・ライン、ターボチャージャおよびインタークーラ経由でブースト・エア・ディストリビュータ・パイプに送られます。

全負荷パージが作動できるかどうかを点検するため、左および右パージ・スイッチオーバ・バルブは 3 回急激に開かれます。その際、120 mbar 以上のピーク圧力が発生します。パージ・プレッシャ・センサは全負荷パージ・ラインのプレッシャ・レシオを検出し、シグナルを ME コントロール・ユニットに伝送します。

エンジン・マネージメント

ME コントロール・ユニット

直接噴射型ガソリン・インジェクションおよびイグニッション・システムは、エンジン 176 DE (直接噴射) のセンサおよびアクチュエータと電気的に接続されて、エンジン・マネージメント「MED 17.7.5」を形成しています。

ME コントロール・ユニットには、エンジン・マネージメント全体が内蔵されています。エンジン・マネージメントからはセンサ・データが直接、および CAN 経由で間接的に読み取られ、該当するアクチュエータが制御されます。その際、エンジン・マネージメントの個々の機能とシステムが ME コントロール・ユニットによって制御および調整されます。

エンジン・マネージメントは以下のシステムに区分されます :

• 基本機能

• エンジン・システム

• フューエル・インジェクション・システム

• イグニッション・システム

• エグゾースト・システム

 すべての電気システムの詳しいインフォメーション (電気構成部品の機能説明および配置等) は、ワークショップ・インフォメーション・システム (WIS) のインフォメーション種類基本知識 / 機能 (GF) を参照してください。

 ME コントロール・ユニットのエンジン・マネージメントはフラッシュ可能です。つまりコントロール・ユニットのソフトウェア一式を XENTRY Diagnostics を使って交換することができます。コントロール・ユニット・プログラミングに必要なソフトウエアは Star Diagnosis ソフトウェア DVD に収録されています。

 検知された故障は、ME コントロール・ユニットの故障メモリに保存されます。これらは XENTRY Diagnostics で読み出すことができます。

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