エンジン

P01.10-A072-76

はじめに

モデルMercedes-AMG A 45およびA 45 Sの新型エンジンM139には、ダイレクトインジェクション/インテークマニホールド噴射併用横置き直列4気筒ガソリンエンジンが搭載されています。

総排気量は2.0リッタで、出力は285 kWと310 kWの2種類が用意されています。

横置きのため、ターボチャージャとエグゾーストマニホールドは車両進行方向に見て、車内につながるバルクヘッド側の後方に取り付けられています。吸気システムは前側に配置されています。この配置により、フラットで空力的に有利なフロントデザインが可能になり、吸気側と排気側の両方で空気の流れが改善されます。

その他の新規事項の概説

• 3つの冷却回路によるゾーン冷却（セクションクーリング）

• エンジンバルブタイミングコントロール

• 排気側カムトロニック

• カムシャフトアクチュエータを備えたリアタイミングドライブ

• ローラタイプロッカアーム付バルブトレイン

• ダイレクトインジェクション/インテークマニホールド噴射併用

• リアツインスクロールターボチャージャとブーストプレッシャコントロールフラップアクチュエータによる過給

• ブーストエアディストリビュータパイプにクランクケースベンチレーションシステムを内蔵

• オイルポンプドライブ用のオイルベルト

• エグゾーストシステム

3つの冷却回路によるゾーン冷却（セクションクーリング）

エンジンの性能を最大310 kWまで高めるには、エンジン冷却システムに対してさらなる対策が必要でした。目標は、消費量を削減する対策を取った上で、最大の性能を得るための冷却能力の最適化でした。

エンジンM139には、それぞれ独立して作動する回路で構成された、3つのゾーン冷却を使用しています：

• 高温回路

• 中温回路

• 低温回路

ドライブトレインコントロールユニット（N127）は、すべての冷却回路を制御します。温度センサからのデータを評価し、必要に応じて、高温回路の電動クーラントポンプと制御バルブを制御します。高温および中温回路には、機械式サーモスタットが取り付けられています。

ゾーン冷却時には、高温回路によりクランクケースの冷却が行われます。この場合、クーラントは電動クーラントポンプの高温回路内を循環します。クランクケースのコンポーネント保護温度を125 °Cに上げているため、高温回路のサーモスタットは約115 °Cで開き初め、約120 °Cで全開になります。この方法により、すべての回路で廃熱が削減され、車両側の熱放散が最適化されます。

中温回路はシリンダヘッドを冷却します。クーラントは、機械式クーラントポンプによって循環します。サーモスタットは、冷却水温度が約73 °Cに達するまで閉じており、約80 °C以上で全開になります。さらに、エンジンオイル水熱交換器の流量を制御する制御バルブが中間温度回路に設けられています。これにより、油温が110 °Cに調整されます。中温回路では、シリンダヘッドでの冷却水の総流量が370 l/分に増加し、熱放散が最適化されます。

低温回路は、作動温度が50 ～ 70 °Cの非制御回路です。クーラントは、電動クーラントポンプによって循環します。ブーストエアの冷却は、低温回路のクーラントを介して間接的に行われます。

ゾーン冷却のその他のメリット：

• 効率的なシリンダヘッド冷却

• 消費量最適化：

• 低粘度オイルの使用

• 高いシリンダ壁面温度

• 暖機運転中は、クーラントがクランクケース内で流動しない

• クランクシャフトハウジング内のクーラント流量の低減

• 中温回路と高温回路内に留まっているクーラントによるエンジンオイル暖機

• 必要に応じたオイル冷却

• 暖機運転時のトランスミッションオイル暖機

 モデルA 45 Sには、低温回路に冷媒水熱交換器が組み込まれています。これにより、外気温度が特に高いときのレーストラック走行で、追加のチャージエア冷却が可能になっています。

 詳細は、機能説明「基本機能温度管理」GF07.10-P-9900Aを参照してください。

 高温/中温回路のサービスまたは修理を行う場合は、両方の回路を空にし、新しく真空を充填する必要があります。点検と修理の作業手順「クーラント充填と冷却システムのエア抜き」を遵守してくださいAR20.00-P-1142-04A。

P20.00-A021-76

P20.00-A040-79

エンジンバルブタイミングコントロール

排気側カムトロニック

すべての性能バリエーションでM139、排気側カムトロニックが装備されています。

エンジン作動と運転者の要求に応じて、それぞれ最適なカム輪郭に切り替えることができます。2種類の高さを選択でき、すべてのエグゾーストバルブはそれぞれ同じ高さで操作されます。切り替えは、軸方向にスライド可能なカムセグメントを介して行われ、電動アクチュエータによってエネルギが効率的になるよう切り替えられます。アクチュエータは、シフト操作中にのみエネルギーを必要とし、その後エネルギーは遮断されます。

これにより、以下の長所が生じます：

• 動的に低部分負荷モードでも、迅速にブースト圧力を発生

• ダイナミックドライビングでの排気ダイナミクスの向上（低部分負荷）

• ターボチャージャの反応時間の改善

• ガス交換損失の低下

• 静的低部分負荷モードでの快適性と消費量の最適化

インテーク/エグゾーストの位相アジャスタ

さらにインテーク/エグゾーストカムシャフトのバルブタイミングは、1つのアジャスタごとに互いに独立して移相制御できます。この場合、カムシャフトはクランクシャフトに対して回転し、エグゾーストポートとインテークポートの開弁タイミングが変化します。バルブのオーバラップはさまざまです。バルブのオーバラップが大きいと、エキゾーストは遅く閉じ、インテークは早く開きます。

バルブオーバラップが大きいと、部分負荷時に燃焼温度が低下し、窒素酸化物 (NOx) の発生が抑えられます。排気ガス側では、再度排気ガスの吸入で、内部EGRに作用できます。

バルブのオーバラップが小さいと、エキゾーストは早く閉じ、インテークは遅く開きます。バルブオーバラップが小さいことで、アイドリング時に過剰な空気流がエグゾーストポートに、排気ガスがインテークポートに、流入しないよう防止されます。全負荷モードでは、エアのアフタフローにより後充填効果が発生し、トルクが大きくなります。

 エンジンバルブタイミングコントロールの詳細については、機能説明「基本機能バルブトレイン」GF05.00-P-1001Aを参照してください。

P05.00-A000-76

ダイレクトインジェクション/インテークマニホールド噴射併用

エンジンM139の燃料噴射は最初に、2段階のダイレクトインジェクション/インテークマニホールド噴射併用で行われます。燃料の噴射圧は最大で200 barに達します。高圧ポンプとして、ポンプモジュール内に組み込まれたボリュームコントロールバルブを備えたシングルプランジャポンプが使用されています。一方では、燃料は高圧レールを通って中央に配置されているインジェクタから燃焼室に送られます。インジェクタには、ピエゾ制御コーンバルブが使用されます。

全負荷モードでのエンジンM139の要件を満たすために、ソレノイドバルブによるインテークマニホールド噴射が行われます。電子制御燃料供給システムは、6.7 barの圧力で作動します。

追加のインジェクションノズルは、次の条件下において全負荷モードでオンになります：

• エンジン回転数が3500 rpm超

• エンジン負荷が60 %以上

エンジンM139は均質な燃焼過程専用に設計されています。噴射プロセスの高い動力学と最小開口時間により、「NVH」動作にフィードバックをもたらす高い衝撃性が生まれます。

次のパラメータにより、燃料噴射時のノイズが低減されました：

• インジェクションパルスの数

• インジェクタストローク

• 開口部角度

• 噴射圧力

高圧ポンプへの燃料供給を制御する、高圧燃料ポンプのボリュームコントロールバルブにおいては特定の可動構成部品を軽量化しました。

パッケージ全体は、シリンダヘッドの接触面にソフトな穴あきディスクを用いてインジェクタの分離を改善することで、丸くなめらかになりました。このような減衰特性の向上により、個体伝播音のパルスの転送は減少しました。

その際の基本要件は、燃焼室内のピエゾインジェクタがエンジンの耐用年数を通して正確な位置を維持し続ける事です。それでも全体的には、穴あきディスクの剛性を従来のエンジンに比べて約半分に下げることができました。

 エンジンバルブタイミングコントロールの詳細については、機能説明「基本機能混合気生成」GF07.00-P-1000Aを参照してください。

P07.03-A005-79

リアツインスクロールターボチャージャとブーストプレッシャコントロールフラップアクチュエータによる過給

従来のエンジンM 133に比べて明らかな出力増加を得るための主な前提条件として、燃焼室へ空気を誘導する構成部品を根本から見なおしました。

エアフィルタとベンチレーションフィルタが刷新され、エンジンルーム内で使用できるスペースに適合されました。その際に、歩行者保護要件も考慮する必要がありました。

エアガイドは、流路で可能な限り抵抗が少なくなり、既存の条件下で流れ条件が有利になるよう形成されました。

回転域の広い部分での高いトルク、低燃費および低排気ガスエミッションに関して、ガス交換設計と並んで充填運動も重量な影響を与えます。加えて、対応するシリンダヘッド形状によって強い乱流が生成されそれが燃焼過程をさらに改善します。

P09.00-A000-76

P09.40-A009-76

過給

過給の主要構成部品は、980 °Cまでの耐熱性を持つツインスクロールタイプのターボチャージャです。タービンホイールハウジングは、周囲の構成部品を保護するために一体型で絶縁されています。マニホールドも同様にフロー分離されており、シリンダ1と4、およびシリンダ2と3は、それらの点火順序に従って統合されます。

ブーストプレッシャコントロールの機能順序

ターボチャージャの潜在力をすべて引き出すことができるよう、ブーストプレッシャコントロールも全体的に改良が施されました。これまでの真空アクチュエータにかわって今回ウェイストゲートブーストプレッシャコントロールフラップ電動アクチュエータが使用され、その位置フィードバックと高速作動によってブーストプレッシャコントロールならびにダイアグノシスがはっきりと改善されました。

ブーストプレッシャコントロールフラップアクチュエータによってブーストプレッシャはコントロールされます。特性マップと負荷に応じて、ブーストプレッシャコントロールのためにMEコントロールユニットによって制御されます。そのためにMEコントロールユニットは、エンジンマネジメントの以下のセンサと機能のシグナルを評価します：

• プレッシャ/温度センサ（スロットルバルブの前）、ブーストプレッシャおよびブーストエア温度

• プレッシャ/温度センサ（スロットルバルブの後）、インテークマニホールドプレッシャおよびインテークマニホールド温度

• プレッシャセンサ（エアフィルタの後）、インテークエアプレッシャ

• アクセルペダルセンサ、運転者の負荷要求

• クランクシャフトホールセンサ、エンジン回転数

• ノックコントロール、トランスミッション過負荷保護、過熱保護

ブーストプレッシャを低下させるために、タービンホイールを駆動する排気ガスの流れが、ブーストプレッシャコントロールフラップが開くことによりバイパスを通って迂回します。

ブーストプレッシャコントロールフラップアクチュエータは、リンケージを介してブーストプレッシャコントロールフラップを操作してバイパスを生成します。排気ガス流の一部がバイパスを通ってタービンホイールのところで誘導され、それによってブーストプレッシャの制御とタービン回転数の制限が行われます。そのためブーストプレッシャは現在のエンジンの負荷要求に適合されます。

ターボチャージャからブーストエアディストリビュータパイプまでのブーストエア経路内の現在の圧力と温度の比率をモニタするため、MEコントロールユニットはプレッシャ/温度センサのシグナルを評価し、ブーストプレッシャをエンジンの要求に適合させます。

 エンジンバルブタイミングコントロールの詳細については、機能説明「基本機能過給」GF09.00-P-9900Aを参照してください。

ブーストエアディストリビュータパイプにクランクケースベンチレーションシステムを内蔵

M139内のクランクケースのベンチレーション/エア抜きは、ブーストエアディストリビュータパイプによって行われます。

P01.40-A000-76

オイルポンプドライブ用のオイルベルト

M139のオイル供給は、機械駆動式の圧力制御オイルポンプによって行われます。ドライブは、クランクシャフトからウォータポンプのチェーンを介して、またそこからオイルポンプのオイル内のベルトを介して駆動されます。クランクケースに内蔵された電動バルブを用いて、エンジン負荷、エンジン回転数および油温による特性マップに応じてオイルプレッシャを可変調整することができ、駆動力のうち特に部分負荷範囲を低減します。交換式オイルフィルタは、オイルパンにボルト止めされたオイルフィルタ/オイルクーラモジュールに収容されます。オイル冷却は、モジュールにボルトで固定された部品であるオイル/クーラント熱交換器を使って行われます。

P18.10-A002-76

エグゾーストシステム

Mercedes-AMG A 45およびA 45 Sモデルの新しいエンジンM139には、フラップコントロールを備えた、すでに周知の切替式AMGパフォーマンスエグゾーストシステムが装備されています。この制御は、特性マップによって以下の事柄に応じて行われます：

• AMG DYNAMIC SELECT走行モード

• アクセルペダル位置

• エンジン回転数

P49.10-A035-76

P01.00-A038-76