Przegląd nowości/zmian w związku z wprowadzeniem nowego silnika V M176

Ogólne

Silnik M176 jest nowo skonstruowanym silnikiem benzynowym V8. Silnik posiada wtrysk bezpośredni z podwójnym turbodoładowaniem w "gorącym wnętrzu V" i oddzielony o obwodu chłodzącego niskotemperaturowy obwód chłodzący do chłodzenia powietrza doładowanego.

Dzięki nowej koncepcji silnika udało się zmniejszyć pojemność skokową, obniżyć emisję spalin i jednocześnie zwiększyć moc.

Przegląd cech specjalnych i istotnych zalet silnika M176:

 Dwie rozmieszczone w obszarze "V" silnika turbosprężarki

 Oddzielny obwód niskotemperaturowy

 Strumieniowy wtrysk bezpośredni paliwa z piezowtryskiwaczami

 Optymalizacja tarcia dzięki powłoce NANOSLIDE® LDS (natryskiwanie łukowe)

 Napędzana łańcuchem pompa wodna

 Aluminiowy odlew kokilowy skrzyni korbowej z możliwym ciśnieniem maksymalnym do 140 bar

 CAMTRONIC (układ odłączania cylindrów)

P01.10-3419-76

P00.10-6308-82

Moc maksymalna: 345 kW przy 5500 obr./min

Maksymalny moment obrotowy: 700 Nm przy 2000 do 4000 obr./min

Widoki silników

P07.61-3975-76

P07.61-3985-76

P07.61-3976-76

P07.61-3977-76

P07.61-3978-76

P07.61-3979-76

P07.61-3980-76

P07.61-3981-76

P07.61-3982-76

Mechanizm korbowy

Wnęki odlanych tłoków są dopasowane do procesu spalania i rozmieszczenie wtryskiwaczy paliwa. Kształt tłoków umożliwia obciążenie ciśnieniem zapłonu do 120 bar. Wał korbowy jest wykuty i posiada osiem przeciwwag. Aluminiowo-wiskozowy amortyzator drgań skrętnych pozwala na bardzo ograniczonej przestrzeni na konieczną redukcję drgań.

 Ciśnienie zapłonu, to najwyższe przy pracującym, ciepłym silniku spalinowym ciśnienie oddziałujące na tłoki.

P01.40-2378-76

Skrzynia korbowa

Skrzynia korbowa M176 składa się z aluminiowego odlewu kokilowego i posiada budowę typu Closed-Deck. Dzięki zoptymalizowanej powłoce NANOSLIDE® LDS (natryskiwanie łukowe) ulepszona została twardość gładzi cylindrów w stosunku do konwencjonalnych tulei cylindrowych z żeliwa szarego. Wiele wzmocnień poprzecznych i podłużnych nadaje bardzo wysoką sztywność. Pokrywy łożysk wału korbowego składają się z żeliwa z grafitem kulistym (GGG 60).

Miska olejowa

Miska olejowa jest wykonana z aluminiowego odlewu ciśnieniowego. Użebrowanie miski olejowej jest wykonane w taki sposób, aby były zredukowane odgłosy i była zapewniona wymagana wytrzymałość połączenia śrubowego podzespołów. Wkład filtra oleju zostaje przykręcony z pokrywą obudowy filtra oleju w misce olejowej.

Do zasilania silnika olejem służy regulowana pompa olejowa, napędzana wałem korbowym przez łańcuch drabinkowy. Zawór pompy oleju silnikowego reguluje ciśnienie oleju. Jest on przełączany przez moduł sterujący ME (N3/10) zgodnie z charakterystyką i potrzebą pomiędzy dwoma stopniami ciśnienia 2 i 4 bar.

P01.45-2512-76

P01.45-2519-76

Głowica cylindrów

Technika czterozaworowa z dwoma znajdującymi się u góry wałkami rozrządu (DOHC) ze zmianą faz wałków rozrządu po stronie wlotowej i wylotowej zapewnia dobre reakcje i optymalizuje wymianę ładunku dla każdego punktu eksploatacji.

Regulacja wymiany ładunku i ruch ładunku M176 pozwalają na:

 Wysoki moment obrotowy w szerokim zakresie prędkości obrotowej

 Wysoka moc

 Niskie zużycie paliwa

 Niska emisja spalin

Głowica cylindrów
Zoptymalizowana pod kątem przepływu i przepustowości oleju głowice cylindrów ze stopu cyrkonu zapewniają najwyższy poziom przewodzenia ciepła. Dzięki temu silnik osiąga swoją maksymalną moc nawet w obszarach granicznych.
Silnik jest wyposażony w zoptymalizowane pod kątem przepustowości oleju przestawienie wałków rozrządu na wałku wałek rozrządu zaworów ssących i wydechowych. To umożliwia bardzo dobre reakcje oraz optymalizację wymiany ładunku z celem mniejszego zużycia paliwa oraz niższej emisji spalin.

P01.30-2504-76

Układ odłączania cylindrów za pomocą CAMTRONIC
Funkcja wyłączania cylindrów ma za zadanie poprzez wyłączanie cylindrów 2, 3, 5, 8, zredukować zużycie paliwa w trybie częściowego obciążenia. Jest ono dostępne w szerokim zakresie prędkości obrotowej od 1.000 do 3.250/min, gdy kierowca wybierze program jazdy „Comfort“. Wyłączanie jest realizowane w zależności od charakterystyki przez moduł sterujący ME. Następujące efekty zapewniają przy tym zmniejszone zużycie paliwa:

 Wzrost skuteczności poprzez przesunięcie roboczego kolejnych cylindrów w kierunku większych obciążeń

 Redukcja strat w wyniku zmiany obciążenia poprzez zamknięcie zaworów wyłączonych cylindrówW celu aktywacji układu odłączania cylindrów następuje przerwanie uruchamiania zaworów ssących i wydechowych cylindrów 2, 3, 5 i 8 przez rolkowe dźwigienki wleczone i wałki rozrządu. Poza tym wyłączane są wtryskiwacze paliwa i cewki zapłonowe.

P05.00-2094-73

Napęd paskowy

Tłumik drgań skrętnych na wale korbowym przez jeden niewymagający konserwowania pasek klinowy z czterema rowkami napędza alternator, a przez drugi sprężarkę układu klimatyzacji.

Naprężenie paska klinowego jest przenoszone przez dwa osobne napinacze paska automatycznie poprzez koła napinające na paski klinowe.

P07.61-3983-76

Napęd łańcuchowy i zmiana faz wałków rozrządu

Napęd łańcucha

Nowy silnik V M176 otrzymuje całkowicie nowy dwustopniowy napęd łańcuchowy z trzema łańcuchami zębatymi. Celem było osiągnięcie możliwie najlepszego kompromisu pomiędzy wymaganiami montażowymi, tarciem, minimalizacją siły łańcuchów a wymaganiami NVH (Noise, Vibration and Harness). W ten sposób osiągana jest znaczna redukcja odgłosów Ponad to jeszcze bardziej zoptymalizowano i tak już dobrą trwałość oraz tarcie łańcuchów.

Napęd łańcuchowy jest dwustopniowy jako napęd pierwotny i wtórny.

Wszystkie trzy łańcuchy zębate są naprężane za pomocą hydraulicznego napinacza łańcucha. Niskie siły naciągu i niska dynamika łańcucha zapewniają stabilne rozrządy zaworowe i doskonałe właściwości akustyczne przy zredukowanym tarciu w stosunku do wcześniejszych silników.

Pompa olejowa jest dodatkowo napędzana wałem korbowym przez łańcuch drabinkowy.

Ustawienie wałków rozrządu

Za pomocą zmiany faz wałek rozrządu zaworów ssących może być przestawiony do 40° wału korbowego (kąt obrotu wału korbowego) w kierunku położenia wczesnego, a wałek rozrządu zaworów wydechowych do 40° wału korbowego w kierunku położenia późnego. Umożliwia to szeroki zakres zróżnicowania nakładania się na siebie pracy zaworów podczas zmian obciążeń. Dzięki temu uzyskuje się optymalizację przebiegu momentu silnika, niższe spalanie i poprawę parametrów spalin. Elektromagnesy nastawcze wałków rozrządu zaworów ssących i elektromagnesy nastawcze wałków rozrządu zaworów wydechowych w celu zmiany faz wałków rozrządu są zasterowywane przez moduł sterujący ME z sygnałami modulowanymi szerokością impulsów 150 Hz.

Zasterowanie odbywa się z uwzględnieniem wartości charakterystycznych w trybie pełnego i częściowego obciążenia i umożliwia, w zależności od proporcji impulsów sygnałów PWM, stałą zmianę faz wałków rozrządu. Pozycja wałków rozrządu zaworów ssących jest rejestrowana przez czujniki Halla wałków rozrządu zaworów ssących, a pozycja wałków rozrządu zaworów wydechowych przez czujniki Halla wałków rozrządu zaworów wydechowych i przekazywana do modułu sterującego ME jako sygnał napięcia.

P07.61-3951-76

Układ smarowania silnika

Regulowana pompa oleju silnikowego

Ciśnienie oleju jest regulowane przez zawór przy pompie oleju silnikowego. Moduł sterujący ME bezpośrednio zasterowuje zawór pompy oleju silnikowego. To umożliwia dopasowane do potrzeb przełączanie ciśnienia oleju między dwoma stopniami 2 i 4 bar. W ten sposób zasilanie olejem silnikowym w obwodzie olejowym silnika zostaje optymalnie dopasowane do aktualnego zapotrzebowania. To powoduje zmniejszenie mocy napędu pompy oleju silnikowego i wynikającej z tego utraty mocy silnika. Kontrola poziomu oleju odbywa się poprzez czujnik oleju w misce olejowej.

Zgłoszone poprzez kanał regulacji ciśnienie oleju jest modulowane na zaworze proporcjonalnym i przy pierścieniu nastawczym przeciwstawia się sile znajdującej się naprzeciwko sprężynie regulacyjnej. Pozycja pierścienia nastawczego zapewnia odpowiednią mimośrodowość względem osi obrotu wirnika, przy czym wraz ze zwiększającą się mimośrodowością rośnie strumień objętości.

P18.00-2420-79

Układ wtrysku paliwa

Wysokociśnieniowy obwód paliwowy

Do wytwarzania wysokiego ciśnienia stosowane są pompy wysokiego ciśnienia (pompy jednostemplowe) ze zintegrowanym w module pompy zaworem regulacji przepływu.

Paliwo jest tłoczone przez wysokociśnieniowy kolektor rozprowadzający paliwo do wtryskiwaczy paliwa, które centralnie rozmieszczone prowadzą do komory spalania. Wtryskiwacze paliwa i piezoaktorami są w stanie zapewnić na jeden cykl aż do pięciu precyzyjnych wtrysków.

Pompy wysokiego ciśnienia

Pompy wysokiego ciśnienia są umieszczone u góry przy głowicach cylindrów. Maksymalne ciśnienie tłoczenia pomp wysokiego ciśnienia wynosi 200 bar. Pompy wysokiego ciśnienia są napędzane mechanicznie przez wałek rozrządu zaworów wydechowych za pośrednictwem zabieraka. Moc tłoczenia pompy wysokiego ciśnienia zależy od prędkości obrotowej. Podczas przesuwania się zespołu pompującego w górę następuje sprężenie paliwa w cylindrze. Po osiągnięciu ciśnienia w układzie otwierają się zawory wydechowe pomp wysokiego ciśnienia i paliwo jest tłoczone przewodami wysokiego ciśnienia do kolektorów rozprowadzających paliwo. Zawory ogranicznika ciśnienia chronią pompy wysokiego ciśnienia przez za dużym ciśnieniem.

 Wysokociśnieniowe przewody paliwowe ze stali szlachetnej mogą być po sprawdzeniu ponownie stosowane. Więcej informacji znajduje się w instrukcji naprawy.

P07.61-3984-76

Zasilanie powietrzem

W przypadku silnika M176 powietrze zasysane jest prowadzone bezpośrednio przez segmenty doprowadzające powietrze od przodu pojazdu do filtrów powietrza.

Filtry powietrza są rozmieszczone w taki sposób, aby były bezpośrednio połączone z turbosprężarkami. Przewody ciśnienie doładowania przewodzą powietrze doładowywane do chłodnic powietrza doładowywanego.

Dla możliwie najkrótszej drogi powietrza doładowywanego obie przepustnice są połączeniem pomiędzy chłodnicami powietrza doładowywanego a rozdzielaczami powietrza doładowywanego.

Rozdzielacze powietrza doładowywanego są przykręcone bezpośrednio do kanałów ssania głowic cylindrów.

P09.00-2162-76

Doładowanie

Doładowywanie, informacje ogólne

Doładowanie poprawia współczynnik napełnienia cylindrów. Powoduje to zwiększenie momentu obrotowego i mocy silnika. Dawka paliwa odpowiadająca większej ilości powietrza jest ustalana przez moduł sterujący ME.

Przy doładowaniu energia przepływu spalin jest wykorzystywana do napędzania turbosprężarek. Turbosprężarki zasysają świeże powietrze poprzez filtry powietrza na wlotach sprężarek i tłoczą je przez wyloty sprężarek w sztywne przewody powietrza doładowywanego, prowadzące do chłodnic powietrza.

Wskutek wysokiej prędkości obrotowej kół sprężarek i wynikającego z tego wysokiego strumienia objętości następuje sprężanie zasysanego powietrza w sztywnych przewodach powietrza doładowanego. Sprężone powietrze przedostaje się poprzez sztywne przewody powietrza doładowywanego do chłodnic powietrza. Chłodnice oziębiają powietrze rozgrzane na skutek sprężania i poprzez rozdzielacze powietrze doładowywanego kierują je do cylindrów.

Gorące wewnętrzne V

Aby Mercedes-Benz S 560 zapewniał jeszcze lepszą reakcję, od nowa zaprojektowano głowice cylindrów V8biturbo: Stronna zasysania znajduje się teraz na zewnątrz, a wydech wewnątrz. Tę nową koncepcję silnika inżynierowie nazywają „gorące wewnętrzne V“, dzięki niej V8-biturbo jest jeszcze bardziej kompaktowy. Do ochrony elementów silnika kolektor i turbosprężarka otrzymali specjalną izolację.

P09.00-2151-76

Chłodzenie powietrza doładowywanego

Układ chłodzenia powietrza doładowywanego

Dzięki układowi chłodzenia powietrza doładowywanego temperatura powietrza doładowywanego jest utrzymywana na poziomie < 60 °C przy 20 °C temperatury otoczenia. Schłodzone powietrze za chłodnicami powietrza doładowanego ma wyższą gęstość. Wskutek tego zwiększa się stopień napełnienia cylindrów i w konsekwencji moc silnika.

Poza tym zmniejszana jest tendencja do spalania stukowego i dzięki niższym temperaturom spalin - wytwarzanie tlenków azotu (NOx). Oba rządy cylindrów posiadają po jednej chłodnicy płynu chłodzącego lub chłodnicy powietrza doładowywanego. Chłodnica płynu chłodzącego/chłodnica powietrza doładowywanego są podłączone do obwodu niskotemperaturowego z chłodnicami niskotemperaturowymi i pompy recyrkulacyjnej obwodu niskotemperaturowego (M43/6).

Gdy temperatura powietrza doładowywanego wynosi ponad 35 °C, wówczas moduł sterujący ME zasterowuje pompę recyrkulacyjną 1 obwodu niskotemperaturowego poprzez szynę CAN napędu(CAN C1), moduł sterujący układu napędowego (N127) i szynę LIN układu napędowego.

Jeśli temperatura powietrza doładowującego spada poniżej 25 °C, pompa recyrkulacyjna 1 obwodu niskotemperaturowego jest ponownie wyłączana.

Temperatura powietrza doładowywanego jest rejestrowana w rozdzielaczu powietrza doładowywanego przez czujnik temperatury powietrza doładowywanego z lewej i z prawej strony i przekazywana do modułu sterującego ME w formie sygnału napięcia.

P20.10-2472-76

Układ chłodzenia silnika

Funkcja wykorzystywania ciepła reguluje temperaturę płynu chłodzącego silnika. Wynikają z tego następujące zalety:

 Szybsze osiąganie optymalnej temperatury pracy

 Redukcja emisji spalin

 Oszczędność paliwa

 Zwiększenie komfortu ogrzewania

 Tryb pracy bezwładnościowej wentylatora nie jest przerywany statusem "zapłon WŁ". Podczas uruchomienia silnika w trybie pracy bezwładnościowej wentylatora regulacja wentylatora w trybie normalnym jest powstrzymywana do momentu zakończenia trybu pracy bezwładnościowej wentylatora.

 Przy temperaturze płynu chłodzącego powyżej ok. 120 °C termostat dwutalerzykowy jest zawsze całkowicie otwarty, niezależnie od zasilania prądem elementu grzewczego (funkcja trybu awaryjnego).

P20.00-2638-79

Termostat dwutalerzykowy

Temperatura płynu chłodzącego może być regulowana za pomocą ogrzewanego termostatu dwutalerzykowego.

W tym celu termostat dwutalerzykowy jest wyposażony w element grzewczy, uruchamiany w miarę potrzeb przez moduł sterujący ME sygnałem masowym.

Dwutalerzykowy termostat może przyjmować pięć pozycji:

 Brak przepływu

 Tryb obejściowy

 Tryb mieszany

 Tryb chłodzenia

 Położenie fail/safe

P20.10-2447-82

W przypadku temperatury płynu chłodzącego < 80 °C i prędkości obrotowej silnika < 3000/min obie zasuwy termostatu dwutalerzykowego są całkowicie zamknięte. Skrócenie fazy nagrzewania silnika wynikające z braku przepływu płynu chłodzącego zmniejsza zużycie paliwa i tym samym emisję CO2.

P20.10-2448-82

 Element grzewczy niezasilany prądem, temperatura płynu chłodzącego 80 °C do 105 °C

 Element grzewczy zasilany prądem, temperatura płynu chłodzącego 40 do 65 °C

Do osiągnięcia optymalnego tarcia wewnątrz silnika i tym samym zmniejszenia zużycia paliwa, w zakresie obciążenia częściowego temperatura płynu chłodzącego może wzrosnąć do ok. 105 °C (element grzewczy bez zasilania). Na skutek zwiększonej temperatury oleju silnikowego zmniejsza się tarcie, a jakość mieszanki poprawia się na skutek zmniejszenia kondensacji paliwa na gładziach cylindrów.

P20.10-2449-82

 Element grzewczy niezasilany prądem, temperatura płynu chłodzącego 105 °C do 120 °C

 Element grzewczy zasilany prądem, temperatura płynu chłodzącego 65 do 90 °C

P20.10-2450-82

 Element grzewczy niezasilany prądem, temperatura płynu chłodzącego < 120 °C

 Element grzewczy zasilany prądem, temperatura płynu chłodzącego > 90 °C

Ogrzewanie termostatu dwutalerzykowego (element grzejny zasilony) powoduje jego otwarcie i płyn chłodzący jest kierowany do chłodnicy silnika. Przy pełnym obciążeniu silnika termostat dwutalerzykowy może zostać bardzo szybko otworzony. Następuje obniżenie temperatury płynu chłodzącego, co zapewnia optymalne chłodzenie silnika i bezstukowe spalanie.

P20.10-2451-82

Zasilanie paliwem

Obwód niskiego ciśnienia paliwa

Włączanie pompy paliwowej następuje, jeśli moduł sterujący pompy paliwowej otrzyma sygnał "pompa paliwowa WŁ". Sygnał ten jest przesyłany nadmiarowo przez moduł sterujący ME jako sygnał CAN poprzez szynę CAN napędu oraz jako sygnał masowy.

Dodatkowo moduł sterujący pompy paliwowej otrzymuje sygnał CAN "zadane ciśnienie paliwa" z modułu sterującego ME. Moduł sterujący pompy paliwowej rejestruje aktualne ciśnienie paliwa poprzez sygnał napięciowy z czujnika ciśnienia paliwa i przesyła tę informację poprzez CAN napędu do modułu sterującego ME.

Moduł sterujący pompy paliwowej analizuje aktualne ciśnienie paliwa, wyrównuje je zgodnie z wartością zadaną i zasterowuje odpowiednio pompę paliwową sygnałem modulowanym szerokością impulsów tak, aby wartość rzeczywista odpowiadała wartości zadanej.

W celu ustalenia zadanego ciśnienia paliwa (zapotrzebowania na paliwo) moduł sterujący ME analizuje aktualne ciśnienie paliwa i postulaty obciążenia silnika. W zależności od zapotrzebowania na paliwo, przy ciśnieniu paliwa wynoszącym ok. 4 do 6,7 bara, wydajność tłoczenia paliwa jest regulowana zmiennie od 0 do 180 l/h.

W przypadku zasterowania pompa paliwowa zasysa paliwo z modułu podawania paliwa i pompuje je przez filtr paliwa do pomp wysokiego ciśnienia (układ jednoprzewodowy, bez przewodu powrotnego).

 Zawór przelewowy w filtrze paliwa otwiera się przy ciśnieniu paliwa wynoszącym ok. 7 do 9 barów.

Zarządzanie pracą silnika

Moduł sterujący układu elektronicznego silnika

Benzynowy układ wtryskowy i zapłonowy z wtryskiem bezpośrednim tworzy w sieci elektrycznej z czujnikami i siłownikami silnika 176 DE (wtrysk bezpośredni) system zarządzania pracą silnika "MED 17.7.5".

W module sterującym ME znajduje się cały moduł sterujący pracą silnika. W układzie sterowania pracą silnika dane czujników są odczytywanie bezpośrednio lub pośrednio poprzez system szyn danych CAN i następuje uruchamianie odpowiednich siłowników. Moduł sterujący ME steruje i koordynuje jednocześnie poszczególne funkcje i systemy modułu sterowania pracą silnika.

Moduł sterujący pracą silnika składa się z następujących systemów:

 Funkcje podstawowe

 System silnika

 Układ wtrysku paliwa

 Układ zapłonowy

 Układ wydechowy

 Więcej informacji na temat wszystkich układów elektrycznych (np. opis działania i rozmieszczenie elementów elektrycznych) dostępne jest w systemie WIS w Rodzaj informacji Wiedza podstawowa/Funkcje (GF).

 Moduł sterujący pracą silnika w module sterującym ME jest programowalne, tzn. kompletne oprogramowanie modułu sterującego może zostać wymienione (przeprogramowane) za pomocą XENTRY Diagnosis. Oprogramowanie konieczne do programowania modułu sterującego znajduje się na DVD z oprogramowaniem diagnostycznym.

 Wykryte usterki są zapisywane w pamięci modułu sterującego ME. Można je odczytać za pomocą XENTRY Diagnosis.

P07.08-2341-82

P07.70-2723-79

P07.70-2748-79

P05.20-2485-01

P05.20-2486-01