Índice de novidades/alterações na apresentação do novo motor V M176

Generalidades

O motor M176 é um novo V8-motor de ciclo Otto desenvolvido. O motor dispõe de uma injeção direta com dupla turboalimentação e um circuito de baixa temperatura separado do circuito de arrefecimento para o arrefecimento do ar de sobrealimentação. O novo motor de 4,0 litros está disponível pela primeira vez na série 463 como G500.

Foi conseguido, através de um novo conceito de motor diminuir a cilindrada, reduzir a emissão dos gases de escape e ao mesmo tempo aumentar a potência e a eficiência.

Particularidades e características essenciais do M176 em vista geral:

 Dois turboalimentadores dispostos na área "V" do motor

 Circuito de baixa temperatura separado

 Injeção direta de gasolina pulverizada com injetores piezo elétricos.

 Otimização da perda por atrito através do NANOSLIDE® revestimento LDS (pulverização por arame e arco voltaico)

 Bomba do líquido de arrefecimento acionada por correia

 Bloco do motor de areia de fundição de alumínio com uma possível pressão máxima até 140 bar.

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Potência máxima: 310 kW com 5250 até 5500 rpm

Torque máximo: 610 Nm com 2250 até 4750 rpm

Vistas do motor

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Árvore de manivelas

As cavidades do pistão forjado são ajustadas no processo de combustão e na disposição dos injetores de combustível. O desenho do pistão forjado possibilita uma carga de pressão de ignição de até 140 bar. A árvore de manivelas é forjada por razões de resistência e dispõe de oito pesos de compensação. Um amortecedor viscoso torcional de vibrações de alumínio permite a redução de vibração necessária em espaços de montagens muito estreitos.

 A pressão de ignição é máxima, na ignição, aquecimento operacional do motor de combustão interna no pistão da pressão atuante.

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Bloco do motor

O bloco do motor M176 é composto de areia de fundição de alumínio e é projetado em um tipo de construção closed deck. Através do NANOSLIDE® revestimento LDS (pulverização por arame e arco voltaico) otimizado são o dobro mais rígidas que a parede do cilindro do motor V8com camisa do cilindro de ferro fundido convencional – para máxima durabilidade. Através de vários suportes transversais e longitudinais ele dispõe de uma alta rigidez. A tampa do mancal da árvore de manivelas é composta de ferro fundido com grafite esferoidal (GGG 60).

Cárter do óleo

O cárter é feito de alumínio fundido sob pressão. A nervura do cárter é projetada de tal forma, que reduz a emissão de ruídos e garante a resistência necessária para a união roscada dos acessórios. O elemento do filtro de óleo é com isso aparafusado na tampa da carcaça do filtro de óleo no cárter.

Para o fornecimento de óleo do motor serve uma bomba de óleo do motor regulada, que é acionada através de uma corrente de casquilhos da árvore de manivelas. A válvula da bomba de óleo do motor regula a pressão de óleo. Isso é ligado do módulo de comando ME (N3/10) mapa de desempenho e necessidades concretas entre ambos os estágios de pressão 2 e 4 bar.

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Cabeçote

Os cabeçotes de fluxo otimizado de liga de zircônio são projetados para alta difusividade e condutibilidade térmica. Com isso o M176 alcança a máxima capacidade de potência na área limite.

A tecnologia de quatro válvulas com duas árvores comando de válvulas (DOHC) que ficam em cima com a regulagem das árvores de comando de válvulas no lado de entrada e saída possibilita um comportamento de resposta muito bom e otimização da troca de carga para cada ponto de operação.

A interpretação da troca de carga e o movimento de carga do M176 possibilita:

 Um alto torque através de uma faixa de rotação

 Uma alta potência

 Um baixo consumo de combustível

 Uma baixa emissão dos gases de escape

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Acionamento por correia

O amortecedor de vibrações aciona na árvore de manivelas através de uma correia poly-V com pouca manutenção com quatro ranhuras do alternador e através de um segundo compressor do agente refrigerante individual.

A tensão do correia poly-V é transmitida por dois tensores da correia separados automaticamente através a polia tensora na correia poly-V.

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Corrente de distribuição e regulagem da árvore comando de válvulas

Corrente de distribuição

O novo motor em V M176 contém uma corrente de distribuição de dois estágios completamente nova desenvolvida com três correntes de dentes. O objetivo foi conseguir o melhor compromisso possível entre solicitações de montagem, perda por atrito, minimização da força da corrente e solicitações de NVH (Noise, Vibration and Harness). Através disso será atingida uma redução significativa de ruídos. Além disso, foi continuamente otimizado ao mesmo tempo a boa propriedades da durabilidade como também o atrito da corrente.

A corrente de distribuição é projetada com dois estágios como a transmissão por corrente primária e a transmissão por corrente secundária.

Todas as três correntes de dentes são tensionadas cada uma através de um tensor da corrente hidráulico. Baixa força do tensor e baixa dinâmica da corrente asseguram um tempo do comando estável e excelentes propriedades acústicas com a perda por atrito reduzida em comparação com motores anteriores.

A bomba de óleo do motor é acionada adicionalmente através de uma corrente de casquilhos da árvore de manivelas.

Regulagem das árvores de comando de válvulas

Com a regulagem da árvore comando de válvulas, a árvore comando de válvulas de admissão pode ser regulada em até 40° KW (ângulo da árvore de manivelas) para "adiantado" e a árvore comando de válvulas de escape em até 40° KW para "atrasado". Desta forma, a sobreposição das válvulas na troca de carga pode ser variada em largos limites. Deste modo é otimizado o decurso do torque do motor, o consumo de combustível é reduzido e o comportamento dos gases de escape é melhorado. Os eletroímãs de ajuste da árvore comando de válvulas de admissão e os eletroímãs de ajuste da árvore comando de válvulas de escape são comandados para a regulagem da árvore comando de válvulas pelo módulo de comando ME com sinais modulados de amplitude de pulso de 150 Hz.

A ativação ocorre dependente do campo característico na operação de carga parcial e carga total e possibilita, de acordo com o ciclo de trabalho dos sinais modulados por largura de pulso, o ajuste contínuo das árvore comando de válvulas. A posição da árvore comando de admissão é determinada pelo sensor Hall da árvore comando de admissão e a posição da árvore comando do escape pelo sensor Hall da árvore comando do escape e transmitido ao módulo de comando ME como sinal de tensão.

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Lubrificação do motor

Bomba de óleo do motor regulada

A pressão de óleo é regulada através da válvula na bomba de óleo do motor. O módulo de comando ME ativa a válvula da bomba de óleo do motor. Isso possibilita uma comutação apropriada à necessidade da pressão de óleo entre ambos os estágios de pressão 2 e 4 bar. Desta forma, a alimentação com óleo do motor no circuito de óleo do motor ajusta otimizada de acordo com a respectiva demanda. Ao mesmo tempo, é reduzida a potência de acionamento da bomba de óleo do motor e, como consequência disso, a potência de perda do motor. O controle do nível de óleo é feito através do sensor de óleo no cárter.

A pressão de óleo informada através do canal de controle é modulada na válvula proporcional e atua de acordo no anel de ajuste contra a força da mola de regulagem oposta. Com a posição do anel de ajuste se resulta uma excentricidade correspondente para o eixo de rotação do rotor, no qual com excentricidade aumentada o deslocamento volumétrico aumenta.

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Sistema de injeção de combustível

Circuito de alta pressão do combustível

Para a geração de alta pressão é usada as bombas de alta pressão para combustível (bombas de êmbolo único) com uma válvula reguladora de fluxo integrada no módulo da bomba.

O combustível é conduzido através de um rail de alta pressão para os injetores de combustível, que conduz centralmente disposto na câmara de combustão. Os injetores de combustível com atuadores piezoeléctricos são capazes de depositar até cinco injeções muito precisas cada ciclo.

Bombas de alta pressão

As bombas de alta pressão estão dispostas em cima no cabeçote. A pressão de alimentação máxima das bombas de alta pressão resulta 200 bar. O acionamento da bomba de alta pressão ocorre mecanicamente por meio do arrastador da árvore comando de válvulas de escape. A capacidade de vazão das bombas de alta pressão é dependente da rotação. No movimento ascendente da unidade da bomba é comprimido o volume de combustível no cilindro da bomba. Ao alcançar a pressão do sistema as válvulas de escape da bomba de alta pressão se abrem e o combustível é transportado através das tubulações de alta pressão ao rail. As válvulas limitadora de pressão protegem as bombas de alta pressão de carga da pressão alta.

 As tubulações de alta pressão de combustível de aço inoxidável podem ser reutilizadas após os testes. Informações mais detalhadas podem ser encontradas nas instruções de reparo.

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Alimentação do ar

No motor M176 o ar de admissão é conduzido diretamente através dos segmentos condutor de ar da frente do veículo para o filtro de ar.

Os filtros de ar estão dispostos de tal forma que eles são conectados diretamente com o turboalimentador. As mangueiras de pressão de sobrealimentação conduzem o ar de sobrealimentação comprimido para os radiadores do ar de sobrealimentação.

Para um caminho mais curto possível do ar de sobrealimentação, ambas as borboletas são a ligação entre os radiadores do ar de sobrealimentação e os distribuidores do ar de sobrealimentação.

Os distribuidores do ar de sobrealimentação são aparafusados diretamente nos canais de admissão do respectivo cabeçote.

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Sobrealimentação

Sobrealimentação em geral

Através da sobrealimentação é melhorado o grau de abastecimento do cilindro. Com isto se elevam o torque e a potência do motor. A quantidade de combustível correspondente à massa de ar aumentada é medida pelo módulo de comando ME.

Na sobrealimentação, a energia do fluxo dos gases de escape é aproveitada para o acionamento do turboalimentador. Os turbocompressores aspiram ar fresco por meio dos filtros de ar nas entradas do compressor e o conduzem pelas saídas do compressor aos tubos de ar de sobrealimentação até aos radiadores do ar de sobrealimentação.

O ar é comprimido nos tubos de ar de sobrealimentação pela alta rotação das rodas do compressor e os altos fluxos de volume resultantes. O ar de sobrealimentação comprimido flui pelos tubos de ar de sobrealimentação até os radiadores do ar de sobrealimentação. Esses resfriam, em seguida, o ar de sobrealimentação aquecido pela compressão e o transportam através do distribuidor do ar de sobrealimentação para o cilindro.

V de interior quente

Com isso a Mercedes G500 apresenta um comportamento de resposta ainda melhor, o cabeçote do V8biturbo foi redesenhado: agora o lado da admissão fica fora, e o lado do escape dentro. Os engenheiros nomearam de "V de interior quente" seu novo conceito de motor, que faz o V8biturbo ainda mais compacto. Para proteger os componentes do motor, o coletor e o turboalimentador foram especialmente isolados.

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Arrefecimento do ar de sobrealimentação

Sequência de funcionamento do resfriamento do ar de sobrealimentação

Através do resfriamento do ar de sobrealimentação, a temperatura do ar de sobrealimentação é mantida em < 60 °C a 20 °C de temperatura ambiente. O ar resfriado tem uma densidade maior depois dos conjuntos pós-resfriadores. Com isso são elevados o grau de enchimento dos cilindros e assim a potência do motor.

Além disso, a tendência ao impacto e a formação de óxidos de nitrogênio (NOx) é diminuída pelas temperaturas menores dos gases de escape. Ambas as fileiras de cilindros possuem cada um radiador de água e do ar sobrealimentação. Os radiadores de água/do ar de sobrealimentação são conectados ao circuito de baixa temperatura com os radiadores de baixa temperatura e as bombas de circulação 1 e 2 do circuito de baixa temperatura.

Quando a temperatura do ar de sobrealimentação for maior que 35 °C, o módulo de comando ME comanda as bombas de circulação 1 e 2 do circuito da baixa temperatura através do CAN de acionamento, módulo de comando do trem de força e LIN do trem de força.

Caso a temperatura do ar de sobrealimentação caia abaixo de 25 °C, as bombas de circulação 1 e 2 do circuito de baixa temperatura são desligadas novamente.

A temperatura do ar de sobrealimentação é captada no distribuidor do ar sobrealimentação pelos sensores de temperatura do ar de sobrealimentação esquerdo e direito e comunicada ao módulo de comando ME com um sinal de tensão.

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Arrefecimento do motor

Através do gerenciamento de temperatura é regulada a temperatura do líquido de arrefecimento do motor. A partir disto se resultam as seguintes vantagens:

 Alcance mais rápido da melhor temperatura de operação

 Redução das emissões de gases de escape

 Economia de combustível (em até aprox. 4 %)

 Conforto de aquecimento melhorado

 O funcionamento posterior do ventilador não será interrompido com "ignição LIGADA". Na partida do motor durante o funcionamento posterior do ventilador, o controle do ventilador do funcionamento normal será suprimido até que o funcionamento posterior do ventilador esteja encerrado.

 Quando a temperatura do líquido de arrefecimento estiver acima de aprox. 120°C, o termostato de dois cursores sempre estará totalmente aberto, independente da carga elétrica do elemento de aquecimento (função da operação de emergência).

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Termostato de dois cursores

A temperatura do líquido de arrefecimento pode ser regulado variavelmente pelos termostato de dois cursores aquecidos.

No termostato de dois cursores encontra-se para isso o elemento aquecedor do termostato do líquido de arrefecimento (R48), do qual a necessidade concreta é comandada pelo módulo de comando ME com um sinal de massa.

O termostato de dois cursores pode assumir cinco posições:

 Líquido de arrefecimento parado

 Funcionamento de curto circuito

 Funcionamento misto

 Funcionamento da refrigeração

 Posição Fail/Safe

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Com uma temperatura do líquido de arrefecimento < 80 °C e uma rotação do motor < 3000 rpm ambos os cursores do termostato de dois cursores são totalmente fechados. O encurtamento das fases de aquecimento do motor através do líquido de arrefecimento parado leva a uma economia de combustível e com isso a uma redução de emissões de CO2.

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 Elemento de aquecimento não energizado da temperatura do líquido de arrefecimento de 80 °C até 105 °C

 Elemento de aquecimento energizado da temperatura do líquido de arrefecimento de 40 °C até 65 °C

Para conseguir um atrito interno do motor ideal e com isto uma economia de combustível, a temperatura do líquido de arrefecimento pode ser elevada de tal forma no regime de carga parcial para aprox. 105 °C (elemento de aquecimento não energizado). Dessa forma, diminui a potência de atrito com base em uma temperatura do óleo do motor mais alta e a mistura é melhorada pela condensação de combustível menor nas paredes do cilindro.

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 Elemento de aquecimento não energizado da temperatura do líquido de arrefecimento de 105 °C até 120 °C

 Elemento de aquecimento energizado da temperatura do líquido de arrefecimento de 65 °C até 90 °C

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 Elemento de aquecimento não energizado da temperatura do líquido de arrefecimento > 120 °C

 Elemento de aquecimento energizado da temperatura do líquido de arrefecimento > 90 °C

Pelo aquecimento do termostato de dois cursores (elemento de aquecimento energizado), este abre e o líquido de arrefecimento é conduzido através do radiador. Em carga plena o termostato de dois cursores poderá ser aberto rapidamente. Nesta ocasião, a temperatura do líquido de arrefecimento poderá ser reduzida, com o que se obtém a melhor refrigeração possível do motor e uma combustão antidetonante.

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Para diminuir danos, é inciada a posição Fail/Safe com líquido de arrefecimento parado e uma rotação do motor > 3000 rpm. Através da placa de pressão diferencial o líquido de arrefecimento é retornado para o motor (curto circuito).

Alimentação de combustível

Circuito de combustível de baixa pressão

O acionamento da bomba de combustível ocorre quando um sinal "bomba de combustível LIGADA" é recebido pelo módulo de comando da bomba de combustível. Esse sinal é transmitido de forma redundante pelo módulo de comando ME como sinal CAN pelo CAN do acionamento e como sinal de massa.

Adicionalmente o módulo de comando da bomba de combustível recebe o sinal do CAN "pressão especificada do combustível" do módulo de comando ME. O módulo de comando da bomba de combustível capta a atual pressão do combustível através de um sinal de tensão do sensor da pressão do combustível e envia esta informação sobre o CAN do acionamento para o módulo de comando ME.

O módulo de comando da bomba de combustível avalia a pressão do combustível atual, nivela-a com a pressão nominal do combustível e comanda a bomba de combustível correspondentemente com um sinal de modulação por largura de pulso de forma que a pressão atual corresponde a pressão nominal..

Para a determinação da pressão teórica do combustível (necessidade de combustível) o módulo de comando ME avalia a pressão do combustível e a solicitação de carga. Conforme a demanda de combustível é assim regulada de forma variável a vazão de combustível de 0 até 130 l/h, com uma pressão de combustível de aprox. 4 até aprox. 6,7 bar.

No acionamento a bomba de combustível aspira o combustível do módulo de alimentação de combustível e o bombeia através do filtro de combustível até as bombas de alta pressão (sistema de tubulação única, sem tubulação de retorno).

 A válvula ladrão no filtro de combustível abre em caso de uma pressão de combustível de aproximadamente 7 até 9 bar.

 Na entrada do filtro de combustível encontra-se uma válvula de retenção, a qual evita a redução da pressão de combustível (para menos de aprox. 4,5 bar) com a bomba de combustível desligada.

Regeneração do tanque

Regeneração, geral

Na exaustão do reservatório de combustível não podem escapar vapores de combustível para a atmosfera. Os vapores de combustível são armazenados no reservatório de carvão ativado e posteriormente retornados da combustão.

Sequência de funcionamento da regeneração da carga parcial

Na operação com carga parcial, os vapores de combustível armazenados no reservatório de carvão ativado são aspirados, devido ao vácuo existente, atrás das borboletas através das válvulas de comutação da regeneração, das válvulas de retenção da operação com carga parcial e das tubulações de regeneração de carga parcial e queimados no motor.

Sequência de funcionamento regeneração da carga total

Na operação com carga total a aspiração dos vapores de combustível ocorre através das válvulas de retenção da operação de carga total e as tubulações de regeneração da carga total. O vácuo necessário para isso será gerado através de um injetor Venturi. Os vapores de combustível são então conduzidos através das tubulações de regeneração de carga total, dos turboalimentadores e dos radiadores do ar de sobrealimentação para os distribuidores do ar de sobrealimentação.

Para a verificação se a regeneração de carga total pode ser liberada, as válvulas de comutação esquerda e direita da regeneração são três vezes abertas de forma repentina. Para isso deverão ocorrer picos de pressão de > 120 mbar. O sensor de pressão da regeneração registra as condições de pressão existentes na tubulação de regeneração de carga total e envia um sinal para o módulo de comando ME.

Gerenciamento do motor

Módulo de comando da eletrônica do motor

O sistema de injeção de gasolina e ignição com injeção direta forma na interconexão elétrica com os sensores e atuadores do motor 176 DE (injeção direta) a unidade de controle do motor MED 17.7.5

No módulo de comando ME se encontra a Unidade de controle do motor completa. A Unidade de controle do motor lê dados de sensores diretamente e, pela CAN da integração, indiretamente e os respectivos atuadores são comandados. Nesse caso, as funções e sistemas individuais da Unidade de controle do motor são comandados e coordenados pelo módulo de comando ME.

A unidade de controle do motor está estruturada nos seguintes sistemas:

 Funções básicas

 Sistema do motor

 Sistema de injeção de combustível

 Sistema de ignição

 Sistema de escape

 Informações mais detalhadas sobre todos os sistemas elétricas (por ex. descrição de funcionamento e disposição dos componentes elétricos) estão disponíveis no sistema de informação da oficina (WIS) sob a conhecimento básico do tipo de informação/funções (GF).

 A unidade de controle do motor no módulo de comando ME está apta para Flash, i.e., o software inteiro do módulo de comando pode ser substituído (renovado) com o XENTRY Diagnostics. O software necessário para a programação do módulo de comando encontra-se no DVD de software do Star Diagnosis.

 Falhas identificadas são memorizadas na memória de falhas do módulo de comando ME. Estas podem ser lidas com o XENTRY Diagnostics.

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