Motor

P01.10-A072-76

Introdução

O novo motor M139 nos modelos Mercedes-AMG A 45 e A 45 S contitui um motor Otto de 4 cilindros em linha, instalado de forma transversal, com injeção direta/injeção no coletor de admissão combinada.

Com uma cilindrada de 2,0 litros, será utilizado em 2 classes de potência, 285 kW e 310 kW.

Devido à posição transversal, o turboalimentador e o coletor do escape estão localizados na parte traseira, no lado da parede corta-fogo em direção ao compartimento interno do veículo, no sentido de deslocamento. O sistema de admissão está posicionado na parte dianteira. Essa disposição possibilita um design frontal plano e aerodinamicamente vantajoso e otimiza o condutor de ar, tanto no lado da admissão como no lado dos gases de escape.

Resumo de outras novidades

 Arrefecimento por zona (Section cooling) com 3 circuitos de arrefecimento

 Comando do motor

 CAMTRONIC do lado do escape

 Acionamento do comando localizado na traseira, com avanço da árvore de comando de válvulas

 Acionamento das válvulas com balancim roletado

 Injeção direta e injeção no coletor de admissão combinada

 Carga com turboalimentador twin-scroll traseiro e atuador da portinhola de regulagem da pressão de sobrealimentação

 Respiro do motor integrado no distribuidor do ar de sobrealimentação

 Belt in Oil (correia de distribuição em banho de óleo) para bomba de óleo

 Sistema de escape

Arrefecimento por zona (Section cooling) com 3 circuitos de arrefecimento

Devido ao aumento da potência do motor para até 310 kW foi necessário tomar medidas alargadas no sistema de arrefecimento do motor. O objetivo era conseguir um arrefecimento ideal para uma potência máxima com medidas de redução de consumo.

No motor M139 é utilizado um arrefecimento por zona, que consiste em três circuitos de operação independentes:

 Circuito de alta temperatura

 Circuito de temperatura média

 Circuito de temperatura baixa

O módulo de comando do trem de força (N127) regula todos os circuitos de arrefecimento. Esse avalia os dados dos sensores de temperatura e, se necessário, controla a bomba de líquido de arrefecimento elétrica no circuito de alta temperatura e as válvulas reguladoras. Nos circuitos de alta e média temperatura estão instalados termostatos mecânicos.

O circuito de alta temperatura é responsável pelo arrefecimento do bloco do motor durante o arrefecimento por zona. O líquido de arrefecimento é recirculado, no circuito de alta temperatura, por uma bomba de líquido de arrefecimento elétrica. Devido do aumento da temperatura de proteção dos componentes do bloco do motor para 125 °C, o termostato situado no circuito de alta temperatura somente abre a partir de uma temperatura de aprox. 115 °C e está totalmente aberto a partir de aprox. 120 °C. Essa medida reduz o calor residual em todos os circuitos e otimiza a dissipação térmica do veículo.

O circuito de temperatura média arrefece o cabeçote. O líquido de arrefecimento é recirculado por uma bomba de líquido de arrefecimento mecânica. O termostato permanece fechado até uma temperatura do líquido de arrefecimento de aprox. 73 °C e está completamente aberto a partir de aprox. 80 °C. Adicionalmente, está instalada uma válvula reguladora no circuito de temperatura média, que controla o fluxo do trocador de calor do óleo do motor. Essa regula a temperatura do óleo para 110 °C. No circuito de temperatura média, o fluxo volumétrico do líquido de arrefecimento total foi aumentado para 370 l/min no cabeçote, otimizando, assim, a dissipação térmica.

O circuito de baixa temperatura é um circuito não regulado, com uma temperatura de serviço entre 50–70 °C. O líquido de arrefecimento é recirculado por uma bomba de líquido de arrefecimento elétrica. O arrefecimento do ar de sobrealimentação é efetuado, indiretamente, através do líquido de arrefecimento no circuito de baixa temperatura.

Outras vantagens do arrefecimento por zona:

 Arrefecimento eficaz do cabeçote

 Otimização do consumo através de:

 Utilização de óleo de baixo atrito

 Aumento da temperatura da parede do cilindro

 Líquido de arrefecimento parado na carcaça da árvore de manivelas durante a fase de aquecimento

 Redução do fluxo volumétrico do líquido de arrefecimento na carcaça da árvore de manivelas

 Aquecimento do óleo do motor através do circuito de temperatura média e do líquido de arrefecimento parado no circuito de alta temperatura

 Refrigeração do óleo conforme necessário

 Aquecimento do óleo para caixa de mudanças na fase de aquecimento

 No modelo A 45 S está instalado um trocador de calor do agente refrigerante no circuito de baixa temperatura, o qual pode proporcionar uma performance adicional do arrefecimento do ar de sobrealimentação, especialmente quando utilizado em pistas de corrida com temperaturas externas elevadas.

 Mais informações podem ser encontradas na descrição de função "Função básica do gerenciamento de calor" GF07.10-P-9900A.

 Se for realizado um serviço ou reparo no circuito de alta temperatura e/ou de temperatura média, ambos os circuitos devem ser esvaziados e preenchido a vácuo. Observar o passo de trabalho de reparo e de controle "Abastecer com líquido de arrefecimento e purgar o sistema de arrefecimento" AR20.00-P-1142-04A.

P20.00-A021-76

P20.00-A040-79

Comando do motor

CAMTRONIC do lado do escape

Todas as variantes de potência do M139 estão equipadas com o lado de escape CAMTRONIC.

Dependendo do funcionamento do motor e da opção de condução do motorista, é possível selecionar o contorno ideal do excêntrico. Estão disponíveis duas posições diferentes para seleção, todas as válvulas do escape são acionadas para a mesma posição. A comutação é efetuada através de segmentos do excêntrico axialmente deslocáveis e através de atuadores elétricos, energeticamente eficientes. Os atuadores somente necessitam de energia durante o processo de comutação, estando, em seguida, desconectados.

Com isso são proporcionadas as seguintes vantagens:

 Pressurização mais rápida da sobrealimentação na operação com carga parcial inferior dinâmica

 Maior dinâmica dos gases de escape no modo de condução dinâmico (carga parcial inferior)

 Reação melhorada do turboalimentador

 Redução de perdas de trocas de cargas

 Otimização do consumo e do conforto na operação com carga parcial inferior estacionária

Regulador de fases na entrada e saída

Além disso, os tempos de comando da árvore de comando de admissão e de escape podem ser regulados por fases, de forma independente um do outro, através de um regulador. As árvores de comando de válvulas são giradas em relação à árvore de manivelas e tanto o fechamento do escape como a abertura da admissão são alterados. A sobreposição de válvulas pode variar. Em caso de uma sobreposição de válvulas grande, o escape fecha tarde e a admissão abre cedo.

Grandes sobreposições das válvulas conseguem com carga parcial um abaixamento da temperatura de combustão e uma formação reduzida de óxidos de nitrogênio (NOx). Do lado dos gases de escape uma nova aspiração de gases de escape possibilita o efeito de uma recirculação interna dos gases de escape.

Em caso de uma sobreposição de válvulas pequena, o escape fecha cedo e a admissão abre tarde. Pequenas sobreposições das válvulas evitam na marcha lenta o fluir de ar no canal de saída e o fluir de gases de escape no canal de admissão. Com operação a plena carga o fluir de volta do ar provoca um efeito de recarga com torque elevado.

 Mais informações sobre o comando do motor podem ser encontradas na descrição de função "Função básica do acionamento das válvulas" GF05.00-P-1001A.

P05.00-A000-76

Injeção direta e injeção no coletor de admissão combinada

A primeira injeção no motor M139 é efetuada através de uma injeção direta e injeção no coletor de admissão combinada, de duas fases. A pressão de injeção de combustível atinge até 200 bar. Como bomba de alta pressão é utilizada uma bomba de um pistão com uma válvula reguladora do débito integrada no módulo da bomba. Por um lado, o combustível é conduzido para os injetores através de um rail de alta pressão; esses injetores estão agrupados centralmente e se estendem até à câmara de combustão. Como injetores são usadas válvulas cônicas piezo-controladas.

Para satisfazer os requisitos do motor M139 em operação a plena carga, é introduzida uma injeção no coletor de admissão com válvulas eletromagnéticas. O sistema de alimentação de combustível comandado eletronicamente trabalha com uma pressão de 6,7 bar.

Os bicos injetores adicionais são ligados, na operação a plena carga, nas seguintes condições:

 Rotação do motor > 3.500 rpm

 Carga do motor 60 %

O motor M139 foi exclusivamente concebido para um processo de combustão homogêneo. Em razão da alta dinâmica do processo de injeção com durações mínimas de abertura resulta uma alta precisão dos impulsos com ação sobre o "comportamento NVH".

Através dos seguintes parâmetros foi possível melhorar o comportamento do ruído durante a injeção:

 Quantidade dos impulsos de injeção

 Curso do injetor

 Gradiente de abertura

 Pressão de injeção

Na válvula de controle de volume da bomba de combustível de alta pressão, que regula o afluxo de combustível na bomba de alta pressão, os componentes móveis tiveram o seu peso reduzido.

O pacote completo é complementado por uma desacoplamento melhor dos injetores em suas superfícies de apoio no cabeçote por meio do assim denominado disco perfurado mais macio. As suas características melhoradas de amortecimento faz com que a transmissão dos impulsos em ruído propagado pela estrutura seja reduzida.

O pré-requisito para tal é que os injetores piezo mantenham a sua posição exata na câmara de combustão durante toda a vida útil do motor. De modo geral, foi possível reduzir a rigidez do disco com furo para cerca de metade, em comparação com o motor anterior.

 Mais informações sobre o comando do motor podem ser encontradas na descrição de função "Função básica da preparação da mistura" GF07.00-P-1000A.

P07.03-A005-79

Carga com turboalimentador twin-scroll traseiro e atuador da portinhola de regulagem da pressão de sobrealimentação

Um pré-requisito essencial para o aumento significativo da potência em relação ao motor anterior M 133 foi uma revisão completa dos componentes condutores de ar a montante da câmara de combustão.

O filtro de ar e a grade de entrada de ar foram remodelados e adaptados ao espaço disponível no compartimento do motor. Nisso foi também necessário considerar os requisitos de proteção de pedestres.

O condutor de ar está projetado de modo que os trajetos do fluxo apresentem a menor resistência possível, para alcançar relações de fluxo favoráveis nas condições existentes.

Além da configuração da troca de carga, também a movimentação da carga exerce uma influência significativa sobre um torque elevado em várias partes da faixa de rotações, um consumo de combustível reduzido e emissões de gases de escape reduzidas. Além disso, através de uma configuração correspondente do cabeçote, é gerada uma turbulência elevada que melhora ainda mais o processo de combustão.

P09.00-A000-76

P09.40-A009-76

Sobrealimentação

A parte essencial da carga é um turboalimentador de fluxo simples, capaz de suportar temperaturas de até 980 °C. A carcaça da roda de turbina é integralmente isolada, para proteger componentes circundantes. A admissão cotovelo também está separada, sendo que os cilindros 1 e 4 e os cilindros 2 e 3 estão combinados de acordo com suas sequências de ignição.

Sequência de funcionamento da regulagem da pressão de sobrealimentação

De modo a se beneficiar de todo o potencial do turboalimentador, a regulagem da pressão de sobrealimentação também foi completamente revisada. O atuador anteriormente ativado por vácuo é agora substituído por um atuador elétrico para a portinhola de regulagem da pressão de sobrealimentação Wastegate, cuja resposta de posição e maior velocidade de ajuste permitiram otimizar significativamente a regulagem da pressão de sobrealimentação, bem como o diagnóstico.

A regulagem da pressão de sobrealimentação é realizada através do atuador da portinhola de regulagem da pressão de sobrealimentação. Esse é ativado conforme o mapa de desempenho e a carga pelo módulo de comando ME para a regulagem da pressão de sobrealimentação. Para isto, o módulo de comando ME avalia os sinais dos seguintes sensores e funções da unidade de gerenciamento do motor:

 Sensor de pressão e temperatura antes da borboleta, pressão de sobrealimentação e temperatura do ar de sobrealimentação

 Sensor de pressão e de temperatura a jusante da borboleta, pressão do coletor de admissão e temperatura do coletor de admissão

 Sensor de pressão após o filtro de ar, pressão de aspiração

 Sensor do sensor do pedal do acelerador, solicitação de carga do motorista

 Sensor Hall da árvore de manivelas, rotação do motor

 Regulagem de pré-ignição, proteção contra sobrecarga da transmissão, proteção contra superaquecimento

Para diminuir a pressão de sobrealimentação, o fluxo de gases de escape para o acionamento da roda de turbina é desviado por um bypass, através da abertura da portinhola de regulagem da pressão de sobrealimentação.

O atuador da portinhola de regulagem da pressão de sobrealimentação aciona, através de tirantes, a portinhola de regulagem da pressão de sobrealimentação, a qual cria o bypass. Através do bypass, uma parte do fluxo dos gases de escape passa pela roda de turbina, onde é regulada a pressão de sobrealimentação e é limitada a rotação da turbina. Assim, a pressão de sobrealimentação pode ser adaptada à solicitação momentânea de carga do motor.

Para monitorar as relações atuais de pressão e temperatura no circuito do ar de sobrealimentação do turboalimentador até o distribuidor do ar de sobrealimentação, o módulo de comando ME avalia os sinais dos sensores de pressão e temperatura e ajusta a pressão de sobrealimentação conforme as exigências do motor.

 Mais informações sobre o comando do motor podem ser encontradas na descrição de função "Função básica da carga" GF09.00-P-9900A.

Respiro do motor integrado no distribuidor do ar de sobrealimentação

A ventilação e respiro da bloco do motor no M139 é efetuado através do distribuidor do ar de sobrealimentação.

P01.40-A000-76

Belt in Oil (correia de distribuição em banho de óleo) para bomba de óleo

A alimentação de óleo do M139 é efetuada através de uma bomba de óleo acionada mecanicamente e controlada por pressão. O acionamento é efetuado desde a árvore de manivelas, através de uma corrente, até à bomba de água e, a partir daí, através de um Belt in Oil (correia de distribuição em banho de óleo) até à bomba de óleo. Por meio de uma válvula elétrica integrada no bloco do motor, é possível ajustar pressões de óleo variadas, dependendo do mapa de desempenho da carga do motor, rotação do motor e temperatura do óleo, para reduzir a potência de propulsão principalmente na faixa de carga parcial. O filtro de óleo substituível é alojado em um módulo do filtro de óleo/radiador de óleo aparafusado no cárter de óleo. A refrigeração do óleo ocorre por meio de permutadores de calor de óleo-líquido de arrefecimento que está aparafusado e é uma peça fixa do módulo.

P18.10-A002-76

Sistema de escape

O novo motor M139 nos modelos Mercedes-AMG A 45 e A 45 S possui o já conhecido sistema de escape AMG Performance comutável com comando das portinholas da ventilação. O comando é realizado através de um campo característico dependente de:

 Programa de condução AMG DYNAMIC SELECT

 Posição do pedal do acelerador

 Rotação do motor

P49.10-A035-76

P01.00-A038-76