Yeni V-Motor M176 yeniliklerine/değişikliklerine genel bakış

Genel

Motor M176 yeni geliştirilmiş bir V8-Otto motor'dur. Motor, çiftli egzoz turboşarja sahip bir direkt enjeksiyon sistemine ve turboşarj hava soğutması için soğutma devresinden ayrılmış olan bir düşük sıcaklık devresine sahiptir. Yeni geliştirilmiş 4.0 litre Motor ilk olarak Tip serisi 463 içinde G500 olarak mevcut olacak.

Yeni motor konsepti sayesinde strok hacmini küçülmek, egzoz emisyonunu azaltmak ve aynı zamanda gücü ve verimliliği (randımanı) yükseltmek başarılı olmuştur.

M176 farklı özelliklerine ve önemli karakteristik özelliklere genel bakış:

 Motorun "V"-bölgesindeki yerleştirilmiş iki adet egzoz turboşarj

 Ayrılmış düşük sıcaklık devresi

 Püskürtme yönlendirmeli Piezo enjektörlere sahip benzin direkt enjeksiyon sistemi.

 NANOSLIDE® LDS-katmanı (ışık arkı-tel püskürmesi) vasıtasıyla sürtünme gücü optimizasyonu

 Zincir tahrikli soğutma maddesi pompası

 Mümkün olan en yüksek basınç 140 bar'lı alüminyum-kum düküm motor bloğu.

P01.10-3296-79

P00.10-5922-82

Maksimum güç: 310 kW, 5250 ila 5500/dak. arası devirde

Maksimum tork: 610 Nm, 2250 ila 4750/dak. arası devirde

Motor görünümleri

P07.61-3911-76

P07.61-3913-76

P07.61-3912-76

P07.61-3914-76

P07.61-3915-76

P07.61-3916-76

P07.61-3917-76

P07.61-3918-76

Krank düzeni

Dövme pistonların çukurları yanma yöntemine ve yakıt enjektörlerinin yerleşim düzenine uyarlanmıştır. Dövme pistonların tasarımı 140 bar basınca kadar bir ateşleme basıncı yüklemesini mümkün kılar. Krank mili dayanıklılık nedenlerinden dolayı dövülmüştür ve sekiz karşı ağırlığa (dengeleme ağırlığına) sahiptir. Alüminyum-viskoz torsiyon titreşim damperi (sönümleyici), çok sık sınırlandırılmış montaj yeri üzerinde gerekli titreşim azaltılmasını sağlar.

 Ateşleme basıncı, ateşleme yapan çalışma sıcaklığındaki içten yanmalı motorda piston üzerine etki eden en yüksek basınçtır.

P01.40-2349-76

Motor bloğu

M176'nın motor bloğu alüminyum-kum dökümden oluşmaktadır ve bir Closed-Deck-Yapı tarzında tasarlanmışır. Optimize edilmiş NANOSLIDE® LDS-katmanı (ışık arkı-tel püskürmesi) sayesinde V8-Motorun silindir çalışma yüzeyleri, konvansiyonel gri döküm silindir gömleklerde olduğundan iki kat daha serttir – en yüksek sürekli dayanıklılık (mukavemet) için. Çok sayıda enine ve boyuna gergi sayesinde çok yüksek bir dayanıklılığa sahiptir. Krank mili yatak kepleri küresel grafitli dökme demirden (GGG 60) oluşmaktadır.

Yağ karteri

Yağ karteri alüminyum-basınçlı dökümden yapılmıştır. Yağ karterinin iskeleti, ses yayılımını azaltacak ve yan agregaların vidalanması için gerekli dayanıklılığı sağlayacak şekilde tasarlanmışır. Yağ filtre elemanı burada yağ karterinin içindeki yağ filtesi gövde kapağı ile vidalanmıştır.

Motorun yağ beslemesi için ayarlı bir motor yağı pompası görev yapar, bu pompa bir masuralı zincir üzerinden krank mili tarafından tahrik edilir. Motor yağ pompasının valfi yağ basıncını ayarlar. Bu yağ basıncı ME kumanda cihazı (N3/10) tarafından karakteristik tanım alanına ve ihtiyaca uygun olarak her iki basınç kademesi 2 ve 4 bar arasında devreye alınır.

P01.45-2469-76

Silindir kapağı

Zirkonyum alaşımından oluşan akış optimizasyonlu silindir kapakları en yüksek sıcaklık ve ısı iletimi için tasarlanmıştır. Bu sayede M176, sınır bölgelerde bile maksimum güş verimliliğine ulaşır.

Emme ve egzoz tarafında eksantrik mili ayar tertibatı olan üstte bulunan iki eksantrik miline (DOHC) sahip dört supap teknolojisi çok iyi reaksiyon davranışını mümkün kılar ve her işletim noktası için yükleme değişimini optimize eder.

M176'nın yükleme değişimi tasarımı ve yükleme hareketi şunları mümkün kılar:

 Diğer bir devir sayısı aralığı üzerinden yüksek bir tork

 Yüksek bir güç

 Düşük bir yakıt tüketimi

 Düşük egzoz emisyonları

P01.30-2490-76

Kayış düzeni

Krank mili üzerindeki torsiyon sönümleyicisi, bakım gerektirmeyen dört oluğa sahip kanallı V-kayışı üzerinden alternatörü ve ikinci bir kanallı V-kayışı üzerinden klima gazı kompresörünü münferit olarak tahrik eder.

Kanallı V-kayışının gerilimi iki ayrı kayış gerdiricisi tarafından otomatik olarak gerdirme kasnakları üzerinden kanallı V-kayışına katarılır.

P07.61-3949-76

Zincir tahriki ve eksantrik mili ayar tertibatı

Zincir tahriki

Yeni V-Motor M176, üç dişli zincirli tamamen yeni geliştirilmiş iki kademeli bir zincir tahrikine sahiptir. Hedef belirleme; montaj gereksinimleri, sürtünme gücü, zincir gücü minimizasyonu ve NVH-gereksinimleri (Noise, Vibration and Harness) (gürültü/titreşim/sertlik) arasında mümkün olan en iyi uyuşmayı sağlamaktı. Bu sayede önemli bir ses azaltılmasına erişilir. Bunun dışında aynı zamanda iyi sürekli dayanıklılık özellikleri ve ayrıca zincir sürtünmesi daha fazla optimize edilmiştir.

Zincir tahriki primer zincir tahriki ve sekonder zincir tahriki olarak iki kademeli tasarlanmıştır.

Üç dişli zincirin hepsi birer hidrolik zincir gerdiricisi üzerinden gerdirilir. Düşük gerdirme gücü ve düşük zincir dinamiği, önceki motorlara göre stabil kumanda sürelerini ve düşürülmüş sürtünme gücünde mükemmel akustik özellikleri güvenceye alır.

Motor yağ pompası ilave olarak krank mili tarafından bir masuralı zincir üzerinden tahrik edilir.

Eksantrik mili ayarı

Eksantrik mili ayar tertibatı ile emme eksantrik mili 40° KW'ya (krank mili açısı) kadar "erken" konuma ve egzoz eksantrik mili 40° KW'ya kadar "geç" konuma ayarlanabilir. Bu sayede supap kesişmesi yük değişikliği esnasında ileri sınırlarda değişebilir. Bu şekilde motor dönme momenti karakteristiği optimal duruma getirilir, yakıt tüketimi azaltılır ve egzoz emisyonu iyileştirilir. Emme eksantik millerinin ayar manyetikleri ve egzoz eksantik millerinin ayar manyetikleri, eksantik mili ayarı için ME kumanda cihazı tarafından 150 Hz değerinde impuls genişliği modülasyonlu sinyalerle kumanda edilir.

Kumanda işlemi karakteristiik tanım alanına bağlı olarak kısmi yük veya tam yük işletiminde gerçekleşir ve impuls genişliği modülasyonlu sinyallerinin dokunma oranına göre eksantrik millerinin sürekli olarak ayarlanmasına olanak sağlar. Emme eksantrik millerinin konumu emme eksantrik millerinin Hall sensörleri tarafından ve egzoz eksantrik millerinin konumu egzoz eksantrik millerinin Hall sensörleri tarafından algılanır ve ME kumanda cihazına gerilim sinyali olarak aktarılır.

P07.61-3951-76

Motor yağlama sistemi

Ayarlı motor yağ pompası

Yağ basıncı motor yağ pompasındaki valf üzerinden ayarlanır. ME kumanda cihazı motor yağ pompası valfını kumanda eder. Bu valf, yağ basıncının her iki basınç kademesi 2 ve 4 bar arasında ihtiyaca uygun olarak bir kumanda değişikliğini mümkün kılar. Bu sayede motorun yağ devresindeki motor yağı beslemesi ilgili ihtiyaca optimal olarak uyarlanır. Aynı zamanda bu sayede motor yağ pompasının tahrik gücü ve buna bağlı olarak motorun güç kaybı azalır. Yağ seviyesi kontrolü yağ karteri içindeki bir yağ sensörü üzerinden gerçekleşir.

Ayar kanalı üzerinden geri bildirilen yağ basıncı proporsiyonal (orantısal) valfda modüle edilir ve buna uygun olarak ayar bileziğinde karşıda bulunan ayar yayının gücüne karşı etki eder. Ayar bileziği konumu sayesinde, rotorun dönme ekseni için uygun bir eksantriklik ortaya çıkar, bu esnada artan bir eksantriklik ile birlikte besleme hacmi yükselir.

P18.00-2420-79

Yakıt püskürtme sistemi

Yakıt yüksek basınç devresi

Yüksek basıncın oluşturulması için, pompa modülüne entegre edilmiş bir miktar ayar valfına sahip olan yakıt yüksek basınç pompaları (tek pistonlu pompalar) kullanılmaktadır.

Yakıt, bir yüksek basınç-Rail'i üzerinden yakıt enjektörlerine iletilir, bu enjektörler yanma odasına merkezi olarak yönelmiş şekilde yerleştirilmiştir. Piezo aktüatörlere sahip yakıt enjektörleri, her çevrimde beş adete kadar çok hassas enjeksiyon gerçekleştirecek konumdadırlar.

Yüksek basınç pompaları

Yüksek basınç pompaları silindir kapaklarının üst tarafına yerşeltirilmiştir. Yüksek basınç pompalarının maksimum sevk basıncı 200 bar'dır. Yüksek basınç pompalarının tahriki mekanik olarak egzoz eksantrik milinin kavraması üzerinden gerçekleştirilmektedir. Yüksek basınç pompalarının sevk gücü devir sayısına bağlıdır. Pompa ünitesi yukarı doğru hareket ederken pompa silindirindeki yakıt hacmi sıkıştırılır. Sistem basıncına ulaşıldığında yüksek basınç pompalarının çıkış supapları açılır ve yakıt yüksek basınç hatları üzerinden Rail'lere sevk edilir. Basınç sınırlama valfleri yüksek basınç pompalarını çok yüksek basınç oluşmasına karşı korurlar.

 Çelikten imal edilmiş olan yüksek basınç yakıt kontrol edildikten sonra tekrar kullanılabilir. Konu ile ilgili daha fazla bilgi tamir talimatlarında mevcuttur.

P07.61-3910-76

Hava besleme sistemi

Motor M176'da emilen hava doğrudan ilgili hava yönlendirme segmentleri üzerinden aracın ön tarafından hava filtrelerine yönlendirilir.

Hava filtreleri, doğrudan egzoz turboşarlar ile bağlı olacak şekilde yerleştirilmiştir. Turboşarj basınç hortumları sıkıştırılmış (yoğunlaştırılmış) turboşarj havasını turboşarj hava radyatörlerine (intercooler) iletirler.

Turboşarj havasının mümkün olan en kısa yolu için, her iki gaz kelebeği turboşarj hava radyatörleri (intercooler) ve turboşarj hava dağıtıcıları arasında bağlantıdır.

Turboşarj hava dağıtıcıları doğrudan ilgili silindir kapaklarının emme kanallarına vidalanmıştır.

P09.00-2149-76

Turboşarj,

Turbo şarja ilişkin genel bilgiler

Turboşarj sayesinde silindir dolum derecesi iyileşir. Bu sayede motorun torku ve gücü artar. Artan hava kütlesine uygun yakıt miktarı ME kumanda cihazı tarafından kusursuz şekilde hesap edilir.

Turboşarj esnasında egzoz gazlarının akım enerjisi egzoz turboşarjın tahrik edilmesi için kullanılır. Egzoz turbo şarjlar temiz havayı kompresör girişlerindeki hava filtreleri üzerinden emer ve bunu kompresör çıkışları üzerinden turboşarj hava soğutucularına giden turboşarj hava borularına aktarır.

Kompresör çarklarının yüksek devir sayısı ve bunun sonucunda oluşan yüksek debiler vasıtasıyla hava turboşarj hava borularında sıkıştırılır. Yoğunlaştırılmış olan turboşarj havası turboşarj hava boruları üzerinden turboşarj hava radyatörlerine (intercooler) akar. Ardından turboşarj hava radyatörleri (intercooler), sıkıştırma sonucunda ısınmış olan turboşarj havasını soğutur ve bunu turboşarj havası dağıtıcıları üzerinden silindirlere iletir.

Sıcak içten-V

Mercedes G500'ün daha iyi bir reaksiyon davranışına sahip olması için, V8-Biturbos'un silindir kapakları yeniden tasarlanmıştır: Emme tarafı artık dışta ve egzoz tarafı içte bulunmaktadır. "Sıcak içten-V" kavramını mühendisler, V8-Biturbo'yu daha da kompakt yapan kendilerinin yeni motor konsepti olarak tanımlamaktadırlar. Motor yapı parçalarını korumak için manifoldlar ve egzoz turboşarjlar özel olarak izole edilmiştir.

P09.00-2151-76

Turboşarj hava soğutma sistemi

Turboşarj soğutması fonksiyon akışı

Turbo şarj hava soğutması sayesinde turboşarj hava sıcaklığı 20 °C çevre sıcaklığında < 60 °C'de tutulur. Turboşarj soğutucularından sonra soğutulan hava daha yüksek bir yoğunluğa sahiptir. Bu sayede silindir dolum derecesi yükselir ve böylece motor gücü artar.

Ayrıca vuruntu eğilimi ve daha düşük egzoz gazı sıcaklıkları nedeniyle azot oksitlerin (NOx) oluşumu azalır. Her iki silindir sırası birer su radyatörüne ve/veya turboşarj hava radyatörüne (intercooler) sahiptir. Su radyatörü/turboşarj hava radyatörü (intercooler), düşük sıcaklık radyatörlerine sahip olan düşük sıcaklık devresine ve düşük sıcaklık devresi devir daim pompası 1 ve 2'ye bağlıdır.

Turboşarj havası sıcaklığı > 35 °C olduğunda ME kumanda cihazı tarafından, düşük sıcaklık devresi devir daim pompası 1 ve 2 tahrik-CAN, tahrik aksam kumanda cihazı ve tahrik aksamı-LIN üzerinden kumanda edilir.

Turbo-şarj havası sıcaklığı 25 °C'nin altına düşerse, düşük sıcaklık devresi devir daim pompası 1 ve 2 tekrar kapatılır.

Turboşarj havası sıcaklığı turboşarj havası dağıtıcıları içinde turboşarj havası sol ve sağ sıcaklık sensörleri tarafından algılanır ve ME kumanda cihazına bir gerilim sinyali ile bildirilir.

P20.00-2561-76

Motor soğutması

Isı yönetimi üzerinden motorun soğutma maddesi sıcaklığı ayarlanır. Buna bağlı aşağıdaki avantajlar elde edilir:

 En uygun çalışma sıcaklığına çabuk ulaşması

 Egzoz emisyonlarının azaltılması

 Yakıt tasarrufu (yak. % 4'e kadar)

 Isınma konforunun iyileşmesi

 Fanın ilave çalışması "kontak AÇIK" ile kesintiye uğramaz. Fan ilave çalışma süresindeyken motorun çalıştırılması esnasında normal işletim fan ayarı fanın ilave çalışma süresi sona erene kadar engellenir.

 Soğutma maddesi ısısı yakl. 120 °C'nin üzerinde olduğunda iki tablalı termostat, ısıtma elemanının akımından bağımsız olarak daima tamamen açıktır (acil durum çalışması fonksiyonu).

P20.00-2575-79

İki sürgülü sopaplı termostat

Soğutma maddesinin sıcaklığı ısıtılabilir iki sürgülü supaplı termostatla ayarlanabilir.

İki sürgülü supaplı termostat bunun için soğutma maddesi termostatı ısıtma elemanına (R48) sahiptir, bu ısıtma elemanı ME kumanda cihazı tarafından bir şase sinyali ile kumanda edilir.

İki supaplı termostat beş konuma gelebilir:

 Durgun soğutma maddesi

 Kısa devre işletimi

 Karışım işletimi

 Radyatör işletimi

 Fail/Safe konumu

P20.10-2447-82

Soğutma maddesi sıcaklığı < 80 °C ve motor devir sayısı < 3000/dak. olduğunda iki supaplı termostatın iki supapıda tamamen kapanır. Durağan soğutma maddesinden ötürü motor ısınma aşamasının kısaltımı yakıt tasarrufu sağlar ve böylece egzozda CO2 azalma sağlıyor.

P20.10-2448-82

 Soğutma maddesi ısısı 80 ila 105 °C arası, akım verilmemiş ısıtma elemanı

 Isıtma elemanına akım verilmiş, soğutma maddesi ısısı 40 ila 65 °C'ye kadar

Optimal motor içi sürtünmesi ve bununla bir yakıt tasarrufu sağlamak kısmi yük alanında soğutma maddesi ısısı yakl. 105 °C'ye arttırılabilir (ısıtma elemanına akım verilmemiş).. Bu sayede yüksek motor yağı sıcaklığı nedeniyle sürtünme gücü azalır ve silindir çalışma yüzeylerinde daha az yakıt yoğunlaşması nedeniyle karışım oluşumu iyileşir.

P20.10-2449-82

 Soğutma maddesi ısısı 105 ila 120 °C arası, akım verilmemiş ısıtma elemanı

 Isıtma elemanına akım verilmiş, soğutma maddesi ısısı 65 ila 90 °C'ye kadar

P20.10-2450-82

 Isıtma elemanına akım verilmemiş, soğutma maddesi ısısı > 120 °C

 Isıtma elemanına akım verilmiş, soğutma maddesi ısısı > 90 °C

İki supaplı termostat ısıtılarak (ısıtma elemanına akım verilmiş) açılır ve soğutma maddesi motor radyatöründen geçirilir. Tam yükte iki supaplı termostat çok çabuk açılabilir. Bu esnada soğutma maddesi ısısı düşürülebilir, böylece daha iyi motor soğutması ve vuruntusuz yanma sağlanır.

P20.10-2451-82

Hasarları önlemek için durağan soğutma maddesinde ve motor devir sayısı > 3000 d/dak. olduğunda Fail/Safe konumu başlatılır. Fark baskı tablası üzerinden soğutma maddesi motora geri aktarılır (kısa devre).

Yakıt beslemesi

Yakıt alçak basınç devresi

Yakıt pompası kumanda cihazı tarafından bir "Yakıt pompası AÇIK" sinyali alındığında yakıt pompasının devreye girmesi gerçekleşir. Bu sinyal ME kumanda cihazı tarafından CAN sinyali olarak tahrik-CAN üzerinden ve şase sinyali olarak redundant (yedek) olarak gönderilir.

Ayrıca yakıt pompası kumanda cihazı "Yakıt nominal basıncı" CAN-sinyalini ME kumanda cihazından alır. Yakıt pompası kumanda cihazı güncel yakıt basıncını yakıt basıncı sensörü tarafından gönderilen bir gerilim sinyali sayesinde tespit eder ve bu bilgileri tahrik-CAN üzerinden ME kumanda cihazına gönderir.

Yakıt pompası kumanda cihazı güncel yakıt basıncını değerlendirir, bunu yakıt nominal basıncı ile karşılaştırır ve buna uygun olarak yakıt pompası bir impuls genişliği modülasyonlu sinyali gerçek değer nominal değere denk gelecek şekilde kumanda eder.

Yakıt nominal basıncı (yakıt ihtiyacı) tespit etmek için ME kumanda cihazı yakıt basıncını ve yük talebini değerlendirir. Yakıt ihtiyacına göre yakıt basıncı yakl. 4 ile 6,7 bar arasında olduğunda yakıt besleme gücü değişken şekilde 0 ila 130 l/h arasında ayarlanır.

Kumanda esnasında yakıt pompası yakıtı yakıt besleme modülünden emer ve onu yakıt filtresinden geçirerek yakıt yüksek basınç pompalarına (tek hatlı sistem, geri dönüş borusuz) pompalar.

 Yakıt filtresindeki taşma valfi yakl. 7 ila 9 bar'lık yakıt basıncında açılır.

 Yakıt filtresinin girişinde, yakıt pompası devre dışıyken yakıt basıncının tahliye olmasını engelleyen bir çekvalf (yakl. 4,5 bar'ın altına) vardır.

Depo rejenerasyonu

Rejenerasyon, genel bilgiler

Yakıt deposunun havası tahliye edilirken yakıt buharları atmosfere karışmamalıdır. Yakıt buharları aktif karbon haznesinde depolanır ve daha sonra yanma işlemine geri yönlendirilir.

Kısmi yük rejenerasyonu fonksiyon akışı

Kısmi yük işetiminde, aktif karbon haznesinde depolanan yakıt buharları mevcut vakum vasıtasıyla rejenerasyon kumanda değiştirme valfleri, kısmi yük işletimi çekvalfleri ve gaz kelebekleri arkasındaki kısmi yük rejenerasyon hatları üzerinden emilir ve motorda yakılır.

Tam yük rejenerasyonu fonksiyon akışı

Tam yük işletiminde yakıt buharlarının emilme işlemi, tam yük işletimi çekvalfleri ve tam yük rejenerasyon hatları üzerinden gerçekleşir. Bunun için gerekli olan vakum bir venturi memesi üzerinden oluşturulur. Yakıt buharları daha sonra tam yük rejenerasyon hatları, egzoz turboşarj ve turboşarj hava radyatörü (intercooler) üzerinden turboşarj hava dağıtıcılarına iletilir.

Tam yük rejenerasyonunun serbest bırakılıp bırakılamayacağının kontrolü için, sol ve sağ rejenerasyon kumanda değiştirme valfleri üç defa darbeli olarak açılır. Bu sırada > 120 mbar basınç pikleri oluşmalıdır. Rejenerasyon basınç sensörü tam yük rejenerasyon hattı içinde mevcut olan basınç oranlarını algılar ve ME kumanda cihazına bir sinyal iletir.

Motor yönetimi

Motor elektroniği kumanda cihazı

Direkt enjeksiyonlu benzin püskürtme ve ateşleme sistemi, Motor 176 DE'nin (direkt enjeksiyon) sensörleri ve ayar elemanları ile elektrikli kombinasyon halinde MED 17.7.5 motor yönetimini oluşturur.

ME kumanda cihazında tüm motor yönetim sistemi bulunmaktadır. Motor yönetim sistemi tarafından sensör verileri doğrudan ve CAN-ağı üzerinden doğrudan okunur ve ilgili ayar elemanları kumanda edilir. Bu esnada motor yönetiminin münferit fonksiyonları ve sistemleri ME kumanda cihazı tarafından kumanda ve koordine edilir.

Motor yönetim sistemi aşağıdaki sistemler halinde sınıflandırılmıştır:

 Temel fonksiyonlar

 Motor sistemi

 Yakıt püskürtme sistemi

 Ateşleme sistemi

 Egzoz tertibatı

 Tüm elektrikli sistemlerle (örn. elektrikli yapı parçalarının ateşleme açıklamaları ve ve yerleşim düzüni) ilgili detaylı bilgiler, Atölye Bilgi Sistemi (WIS) içinde temel biligiler/fonksiyonlar (GF) bilgi türü altında mevcuttur.

 ME kumanda cihazındaki motor yönetim sistemi programlanabilir, yani kumanda cihazının yazılımı XENTRY Diagnostics ile komple değiştirilebilir (yenilenebilir). Kumanda cihazı programlaması için gerekli olan yazılım Star Diagnosis yazılım DVD'sinde bulunmaktadır.

 Tespit edilen hatalar ME kumanda cihazının hata belleğine kaydedilir. Kaydedilen hatalar XENTRY Diagnostics ile okunabilir.

P07.08-2255-76

P07.70-2684-79

P07.70-2687-79