Passion and Perfection
Cannes
07.09.2010
Motorentechnologie: Entwicklungsziele und Konstruktion - Faszinierende Performance und Effizienz in Perfektion
Emotionale Höchstleistung und enormes Drehmomentangebot, agile Kraft­entfaltung und charakteristischer Motorsound, Langstreckentauglichkeit und Mercedes-typische Zuverlässigkeit: Die Erwartungen an ein neues High-Performance-Triebwerk von Mercedes-AMG sind hoch – so auch beim ­ersten Achtzylindermotor mit Biturbo-Aufladung. Dabei gewinnen zwei Krite­rien immer mehr an Bedeutung: Effizienz und Ökonomie. Mercedes-AMG stellt sich den Herausforderungen der Zukunft und beweist, dass sich faszi­nierende Dynamik und niedrige Verbrauchswerte perfekt kombinieren lassen.
Der neue AMG 5,5-Liter-Biturbomotor für S 63 AMG und CL 63 AMG vereint Performance mit Effizienz in bislang nicht gekannter Art. Möglich macht es die einzigartige Kombination aus innovativen Hightech-Systemen, wie Benzin-Direktein­spritzung, Biturbo-Aufladung mit Luft-Wasser-Wärmetauscher und Controlled Efficiency Stopp-Start-Funktion.
Mercedes-AMG folgt mit seinem neuen V8-Biturbo konsequent dem Trend zur
Effizienzsteigerung: Mit einem Hubraum von 5461 Kubikzentimetern bleibt er um exakt 747 Kubikzentimeter unterhalb des 6208 Kubikzentimeter großen AMG 6,3-Liter-V8-Saugmotors. Dennoch überbietet er diesen in puncto Leistung und Drehmoment deutlich. Er entwickelt eine Höchstleistung von 400 kW (544 PS) und ein maximales Drehmoment von 800 Newtonmetern. In Verbindung mit dem AMG Performance-Package steigen die Werte auf 420 kW (571 PS) und 900 Newtonmeter. Speziell der Blick auf die Drehmomentwerte verdeutlicht: Kein anderes Triebwerk dieser Leistungsklasse erreicht die Werte des neuen AMG Biturbomotors.
Trotz deutlichem Plus an Leistung von 14 kW (19 PS) bzw. 34 kW (46 PS) und Drehmoment von 170 bzw. 270 Newtonmetern gegenüber dem 386 kW (525 PS) und 630 Newtonmeter starken V8-Saugmotor konnten die AMG Motor-Experten Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen erheblich absenken: S 63 AMG und CL 63 AMG konsumieren nach NEFZ gesamt nur 10,5 Liter je 100 Kilometer und unterbieten die Vorgängermodelle um 3,9 Liter. Das bedeutet eine Verbrauchsreduzierung um über 25 Prozent – für Motorfachleute ein Quantensprung. Genauso eindrucksvoll ist die Betrachtung der CO2-Emissionen: Der Wert von 244 Gramm pro Kilometer liegt um knapp 30 Prozent unter dem des Vorgängers (344 g/km).
Die Zielerfüllung in den Bereichen Effizienz und Umweltverträglichkeit hat keinerlei negative Auswirkungen auf die Dynamik. Im Gegenteil – der neue AMG 5,5‑Liter-V8-Biturbomotor erfüllt das AMG Markenversprechen „Performance“ zu 100 Prozent: S 63 AMG und CL 63 AMG beschleunigen von null auf 100 km/h in 4,5 Sekunden und sind maximal 250 km/h schnell (elektronisch begrenzt). Mit AMG Performance-Package absolvieren beide High-Performance-Automobile die Beschleunigung von null auf Tempo 100 in 4,4 Sekunden und erreichen eine Höchstgeschwindigkeit von 300 km/h (elektronisch begrenzt).
Die wichtigsten Daten im Überblick:
 
S 63 AMG und
CL 63 AMG
S 63 AMG und CL 63 AMG
mit AMG Performance-Package
Zylinderanordnung
V8
V8
Zylinderwinkel
90°
90°
Ventile pro Zylinder
4
4
Hubraum
5.461 cm3
5.461 cm3
Bohrung x Hub
98,0 x 90,5 mm
98,0 x 90,5 mm
Zylinderabstand
106 mm
106 mm
Verdichtungsverhältnis
10,0 : 1
10,0 : 1
Leistung
400 kW (544 PS)
bei 5500/min
420 kW (571 PS)
bei 5500/min
Leistung pro Liter
73 kW (100 PS)
77 kW (104 PS)
Max. Drehmoment
800 Nm
bei 2000-4500/min
900 Nm
bei 2250-3750 /min
Drehmoment pro Liter
146 Nm
165 Nm
Maximaldrehzahl
6.500/min
6.500/min
Mitteldruck
18,5 bar
20,8 bar
Motorgewicht (trocken)
204 kg
204 kg
Leistungsgewicht
0,37 kg/PS
0,36 kg/PS
Kraftstoffverbrauch
nach NEFZ gesamt
10,5 l/100 km
10,5 l/100 km
CO2-Emission
244 g/km
244 g/km
Beschleunigung
0-100 km/h
4,5 s
4,4 s
Höchstgeschwindigkeit
250 km/h*
300 km/h*
* elektronisch begrenzt.
 
Kombination aus Biturbo-Aufladung und Benzin-Direkteinspritzung
Mercedes-AMG präsentiert mit der Kombination aus Biturbo-Aufladung und
Benzin-Direkteinspritzung mit strahlgeführter Verbrennung ein attraktives Hightech-Paket. Die innovative Einspritztechnik bringt entscheidende Vorteile beim Kraft stoffverbrauch und bei den Abgas-Emissionen. Der Grund liegt im höheren thermodynamischen Wirkungsgrad. Besonders schnelle und präzise arbeitende Piezo-Injektoren spritzen den Kraftstoff direkt in die Brennräume und sorgen für eine homogene Gemischwolke und eine besonders effektive Verbrennung.
Eine elektrische Niederdruckpumpe fördert den Kraftstoff mit sechs bar Druck vom Tank zu einer Hochdruckpumpe im Motorraum. Der Kraftstoffdruck in der Hochdruckrail wird voll variabel und bedarfsgerecht zwischen 100 und 200 bar geregelt.
Zwei Abgasturbolader, effiziente Luft-Wasser-Ladeluftkühlung
Zwei neben den Zylinderbänken angebrachte Abgasturbolader versorgen die acht Zylinder mit Frischluft. Bei einer Maximaldrehzahl von 185.000 Umdrehungen pressen beide Turbolader bei Volllast 1750 kg Luft pro Stunde in die Brennräume. Der maximale Ladedruck beträgt 1,0 bar, in Verbindung mit dem AMG Performance-Package 1,3 bar. Durch ihre spezielle und kompakte Bauform – die Turbinen-gehäuse sind mit dem Abgaskrümmer verschweißt – ergeben sich nicht nur deutliche Platzvorteile, dies begünstigt auch das Aufheizen der Katalysatoren.
Der neue AMG V8 kommt als erster Turbomotor ohne das üblicherweise verwendete Schubumluftventil aus. Durch diesen Kunstgriff konnte das Verdichtergehäuse äußerst kompakt gestaltet werden. Für ein agiles, verzögerungsfreies Ansprechen des Motors sind sämtliche Luftführungen im Ansaugtrakt so kurz wie möglich gestaltet. Das Wastegate-Ventil, das bei negativen Lastsprüngen Druck im Abgassystem abbaut, steuern die AMG Experten mittels Unterdruck über einen elektropneumatischen Wandler an. Dies ermöglicht eine Entdrosselung im Teillastbereich, was wiederum den Kraftstoffverbrauch absenkt.
Wie schon beim AMG 6,0-Liter-V12-Biturbomotor kommt beim neuen Achtzylinder-Direkteinspritzer die besonders effiziente Luft-Wasser-Ladeluftkühlung zum Einsatz. Der wasserdurchströmte Niedertemperaturkühler ist besonders platzsparendim Zylinder-V untergebracht; er kühlt die von den Turboladern verdichtete Ansaugluft vor Eintritt in die Brennräume wirkungsvoll herunter und sorgt bei Volllast für eine konstant niedrigere Ansaugtemperatur. Ein groß dimensionierter Kühler in der Fahrzeugfront sorgt für eine definierte Abkühlung des im Niedertemperatur-Kühlkreis zirkulierenden Wassers. Dies garantiert bei allen Außentemperaturen und Betriebsbedingungen eine hohe Leistungs- und Drehmomentausbeute. Ein optimales Ansprechverhalten bewirken die se hr kurzen Wege für die Ladeluft-führung. Die im Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellten Druckrohre aus Edelstahl für Reinluft und Ladeluft verfügen über eine Wandstärke von nur 0,8 Millimetern und sind auf besonders geringen Druckverlust optimiert.
Vollaluminium-Kurbelgehäuse mit Silitec-Laufbüchsen
Das Kurbelgehäuse des neuen AMG 5,5-Liter-V8-Biturbomotors ist als Vollaluminium-Bauteil in Druckgusstechnik hergestellt. Das niedrige Motorgewicht von lediglich 204 Kilogramm (trocken) ist das Ergebnis engagierten Leichtbaus und führt zu einer ausgewogenen Gewichtsverteilung des Fahrzeugs. Der Lagerdeckel für die Kurbelwellenhauptlager besteht aus Grauguss und ist im Sinne hoher Steifigkeit mit dem Kurbelgehäuse verschraubt. Eine geringe Reibung der acht Kolben stellen die eingegossenen Silitec-Laufbüchsen sicher. Mehr Leistung und weniger Verbrauch bei Teillast bewirken die Pulsationsbohrungen im Kurbelgehäuse: Oberhalb der Lagerstühle befinden sich Längsbohrungen, die die nebeneinander­liegenden Kurbelräume verbinden. Üblicherweise wird durch die Auf- und Abwärtsbewegung der Kolben Luft in die Ölwanne gedrückt und wieder angesaugt – was zu einer Erhöhung der inneren Reibungsverluste und damit zu einem Verlust von Motorleistung führen würde. Die Pulsationsbohrungen verhindern dies, indem sie für einen wirksamen Druckausgleich zwischen den Kurbelräumen sorgen.
Die geschmiedete Kurbelwelle aus der hochwertigen Stahl-Legierung 38MnS6BY dreht sich in fünf Hauptlagern, besitzt acht Ausgleichsgewichte und ist in Bezug auf Verdrehsteifigkeit, Massenträgheit, geringe rotatorische Massen und Dauerhaltbarkeit optimiert. Ein vorne angebrachter Zweimassen-Viskodämpfer eliminiert Schwingungen zuverlässig. Je zwei geschmiedete Pleuel in Crackbauweise sitzen an einem Hubzapfen der Kurbelwelle. Die acht Leichtbau-Kolben verfügen im Sinne geringer mechanischer Reibung und hoher Verschleißfestigkeit über eine metallische Laufflächenbeschichtung. Druckgesteuerte Ölspritzdüsen im Kurbelgehäuse sorgen für eine Kühlung der hoch belasteten Kolbenböden.
Vierventiltechnik mit stufenloser Nockenwellenbetätigung
Eine perfekte Füllung der Brennräume gewährleisten die groß dimensionierten Ein- und Auslassventile – jeweils vier pro Zylinder. Die thermisch hoch belasteten Auslassventile sind hohl gebohrt und natriumgekühlt. Vier oben liegende Nockenwellen betätigen über reibungsoptimierte und wartungsarme Rollenschlepphebel 32 Ventile. Die stufenlose und variable Verstellung der Nockenwellen auf der Einlass- und Auslassseite geschieht last- und drehzahlabhängig im Bereich von 40 Grad und führt zu höchsten Leistungs- und Drehmomentwerten. Davon profitiert auch der stabile, niedrige Leerlauf. Je nach Motordrehzahl kann die Ventilüberschneidung im Sinne einer optimalen Versorgung der Brennräume mit Gemisch und einem bestmöglichen Abtransport der Abgase variiert werden. Die Steuerung der variablen Nockenwellenverstellung erfolgt elektromagnetisch über vier sogenannte Schwenkflügelversteller und wird vom Motorsteuergerät geregelt. Drei Hochleistungszahnketten übernehmen die Nockenwellenbetätigung, sie bieten im Vergleich zu Zylinderrollenketten deutliche Vorteile beim Geräuschkomfort.
Leistungsfähige Ölversorgung und Wasserkühlung
Eine leistungsfähige Ölversorgung in allen Last- und Betriebszuständen stellt die Ölpumpe mit elektrisch geregelter Druckstufe sicher. Der Öldruck kann zwischen zwei und vier bar variiert werden, was zu Vorteilen bei der Reibleistung und beim Kraftstoffverbrauch führt. Eine in der Ölpumpe integrierte Absaugstufe für die beiden Abgasturbolader verhindert Öleintrag in Ladeluft und Abgas und trägt damit zu einer weiteren Reduzierung der Emissionen bei. Sowohl die Ölwanne als auch der Absaugpunkt wurden hinsichtlich maximaler Querbeschleunigung und zuverlässiger Schmierung optimiert. Der Ölinhalt beträgt 10,5 Liter.
Besonders clever gelöst ist das kombinierte Wasser-Ölkühl-System: Das Motoröl strömt zunächst nur durch den Öl-Wasser-Wärmetauscher. Falls die Kühlleistung des sehr kompakten Kühlers nicht ausreicht, wird über ein Ölthermostat der externe Motoröl-Luftkühler durchströmt. Der Vorteil dieses Systems ist die schnellere Erwärmung des Motoröls, weil in der Aufheizphase das Kühlwasser schneller warm wird und später das Öl im Kühlwasser herunterkühlt wird. Ein schaltbares Wasserthermostat sorgt für eine schnelle Erwärmung des Kühlwassers beim Motorstart und anschließendem Warmlaufvorgang.
Die Motorwasserkühlung erfolgt nach dem besonders effektiven Querstromprinzip. Sowohl das Kurbelgehäuse als auch die Zylinderköpfe werden quer durchströmt. Zusätzliche Kühlschlitze im Zylinderkopf garantieren eine bessere Kühlung des Brennraums, was Vorteile in der Verbrennung bringt: Dadurch können frühere Zündzeitpunkte gewählt werden, ohne Risiken bei der Klopfanfälligkeit eingehen zu müssen.
Leistungsfähige Motorelektronik für sämtliche Funktionen
Die Ausführung und Kontrolle sämtlicher Motorfunktionen übernimmt ein besonders leistungsfähiges Steuergerät vom Typ Bosch MED 17.7.3. Der hochmoderne Motorcomputer regelt nicht nur die Benzin-Direkteinspritzung, den Ladedruck, die Nockenwellenverstellung und die variable Ölversorgung, sondern kommuniziert auch mit allen anderen Steuergeräten der Fahrzeuge. Der Mikroprozessor hat über 30.000 verschiedene Kenngrößen und Funktionen gespeichert und kann bis zu 260 Millionen Einzeloperationen pro Sekunde vornehmen. Zur Entlastung des Motor-Steuergeräts verfügen die acht einzelnen Zündspulen über einen integrierten Elektronikbaustein an jedem Zylinder, die sogenannten Zündendstufen; sie sorgen für einen kräftigen Zündfunken in jedem Drehzahl- und Lastzustand. Acht Hochvolt-Endstufen übernehmen die hoch präzise Kraftstoffzuteilung der Piezo-Injektoren.
Wirkungsvolle Abgastechnik mit neuen Katalysatorboxen
Niedrige Abgas-Emissionen, die Einhaltung aller länderspezifischen Grenzwerte und ein AMG-typischer, charakteristischer Motorsound – die Anforderungen an die Abgasanlage des neuen AMG 5,5-Liter-V8-Biturbomotors waren vielfältig und komplex. S 63 AMG und CL 63 AMG erfüllen die aktuelle EU-5-Abgasnorm ebenso wie sämtliche Anforderungen des US-Marktes (LEV-II-Standard, On-Board-Diagnose II und Lambdasonden-Diagnose).
Die Turbolader sind mit den Abgaskrümmern verschweißt, luftspaltisolierte Krümmer mit nur 1,0 Millimeter Wandstärke garantieren ein schnelles Ansprechen der Katalysatoren. Effizient und platzsparend gelöst ist das Konzept mit einer Tandem-Katalysatorbox pro Seite: Nahe der Fahrzeugstirnwand sind je zwei Dünnwandsubstrate aus Keramik in einem Gehäuse zusammengefasst. Dies erfordert keine zusätzlichen Unterboden-Katalysatoren mehr. Im Sinne einer schnellen und wirkungsvollen Abgasreinigung unterscheiden sich die beiden Keramiksubstrate: Der vordere Träger ist mit Palladium beschichtet, der hintere verfügt über eine Bimetallbeschichtung mit Palladium und Rhodium. Pro Zylinderreihe ist vor jeder Katbox eine Lambdasonde platziert, zwischen beiden Dünnwandsubstraten sitzt je eine Lambda-Diagnosesonde.
Die Lambdasonden sind für die bedarfsgerechte Lambdaregelung nötig. Damit kann in sämtlichen Betriebszuständen die Zusammensetzung des Ansauggemischs exakt geregelt werden, um die Katalysatoren nicht zu beschädigen. Davon profitiert auch der Kraftstoffverbrauch unter Volllast, weil das Gemisch weniger fett gefahren werden kann als bei Motoren ohne diese Regelung.
Zweiflutige AMG Sport-Abgasanlage für charakteristischen Motorsound
Die komplett zweiflutige AMG Sport-Abgasanlage verfügt von den Krümmern bis zu den Endschalldämpfern über einen Rohrquerschnitt von 70 Millimetern. Beim Sound-Design galt es, eine perfekte Synthese aus erlebbarer Dynamik und Mercedes-typischer Langstreckentauglichkeit zu gestalten. Die Zielsetzung bei der Entwicklung lautete: emotional beim Beschleunigen und bei der Zwischengasfunktion, zurückhaltend bei konstantem Tempo. Störende Frequenzen oder Brummgeräusche wurden in aufwendigen Versuchsreihen wirkungsvoll ausgeschlossen. Aus der Sport-Abgasanlage entweicht ein sonorer, AMG-typischer Achtzylindersound – die markanten und verchromten Doppelendrohre präsentieren sich im neuen Design.
Ihr Presse-Kontakt
Norbert
Giesen
Leiter Baureihen Mercedes-Benz Cars, Sportkommunikation
Tel.: +49 711 17-76422
Fax: +49 711 17-98651
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