Technika

Mercedes-Benz S 63 AMG - Tradice výkonu

Pavel Biskup 30.07.2010 00:28

40646

Vidlicové osmiválce z manufaktury AMG-Mercedes mají bohatou tradici. Nyní přichází nový osmiválec M157 o objemu 5,5 litru, ale s dvojicí turbodmychadel…

Původně samostatná ladičská firma motorů Mercedes-Benz, nyní tuningová divize této značky, využívala pro nárůst výkonu upravovaných strojů v první řadě zvyšování jejich pracovního objemu v doprovodu technických řešení jako jsou víceventilový rozvod nebo zdvojené zapalování, ale přišlo i přeplňování mechanickým kompresorem. U aktuálně používaného 6,2 litrového agregátu V8, který vychází ze základního výkonu 386 kW (525 k pro S 63/SL 63 AMG), se motoráři k přeplňování obrátili zády a sáhli opět po plnění atmosférickém. Pozice firmy pracující na vývoji a výrobě vysokovýkonných vozů není pro stále přísnější legislativu záviděníhodná. Zachovat požadovaný vysoký výkon a zároveň snížit spotřebu paliva a splnit emisní limity (nejen CO2) je v dnešní době hodně náročným úkolem.

Určitě krokem správným směrem je nový motor AMG V8 o menším objemu 5,5 litru ( 98,0 x 90,5mm), ale s dvojicí turbodmychadel (interní označení M157), který má namířeno do modelu S 63 AMG s prodejní premiérou v září 2010. Inženýři, kteří motor vyvíjeli, využili řadu technických řešení pozitivně ovlivňujících účinnost, přičemž jejich zavedení u motorů AMG V8 mělo částečně i charakter premiéry. Zajímavé je porovnání základních parametrů nového motoru AMG V8 Biturbo s nepřeplňovaným motorem AMG 6,2 l V8, kdy agregát Biturbo s objemem 5461 cm3 je o 747 cm3 menší než atmosférický o objemu 6208 cm3 ( 102,2 x 94,6 mm), ovšem jeho výkon 400 kW (544 k)/ 5500 min 1 je tedy o 14 kW vyšší. Ještě výraznější je rozdíl 34 kW (46 k) pokud Biturbo využívá tzv. AMG Performance Package, která pracuje se zvýšeným maximem tlaku turbodmychadla z 1,0 na 1,3 baru a dosahuje tedy výkonu 420 kW (571 k)/5500 min 1. V tomto případě naměřili technici nárůst točivého momentu z 800 N.m/2000 – 4500 min 1 na 900 N.m/ 2500 – 3750 min 1. Spotřeba, jež je pod obzvlášť kritickým dohledem, šla proti motoru 6,2 l asi o 26 % dolů, v konkrétních číslech to znamená snížení ze 14,4 na 10,5 l/100 km. Obdobně se dostala do přijatelnějších mezí hodnota CO2, a to na 246 g/km, což je při tak velkém objemu a vysokém výkonu skutečně obdivuhodný výsledek! Skutečnost, že dynamické vlastnosti nového modelu S 63 AMG s motorem Biturbo nikterak neutrpěly, dokazuje jeho zrychlení na sto za 4,5 (4,4) s a největší rychlost elektronicky omezená na 250 km/h (resp. na 300 km/h u AMG Performance Package).

Konstruktéři AMG přešli u nového motoru na přímé vstřikování benzinu se směrově řízeným hořením paliva zvyšující termodynamickou účinnost, což má významný podíl na snížení spotřeby a velikosti emisí. Rychle a přesně pracující piezoelektrické vstřikovače vytvářejí ve spalovacím prostoru homogenní směs, umožňující její efektivní vyhoření. Elektrické čerpadlo dopravuje benzin z nádrže pod tlakem šest barů do vysokotlakého čerpadla v prostoru motoru. V palivovém vysokotlakém potrubí se tlak reguluje podle potřeby v rozsahu 100 až 200 barů. Pro přeplňování jsou k dispozici dvě turbodmychadla, každé z nich na jedné straně motoru, které při největších otáčkách 185 000 min 1 dodávají do spalovacích prostorů válců pro získání nejvyššího výkonu 1750 kg vzduchu za hodinu při tlaku 1,0 baru (Performace Package 1,3 baru). Obtokový ventil waste-gate na straně výfuku převádějící nadbytek spalin mimo turbínu je řízen elektropneumaticky. Pro chlazení stlačovaného vzduchu je určen nízkoteplotní chladič, umístěný mezi oběma řadami válců, v něm cirkulující kapalina snižuje svou teplotu v chladiči uloženém v přední části vozu S 63 AMG.

Významný podíl na hmotnosti motoru 204 kg (bez náplní) má hliníková kliková skříň, vyrobená jako tlakový odlitek. Nižší ztráty při menším zatížení přinášejí tzv. pulsační otvory, spojující sousedící prostory pro klikový hřídel, kde dochází k tlakovým změnám. Tření pístů ve válcích redukuje otěruvzdorný povrch z materiálu na bázi křemíku. O optimální plnění pracovních válců se stará čtveřice dostatečně dimenzovaných ventilů, z nichž ventily výfukové jsou duté a chlazené náplní sodíku. Čtyři vačkové hřídele mají mechanismus pro natáčení vzhledem ke klikové hřídeli (40°), jenž umožňuje změnu časování ventilů v závislosti na otáčkách a zatížení motoru. Spolehlivé mazání v celém rozsahu výkonu motoru zajišťuje olejové čerpadlo s elektrickou regulací tlaku v rozmezí dvou až čtyř barů. Odsávací stupeň každého z turbodmychadel zabraňuje tomu, aby se olej dostal do stlačovaného vzduchu pro sání motoru. Celkovou náplň oleje udává výrobce hodnotou 10,5 litru. Chlazení motorového oleje probíhá v první řadě ve výměníku olej/kapalina, ale pokud tento kompaktní chladič nestačí, termostat propustí olej do externího výměníku olej/vzduch. Výhodou je rychlé ohřátí studeného motoru. Všechny funkce optimalizuje řídicí jednotka Bosch MED 17.7.3, která také komunikuje s ostatními elektronickými systémy vozu.

Pro splnění limitních hodnot emisí, daných různě definovanými normami, a zároveň zachování akustického projevu vysokovýkonného osmiválce bylo třeba zásadním způsobem přepracovat výfukovou stranu motoru. Aby došlo k rychlé aktivaci katalyzátorů je pro snížení tepelných ztrát turbodmychadlo s výfukovým sběrným potrubím svařeno a příslušné potrubí má izolační vzduchovou mezistěnu. V blízkosti přední příčky karoserie je umístěn tandemový katalyzátor, složený ze dvou keramických bloků, z nichž každý má specifický účinek. První využívá k chemickým reakcím paladium, druhý pak paladium a rhodium, samozřejmě k nim patří i diagnostikované sondy lambda. Při tomto řešení odpadají katalyzátory pod podlahou automobilu. Kompletní výfukové potrubí je dvouproudové a jeho odladění spojuje zažívanou dynamiku s akustickým komfortem i na delších cestách, které jsou pro vozy Mercedes-Benz typické.

1 – přeplňování Biturbo s chladiči, 2 – přímý vstřik benzinu, 3 – hliníková kliková skříň s pulsačními otvory, 4 – řídicí elektronika s funkcí Stop/Start a řízením generátoru, 5 – proměnné časování sacích i výfukových ventilů, 6 – rozjezdová spojka v olejové lázni, 7 – převodovka AMG Speedshift MCT 7

Palivový systém
1 – vysokotlakové čerpadlo, 2 – vysokotlakové potrubí, 3 – vysokotlakové rozdělovací potrubí, 4 – piezoelektrický vstřikovač, 5 – nízkotlakové potrubí, 6 – vysokotlakové potrubí, 7 – spojovací potrubí

Přímé vstřikování benzinu
1 – piezoelektrický vstřikovač, 2 – píst, 3 – zapalovací svíčka, 4 – vysokotlakové potrubí

Ventilový rozvod s plynulým natáčením vačkových hřídelů
1 – natáčecí mechanismus, 2 – rozvodové řetězy, 3 – vložený hřídel, 4 – primární převod, 5 – vačkový hřídel výfuku, 6 – vačkové hřídele sání, 7 – ventily, 8 – vysokotlakové čerpadlo

Přeplňování turbodmychadlem s turbínovým tělesem svařeným se sběrným potrubím výfuku
1 – potrubí se stlačeným vzduchem, 2 – přívodní vzduchové potrubí, 3 – obtokový ventil, 4 – chladič stlačovaného vzduchu, 5 – sběrné potrubí výfuku, 6 – výfukové potrubí, 7 – turbína, 8 – dmychadlo