Der neue AMG 4,0-Liter-V8-Biturbomotor: Kraftvoll, innovativ und effizient

Mercedes-AMG präsentierte noch Ende Juli 2014 sein neues Meisterstück: Der AMG 4,0-Liter-V8-Biturbomotor ist eine Neuentwicklung und das Herz des neuen Mercedes-AMG GT. Der Achtzylinder leistet 375 kW (510 PS) und einem maximalen Drehmoment von 650 Newtonmetern.

2014_35_m178_2Tobias Moers, Vorsitzender der Geschäftsführung von Mercedes-AMG meint: „Achtzylinder sind ein wesentlicher Bestandteil der AMG Philosophie und zählen zum Markenversprechen „Driving Performance“. Der V8-Biturbomotor für unseren neuen GT wird die Kunden begeistern!“ Damit scheint auch vom Tisch, dass AMG künftig mit aufgeladenen Sechszylindern an den Start geht.

Erster Sportwagenmotor mit „heißem Innen-V“ und Trockensumpfschmierung

Im neuen AMG V8 kommt eine Biturboaufladung zum Einsatz, bei der die beiden Lader nicht außen an den Zylinderbänken, sondern dazwischen im Zylinder-V angeordnet sind – Fachleute sprechen vom „heißen Innen-V“. Die Vorteile: kompakte Motor-Bauweise, optimales Ansprechverhalten und geringe Abgasemissionen. Die Trockensumpfschmierung ermöglicht eine tiefe Einbaulage des Aggregats und eine Absenkung des Schwerpunkts; außerdem ist sie Grundlage für hohe Querbeschleunigungen. Damit ist der M178, so die interne Bezeichnung, von AMG der weltweit erste Sportwagenmotor mit heißem Innen-V und Trockensumpfschmierung. Zudem ist der neue AMG V8 mit 209 kg Trockengewicht der leichteste Motor im Wettbewerbssegment.

Die Daten des neuen AMG V8-Motor M178 im Überblick:

Zylinderanordnung V8
Zylinderwinkel 90°
Ventile pro Zylinder 4
Hubraum 3982 cm3
Bohrung x Hub 83,0 x 92,0 mm
Zylinderabstand 90 mm
Verdichtungsverhältnis 10,5 : 1
Leistung 375 kW (510 PS) bei 6250/min
Leistung pro Liter

 

94,2 kW/Liter

128 PS/Liter

Max. Drehmoment 650 Nm bei 1750 – 4750/min
Drehmoment pro Liter 163,2 Nm/Liter
Maximaldrehzahl 7.200/min
Maximaler Ladedruck 1,2 bar
Spitzendruck 130 bar
Motorgewicht (trocken) 209 kg
Abgasnorm Euro 6

2014_35_m178_8Souveräne Kraftentfaltung und Leistungswerte auf Rennsportniveau

Ein Synonym für die gute Fahrbarkeit ist der Drehmomentverlauf: Der Maximalwert von 650 Newtonmetern steht im breiten Bereich von 1750 bis 4750 Umdrehungen parat.

Der Achtzylinder mit 3982 Kubikzentimetern Hubraum ist technisch eng mit dem AMG 2,0-Liter-Turbomotor aus dem CL/GL A 45 AMG verwandt.

Zylinderlaufbahnen in NANOSLIDE Technologie

Das Aluminium-Kurbelgehäuse ist in Sandguss-Technologie hergestellt und in Closed Deck-Bauweise ausgeführt. Diese Konstruktion sorgt für höchste Festigkeit bei möglichst niedrigem Gewicht und ermöglicht hohe Spitzendrücke von bis zu 130 bar. Die Zylinderlaufbahnen in NANOSLIDE Technologie sind doppelt so hart wie konventionelle Graugusslaufbuchsen.

NANOSLIDE ist seit 2006 bisher bei über 200.000 Motoren im Einsatz, das erste Aggregat war ebenfalls ein AMG V8: der überaus erfolgreiche Vorgänger des neuen AMG 4.0-Liter-Biturbo. Das Einsatzspektrum für die bereits mehrfach ausgezeichnete Technologie wurde stets erweitert und kommt seit der Rennsaison 2014 auch beim neuen Mercedes F1 V6 Turbomotor zum Einsatz.

Im neuen AMG V8 kommen Aluminium-Schmiedekolben mit geringem Gewicht und hoher Festigkeit zum Einsatz. Ein reibungsoptimiertes Kolbenringpaket reduziert Kraftstoff- und Ölverbrauch.

Trockensumpfschmierung für hohe Querbeschleunigungen

Durch den Einsatz einer Trockensumpfschmierung ist die herkömmliche Ölwanne überflüssig. Die bereits tiefe Einbaulage des Motors kann somit um weitere 55 Millimeter abgesenkt werden. Daraus ergibt sich ein tiefer Schwerpunkt des Fahrzeugs – optimale Voraussetzungen für einen Sportwagen mit extrem hoher Querdynamik. Neben der verbesserten Agilität gewährleistet die Trockensumpfschmierung durch die direkte Ölabsaugung aus den Kurbelräumen eine optimale Schmierung des Motors auch bei sehr hohen Kurvengeschwindigkeiten.

Die Trockensumpfschmierung des M178 besteht aus einer Saugpumpe, einer Druckpumpe und einem externen Öltank mit zwölf Litern Volumen. Insgesamt zirkulieren im kompletten System neun Liter Motoröl. Die Ölabsaugpumpe saugt das Öl direkt aus den Kurbelräumen, den Zylinderköpfen sowie dem Steuergehäuseschacht ab und fördert es mit einer Leistung von bis zu 250 Litern pro Minute in den externen Öltank. Dort verweilt der Schmierstoff nur fünf Sekunden, bevor er wieder durch den Hochleistungsmotor gepumpt wird. Die effiziente Absaugung des Motoröls verbessert den Wirkungsgrad des Motors weiter. Die bedarfsgerechte Regelung der Druckölpumpe orientiert sich dabei an den im Steuergerät abgelegten Motordrehzahlen sowie Temperatur- und Lastkennfeldern.

Zylinderköpfe mit Zirkon veredelt

Die Zylinderköpfe des AMG 4,0-Liter-V8-Biturbomotors bestehen aus einer mit Zirkon veredelten Legierung. Die Vorteile: höchste Temperaturfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Vier obenliegende Nockenwellen steuern insgesamt 32 Ventile. Die Nockenwellenverstellung auf der Ein- und Auslassseite ermöglicht ein sehr gutes Ansprechverhalten und optimiert den Ladungswechsel für jeden Betriebspunkt. Für weitere Kraftstoffeinsparungen sorgen der reibungsoptimierte Ventiltrieb mit Rollenschlepphebeln und die optimierten Ventilfedern.

Direkteinspritzung mit strahlgeführtem Brennverfahren

Die Kombination aus Biturbo-Aufladung und Benzin-Direkteinspritzung mit strahlgeführtem Brennverfahren erhöht den thermodynamischen Wirkungsgrad und senkt somit den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission. Besonders schnelle und präzise arbeitende Piezo-Injektoren spritzen den Kraftstoff mit hohem Druck in die acht Brennräume. Mithilfe der bedarfsgeregelten Mehrfacheinspritzung wird eine homogene Gemischwolke erzeugt. Die elektronisch gesteuerte Kraftstoffversorgung arbeitet vollvariabel mit einem Kraftstoffdruck zwischen 100 und 200 bar.

Biturbo-Aufladung mit „heißem Innen-V“

Anders als bisher üblich, sitzen beim neuen M178 die beiden Abgasturbolader nicht außen an den Zylinderbänken, sondern innen im Zylinder-V, dem sogenannten „heißen Innen-V“. Die Vorteile dieses Layouts: Der Achtzylinder weist deutlich kompaktere Abmessungen auf, was neben der tiefen Einbaulage auch eine optimale Gewichtsverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse ermöglicht. Das „heiße Innen-V“ optimiert zudem die Frischluftführung, denn beide Abgasturbolader werden perfekt angeströmt. Elektronisch geregelte Schubumluftventile garantieren ein sehr spontanes und direktes Ansprechverhalten. Der maximale Ladedruck beträgt 1,2 bar, die Turbolader erreichen eine maximale Drehzahl von 186.000 Umdrehungen pro Minute. Für die Verbrennung werden 2,3 Mal so viele Sauerstoffatome in den Turbomotor gepresst als bei einem Saugmotor. Die beiden direkt nach den Abgasturboladern platzierten Stirnwandkatalysatoren in Dünnwandkeramik sprechen durch die motornahe Anordnung sehr schnell an. In Kombination mit den zwei Metallkatalysatoren am Unterboden erzielt der M178 eine wirkungsvolle Abgasreinigung.

Sport-Abgasanlage mit variabel gesteuerten Abgasklappen

Faszination, Emotionalität und Wiedererkennungseffekt: Bei Mercedes-AMG ist der Motorsound ein wichtiges Entwicklungsziel. Beim neuen GT kommt eine Sport-Abgasanlage mit vollvariabel gesteuerten Abgasklappen zum Einsatz. Der Fahrer kann den Motorsound variieren: Abhängig vom gewählten Fahrprogramm erlebt der Fahrer den neuen AMG V8 komfortorientiert und langstreckentauglich oder emotional, mit einem Touch Rennwagen-Atmosphäre. Der M178 verfügt über eine eigenständige Klangcharakteristik, die den GT zwar als Mitglied der AMG Familie auszeichnet, ihn jedoch von allen anderen High-Performance-Automobilen deutlich abheben wird.

Links und rechts neben dem Endschalldämpfer sitzt jeweils eine Abgasklappe, die je nach Fahrprogramm, Leistungswunsch des Fahrers und Motordrehzahl kennfeldgesteuert stufenlos betätigt wird.

Effiziente Kühlung von Ladeluft, Wasser und Motoröl

Um auch bei hohen Außentemperaturen eine optimale Leistungsausbeute zu erzielen, setzt Mercedes-AMG eine indirekte Luft-Wasser-Ladeluftkühlung ein. Die luft- und wasserseitig strömungsoptimierten Ladeluftkühler werden über einen separaten Niedertemperatur-Wasserkreislauf versorgt.

Die Ladeluftkühler stellen sicher, dass die von den Turboladern verdichtete und auf bis zu 140 Grad Celsius erwärmte Ladeluft vor Eintritt in die Brennräume wirkungsvoll abgekühlt wird und dadurch auch bei Volllast auf einem konstant niedrigen Niveau von maximal 25 Grad Celsius über Umgebungstemperatur bleibt.

Ein groß dimensionierter Kühler in der Fahrzeugfront sorgt für eine kontrollierte Abkühlung des im Niedertemperatur-Kühlkreis zirkulierenden Wassers. Die sehr kurzen Wege für die Ladeluftführung bewirken ein optimales Ansprechverhalten.

Die Motorwasserkühlung erfolgt nach dem besonders effektiven Querstromprinzip und verfügt über einen dreistufigen Thermostat zur schnelleren Aufheizung des Kühlwassers. Da die Wasserpumpe nicht wie üblich mithilfe des Keilrippenriemens sondern über die Steuerkette angetrieben wird, findet ein vereinfachter Riementrieb mit geringer Spannkraft Verwendung. Der Vorteil: weniger Antriebsverlust. Mit ihrer Förderleistung von 420 Litern bewegt die Wasserpumpe mehr als zwei Badewannenfüllungen pro Minute.

Ein externer Motorölkühler in der Frontschürze des Mercedes-AMG GT stellt den
Wärmehaushalt des V8-Motors sicher. Die Umwälzung des Motoröls übernimmt eine zweistufig gesteuerte Ölpumpe: Sie variiert die Durchflussmenge je nach Last- und Drehzahlanforderung und hilft so beim Kraftstoffsparen. Bei hohen Drehzahlen strömen über 1,0 Liter Motoröl pro Sekunde durch die Ölleitungen und –kanäle. Um Gewicht zu sparen, sind zahlreiche Öl- und Wasserleitungen aus Aluminium gefertigt.

(Quelle und Bilder: Daimler AG, „M 178„)

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