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28.07.2014 | Automobil + Motoren | Nachricht | Online-Artikel

Neuer AMG 4,0-l-V8-Biturbo mit heißem Innen-V und Trockensumpfschmierung

verfasst von: Katrin Pudenz

8 Min. Lesedauer

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375 kW Leistung, ein maximales Drehmoment von 650 Nm, acht Zylinder: Der AMG 4,0-l-V8-Biturbomotor ist eine Neuentwicklung und der Antrieb des neuen Mercedes-AMG GT.

Mercedes-AMG präsentiert ein neuste technische Emtwicklung: Der AMG 4,0-l-V8-Biturbomotor ist eine Neuentwicklung und arbeitet im neuen Mercedes-AMG GT. Der Achtzylinder verfügt über eine Höchstleistung von 375 kW und ein maximales Drehmoment von 650 Nm. Der neue Sportwagenmotor folgt laut Angaben einer V8-Tradition, die 1967 mit dem M100 des Rennwagens 300 SEL 6.8 AMG begann.

In dem neuen AMG V8-Triebwerk mit der internen Bezeichnung M178 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", wie die AMG-Motorenentwickler betonen. Die Vorteile lassen sich mit einer kompakten Motor-Bauweise, einem optimalen Ansprechverhalten und geringen Abgasemissionen benennen. Die Trockensumpfschmierung ermöglicht eine tiefe Einbaulage des Aggregats und eine Absenkung des Schwerpunkts; außerdem ist sie Grundlage für hohe Querbeschleunigungen, wie die Entwickler weiter ausführen. Damit sei der M178 der weltweit erste Sportwagenmotor mit heißem Innen-V und Trockensumpfschmierung. Zudem sei der neue V8 mit 209 kg Trockengewicht ein leichter Motor.

Motorendaten

Der Achtzylinder mit 3982 Kubikzentimeter Hubraum ist technisch eng mit dem AMG 2,0-l-Turbomotor aus A 45 AMG, CLA 45 AMG und GLA 45 AMG verwandt. So verfügen beide AMG-Motoren über ein identisches Bohrung-/Hub-Verhältnis. Die Gemischaufbereitung übernimmt eine Benzin-Direkteinspritzung der dritten Generation mit Piezo-Injektoren. Der hocheffiziente und sparsame AMG 4,0-Liter-V8-Biturbomotor erfüllt die Euro-6-Abgasnorm und die erst ab 2016 geltende Regelung für den maximalen Partikelausstoß. Der neue Achtzyliner leistet 375 kW (510 PS) bei 6250/min. Der Drehmoment-Maximalwert von 650 Nm steht im breiten Bereich von 1750 bis 4750 Umdrehungen parat. Mit einer höchsten spezifischen Leistung 94,2 kW/Liter und einem Verbrauchswert von unter 10 l/100 km (NEFZ gesamt) markiert der AMG 4,0-Liter-V8-Biturbomotor die Spitze in der langen Tradition der kraftvollen Achtzylinder von Mercedes-AMG, wie es aus Affalderbach heißt. Der Maximalwert von 650 Newtonmetern steht im breiten Bereich von 1750 bis 4750 Umdrehungen parat.

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

ZylinderanordnungV8
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 Liter94,2 kW/l
128 PS/l
Max. Drehmoment
650 Nm bei 1750 - 4750/min
Drehmoment pro Liter 163,2 Nm/l
Maximaldrehzahl7200/min
Maximaler Ladedruck 1,2 bar
Spitzendruck 130 bar
Motorgewicht (trocken) 209 kg
Abgasnorm Euro 6

Lesen Sie mehr zum neuen AMG-V8-Biturbomotor auf Seite 2.

Zylinderlaufbahnen in Nanoslide-Technik

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

Eine weitere Maßnahme, die Reibung und damit den Verbrauch zu reduzieren, ist die sogenannte Brillenhonung: Bei diesem Prozess wird die mechanische Oberflächenbehandlung der Laufbuchsen im sogenannten verschraubten Zustand durchgeführt, erläutern die AMG-Ingenieure. Hierfür werde anstelle des später montierten Zylinderkopfs eine Art Brille auf das Kurbelgehäuse geschraubt. Somit würden eventuelle Zylinderverzüge bei der Endmontage bereits während der Honung der Zylinderlaufbahnen berücksichtigt beziehungsweise eliminiert. Dadurch profitiere die Dauerhaltbarkeit und der Ölverbrauch. 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, wie die Entwickler ausführen. Neben der verbesserten Agilität gewährleiste die Trockensumpfschmierung durch die direkte Ölabsaugung aus den Kurbelräumen eine optimale Schmierung des Motors auch bei sehr hohen Kurvengeschwindigkeiten.

Die Trockensumpfschmierung des M178 besteht Angaben zufolge aus einer Saugpumpe, einer Druckpumpe und einem externen Öltank mit 12 l Volumen. Insgesamt zirkulieren im kompletten System 9 l Motoröl. Die Ölabsaugpumpe sauge das Öl direkt aus den Kurbelräumen, den Zylinderköpfen sowie dem Steuergehäuseschacht ab und fördere es mit einer Leistung von bis zu 250 l/min in den externen Öltank. Dort verweile der Schmierstoff 5 s, bevor er wieder durch den Hochleistungsmotor gepumpt werde. Die Absaugung des Motoröls soll den Wirkungsgrad des Motors weiter vernessern. Die bedarfsgerechte Regelung der Druckölpumpe orientiert sich dabei an den im Steuergerät abgelegten Motordrehzahlen sowie Temperatur- und Lastkennfeldern, wie die Experten erläutern. Ölwannenunterteil und Öltank wurden aus Kunststoff gefertigt.

Zylinderköpfe mit Zirkon veredelt

Die Zylinderköpfe des AMG 4,0-l-V8-Biturbomotors bestehen aus einer mit Zirkon veredelten Legierung. Die Vorteile benennten die Motorenenxperten des Herstellers folgendermaßen: 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, wird ferner ausgfeührt. Besonders schnelle und präzise arbeitende Piezo-Injektoren spritzen den Kraftstoff mit hohem Druck in die acht Brennräume. Mithilfe der bedarfsgeregelten Mehrfacheinspritzung werde eine homogene Gemischwolke erzeugt. Die elektronisch gesteuerte Kraftstoffversorgung arbeite vollvariabel mit einem Kraftstoffdruck zwischen 100 und 200 bar.

Biturbo-Aufladung mit heißem Innen-V

Wie bereits erwähnt sitzen bei dem neuen M178 die beiden Abgasturbolader nicht außen an den Zylinderbänken, sondern innen im Zylinder-V. Die Vorteile dieses Layouts sind laut Entwickler, dass der Achtzylinder deutlich kompaktere Abmessungen aufweist, was neben der tiefen Einbaulage auch eine optimale Gewichtsverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse ermöglicht. Das heiße Innen-V optimiere zudem die Frischluftführung, denn beide Abgasturbolader würden perfekt angeströmt. Elektronisch geregelte Schubumluftventile sollen ein sehr spontanes und direktes Ansprechverhalten garantieren. Der maximale Ladedruck beträgt laut Angaben 1,2 bar, die Turbolader erreichen eine maximale Drehzahl von 186.000/min. Für die Verbrennung werden 2,3 Mal so viele Sauerstoffatome in den Turbomotor gepresst als bei einem Saugmotor, wird berichtet. 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 erziele der M178 eine wirkungsvolle Abgasreinigung.

Lesen Sie mehr zum neuen AMG-V8-Biturbomotor auf Seite 3.

Effiziente Kühlung von Ladeluft, Wasser und Motoröl

Um auch bei hohen Außentemperaturen eine optimale Leistungsausbeute zu erzielen, setzten die Mercedes-AMG_Ingenieure eine indirekte Luft-Wasser-Ladeluftkühlung ein. Der Ladeluftkühler wird über einen separaten Niedertemperatur-Wasserkreislauf versorgt. Durch die optimierte Durchströmkontur in der Ladeluftkühlung betrage die maximale Ansauglufttemperatur 180 °C. Der wasserdurchströmte Niedertemperaturkühler stelle sicher, dass die von den Turboladern verdichtete Ansaugluft vor Eintritt in die Brennräume wirkungsvoll und auch bei Volllast auf einem konstant niedrigen Temperaturniveau bleibe. Ein groß dimensionierter Kühler in der Fahrzeugfront sorge für eine kontrollierte Abkühlung des im Niedertemperatur-Kühlkreis zirkulierenden Wassers. Die sehr kurzen Wege für die Ladeluftführung bewirken laut Angaben ein optimales Ansprechverhalten.

Die Motorwasserkühlung erfolge nach dem Querstromprinzip und verfüge über einen dreistufigen Thermostat zur schnelleren Aufheizung des Kühlwassers. Da die Wasserpumpe nicht wie üblich mithilfe des Keilrippenriemens sondern über die Steuerkette angetrieben werde, finde ein vereinfachter Riementrieb mit geringer Spannkraft Verwendung. Dadurch trete weniger Antriebsverlust auf. Mit ihrer 420-l-Förderleistung 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, wird erläutert. 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.

Aber auch in der Peripherie des Motors kommen aufwendige Lösungen zum Einsatz:

  • Separate Kühlluftführung für die thermisch hoch belasteten Abgasturbolader
  • Aktive Motorlager für exzellente Querdynamikperformance ohne Komfort-Einbußen
  • Effizienter Antrieb der Nebenaggregate über zwei kurze, reibungsarme Vier-Rillen-Riemen. Aufgrund der intelligenten Positionierung der Nebenaggregate heben sich die Riemenkräfte auf die Kurbelwelle nahezu auf.
  • Zweimassen-Schwungrad mit Fliehkraftpendel entkoppelt Triebstrang von Drehschwingungsanregungen und ermöglicht dadurch hohe Laufruhe.
  • ECO Start-Stopp-Funktion und Generatormanagement für Kraftstoffeinsparung.

Prüfstände für Motoren von über 470 kW

Auf neun Hightech-Prüfständen in Affalterbach durchlaufen die AMG Motoren mit einer Leistung von über 470 kW und über 1000 Newtonmeter dynamische Tests. Dort lassen sich sehr umfangreiche Straßen- und Umweltbedingungen simulieren, um alle denkbar möglichen Einsatzzwecke abzubilden. Den Motoren wird bei Kalt- und Heißstart, Passstraßen, Stop-and-go-Verkehr oder schnellen Runden auf der Nürburgring-Nordschleife alles abverlangt. Selbst die Darstellung unterschiedlicher Ansaugluft-Temperaturen und -Dichten sind computergesteuert möglich
Ziel der Prüfstandversuche ist die Absicherung aller Motorfunktionen inklusive der kompletten Peripherie. Alle Messwerte der untersuchten Motoren werden systematisch miteinander verglichen und mithilfe reproduzierbarer Prüfmethoden ausgewertet. Parallel zu den Funktionsuntersuchungen erfolgt die Dauerlauferprobung.

Motorenproduktion in Handarbeit

Der AMG 4,0-l-V8-Biturbomotor wird nach dem Prinzip "one man, one engine" in Affalterbach hergestellt. In der AMG Motorenmanufaktur fertigen Monteure unter Einhaltung strengster Qualitätsstandards die Hochleistungs-Triebwerke von Hand. Besiegelt wird diese exklusive Art der Motorenfertigung mit der Unterschrift des jeweiligen Monteurs auf der AMG Motorenplakette.

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