Poczwórne zwycięstwo: dysponując mocą do 310 kW (421 KM), zupełnie nowa jednostka Mercedes-AMG o pojemności 2,0 litrów (oznaczenie M 139) jest najmocniejszym seryjnie produkowanym 4-cylindrowym silnikiem turbo na świecie. Tym samym o 30 kW
(41 KM) przewyższa poprzedniego rekordzistę – motor M 133. Wzrósł także maksymalny moment obrotowy – z 475 do 500 Nm. Z mocą jednostką wynoszącą do 155 kW (211 KM) z 1 litra pojemności nowa, wysokowydajna jednostka wyprzedza nawet wiele konstrukcji z samochodów supersportowych. Wyjątkowo efektywny silnik powstaje na innowacyjnej linii produkcyjnej w Affalterbach, zgodnie z zasadą „Jeden człowiek, jeden silnik”.

Czterocylindrowy motor zapewni najwyższe osiągi kompaktowym modelom Mercedes-AMG i będzie oferowany w dwóch wersjach mocy: podstawowej (285 kW/387 KM) oraz jako model S (310 kW/421 KM). Taka logika polityki produktowej bardziej odpowiada życzeniom klientów – swóją skuteczność pokazała już w przypadku modeli AMG Performance z jednostkami V8.

Poza wydajnością nowa konstrukcja imponuje natychmiastową reakcją na gaz. Z tego względu krzywa momentu obrotowego została starannie wyważona („kształtowanie momentu obrotowego”): jego maksymalna wartość – 500 Nm – jest dostępna w zakresie 5000-5250 obr./min (wersja podstawowa: 480 Nm przy 4750-5000 obr./min). Dzięki takiej konfiguracji inżynierowie AMG uzyskali charakterystykę zbliżoną do motoru wolnossącego. Cel: zapewnić jeszcze większą radość z jazdy. Równocześnie konstruktorom udało się uzyskać dynamiczny przyrost momentu obrotowego w niższym zakresie prędkości obrotowych, a tym samym dodatkowo poprawić sprawność przyspieszania. Z kolei zwiększenie dawki momentu obrotowego przy wyższych obrotach sprawia, że silnik swobodniej „się rozkręca”. Jego sportowy charakter potwierdza zresztą wysoka maksymalna prędkość obrotowa – do 7200 obr./min.

Już z poprzednim silnikiem wyznaczyliśmy punkt odniesienia w segmencie. Zupełnie nowa 4-cylindrowa jednostka postawiła przed nami wyzwanie, by dodatkowo podnieść poprzeczkę. I udało nam się – a przy okazji wprowadzamy szereg rewolucyjnych rozwiązań. Wraz z M 139 po raz kolejny w imponującym stylu demonstrujemy doświadczenie Mercedes-AMG w budowie silników. Jego moc uzyskiwana z jednego litra pojemności nie ma sobie równych wśród motorów turbo, a wysoki poziom efektywności pokazuje, że jednostka spalinowa ma przed sobą dalszy potencjał” – powiedział Tobias Moers, prezes Mercedes-AMG GmbH.

Dlaczego zasada „Jeden człowiek, jeden silnik” została opracowana na nowo

Nowy motor jest montowany całkowicie ręcznie. Na pierwszym piętrze manufaktury silników AMG w Affalterbach zainstalowano całkowicie nową linię produkcyjną, która wprowadza filozofię „Jeden człowiek, jeden silnik” na nowy poziom. Korzysta w tym celu z metod Przemysłu 4.0, uwzględniających najnowsze rozwiązania w dziedzinie ergonomii, bliskiego transportu materiałów oraz zapewnienia jakości, trwałości i wydajności. Aby wdrożyć koncepcję Przemysłu 4.0, zasady ręcznego montażu połączono z wizją „inteligentnej produkcji”, a to oznacza maksymalną elastyczność, przejrzystość i wysoką efektywność przy jednoczesnej ochronie i poprawie jakości silników oraz procesów produkcyjnych. Wszystko przy użyciu innowacyjnych, cyfrowych technologii.

„Na potrzeby montażu M 139 całkowicie zmodyfikowaliśmy zasadę »Jeden człowiek, jeden silnik«. Rezultatem jest ultranowoczesny, skoncentrowany na człowieku proces produkcji. Stworzyliśmy naszym pracownikom idealne warunki pracy w jasnym, doskonale zorganizowanym i czystym środowisku. To stanowi najlepszą podstawę dla dalszego zagwarantowania naszego wysokiego poziomu jakości – nawet wtedy, gdy rozwiązania techniczne stają się jeszcze bardziej skomplikowane” – powiedział Emmerich Schiller, dyrektor operacyjny i członek zarządu Mercedes-AMG GmbH .

Dlaczego obrócenie silnika o 180 stopni ma wiele zalet

Nowy silnik wyróżniają liczne inteligentne rozwiązania konstrukcyjne. W porównaniu do 4-cylindrowej jednostki M 260 w modelach 35 lub poprzednika, motoru M 133, nowy silnik Mercedes-AMG M 139 – również montowany poprzecznie – jest obrócony wokół swojej pionowej osi o 180 stopni. Oznacza to, że turbosprężarka i kolektor wydechowy znajdują się teraz z tyłu, z boku ściany grodziowej, a układ dolotowy „wylądował” z przodu. Taka konfiguracja pozwala na uzyskanie możliwie płaskiego, aerodynamicznie zoptymalizowanego designu przedniej partii karoserii. Co więcej, nowa koncepcja pozwala na zastosowanie znacząco udoskonalonych przewodów powietrza – krótszych i o mniejszej liczbie przejść, zarówno po stronie dolotowej, jak i wydechowej.

W jaki sposób łożyska wałeczkowe poprawiają responsywność turbosprężarki

Nowa turbosprężarka twin-scroll łączy optymalną szybkość reakcji przy niskich prędkościach obrotowych silnika z wysoką mocą w górnym zakresie skali obrotomierza. Obudowa turbiny została podzielona na dwa równoległe kanały, co – razem z podobnie rozdzielonymi kanałami w kolektorze wydechowym – umożliwia oddzielne doprowadzanie strumienia spalin do turbiny. Cel: ograniczenie negatywnego wzajemnego wpływu pracy poszczególnych cylindrów podczas suwu wydechu i uporządkowanie zjawiska pulsacji. Efekt: wyższy moment obrotowy przy niższych prędkościach obrotowych silnika i wyjątkowo dobra reakcja na ruchy pedału gazu.

Ponadto wały sprężarki i turbiny po raz pierwszy zaopatrzono w łożyska wałeczkowe, podobnie jak w przypadku najmocniejszego wariantu 4-litrowego silnika V8, montowanego w AMG GT 4-drzwiowym Coupé. Zastosowanie łożysk wałeczkowych pozwala ograniczyć do minimum tarcie mechaniczne w turbosprężarce, która w rezultacie odznacza się bardziej spontaniczną reakcją i szybciej osiąga swoją maksymalną prędkość, sięgającą 169 000 obr./min.

Jak elektroniczna kontrola ciśnienia doładowania optymalizuje czas reakcji

Dwulitrowa jednostka bryluje także pod względem maksymalnego ciśnienia doładowania – 2,1 bara (wersja bazowa: 1,9 bara). Elektronicznie sterowany zawór upustowy typu wastegate pozwala na jeszcze dokładniejsze i bardziej elastyczne sterowanie ciśnieniem doładowania, a jednocześnie optymalizuje szybkość reakcji – zwłaszcza przy częściowej zmianie obciążenia. Proces ten uwzględnia liczne parametry: głównymi sygnałami wejściowymi jednostki sterującej zaworem wastegate są ciśnienie ładowania, położenie klapy przepustnicy i tendencja do spalania stukowego. Sygnały modyfikujące obejmują temperaturę powietrza w układzie dolotowym, temperaturę silnika, jego prędkość obrotową oraz ciśnienie atmosferyczne. Przy okazji w trakcie przyspieszania możliwe jest również tymczasowe „podbicie” ciśnienia doładowania (overboost).

Do chłodzenia turbosprężarki oprócz oleju i wody wykorzystuje się świeże powietrze, które jest w specjalny sposób doprowadzane do sprężarki – przez wlot powietrza do chłodnicy, zaprojektowaną jako deflektor powietrza osłonę silnika oraz kanały pod maską.

Koncepcja ta bazuje na rozwiązaniach, jakie wykorzystano przy chłodzeniu zamontowanych między głowicami turbosprężarek w obecnie stosowanych 4-litrowych silnikach V8 AMG – począwszy od AMG GT z 2014 r.Dodatkowo obudowa turbiny otrzymała zintegrowaną izolację.

Zalety skrzyni korbowej

Całkowicie aluminiowa skrzynia korbowa jest odlewana na zimno i wyróżnia się wyjątkowymi właściwościami materiałowymi. W ramach tego procesu roztopione aluminium trafia do metalowej formy z wykorzystaniem siły grawitacji. Dzięki dobrej przewodności cieplnej chłodzona wodą forma pozwala na szybkie schłodzenie i zakrzepnięcie roztopionego materiału.Tak powstaje drobnoziarnista, gęsta struktura, która gwarantuje bardzo wysoką wytrzymałość. Złożone kształty wnętrza skrzyni można uzyskać przy pomocy zamkniętych rdzeni piaskowych.