Nieuwe AMG 4.0-liter V8 biturbomotor – krachtig, innovatief en efficiënt

Mercedes-AMG presenteert een nieuw technologisch meesterstuk: de AMG 4.0-liter V8 biturbomotor is een nieuwe ontwikkeling en wordt het sportieve hart van de nieuwe Mercedes-AMG GT-auto. Deze innovatieve achtcilinder onderscheidt zich door zijn sublieme vermogensafgifte, lichtgewicht constructie en zijn hoge mate aan efficiency en duurzaamheid. Met een piekvermogen tot 375 kW (510 pk) en maximumkoppel van 650 Nm levert de nieuwe AMG V8 prestaties op autosportniveau. De nieuwe sportwagenmotor geeft een passend vervolg aan een indrukwekkende V8-traditie die in 1967 werd ingeluid met de M100 in de legendarische 300 SEL 6.8 AMG raceauto.

Krachtige V8-motoren zijn al lange tijd een specialiteit van AMG, het performancemerk van Mercedes-Benz. De innovatieve high-performance motoren worden geproduceerd in Affalterbach. Mercedes-AMG GmbH is volledig verantwoordelijk voor zowel de ontwikkeling als de productie van de nieuwe krachtbron.

Eerste sportwagenmotor met 'hot inside V' en dry sump-smering

De nieuwe AMG V8 heeft twee turbo’s die niet aan de buitenkant, maar tussen de cilinderbanken in V-opstelling zijn gemonteerd. Een constructie die door experts als ‘hot inside V’ wordt aangeduid. De voordelen van deze constructie zijn een compact motorontwerp, een optimale respons en lage uitlaatgasemissies. Dry sump-smering maakt het mogelijk de motor lager in de motorruimte te plaatsen, waardoor het zwaartepunt lager komt te liggen, wat de basis vormt voor een hogere bochtensnelheid. De M178 (interne typeaanduiding) van AMG is daarmee ’s werelds eerste sportwagenmotor met ‘hot inside V’ en dry sump-smering. Met een drooggewicht van 209 kg is de nieuwe AMG V8 tevens de lichtste motor in zijn klasse.

Overzicht AMG M178 V8:

Superieure vermogensafgifte en prestaties op autosportniveau

Als nieuwste lid van de Mercedes-Benz BlueDIRECT motorenfamilie onderscheidt de AMG M178 zich door zijn superieure vermogensafgifte en  prestaties die geïnspireerd zijn op de autosport. Hij brengt een prachtige, onmiskenbare AMG V8-sound ten gehore en legt een directe respons en grote trekkracht aan de dag. De koppelkromme staat synoniem voor een goede driveability: de piek van 650 Newtonmeter is beschikbaar over een breed toerengebied tussen 1.750 en 4.750 tpm. Met een cilinderinhoud van 3.982cc is de V8 wat technologie betreft nauw verwant aan de AMG 2.0-liter turbomotor in de A 45 AMG, de CLA 45 AMG en de GLA 45 AMG. Momenteel is die motor de krachtigste serieproductie viercilindermotor ter wereld. Beide AMG-motoren hebben dezelfde boring-slagverhouding voor een uitstekend toerenkarakter. De brandstof/lucht mengverhouding wordt verzorgd door een derde-generatie directe brandstofinjectie met piëzo-injectoren. De efficiënte en zuinige AMG 4.0-liter V8 biturbo voldoet aan de Euro 6 emissie-eisen voor de  maximale partikeluitstoot die in 2016 van kracht worden.

NANOSLIDE technologie voor cilinderwanden

Het aluminium onderblok wordt vervaardigd met behulp van zandgietseltechnologie en wordt gekenmerkt door een zogenaamd ‘closed deck’ ontwerp waarbij de ruimte tussen de cilinderbanken gesloten is. Daarmee wordt extreme sterkte verkregen waarbij het gewicht zo laag mogelijk blijft, terwijl deze constructie bestand is tegen een hogere inspuitdruk tot zelfs 130 bar. De cilinderwanden zijn voorzien van NANOSLIDE technologie waarmee ze twee keer zo hard zijn als conventionele gietijzeren wanden. NANOSLIDE werd door Daimler vanaf het jaar 2000 ontwikkeld en is sinds 2006 in meer dan 200.000 motoren toegepast. De eerste krachtbron met NANOSLIDE technologie was een AMG V8, de buitengewoon succesvolle voorganger van de nieuwe AMG 4.0-liter biturbo. De toepassingsmogelijkheden van deze meervoudig onderscheiden technologie zijn sindsdien steeds verder uitgebreid. Sinds het begin van het raceseizoen 2014 wordt NANOSLIDE ook gebruikt in de nieuwe Mercedes F1 V6 turbomotor.

'Spectacle honing' is nog zo’n maatregel om de wrijving en daarmee het brandstofverbruik verder te beperken. Bij dit complexe proces krijgen de cilinderwanden hun mechanische bewerking terwijl de cilinderbanken al in positie gemonteerd zijn. Een speciale mal wordt op het motorcarter geschroefd op de plek waar later de cilinderkop wordt aangebracht. Elke mogelijke vervorming in de cilinder die in de eindmontage zou kunnen ontstaan wordt daarbij ontdekt en tijdens het honen van de cilinders weggewerkt, ten gunste van zowel de duurzaamheid van de motor als het olieverbruik. De nieuwe AMG V8 heeft gegoten lichtgewicht aluminium zuigers die extra sterk zijn. Een zuigerveerpakket dringt het brandstof- en olieverbruik nog verder terug.

Dry sump-smering voor hogere bochtensnelheid

Dankzij het gebruik van dry sump-smering is een conventioneel oliecarter overbodig. Daardoor kan de motor, die al laag werd gemonteerd, nog eens 55 millimeter zakken. Daarmee is het zwaartepunt van de auto nog verder verlaagd, wat ideaal is voor een sportwagen met extreme bochtensnelheid. Naast een verbeterde wendbaarheid zorgt dry sump-smering voor een optimale motorsmering, zelfs bij hoge snelheden in bochten.

In de M178 maakt de dry sump-smering gebruik van een zuigpomp, een drukpomp en een extern oliereservoir met een inhoud van twaalf liter. Het systeem pompt in totaal negen liter olie rond. De oliezuigpomp onttrekt de olie direct uit het krukashuis, de cilinderkoppen en kleppentrein en voert de olie door naar het externe oliereservoir bij een pompvermogen van maximaal 250 liter per minuut. De olie blijft daar slechts vijf seconden alvorens opnieuw door de high-performance motor te worden rondgepompt. Efficiënte motorolieaanzuiging verbetert de motorefficiency nog verder. De on-demand aansturing van de oliedrukpomp houdt rekening met het motortoerental, de temperatuur en belastingkarakteristieken die door het motorstuurapparaat  worden opgeslagen. In het kader van een consequente lichtgewicht constructie van de motor zijn het onderste deel van het oliecarter en het oliereservoir beide vervaardigd uit kunststof.

Cilinderkoppen met zirkoniumlegering

De cilinderkoppen van de AMG 4.0-liter V8 biturbomotor zijn vervaardigd uit een zirkoniumlegering voor maximale weerstand tegen hoge temperaturen en thermische geleiding. Vier bovenliggende nokkenassen bedienen in totaal 32 kleppen. Verstelbaarheid van de nokkenassen aan de in- en uitlaatkant zorgt voor een uitstekende respons en optimaliseert de verbrandingscyclus voor iedere afzonderlijke cilinder. Geoptimaliseerde klepveren en een kleppentrein met klepstoters genereren aanvullende brandstofbesparing.

Directe inspuiting met gerichte verbranding

Een combinatie van biturbolading en directe brandstofinspuiting met gerichte verbranding verhoogt de thermodynamische efficiency, waarbij de brandstofconsumptie en de uitlaatgasemissies worden beperkt. Bijzonder  snelle en precieze piëzo-injectoren verstuiven de brandstof die onder hoge druk in de acht verbrandingskamers wordt gespoten. Meervoudige injectie geschiedt ‘on-demand’, waardoor een homogeen brandstof-luchtmengsel wordt gegarandeerd. De aanvoer van brandstof wordt elektronisch gestuurd en is volledig variabel bij een brandstofdruk tussen 100 en 200 bar.

Biturbo lading met 'hot inside V'

Anders dan gebruikelijk zijn beide uitlaatgasturboladers van de nieuwe M178 gemonteerd tussen de cilinderbanken in plaats van aan de buitenkant. De voordelen van deze constructie zijn een aanzienlijk compacter ontwerp van de V8, een optimale gewichtsverdeling tussen de voor- en achteras en de lage positie in het vooronder. De ‘hot inside V’ optimaliseert bovendien de toevoer van koele lucht naar de beide turbo’s. Elektronisch gestuurde omloopluchtkleppen zorgen voor een onmiddellijke en directe respons. De maximale turbodruk is 1,2 bar. De turboladers bereiken een maximale snelheid van 186.000 omwentelingen per minuut. Voor het verbrandingsproces worden 2,3 keer zoveel zuurstofatomen in de turbomotor geperst in vergelijking tot een atmosferische motor. De twee katalysators (gehuld in dunwandig keramisch materiaal direct achter de twee uitlaatgasturboladers) reageren zeer snel vanwege de kort achter elkaar geplaatste opstelling. Samen met de twee metalen katalysators onder de bodemplaat garandeert de M178 een effectieve emissiecontrole.

Sportuitlaatsysteem met variabele uitlaatkleppen

Fascinatie, emotie en herkenning: bij Mercedes-AMG is het motorgeluid een belangrijk onderdeel binnen het ontwikkelingstraject. De nieuwe GT heeft een sportuitlaatsysteem met volledig variabele kleppen in de uitlaat. Die bieden de bestuurder de mogelijkheid om variatie in het motorgeluid aan te brengen: afhankelijk van de gekozen stand ligt de nadruk daarbij op comfort tijdens lange afstanden, of op meer emotie, met een op de autosport geïnspireerde sound. De M178 heeft zijn eigen herkenbare geluid dat de familieband van de GT met de andere AMG-modellen benadrukt, maar dat hem tegelijkertijd ook onderscheidend maakt ten opzichte van alle andere high-performance auto’s.

Aan beide zijden van de einddemper bevindt zich een klep die variabel wordt bediend, afhankelijk van de transmissiestand, de vermogensbehoefte van de bestuurder en het motortoerental. Bij lage belasting en motortoerentallen blijven de kleppen gesloten. Daarbij leggen de uitlaatgassen een langere weg af en stromen ze door een extra dempingunit zodat het motorgeluid plezierig doch onderdrukt klinkt, waarbij nadrukkelijk hoorbare frequenties op efficiënte wijze worden weggefilterd. Wanneer de bestuurder accelereert, openen de kleppen zich op progressieve wijze. Daarbij volgt een deel van de uitlaatgassen nog de langere, akoestisch gedempte weg door het uitlaatsysteem en het andere deel de kortere afstand. Onder vollast bij hoge motortoerentallen worden beide kleppen geheel geopend, waardoor de inzittenden kunnen genieten van de krachtige, typerende sound van een AMG V8. Waarbij er geen enkele twijfel bestaat over het prestatiepotentieel van de 375 kW (510 pk) achtcilinder biturbo.

Efficiënte koeling van turbolucht, water en motorolie

Voor een optimaal vermogen, zelfs bij hoge buitentemperaturen, maakt Mercedes-AMG gebruik van indirecte lucht-water turboluchtkoeling. De turboluchtkoeler heeft een gescheiden watercircuit met een lage temperatuur. Als gevolg van het geoptimaliseerde doorstroomprofiel van de turboluchtkoeler is de temperatuur van de inlaatlucht maximaal 180 graden Celsius. De lage-temperatuurkoeler met het watercircuit zorgt ervoor dat de door de turbo’s samengeperste inlaatlucht op effectieve wijze wordt afgekoeld alvorens in de verbrandingskamers terecht te komen. Zelfs onder vollast wordt een lage inlaattemperatuur gewaarborgd. Een grote radiateur in het front van de auto zorgt voor de gecontroleerde koeling van het koelwater dat door het lage-temperatuurcircuit stroomt. Extreem korte luchtinlaatkanalen staan borg voor een optimale respons.

Het koelwater van de motor wordt gekoeld op basis van een efficiënt ‘cross-flow’ principe, een driefase thermostaat warmt het koelwater daarnaast sneller op. Omdat de waterpomp wordt aangedreven door een ketting in plaats van de gebruikelijke poly-V-riem, wordt een vereenvoudigd riemsysteem gebruikt met minder spankracht. Voordeel: minder verlies van aandrijfkracht. Met een doorstroomsnelheid van 420 liter pompt de waterpomp per minuut het equivalent van meer dan twee badkuipen vol water rond.

Een externe motoroliekoeler achter de voorspoiler van de Mercedes-AMG GT draagt bij aan het warmtemanagement van de V8-motor. Een tweefase oliepomp zorgt voor de circulatie van de olie en varieert de doorstroomhoeveelheid afhankelijk van de motorbelasting en het toerental, ten gunste van het brandstofverbruik. Bij hoge motortoerentallen stroomt er per seconde meer dan een liter olie door de olieleidingen en –kanalen. Voor gewichtsbesparing zijn tal van olie- en waterleidingen gemaakt van aluminium.

Geavanceerde oplossingen worden tevens toegepast voor secundaire motoronderdelen:

• Gescheiden koelluchtdoorvoer voor de thermisch hoog belaste turbo’s

• Actieve motorsteunen voor uitstekende zijwaartse dynamiek zonder comfortverlies

• Nevensystemen die op efficiënte wijze worden aangedreven door twee korte multiriemen met vier groeven. Intelligente plaatsing van de nevensystemen neutraliseert nagenoeg alle riemkrachten op de krukas.

• Tweemassavliegwiel met centrifugaalgewicht voorkomt torsievibraties in de aandrijflijn voor een soepele loop

• ECO start/stop functie en dynamomanagement om brandstof te besparen.

Hightech testbanken voor 470+ kW motoren

Er bevinden zich negen hightech teststations in Affalterbach voor de dynamische tests van AMG-motoren met een vermogen van meer dan 470 kW en meer dan 1.000 Nm. Deze testbanken bieden de mogelijkheid om een breed uiteenlopend aantal weg- en omgevingscondities te simuleren, om alle mogelijke situaties te kunnen testen. Koude of warme starts, bergpassen, stop&go verkeer of snelle ronden op de Nordschleife – in alle gevallen worden de motoren tot aan hun maximum getest. Zelfs verschillende luchtinlaattemperaturen en luchtvochtigheidsniveaus kunnen met de computer worden gestuurd.

Het doel van de uitgebreide tests is het meten van de prestaties van alle motorcomponenten, inclusief de secundaire onderdelen. Alle meetdata van de geteste motoren wordt systematisch vergeleken en geëvalueerd met behulp van herproduceerbare testmethoden. Om de hoogste kwaliteit gedurende de complete levensduur van een motor te garanderen, ondergaan nieuwe AMG-motoren duizenden uren van duurtests.

Tegelijkertijd ondergaan de eerste testmotoren intensieve tests tijdens praktijkproeven. Het gestandaardiseerde testprogramma van Mercedes-AMG omvat alle mogelijke klimaatzones en routeprofielen, variërend van de ijzige kou in Noord-Zweden tot aan de genadeloze hitte van Death Valley (VS), en van snelle ronden op de Nordschleife en de hoge-snelheidsbanen van Nardo (Italië) en Papenburg tot aan stop&go stadsverkeer in de spits.

Een traditie van handvervaardigde kwaliteit: ‘one man, one engine’

De AMG 4.0-liter V8 biturbomotor wordt in Affalterbach vervaardigd op basis van de ‘one man, one engine’ filosofie. In de AMG motorfaciliteit assembleren hooggekwalificeerde monteurs de high-performance motoren met de hand op basis van strenge kwaliteitsnormen. De handtekening van de monteur op de AMG motorafdekplaat vormt het bewijs van deze exclusieve motorproductiemethode en staat synoniem voor maximale kwaliteit en technologie-overdracht vanuit de autosport, uiteenlopend van Formule 1 en DTM tot klantensportactiviteiten met de SLS AMG GT3.

Lange traditie van krachtige AMG V8-motoren

Krachtige achtcilindermotoren zijn onlosmakelijk verbonden met de geschiedenis van Mercedes-AMG. In 1971 zorgde de onderneming (die werd opgericht in 1967) voor beroering met de 300 SEL 6.8 AMG die tijdens de 24-uurs race op Spa-Francorchamps een tweede plaats en een klasseoverwinning behaalde. In technisch opzicht was de AMG gebaseerd op de Mercedes-Benz 300 SEL 6.3 met de M100 V8. Met een vermogen van 184 kW (250 pk) bij 4.000 tpm en een topsnelheid van 220 km/u was deze luxe sedan Duitsland’s snelste productieauto van dat moment. Bekende tuningsingrepen en een vergrote cilinderinhoud van 6.330 naar 6.835cc resulteerden in een toename in motorvermogen naar 315 kW (428 pk) bij 5.500 tpm en een koppel dat steeg van 500 naar 608 Nm.

Nog zo’n belangrijke motor in de AMG-historie was de M117, de eerste achtcilinder van AMG met vier kleppen per cilinder. Met een inhoud van 5,6 liter, 265 kW (360 pk) en 510 Nm aan koppel accelereerde deze V8 in de 300 CE 5.6 AMG naar een topsnelheid van 303 km/u. In 1987 was de coupé daarmee de snelste Duitse serieproductieauto en Amerikaanse AMG-liefhebbers noemden hem ook wel liefkozend ‘The Hammer’.

De AMG 5.5-liter V8 met supercharger uit 2001 is nog zo’n mijlpaal in de geschiedenis van de motorontwikkeling van AMG. De M113 K was goed voor 428 kW (582 pk) en 800 Nm aan trekkracht. De AMG 5.5-liter V8 met supercharger uit de SLR McLaren dateert van 2003 en was zelfs nog krachtiger. Deze M155 genereerde 478 kW (650 pk) en 820 Nm. In 2005 volgde het debuut van de AMG 6.3-liter V8 die bekendstaat als de M156 en afhankelijk van het model 386 kW (525 pk) en 630 Nm op de schaal bracht. De eveneens 6,3 liter metende M159 was exclusief voorbehouden aan de SLS AMG en leverde een vermogen van 420 kW (571 pk) en een maximumkoppel van 650 Nm. In de SLS AMG Coupé Black Series bracht de M159 het zelfs tot 464 kW (631 pk).

De AMG 5.5-liter V8 biturbo M157 genereerde afhankelijk van het model tussen de 386 kW (525 pk) en 430 kW (585 pk), en onderscheidde zich met een maximaal koppel tussen de 700 en 900 Nm. De M157 wordt gezien als de meest efficiënte motor in zijn vermogens- en cilinderinhoudklasse.

Met een hoog specifiek vermogen van 128 pk/liter en een verbruik dat aanzienlijk onder de 10 liter op 100 km (NEDC gecombineerd) ligt, voegt de AMG 4.0-liter V8 biturbomotor een nieuw hoofdstuk toe aan die lange traditie van krachtige V8-motoren van Mercedes-AMG.