Motor: Kraftvoll, innovativ und effizient

17.11.2014
Der AMG 4,0-Liter V8-Biturbomotor ist eine Neuentwicklung und das Sportwagenherz des neuen Mercedes-AMG GT. Zu den Stärken des innovativen Achtzylinders zählen überragende Leistungsentfaltung, gezielter Leichtbau sowie hohe Effizienz und Umweltverträglichkeit. Mit einem Leistungsspektrum von 340 kW (462 PS) bis 375 kW (510 PS) und einem maximalen Drehmoment von 600 bis 650 Newtonmetern bietet der neue AMG-V8 Werte auf Rennsportniveau. Der neue Sportwagenmotor folgt einer eindrucksvollen V8-Tradition und führt sie mit zukunftsweisenden Akzenten fort.
Leistungsstarke V8-Motoren zählen seit jeher zur Kernkompetenz von AMG, der Performance Marke von Mercedes-Benz. Am Standort Affalterbach entstehen innovative und faszinierende High-Performance Aggregate. Die Mercedes-AMG GmbH ist für Entwicklung und Produktion völlig eigenständig verantwortlich.
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:
 
Mercedes-AMG GT S
Mercedes-AMG GT
Zylinderanordnung
V8
V8
Zylinderwinkel
90°
90°
Ventile pro Zylinder
4
4
Hubraum
3982 cm3
3982 cm3
Bohrung x Hub
83,0 x 92,0 mm
83,0 x 92,0 mm
Zylinderabstand
90 mm
90 mm
Verdichtungsverhältnis
10,5 : 1
10,5 : 1
Leistung
375 kW (510 PS) bei 6250/min
(6000-6500/min*)
340 kW (462 PS) bei 6000/min
Leistung pro Liter
94,2 kW/Liter
128 PS/Liter
85,4 kW/Liter
116 PS/Liter
Max. Drehmoment
650 Nm bei 1750-4750/min
(1750-5000/min*)
600 Nm bei 1600-5000/min
Drehmoment pro Liter
163,2 Nm/Liter
150,7 Nm/Liter
Maximaldrehzahl
7.200/min
7.200/min
Maximaler Ladedruck
1,2 bar
1,1 bar
Spitzendruck
140 bar
140 bar
Motorgewicht (trocken)
209 kg
209 kg
Abgasnorm
Euro 6
Euro 6
* in Verbindung mit AMG DYNAMIC PLUS Paket
Souveräne Kraftentfaltung fein dosierbare Leistungsabgabe
Der AMG M178 als neuestes Mitglied der Mercedes-Benz BlueDIRECT Motorenfamilie zeichnet sich durch eine souveräne Kraftentfaltung und Leistungswerte auf Rennsportniveau aus. Sein emotionaler, unverwechselbarer AMG V8-Motorsound fasziniert ebenso wie das spontane Ansprechverhalten und die hohe Durchzugskraft. Ein Synonym für die gute Fahrbarkeit ist der Drehmomentverlauf: Beim GT S steht der Maximalwert von 650 Newtonmetern steht im breiten Bereich von 1750 bis 4750 Umdrehungen parat – wenn sich der Kunde für das optionale AMG DYNAMIC PLUS Paket entscheidet, sogar bis 5000 Umdrehungen.
Darüber hinaus begeistert der neue Achtzylinder durch seine fein dosierbare Leistungsabgabe, die der eines Saugmotors in nichts nachsteht. Ein Entwicklungsziel, in das die Motorenspezialisten von AMG ganz besonders viel Herzblut investiert haben und das ihre hohe Kompetenz unterstreicht. Den Fahrer überzeugt der AMG Motor, speziell im M- oder RACE-Modus der anwählbaren Fahrprogramme, durch eine lineare Leistungsentfaltung, was die Beherrschbarkeit im Grenzbereich wesentlich vereinfacht. Um dies zu gewährleisten, berücksichtigt die Motorelektronik sogar den momentanen Fahrzustand und verarbeitet auch auftretende Querkräfte.
Benzin-Direkteinspritzung der dritten Generation mit Piezo-Injektoren
Der Achtzylinder mit 3982 Kubikzentimetern Hubraum ist technisch eng mit dem AMG 2,0-Liter-Turbomotor aus A 45 AMG, CLA 45 AMG und GLA 45 AMG verwandt, dem aktuell stärksten serienmäßigen Vierzylindermotor der Welt. So verfügen beide AMG Motoren über ein identisches Bohrung-/Hub-Verhältnis – ein Garant für ausgeprägte Drehfreude. 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.
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 140 bar. Die Zylinderlaufbahnen in NANOSLIDE® Technologie sind doppelt so hart wie konventionelle Graugusslaufbuchsen.
NANOSLIDE® wurde ab 2000 von der Daimler-Forschung entwickelt und ist seit 2006 bisher bei über 200.000 Motoren im Einsatz. Das weltweit erste Aggregat mit NANOSLIDE® Technologie war ein AMG V8: Der M156 als überaus erfolgreicher 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.
Eine weitere Maßnahme, die Reibung und damit den Verbrauch zu reduzieren, ist die sogenannte Brillenhonung: Bei diesem aufwendigen Prozess wird die mechanische Oberflächenbehandlung der Laufbuchsen im sogenannten „verschraubten“ Zustand durchgeführt. Hierfür wird anstelle des später montierten Zylinderkopfs eine Art Brille auf das Kurbelgehäuse geschraubt. Somit werden eventuelle Zylinderverzüge bei der Endmontage bereits während der Honung der Zylinderlaufbahnen berücksichtigt, beziehungsweise eliminiert. Dadurch profitieren 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.
Hohe Steifigkeit für gute Motorakustik und Schwingungskomfort
Um die Motorakustik und den Schwingungskomfort zu verbessern, wurde das Kurbelgehäuse in puncto Steifigkeit optimiert. Durch die Integration des Steuergehäuses in den Kurbelgehäuseguss konnten Trennstellen minimiert und die Steifigkeit erhöht werden. Dies kommt vor allem den entstehenden Kettentriebsgeräuschen zugute.
Auch im Bereich der Anbindung Motorträger und Getriebe wurde großes Augenmerk auf eine Steifigkeitserhöhung gelegt. Durch diese konstruktiv erarbeiteten Maßnahmen erfüllt der V8-Sportwagenmotor hinsichtlich Akustik und Schwingungen die höchsten Maßstäbe.
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. Als Beweis für gezielten Leichtbau ist der Öltank aus Kunststoff gefertigt.
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 beim GT S beträgt 1,2 bar, beim GT 1,1 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.
Performance Abgasanlage mit vollvariabel gesteuerten Abgasklappen
Faszination, Emotionalität und Wiedererkennungseffekt: Bei Mercedes-AMG ist der Motorsound ein wichtiges Entwicklungsziel. Beim GT S kommt eine Performance Abgasanlage mit vollvariabel gesteuerten Abgasklappen zum Einsatz. Die schaltbare Abgasanlage ist als Wunschausstattung auch für den Mercedes-AMG GT erhältlich.
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 S zwar als Mitglied der AMG-Familie auszeichnet, ihn jedoch von allen anderen High-Performance-Automobilen deutlich abhebt.
Links und rechts neben dem Endschalldämpfer sitzt jeweils eine Abgasklappe, die je nach Fahrprogramm, Leistungswunsch des Fahrers und Motordrehzahl kennfeldgesteuert stufenlos betätigt wird. Bei niedrigen Lasten und Motordrehzahlen bleiben die Klappen geschlossen. Dadurch legen die Abgase einen längeren Weg zurück und strömen durch ein zusätzliches Dämpferelement, sodass der Motorklang angenehm unauffällig bleibt und störende Frequenzen wirkungsvoll verhindert werden. Beschleunigt der Fahrer, öffnen sich die Klappen stufenlos, sodass zwar ein Teil der Abgase den längeren akustisch gedämpften, der überwiegende Teil jedoch den kurzen Weg zurücklegt. Bei Volllast und höheren Drehzahlen sind beide Klappen komplett geöffnet, sodass die Insassen den betont kraftvollen, AMG-typischen V8-Sound genießen können. Im Klartext: Man hört und spürt, welche Performance im Achtzylinder-Biturbomotor steckt.
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, zweistufigen Niedertemperatur-Wasserkreislauf versorgt. Die wasserdurchströmten 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 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 zwei parallel geschaltete Hochtemperaturkühler sowie einen besonders leistungsfähigen 1-Kilowatt-Sauglüfter. Ein dreistufiger Thermostat sorgt für eine schnelle 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. Er befindet sich strömungsoptimiert angeordnet in der Frontschürze. Die Umwälzung des Motoröls übernimmt eine zweistufig geregelte 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.
Aber auch in der Peripherie des Motors kommen aufwendige Lösungen zum Einsatz:
  • Separater Passiv-Luftkanal für die thermisch hoch belastete Abgasturbolader
  • Dynamische Motor- und Getriebelager für exzellente Querdynamikperformance bei gleichzeitig hohem Komfort (Option)
  • 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
Hightech-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.
Funktions- und Dauerlauf-Erprobung am Prüfstand für höchste Qualität
Ziel der aufwendigen 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. Zur Sicherstellung höchster Qualitätsstandards über die gesamte Lebensdauer absolvieren neue AMG Motoren allein mehrere Tausende Stunden Dauerlauf auf dem Prüfstand.
Ausgiebige Versuchsfahrten in allen Klimazonen der Erde
Parallel dazu werden die Versuchsmotoren in verschiedenen Erprobungsfahrzeugen intensiv geprüft. Das standardisierte Testprogramm von Mercedes-AMG umfasst alle Klimazonen und Streckenprofile, von klirrender Kälte am Polarkreis in Nordschweden, erbarmungsloser Hitze im Death Valley (USA), schnellen Runden auf der Nürburgring-Nordschleife und den Hochgeschwindigkeitsovalen von Nardo (Italien) und Papenburg bis zum Stop-and-go zur Rush Hour im Stadtverkehr. Dadurch stellt es höchste Anforderungen an die Alltagstauglichkeit, Zuverlässigkeit und Dauerhaltbarkeit der neuen Motorgenerationen.
Motorenproduktion in Handarbeit: „ One man, one engine“
Der AMG 4,0-Liter V8-Biturbomotor wird nach dem Prinzip „one man, one engine“ in Affalterbach hergestellt. In der AMG Motorenmanufaktur fertigen hoch qualifizierte 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. Sie ist Garant für höchste Qualität und Technologietransfer aus den Rennserien – von der Formel 1, über DTM, bis hin zum Kundensport-Engagement.
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Mercedes-AMG GT,  Lithium-Ionen-Batterie
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