Podrobně o exkluzivním technicky dokonalém osmiválci Mercedes-Benz

Motor o výkonu 420 kW/571 k a točivém momentu 650 Nm má strhující nárůst otáček a emocionální zvuk a spotřebu paliva pouze 13,2 l na 100 km.

Kdo otevře téměř dva metry dlouhou kapotu vozu SLS AMG, spatří fascinující vysokovýkonný motor vyvinutý exkluzivně pro tento nový model s křídlovými dveřmi vyklápěnými směrem vzhůru.

Tento osmiválcový agregát s objemem 6,3 litru umístěný vpředu za nápravou (mid-ship) je uzpůsobený provozu ve vysokých otáčkách, jeho mazání je vyřešeno suchou klikovou skříní a vysokému výkonu napomáhá optimalizace sání i výfuku. Výkonovým maximem 420 kW/571 k při 6800/min a 650 Nm při 4750 otáčkách je AMG 6,3 litrový motor v uspořádání V8 nejsilnějším sériově vyráběným osmiválcem s atmosférickým sáním na světě. Z klidu zrychluje tento vůz vyráběný v Affalterbachu na 100 km/h za 3,8 s, jeho nejvyšší rychlost je elektronikou omezena na 317 km/h. Ve spojení s hmotností 1620 kg vychází velice atraktivní hodnota výkonové hmotnosti – pouhých 3,86 kg/kW (2,84 kg/k).

Cíleným využitím opatření optimalizujících spotřebu má Mercedes SLS AMG v příslušné kolonce uvedenou hodnotu 13,2 l na 100 km. Vysoký točivý moment 6,3 litrového motoru je přenášen prostřednictvím mimořádně lehkého hnacího hřídele na dvouspojkovou převodovku AMG se sedmi převodovými stupni, která je umístěná na zadní nápravě a s blokem motoru jí propojuje torzní roura („Torque Tube“).

Nový osmiválec s atmosférickým plněním pro SLS AMG byl vyvinut ze základního motoru M156, který používá např. Mercedes-Benz E 63 AMG (386 kW/525 k) s točivým momentem 630 Nm. Nejdůležitější změny byly provedeny na sání a výfuku, olejovém hospodářství a klikovém mechanismu. Nová konstrukce, která se týkala celkem 120 dílů a komponentů, vycházela ze zkušeností získaných 40tiletou aktivitou v motoristickém sportu.

Po konstrukční stránce je motor M 159 obdobně jako již M 156 vyvinut kompletně firmou AMG. Kombinace koncepce preferující vysoké otáčky a velký pracovní objem propojuje to nejlepší ze dvou světů: perfektní vytáčení a zároveň značný silový nárůst již od nízkých otáček. Nový V8 motor pro vůz s křídlovými dveřmi dává na klikovém hřídeli již od 2500 otáček moment 545 Nm, přičemž jeho nejvyšší hodnota 650 Nm je k dispozici od 4750 otáček za minutu. To je víc než u všech ostatních motorů této objemové třídy s atmosférickým sáním dávající obdobný výkon. Osmiválec umožňuje dynamický rozjezd, rázný nárůst rychlosti a radost z jízdy na nejvyšší úrovni, ale také jízdu označovanou za běžnou či poklidnou.

Nejdůležitější údaje o motoru Mercedes-Benz SLS AMG:

? elektronicky omezeno

Optimalizované plnění válců nově koncipovaným systémem

Základem pro navyšování výkonu a točivého momentu motoru byla optimalizace plnění válců. Nové uspořádání vedení nasávaného vzduchu vede ke snížení tlakových ztrát; kompletní přepracování ventilového rozvodu vylepšuje dynamiku plynů. Nově vyvinuté hořčíkové sací potrubí dostalo přesně na sebe navazující délky vytvářející rezonanční plnění. Osm sacích vstupů s délkou 290 milimetrů a průměrem 51,5 milimetrů slouží k dopravě vzduchu do spalovacích prostorů. Za novými filtry s objemem téměř 9500 cm3 jsou umístěny dvě škrtící klapky o průměru 74 milimetrů. Jejich elektronicky řízené přestavování je prováděno neuvěřitelnou rychlostí: do jejich plného otevření uplyne pouhých 150 milisekund. Výsledkem je úžasně rychlá odezva. Dva měřiče hmotnosti protékaného vzduchu využívající metodu vrstvových odporů ve formě filmu nanesených na skleněný podklad v mřížkované vložce dodávají řídící jednotce potřebné informace o teplotě a hustotě nasávaného vzduchu.

Další pozoruhodností motoru V8 je jeho náročný rozvod ventilů, vycházející z výkonných agregátů AMG využívaných v motoristickém sportu. 32 ventilů v hlavě válců ovládají hrníčková zdvihátka, jejichž konstrukce umožňuje provozní tuhost systému a tím i vysoké otáčky při zároveň velkých průtočných průřezech, z čehož těží hodnoty výkonu a točivého momentu. Velkoryse dimenzované sací ventily mají průměr 40 milimetrů, jejich protějšky u výfuku pak 34 milimetrů. Na rozdíl od závodního motoru je tady využit bezúdržbový rozvod s hydraulickým vymezováním ventilové vůle.

Plynulé ovládání čtyř vačkových hřídelů v hlavě válců

Všechny čtyři vačkové hřídele mají plynulé a variabilní ovládání v rozsahu 42 stupňů. Natáčení vačkových hřídelů na sací i výfukové straně, které se děje v závislosti na zatížení a otáčkách umožňuje vysoké hodnoty výkonu i točivého momentu, stabilní volnoběžný chod a především nízké emise škodlivin. Podle otáček lze měnit překrytí ventilů pro optimální plnění spalovacích prostorů zápalnou směsí a co nejúčinnější odstranění spalin. Variabilitu vačkových hřídelů zajišťuje elektrohydraulický systém, na který dohlíží elektronická řídící jednotka motoru.

Akusticky odladěný výfukový systém s dvojicí sběrného potrubí

U sportovního výfukového systému se vyžaduje nejen jeho optimalizace z hlediska výkonu motoru, ale také odpovídající akustický projev. Rozdělené sběrné potrubí s exaktně na sebe odladěnými délkami jednotlivých komponentů – což odpovídá také nárokům vyplývajícím z motoristického sportu – se stará o optimální výměnu náplně pracovních válců zvyšující výkon a točivý moment motoru. Velkoryse dimenzované průměry nově vyvinutého, dvouproudého výfukového zařízení snižují jeho protitlak. Dva relativně malé tlumiče pod podlahou a další velkoobjemový tlumič uložený vzadu napříč podporují optimální rozložení hmotnosti.

Velký důraz kladli experti AMG na zvukový vjem tohoto velkoobjemového motoru. Řadou náročných experimentů byla nakonec získána syntéza vyžadované dynamiky a pro Mercedes typické vysoké úrovně cestování na dlouhé vzdálenosti. Úkolem odborníků bylo potlačit rušivou hlučnost a zvýraznit frekvence typické pro sportovní vůz. Zároveň ale platilo, že musí být dodrženy všechny předpisy – jako je např. hlučnost kolem projíždějícího vozu. Ze dvou koncovek výfukového potrubí vychází zvuk charakteristický pro osmiválec, který znalcům okamžitě signalizuje: to je pravý AMG. Dva na protitlak optimalizované keramické katalyzátory umístněné těsně za sběrným výfukovým potrubím a dva kovové katalyzátory pod podlahou umožňují efektivní očistu spalin a dodržení aktuálních i připravovaných limitů norem jako EU5, LEV 2 a U-LEV.

Mazání suchou klikovou skříní pro snížení těžiště vozu

Podstatným kriteriem technické koncepce vozu SLS AMG bylo umístění motoru. Aby došlo ke snížení těžiště vozu a rovnoměrnému rozdělení hmotnosti mezi přední a zadní nápravu, bylo třeba motor zabudovat co nejníže a zároveň posunout směrem ke středu vozu. Řešení, vidlicový osmiválec umístit za přední nápravu a zkombinovat ho s převodovkou v tzv. transaxle uspořádání, vedlo k rozložení hmotnosti v poměru 47/53 %, který je pro sportovní vůz typický.

Nízké uložení motoru umožnilo jeho přepracování na mazání se suchou klikovou skříní, což má za následek, že nebylo zapotřebí použít obvyklou olejovou vanu. Mazaní se suchou klikovou skříní motoru M 159 se skládá ze sacího čerpadla, čerpadla tlakového a z olejové nádržky s objemem 5 litrů umístněné před motorem. Celkem v tomto systému cirkuluje 13,5 litru motorového oleje. Sací čerpadlo odvádí olej přímo z klikové skříně a hlav válců a dopravuje ho v množství maximálně 700 litrů za minutu do externí olejové nádrže. Odsávání oleje zlepšuje ještě dále již tak vysokou účinnost motoru.

Tlakové čerpadlo dopravuje olej z externí nádrže zpět do motoru a zajišťuje tak jeho spolehlivé mazání i při vysokých hodnotách příčného zrychlení, které umožňuje jízda na uzavřené závodní dráze. Regulace tlakového čerpadla podle aktuální potřeby mazání se orientuje podle řídící jednotky, která vychází z otáček, teploty a zátěže motoru. To vede ke snížení ztrátového výkonu v motoru a k redukci spotřeby paliva. O efektivní chlazení motorového oleje se starají v předních podbězích umístěné dva objemné chladiče s integrovaným tlačným ventilátorem.

Další, poprvé v motoru pro SLS AMG využitou, inovací je tzv. koncepce plynové pružiny. Tady se pod pracovním pístem během jeho pohybu k dolní úvrati využívá energie komprimovaného vzduchu v těsné klikové skříni při zpětném pohybu pístu k horní úvrati. Tento princip snižuje ztráty prouděním, přičemž další pozitivní efekt je výrazně zvýšená pevnost klikové skříně. S koncepcí plynové pružiny bylo možné snížit spotřebu o 1,5 procenta při současném navýšení výkonu o 7 kW/9,5 k.

Nejvyšší pevnost a optimální řešení lehké stavby i u motoru

K novinkám patří také osm kovaných pístů, které jsou celkově o 0,5 kilogramu lehčí než písty odlévané. Snížení kmitajících hmot zlepšuje reakce na příkazy a vytáčení motoru. O co nejlepší chlazení vysoce namáhaných pístů se starají trysky oleje s tlakovou regulací umístěné v klikové skříni. Dalším opatřením ke snížení hmotnosti je vypuštění ocelových vložek pro uložení hlavních ložisek klikového hřídele. Kliková skříň motoru M 159 je provedena celá v hliníkové slitině a její hmotnost se oproti motoru M 156 snížila o 4 kg. O snížení hmotnosti se postaraly také hliníkové šrouby, které jsou o asi 0,6 kg lehčí nežli šrouby ocelové. Hmotnost motoru V8 (suchá) se po této optimalizaci dostala na 205 kg, což představuje bezkonkurenční výkonovou hmotnost 0,36 kg/k.

Blok motoru a hlavy válců jsou vyrobeny z hliníko-hořčíkové slitiny (AlSi7 a AlSi17), která s ohledem na hmotnost, tepelné a mechanické zatížení nebo mez únavy představuje optimální řešení. Pro osm kluzných ploch pracovních válců motoru M 159 využili specialisté od AMG obdobně jako u motoru M 156 náročnou technologii, která vytváří na tření optimalizovanou vrstvu (technologie LDS – Lichtbogen-Draht-Spritzen). Přednostmi tohoto patentovaného procesu je značně snížené tření a opotřebení a také trvanlivost. Oproti běžným způsobem upraveným kluzným plochám přináší technologie LDS také výrazně vyšší tvrdost povrchu. U motoru AMG V8 je tato tvrdost oproti konvenčním kluzným plochám vložek ze šedé litiny dvojnásobná – což při posouzení odborníka znamená opravdu značný posun.

Další high-tech komponenty a systémy převzaté z motoru M 156:

• Jemně vyvážený klikový hřídel z kované oceli;
• Kapalinové chlazení hlavy válců využívající termicky vysoce účinný princip s příčným prouděním, uplatňovaný u závodních motorů;
• Variabilní řízení chladící kapaliny pro optimální účinnost;
• Počítačem řízená dodávka paliva čerpadlem integrovaným do nádrže.

Nově vyvinutý chladící modul v hmotnostně optimalizovaném provedení

Kapalinové chlazení přebírá velký, za čelní maskou umístěný chladící modul, ve kterém je integrován také kondenzátor klimatizace a chladič oleje pro posilovač řízení. Tímto novým uspořádáním se ušetřily oproti dosavadnímu řešení praktikovaném u motoru M 156 4 kg při současném navýšení jeho výkonnosti. Horký vzduch z tohoto prostoru odsává těsně za chladičem umístěný ventilátor.

Výkonná řídící jednotka přebírá dohled nad generátorem

Řídící jednotka motoru Bosch ME 9.7 AMG má na starosti také funkci generátoru, což je dalším opatřením snižujícím spotřebu paliva. Čidla sledují stav nabití palubního akumulátoru a pokud je dostatečné, výkon generátoru se snižuje. Pro dobití akumulátoru využívá systém také fáze, kdy se vůz pohybuje setrvačností nebo brzdí. Pohybová energie se procesem rekuperace přeměňuje na energii elektrickou.

Cílenou kombinací efektivitu zvyšujících opatření bylo možné dosáhnout spotřebu 13,2 litru benzínu kvality Super. Je to jistě hodnota velice příznivá, bereme-li v úvahu, že Mercedes-Benz SLS AMG patří k nejvýkonnějším vozům ze segmentu supersportovních.

Výroba motorů v Affalterbachu

Nový výkonný motor V8 pro model SLS AMG je vyráběn v moderní motorárně AMG v duchu filozofie „One man, one engine“. To znamená, že kompletně celý motor ručně montuje vždy jeden jediný technik, což stvrzuje svým podpisem na destičce připevněné k agregátu. Estetickým zážitkem je také design tohoto vidlicového osmiválce: počínaje novým lakováním krytu hořčíkového sacího potrubí v barvě titanové šedi s dvojicí perfektně provedených symbolů firmy AMG a konče karbonovým zakrytím motoru dodávaným na přání.

AMG sedmistupňová dvouspojková převodovka s RACE START

Ideálním partnerem tohoto výkonného osmiválce s atmosférickým plněním je bezesporu AMG SPEEDSHIFT DCT 7 – sportovní převodovka. Za tímto označením se skrývá nově vyvinutá dvouspojková převodovka se sedmi stupni, čtyřmi jízdními programy a funkcí RACE-START. K silným stránkám této techniky, která má svůj původ v motoristickém sportu, patří spontánní změna převodových stupňů prakticky bez přerušení toku hnací síly, dále regulační strategie řazení šitá přesně na míru a nárůst komfortu řazení. AMG SPEEDSHIFT DCT 7 je speciálně přizpůsobená vysokootáčkovému 6,3 litrovému motoru AMG tím, že optimalizuje odstupňování jednotlivých převodů v malých posunech otáček. Prakticky to znamená, že nová převodovka umožňuje řidiči ještě dynamičtější fáze zrychlování.

AMG DRIVE UNIT se čtyřmi jízdními programy pro ještě vyšší radost z jízdy

Centrálním místem pro řazení sedmistupňové sportovní převodovky AMG SPEEDSHIFT DCT a všech funkcí souvisejících s dynamikou je AMG DRIVE UNIT. Nalevo od nové páky voliče převodovky E-SELECT je umístěn elektronický otočný spínač, který dává na výběr jeden ze čtyř jízdních programů včetně aktivace funkce RACE START.

Převodovka s dvojicí spojek umožňuje řazení směrem nahoru pod plnou zátěží jak v automatizovaném režimu, tak v režimu manuálním, ve kterém se změna převodového stupně provádí AMG páčkami na volantu. Řidič disponuje čtyřmi různými jízdními programy od komfortního po extrémně sportovní: „C“ (Controlled Efficiency), „S“ (Sport), „S+“ (Sport plus) a „M“ (Manuell).

V programu Controlled Efficiency je již při nízkých otáčkách využíván vysoký točivý moment motoru, aby bylo možné co nejrychleji zařadit vyšší rychlostní stupeň. Tím spojené zvětšení sacího průřezu (snížení ztrát škrcením) vede k poklesu spotřeby. Využití oblasti s nízkými otáčkami má za následek redukci hlučnosti motoru. Controlled Efficiency ale znamená také komfortní změnu převodových stupňů a „měkkou“ charakteristiku zdvihu pedálu, která vozu přiřazuje klidnou jízdu.

Program „S“ vytáčí jednotlivé řadící stupně výš, také řazení směrem dolů je spontánnější a změna řazení je asi o 20 % rychlejší než v poloze „C“. Změna na jízdní program „S+“ přináší ještě další zkrácení doby přeřazení asi o 20 %.

Ovšem nejrychlejší je sportovní program „M“. Tady reaguje AMG 6,3 litrový motor V8 ještě jedovatěji, když AMG dvouspojková převodovka mění rychlostní stupně o dalších asi 10 % rychleji: řazení tady probíhá během necelých 100 milisekund. To znamená, že oproti programu „C“ je tento režim o 50 % rychlejší. O tom, jak řidič v manuálním režimu „M“ řadí informuje funkce integrovaná v kombinovaném přístroji AMG. Tvoří ji sedm svítících diod LED v barevném uspořádání bílá, žlutá a červená, přičemž čím rychleji se otáčky motoru blíží hranici 7200/min, tím více diod svítí a červená pak upozorňuje na to, že přeřazení je nutné.

Optimální záběr prostřednictvím funkce RACE START

Maximální dynamiku zaručuje funkce RACE START. Tady musí řidič u stojícího vozu aktivovat sportovní funkci ESP® a levou nohou přidržet brzdový pedál. Po volbě funkce RACE START u spínače na převodovce se na AMG centrálním displeji objeví bezpečnostní dotaz. Jakmile řidič funkci RACE START potvrdí, stačí plně prošlápnout plynový pedál a uvolnit brzdu. Optimální otáčky pro rozjezd jsou automaticky regulovány a supersportovní SLS AMG zrychluje s optimálním záběrem – na přání až do maximální rychlosti. Protože převodovka DTC v tomto případě mění rychlostní stupně v nejkratších možných časech, řidič manuálně neřadí.

Automatická funkce s meziplynem pro ještě větší zážitek

V jízdních programech „S“ (Sport), „S+“ (Sport plus) a „M“ (Manuell) se aktivuje funkce automatického meziplynu. Každé manuální i automatické odřazení směrem dolů provází přesně dávkovaná porce meziplynu se stoupajícím zvýrazněním od „S“ po „M“. Touto funkcí získává řidič ještě větší zážitek z jízdy. Ale téměř bez zatížení provedené odřazení minimalizuje reakce na změnu rychlostního stupně, což se pozitivně odráží speciálně na brždění před zatáčkami na závodní dráze a zvyšuje bezpečnost jízdy na mokré nebo kluzké vozovce.

Nová AMG dvouspojková převodovka přesvědčuje svými kompaktními rozměry a svojí nízkou hmotností pouhých 136 kilogramů včetně diferenciálu. Tím, že je vyrobena z lehké slitiny a nebyl použit konvenční měnič momentu, došlo k nárůstu účinnosti, což umožnilo výrazný pokles spotřeby. Ve skříni převodovky je integrována mechanická lamelová závěra diferenciálu umožňující optimální trakci v podmínkách sportovní jízdy.

Torque Tube s karbonovým hnacím hřídelem mezi motorem a převodovkou

Sportovní sedmistupňová převodovka AMG SPEEDSHIFT DTC vytváří prostřednictvím spojovací torzní roury („Torque Tube“) jeden celek s osmiválcovým motorem. Motor je s převodovkou uloženou na zadní nápravě (tzv.princip transaxle) pevně propojen tak, že účinně odolává jak ohybovým namáháním, tak namáháním v krutu, přičemž se oba tyto celky vzájemně silově podporují. Toto náročné řešení dovoluje kompletní hnací větev vytvořit bez jinak nutných tolerancí, což přináší výhody v dynamice i v komfortu jízdy. 1,64 metrů dlouhou torzní rouru tvoří hliníkový odlitek vážící 25 kilogramů a v ní otáčkami motoru rotuje hnací hřídel. Obdobně jako u vozu Mercedes-Benz třídy C jezdícího závody DTM je tento hřídel vyrobený z karbonových vláken, takže i přes jeho vysokou pevnost váží pouhých 4,7 kg. Tím je tento hnací hřídel s délkou 1,71 metru, který musí na dvouspojkovou převodovku přenášet točivý moment motoru o velikosti 650 Nm, asi o 30 % lehčí nežli jeho ocelová varianta. V torzní rouře je ještě umístěn tlumič torzních kmitů vyvinutý pro tento typ konstrukce. Tím, že spolehlivě eliminuje kmity a vibrace, optimalizuje akustický i jízdní komfort.