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Mercedes AMG: IN DETTAGLIO il nuovo motore biturbo V8

Il motore biturbo V8 da 4 litri AMG è il frutto di un lavoro di progettazione nuovo e rappresenta il cuore da autentica supersportiva della nuova Mercedes-AMG GT. L’innovativo otto cilindri si contraddistingue per un’eccezionale erogazione di potenza, una struttura leggera intelligente, elevata efficienza e compatibilità ambientale

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Mercedes-AMG presenta un altro capolavoro tecnologico. Il motore biturbo V8 da 4 litri AMG è il frutto di un lavoro di progettazione nuovo e rappresenta il cuore da autentica supersportiva della nuova Mercedes-AMG GT. L’innovativo otto cilindri si contraddistingue per un’eccezionale erogazione di potenza, una struttura leggera intelligente, elevata efficienza e compatibilità ambientale. Con una potenza di 375 kW (510 CV) e coppia massima di 650 Nm, il nuovo V8 AMG offre le prestazioni di una vettura da gara. Il nuovo propulsore si inserisce nell’ambito di una straordinaria tradizione di motori V8, iniziata nel 1967 con l’M100 della leggendaria race car 300 SEL 6.8 AMG, ed alimenta tale tradizione all’insegna dell’innovazione.

I potenti motori V8 sono da sempre una delle punte di diamante di AMG, il marchio High Performance della Stella. Nello stabilimento di Affalterbach vengono realizzati propulsori ad alte prestazioni esclusivi ed innovativi e Mercedes-AMG GmbH è responsabile di sviluppo e produzione.

Tobias Moers, Presidente del Board of Management di Mercedes-AMG GmbH, ha dichiarato: “I motori a otto cilindri sono un elemento essenziale della filosofia AMG e parte integrante della promessa della filosofia ‘Driving Performance’. Sono certo che anche il V8 biturbo della nuova GT entusiasmerà i nostri Clienti!”

Christian Enderle, Responsabile Engine and Powertrain Development di Mercedes-AMG ha dichiarato: “Con il nuovo V8 biturbo AMG da 4 litri presentiamo un propulsore per vetture sportive efficiente e potente che raggiunge un nuovo livello di efficienza.”

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Il primo motore per vetture sportive con una ‘disposizione a V interna

Calda’ e lubrificazione a carter secco

Nel nuovo AMG V8 viene impiegata una sovralimentazione biturbo con cui i due compressori non si trovano all’esterno, sulle bancate di cilindri, ma tra di esse, nella V dei cilindri – in gergo tecnico si parla di “V interna calda”. I vantaggi sono una struttura compatta del motore, ottimi tempi di risposta e basse emissioni allo scarico. La lubrificazione a carter secco consente una posizione di montaggio del propulsore bassa, un abbassamento del baricentro e pone inoltre le premesse per elevate accelerazioni trasversali. Per queste ragioni il propulsore M178 di AMG è, a livello mondiale, il primo motore per vetture sportive con V interna calda e lubrificazione a carter secco. Inoltre, il nuovo AMG V8, con i suoi 209 kg di peso a secco, è il motore più leggero tra tutti i concorrenti in questo segmento.

Panoramica dei dati del nuovo motore V8 di AMG M178:

Disposizione dei cilindri V8
Angolo dei cilindri 90°
Valvole per cilindro 4
Cilindrata 3982 cm3
Alesaggio x corsa 83,0 x 92,0 mm
Distanza dei cilindri 90 mm
Rapporto di compressione 10,5 : 1
Potenza 375 kW (510 CV)
a 6250 giri/min
Potenza per litro  94,2 kW/litro128 CV/litro
Coppia max.  650 Nm
a 1750 – 4750 giri/min
Coppia per litro 163,2 Nm/litro
Regime massimo 7.200 giri/min
Pressione di sovralimentazione massima 1,2 bar
Pressione massima 130 bar
Peso motore (a secco) 209 kg
Norma sui gas di scarico Euro 6

Eccezionale erogazione di potenza e prestazioni al livello di un’auto da competizione

Come nuovo membro della famiglia di motori Mercedes-Benz BlueDIRECT, l’AMG M178 si distingue per un’eccezionale erogazione di potenza e prestazioni che eguagliano i livelli di un’auto da corsa. Questo motore V8 AMG affascina tanto per il suo suono, emozionante ed inconfondibile, quanto per i tempi di risposta istantanei e l’elevata capacità di ripresa. Le caratteristiche di erogazione della coppia sono un indice dell’eccellente handling: il valore massimo di 650 Nm è disponibile in un’ampia gamma di regimi, compresa tra 1750 e 4750 giri al minuto.

L’otto cilindri da 3.982 centimetri cubici di cilindrata, dal punto di vista tecnico è uno stretto parente del quattro cilindri di serie più potente al mondo: il 2 litri turbo AMG impiegato su A 45 AMG, CLA 45 AMG e GLA 45 AMG. Entrambi i motori AMG dispongono del medesimo rapporto alesaggio/corsa, che è garanzia di grande briosità. Provvede alla preparazione della miscela un’iniezione diretta di benzina della terza generazione con iniettori piezoelettrici. Il motore biturbo V8 da 4 litri AMG è estremamente efficiente e parco nei consumi, soddisfa le disposizioni sui gas di scarico Euro 6 e la normativa che limiterà l’emissione massima di particolato a partire dal 2016.

Pareti interne dei cilindri realizzate mediante tecnologia NANOSLIDE®

Il basamento in alluminio viene prodotto impiegando la tecnologia della colata in sabbia ed è realizzato come struttura ‘closed deck’. Questa costruzione garantisce la massima resistenza a fronte del peso minimo possibile e consente pressioni massime molto elevate, fino a 130 bar. Le pareti interne dei cilindri, realizzate mediante la tecnologia NANOSLIDE®, presentano una durezza doppia rispetto alle pareti in ghisa grigia convenzionali.

La tecnologia NANOSLIDE® è stata sviluppata da Daimler a partire dal 2000 e, dal 2006 ad oggi, è stata impiegata per oltre 200.000 motori. Il primo propulsore realizzato con tecnologia NANOSLIDE® è stato proprio un V8 AMG: il predecessore di straordinario successo nel nuovo biturbo da 4 litri AMG. Questa tecnologia è stata insignita di numerosi premi; il suo campo d’impiego è stato costantemente ampliato e, a partire dalla stagione di Formula 1 2014, viene utilizzata anche per la costruzione del nuovo motore turbo F1 V6 Mercedes.

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Un ulteriore misura volta alla riduzione dell’attrito e, conseguentemente, all’abbassamento dei consumi è la rettifica realizzata utilizzando una piastra di coppia: con questo complesso ed impegnativo procedimento (denominato anche levigatura a occhiale), le camicie dei cilindri vengono sottoposte a trattamento meccanico dopo il serraggio della piastra di coppia (l’occhiale, appunto). Più in particolare, al posto della testata, che verrà montata in una fase successiva, sul basamento viene montata una piastra a forma di occhiale. In questo modo, già durante la rettifica delle canne dei cilindri, è possibile individuare ed eliminare le distorsioni dei cilindri che possono verificarsi nella fase del montaggio finale. Questo metodo consente di aumentare la durata del motore ed ottimizzare il consumo di olio. Nel nuovo V8 AMG vengono impiegati pistoni fucinati in alluminio in costruzione leggera ad elevata resistenza. Un pacchetto di fasce elastiche ad attrito ottimizzato riduce il consumo di carburante ed olio.

Lubrificazione a carter secco per elevate accelerazioni trasversali

Grazie all’impiego della lubrificazione a carter secco, la coppa dell’olio tradizionale diviene superflua. La posizione di montaggio del motore, già di per sé bassa, può così essere ulteriormente abbassata di 55 millimetri. Ne risulta un baricentro basso della vettura – si tratta di presupposti ottimali per una vettura sportiva dalle dinamiche trasversali estremamente elevate. Oltre alla maggiore agilità, la lubrificazione a carter secco garantisce una lubrificazione ottimale del motore anche a velocità in curva estremamente elevate grazie all’aspirazione diretta dell’olio dai vani del basamento.

La lubrificazione a carter secco dell’M178 è costituita da una pompa di aspirazione, una pompa di mandata ed un serbatoio olio esterno con un volume di dodici litri. Nel sistema completo circolano in totale nove litri di olio motore.

La pompa di aspirazione aspira l’olio dai vani del basamento, dalle testatee dal vano coperchio del basamento, e lo immette nel serbatoio olio esterno con una portata che raggiunge anche 250 litri al minuto. Qui il lubrificante rimane solo cinque secondi, prima che venga nuovamente pompato nel motore ad alte prestazioni. L’efficiente aspirazione dell’olio motore migliora ulteriormente il rendimento del motore. La regolazione della pompa di mandata dell’olio varia in funzione del fabbisogno e si basa sui numeri di giri del motore e sulle linee caratteristiche di temperatura e carico mappate nella centralina. Una dimostrazione della struttura leggera intelligente è fornita dalla parte inferiore della coppa dell’olio e dal serbatoio dell’olio, che sono realizzati in materiale sintetico.

Testate cilindri nobilitate con zircone

Le testate cilindri del motore V8 biturbo AMG da 4 litri sono composte da una lega nobilitata con zircone. I vantaggi: massima resistenza alle alte temperature e capacità di trasmissione del calore. Quattro alberi a camme in testa azionano complessivamente 32 valvole. La regolazione degli alberi a camme sui lati di aspirazione e scarico consente eccellenti tempi di risposta ed ottimizza il cambio di carico per ogni momento di esercizio. Consentono un ulteriore risparmio di carburante le punterie ad attrito ottimizzato con levette di trascinamento a rulli e molle delle valvole ottimizzate.

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Iniezione diretta con processo di combustione a getto guidato

La combinazione di sovralimentazione biturbo ed iniezione diretta di benzina con combustione a getto guidato aumenta il grado di rendimento termodinamico e riduce conseguentemente il consumo di carburante e le emissioni di gas di scarico. Gli iniettori piezoelettrici lavorano in modo particolarmente veloce e preciso, iniettando il carburante nelle otto camere di combustione a pressione elevata. Grazie ad un’iniezione multipla regolata in funzione del fabbisogno, si ottiene una nube di miscela aria e carburante omogenea. L’alimentazione del carburante a regolazione elettronica lavora in modo completamente variabile con pressioni del carburante comprese tra 100 e 200 bar.

Sovralimentazione biturbo con “V interna calda”

Diversamente dal solito, nel motore M178 i due turbocompressori a gas di scarico non sono collocati all’esterno sulle bancate di cilindri, bensì all’interno, nella V dei cilindri, in uno spazio denominato ‘V interna calda’. I vantaggi di questa configurazione: l’otto cilindri presenta dimensioni molto più compatte, consentendo sia una posizione di montaggio bassa sia una ripartizione ottimale del peso tra asse anteriore ed asse posteriore. La ‘V interna calda’ ottimizza, inoltre, il convogliamento di aria esterna perché entrambi i turbocompressori a gas di scarico vengono perfettamente raggiunti dal flusso dell’aria. Le valvole di ricircolo aria per la fase di rilascio vengono gestite elettronicamente e garantiscono tempi di risposta istantanei e diretti. La pressione di sovralimentazione massima misura 1,2 bar, i turbocompressori raggiungono un numero di giri massimo di 186.000 giri al minuto. La quantità di atomi di ossigeno compressi nel motore turbo per la combustione supera di 2,3 volte quella di un motore aspirato. I due catalizzatori sulla paratia anteriore in ceramica a parete sottile sono disposti direttamente a valle dei turbocompressori a gas di scarico ed offrono tempi di risposta estremamente brevi grazie alla loro vicinanza al motore. In combinazione con i due catalizzatori in metallo sul sottoscocca, il motore M178 raggiunge un’eccellente depurazione dei gas di scarico.

Impianto di scarico sportivo con regolazione variabile delle farfalle dei gas di scarico

Fascino, emozione ed immediata riconoscibilità: per Mercedes-AMG il sound del motore è un obiettivo importante di qualunque sviluppo. Sulla nuova GT viene impiegato un impianto di scarico sportivo con farfalle dei gas di scarico regolate in modo completamente variabile. Il guidatore può modificare il sound del motore: a seconda del programma di marcia selezionato, il nuovo V8 AMG può essere percepito dal guidatore come un propulsore orientato al comfort ed ideale per le lunghe percorrenze oppure come un propulsore emozionale, che conferisce alla vettura le qualità di un’auto da competizione.

L’M178 dispone di un suono caratteristico ed originale che, se da un lato ribadisce l’appartenenza di GT alla famiglia AMG, dall’altro ne accentua l’originalità rispetto a tutte ed altre vetture High Performance.

Sul lato destro e sinistro, accanto al terminale di scarico, è presente una farfalla gas di scarico che, a seconda del programma di marcia, dell’erogazione di potenza richiesta dal guidatore e del numero di giri del motore, viene azionata a regolazione continua sulla base di una mappatura. Con carichi e numeri di giri del motore bassi le farfalle rimangono chiuse. In questo modo i gas di scarico percorrono un tratto più lungo ed attraversano un elemento silenziatore supplementare; ne risulta conseguentemente un suono del motore gradevole e poco percepibile, mentre le frequenze perturbatrici vengono efficacemente eliminate. Quando il guidatore accelera, le farfalle si aprono a regolazione continua; in questo modo una parte dei gas di scarico continua a percorrere il tratto lungo ed acusticamente isolato; una quantità preponderante dei gas di scarico, tuttavia, attraversa il tratto più breve. A pieno carico ed agli elevati numeri di giri entrambe le farfalle sono completamente aperte, in modo tale che i passeggeri possano godere del vigoroso e robusto sound V8 tipico dei motori AMG. In estrema sintesi: la potenza del motore biturbo otto cilindri da 375 kW (510 CV) può essere non solo percepita, ma anche ascoltata.

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Efficiente raffreddamento di aria di sovralimentazione, acqua ed olio motore

Per ottenere un’ottimale erogazione di potenza anche alle elevate temperature esterne, Mercedes-AMG impiega un intercooler aria-acqua. L’intercooler viene alimentato da un circuito dell’acqua a bassa temperatura dedicato. Grazie alla configurazione ottimizzata del flusso nell’intercooler, la temperatura massima dell’aria aspirata misura 180 gradi Celsius. Il radiatore di bassa temperatura, attraversato da una corrente d’acqua, assicura efficacemente che l’aria aspirata compressa dai turbocompressori prima dell’ingresso nelle camere di combustione rimanga costantemente a bassa temperatura anche a pieno carico.

Un radiatore generosamente dimensionato nella zona frontale della vettura provvede a un raffreddamento controllato dell’acqua che circola nel circuito di raffreddamento a bassa temperatura. I tratti molto brevi del convogliamento dell’aria di sovralimentazione determinano tempi di risposta ottimali.

Il raffreddamento dell’acqua del motore avviene secondo il principio particolarmente efficace della corrente trasversale e dispone di un termostato a tre stadi per un rapido riscaldamento del liquido di raffreddamento. Poiché la pompa dell’acqua non viene azionata convenzionalmente tramite cinghia trapezoidale a nervature bensì tramite una catena di comando, viene impiegata una trasmissione a cinghia semplificata e soggetta a minori forze di tensione. Il vantaggio: minori perdite di forza di trasmissione. Con una capacità volumetrica di 420 litri, la pompa dell’acqua movimenta ogni minuto una quantità d’acqua maggiore di quella contenuta in due vasche da bagno.

Un radiatore dell’olio motore esterno nella grembialatura anteriore di Mercedes-AMG GT assicura il bilancio termico del motore V8. Presiede al ricircolo dell’olio motore una pompa olio regolata su due stadi: questa varia la quantità di flusso a seconda della richiesta di carico e regime, contribuendo così al contenimento del consumo di carburante. Ai regimi elevati, attraverso i condotti ed i canali dell’olio scorre più di 1 litro di olio motore al secondo. Numerosi condotti dell’olio e dell’acqua sono realizzati in alluminio per contenere il peso.

Anche nelle zone periferiche del motore, tuttavia, sono state adottate soluzioni complesse:

  • Convogliamento separato dell’aria di raffreddamento per i turbocompressori a gas di scarico, molto sollecitati dal punto di vista termico
  • Supporti motore attivi per eccellenti performance inerenti la dinamica trasversale senza rinunce in termini di comfort
  • Efficiente azionamento dei gruppi secondari tramite due cinghie a quattro scanalature corte a basso attrito. In virtù del posizionamento intelligente dei gruppi secondari le forze esercitate dalle cinghie sull’albero a gomiti vengono pressoché compensate.
  • Il volano a due masse con pendolo centrifugo disaccoppia la catena cinematica dalle eccitazioni causate dalle vibrazioni torsionali e consente quindi un elevato comfort di funzionamento.
  • Funzione ECO start/stop e gestione dell’alternatore per un risparmio di carburante

Banchi di prova hightech per motori con potenza superiore a 470 kW

Su nove banchi di prova hightech ad Affalterbach i motori AMG con potenza superiore a 470 kW e coppia oltre 1000 Nm vengono sottoposti a test dinamici. Su questi banchi è possibile riprodurre tutte le tipologie di strade e tutte le condizioni ambientali, simulando così ogni possibile destinazione d’uso. I motori vengono sollecitati al massimo mediante avviamenti a freddo ed a temperature elevate, simulazioni di marcia su strade di montagna, di traffico con frequenti arresti e ripartenze o di giri veloci sul circuito Nordschleife del Nürburgring. L’impiego dei computer rende possibili anche differenti temperature e densità dell’aria di aspirazione.

La massima qualità verificata mediante prove di funzionamento e durata sul banco di prova

L’obiettivo dei complessi test sui banchi di prova è la messa in sicurezza di tutti i componenti del motore, inclusi quelli periferici. Tutti i valori memorizzati relativi al motore testato vengono sistematicamente confrontati gli uni con gli altri e ponderati utilizzando metodi di controllo riproducibili. Parallelamente ai test di funzionamento viene effettuata la prova di durata. Per garantire i massimi standard qualitativi dei nuovi motori AMG per tutta la loro durata, questi propulsori vengono sottoposti a test di funzionamento continuo sul banco di prova per migliaia di ore.

Impegnativi collaudi su strada in tutte le aree climatiche della terra

Parallelamente i primi motori sperimentali vengono montati in diverse vetture di prova e sottoposti così a verifiche intensive. Il programma di test standardizzato di Mercedes-AMG comprende tutte le zone climatiche e le diverse tipologie d’impiego: dal freddo pungente del nord della Svezia, nel circolo polare artico, al caldo torrido della Death Valley (USA), dai giri veloci sul circuito Nordschleife del Nürburgring e sui circuiti ovali per alte velocità di Nardò (Italia) e Papenburg, fino al traffico stop and go nell’ora di punta sulle strade delle grandi città. Nel contempo il programma di prove è estremamente severo nella verifica di quei requisiti che rendono ogni nuova generazione di motori affidabile, longeva ed adatta all’impiego quotidiano.

Produzione artigianale dei motori: ‘One man, one engine’

Il motore biturbo V8 da 4 litri AMG viene costruito ad Affalterbach secondo la filosofia ‘One man, one engine’. Nel reparto produzione motori di AMG, meccanici altamente qualificati realizzano a mano i propulsori high performance, rispettando i più severi standard qualitativi. Questo esclusivo metodo di costruzione del motore viene suggellato dalla firma del relativo meccanico sulla targhetta del motore AMG. Questi è garante della massima qualità e del transfer tecnologico delle competenze maturate nel campo del Motorsport: dalla Formula 1, al Campionato Tedesco Turismo (DTM), fino all’impegno al fianco dei team Clienti con la SLS AMG GT3.

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