Umfassende Motorenoffensive bei Mercedes-Benz

Stuttgart/Sindelfingen – Die größte Motorenoffensive in der Geschichte von Mercedes-Benz geht 2017 in ihre entscheidende Phase: Nach dem im Frühjahr 2016 eingeführten neuen Diesel-Vierzylinder debütieren im kommenden Jahr gleich vier weitere Mitglieder der völlig neuen Motorenfamilie: Reihen-Sechszylinder als Diesel und Otto, ein neuer Vierzylinder-Ottomotor sowie ein neuer Biturbo-V8. Gleichzeitig haben richtungsweisende Technologien wie der Integrierte Starter-Generator (ISG), das 48-Volt-Bordnetz und der elektrische Zusatzverdichter (eZV) ihre Weltpremiere. Die Abstimmung auf die Fahrzeuge erfolgt auf den hochmodernen Prüfständen im ebenfalls neuen Antriebsintegrationszentrum (AIZ) in Sindelfingen.

Stärker, sparsamer und sauberer – die neue modulare Motorenfamilie von Mercedes-Benz bietet für jedes Fahrzeug den richtigen Antrieb,

sagt Prof. Dr. Thomas Weber, 62, als Daimler-Vorstand verantwortlich für Konzernforschung der Daimler AG und Mercedes-Benz Cars Entwicklung.

Die konsequente Optimierung unserer Hightech-Motoren spielt in der Roadmap für nachhaltige Mobilität eine entscheidende Rolle. Dabei müssen sie auch auf alle aktuellen und zukünftigen Anforderungen hin konstruiert sein. Ein entscheidender Erfolgsfaktor dabei ist die umfassende Elektrifizierung des Antriebsstrangs.

Interview Prof. Dr. Thomas Weber

Motoren bestmöglich auf Kundenbedürfnisse zuschneiden

Prof. Dr. Thomas Weber, 62, verantwortet seit zwölf Jahren die Konzernforschung der Daimler AG und die Entwicklung von Mercedes-Benz Cars. Damit ist er an entscheidender Stelle am größten technologischen Umbruch beteiligt, den das Automobil in seiner 130-jährigen Geschichte gerade erlebt.

Herr Prof. Dr. Weber, Elektroautos und Hybride gelten als Antrieb der Zukunft. Ist die Ära des Verbrennungsmotors damit endgültig vorbei?

Weber: Das glaube ich nicht, die Optimierung moderner Hightech-Motoren spielt in unserer Roadmap für nachhaltige Mobilität eine entscheidende Rolle. Wir setzen für die Mobilität der Zukunft bewusst nicht auf eine solitäre Antriebsform, sondern auf eine Koexistenz zwischen effizienten und sauberen Benzinern, Dieseln, Plug-in-Hybriden, Batterie und Wasserstoffantrieben – alle genannten Antriebsformen haben ihre Berechtigung und Zukunftschancen.

Abhängig jeweils von den unterschiedlichen Märkten und Kunden?

Wir haben ein einzigartiges Fahrzeugportfolio: Vom Kleinwagen smart bis zum Schwertransport decken wir weltweit alle Mobilitätsanforderungen ab. Da müssen wir ganzheitlich denken und Antriebsformen anbieten, die auf die jeweiligen Kundenbedürfnisse und Fahrzeugtypen genau zugeschnitten sind. Und vergessen Sie bitte nicht: Durch die intensive Weiterentwicklung der Verbrennungsmotoren ist es uns gelungen, den Flottenverbrauch unserer Fahrzeuge im NEFZ innerhalb von 20 Jahren praktisch zu halbieren.

Letztes Jahr hat Mercedes-Benz mit der Premium-Diesel-Motorenfamilie eine völlig neue Aggregatereihe vorgestellt, jetzt zeigen Sie zwei komplett neue Ottomotoren. Allzu häufig ist das in der Autoindustrie nicht mehr, dass die Ingenieure am weißen Blatt neue Motoren entwerfen dürfen, oder?

In der Tat. Wenn unsere Motorenentwickler auf Fachkongressen waren, berichten sie mir manchmal anschließend, dass sie darum von ihren Kollegen durchaus ein wenig beneidet werden (lacht). Aber unsere Leitlinie ist „Das Beste oder nichts“, und dann geht es nicht anders. Wenn Hightech-Motoren ein Teil der Roadmap für nachhaltige Mobilität sind, müssen sie auch konsequent auf die aktuellen und zukünftigen Anforderungen hin konstruiert sein. Nehmen Sie als Beispiel unseren neuen Reihensechszylinder-Ottomotor M 256: Das ist das erste Aggregat, das wir von vornherein konsequent für Elektrifizierung ausgelegt haben.

Mit dem Integrierten Starter-Generator (ISG) und 48-Volt-Bordnetz verschwimmen beim M 256 die Grenzen zwischen Verbrennungsmotor und Hybrid?

Genau, schließlich konkurrieren Hightech-Motor und Elektrifizierung nicht miteinander – im Gegenteil: Für viele Anwendungsfälle sind sie perfekte Partner. Der ISG übernimmt Hybridfunktionen wie Boost oder Rekuperieren und ermöglicht Verbrauchseinsparungen, die bisher der Hochvolt-Hybridtechnologie vorbehalten waren. Und der elektrische Zusatzverdichter sorgt beim M 256 für ein beeindruckendes Anfahrerlebnis und überbrückt die Zeit, bis der große Abgas-Turbolader kraftvoll einsetzt – ein cooles Fahrerlebnis.

Wie kommt es überhaupt, dass bei Mercedes-Benz der Reihensechszylinder jetzt seine Renaissance erlebt, während andere Hersteller ihn offenbar als Auslaufmodell sehen?

Auch hier ist wieder die Elektrifizierung ausschlaggebend. Der Verzicht auf den Riemenantrieb erlaubt eine sehr kompakte Baulänge und die Reihenbauweise schafft gleichzeitig Platz an den Seiten des Motors für wichtige Nebenaggregate. Wenn Sie den neuen Sechszylinder in Aktion erleben, werden Sie sehen – Fahreigenschaften und Verbrauch sprechen für sich.

Downsizing ist also nur eine Möglichkeit und kein Selbstzweck?

Wir sprechen ohnehin lieber von „Rightsizing“, also davon, Motoren auf die Kundenbedürfnisse zuzuschneiden. Statt die Zylinderzahl von vornherein zu beschneiden und damit auf Laufkultur und Leistung zu verzichten, gibt es viel intelligentere Lösungen. Unser neuer V8-Biturbo-Ottomotor M 176 etwa arbeitet mit Zylinderabschaltung. Im Teillastbereich bis 3.600/min ist er ein besonders effizienter Vierzylinder, dann schalten sich binnen Millisekunden und unmerklich für die Insassen die Zylinder 2, 3, 5 und 8 hinzu. Damit wird er zum souverän-kultivierten V8 – ein technologischer Leckerbissen, der seinesgleichen sucht.

Zur Person:

Prof. Dr. Thomas Weber ist seit dem 1. Januar 2003 Vorstandsmitglied der Daimler AG und in dieser Funktion seit 1. Mai 2004 verantwortlich für Konzernforschung & Mercedes-Benz Cars Entwicklung. Er geht Ende 2016 in den Ruhestand.

Thomas Weber wurde am 26. Mai 1954 in Scharnhausen geboren. Nach einer technischen Ausbildung in der damaligen Daimler-Benz AG studierte er Maschinenbau an der Universität Stuttgart und schloss 1980 als Diplom-Ingenieur ab. Anschließend war er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Stuttgart und dem Fraunhofer-Institut tätig. 1987 promovierte er an der Universität Stuttgart und trat im selben Jahr in die damalige Daimler-Benz AG ein.

2010 wurde er durch die Universität Stuttgart zum Honorarprofessor bestellt.

Vorherige Positionen im Unternehmen:

  • Stellvertretendes Vorstandsmitglied, Forschung & Technologie, DaimlerChrysler AG, 2003
  • Sprecher Geschäftsleitung A-Klasse und Leiter Werk Rastatt, DaimlerChrysler AG, 2002
  • Leitung Werk Rastatt, DaimlerChrysler AG, 1999
  • Centerleiter Mercedes-Benz Motorenproduktion Stuttgart, DaimlerChrysler AG, 1998
  • Leiter Motorenwerk Bad Cannstatt, Daimler-Benz AG, 1995
  • Projekt neue V-Motorengeneration, Daimler-Benz AG, 1994
  • Vorstandsassistenz Pkw-Produktion und Nfz-Entwicklung, Mercedes‑Benz AG, 1991
  • Planung Aggregateproduktion, Werk Untertürkheim, Daimler-Benz AG, 1987

 

Die Highlights im Überblick

  • Die neue Motorenfamilie von Mercedes-Benz setzt neue Maßstäbe bei der Leistungsentfaltung, Laufruhe und Effizienz.
  • Die neue Motorenfamilie für Otto und Diesel, für 4-, 6- und 8-Zylinder ist modular aufgebaut. Kernmerkmale der neuen Familie sind ein einheitlicher Zylinderabstand von 90 mm und gleiche Schnittstellen zum Fahrzeug, wodurch u. a. eine moderne, flexible Fertigung ermöglicht wird.
  • Über die Skalierung modernster Technologien und Elektrifizierungsoptionen von 12V über 48V bis hin zu Hochvolt Plug-in-Anwendungen kann für jedes Fahrzeug der Antrieb passend dimensioniert werden.
  • Mercedes-Benz investiert rund 3 Mrd. Euro in die Motoren-Offensive.
  • Die neue Motorenfamilie ist mit dem Vierzylinder-Diesel OM 654 im Jahr 2016 gestartet und wird durch folgende Aggregate im Jahr 2017 konsequent weitergeführt:
    • Reihensechszylinder-Ottomotor M 256
    • Reihenvierzylinder-Ottomotor M 264
    • V8-Ottomotor M 176
    • Reihensechszylinder-Diesel OM 656
  • Zahlreiche Innovationen gehen 2017 in Serie:
    • elektrischer Zusatzverdichter eZV
    • Integrierter Starter-Generator ISG
    • Riemengetriebener Starter-Generator RSG
    • 48-Volt-Bordsystem
    • Zylinderabschaltung
    • Otto-Partikelfilter
    • motornahe Abgasanlage
    • 500 bar Dieseleinspritzung
    • CAMTRONIC beim Dieselmotor (OM 656), beim V8-Biturbo-Ottomotor (M 176) und Vierzylinder-Ottomotor (M 264)
  • Die neue S-Klasse erhält als erstes Fahrzeug von Mercedes‑Benz 2017 die neuen Motoren.
  • Die Abstimmung auf die Fahrzeuge erfolgt auf den hochmodernen Prüfständen im neuen Antriebsintegrationszentrum (AIZ) in Sindelfingen. Dort werden die neuen Technologien und Antriebe konsequent für die Zukunft weiterentwickelt.

Konsequent elektrifiziert: Neuer Reihensechszylinder-Ottomotor M 256

Beispielhaft für die Elektrifizierung einschließlich eines 48-Volt-Bordnetzes steht der neue Reihensechszylinder-Ottomotor M 256: Eine neue, intelligente Aufladung unter anderem mit elektrischem Zusatzverdichter (eZV) sowie ein Integrierter Starter Generator (ISG) sorgen für hervorragende Fahrbarkeit ohne Turboloch. Der ISG übernimmt Hybridfunktionen wie Boost oder Rekuperieren und ermöglicht Verbrauchseinsparungen, die bisher der Hochvolt-Hybridtechnologie vorbehalten waren. Unter dem Strich bietet der neue R6 die Fahrleistungen eines Achtzylinders bei viel geringerem Verbrauch. Der neue Ottomotor (interner Code: M 256) startet nächstes Jahr in der neuen S-Klasse.

Durch die konsequente Elektrifizierung entfällt der Riemenantrieb für Nebenaggregate an der Stirnseite des Motors, was seine Baulänge reduziert.
Die schmale Bauweise schafft zusammen mit der räumlichen Trennung von Einlass/Auslass Platz für eine motornahe Abgasnachbehandlung. Für Hochverbraucher wie Wasserpumpe und Klimakompressor wird das 48-Volt-Bordnetz ebenso genutzt wie für den Integrierten Starter-Generator (ISG), der zugleich mittels hocheffizienter Rekuperation die Batterie mit Energie speist.

Starter-Generatoren und 48-V-Bordnetz im Detail

Mit der durchgehenden Elektrifizierung der Hightech-Motoren erreichen diese ein neues Effizienzniveau. Kerntechnologien sind die Integration von Lichtmaschine und Anlasser zu Starter-Generatoren sowie ein Bord-Teilnetz mit einer Spannung von 48 Volt. Damit werden Hybridfunktionen wie Boost, Rekuperation und Stopp/Start möglich. Das leistungsfähigere Bordnetz erlaubt außerdem die Anwendung neuer Technologien wie elektrischer Zusatzverdichter (eZV) sowie die Elektrifizierung wichtiger Komponenten, zum Beispiel des Klimakompressors.

Der Integrierte Starter-Generator (ISG) vereint Anlasser und Lichtmaschine in einem leistungsfähigen Elektromotor zwischen Motor und Getriebe und kommt auch beim Kaltstart zum Einsatz. Der integrierte Elektromotor unterstützt den Verbrennungsmotor, etwa beim Beschleunigen, und speist mittels hocheffizienter Rekuperation die Batterie mit Energie. Insbesondere in Kombination mit einem 48‑Volt-System rentieren sich die nötigen Anpassungen der Antriebsarchitektur langfristig durch höhere Kraftstoffersparnisse.

Zudem ist die Haltbarkeit eines solchen Starterkonzepts so gut, dass der Motor viel häufiger und damit jederzeit abgeschaltet werden kann, wenn er nicht benötigt wird: Sei es beim Ausrollen oder beim so genannten Segeln, also einem kraftstoffsparenden Rollen bei höheren Geschwindigkeiten, sobald der Fahrer vom Fahrpedal geht. Und dies mit höchstem Komfort. Denn ein 48-Volt-System mit Starter-Generator kann einen Verbrennungsmotor sehr gleichmäßig auf Leerlaufdrehzahl andrehen. Das NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) profitiert davon, der Übergang beim Motorstart wird noch unmerklicher:
Der Motor läuft einfach wieder, als ob er gar nicht aus gewesen wäre.

Die Vorteile auf einen Blick:

  • Boosten: 10 kW (14 PS) bis 15 kW (20 PS) zusätzliche Leistung
  • Rekuperieren: Rückgewinnung von über 80 % der Bremsenergie
  • CO2-Emissionen: Verminderung um 7 bis 12 g/km
  • Deutlich verbesserter Anlasskomfort
  • Segel-Funktion
  • Ermöglicht Lastpunktverschiebung in verbrauchsgünstigeres Kennfeld

Viele der Vorteile eines ISG bietet auch der Riemengetriebene Starter-Generator (RSG). Das System nutzt bestehende Generator-Befestigungen und greift so nicht in das Design des Antriebsstrangs ein.

48-Volt-Bordnetz: Viele Verbrauchs- und Komfortvorteile

Mit der Einführung der neuen Antriebsgeneration verwischen die Grenzen zwischen Benziner und Hybrid. Perspektivisch wird jeder Mercedes-Benz Pkw elektrifiziert, denn das Unternehmen treibt zugleich konsequent die Entwicklung des 48-Volt-Bordnetzes voran. Sukzessive wird die Technologie in verschiedenen Baureihen Einzug halten, zunächst als Teilnetz für die im Motorraum konzentrierten Funktionen.

Das 48-Volt-Bordnetz bietet bei gleichen Strömen die vierfache Leistung seines 12‑Volt-Vorgängers, vermeidet aber die zusätzliche Sicherheitsarchitektur eines Hochvolt-Netzes. So werden Verbrauchseinsparungen möglich, die bisher der Hochvolt-Hybridtechnologie vorbehalten waren. Denn die wichtigen Hybridfunktionen „Rekuperieren“ und „Boosten“ können damit ohne Hochvolt-Komponenten dargestellt werden. Den Ingenieuren eröffnen sich auch neue Spielräume bei der Auslegung der Betriebsstrategien des Hightech-Motors, so dass dieser noch häufiger in einem verbrauchsgünstigen Kennfeld betrieben werden kann.

Hinzu kommen ganz neue Technologien wie der elektrische Zusatzverdichter (eZV), der als Bestandteil der intelligenten Aufladung des neuen Reihensechszylinder-Ottomotors (M 256) seine Premiere feiert. Dieser Verdichter sorgt unabhängig von Motordrehzahl und -last in Sekundenbruchteilen für Ladedruck. In Reihe mit einem großen Abgasturbolader geschaltet, stellt der eZV ein ausgewogenes Ansprechverhalten in allen Drehzahlbereichen sicher und schließt das Turboloch.

Durch die Integration eines 48-Volt-Bordnetzes ergeben sich auch Vorteile für Verbraucher im Fahrzeug wie Klimaanlage, elektrische Heizelemente oder Sauglüfter – auch diese könnten künftig mit höherer Spannung betrieben werden. Der Vorteil: Bei gleicher Leistung treten nur noch ein Viertel so große Ströme auf. Leitungen können dadurch dünner und somit leichter ausgelegt werden, was indirekt zur Kraftstoffeinsparung beiträgt. Das 48-Volt-Bordnetz ist ferner Wegbereiter beim weiteren Ausbau von Infotainment- und Assistenzsystemen.


Ein zusätzlicher Bonus ist die unübertroffene Laufkultur des Reihensechszylinders. Leistung und Drehmoment werden im Bereich des heutigen Achtzylinders liegen, also über 300 kW (408 PS) und mehr als 500 Nm. Im Vergleich zum V6-Vorgänger konnten die motorbedingten CO2-Emissionen um ca. 15 Prozent reduziert werden.

Der neue Motor besitzt mit 500 cm3 den gleichen Hubraum pro Zylinder wie die im letzten Jahr vorgestellte Premium-Diesel-Motorenfamilie sowie die Vierzylinder-Otto-Motorenfamilie.

Neuer Sechszylinder-Benzinmotor (M 256) im Detail

Mercedes-Benz hat einen neuen Reihensechszylinder-Ottomotor entwickelt, der erstmals konsequent für Elektrifizierung ausgelegt wurde. Eine neue, intelligente Aufladung unter anderem mit elektrischem Zusatzverdichter (eZV) sowie ein Integrierter Starter Generator (ISG) sorgen für hervorragende Fahrbarkeit ohne Turboloch. ISG übernimmt Hybridfunktionen wie Boost oder Rekuperieren und ermöglicht Verbrauchseinsparungen, die bisher der Hochvolt-Hybridtechnologie vorbehalten waren. Unter dem Strich bietet der neue R6 die Fahrleistungen eines Achtzylinders bei viel geringerem Verbrauch. Der neue Ottomotor (interner Code: M 256) startet nächstes Jahr in der S-Klasse.

Der Reihensechszylinder zeichnet sich durch konsequente Elektrifizierung aus: So entfällt der Riemenantrieb für Nebenaggregate an der Stirnseite des Motors, was seine Baulänge reduziert. Die schmale Bauweise schafft zusammen mit der räumlichen Trennung von Einlass/Auslass Platz für eine motornahe Abgasnachbehandlung. Der neue Motor besitzt mit 500 cm3 den gleichen Hubraum pro Zylinder wie die im letzten Jahr vorgestellten Premium-Diesel-Motorenfamilie sowie die Vierzylinder-Otto-Motorenfamilie. Ein zusätzlicher Bonus ist die unübertroffene Laufkultur des Reihensechszylinders.

Leistung und Drehmoment des neuen Reihensechszylinders werden im Bereich des heutigen Achtzylinders liegen, also über 300 kW (408 PS) und mehr als 500 Nm. Im Vergleich zum V6-Vorgänger konnten die motorbedingten CO2-Emissionen um ca. 15 Prozent reduziert werden.

Dabei sind die Fahrleistungen so dynamisch wie bei einem V8, denn der neue Reihensechser verfügt über eine besonders intelligente Form der Aufladung: Unterstützt vom ISG beim Anfahren, sorgt der elektrische Zusatzverdichter (eZV) für die sofortige Bereitstellung eines hohen Drehmoments beim Starten und Beschleunigen und überbrückt die Zeit, bis der große Abgas-Turbolader einsetzt. Der elektrische Turbolader beschleunigt binnen 300 Millisekunden auf 70.000 Umdrehungen und lässt den Motor damit extrem spontan reagieren. Ergebnis ist ein dynamisches Ansprechverhalten ohne Turboloch.

Der M 256 ist das erste Mitglied einer neuen Premium-Otto-Motorenfamilie, die erstmals von vornherein konsequent für Elektrifizierung ausgelegt wurde. Für Hochverbraucher wie Wasserpumpe und Klimakompressor wird das 48-Volt-Bordnetz ebenso genutzt wie für den Integrierten Starter-Generator (ISG), der zugleich mittels hocheffizienter Rekuperation die Batterie mit Energie speist. Durch ISG entfällt der Riemenantrieb für diese Aggregate, was nicht nur Baulänge des Motors und Komplexität reduziert, sondern auch neue effiziente Steuerungsmöglichkeiten eröffnet. Das weiterhin vorhandene 12-Volt-Netz versorgt Verbraucher wie Beleuchtung, Cockpit, Infotainment und Steuergeräte.

Der ISG ist ein zentraler Bestandteil des 48-Volt-Netzes und wird nicht nur als elektrischer Generator genutzt, sondern übernimmt auch Hybridfunktionen. Dadurch sind Verbrauchseinsparungen möglich, die bisher nur durch Hochvolt-Hybridtechnologie realisierbar waren. Auch die Leerlaufregelung erfolgt erstmals über ISG. Zu den Hybridfunktionen zählen:

  • Boosten: 15 kW/220 N
  • Rekuperieren
  • Lastpunktverschiebung: Betrieb des Verbrennungsmotors in günstigerem Kennfeld möglich; Auf-/Ablasten je nach Ladezustand der Batterie
  • Segeln
  • 3S-Start: nahezu unmerkliches Wiederanlaufen des Motors

Weiteres Merkmal der neuen Premium-Otto-Motorenfamilie ist die motornahe Abgasnachbehandlung. Nur noch der serienmäßige Partikelfilter ist Teil der Abgasanlage im Unterboden. Der M 256 wird im Werk Untertürkheim produziert.

Die Daten des neuen Motors im Vergleich zum Vorgänger:

Motor M 256 M 276
Zylinderzahl/Anordnung 6/R 6/V
Hubraum pro Zylinder cm³ 500 499
Hubraum cm³ 2.999 2.996
Zylinderabstand mm 90 106
Bohrung mm 83 88
Hub mm 92,4 82,1
Hub/Bohrung 1,11 0,93
Pleuellänge mm 140,5 148,5
Nennleistung kW/PS über 300/408 245/333
Max. Drehmoment Nm über 500 480
Verdichtung 1: 10,5 10,5

 

Stärkster Pkw-Diesel in der Mercedes Geschichte: Sechszylinder OM 656

Ebenfalls sechs Zylinder in Reihe hat die neue Spitzenmotorisierung der Premium-Dieselfamilie. Zu den Merkmalen des OM 656 zählen das Stufenmulden-Brennverfahren, die zweistufige Abgasturboaufladung sowie erstmals der Einsatz der variablen Ventilsteuerung CAMTRONIC. Die Konstruktion ist durch die Kombination von Alugehäuse und Stahlkolben sowie die weiter entwickelte NANOSLIDE® Laufbahnbeschichtung gekennzeichnet. Obwohl die Leistung im Vergleich zum Vorgänger OM 642 stark gestiegen ist (über 230 kW/313 PS statt 190 kW/258 PS), verbraucht der neue Motor mehr als sieben Prozent weniger.

Der neue Sechszylinder-Dieselmotor OM 656 ist ebenso wie der bereits vorgestellte Vierzylinder OM 654 auf die Erfüllung der zukünftigen Emissionsgesetzgebung (RDE – Real Driving Emissions) ausgelegt. Alle für die effiziente Emissionsminderung relevanten Komponenten sind direkt am Motor verbaut. Der integrierte Technologieansatz aus neuem Stufenmulden-Brennverfahren, dynamischer Mehrwege-Abgasrückführung und motornaher Abgasnachbehandlung, erstmals kombiniert mit einer variablen Ventilsteuerung, ermöglicht weiter reduzierte Verbräuche bei niedrigsten Emissionen. Durch die motornahe isolierte Anordnung hat die Abgasnachbehandlung einen geringen Wärmeverlust und günstigste Arbeitsbedingungen. Verstärkt wird dies durch die schaltbare Auslassnockenwelle CAMTRONIC, die die verbrauchsneutrale Aufheizung der Abgasanlage unterstützt.

Neuer Sechszylinder-Dieselmotor (OM 656) im Detail

Mit dem neuen Reihensechszylinder-Diesel OM 656 folgt 2017 das nächste Mitglied der richtungsweisenden Premium-Diesel-Motorenfamilie von Mercedes-Benz. Zu den Merkmalen zählen das Stufenmulden-Brennverfahren, die Kombination von Alugehäuse und Stahlkolben sowie die weiter entwickelte NANOSLIDE® Laufbahnbeschichtung.

Ihre Weltpremiere feierte die neue Premium-Diesel-Motorenfamilie von Mercedes-Benz in Gestalt des E 220 d als Vierzylinder im Frühjahr 2016. 2017 folgt mit dem Reihensechszylinder OM 656 ein wichtiger weiterer Vertreter dieser modular aufgebauten Familie. Obwohl die Leistung im Vergleich zum Vorgänger OM 642 stark gestiegen ist (über 230 kW/313 PS statt 190 kW/258 PS), verbraucht der neue Motor mehr als sieben Prozent weniger.

Eine Besonderheit der Premium-Diesel-Motorenfamilie ist die Kombination von Stahlkolben mit einem Vollaluminium-Kurbelgehäuse. Die geringere Ausdehnung von Stahl bei steigenden Betriebstemperaturen sorgt für wachsendes Spiel zwischen Kolben und Alugehäuse und reduziert damit die Reibung um 40 bis 50 Prozent. Die gegenüber Aluminium höhere Festigkeit von Stahl erlaubt gleichzeitig sehr kompakt gebaute, leichte Kolben, die sogar zusätzliche Festigkeitsreserven bieten. Schließlich führt die geringere Wärmeleitfähigkeit von Stahl zu erhöhten Bauteiltemperaturen und verbessert so den thermodynamischen Wirkungsgrad mit höherer Zündwilligkeit und reduzierter Brenndauer.

Durch die Kombination der innovativen Stahlkolben und dem optimiertem Kolbenringpaket mit der weiter entwickelten NANOSLIDE® Laufbahnbeschichtung ergeben sich Verbrauchs- und CO2-Emissionsvorteile, besonders im für den Alltag wichtigen unteren und mittleren Drehzahlbereich.

Das Stufenmulden-Brennverfahren

Auch im neuen OM 656 wird das Mercedes-Benz Stufenmulden-Brennverfahren angewendet – benannt nach der Form der Verbrennungstasche im Kolben. Die Stufenmulde wirkt sich positiv auf den Verbrennungsverlauf, die thermische Bauteilbelastung kritischer Kolbenbereiche und den Rußeintrag in das Motorenöl aus. Durch die gegenüber der bisherigen Omega-Mulde erhöhte Brenngeschwindigkeit steigt der Wirkungsgrad. Die spezielle Abstimmung von Muldenform, Luftbewegung und Einspritzdüse ist gekennzeichnet durch eine sehr gute Luftausnutzung und ermöglicht den Betrieb bei sehr hohem Luftüberschuss. So lassen sich die Partikelemissionen auf ein besonders niedriges Niveau absenken.

Abgas-Emissionen: Für die Zukunft gerüstet

Der neue Dieselmotor ist auf die Erfüllung der zukünftigen Emissionsgesetzgebung (RDE – Real Driving Emissions) ausgelegt. Alle für die effiziente Emissionsminderung relevanten Komponenten sind direkt am Motor verbaut. Unterstützt durch Isolierungsmaßnahmen und weiterentwickelte Katalysatorbeschichtungen kann ein motorseitiges Temperaturmanagement im Kaltstart- und Niedriglastbetrieb vollständig entfallen. Neben den Vorteilen bei den Emissionen ergeben sich daraus Verbrauchseinsparungen insbesondere bei kurzen Wegstrecken. Durch die motornahe Anordnung hat die Abgasnachbehandlung einen geringen Wärmeverlust und günstigste Arbeitsbedingungen. Verstärkt wird dies durch die schaltbare Auslassnockenwelle CAMTRONIC, die die verbrauchsneutrale Aufheizung der Abgasanlage unterstützt.

Der neue Motor verfügt über eine Mehrwege-Abgasrückführung (AGR). Sie kombiniert die gekühlte Hochdruck- und Niederdruck-AGR. So können bereits die Rohemissionen des Motors im gesamten Kennfeld bei verbrauchsgünstiger Lage des Verbrennungsschwerpunkts deutlich weiter abgesenkt werden.

Die Daten des neuen Motors im Vergleich zum Vorgänger:

Motor   OM 656 OM 642
Zylinderzahl/Anordnung 6/R 6/V
Ventile pro Zylinder 4 4
Hubraum pro Zylinder cm³ 488 498
Hubraum cm³ 2927 2987
Zylinderabstand mm 90 106
Bohrung mm 82 83
Hub mm 92,4 92
Nennleistung kW/PS über 230/313 190/258
Max. Drehmoment Nm über 650 620
Verdichtung 1: 15,5 15,5
Abgasnorm EU 6/RDE EU 6
Vierzylinder-Dieselmotor (OM 654) im Detail

Der neue Vierzylinder-Diesel OM 654 markierte den Start einer richtungsweisenden Motorenfamilie bei Mercedes-Benz. Erstmalig in einem Pkw-Dieselmotor wird dort das Stufenmulden-Brennverfahren angewendet – benannt nach der Form der Verbrennungstasche im Kolben. Zu den Innovationen zählen ebenso die Kombination von Alugehäuse und Stahlkolben sowie die weiter entwickelte NANOSLIDE® Laufbahnbeschichtung.

Seine Weltpremiere hat der neue Vierzylinder OM 654 als 220 d in der neuen E‑Klasse im Frühjahr 2016 gefeiert. Eingebaut in einem vergleichbaren Fahrzeug, verbraucht der neue Motor rund 13 Prozent weniger Kraftstoff als sein Vorgänger. Verantwortlich dafür ist neben der optimierten Luftführung auf der Ansaug- und Abgasseite und dem Einsatz der Common-Rail-Einspritzung der vierten Generation mit Drücken bis zu 2050 bar die Reduzierung der internen Reibleistung um rund 25 Prozent. Erreicht wurde dies durch

  • flache Stahlkolben mit innovativen Stufenmulden und langen Pleuel
  • umfangreiche Maßnahmen zur Reibungsreduktion wie NANOSLIDE® Beschichtung der Zylinderlaufbahnen
  • Schränkung des Triebwerks
  • Reduzierung des Hubraums
  • konsequenten Leichtbau
  • ungewöhnliche Kombination: Alu-Gehäuse und Stahlkolben

Auf den ersten Blick scheint die Kombination von Alugehäuse und Stahlkolben ungewöhnlich. Denn Stahl dehnt sich bei Hitze weniger aus als Aluminium, leitet die Wärme schlechter und ist schwerer. Deshalb werden bislang Alukolben verwendet. Die Stuttgarter Motorkonstrukteure münzten diese scheinbaren Nachteile allerdings in Vorteile um. Beispielsweise sorgt die geringere Ausdehnung von Stahl bei steigenden Betriebstemperaturen für wachsendes Spiel zwischen Kolben und Alugehäuse und reduziert damit die Reibung um 40 bis 50 Prozent. Die gegenüber Aluminium höhere Festigkeit von Stahl erlaubt gleichzeitig sehr kompakt gebaute, leichte Kolben, die sogar zusätzliche Festigkeitsreserven bieten. Schließlich führt die geringere Wärmeleitfähigkeit von Stahl zu erhöhten Bauteiltemperaturen und verbessert so den thermodynamischen Wirkungsgrad mit höherer Zündwilligkeit und reduzierter Brenndauer.

Durch die Kombination der innovativen Stahlkolben mit der weiter entwickelten NANOSLIDE® Laufbahnbeschichtung ergeben sich Verbrauchs- und CO2-Emissionsvorteile von bis zu vier Prozent. Dabei sind die Verbrauchsvorteile im für den Alltag wichtigen unteren und mittleren Drehzahlbereich noch deutlicher.

Weltpremiere im Pkw: Das Stufenmulden-Brennverfahren

Erstmalig in einem Pkw-Dieselmotor wird im neuen OM 654 das Mercedes-Benz Stufenmulden-Brennverfahren angewendet – benannt nach der Form der Verbrennungstasche im Kolben. Das Brennverfahren wurde komplett neu entwickelt. Die Stufenmulde wirkt sich positiv auf den Verbrennungsverlauf, die thermische Bauteilbelastung kritischer Kolbenbereiche und den Rußeintrag in das Motorenöl aus. Durch die gegenüber der bisherigen Omega-Mulde gesteigerte Brenngeschwindigkeit steigt der Wirkungsgrad. Die spezielle Abstimmung von Muldenform, Luftbewegung und Einspritzdüse ist gekennzeichnet durch eine sehr gute Luftausnutzung und ermöglicht den Betrieb bei sehr hohem Luftüberschuss. So lassen sich die Partikelemissionen auf ein besonders niedriges Niveau absenken.

Abgas-Emissionen: Für die Zukunft gerüstet

Der neue Dieselmotor ist auf die Erfüllung der zukünftigen Emissionsgesetzgebung (RDE – Real Driving Emissions) ausgelegt. Alle für die effiziente Emissionsminderung relevanten Komponenten sind direkt am Motor verbaut. Unterstützt durch Isolationsmaßnahmen und weiterentwickelte Katalysatorbeschichtungen kann ein motorseitiges Temperaturmanagement im Kaltstart- und Niedriglastbetrieb vollständig entfallen. Neben den Vorteilen bei den Emissionen ergeben sich daraus Verbrauchseinsparungen insbesondere bei kurzen Wegstrecken. Durch die motornahe Anordnung hat die Abgasnachbehandlung einen geringen Wärmeverlust und optimale Arbeitsbedingungen.

Der neue Motor verfügt über eine Mehrwege-Abgasrückführung (AGR). Sie kombiniert die gekühlte Hochdruck- und Niederdruck-AGR. So können bereits die Rohemissionen des Motors im gesamten Kennfeld bei verbrauchsoptimaler Lage des Verbrennungsschwerpunkts deutlich weiter abgesenkt werden.

Die Produktion des OM 654 erfolgt im Stammwerk Untertürkheim sowie bei der 100-prozentigen Daimler-Tochter MDC Power im thüringischen Kölleda.

Motor   220 d
OM 654
220 d
Vorgänger OM 651
Zylinderzahl/Anordnung 4/Reihe
Ventile pro Zylinder 4
Hubraum pro Zylinder cm³ 487,5 537
Hubraum cm³ 1.950 2.143
Zylinderabstand mm 90 94
Bohrung mm 82 83
Hub mm 92,3 99
Hub/Bohrung 1,12 1,193
Pleuellänge mm 140 144
Nennleistung kW/PS 143/195 125/170
bei 1/min 3.800 3.000-4.200
Max. Drehmoment Nm 400 400
bei 1/min 1.600-2.400 1.400-2.800
Spezifische Leistung kW/l 72 58,3
Verdichtung 1: 15,5 16,2
Abgasnorm EU6 EU6
Motorgewicht (DIN) kg 168 199
NANOSLIDE® im Detail

Seit drei Jahren setzen Mercedes-Benz und Mercedes-AMG bei immer mehr Motoren auf die innovative Beschichtung NANOSLIDE®. Auch bei der neuen Premium-Otto- und Diesel-Motorenfamilie hilft die mit über 40 Patenten abgesicherte Technologie, Kraftstoff zu sparen. Und selbst im aktuellen Mercedes Formel-1-Motor reduziert NANOSLIDE® die innermotorische Reibung.

Nanoslide® ist ein innovatives und ökonomisches Verfahren zur Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und von CO2-Emissionen bei Verbrennungsmotoren. Die Zylinderinnenflächen in Aluminium-Kurbelgehäusen werden dabei mit einer extrem dünnen und reibungsarmen Beschichtung versehen. Da insbesondere in Teillastbereichen bis zu 25 Prozent der Kraftstoffenergie zur Überwindung der innermotorischen Reibung genutzt werden, sind damit Verbrauchseinsparungen in einer Größenordnung von mehreren Prozent zu erzielen.

Mittels des Lichtbogen-Draht-Spritzens (LDS) werden die Zylinderinnenflächen in Aluminium-Kurbelgehäusen mit einer extrem dünnen Beschichtung auf Basis einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung versehen. Es entsteht ein nano- bis ultrafeines, sehr verschleißbeständiges Werkstoffgefüge mit Mikroporositäten. Diese stellen die Schmierung im Betrieb sicher. Dadurch können die schweren, mehrere Millimeter starken Graugussbuchsen in Aluminium-Zylinderblöcken ersetzt werden. Das Resultat ist eine spiegelglatte Oberfläche mit bis zu 50 Prozent reduzierter Reibung zwischen Kolben, Kolbenringen und Zylinderlaufbahn sowie eine Gewichtseinsparung von mehreren Kilogramm.

2015 wurde das Produktionsverfahren umgestellt und noch umweltfreundlicher gestaltet: Vorher mussten die Zylinderlaufflächen vor der Beschichtung mit Hilfe einer Hochdruckwasserstrahltechnik (bis 3.000 bar) aktiviert („aufgerauht“) werden. Jetzt erfolgt dies durch eine speziell entwickelte mechanische Bearbeitung. Dies erspart dem Unternehmen bei der noch breiteren Anwendung der Technologie nicht nur beträchtliche Investitionssummen, sondern schont auch die Umwelt: Pro Jahr werden ca. 10 Millionen Liter Wasser, ca. 10 t Aluminium-haltiger Schlamm und ca. 900 MWh elektrischer Energie eingespart. Insgesamt reduziert das NANOSLIDE® Verfahren den Einsatz von Grauguss um ca. 1.000 t und von Aluminium um ca. 8.000 t pro Jahr.

Entwickelt wurde NANOSLIDE® von Mercedes-Benz und der Gebr. Haller GmbH, die als Hersteller von Werkzeugmaschinen und kompletten Fertigungsanlagen alle Stufen des Verfahrens für die weltweite Anwendung prozesssicher für die Serienproduktion industrialisiert hat.


Zylinderzahl nach Bedarf: Neuer V8-Biturbo Ottomotor M 176

Dynamische Leistungsentfaltung kombiniert mit hoher Effizienz: Der neue Biturbo (interner Code: M 176) zählt zu den sparsamsten V8-Benzinern weltweit. Zu seinen besonderen Merkmalen gehören die Zylinderabschaltung im Teillastbereich sowie die im Zylinder-V angeordneten Turbolader. Der neue V8-Biturbo schöpft aus 3.982 cm3 Hubraum über 350 kW (476 PS) und verfügt über ein maximales Drehmoment von ca. 700 Nm ab 2.000/min. Der neue Motor wird rund über 10 Prozent weniger Kraftstoff verbrauchen als sein Vorgänger mit 335 kW (455 PS). Der neue V8 startet mit dieser Technologie nächstes Jahr in der neuen S‑Klasse.

Um den Kraftstoffverbrauch zu senken, werden beim neuen M 176 im Teillastbereich mit Hilfe der Ventilverstellung CAMTRONIC vier Zylinder gleichzeitig abgeschaltet. Dadurch werden Ladungswechselverluste verringert und der Gesamtwirkungsgrad der im Verbrennungsbetrieb laufenden vier Zylinder durch Verlagerung des Betriebspunktes zu höheren Lasten verbessert.

Neuer V8-Biturbo-Benzinmotor (M 176) im Detail

Dynamische Leistungsentfaltung kombiniert mit hoher Effizienz: Der neue Biturbo zählt zu den sparsamsten V8-Benzinern weltweit. Zu den besonderen Merkmalen des V8 (interner Code: M 176) gehört die Zylinderabschaltung im Teillastbereich. Der M 176 startet mit dieser Technologie nächstes Jahr in der S-Klasse.

Der von AMG für Mercedes-Benz entwickelte neue V8-Biturbo zeichnet sich durch vorbildliche Effizienz und Umweltverträglichkeit sowie souveräne Fahrleistungen aus. Der neue V8-Biturbo schöpft aus 3.982 cm3 Hubraum über 350 kW (476 PS) und verfügt über ein maximales Drehmoment von ca. 700 Nm ab 2.000/min. Der neue Motor wird über 10 Prozent weniger Kraftstoff verbrauchen als sein Vorgänger mit 335 kW (455 PS).

Um den Kraftstoffverbrauch noch weiter zu senken, werden beim neuen M 176 im Teillastbereich mit Hilfe der Ventilverstellung CAMTRONIC vier Zylinder gleichzeitig abgeschaltet. Dadurch werden Ladungswechselverluste verringert und der Gesamtwirkungsgrad der im Verbrennungsbetrieb laufenden vier Zylinder durch Verlagerung des Betriebspunktes zu höheren Lasten verbessert.

Die Zu- und Abschaltung der Zylinder erfolgt durch das Zusammenspiel zwischen Motorsteuerung und Aktoren auf dem Zylinderkopf. Die Umschaltung in den Vierzylinder-Betrieb erfolgt über acht Aktoren, die die axial verschiebbaren Nockenstücke der Ein- und Auslassnockenwelle über eine Umschaltkulisse betätigen. Diese Nockenstücke sind durch eine Verzahnung auf der Trägerwelle gelagert und werden in den jeweiligen Endanschlägen mittels einer Verrastkulisse arretiert. Die jeweiligen Einlass- und Auslassventile der Zylinder 2, 3, 5 und 8 werden über den Null-Hub-Nocken der Nockenstücke nicht geöffnet. Gleichzeitig werden Kraftstoffzufuhr und Zündung deaktiviert, sodass kein unverbranntes Gemisch im deaktivierten Brennraum verbleibt.

Die Zylinderabschaltung ist im Drehzahlbereich von 900 – 3.250/min aktiv, sofern der Fahrer das Programm C oder E über den DYNAMIC SELECT Schalter ausgewählt hat. In allen anderen Fahrprogrammen ist die Zylinderabschaltung inaktiv. Sobald der Fahrer mehr Motorleistung über die Fahrpedalstellung abruft oder die Motordrehzahl 3.250/min überschreitet, schalten sich die Zylinder 2, 3, 5 und 8 innerhalb von Millisekunden hinzu. Der Übergang zwischen beiden Betriebsarten erfolgt nahtlos und ohne Komforteinbußen für die Insassen. Im Hauptmenü des Kombiinstruments wird angezeigt, ob der Motor gerade im Vier- oder Acht-Zylinderbetrieb arbeitet.

Beim neuen V8-Biturbo kommt ein Fliehkraftpendel zum Einsatz. Dieses reduziert sowohl Schwingungen vierter Ordnung im Achtzylinderbetrieb als auch Schwingungen zweiter Ordnung im Vierylinderbetrieb.

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.

Der Motor ist in Closed-Deck-Bauweise ausgeführt, die Deckplatte des Kurbelgehäuses ist in dem Bereich um die Zylinder also weitgehend geschlossen. Das Kurbelgehäuse besteht aus einer Aluminiumlegierung und wird nach dem Kokillengussverfahren hergestellt. Diese Konstruktion sorgt für höchste Festigkeit bei möglichst niedrigem Gewicht und ermöglicht hohe Spitzendrücke von bis zu 140 bar. Die weiter verbesserte NANOSLIDE® Beschichtung der Zylinderlaufflächen reduziert die Reibungsverluste und trägt so zur sehr guten Effizienz bei. Beim Zylinderkopf kommt eine Aluminium-Zirkon-Legierung zum Einsatz, die gegenüber der Standard-Aluminium-Legierung die Wärme besser leitet.

Eine weitere Maßnahme, die Reibung und damit den Verbrauch zu reduzieren, ist die so genannte Brillenhonung: Bei diesem aufwendigen Prozess wird die mechanische Oberflächenbehandlung der Zylinderlaufflächen im „verschraubten“ Zustand durchgeführt. Hierfür wird anstelle des später montierten Zylinderkopfs eine Art Brille auf das Kurbelgehäuse geschraubt. Diese erzeugt bereits bei der Honung des Kurbelgehäuses denselben Spannungszustand wie bei der Montage mit Zylinderköpfen. Die Spannung der Kolbenringe kann aus diesem Grund reduziert werden, was zu einer nochmals reduzierten Reibleistung und zu geringerem Ölverbrauch führt.

Für ein außergewöhnliches Ansprechverhalten und geringe Abgasemissionen sitzen die beiden Lader nicht außen an den Zylinderbänken, sondern dazwischen im Zylinder-V – Fachleute sprechen vom „heißen Innen-V“. Um Motorbauteile thermisch zu schützen, wurden Krümmer und Abgasturbolader speziell isoliert.

Zu den Effizienz steigernden Maßnahmen zählt der reibungsarme Antrieb von Generator und Kältemittelkompressor über zwei kurze Vier-Rillen-Riemen. Der Antrieb der Wasserpumpe erfolgt per Kette durch den Steuertrieb. Die Umwälzung des Motoröls übernimmt eine zweistufig geregelte Ölpumpe: Sie variiert die Durchflussmenge je nach Last- und Drehzahlanforderung und hilft so beim Kraftstoffsparen.

Der M 176 verfügt über eine Abgasnachbehandlung mit zwei direkt am Motor und am Unterboden befestigten Katalysatoren. Der serienmäßige Partikelfilter ist Teil der Abgasanlage im Unterboden.

Produziert wird der M 176 im Motorenwerk Untertürkheim.

Die Daten des neuen Motors im Vergleich zum Vorgänger:

Motor   M 176 M 278
Zylinderzahl/Anordnung 8/V 8/V
Hubraum pro Zylinder cm³ 498 583
Hubraum cm³ 3.982 4.663
Zylinderabstand mm 90 106
Bohrung mm 92 92,9
Hub mm 83 86
Hub/Bohrung 1,1 0,92
Nennleistung kW/PS über 350/476 335/455
Max. Drehmoment Nm ca. 700 700
Verdichtung 1: 10,5 10,5
Abgasnorm EU 6 EU 6

Sportliche Literleistung: Neuer Vierzylinder-Ottomotor M 264

Ein Zwei-Liter-Vierzylinder mit einer Literleistung von rund 100 kW: Der neue Toptype-Ottomotor von Mercedes-Benz (interner Code: M 264) stößt in Leistungsregionen vor, die bisher hubraumstarken Aggregaten mit sechs Zylindern vorbehalten waren. Zugleich verbraucht er deutlich weniger Kraftstoff als ein vergleichbarer Sechszylindermotor. Zu den besonderen Kennzeichen des Motors zählen Twinscroll-Abgasturbolader, Riemengetriebener 48-V-Starter-Generator (RSG) und elektrische 48-V-Wasserpumpe.

Der RSG übernimmt auch Hybridfunktionen, was Verbrauchseinsparungen ermöglicht:

  • Komfort-Start: Nahezu unmerklicher Start und Hochlauf des Motors
  • Boosten im Drehzahlbereich bis 2.500/min
  • Rekuperation bis 12,5 kW
  • Lastpunktverschiebung: Betrieb in günstigerem Kennfeld möglich
  • Segeln mit Motor-Aus

Zugunsten hoher Leistungsausbeute und spontanem Ansprechverhalten setzt Mercedes-Benz bei der Aufladung des Turbomotors auf die Twinscroll-Technologie. Anders als bei herkömmlichen Systemen sind bei einem Twinscroll-Abgasturbolader die Abgaskanäle von jeweils zwei Zylindern im strömungsoptimierten Krümmer zusammengefasst. Dieses Aufladungskonzept ermöglicht durch eine konsequente Flutentrennung der Zylinder ein hohes Drehmoment im Niedrigdrehzahlbereich bei hoher spezifischer Leistung. Weitere Effizienzmaßnahmen sind eine Einlass-CAMTRONIC und ein Paket zur Reibleistungsreduzierung.

Neuer Vierzylinder-Benzinmotor (M 264) im Detail

Ein Zwei-Liter-Vierzylinder mit einer Literleistung von bis zu 100 kW: Der neue Toptype-Ottomotor von Mercedes-Benz (interner Code: M 264) stößt in Leistungsregionen vor, die bisher hubraumstarken Aggregaten mit sechs Zylindern vorbehalten waren. Zugleich verbraucht er deutlich weniger Kraftstoff als ein vergleichbarer Sechszylindermotor. Zu den besonderen Kennzeichen des Motors zählen Twinscroll-Abgasturbolader und Riemengetriebener 48-V-Starter-Generator (RSG). Der M 264 wird im nächsten Jahr sein Debüt feiern.

Mit einer spezifischen Leistung in der Größenordnung von 100 kW pro Liter bewegt sich der M 264 fast auf dem Niveau reinrassiger Sportwagen-Motoren. Zugunsten hoher Leistungsausbeute und spontanem Ansprechverhalten setzt Mercedes-Benz bei der Aufladung des Turbomotors wie beim Mercedes-AMG Motor M 133 auf die Twinscroll-Technologie. Anders als bei herkömmlichen Systemen sind bei einem Twinscroll-Abgasturbolader die Abgaskanäle von jeweils zwei Zylindern im strömungsoptimierten Krümmer zusammengefasst. Dieses Aufladungskonzept ermöglicht durch eine konsequente Flutentrennung der Zylinder ein hohes Drehmoment im Niedrigdrehzahlbereich bei hoher spezifischer Leistung.

Eine weiter verbesserte Ansaugluftführung mit extrem kurzen Luftwegen und äußerst kompaktem Verdichtergehäuse sorgt zusätzlich für ein spontanes Ansprechverhalten und schnelle Reaktionen auf Fahrpedalbewegungen. Der Twinscroll-Abgasturbolader verfügt über einen elektrischen Wastegatesteller, wodurch schnelle Änderungen des Ladedrucks möglich sind.

Weitere Effizienzmaßnahmen sind eine Einlass-CAMTRONIC, eine neu entwickelte elektrische 48-V-Wasserpumpe und ein Paket zur Reibleistungsreduzierung.

Der M 264 ist mit einem 48-Volt-Bordnetz kombiniert, das für den Riemengetriebenen Starter-Generator (RSG) und die elektrische Wasserpumpe genutzt wird. Der RSG übernimmt auch Hybridfunktionen, was Verbrauchseinsparungen ermöglicht:

  • Komfort-Start: Nahezu unmerklicher Start und Hochlauf des Motors
  • Boosten im Drehzahlbereich bis 2.500/min
  • Rekuperation bis 12,5 kW
  • Lastpunktverschiebung: Betrieb in günstigerem Kennfeld möglich;
    Auf-/Ablasten je nach Ladezustand der Batterie
  • Segeln mit Motor-Aus
  • iECO: Erweitertes Stopp-/Start mit intelligentem Motorabschalten bereits bei niedrigen Geschwindigkeiten

Ganz oben im Lastenheft der Entwickler standen Komfort und NVH-Verhalten (noise, vibration, harshness). Motorträger aus Kunststoff und der RSG tragen ebenso zur vorbildlichen Laufruhe bei wie zahlreiche Dämmmaßnahmen. Dazu zählen die Dämmung des Kurbelgehäuses und die großflächige Abdeckung des Motors mit einem akustischen Einleger sowie weitere NVH-Optimierungen bei der Einspritzhydraulik. Zur Sicherstellung sehr guter Abgasemissionen kommt neben den bewährten Piezo-Injektoren mit guter Gemischaufbereitung und einem weiter entwickelten Brennraum ein Otto-Partikelfilter zum Einsatz.

Noch sauberer: Serienmäßiger Otto-Partikelfilter

Als erster Hersteller setzt Mercedes-Benz zur weiteren Verbesserung der Umweltverträglichkeit auf den großflächigen Einsatz von Partikelfiltern auch für Benziner. Nach über zwei Jahren positiver Felderfahrung im S 500 werden 2017 weitere Varianten der S-Klasse mit den neuen Ottomotoren M 256 und M 176 mit dieser Technologie ausgerüstet. Danach folgt die schrittweise Umsetzung in weiteren Fahrzeugmodellen.

Der Otto-Partikelfilter reduziert die Emission von feinen Rußpartikeln. Die Funktionsweise: Der Abgasstrom wird in ein Partikelfiltersystem geleitet. Der Filter hat eine wabenförmige Struktur mit wechselseitig verschlossen Ein- und Auslasskanälen. Dadurch wird das Abgas gezwungen, durch eine poröse Filterwand zu strömen. Hierbei kommt es zu einer Abscheidung des Rußes, wobei der Filter unter entsprechenden Fahrbedingungen wieder kontinuierlich regeneriert werden kann.

Otto-Partikelfilter im Detail

Als erster Hersteller setzt Mercedes-Benz zur weiteren Verbesserung der Umweltverträglichkeit auf den großflächigen Einsatz von Partikelfiltern auch für Benziner. Nach über zwei Jahren positiver Felderfahrung im S 500 werden 2017 weitere Varianten der S-Klasse mit den neuen Ottomotoren M 256 und M 176 mit dieser Technologie ausgerüstet. Danach folgt die schrittweise Umsetzung in weiteren neuen Fahrzeugmodellen, Modellpflegen und neuen Motorgenerationen wie dem M 264. Im Anschluss daran ist der Einsatz des Partikelfilters auch bei den aktuellen Baureihen geplant.

Bereits 1985 hat Mercedes-Benz als weltweit erste Automobilmarke Diesel-Limousinen in Kalifornien auf Wunsch mit Partikelfiltersystem ausgeliefert. Jetzt übernimmt das Unternehmen die Vorreiterrolle bei den Benzinern, denn der Otto-Partikelfilter reduziert die Emission von feinen Rußpartikeln. Die Funktionsweise des Filters entspricht dabei der bei Diesel-Fahrzeugen eingesetzten Technologie: Der Abgasstrom wird in ein Partikelfiltersystem geleitet, das bei der S-Klasse im Unterboden des Fahrzeugs sitzt. Der Filter hat eine wabenförmige Struktur mit wechselseitig verschlossen Ein- und Auslasskanälen. Dadurch wird das Abgas gezwungen, durch eine poröse Filterwand zu strömen. Hierbei kommt es zu einer Abscheidung des Rußes, wobei der Filter unter entsprechenden Fahrbedingungen wieder kontinuierlich regeneriert werden kann.

Während Mercedes-Benz bei Dieseln keramische Partikelfilter aus Siliziumkarbid (SiC) einsetzt, basiert die Otto-Partikelfiltertechnologie dagegen auf dem besonders hitzebeständigen Cordierit. Mercedes-Benz setzt einen gegendruckoptimierten Partikelfilter mit hoher Filtrationseffizienz ein, der zudem wartungsfrei und selbstregulierend ist.


Neues Antriebsintegrationszentrum (AIZ): Hochmoderne Prüfstände

Mit dem neuen Antriebsintegrationszentrum (AIZ) hat Mercedes-Benz im Sommer 2016 eine der modernsten Prüfstandseinrichtungen der Automobilindustrie in Betrieb genommen. Auf den insgesamt zehn Fahrzeugprüfständen im modernen, komplett neu errichteten Gebäude in Sindelfingen findet unter anderem die Feinabstimmung von Motor und Getriebe statt – Komfort, Dynamik und Agilität werden aufeinander abgestimmt. Zu den Highlights zählen Prüfstände mit hochpräziser Drehmomentmessung direkt an den Rädern des Fahrzeugs sowie ein Prüfstand mit Klimahöhenkammer. Mittels Unterdruck kann dort eine Höhe von bis zu 5.000 Metern bei einer Temperatur von bis zu -30°C dargestellt werden, während das Fahrzeug vollautomatisiert auf einem Rollenprüfstand läuft.

Zehn Fahrzeugprüfstände befinden sich in dem neuen Gebäude im Sindelfinger Mercedes-Benz Technology Center (MTC), um Fahrzeuge und Antriebe aufeinander abzustimmen. Für den Neubau wurden 16.800 m3 Beton verwendet – ein Volumen, das dem Fassungsvermögen von fünf Olympiaschwimmbecken entspricht. Hinzu kamen 2.500 Tonnen Betonstahl. Bei der Konzeption des AIZ wurde auf Energierückgewinnung großen Wert gelegt: 98 Prozent der elektrischen Bremsenergie der Prüfstände wird ins Stromnetz zurückgespeist und zwei Drittel des Jahres erfolgt die Klimatisierung der Prüfstände energieneutral, es wird also keine Energie aus dem gemeinsamen Netz verbraucht. Im Dauerbetrieb aller zehn Prüfstände ließen sich damit rund 7.500 Haushalte mit Strom versorgen.

Details zum AIZ

Hochmoderne Prüfstände

Mit dem neuen Antriebsintegrationszentrum (AIZ) hat Mercedes-Benz im Sommer 2016 eine der modernsten Prüfstandseinrichtungen der Automobilindustrie in Betrieb genommen. Auf den insgesamt zehn Fahrzeugprüfständen in einem modernen, komplett neu errichteten Gebäude in Sindelfingen findet unter anderem die Feinabstimmung von Motor und Getriebe statt – Komfort, Dynamik und Agilität werden aufeinander abgestimmt. Zu den Highlights zählen Prüfstände mit hochpräziser Drehmomentmessung direkt an den Rädern des Fahrzeugs sowie ein Prüfstand mit Klimahöhenkammer. Mittels Unterdruck kann dort eine Höhe von bis zu 5.000 Metern bei einer Temperatur von bis zu -30°C dargestellt werden, während das Fahrzeug vollautomatisiert auf einem Rollenprüfstand läuft.

Der Antrieb ist das Herz des Autos. Er bestimmt die Dynamik und die Effizienz des Fahrzeugs. Die Feinabstimmung von Antriebstrangkomponenten ist eine typische Aufgabe, die die Fahrzeugentwickler von Mercedes-Benz seit diesem Sommer im neuen Antriebsintegrationszentrum erfüllen. Die Fahrzeuge werden hinsichtlich Komfort und Agilität beispielsweise für Situationen wie Lastwechsel, Kick-Down oder Motorzustart bei Hybridfahrzeugen abgestimmt. Auch die Abstimmung der DYNAMIC SELECT Fahrprogramme, die es mittlerweile in vielen Mercedes-Benz Modellen gibt, wird im AIZ durchgeführt.

Primäre Aufgabe des Elektronischen Motormanagements ist die Koordination aller Signale, um einen möglichst wirtschaftlichen, gleichzeitig aber auch dynamischen, komfortablen und störungsfreien Motorbetrieb zu gewährleisten – und das bei möglichst geringen Emissionen. Als Applikation bezeichnet man die Anpassung eines Basismotors an die besonderen Merkmale des betrachteten Fahrzeugmodells und an die oft sehr unterschiedlichen Anforderungen unterschiedlicher Märkte.

Im Steuergerät werden die eingehenden Sensor- und Bedienerinformationen verarbeitet und Steuersignale für die einzelnen Baugruppen ermittelt – und im Regelkreis berücksichtigt. Gesteuert werden je nach Motortyp beispielsweise Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Einspritzzeit, Abgasrückführung, Drosselklappenstellung, Schaltsaugrohr-Stellung, variable Turbinengeometrie (bei Abgasturbolader) und Nockenwellenverstellung. Hinzu kommt die passende Steuerung des Getriebes und des Allradantriebs sowie von Fahrassistenzsystemen, z. B. ESP®.

Zusätzlich zu dieser Systemvielfalt steigt die Anzahl der Varianten durch die Entwicklung alternativer Antriebe. Daher nimmt der Bedarf an Erprobung auf Prüfständen zu – die Absicherung aller Varianten auf der Straße in allen klimatischen Umgebungen wäre eine zeitliche Herausforderung. Um den Einfluss einer jeden Größe genau erfassen zu können, sind reproduzierbare Prüfbedingungen wichtig. Diese bietet das AIZ. Bremsenergie wird zu 98 Prozent ins Netz zurückgespeist Zehn Fahrzeugprüfstände befinden sich in dem neuen Gebäude im Sindelfinger Mercedes-Benz Technology Center (MTC), um Fahrzeuge und Antriebe aufeinander abzustimmen. Für den Neubau wurden 16.800 m3 Beton verwendet – ein Volumen, das dem Fassungsvermögen von fünf Olympiaschwimmbecken entspricht. Hinzu kamen 2.500 Tonnen Betonstahl. Bei der Konzeption des AIZ wurde auf konsequente Energierückgewinnung großen Wert gelegt: 98 Prozent der elektrischen Bremsenergie der Prüfstände wird ins Stromnetz zurückgespeist und zwei Drittel des Jahres erfolgt die Klimatisierung der Prüfstände energieneutral, es wird also keine Energie aus dem gemeinsamen Netz verbraucht. Im Dauerbetrieb aller zehn Prüfstände ließen sich damit rund 7.500 Haushalte mit Strom versorgen.

Spezielle Radnaben mit Durchtrieb zu Hochleistungs-Asynchronmaschine

Unter den hochmodernen Prüfständen sticht der Fahrzeug-Antriebsstrangprüfstand als technologisch besonders anspruchsvoll hervor: Das Fahrzeug fährt nicht wie üblich auf einer Rolle, sondern ist an jedem Rad mit Hilfe spezieller Radnaben über eine präzise Drehmomentmesstechnik direkt mit einer Hochleistungs-Asynchronmaschine verbunden. Diese simuliert die Fahrwiderstände und kann straßennahe Bedingungen – auch im Grenzbereich – darstellen. Jede E-Maschine hat eine Leistung von 270 kW und bis zu 4.000 Nm Drehmoment pro Rad. Für eine entsprechende Kühlung der Fahrzeugkomponenten sorgt ein Fahrtwindgebläse, aus dem die Luft mit bis zu 180 km/h strömt. Damit sind hochdynamische Fahrmanöver möglich, mit denen das Gesamtfahrzeug auch für Extremsituationen bestmöglich parametriert werden kann.

Klimahöhenkammer simuliert Fahrt in 5.000 Meter Höhe

Eine weitere Besonderheit des AIZ ist ein Rollenprüfstand mit besonders leistungsfähiger Klimahöhenkammer, in der der Antrieb in einem kompletten Fahrzeug getestet werden kann. Hier werden die besonderen klimatischen Bedingungen simuliert, denen ein Motor bei einer Gebirgsfahrt ausgesetzt ist: In der Höhe enthält Luft weniger Sauerstoff, und so kann entsprechend weniger Kraftstoff verbrannt werden. Ferner lassen sich auf dem Prüfstand Temperaturen bis zu -30°C darstellen.

Zur Simulation der Höhe wird in dieser Kammer die Luft per Unterdruck herausgepumpt. 250 Höhenmeter sind pro Minute möglich, maximal lässt sich eine Höhe von 5.000 Metern nachbilden. Bei diesem extremen Unterdruck lasten rund 50 Tonnen auf dem drei mal drei Meter großen Tor zur Fahrgasse, über die die Fahrzeuge auf die Prüfstände gebracht werden. Daher sind die Parallelen zu einem Tresor unübersehbar: Das Tor ist aus massivem Stahl und 25 Zentimeter dick.

Automatisierter Testbetrieb rund um die Uhr

Zwei weitere Rollenprüfstände befinden sich in Klimakammern. Dort lassen sich Temperaturen zwischen -30°C und +42°C darstellen. Hier gilt wie für die Höhenkammer, dass Testfahrern eine Arbeit auf den Prüfständen nicht zuzumuten wäre. Daher ist der Automatisierungsgrad der Prüfstände hoch: Die Fahrzeuge werden elektronisch angesteuert, beschleunigen und verzögern wie von Geisterhand oder wechseln die Gangstufen des Getriebes.

Da die Ingenieure und Techniker nicht mehr im Auto, sondern außen am Bedienplatz sitzen, können sie zudem Messungen mit neu entwickelten Tools parallel auswerten. Außerdem ermöglicht moderne Automatisierungstechnik mit automatischer Testablaufsteuerung und -überwachung einen unbemannten Betrieb des AIZ rund um die Uhr. Eine Voraussetzung dafür ist auch die automatische Betankungsanlage.

Die wichtigsten Fakten zum neuen AIZ:

  • Bauzeit: 2014 bis 2016
  • Mitarbeiter: Rund 50
  • Gebäudemaße (Länge/Breite/Höhe): 123,5/36/28 Meter

Erweiterung des Mercedes-Benz Technology Centers

Das neue Antriebsintegrationszentrum ist Teil umfangreicher Erweiterungen und Umbaumaßnahmen des Mercedes-Benz Technology Centers (MTC) in Sindelfingen. Bereits in Betrieb genommen sind der neue Fahrsimulator, die Klimawindkanäle und der Hightech-Aeroakustikwindkanal. Bis 2018 entstehen außerdem ein hochmodernes Technologiezentrum für Fahrzeugsicherheit, ein Elektronikprüfzentrum und ein Rechenzentrum. Das Rechenzentrum ist im Obergeschoss des AIZ untergebracht und nutzt den im Parterre auf den Prüfständen erzeugten Strom direkt, um die Rechner zu betreiben und zu kühlen.

Das MTC ist Hauptsitz der weltweiten Konzernforschung und der Pkw-Entwicklung einschließlich des Designs.

Der neue Prüfzyklus WLTP

2017 soll ein neues Verfahren für Verbrauchs- und Abgastests in der Automobilindustrie eingeführt werden. Der neue WLTP-Zyklus (Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure) hat die weltweite Harmonisierung der Testverfahren zum Ziel. Er soll näher am realen Fahrgeschehen orientierte Testergebnisse liefern als das bisherige NEFZ-Verfahren (Neuer Europäischer Fahrzyklus). Dieses wurde 1992 beschlossen und 1996 von der Europäischen Kommission eingeführt.

Der NEFZ löste den Euromix mit seinen Konstantfahrten bei 90 und 120 km/h ab und umfasste erstmals genau definierte, auf normierten und kalibrierten Prüfständen zu absolvierende Fahrzyklen. Der Vorteil: Die Ergebnisse der Prüfungen sind über alle Hersteller und Prüfstände hinweg vergleich- und reproduzierbar. Und es wird nicht nur der Kraftstoffverbrauch gemessen, sondern auch Emissionen zum Beispiel von Stickoxiden oder Partikeln. Erst so war es möglich, gesetzliche Grenzwerte zu definieren.

Doch der NEFZ hat auch eine Reihe von Nachteilen. So ist zum Beispiel der Effekt der Aerodynamik eines Pkw – ein entscheidender Effizienzfaktor im realen Überlandverkehr – bei den vergleichsweise geringen Geschwindigkeiten im NEFZ unterrepräsentiert. Hinzu kommt: NEFZ gilt in wichtigen Märkten außerhalb Europas nicht, bedeutende Regionen wie USA/Kanada oder Japan haben eigene Zyklen, China hat zusätzliche Verfahren neben dem NEFZ. Das führt bei global tätigen Autoherstellern zu einem enormen Prüf- und Entwicklungsaufwand und zu einer Vielzahl technischer Varianten eigentlich gleicher Automobile.

Aus all diesen Gründen unterstützt Mercedes-Benz von Anfang an die Bemühungen, einen realitätsnäheren und möglichst weltweit gültigen Prüfzyklus einzuführen.

Der WLTP im Vergleich zum NEFZ

Zyklus   WLTP NEFZ
Starttemperatur   kalt kalt
Zykluszeit/Dauer min 30 20
Standzeit Anteil % 13 25
Zykluslänge km 23,5 11
Geschwindigkeit/mittel km/h 46,6 34
Geschwindigkeit/max. km/h 131 120
Antriebsleistung/mittel kW 7 4
Antriebsleistung/max. kW 47 34
Sonderausstattungen des individuellen Modells   werden berücksichtigt für Gewicht, Aerodynamik, Rollwiderstand nur Räder & Reifen
Klimatisierung   nein nein
Testtemperatur °C 23 25 +/- 5
Temperatur zusätzlicher EU-Test °C 14
Testgewicht   Fahrzeuggewicht plus repräsentative Zuladung Schwungmassenklasse
Weitere Änderungen gegenüber NEFZ bei   Vorkonditionierung, Fahrwiderständen, Plug‑in-Hybriden

 

Grenzen eines einheitlichen Zyklus: Zwischen lokal und global

Der WLTP ist näher am realen Verkehrsgeschehen und bietet eine genauere Testmethode als der aktuelle NEFZ. Er definiert eindeutige Testrandbedingungen und schafft dadurch genauere, konsistentere und wiederholbarere Ergebnisse. Dennoch: Mit keinem genormten Zyklus lässt sich die Bandbreite der realen Verbräuche und Emissionen auf der Welt komplett abdecken. Zu unterschiedlich sind beispielsweise die

  • klimatischen Bedingungen zwischen den tropischen Verhältnissen in Asien und den langen Wintern in Russland. Hinzu kommen jahreszeitliche Schwankungen.
  • Verkehrsverhältnisse und Verkehrsdichte in Mega-Metropolen, verglichen mit wenig befahrenen Autobahnen oder Landstraßen.
  • Straßenprofile von den Bergregionen der Schweiz bis zur norddeutschen Tiefebene.
  • Fahrzeuge – von Basis-Kleinwagen in Indien bis hin zu ausgewachsenen SUV und Pick-ups.
  • Fahrergewohnheiten und –temperamente.
  • Nutzung von Nebenverbrauchern wie Klimaanlage oder Beleuchtung.

Zusätzlich soll in Europa ein Messverfahren für die Real Driving Emissions (RDE) eingeführt werden, was ebenfalls von Mercedes-Benz aktiv unterstützt wird. Dabei werden mit mobiler Messtechnik (Portable Emissions Measurement System, PEMS) die Schadstoffemissionen während des realen Fahrbetriebs gemessen.

CO2-Ausstoß von Mercedes-Benz: Seit 1995 fast halbiert

Die europäische Gesetzgebung gibt anspruchsvolle Ziele für die weitere Senkung von Verbrauch und CO2-Emission im Straßenverkehr vor: Bis 2020 soll der durchschnittliche Ausstoß der Neuwagenflotte auf 95 g CO2/km sinken (entspricht 4,0 l Benzin oder 3,5 l Diesel/100 km) – gemessen nach NEFZ. Das Umrechnungsverfahren der NEFZ-Ziele in zukünftige gültige WLTP-Ziele wird derzeit unter Federführung der EU-Kommission erarbeitet. Dabei gilt der Grundsatz der „comparable stringency“, was bedeutet, dass es durch die Einführung des WLTP nicht zu einer Zielverschärfung für die Hersteller kommen soll.

Mercedes-Benz ist auf einem guten Weg. In zwei Jahrzehnten seit 1995 sank der Durchschnittsverbrauch der Pkw-Flotte von 9,2 l/100 km (230 g CO2 /km) auf 5,0 Liter (125 g CO2/km) fast um die Hälfte.

Die wichtigsten Fachbegriffe

48-Volt-Bordnetz: bietet bei gleichen Strömen die vierfache Leistung seines 12-Volt-Vorgängers und ermöglicht die Elektrifizierung wichtiger Komponenten (z.B. Klimakompressor) oder die Einführung neuer Technologien (z. B. àElektrischer Zusatzverdichter und damit Verbrauchseinsparungen. Dabei vermeidet das Niedrigvolt-System die zusätzliche Sicherheitsarchitektur eines Hochvolt-Netzes.
AGR (Abgasrückführung): Die NOx-Entstehung wird primär durch die Verbrennungstemperatur beeinflusst. Durch Zuführen eines inerten Gases werden die Maximaltemperaturen im Brennraum abgesenkt und dadurch die NOx-Entstehung gemindert. Ein solches inertes Gas ist beispielsweise Abgas, von dem ein kleiner Teil zurück in den Brennraum geleitet wird. Beim OM 654/656 verwendet Mercedes-Benz eine Mehrweg-AGR. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus Niederdruck-AGR (die Entnahme erfolgt nach der Abgasnachbehandlung, die Einleitung vor dem Turbolader) und Hochdruck-AGR (die Entnahme erfolgt vor der Turbine des Turboladers und der Abgasnachbehandlung, die Einleitung nach dem Ladeluftkühler und der Drosselklappe). So werden bei allen Betriebspunkten sowohl Stickoxide als auch Partikelbildung schon vor der Abgasreinigung reduziert.
Die Mehrweg-AGR wurde erstmals beim Mercedes-Benz OM 651-Motor für die Fahrzeugbaureihe A-Klasse im A 220 CDI/A 220 d eingesetzt.
Brillenhonung: Die mechanische Oberflächenbehandlung der Laufbuchsen wird hier im so genannten „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.
Closed-Deck-Bauweise: Die Deckplatte des Kurbelgehäuses ist in dem Bereich um die Zylinder weitgehend geschlossen. Sie wird nur von kleineren Öffnungen für das Kühlmittel durchbrochen. Vorteil der Bauweise ist die höhere Steifigkeit der Deckplatte, die sich positiv auf Deckplattenverformung, Zylinderverzug und Akustik auswirkt.
Common Rail: Alle Zylinder des Diesel-Direkteinspritzers werden hier von einer gemeinsamen Verteilerleitung („common rail“) mit dem Kraftstoff versorgt. In der Hochdruck-Leitung wird ein permanenter Druck von 2.000 bar und mehr erzeugt, der Dieselkraftstoff gespeichert und an die Einspritzdüsen verteilt.
Effizienzlabel: Im Rahmen der Pkw-Energieverbrauchskennzeichnungs-verordnung (Pkw-EnVKV) muss seit 1. Dezember 2011 jeder Neuwagen mit einem solchen Label gekennzeichnet sein. Die CO2-Effizienzklassen werden in Abhängigkeit vom Fahrzeuggewicht vergeben. Der Gesetzgeber hat dazu für jedes Fahrzeuggewicht einen Referenzwert des CO2-Ausstoßes festgelegt. Je mehr ein Auto wiegt, desto höher ist der Referenzwert. Um die Effizienzklasse zu bestimmen, muss man den tatsächlichen CO2-Ausstoß eines Modells mit dem Referenzwert vergleichen. Entspricht der CO2-Ausstoß genau dem Referenzwert, dann bekommt das Auto die Effizienzklasse E. Die Effizienzklassen A+ bis D werden an Autos vergeben, deren CO2-Ausstoß geringer als der Referenzwert ist. Fahrzeuge, deren CO2-Ausstoß deutlich über dem Referenzwert liegt, bekommen die Effizienzklassen F oder G.
Elektrischer Zusatzverdichter (eZV): Bestandteil der intelligenten Aufladung des neuen Reihensechszylinder-Ottomotors (M 256). Dieser vom 48-Volt-Bordnetz angetriebene Verdichter sorgt unabhängig von Motordrehzahl und -last für Ladedruck. In Reihe mit einem großen Abgasturbolader geschaltet, stellt der eZV ein ausgewogenes Ansprechverhalten in allen Drehzahlbereichen sicher und schließt das Turboloch.
„Heißes Innen-V“: Die (beiden) Turbolader sind bei dieser Bauweise nicht außen an den Zylinderbänken, sondern dazwischen im Zylinder-V angeordnet. Die Vorteile: kompakte Motor-Bauweise, bemerkenswert direktes Ansprechverhalten und geringe Abgasemissionen.
Dieselpartikelfilter: entfernt Rußpartikel zu mehr als 95 % aus dem Abgas. Die Rußteilchen werden im Dieselpartikelfilter abgeschieden und zyklisch verbrannt. Ab 2017 kommt auch der àOtto-Partikelfilter bei Mercedes-Benz.
Integrierter Starter Generator (ISG): in einer elektrischen Maschine kombinierte Funktionen von Anlasser und Lichtmaschine. Im Unterschied zu àRSG sind diese Startergeneratoren nicht riemengetrieben, sondern werden direkt von der Kurbelwelle angetrieben und sitzen zwischen Motor und Getriebe. ISG ermöglichen zudem Hybridfunktionen wie Boost, Rekuperation und
Stopp/Start.
NANOSLIDE®: innovatives und ökonomisches Verfahren von Mercedes-Benz und der Gebr. Haller GmbH zur Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und von CO2-Emissionen bei Hightech-Verbrennungsmotoren. Die Zylinderinnenflächen in Aluminium-Kurbelgehäusen werden dabei mit einer extrem dünnen und reibungsarmen Beschichtung versehen. Da insbesondere in Teillastbereichen bis zu 25 Prozent der Kraftstoffenergie zur Überwindung der innermotorischen Reibung genutzt werden, sind mit NANOSLIDE® Verbrauchseinsparungen von mehreren Prozent zu erzielen.
NEFZ: Der Neue Europäische Fahrzyklus, eingeführt Mitte der 1990er-Jahre, ist eine standardisierte, rund 20-minütige Abgasmessung auf dem Rollenprüfstand mit einer festgelegten Abfolge von Beschleunigungen und Bremsvorgängen. Zwei Drittel der Zeit wird eine Stadtfahrt simuliert, ein Drittel der Zeit eine Überlandfahrt. Der Kraftstoffverbrauch wird aus der dabei ermittelten Abgasmenge errechnet. Zielsetzung des NEFZ war es, einen Standard zur Überprüfung von Schadstoffemissionsgrenzwerten zu definieren und für den Kraftstoffverbrauch einen herstellerübergreifenden Vergleich zu ermöglichen.
Otto-Partikelfilter: Reduzieren den Partikelausstoß insbesondere bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung. Bei Mercedes-Benz seit 2014 im S 500 im Einsatz.
Piezo-Einspritzung: Einspritzsystem, dessen Injektoren mit einem Keramikelement ausgerüstet sind. Sie nutzen die Eigenschaft einer Piezo-Keramik, um ihre Kristallstruktur – und damit ihre Dicke – unter elektrischer Spannung nanosekundenschnell zu verändern. Piezo-Einspritzdüsen ermöglichen kleinere und genauer dosierbare Einspritzmengen bei hohen Systemdrücken und arbeiten bis zu drei Mal schneller als Magnetventile.
RDE (Real Driving Emissions): Abgasmessung im realen Betrieb auf der Straße. Dazu werden die Fahrzeuge mit mobiler Messtechnik (Portable Emissions Measurement System, PEMS) ausgestattet und die Emissionen (z. B. Stickoxide) im Fahrbetrieb gemessen.
Rekuperation: Bewegungsenergie wird vom Generator wieder in elektrische Energie umgewandelt (recuperare, lat. wiedergewinnen), zum Beispiel beim Bremsen oder im Schubbetrieb. Die zurückgewonnene Energie wird in der Batterie gespeichert und steht bei künftigen Beschleunigungsvorgängen zur Verfügung.
Riemengetriebener Starter-Generator (RSG): Kombination von Starter und Generator, die wie herkömmliche Lichtmaschinen als Anbauteil über einen Riemenantrieb mit dem Kurbeltrieb des Motors verbunden ist.
Schränkung: Versatz der Kurbelwellen-Längsachse gegenüber der Mittelachse der Zylinder. Die Schränkung hat zwei Vorteile: Die Kolbenseitenkraft im Moment der Zündung wird verringert und das Kurbelgehäuse kann kompakter gebaut werden.
Stufenmulde: Ein charakteristisches Merkmal der Kolben von Dieselmotoren mit direkter Einspritzung ist eine Mulde im Kolbenboden, in der der eingespritzte Kraftstoff mit der Luft verwirbelt und vermischt wird. Die Gestaltung als Stufenmulde (anstatt der herkömmlichen Omega-Mulde) hat eine Reihe von Vorteilen, z. B. die sehr gute Luftausnutzung bei geringer Partikelemission und ein höherer Wirkungsgrad durch gesteigerte Brenngeschwindigkeit. Aufgrund der geänderten Strömungsverhältnisse im Brennraum ergibt sich ein geringerer Wärmeabfluss über die Zylinderwand sowie eine gleichmäßigere Temperaturverteilung am Zylinderkopf und eine Entlastung der hochbeanspruchten Ventilstege. Insgesamt resultieren daraus verringerte Wandwärmeverluste, was ebenfalls zur Wirkungsgradsteigerung beiträgt.
Twin-Scroll-Turbolader: unterscheiden sich von anderen Ladern durch die abweichende Gestaltung des Turbinengehäuses und stellen eine Alternative zu Bi-Turbo-Konzepten mit zwei parallel angeordneten Abgasturboladern dar. Das Spiralgehäuse der Twin-Scroll-Turbine wird durch einen Flutenteiler in zwei parallel verlaufende Strömungskanäle eingeteilt. In Verbindung mit einem zweiflutigen Abgaskrümmer ermöglicht dies eine getrennte Zuführung der Abgase auf das Turbinenlaufrad. Ziel hierbei ist, eine gegenseitige negative Beeinflussung der einzelnen Zylinder beim Ladungswechsel möglichst zu unterbinden.
WLTP: neues globales Testverfahren (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure) zur Messung von Emissionen und Verbrauch. Die Definition des neuen Tests basiert auf umfangreichen realen Fahrdaten aus allen Regionen der Welt. Die Messungen erfolgen zur Sicherstellung von Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit unter klar definierten Randbedingungen auf dem Rollenprüfstand. Der neue Testzyklus unterscheidet sich vom NEFZ vor allem durch dynamischere Fahrprofile mit höheren Geschwindigkeiten, eine längere Strecke und Prüfdauer sowie fahrzeugspezifische Schaltpunkte. Große Änderungen ergeben sich darüber hinaus aus geänderten Randbedingungen bei Testtemperaturen, Berücksichtigung von Sonderausstattungen, Ermittlung der Fahrwiderstände und Fahrzeugtestgewichten. Die Europäische Kommission strebt die Einführung des WLTP ab September 2017 an.

Meilensteine der Motorentechnik

Hätten Sie gewusst, dass…

…die NANOSLIDE® Technologie bereits mehrfach ausgezeichnet wurde? 2014-2015 erhielt sie beispielsweise den Europäischen Umweltpreis in der Kategorie „Prozesse“, 2015 den „Oscar of Invention“ des amerikanischen Fachblatts „R&D Magazine“ und 2013 den „Goldenen Öltropfen“ des Automobilclubs KRAFTFAHRER-SCHUTZ e.V. (KS). Aktuell sind die NANOSLIDE® Entwickler Dr.-Ing. Patrick Izquierdo (Daimler AG), Dipl.-Ing. Manuel Michel (Daimler AG) und Dipl.-Ing. (FH) Bernd Zapf (Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH) für den Deutschen Zukunftspreis nominiert.

…im 240 D 3.0 1974 der erste Fünfzylinder-Dieselmotor in einem Serien-Pkw seine Weltpremiere gefeiert hat? Dieser Motor (OM 617) im E-Klasse Vorgänger Strich-Acht ist zugleich der erste Pkw-Fünfzylinder überhaupt. Seine Leistung: 59 kW (80 PS).

…der geregelte Dreiwege-Kat bereits seit 30 Jahren Standard bei Mercedes‑Benz ist? Im Herbst 1986 kam diese Abgasreinigung als Serienausstattung in allen mit Benzinmotor ausgerüsteten Modellen.

… der E 320 BlueTEC vor zehn Jahren der erste in Kalifornien zugelassene Diesel-Pkw war? 2006 startete das unter anderem mit einem zusätzlichen SCR-Katalysator ausgerüstete Modell in den USA und kam im Jahr darauf nach Europa. 2007 wurden ML 320 BlueTEC, R 320 BlueTEC und GL 320 BlueTEC mit AdBlue® Einspritzung in den USA eingeführt.

…mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 224,823 km/h drei serienmäßige E 320 CDI 2005 einen Langstrecken-Geschwindigkeitsrekord erzielten? Auf der Rundstrecke im texanischen Laredo legten sie insgesamt 100.000 Meilen (160.934 Kilometer) zurück.

… der 300 SD (W 116) 1977 der erste Serien-Pkw mit Turbodieselmotor war? Mit diesem zunächst nur auf den nordamerikanischen Märkten erhältlichen Modell begann zugleich das Dieselzeitalter in der Luxusklasse.

…der S 400 HYBRID 2009 das erste Fahrzeug der Luxusklasse mit Hybridantrieb und zugleich der ersten Serien-Pkw mit Lithium-Ionen-Batterie war?

…die erste C-Klasse Generation (W 202) die Dieseltechnik entscheidend nach vorn brachte? Zunächst feierte in dieser Baureihe die Vierventil-Technik ihre Weltpremiere im Diesel-Pkw (1993, OM 604/605). Dann folgte 1995 mit dem C 250 Turbodiesel der erste Turbodiesel-Pkw mit Vierventil-Technik und Ladeluftkühlung. Und schließlich debütierte in der C-Klasse 1997 der Dieselmotor mit Common-Rail-Einspritzung (C 220 CDI).

…der 260 D von 1936 der weltweit der erste Serien-Diesel-Pkw war? Der Vierzylindermotor OM 138 wurde von einem Lkw-Aggregat abgeleitet und schöpfte 33 kW (45 PS) aus 2,6 Liter Hubraum.

…Mercedes-Benz 1985 als weltweit erste Automobilmarke Diesel-Limousinen in Kalifornien auf Wunsch mit Partikelfiltersystem ausgeliefert hat?

…Gottlieb Daimler und Carl Benz unabhängig voneinander 1886 einen Benzinmotor, basierend auf dem Viertaktprinzip von Nikolaus Otto, entwickelten? Seit dem Einsatz dieser Aggregate im Patent-Motorwagen von Benz und in Daimlers Motorkutsche hat der Viertakt-Ottomotor als Automobilantrieb eine beispiellose Entwicklung erfahren.

…1990 die Vergaserära bei Mercedes-Benz Pkw endete? 1990 präsentiert die Marke auf dem Turiner Automobil-Salon den 190 E 1.8 mit 1,8-Liter-Einspritzmotor. Übrigens 36 Jahre später, nachdem im 300 SL erstmals in einem Viertakt-Serienfahrzeug die Benzineinspritzung Debüt gefeiert hatte.

…2002 Mercedes-Benz im CLK 200 CGI eine revolutionäre Generation von Ottomotoren mit Benzin-Direkteinspritzung nach dem Prinzip der „Stratified Charged Gasoline Injection“ (CGI) vorgestellt hat? Im 2006 vorgestellten CLS 350 CGI erreichte das CGI-Verfahren ein neues Niveau: Das viertürige Coupé besaß den weltweit ersten Benzinmotor mit Piezo-Direkteinspritzung und strahlgeführtem Brennverfahren.

…1995 Kompressormotoren bei Mercedes-Benz Renaissance feierten? Der mechanische Flügellader kam zunächst in den 2,3-Liter-Vierzylindermotoren von C-Klasse, SLK und CLK zum Einsatz. Bereits 1921 hatte die DMG (Daimler-Motoren-Gesellschaft) in Berlin auf der Automobil-Ausstellung die weltweit ersten Personenwagen mit Kompressormotor vorgestellt.

…der Vierzylindermotor OM 601 im Mercedes 190 (W 201) 1983 den Beinamen „Flüsterdiesel“ trug? Das Aggregat des 190 D (zwei Liter Hubraum, 53 kW/72 PS) war vollständig gekapselt, was die Geräuschentwicklung um die Hälfte reduzierte.

 

© Daimler AG _ Umfassende Motorenoffensive bei Mercedes-Benz

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