Mercedes-AMG M 139 (2019): Vierzylinder, A 45, CLA 45, Erklärung

Aktuelle und zukünftige Motoren: Übersicht

Mercedes-AMG M 139 (2019): Vierzylinder, A 45, CLA 45, Erklärung

Technik: AMGs neuer Vierzylinder

Mercedes-AMG präsentiert seinen neuen Vierzylinder M 139. Der Motor wird künftig den 45er AMG-Modellen Beine machen. Alle Infos!
Aufbau des Motorblocks
Aufbau des Zylinderkopfs
Aufladung
Motorkühlung
Einsatz in 45er AMGs

Mercedes-AMG präsentiert mit dem M 139 einen neuen Hochleistungs-Vierzylinder für seine Kompaktmodelle. Das Zweiliter-Aggregat wird in zwei Leistungsstufen angeboten. In der Basis leistet das Aggregat 387 PS, als S-Version ganze 421 PS – das macht ihn zum aktuell stärksten Serien-Vierzylinder der Welt. Das maximale Drehmoment des M 139 liegt in der Basis bei 480 Nm, das Topmodell produziert 500 Nm. Auch der Vierzylinder wird, wie bei AMG üblich, nach dem Prinzip "One Man, One Engine" gefertigt: Jeder Motor wird von einem einzelnen Mechaniker zusammengebaut.

Aufbau des Motorblocks: Neue Ölwanne, alter Block

Was die Eckdaten angeht, ist der M 139 mit seinem Vorgänger M 133 nahezu identisch. Beide Motoren haben mit 1991 ccm denselben Hubraum. Auch Bohrung und Hub (83,0 x 92,0 mm) bleiben gleich. Der M 139 verdichtet aber höher, das Verhältnis liegt bei 9,0:1. Beim M 133 beträgt das Verhältnis 8,6:1. Im Vergleich zum Vorgänger hat Mercedes den Motor um 180 Grad gedreht. Nun sitzen Anbauteile wie der Turbolader und der Abgaskrümmer nicht mehr vorne am Motor, sondern nach hinten zur Schottwand gedreht. Die Ansaugung findet ihren Platz nun in Fahrtrichtung vorne am Motor. Das soll eine bessere Luftführung ermöglichen und den Motor an der Stirnseite flacher machen.

Wie bei AMG üblich, baut ein Mechaniker den gesamten Motor zusammen.

Das Aluminium-Kurbelgehäuse wird im "Kokillengussverfahren" hergestellt. Dieses Gießverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das flüssige Metall von oben in eine Form (Kokille) gegossen wird. Die Kokille ist wassergekühlt, dadurch erstarrt die Schmelze schneller als bei anderen Gussverfahren, was zu einem dichteren Gefüge führt. Eingelegte Sandkerne erlauben komplexe Innen-Geometrien, was unter anderem eine "Closed-Deck"-Bauweise des Motorblocks ermöglicht. Hier wird der Zylinder nicht von einem umlaufenden Wassermantel gekühlt, sondern über kleine Bohrungen mit Kühlmittel versorgt. Das führt zu einer höheren Steifigkeit des Motors. Bei den Laufbuchsen setzt Mercedes auf seine "Nanoslide"-Technologie. Dabei werden die Zylinderwände mit einer sehr dünnen Schicht (0,10 bis 0,15 mm) aus Eisen und Kohlenstoff beschichtet. Danach wird der Zylinder gehont, bis eine fast spiegelglatte Oberfläche erzeugt ist.

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Mercedes-AMG GT4 Illustration
Die Ölwanne wurde vergrößert, um mehr Schmiermittel aufzunehmen. Damit auch in schnellen Kurven genug Öl zur Verfügung steht, sind Schwallbleche verbaut, die das Öl vor dem Hin-und-her-Schwappen bewahren sollen. Ohne diese Bleche würde das Öl an die Wand der Ölwanne gepresst, die Öl-Pumpe würde Luft ziehen und somit der Schmierfilm im Motor abreißen.

Aufbau des Zylinderkopfs: Längere Auslassventile als beim M 133

Der Zylinderkopf des neuen M 139-Motors ist mit größeren Auslassventilen bestückt als noch der Vorgänger. Das ermöglicht ein verlustärmeres Ausströmen des Abgases. Die Ventile werden über eine der zwei obenliegenden Nockenwellen und Rollenschlepphebel angesteuert und lassen sich variabel betätigen. Dazu haben die Nocken unterschiedliche Geometrien, sodass die Ventile je nach Steuerungszustand lange oder kurz geöffnet werden.

Aufladung und Einspritzung: Turbo mit elektronischem Wastegate

Die Aluminium-Schmiedekolben erhalten im M 139 optimierte Kolbenringe.

Wie sein Vorgänger wird auch der neue Vierzylinder von AMG über einen Turbolader im Twin-Scroll-Verfahren aufgeladen. Er verfügt über ein Turbinenlaufrad, das von je zwei Zylindern über getrennte Abgaszuführungen betrieben wird. Das führt dazu, dass sich die einzelnen Zylinder untereinander nicht negativ beeinflussen. Als Folge soll der Lader spontaner anlaufen und der gesamte Motor spontaner ansprechen. Der Lader ist zudem erstmals wälzgelagert (Kugellager), was die Reibung an der Welle des Turboladers verringert. Die meisten Turbos arbeiten mit Gleitlagern. Der Ladedruck wird beim M 139 elektronisch geregelt, der maximale Ladedruck ist bei 2,1 Bar erreicht. Das Steuergerät für das Wastegate wird mit Informationen über Ladedruck, Drosselklappenstellung und Klopfneigung gespeist. Außerdem werden Faktoren wie Ansauglufttemperatur, Motortemperatur, Drehzahl und Umgebungsluftdruck berücksichtigt.
Gekühlt wird der Turbolader auf drei Arten. Neben Öl und Wasser nutzt der Lader auch den Fahrtwind. Dazu wurde die Motorabdeckung so gestaltet, dass sie die Luft von vorne optimal auf das Ladergehäuse leitet. Das Know-how zur Luftführung haben die Ingenieure aus der Entwicklung des berühmten 4,0-Liter-V8 von AMG gezogen, bei dem die beiden Turbolader zwischen den Zylinderbänken in einem "heißen V" liegen.
Der Motor nutzt eine zweistufige Benzineinspritzung. Während in Stufe eins Piezo-Injektoren (Einspritzdüsen) den Kraftstoff in den Brennraum einspritzen, kommt bei Stufe zwei zusätzlich eine Saugrohr-Einspritzung mit Magnetventilen hinzu. Zusammen ergeben beide Einspritzsysteme die hohe Leistung des Motors.

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Motorkühlung: Unterwegs mit elektrischer Wasserpumpe

Auch der neue Vierzylinder trägt eine Plakette mit der Unterschrift des Monteurs.

Angesichts der hohen Leistung muss auch das Kühlsystem entsprechend ausgelegt sein. Um den Hauptkühler hinter der Kühlermaske zu unterstützen, befindet sich im Radlauf ein Zusatzkühler. Neben dem Hauptkühlkreis kommt ein Niedertemperaturkreislauf für die Ladeluftkühlung zum Einsatz. Er nutzt Wasser und Luft zu Kühlung. Alle Wasserkühler werden durch eine elektrische Wasserpumpe mit Kühlmittel versorgt. Normalerweise wird die Wasserpumpe eines Motors über den Keilriemen angetrieben und dreht sich abhängig von der Motordrehzahl unterschiedlich schnell. Eine elektrische Pumpe arbeitet im Gegensatz unabhängig von der Drehzahl des Motors und kann so auf die jeweilige Situation zugeschnitten agieren. In der Warmlaufphase etwa schaltet sie sich erst nach einer gewissen Zeit zu. Auch die Kühlung des Getriebeöls ist mit dem Wasserkreislauf des Motors verbunden und wird von einem direkt am Getriebe angebrachten Wärmetauscher unterstützt.

Einsatz in den 45er AMG-Modellen

Video: Mercedes-AMG A 45 (2019)

Über 400 PS im A 45

Mercedes wird den Motor vorerst nur in seinen AMG-45-Modellen anbieten, und zwar in zwei Leistungsstufen: Das Basismodell mit 387 PS leistet schon fast so viel wie der 5,5-Liter-V8, der bis 2015 im G 500 zum Einsatz kam (Baucode: M 273 KE 55). Das S-Modell kommt mit 421 PS annähernd an den M 176 heran – also an die kleinste Ausbaustufe des aktuellen Vierliter-V8 von AMG. Was das Drehmoment angeht, kann der kleine Turbo-Motor den großen V8-Maschinen natürlich nicht das Wasser reichen. Zunächst wird das neue Zweiliter-Aggregat in den Modellen A 45 und CLA 45 zu finden sein.

Aktuelle und zukünftige Motoren: Übersicht


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