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SLS 63 AMG: Highperformance-Achtzylinder als Frontmittelmotor
Von Philipp Deppe | 11.November 2009
Acht Zylinder und 6,3 Liter Hubraum in Frontmittelmotor-Anordnung, Hochdrehzahlkonzept, Trockensumpfschmierung und leistungsoptimierte Ansaug- und Abgasanlage: Wer die knapp zwei Meter lange Motorhaube des SLS AMG öffnet, blickt auf einen faszinierenden Hochleistungsmotor, den AMG exklusiv für den neuen Flügeltürer entwickelt hat.
Mit einer Spitzenleistung von 420 kW/571 PS bei 6800/min und 650 Newtonmeter Drehmoment bei 4750 Umdrehungen setzt der AMG 6,3-Liter-V8-Motor neue Maßstäbe und ist gleichzeitig der stärkste serienmäßige Achtzylinder-Saugmotor weltweit. Von null auf 100 km/h beschleunigt der Flügeltürer in 3,8 Sekunden, die Höchstgeschwindigkeit beträgt 317 km/h (elektronisch begrenzt). In Verbindung mit dem DIN-Leergewicht von 1620 Kilogramm ergibt sich ein überaus attraktives Leistungsgewicht von nur 2,84 Kilogramm pro PS.
Durch den gezielten Einsatz verbrauchsoptimierender Maßnahmen konnte ein Kraftstoffverbrauch von 13,2 Litern auf 100 Kilometer (NEFZ gesamt) erreicht werden. Die Kraftübertragung im SLS AMG übernimmt ein neues AMG Doppelkupplungsgetriebe mit sieben Gängen, das in Transaxle-Anordnung an der Hinter-achse sitzt und über eine „Torque Tube“ starr mit dem Motor verbunden ist.
Auf Basis des M156, der beispielsweise im E 63 AMG (386 kW/525 PS) 630 Newtonmeter entwickelt, wurde der neue Achtzylinder-Saugmotor für den SLS AMG grundlegend weiterentwickelt. Die wichtigsten Änderungen fanden in den Bereichen Ansaug- und Abgasanlage, Ölversorgung und Kurbeltrieb statt. Insgesamt wurden über 120 Teile und Komponenten neu konstruiert – Grundlage hierfür waren die wertvollen Erkenntnisse aus über 40 Jahren Motorsport.
Konstruktiv ist der M159 wie schon der M156 eine komplett eigenständige AMG-Entwicklung. Die Kombination aus Hochdrehzahlkonzept und großem Hubraum verbindet das Beste aus zwei Welten: begeisternde Drehfreude und gleichzeitig hohe Durchzugskraft bei niedrigen Drehzahlen. Der neue V8 für den Flügeltürer liefert bereits bei 2500 Umdrehungen 545 Newtonmeter an die Kurbelwelle, der Bestwert von 650 Newtonmetern steht ab 4750 Umdrehungen pro Minute zur Verfügung – mehr als bei allen anderen Saugmotoren dieser Leistungs- und Hubraumklasse. Im Klartext: Der Achtzylinder ermöglicht dynamische Beschleunigung, schnelle Zwischenspurts und reinen Fahrspaß auf höchstem Niveau, genauso wie alltagstaugliches, gelassenes Fahren.
Optimierte Zylinderfüllung durch neu konzipierte Ansaugluftführung
Ein wesentliches Element der Leistungs- und Drehmomentsteigerung ist die optimierte Zylinderfüllung. Die neue strömungsgünstigere Gestaltung der Ansaugluftführung führt zu einer Reduzierung der Druckverluste; die komplette Überarbeitung des Ventiltriebs verbessert die Gasdynamik. Das neu entwickelte Magnesium-Saugrohr verfügt über exakt aufeinander abgestimmte Schwingrohrlängen. Acht Ansaugtrichter mit je 290 Millimeter Länge und 51,5 Millimeter Durchmesser versorgen die Brennräume mit Frischluft. Hinter den neuen Luft-filtern mit knapp 9500 Kubikzentimeter Volumen sitzen zwei Drosselklappen mit 74 Millimeter Durchmesser. Ihre elektronisch geregelte Verstellung vollzieht sich blitzschnell: Bis die beiden Drosselklappen maximal geöffnet sind, vergehen nur 150 Millisekunden. Das Resultat: ein begeisternd agiles Ansprechverhalten. Zwei hinter den Luftfiltern angeordnete Heißfilm-Luftmassenmesser versorgen die
Motorelektronik mit den nötigen Informationen über Temperatur und Dichte der angesaugten Luft.
Ein besonderes Merkmal des V8-Motors ist der aufwendige Ventiltrieb, der Anleihen bei den kraftvollen AMG Rennmotoren macht. Die 32 Ventile in den Zylinder-köpfen werden mit Tassenstößeln betätigt. Ihre platzsparende Bauweise erlaubt einen steifen Ventiltrieb und damit hohe Drehzahlen bei gleichzeitig großen Ventilöffnungsquerschnitten, wovon die Leistungs- und Drehmomentausbeute profitieren. Die groß dimensionierten Einlassventile haben einen Durchmesser von 40 Millimetern, ihre Pendants auf der Auslassseite messen 34 Millimeter. Im Unterschied zum Rennmotor ist ein wartungsfreier Ventiltrieb mit hydraulischem Ventilspielausgleich montiert.
Stufenlose Betätigung der vier oben liegenden Nockenwellen
Alle vier oben liegenden Nockenwellen verfügen über eine stufenlose und variable Betätigung im Bereich von 42 Grad. Die Verstellung der Nockenwellen auf der Ein- und Auslassseite geschieht last- und drehzahlabhängig und ermöglicht neben höchsten Leistungs- und Drehmomentwerten auch einen stabilen Leerlauf sowie vor allem geringe Abgaswerte. Je nach Drehzahl kann die Ventilüberschneidung im Sinne einer optimalen Versorgung der Brennräume mit Gemisch und einem bestmöglichen Abtransport der Abgase variiert werden. Die Steuerung der variablen Nockenwellenverstellung erfolgt elektrohydraulisch und wird vom Motorsteuergerät überwacht.
Soundstarke Abgasanlage mit zwei Fächerkrümmern
Leistungsoptimierung und emotionales Sounderlebnis: So lauteten die Vorgaben bei der Entwicklung der Sportabgasanlage. Fächerkrümmer mit exakt aufeinanderabgestimmten Rohrlängen – auch eine Anleihe aus dem Rennsport – sorgen durch verbesserte Ladungswechsel für ein deutliches Plus an Leistung und Drehmoment. Die groß dimensionierten Rohrquerschnitte der neu entwickelten, zweiflutigen Abgasanlage bewirken eine Reduzierung des Abgasgegendrucks. Zwei relativ kleine Mittelschalldämpfer am Unterboden und ein großvolumiger, quer liegender Nachschalldämpfer im Heck unterstützen eine optimale Gewichtsverteilung.
Besonderen Wert legten die AMG Experten auf das Klangbild des hubraumstarken Achtzylinders: In aufwendigen Versuchsreihen wurde eine Synthese aus erlebbarerDynamik und Mercedes-typischer Langstreckentauglichkeit erreicht. Bei ihrer Arbeit legten die AMG Fachleute großen Wert darauf, störende Geräusche zu vermeiden und die angenehmen, Sportwagen-typischen Frequenzen zu betonen. Gleichzeitig galt es stets, alle gesetzlichen Vorschriften – wie etwa bei der Messung des Vorbeifahrgeräuschs – zu beachten. Den zwei in der Heckschürze integrierten Endrohrblenden entweicht ein charakteristischer Achtzylindersound, der dem Kenner eindeutig signalisiert: Hier kommt ein echter AMG. Zwei gegendruckopti-mierte, direkt am Fächerkrümmer platzierte Stirnwand-Keramikkatalysatoren und zwei Metallkatalysatoren am Unterboden ermöglichen eine effektive Abgasreinigung und die Einhaltung aktueller und zukünftiger Grenzwerte wie EU 5, LEV 2 und U‑LEV. Spezifische Anforderungen des US-Marktes wie die On-Board-Diagnose II und die Lambdasonden-Diagnose erfüllt das neue AMG Triebwerk ebenso problemlos.
Trockensumpfschmierung für Absenkung des Fahrzeugschwerpunkts
Ein wesentliches Kriterium bei der technischen Konzeption des SLS AMG war die Einbauposition des Motors. Möglichst tief und weit hinten lauteten die Vorgaben, um den Fahrzeug-Schwerpunkt weit abzusenken und eine ausgeglichene Gewichts-verteilung zwischen Vorder- und Hinterachse zu erzielen. Die Lösung, den Achtzylinder als Frontmittelmotor hinter der Vorderachse zu installieren und mit einem Getriebe in Transaxle-Anordnung zu kombinieren, führt zu einem sportwagentypischen Gewichtsverhältnis von 47 Prozent vorn zu 53 Prozent hinten.
Die tiefe Einbaulage des V8-Triebwerks resultiert aus der Umstellungauf Trockensumpfschmierung – damit entfällt die sonst übliche Ölwanne. Die Trockensumpf-schmierung des M159 besteht aus einer Saugpumpe, einer Druckpumpe und einem externen, vor dem Motor angebrachten Öltank mit 5 Liter Volumen. Insgesamt zirkulieren im kompletten System 13,5 Liter Motoröl. Die Ölabsaugpumpe saugt das Öl direkt aus den Kurbelräumen und den Zylinderköpfen ab und fördert es mit maximal 700 Litern pro Minute in den externen Öltank. Die effiziente Absaugung des Motoröls verbessert den Wirkungsgrad des ohnehin sehr effizienten Motors weiter.
Die Druckölpumpe, ausgeführt als Pendelschieberzellenpumpe, fördert das Öl aus dem externen Öltank wieder in den Motor zurück und gewährleistet eine zuverlässige Schmierung des Motors selbst bei hohen Querbeschleunigungen, wie sie auf einer abgesperrten Rennstrecke üblich sind. Die bedarfsgerechte Regelung der Druckölpumpe orientiert sich dabei an den im Steuergerät abgelegten Motordrehzahlen sowie Temperatur- und Lastkennfeldern. Dies führt zu einer Verrin-gerung der Verlustleistung im Motor und zu einer erheblichen Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. In den vorderen Radläufen sorgen zwei groß dimensionierte Kühler mit einseitig integriertem Drucklüfter für die effektive Kühlung des Motoröls.
Eine weitere, erstmalig im SLS AMG Motor eingesetzte Innovation ist das soge-nannte Gasfederkonzept. Dabei wird die unter dem Kolben komprimierte Luft während der Abwärtsbewegung in der gasdichten Kurbelkammer am Ausströmen gehindert. Bei der Aufwärtsbewegung wird die gespeicherte Energie nahezu vollständig wieder an die Kolben abgegeben. Dieses Prinzip verhindert Strömungsverluste. Ein weiterer positiver Effekt ist die deutlich verbesserte Steifigkeit des Kurbelgehäuses. Mit dem Gasfederkonzept konnte der Kraftstoffverbrauch um 1,5 Prozent gesenkt werden – bei einer gleichzeitigen Leistungserhöhung von 7 kW/9,5 PS.
Höchste Festigkeit und optimaler Leichtbau auch beim Motor
Eine Neuentwicklung sind die acht Schmiedekolben, die insgesamt 0,5 Kilogramm leichter sind als Gusskolben. Die Verringerung der oszillierenden Massen verbessert Ansprechverhalten und Drehfreude. Für eine bestmögliche Kühlung der hoch belasteten Kolbenböden sind druckgesteuerte Ölspritzdüsen im Kurbelgehäuse verantwortlich. Eine weitere gezielte Gewichtsmaßnahme ist der Verzicht auf Stahleinleger zur Aufnahme der Kurbelwellenhauptlager. Das Kurbelgehäuse des M159 ist in Vollaluminiumbauweise ausgeführt und rund 4 Kilogramm leichter als das Pendant des M156. Zur weiteren Gewichtsreduzierung kommen beim M159 überwiegend Aluminiumschrauben zum Einsatz. Gegenüber Stahlschrauben werden rund 0,6 Kilogramm eingespart. Das Gewicht des V8-Motors im SLS beträgt trocken 205 kg; damit ergibt sich ein erstklassiges Leistungsgewicht von 0,36 kg/PS.
Wie im Motorsport üblich, ist das Kurbelgehäuse als steife Bedplate-Konstruktion in Closed-Deck-Bauweise ausgeführt. Motorblock und Zylinderköpfe sind aus Alu-minium-Silizium-Legierungen (AlSi7 und AlSi17) gegossen, die in Bezug auf Gewicht, thermische und mechanische Belastung sowie Dauerfestigkeit ein Optimum darstellen. Für die acht Zylinderlaufbahnen des M159 nutzen die Motorenfachleute von Mercedes-AMG wie beim M156 ein besonders aufwendiges Verfahren, das für reibungsoptimierte Laufbahnschichten sorgt – die Beschichtung durch sogenannte Lichtbogen-Draht-Spritzen (LDS). Die Vorteile der von AMG patentierten LDS-Techno-logie sind äußerst geringe Reibung und Verschleiß sowie höchste Dauerhaltbarkeit. Gegenüber herkömmlich beschichteten Laufbahnen wird eine deutlich höhere Oberflächenhärte erzielt. Die Zylinderlaufbahnen des AMG V8‑Motors sind doppelt so hart wie bei konventionellen Graugusslaufbuchsen – für Motorenfachleute ein Quantensprung.
Weitere vom M156 übernommene Hightech-Komponenten und Systeme sind:
• die fein gewuchtete Kurbelwelle aus geschmiedetem Stahl;
• die Wasserkühlung des Zylinderkopfes nach dem von Rennmotoren bekannten, thermisch hoch effizienten Querstromprinzip;
• die variable Steuerung des Kühlwassers für optimalen Wirkungsgrad;
• die computergesteuerte Kraftstoffversorgung mit im Tank integrierter Kraftstoffpumpe.
Neu entwickeltes Kühlmodul in gewichtsoptimierter Ausführung
Die Wasserkühlung übernimmt ein großes, hinter dem Kühlergrill platziertes Kühl-modul, in dem auch der Kondensator der Klimaanlage sowie der Kühler für das Servolenkungsöl integriert sind. Besonderheit: Durch die völlige Neuentwicklung konnte das Gewicht gegenüber bisherigen Komponenten um rund 4 Kilogramm reduziert werden – bei gleichzeitiger Steigerung der Leistungsfähigkeit. Ein großer, direkt hinter dem Kühler platzierter Sauglüfter führt die heiße Luft bedarfsgerecht ab.
Leistungsfähiges Steuergerät übernimmt Generatormanagement
Die Motorsteuerung vom Typ Bosch ME 9.7 AMG übernimmt auch das Generator-management, ein weiteres System, das zur Kraftstoffeinsparung beiträgt. Sensoren überwachen den Ladezustand der Fahrzeugbatterie und verringern die Leistung des Generators, sobald der Stromspeicher ausreichend geladen ist. Um die Batterie nachzuladen, nutzt das System gezielt die Schubphasen des Motors. Die Bewegungsenergie wird durch Rekuperation in elektrische Energie umgewandelt.
Durch die gezielte Kombination effizienzsteigernder Maßnahmen konnte ein Kraftstoffverbrauch von 13,2 Liter Superplus pro 100 Kilometer nach NEFZ gesamt erreicht werden. Ein erstklassiger Wert, denn schließlich zählt der neue SLS AMG zu den leistungsstärksten Fahrzeugen im Supersportwagen-Segment.
Motorproduktion am Standort Affalterbach
Produziert wird das neue V8-Kraftpaket für den Flügeltürer in der hochmodernen AMG Motorenmanufaktur nach der Philosophie „One man, one engine“. Das bedeutet, dass jeweils ein Techniker einen kompletten Motor in Handarbeit montiert – zu erkennen an der hochwertig gestalteten AMG Motorplakette mit der Unterschrift des verantwortlichen Technikers. Ein ästhetischer Genuss ist auch das Design des AMG Achtzylinders: Angefangen bei der neuen, titangrau lackierten Abdeckung des Magnesium-Saugrohres mit den zwei prägnanten AMG Logos bis hin zur Carbon-Motorraumabdeckung, die das Hochleistungstriebwerk aus Affalterbach auf Wunsch effektvoll einrahmt.
AMG Siebengang-Doppelkupplungsgetriebe mit RACE START
Als idealer Partner für den leistungsstarken Achtzylinder-Saugmotor präsentiert sichdas AMG SPEEDSHIFT DCT 7-Gang-Sportgetriebe – hinter dem Begriff verbirgt sich ein neu entwickeltes Doppelkupplungsgetriebe mit sieben Gängen, vier Fahrprogrammen und RACE START-Funktion. Zu den Stärken dieser Technik, die im Motor-sport ihren Ursprung hatte, zählen die spontanen Gangwechsel praktisch ohne Zugkraftunterbrechung, die maßgeschneiderte Regelstrategie und der Zugewinn an Schaltkomfort. Speziell auf den Hochdrehzahlcharakter des AMG 6,3-Liter-V8-Motors ausgelegt, bietet das AMG SPEEDSHIFT DCT 7-Gang-Sportgetriebe eine optimale Übersetzungsanpassung mit kurzen Drehzahlsprüngen. Im Klartext: Das neue Getriebe ermöglicht dem Fahrer des Flügeltürers noch dynamischere Beschleunigungsvorgänge für maximalen Fahrspaß.
AMG DRIVE UNIT mit vier Fahrprogrammen für maximalen Fahrspaß
Zentrale Schaltstelle für das AMG SPEEDSHIFT DCT 7-Gang-Sportgetriebe und alle Fahrdynamikfunktionen ist die AMG DRIVE UNIT. Links neben dem neuen E-SELECT-Wählhebel befindet sich der elektronische Drehschalter für die Auswahl der vier Fahrprogramme inklusive Aktivierung der RACE START-Funktion.
Das Doppelkupplungsgetriebe ermöglicht das Hochschalten unter Volllast sowohl im automatisierten Modus wie auch im manuellen Modus, bei dem sich die Gänge über die AMG Schaltpaddles am Lenkrad wechseln lassen. Vier Fahrprogramme für maximalen Fahrspaß und Fahrkomfort stehen zur Auswahl: „C“ (Controlled Efficiency), „S“ (Sport), „S+“ (Sport plus) sowie „M“ (Manuell). Im Controlled Efficiency Programm wird das schon bei niedrigen Drehzahlen anliegende hohe Motordreh-moment genutzt, um schnellstmöglich in den höchsten gerade noch fahrbaren Gang zu schalten. Die damit bewirkte ansaugseitige Entdrosselung senkt den Kraftstoffverbrauch. Vom geringen Drehzahlniveau profitiert auch die Geräuschentwicklung. Controlled Efficiency bedeutet aber auch komfortable Gangwechsel und eine „weich“ ausgelegte Gaspedalkennlinie für eine sanfte Fortbewegung.
Im „S“-Modus werden die Gänge höher ausgedreht, auch die Rückschaltvorgänge geschehen spontaner und die Schaltvorgänge sind um rund 20 Prozent schneller als in „C“. Der Wechsel auf Fahrprogramm „S+“ bringt eine nochmalige Verkürzung um 20 Prozent, während das Programm „M“ den sportlichsten Modus darstellt: Jetzt reagiert der AMG 6,3-Liter-V8-Motor noch bissiger, und das AMG Doppelkupplungsgetriebe wechselt die Gänge um weitere 10 Prozent schneller – das bedeutet eine Reduzierung um 50 Prozent gegenüber dem Modus „C“. Im Fahrprogramm „M“ wechselt das Getriebe die Gänge schneller als 100 Millisekunden. Über den vom Fahrer manuell durchzuführenden Gangwechsel informiert die im AMG Kombi-Instrument integrierte Hochschaltanzeige: Sieben LED in den Farben Weiß, Gelb, Rot signalisieren den nötigen Schaltvorgang. Je schneller sich die Motordrehzahl dem Maximalwert von 7200 Umdrehungen annähert, desto mehr LED leuchten auf.
Optimale Traktion durch RACE START-Funktion
Maximale Dynamik verspricht die RACE START-Funktion: Hierfür muss der Fahrer bei stehendem Fahrzeug die ESPÒ-Sportfunktion aktivieren und mit dem linken Fuß das Bremspedal betätigen. Nach vorgewählter RACE START-Logik am Getriebe-Drehschalter erfolgt eine Sicherheitsabfrage im AMG Zentral-Display. Nachdem der Fahrer durch einmaliges Ziehen am Schaltpaddle „Up“ eine Bestätigung für die RACE START-Funktion vorgenommen hat, genügt es, das Gaspedal ganz durchzutreten und die Bremse zu lösen. Die optimale Anfahrdrehzahl wird vollautomatisch eingeregelt und der SLS AMG beschleunigt mit optimaler Traktion – auf Wunsch auch bis zur Höchstgeschwindigkeit. Der Fahrer braucht nicht manuell zu schalten, das DCT-Getriebe wechselt die Gänge mithilfe kürzester Schaltzeiten.
Automatische Zwischengasfunktion für noch mehr Emotionalität
In den Fahrprogrammen „S“ (Sport), „S+“ (Sport plus) sowie „M“ (Manuell) ist die automatische Zwischengasfunktion aktiv. Jeder manuelle oder automatische Rückschaltvorgang wird von einer exakten Dosis Zwischengas begleitet – von „S“ über „S+“ bis hin zu „M“ in steigender Ausprägung. Davon profitiert nicht nur das emotio-nale Erlebnis des Fahrers: Der nahezu lastfreie Rückschaltvorgang minimiert die Last-wechselreaktionen, was sich speziell beim Anbremsen vor Kurven auf Rennstrecken überaus positiv auswirkt und auch die Fahrsicherheit bei Nässe und Glätte erhöht.
Das neue AMG Doppelkupplungsgetriebe überzeugt durch seine kompakten Abmes-sungen und sein geringes Gewicht von nur 136 Kilogramm inklusive Differenzial. Die Aluminium-Bauweise und der Verzicht auf den konventionellen Drehmoment-wandler verbessern den Wirkungsgrad und ermöglichen eine deutliche Absenkung des Kraftstoffverbrauchs. Im Getriebegehäuse ist auch die mechanische Lamellen-Differenzialsperre mit betont sportlicher und grenzbereichorientierter Abstimmung integriert.
Torque Tube mit Carbon-Antriebswelle zwischen Motor und Getriebe
Das AMG SPEEDSHIFT DCT 7-Gang-Sportgetriebe bildet über die Torque Tube eine feste Einheit mit dem V8-Triebwerk. Motor und das an der Hinterachse platzierte Getriebe – Stichwort Transaxle-Anordnung – sind biege- und drehmomentsteif miteinander verbunden und stützen sich gegeneinander ab. Damit sind entscheidende Vorteile in puncto Fahrdynamik und Fahrkomfort verbunden, weil diese aufwendige Lösung erlaubt, den kompletten Antriebsstrang deutlich spielfreier auszulegen. Die 1,64 Meter lange Torque Tube besteht aus einem einteiligen Aluminium-Sandgussgehäuse und wiegt unter 25 Kilogramm. Im Innern rotiert eine Antriebswelle mit Motordrehzahl. Wie bei den Mercedes-Benz C-Klasse DTM-Renntourenwagen besteht die Welle aus Carbonfasern. Wesentlicher Vorzug dieses Hightech-Materials: Trotz hoher Festigkeit bringt die Carbonwelle nur 4,7 Kilogramm auf die Waage. Damit ist die 1,71 Meter lange Antriebswelle, die immerhin 650 Newtonmeter Drehmoment vom Motor auf das Doppelkupplungsgetriebe übertragen muss, rund 30 Prozent leichter als eine Variante aus Stahl.
In der Torque Tube findet auch ein eigens entwickelter Torsionsdämpfer Platz. Er eliminiert Schwingungen und Vibrationen zuverlässig und optimiert so den Fahr- und Geräuschkomfort.
Quelle: Daimler AG
Topics: SLS | 1 Kommentar »
8.Januar 2010 at 08:56
[...] ein überaus attraktives Leistungsgewicht von nur 2,84 Kilogramm pro PS. Weitere Details finden Sie hier – alternativ finden Sie zum SLS über die Suche weiteres bei [...]