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18. Februar 2003

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Mercedes-Benz E 400 CDI: Souveräne Diesel-Dynamik aus acht Zylindern

Photo: DC

• Leistungsstärkster V8-Pkw-Dieselmotor

• 191 kW/260 PS Leistung und 560 Newtonmeter Drehmoment

• Common-Rail-Technik, Biturbo-System und Wasser-Ladeluftkühlung

Stuttgart - Ab Frühjahr 2003 ist in der Mercedes-Benz E-Klasse der weltweit leistungsstärkste V8-Pkw-Dieselmotor lieferbar. Das Biturbo-Triebwerk mit Common-Rail-Direkteinspritzung und anderen Hightech-Innovationen entwickelt aus einem Hubraum von 3996 Kubikzentimetern 191 kW/260 PS. Durch Detailoptimierungen des Motors, der Ladeluftkühlung und der Abgasanlage erzielen die Mercedes-Ingenieure beim neuen E 400 CDI gegenüber den V8-Dieselmodellen aus der S-, M- und G-Klasse ein Leistungsplus von 7 kW/10 PS.

Auch das maximale Drehmoment von 560 Newtonmetern, das zwischen 1700 und 2600/min abrufbereit ist, zählt zu den Spitzenwerten der Diesel-Personenwagen. Es ermöglicht schnelle Beschleunigung und kraftvolle Zwischenspurts: Aus dem Stand erreicht der E 400 CDI die 100 km/h-Marke in nur 6,9 Sekunden und beweist mit 6,7 Sekunden für die Beschleunigung von 60 auf 120 km/h seine beachtliche Durchzugskraft. Das Höchsttempo wird auf 250 km/h begrenzt. Das sind die neuen Diesel-Spitzenwerte in dieser Fahrzeugklasse.

Weitere Qualitäten stellt der Biturbo-Motor beim Verbrauchstest im europäischen Fahrzyklus unter Beweis: Der NEFZ-Gesamtverbrauch beträgt nur 9,4 Liter je 100 Kilometer. Damit kann der E 400 CDI bei 80 Litern Tankvolumen eine Strecke von über 850 Kilometern zurücklegen.

Mit dem neuen CDI-Topmodell stehen für die Limousine der Mercedes-Benz E-Klasse insgesamt fünf moderne Diesel-Direkteinspritzer zur Auswahl. Ihr Leistungsspektrum reicht von 90 kW/122 PS beim E 200 CDI bis 191 kW/260 PS beim E 400 CDI. Zur Serienausstattung des Achtzylindermodells gehören neben dem Fünfgang-Automatikgetriebe auch das elektronisch gesteuerte Luftfedersystem AIRMATIC DC (Dual Control), die Vier-Zonen-Klimatisierung THERMOTRONIC, 17-Zoll-Leichtmetallräder sowie Parameter-Servolenkung.

Motortechnik: Diesel-Innovationen in einzigartiger Kombination

Die Spitzenwerte des V8-Motors basieren auf allen aktuellen Diesel-Innovationen der Marke Mercedes-Benz, die das Stuttgarter Entwicklungsteam mit zahlreichen Neuentwicklungen kombinierte. Das bedeutet zum Beispiel:

• Vierventiltechnik

• Common-Rail-System mit Piloteinspritzung

• Sauggedrosselte Hochdruckpumpe

• Biturbo-Aufladung mit variabler Turbinengeometrie

• Wasser-Ladeluftkühlung

• Abgasrückführung

• Elektrisch betätigte Ansaugluftdrosselung

• Leichtbauweise mit Aluminium-Zylinderköpfen und -Kurbelgehäuse

• Turbolader: Elektrische Steuerung für spontane Leistungsentfaltung

Maßgeblichen Anteil an der beachtlichen Drehmoment- und Leistungsentfaltung haben die beiden Abgas-Turbolader links und rechts der Zylinderbänke. Dank elektronischer Steuerung mit doppelter Luftmassen-Messung arbeitet das Biturbo-System synchron und passt die Nachschubversorgung mit Verbrennungsluft exakt dem jeweiligen Leistungsbedarf an. Dafür sorgt vor allem die variable Turbinen-Geometrie nach dem VNT-Prinzip (Variable Nozzle Turbine) mit elektrisch und damit spontan verstellbaren Leitschaufeln auf Basis von Kennfelddaten.

Für die Abkühlung der von den Turboladern komprimierten Ansaugluft sorgt ein Wasser-Ladeluftkühler, der an einen speziellen Niedrigtemperatur-Wasserkühler angeschlossen ist und von einer separaten elektrischen Umwälzpumpe mit Kühlwasser versorgt wird. Er senkt die Lufttemperatur um bis zu 100 Grad Celsius, sodass der Motor mehr Luft durchsetzen und deshalb auch mehr Leistung entwickeln kann.

Direkteinspritzung: Common-Rail-System mit regelbarer Hochdruckpumpe

Wie alle CDI-Motoren von Mercedes-Benz arbeitet auch die Kraftstoffeinspritzung des neuen E 400 CDI nach dem Common-Rail-Prinzip. Die Einspritzpumpe wurde speziell für den Achtzylinder entwickelt: Sie lässt sich mittels Saugdrosselung bedarfsgerecht - je nach Einspritzdruck - steuern, sodass sich die Kraftstofftemperatur im Interesse geringer Abgas-Emissionen und niedrigem Verbrauch gegenüber einem herkömmlichen System um bis zu 20 Grad Celsius verringert. Die Saugdrosselung dient jedoch nur als Vorsteuerung der Hochdruckpumpe; für den eigentlichen Einspritzdruck in den beiden Rails sind auch weiterhin die elektronische Motorsteuerung und das Regelventil zuständig. Ein besonderes Merkmal der CDI-Motoren von Mercedes-Benz ist die so genannte Piloteinspritzung, die auch bei dem Achtzylinder-Triebwerk zu einer hörbaren Verringerung der Verbrennungsgeräusche beiträgt. Wenige Millisekunden vor der eigentlichen Kraftstoffeinspritzung strömt eine kleine Menge Diesel in die Zylinder, entzündet sich und sorgt auf diese Weise für eine Vorwärmung der Brennräume. Damit verbessern sich die Voraussetzungen für die anschließende Haupteinspritzung: Der Kraftstoff entzündet sich schneller; Brennraumdruck, Temperatur und damit auch die Verbrennungsgeräusche bleiben auf niedrigerem Niveau.

Zylinderköpfe: Auch im Teillastbereich hohe Zylinderfüllung

Die aus Aluminium gefertigten Zylinderköpfe entsprechen den besonderen Anforderungen der Common-Rail-Technik: Die Injektoren befinden sich in einer zentralen Lage zwischen den vier Ventilen, von der eine optimale Kraftstoffverteilung möglich ist. Je zwei hohlgegossene Nockenwellen pro Zylinderbank und Tassenstößel steuern die Ventile.

Spiralförmige Einlasskanäle in den Zylinderköpfen, von denen jeweils einer auf Drall und der andere auf Durchsatz optimiert wurde und die exakt auf die symmetrisch geformten Brennräume abgestimmt sind, versetzen die Luft in eine schnelle Drallbewegung und sorgen somit im Teillastbereich für eine optimale Vermischung von Kraftstoff und Ansaugluft. Zusätzlich kommt im Teillastbereich eine elektropneumatische Einlasskanalabschaltung zum Einsatz. Mit ihrer Hilfe lässt sich durch die vorübergehende Abschaltung eines Einlasskanals das Drallniveau des Kraftstoff-Luft-Gemischs - und damit die Zylinderfüllung - nochmals steigern.

Abgasrückführung: Bedarfsgerechte Steuerung nach Last und Drehzahl

Zum Ansaugsystem des neuen V8-Dieseltriebwerks gehören auch ein motorseitig installierter Luftfilter mit zwei Heißfilm-Luftmassenmessern, die eine exakte Analyse der angesaugten Luftmasse erlauben. Auf diese Weise erhält der für die Motorsteuerung zuständige Mikro-Computer genaue Daten und kann so zum Beispiel die Abgasrückführung nach Last und Drehzahl des Motors regeln - im Interesse geringerer Abgas-Emissionen.

Die Rückführventile für die Abgase sind doppelt - jeweils eins pro Zylinderbank - vorhanden. Sie werden elektrisch per Drehmagnet gesteuert und regulieren die Menge der rückgeführten Abgase je nach Last des Motors in einem bestimmten Verhältnis zur Ansaugluft. Zusätzlich strömen Abgase durch einen Wärmetauscher, der sie zusätzlich abkühlt.

Die EU-3-Abgaslimits unterbietet der neue Achtzylinder-Dieselmotor nicht nur mithilfe der leistungsfähigen Abgasrückführung, die in erster Linie die Stickoxidemissionen reduziert, sondern vor allem auch dank eines aufwändigen Katalysatorsystems. Es besteht aus zwei motornah positionierten Abgasreinigern, die als Oxidationskatalysatoren schon kurze Zeit nach dem Kaltstart aktiv sind und einen Großteil der Kohlenwasserstoffe sowie des Kohlenmonoxids durch chemische Bindung an Sauerstoff reduzieren.

Kombination: Ausgleichswelle mit Zentrifugal-Ölabscheider

Im Interesse kompakter Abmessungen entschieden sich die Mercedes-Ingenieure bei der Entwicklung des V8-Motors für einen Zylinderwinkel von 75 Grad und kompensieren die prinzipbedingten Schwingungen einer solchen Konstruktion durch eine Ausgleichswelle. Sie findet ihren Platz in dem Raum zwischen den beiden Zylinderbänken und rotiert mit gleicher Drehzahl gegenläufig zur Kurbelwelle. An ihrem vorderen Ende trägt die Ausgleichswelle einen Ölabscheider, der den Motor mit Hilfe der Zentrifugalkraft entlüftet.

Die solide Basis des V8-Motors mit CDI-Technik bildet ein Kurbelgehäuse aus Aluminium, das nach einem neuartigen Sandgussverfahren hergestellt wird. Es bietet den Vorteil höherer Festigkeit und verbessert die konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten der Ingenieure. So konnten sie das Steuergehäuse sowie die Ölkanäle und -rückläufe erstmals direkt in das Kurbelgehäuse integrieren. Diese Aluminium-Bauweise verbessert nicht nur die Laufruhe des Triebwerks, sie hilft auch Gewicht abzuspecken: Das Kurbelgehäuse des V8-Motors wiegt 56,2 Kilogramm und ist rund 17 Prozent leichter als das vergleichbare Bauteil des CDI-Sechszylinders im E 320 CDI. Insgesamt bringt der Achtzylindermotor mitsamt seiner Nebenaggregate 245 Kilogramm auf die Waage und gilt damit als das leichteste Dieseltriebwerk dieser Hubraumklasse.

(13.02.2003)