Mercedes ML63 AMG. Tecnica e Performance del Nuovo V8 5.5 litri

Maggiore potenza e consumi inferiori: anche nella nuova ML 63 AMG Mercedes-AMG GmbH persegue l’obiettivo di ridurre costantemente i consumi e le emissioni dei nuovi modelli, rimanendo, allo stesso tempo, fedele all’essenza stessa del Marchio, ben sintetizzata dallo slogan “Driving Performance”. Nonostante l’aumento della potenza massima da 375 kW (510 CV) a 386 kW (525 CV), rispetto al modello precedente, la nuova ML 63 AMG consuma solo 11,8 litri ogni 100 chilometri (ciclo combinato NEDC, emissioni di CO2: 276 g/km): valori che incoronano il SUV High Performance tra i migliori del segmento. All’aumento di potenza di 11 kW (15 CV) si accompagna una riduzione dei consumi di 4,7 litri, che equivalgono al 28%. La coppia massima di 700 Nm ha subito un incremento di 70 Nm, mentre grazie al Performance Package AMG la ML 63 AMG Performance può disporre di una potenza massima superiore a 410 kW (557 CV) e di una coppia di 760 Nm a parità di consumi NEDC. La versione con Performance Package AMG si differenzia per la pressione di sovralimentazione, aumentata da 1,0 a 1,3 bar, per la copertura del motore AMG in carbonio, le pinze dei freni rosse e il volante Performance AMG con zona dell’impugnatura in microfibra DINAMICA.

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Erogazione di potenza esemplare grazie alla coppia generosa

L’impressione di massima imperturbabilità che si ha alla guida è in gran parte dovuta all’eccezionale erogazione di potenza: la ML 63 AMG accelera infatti senza alcuno sforzo grazie alla coppia generosa sviluppata dal motore. Nell’ampia gamma di regimi tra 1750 e 5000 giri sono disponibili 700 Nm, che con il Performance Package AMG diventano 760 tra 2000 e 5000 giri. Risultano molto accattivanti anche le sonorità, tipiche dei motori AMG, che l’otto cilindri sprigiona attraverso i due doppi terminali cromati dell’impianto di scarico sportivo AMG. Uno sguardo alle prestazioni conferma quest’impressione: la ML 63 AMG accelera da 0 a 100 km/h in 4,8 secondi (4,7 secondi per la ML 63 AMG Performance). Per entrambe le varianti di motorizzazione la velocità massima è di 250 km/h (limitata elettronicamente), incrementabile a richiesta fino a 280 km/h.

Un esempio d’efficienza: il V8 biturbo AMG da 5,5 litri

Il V8 biturbo AMG da 5,5 litri, denominato internamente M157, ha debuttato nel 2010 nella S 63 AMG e nella CL 63 AMG e dal 2011 assicura massima dinamicità anche alla E 63 AMG e alla CLS 63 AMG. Il motore M157 è un esempio di efficienza e di tecnica: grazie al maggiore rendimento termodinamico, la combinazione tra sovralimentazione biturbo, iniezione diretta di benzina e combustione a getto guidato, consente di ottimizzare la richiesta di carburante e ridurre le emissioni. Gli iniettori piezoelettrici, dal funzionamento rapido e preciso, iniettano il carburante nelle camere di combustione e assicurano una ripartizione particolarmente fine delle gocce di carburante nell’aria che si trova all’interno della camera di combustione. Una pompa elettrica a bassa pressione trasferisce il carburante a una pressione di 6 bar dal serbatoio a una pompa ad alta pressione, situata nel vano motore. La pressione del carburante nel condotto ad alta pressione viene regolata in modo completamente variabile e in base al fabbisogno tra 100 e 200 bar, garantendo così una risposta pronta in qualsiasi condizione di marcia.

Altre particolarità dell’innovativo propulsore a otto cilindri di Affalterbach sono: basamento interamente in alluminio, tecnica delle quattro valvole con regolazione degli alberi a camme, intercooler aria/acqua, gestione dell’alternatore e funzione ECO start/stop di serie. Rispetto al precedente V8 AMG aspirato da 6,3 litri con cilindrata di 6208 cm3, il nuovo V8 biturbo AMG da 5,5 litri ha una cilindrata di 5461 cm3.

I principali dati tecnici in sintesi

* con Performance Package AMG; ** limitata elettronicamente.

Due turbocompressori a gas di scarico montati accanto alle bancate cilindri forniscono aria fresca agli otto cilindri. Ad un regime massimo di 185.000 giri, i due turbocompressori comprimono a pieno carico 1.750 kg di aria/ora nelle camere di combustione. La pressione massima di sovralimentazione è di 1,0 bar, che sale a 1,3 bar con Performance Package AMG. La struttura particolare e compatta (il corpo delle turbine è saldato al collettore dei gas di scarico) ha un minore ingombro, e questo comporta vantaggi anche per quanto riguarda il riscaldamento dei catalizzatori. Il V8 AMG è il primo motore turbo senza la consueta valvola di ricircolo. Attraverso questo accorgimento è stato possibile ottenere una scatola del compressore dalle proporzioni estremamente compatte. Per assicurare una risposta agile e pronta del motore, tutti i condotti d’aria nel tratto di aspirazione sono stati accorciati il più possibile. La valvola wastegate, che riduce la pressione nel sistema di scarico in caso di variazioni di carico negative, viene comandata a depressione tramite un convertitore elettropneumatico. Questo consente una minore chiusura dell’aria nelle fasce di carico parziale, riducendo tra l’altro i consumi.

Come nel V12 biturbo AMG da 6,0 litri, anche l’otto cilindri a iniezione diretta adotta l’efficiente sistema di raffreddamento dell’aria di sovralimentazione ad aria/acqua. Il radiatore ad acqua a bassa temperatura, dall’ingombro ridotto e alloggiato nella V tra le bancate, raffredda efficacemente l’aria aspirata e già compressa dai turbocompressori prima che questa entri nelle camere di combustione, assicurando una temperatura di aspirazione costantemente più bassa a pieno carico. Il radiatore di grandi dimensioni, situato nel frontale, assicura un raffreddamento definito dell’acqua che circola all’interno del circuito a bassa temperatura. Il fatto che l’aria di sovralimentazione debba effettuare un percorso molto breve garantisce una risposta ottimale del motore. Le tubazioni a pressione in acciaio legato per l’alimentazione di aria esterna e di sovralimentazione realizzate mediante idroformatura hanno uno spessore delle pareti di soli 0,8 mm e sono concepite per contenere il più possibile le perdite di pressione.

Basamento interamente in alluminio con canne dei cilindri in Silitec

Il basamento del motore V8 biturbo AMG da 5,5 litri è realizzato completamente in alluminio pressofuso. Il peso ridotto del motore di 204 kg (a secco) è il risultato di un metodo sistematico di costruzione leggera che comporta una ripartizione equilibrata dei pesi sulla vettura. Il coperchio dei cuscinetti di banco dell’albero motore è realizzato in ghisa grigia e imbullonato al basamento, per garantire un’elevata rigidità. A garantire un minore attrito degli otto pistoni provvedono le canne dei cilindri in Silitec incorporate per fusione. I fori di ventilazione praticati nel basamento aumentano la potenza e riducono i consumi in condizioni di carico parziale: si tratta di fori longitudinali, al disopra dei cuscinetti di spinta, che collegano le cavità del basamento tra loro adiacenti.

 Normalmente, a seguito del movimento verso l’alto e verso il basso dei pistoni, l’aria viene spinta nella coppa dell’olio per poi essere nuovamente aspirata, e questo comporta maggiori perdite interne per attrito e quindi un calo della potenza del motore. I fori di ventilazione prevengono questo fenomeno, assicurando un’efficace compensazione della pressione tra le
cavità del basamento. L’albero motore fucinato in pregiata lega d’acciaio 38MnS6BY (lega composta da manganese, zolfo, boro, ittrio) gira su cinque cuscinetti di banco, ha otto contrappesi ed è ottimizzato in termini di rigidità torsionale, inerzia, ridotte masse rotatorie e lunga durata d’esercizio. Uno smorzatore viscostatico a due masse collocato anteriormente elimina efficacemente le vibrazioni. Ogni perno di manovella dell’albero motore è dotato di due bielle forgiate con la tecnica di “cracking”. Per ridurre l’attrito meccanico e garantire un’elevata resistenza all’usura, le superfici di scorrimento degli otto pistoni leggeri hanno un rivestimento metallico.  Gli iniettori dell’olio comandati a pressione nel basamento assicurano un efficace raffreddamento del cielo dei pistoni, altamente sollecitati.

Quattro valvole per cilindro con fasatura continua degli alberi a camme

A garantire un perfetto riempimento delle camere di combustione provvedono le valvole di aspirazione e di scarico di grandi dimensioni, due per ogni cilindro. Le valvole di scarico, sottoposte ad elevate sollecitazioni termiche, sono raffreddate al sodio e cave per ottimizzarne il peso. Per mezzo di bilancieri a rullo ottimizzati ai fini di un minore attrito e una bassa manutenzione, quattro alberi a camme in testa azionano le 32 valvole. La fasatura continua e variabile degli alberi a camme sul lato di aspirazione e di scarico viene regolata in funzione del carico e del regime entro un intervallo di 40 gradi, consentendo livelli di potenza e di coppia estremamente elevati. Questo comporta anche un funzionamento al minimo stabile ai bassi regimi.

A seconda del numero di giri del motore è possibile variare l’incrocio delle valvole per assicurare un’alimentazione ottimale della miscela di aria e carburante alle camere di combustione e quindi un’efficiente espulsione dei gas di scarico. La gestione della regolazione variabile degli alberi a camme avviene elettromagneticamente, per mezzo di quattro cosiddetti attuatori ad alette, e viene controllata dalla centralina di comando del motore. Gli alberi a camme vengono azionati da tre catene dentate ad alte prestazioni che risultano particolarmente silenziose rispetto alle catene a rulli cilindrici.

Alimentazione di olio e raffreddamento ad acqua di nuova concezione

A garantire un’efficiente alimentazione di olio in tutte le condizioni di carico e di esercizio provvede la pompa dell’olio con stadio di compressione controllato elettricamente. La pressione dell’olio può essere regolata fra i 2 e i 4 bar con conseguenti vantaggi in termini di attrito e di consumo. Uno stadio di aspirazione integrato nella pompa dell’olio per entrambi i turbocompressori previene le infiltrazioni di olio nell’aria di sovralimentazione e nei gas di scarico, contribuendo così ad un ulteriore abbattimento delle emissioni. Sia la coppa dell’olio che il punto di aspirazione sono stati ottimizzati ai fini della massima accelerazione trasversale e di una lubrificazione affidabile. Il serbatoio dell’olio ha una capacità di 10,5 litri.

Il sistema di raffreddamento combinato ad acqua/olio presenta una soluzione intelligente: dopo l’avviamento a freddo l’olio motore viene inizialmente raffreddato solo mediante lo scambiatore di calore olio/acqua. Se la potenza di raffreddamento del radiatore, estremamente compatto, non dovesse bastare, attraverso un termostato dell’olio il flusso viene fatto passare attraverso un radiatore supplementare ad aria esterno. Il vantaggio di questo sistema consiste nel riscaldamento più veloce dell’olio motore, perché nella fase di riscaldamento l’acqua di raffreddamento diventa calda più rapidamente e successivamente la temperatura dell’olio viene abbassata dall’acqua di raffreddamento. Un termostato dell’acqua inseribile assicura un rapido riscaldamento dell’acqua di raffreddamento all’avviamento del motore e durante la successiva fase di riscaldamento. Grandi aperture nello spoiler anteriore AMG assicurano che vi sia un efficace afflusso d’aria ai radiatori dell’acqua, dell’olio motore, dell’olio del cambio e dell’intercooler.

Il raffreddamento ad acqua del motore avviene secondo il principio particolarmente efficace del flusso trasversale, che interessa sia il basamento sia le testate. Una serie di fessure di raffreddamento supplementari nella testata consentono un migliore raffreddamento della camera di combustione e comporta alcuni vantaggi per la combustione stessa: permette infatti di anticipare i tempi di accensione senza incorrere nel rischio di battito in testa.

Gestione dell’alternatore e trasmissione a cinghia ottimizzata

Un altro contributo al contenimento dei consumi proviene dalla trasmissione a cinghia ottimizzata, dalla gestione di tutti i gruppi secondari e delle pompe secondo necessità e dalla gestione dell’alternatore: nelle fasi di rilascio del V8 e in frenata l’energia cinetica viene sfruttata per caricare la batteria anziché disperdersi sotto forma di calore. In tutte le altre fasi di esercizio, grazie alla combinazione tra gestione della rete di bordo e gestione dell’alternatore, quest’ultimo viene mantenuto a un livello di tensione piuttosto basso. Questo consente di non sovraccaricare il motore e di risparmiare carburante: circa 0,15 litri ogni 100 km secondo il nuovo ciclo di marcia europeo (NEDC) e fino a 0,2 litri ogni 100 km nel traffico urbano con frequenti fasi di rilascio e frenata.

Potente centralina elettronica del motore per la gestione di tutte le funzioni

Si fa carico di eseguire e controllare tutte le funzioni del motore una centralina Bosch MED 17.7.3 particolarmente efficiente. Questa modernissima centralina motore non solo regola l’iniezione diretta di benzina, la pressione di sovralimentazione, la regolazione degli alberi a camme e l’alimentazione variabile di olio, ma comunica anche con tutte le altre centraline, come ad esempio quella del 7G-TRONIC SPEEDSHIFT PLUS AMG. Il microprocessore contiene in memoria più di 30.000 diversi parametri e funzioni ed è in grado di eseguire fino a 260 milioni di singole operazioni al secondo. Per non gravare eccessivamente sulla centralina del motore, le otto bobine di accensione singole dispongono di un modulo elettronico integrato per ogni cilindro: si tratta dei cosiddetti stadi finali dell’accensione, che garantiscono una scintilla di accensione potente a qualsiasi regime e condizione di carico. Il dosaggio di carburante degli iniettori piezoelettrici, estremamente preciso, avviene mediante otto stadi finali intelligenti ad alta tensione.

Nuovi gruppi catalizzatori per emissioni allo scarico ridotte

Basse emissioni allo scarico, rispetto di tutti i valori limite nazionali, sonorità del motore caratteristiche e specifiche di AMG e struttura dal peso ottimizzato: questi i diversi e complessi requisiti che l’impianto di scarico del nuovo V8 biturbo AMG da 5,5 litri era chiamato a soddisfare. La ML 63 AMG soddisfa la norma sulle emissioni allo scarico Euro 5, così come tutti gli standard richiesti dal mercato statunitense (standard LEV II, On-Board-Diagnosis II e diagnosi a sonda Lambda). I turbocompressori sono saldati ai collettori di scarico a doppia parete che, con un guscio interno di appena 1,2 mm di spessore, consentono una rapida risposta dei catalizzatori. Il sistema, efficiente e compatto, è dotato di un gruppo catalizzatore tandem su ogni lato: vicino alla paratia anteriore della vettura sono riuniti in un unico corpo due substrati di ceramica a parete sottile. Questa soluzione rende superfluo l’utilizzo di ulteriori catalizzatori sottoscocca. Per ottenere una depurazione dei gas di scarico rapida ed efficace, i due substrati di ceramica sono configurati diversamente: il supporto anteriore è rivestito in palladio, mentre quello posteriore è dotato di un rivestimento bimetallico di palladio e rodio. Per ogni fila di cilindri, davanti ad ogni corpo del catalizzatore è posizionata una sonda lambda, mentre fra i due substrati
a parete sottile è posizionata una sonda lambda diagnostica.

Impianto di scarico sportivo AMG per le caratteristiche sonorità del motore

Nel tratto che va dai collettori ai terminali, l’impianto di scarico sportivo AMG a due uscite ha una sezione di 70 millimetri. Grazie a una struttura leggera particolarmente intelligente è stato possibile ridurre il peso di 7,6 kg rispetto al modello precedente. Gli esperti AMG hanno potuto ottenere questo risultato riducendo a 1,2 mm lo spessore delle pareti di tutti i condotti dei gas di scarico, nonché del silenziatore di scarico centrale e del terminale di scarico. Per quanto riguarda le sonorità, l’obiettivo del settore sviluppo era ottenere una sintesi perfetta tra la percezione del dinamismo e l’idoneità ai lunghi viaggi che contraddistingue da sempre il marchio Mercedes. In altre parole si trattava di trasmettere forti emozioni in fase di accelerazione e nella fase di “doppietta automatica” e di garantire una certa silenziosità a velocità costante. Una serie di esperimenti ha permesso di eliminare fastidiose frequenze o ronzii. Dall’impianto di scarico sportivo dotato di doppi terminali cromati fuoriescono le tipiche sonorità piene di un otto cilindri AMG.

Produzione dei motori secondo la tradizione artigianale

Come tutti i motori AMG, anche il nuovo otto cilindri biturbo è assemblato a mano nella manifattura AMG, inaugurata nel 2002. Tecnici altamente qualificati costruiscono il motore M 157 secondo la filosofia “un uomo, un motore”, attenendosi ai più severi standard qualitativi e apponendo la propria firma sulla caratteristica targhetta del propulsore AMG, a dimostrazione della massima cura artigianale con cui viene effettuata la lavorazione.

7G-TRONIC SPEEDSHIFT PLUS AMG con funzione ECO start/stop

Partner perfetto del V8 biturbo AMG da 5,5 litri è il 7G-TRONIC SPEEDSHIFT PLUS AMG. Questo cambio automatico a sette rapporti invia la forza a tutte e quattro le ruote in modo permanente e dispone di tre programmi di marcia selezionabili dalla consolle: “Controlled Efficiency” (C), Sport (S) e Manuale (M). In modalità “Controlled Efficiency” (C) è attiva la funzione ECO start/stop che spegne l’otto cilindri quando la vettura è ferma. Il simbolo “ECO” nel menu principale AMG segnala al guidatore lo stato momentaneo del sistema. In modalità “C” la ML 63 AMG parte generalmente in seconda. Grazie alla coppia motore elevata, disponibile già ai bassi regimi, e all’andamento morbido della curva caratteristica di cambio e acceleratore, il cambio innesta la marcia più alta appena possibile.

Altre misure all’insegna di una maggiore efficienza

• Nuovo convertitore di coppia Fuel-Economy con pendolo centrifugo
• Cuscinetti ad attrito ridotto
• Gestione termica dell’olio del cambio

Nelle modalità “S” e “M”, motore e cambio risultano sostanzialmente più agili e si hanno regimi più elevati, cambi marcia più spontanei e tempi di innesto più rapidi. La funzione di doppietta automatica nel passaggio alla marcia inferiore, attiva in questa modalità, e la velocità e precisione con cui vengono riprese l’accensione e l’iniezione nel passare alla marcia superiore a pieno carico riducono i tempi di innesto e aumentano le emozioni alle andature sportive. Per cambiare le sette marce si usano i comandi AMG al volante. Un indicatore di cambio marcia integrato nella strumentazione AMG avvisa il guidatore nel caso debba cambiare marcia manualmente. Nei due programmi di marcia “S” (Sport) e “M” (Manuale), entrambi orientati al dinamismo, la funzione ECO start/stop è generalmente inattiva. Se lo desidera, anche nella modalità “C” il guidatore può disattivare manualmente i sistemi premendo l’apposito tasto posto sulla consolle; in tal caso non viene visualizzato il simbolo “ECO” nella strumentazione.

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