اما در این میان کمپانی‌های صاحب نام بسیاری همچنان از موتورهای پرتوان ۸ سیلندر بهره می‌گیرند. یکی از این کمپانی‌ها مرسدس‌بنز است؛ آن هم بخش AMG که با موتور ۸ سیلندر ۴لیتری بای-توربو موسوم به M۱۷۷ شناخته می‌شود. این موتور به لحاظ تکنولوژی ساخت، سیستم‌های مکانیکی و الکترونیکی به‌کار رفته در آن جزو بهترین ۸ سیلندرهای جهان به حساب می‌آید. در ادامه نگاهی به ساختار مکانیکی، سامانه‌های الکترونیکی و سیکل ترمودینامیکی آن خواهیم داشت.

آشنایی با موتور M۱۷۷ مرسدس‌بنز AMG

موتور ۸ سیلندر با آرایش وی-شکل به حجم ۳۹۸۲سی‌سی که موسوم به M۱۷۷ است، با نام‌های M۱۷۶ و M۱۷۸ نیز معرفی می‌شود. این موتور که جایگزین موتورهای M۲۷۸ و M۱۵۷ شده است، بر اساس موتور M۱۳۳ شکل گرفته است.

این موتور دارای دو توربو یا همان مکانیزم بای-توربو(طراحی توربوشارژها متعلق به شرکت بورگ‌وانر)، دارای ساختار فنی hot-vee ، سیستم سوخت‌رسانی تزریق مستقیم داخل سیلندرها از نوع پیزو-الکتریک جدید کمپانی بوش(در هر چرخه احتراق ۵ پاشش سوخت ارائه می‌دهد) و سیستم زمان‌بندی متغیر هوشمند سوپاپ‌ها نیز است.

بیش از ۶۰ درصد موتور M۱۷۶ در مرکز تولید Untertürkheim و در خارج شهر اشتوتگارت مونتاژ می‌شود. اما دو پیشرانه M۱۷۷ و M۱۷۸ به صورت جداگانه توسط تکنسین‌های فوق مجرب یک نفر به یک نفر روی مونتاژ موتور کار کرده و در مرکز تولید AMG در آفالترباخ مونتاژ می‌شود.

طراحی ساختار موتور و سرسیلندر M۱۷۷

موتور M۱۷۷ بر پایه بلوک(بدنه) آلومینیومی ریخته‌گری شده ساخته شده، ساختاری سبک که در عین حال برای مقابله با فشارهای بالای احتراق و مستحکم طراحی شده است.

سرسیلندرها نیز از آلومینیوم ساخته شده‌اند تا وزن کلی کاهش و انتقال حرارت به خوبی بهینه شود. این موتور با حجم موتور ۴ لیتری یا دقیق‌تر ۳۹۸۲سی‌سی و نسبت طراحی قطر سیلندر به کورس پیستون که جهت ایجاد گشتاور مناسب در دورهای پایین و میانی انتخاب شده، توانسته تعادل مطلوبی بین کشش و شتاب سریع برقرار کند.

زیرا پیستون‌ها و شاتون‌ها با طراحی فورجینگ(بسیار مستحکم) تقویت شده و متریال مورد استفاده در آن بسیار باکیفیت بوده تا تحمل دورهای بالا و تنش‌های فشاری و حرارتی را در زمان پرخوران توربو نیز داشته باشد. جالب است بدانید که میل‌لنگ موتور M۱۷۷ از فولاد بهینه‌سازی شده بوده و بالانسینگ دقیق به کاهش ارتعاش و افزایش دوام را نیز دارد.

ساختار فنی موتور M۱۷۷

موتور M۱۷۷ با ۸ سیلندر با ساختار وی-شکل دارای زاویه قرارگیری ۹۰ درجه‌ای است. این موتور دارای قطر سیلندر ۸۳ میلی‌متری و کورس پیستون ۹۲ میلی‌متری است، ناگفته نماند که به لحاظ خنک‌کاری از ساختار closed-deck construction بهره می‌برد.

این نوع طراحی سبب عدم وجود فضای خالی میان سیلندرها شده و حالت یکپارچه‌ای ایجاد می‌کند و با ماشین‌کاری دقیق و ریخته‌گری کاملا نوین، شکل گرفته است. اگرچه ساختار closed-deck construction از نظر هزینه تولید در سطح بالایی قرار دارد، اما امکان افزایش توان را به‌خوبی فراهم می‌کند.

همچنین به ازای هر سیلندر ۴ سوپاپ طراحی شده و در مجموع به ۳۲ سوپاپ رسیده و دارای مکانیزم دو میل‌سوپاپ‌رو یا DOHC است. اما نکته بسیار مهم نسبت تراکم این موتور توربوشارژ است، زیرا به لطف طراحی محفظه احتراق ایده‌آل نسبت تراکم به ۱۰.۵ به یک رسیده است. همچنین حداکثر سرعت یا دور موتور به ۷۲۰۰ آرپی‌ام(دور در دقیقه) نیز می‌رسد.

سیستم روغن‌کاری و کاهش اصطکاک قطعات

برای تضمین دوام در شرایط ورود تنش‌های فشاری و حرارتی، سیستم روغن‌کاری M۱۷۷ بر مبنای یک کارتل تر یا Wet-Sump طراحی شده که اویل پمپ(پمپ روغن) دارای فشار بالا، مدارهای خنک‌کننده جدید با ساختار مارپیچی و جت(پاشش روغن در زیر پیستون و بدنه شاتون) و همچنین عبور مسیر باریک با فشار بالا در میل لنگ را نیز دارد.

این ساختار تمرکز ویژه‌ای بر حفظ فشار و روانکاری پیوسته در زمان رانندگی با دور موتور بالا دارد. این مهم سبب شده تا موتور M۱۷۷ جزو موتورهای پرتوان توربوشارژ باکیفیت باشد که از ساختار فنی سطح بالایی برخوردار است.

نوآوری در اصل Hot-V و توربوهای دوقلو

یکی از ویژگی‌های بسیار منحصربه‌فرد موتور ۸ سیلندر ۴ لیتری بای-توربو M۱۷۷ ساختار Hot-v است. موتور hot-vee به این منظور است که یک موتور توربوشارژ با آرایش وی دارای یک یا چند توربوشارژ بین سیلندرها یا قسمت وی ردیف سیلندرهاست.

به‌عبارت ساده‌تر موتور وی-شکل دارای یک فضای خالی است. درِ موتور با طرح hot-vee توربوشارژ در این بخش قرار می‌گیرد و این طراحی به دلیل کوتاه‌تر شدن مسیر ورودی هوا به توربوشارژ و کاهش لگ یا تاخیر توربوشارژ است. زیرا در این نوع ساختار، موتور وی مسیر هوای کوتاه‌تر را از توربوشارژ از طریق یک اینترکولر تامین و منجر به کاهش تاخیر در توربو نیز می‌شود.

به‌طور کلی موتور وی با طرح hot-vee از طریق دو اینترکولر هوا به آب خنک می‌شود؛ زیرا این اینترکولرها نسبت به اندازه‌شان، در مقایسه با یک اینترکولر بزرگ هوا به هوا، راندمان بیشتری دارند. در واقع این ایده برای جانمایی بهتر و عملکرد دقیق‌تر موتور در نظر گرفته شده که مزایای بسیاری نیز دارد.

همچنین جالب است بدانید که مانیفولد ورودی در موتورهای ۸ سیلندر وی اتمسفریک فاقد ساختار hot-vee در فضای خالی وی قرار گرفته و مانیفولد خروجی در خارج نصب می‌شود. اما در موتور وی-شکل با ساختار hot-vee مانیفولد اگزوز و توربوشارژ بین ردیف‌های سیلندر در داخل موتور یعنی فضای خالی وی تعبیه شده و مانیفولدهای ورودی در خارج موتور قرار گرفته‌اند.

سیستم سوخت‌رسانی و نسبت تراکم

موتور M۱۷۷ مرسدس‌بنز AMG از سیستم تزریق پاشش سوخت مستقیم بهره می‌گیرد، این فناوری امکان پاشش با دقت میلی‌ثانیه‌ای، کنترل بهتر نسبت هوا-سوخت و مدیریت پیشرفته احتراق را نیز فراهم می‌آورد. نسبت تراکم در این موتور در سطحی قرار گرفته شده که بتواند فشار بوست توربو را مدیریت و هم‌زمان راندمان بالایی را ارائه دهد. این توازن، نقطه‌ای کلیدی در طراحی موتورهای توربوشارژ است که به خوبی در موتور مرسدس‌بنز AMG با کد M۱۷۷ حفظ شده است.

بخش الکترونیکی و واحد پردازشگر مرکزی

واحد کنترل پردازشگر مرکزی یا ECU در موتور M۱۷۷ فراتر از تنظیم احتراق و تزریق پاشش سوخت است. چراکه این واحد الکترونیکی فشار بوست توربو را کنترل و با سیستم خنک کننده و گیربکس نیز همواره در تعامل است و پارامترهای مهم مانند تشخیص ناک یا ضربه در سیلندر و تنظیم زمان‌بندی سوپاپ‌ها (آوانس یا ریتادر) را نیز انجام می‌دهد.

در حقیقت سیستم بای-توربو مرسدس‌بنز AMG دارای سنسورهایی است که بر اساس آن ECU منجربه آن می‌شود تا راندمان موتور افزایش ‌یابد. در بخشی از خانواده M۱۷۷ که شامل M۱۷۶ و M۱۷۸ است سامانه جدیدی مانند هیبرید متوسط ۴۸ ولتی یا سیستم منحصربه‌فرد مرسدس‌بنز EQ-Boost نیز به کار گرفته شده است.

در این سیستم یک موتور الکتریکی که نقش ژنراتور را نیز دارد، وارد مدار می‌شود تا توان اضافی لحظه‌ای، بازیابی انرژی و عملکرد استارت/استاپ بهتری را فراهم ‌کند. نکته بسیار مهم در کاهش مصرف سوخت و بهبود تجربه رانندگی است که بسیار اثرگذار است.

سیستم خنک‌کننده و کنترل دما

موتورهای پرتوان همواره نیازمند سیستم خنک‌کننده منحصربه‌فردی هستند تا گرمای آن‌ها مدیریت و منجربه اتلاف انرژی و راندمان نشود. موتور M۱۷۷ مرسدس‌بنز AMG دارای یک شبکه خنک کننده بسیار هوشمند است. به عبارت دیگر دارای واتر پمپ(پمپ آب) با دور متغیر، مبدل‌های حرارتی جداگانه برای روغن یا همان اویل ماژول، کنترل‌های ترموستاتیک و کانال‌های جدید روغن کاری در موتور بوده که دمای کاری را در محدوده بهینه حفظ می‌کند. این ساختار به ویژه هنگام رانندگی‌های پرشتاب و دور بالا، اهمیت بسیاری دارد و از پدیده ناک و افت عملکرد وابسته به دمای بالا جلوگیری می‌کند.

توان و گشتاورهای متنوع

پیشرانه ۸ سیلندر وی-شکل ۹۰ درجه‌ای ۴ لیتری بای-توربو M۱۷۷ از ۴۵۶ اسب‌بخار در ۵۸۰۰ آرپی‌ام(دور در دقیقه) تا ۷۵۰ اسب‌بخار در ۶۹۵۰آرپی‌ام و از ۶۰۰ نیوتون‌متر گشتاور از ۴۵۰۰ آرپی‌ام(دور در دقیقه) تا ۹۰۰ نیوتون‌متر گشتاور در ۶ هزار آرپی‌ام را می‌تواند به ارمغان آورد.