این کمپانی صاحب‌نام اشتوتگارتی در زمینه موتورهای ۴ سیلندر بنزینی توربوشارژ حرف‎های بسیاری برای گفتن دارد. چراکه CLA به‌عنوان نخستین گرن‌کوپه کامپکت این کمپانی که از سال ۲۰۱۳ میلادی روی خط‌تولید رفت، در بخش فنی و موتوری نیز انقلابی در صنعت‌خودرو به‌شمار می‌رود.

به بیان ساده‎تر مرسدس‌بنز با استفاده از پیشرانه ۴ سیلندر ۲ لیتری مزین به تکنولوژی بای-توربو در این مدل، قوی‎ترین را در این کلاس به‌جهان معرفی و عرضه کرد. این موتور با کد M۱۳۳ شناخته می‎شود که جایزه بین‌المللی کلاس ۱.۸ تا ۲ لیتر را در سه سال پیاپی از زمان عرضه آن، یعنی از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۱۸ میلادی به‌خود اختصاص داد.

مروری مختصر بر موتور M۱۳۳

از آن‌جا که همواره مرسدس‎بنز در صنعت‌خودرو یکه‌تاز و زبان‌زد بوده، در زمینه موتورهای ۴ سیلندر نیز برتری خود را به رقبایش با موتورM۱۳۳ ثابت کرد. چراکه به‌لطف استفاده از تکنولوژی سطح بالا و نوآورانه توانست قوی‎ترین موتور ۴ سیلندر ۲ لیتری را طراحی و تولید کند.

بر این اساس سال ۲۰۱۳ میلادی بود که مهندسان مرسدس‎ بنز تحت نظارت مستقیم مهندسان بخش پرفورمنسی AMG موتور جدید قدرتمند ۴ سیلندر را با نام M۱۳۳ به‌تولید رساندند.

این پیشرانه ساختار خطی داشته و در بخش بلوک (بدنه) سیلندر و سرسیلندر از آلیاژ آلومینیوم بهره گرفته شده است. همین مهم سبب برتری این موتور نسبت به هم‌کلاس‎های آن شده است. جالب است بدانید که موتور M۱۳۳ راندمانی بیش از ۲۰ درصد دارد. هرچند که راندمان حجمی بالایی دارد و این مهم سبب جایگاه خاص برای این موتور شده است.

طراحی و ساختار موتور M۱۳

موتور قوی ۴ سیلندر خطی ۲ لیتری مرسدس‌بنز موسوم به M۱۳۳ از بلوک (بدنه) و سرسیلندر آلیاژ آلومینیوم برخوردار است که به‌لطف ساختار قطعات فورجینگ وزن بسیار پایینی دارد.

این موتور دارای ساختار خطی و حجم موتور ۱۹۹۱ سی‎سی و مزین به ۱۶ سوپاپ روی دو میل سوپاپ‎رو DOHC است. موتور M۱۳۳ مبتنی بر موتور M۲۷۰ شکل گرفته که قدرت و گشتاور بسیار بالاتری نسبت به موتورهای ۴ سیلندر ۲ لیتری دیگر دارد.

همان‌طور که اشاره شد، ساختار اصلی این موتور بر اساس M۲۷۰ بوده؛ با این تفاوت که تغییراتی در محفظه احتراق (رسیدن به یک محفظه احتراق ایده‎آل)، نوع پاشش سوخت مستقیم داخل سیلندرها و تایمینگ هوشمند سوپاپ به‌وجود آمده تا توان و گشتاور بسیار بالاتری را فراهم آورد.

این موتور در مدل‎های CLA۴۵ AMG، CLA۴۵ S AMG؛ A۴۵ AMG و GLA۴۵ AMG نصب شده است. تمامی این خودروها عنوان قوی‎ترین ۴ سیلندر جهان را به‌خود اختصاص داده‎اند.

ساختار فنی پیشرانه M۱۳

موتور ۴ سیلندر خطی M۱۳۳ با سیلندر و سرسیلندر آلیاژ آلومینیومی دارای ۱۶ سوپاپ است. به‌عبارت دیگر این پیشرانه حجم موتور ۱۹۹۱ سی‎سی داشته که به‌ازای هر سیلندر ۴ سوپاپ در سرسیلندر تعبیه شده و جالب است بدانید که سیستم VVT هوشمند و دو میل‌سوپاپ مکانیزم سرسیلندر را تشکیل می‎دهد. همچنین توان و گشتاور بالای M۱۳۳ مرسدس‌بنز را باید مرهون پارامترهای فنی آن دانست.

بر این اساس پارامترهای فنی این پیشرانه ستاره اشتوتگارتی طراحی سیستم پرخوران توربو دوقلو (بای-توربو)، سیستم تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپ‎ها، طراحی ۱۶ سوپاپ روی دو میل سوپاپ و مکانیزم DOHC، سیستم پاشش سوخت مستقیم داخل سیلندرها، قطر سیلندر ۸۳ میلی‎متری، کورس پیستون ۹۲ میلی‎متری و تغییرات در محفظه احتراق و رسیدن به‌نسبت تراکم ۸.۶ به یک سبب شده است توان و گشتاور بالایی را از یک موتور ۴ سیلندر شاهد باشیم.

ناگفته نماند که موتور M۱۳۳ مرسدس‎بنز از سال ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۹ میلادی به تولید رسیده است. بر اساس گفته‎های مرسدس‎بنز در سال ۲۰۱۵ میلادی این پیشرانه دستخوش تغییرات در بخش واحد سوخت‌رسانی و پروگرامینگ ECM قرار گرفته که درنهایت به ارتقای ۲۰ اسب‎بخاری و ۲۵ نیوتون‎متری انجامید.

از سوی دیگر باتوجه به نصب سیستم پرخوران بای-توربو، موتور M۱۳۳ دارای نسبت تراکم نسبتا بالایی است؛ چراکه اگر این عدد از ۸.۶ به‌یک افزایش می‎یابید، احتمال ناک (ضربه ناشی از احتراق ناقص در سیلندر به دلیل اکتان پایین سوخت) صورت گرفته و درنهایت عمر مفید قطعات موتور را به‌پایین‎ترین سطح خود رسانده است.

همچنین طراحی پیستون‎های جدید به‌گونه‌ای است که حالت تو رفتگی داشته تا سیرکولیشن (جریان گردابی) بهتری درون محفظه احتراق به‌وجود آورد؛ این مهم سبب شده است توان و گشتاور بسیار بالایی فراهم شود.

۴ سیلندر برابر با ۶ سیلندر

موتور ۴ سیلندر خطی ۱۹۹۱ سی‎سی مرسدس‎بنز یعنی M۱۳۳ را باید به‌لحاظ توان برابر با یک موتور ۶ سیلندر دانست. زیرا قدرت و گشتاوری که از این موتور تولید می‎شود، در یک سطح با موتور ۶ سیلندر وی-شکل قرار می‎گیرد.

بر این اساس به‌لطف اضافه شدن سیستم پرخوران توربو دوقلو بای-توربو، سیستم پاشش سوخت مستقیم داخل سیلندرها و سیستم تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپ‎ها می‎تواند قدرت و گشتاور بالایی را فراهم آورد.

هرچند ناگفته نماند که موتور M۱۳۳ نسبت به‌موتور M۲۷۰ از سیستم بهینه‎سازی‌شده در توربوشارژ (استفاده از توربو با هندسی متغیر VGT) و تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپ‎ها استفاده شده است. به این معنا که بوست توربو در دورهای پایین بالاتر بوده و این بوست بالاتر سبب پرخوران بیش‎تر در دورهای پایین می‎شود.

این موضوع می‎تواند در دورهای پایین یعنی در زمان استفاده در شهر، قدرت و گشتاور مورد نیاز را در اختیار راننده بگذارد. علاوه‌بر این سیستم تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپ‎ها به‌لطف شیر OCV جدید (شیر هیدرولیکی با مکانیزم برقی که با کاهش یا افزایش فشار روغن منجر به آوانس یا ریتارد سوپاپ‎ها) شده در نهایت به راندمان بالاتر منتج می‎شود.

ناگفته نماند که سوخت پیشنهادی برای موتور M۱۳۳ مرسدس‎بنز دارای حداقل اکتان ۹۲ است. بر این اساس این پیشرانه در مناطقی مانند ایران و کشورهای حاشیه خلیج‌فارس به اصطلاح تحت فشار بوده و باید سرویس‎های دوره‎ای و تعویض روغن‌موتور آن در وقت معینی انجام شود. موتور M۱۳۳ می‎تواند حداکثر تا ۴۰۰ اسب‎بخار قدرت و حداکثر تا ۵۰۰ نیوتون‎متر گشتاور فراهم آورد.

توان و گشتاور مبتنی بر دیاگرام

اگرچه موتور ۴ سیلندر ۲ لیتری بای-توربو مرسدس‎بنز M۱۳۳ دستخوش تغییرات تیونرها قرار گرفته، اما نسخه استاندارد ساخت کمپانی مرسدس با امضای AMG مورد بررسی ما است.

بر این اساس به‌لطف پارامترهای فنی مانند حجم موتور ۱۹۹۱ سی‎سی، قطر سیلندر ۸۳ میلی‎متری، کورس پیستون ۹۲ میلی‎متری، نسبت تراکم ۸.۶ به‌یک، بهره گرفتن از سیستم پاشش سوخت مستقیم داخل سیلندرها، سیستم پرخوران توربوهای دوقلو یا بای-توربو و استفاده از سیستم تایمینگ متغیر هوشمند سوپاپ‎ها، این موتور می‎تواند با استفاده از بنزین دارای اکتان ۹۲ حداکثر ۳۷۵ اسب‎بخار قدرت را در ۶۰۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) و حداکثر ۴۷۵ نیوتون‎متر گشتاور را در ۵۰۰۰ آرپی‎ام به‌ارمغان آورد.

نکته بسیار مهم این‌که در مدل‎های تولیدی پس از سال ۲۰۱۵ میلادی با تغییرات در واحد پاشش سوخت و پروگرامینگ ECM حداکثر قدرت به ۴۰۰ اسب‎بخار در ۶۲۵۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) و حداکثر گشتاور به ۵۰۰ نیوتون‎متر در ۵۸۰۰ آرپی‎ام می‎رسد.

اما باید توجه کرد که در نسخه پیش از تغییرات آن به‌محض فشردن پدال گاز از ۲۰۰۰ آرپی‎ام به ۶۰۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) بر اساس دیاگرام توان و گشتاور برحسب دور موتور، برای رسیدن به قدرت ۳۷۵ اسب‎بخاری روند صعودی داشته که به‌محض رسیدن به ۶۵۰۰ آرپی‎ام، سوخت به‌صورت کامل قطع و روند نزولی به‌خود می‎گیرد. با این حال در نسخه سال ۲۰۱۵ میلادی به بعد با فشردن پدال گاز از ۲۰۰۰ آرپی‎ام به ۶۲۵۰ آرپی‎ام روند صعودی توان را شاهد هستیم که به‌محض رسیدن به ۶۲۵۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) و توان ۴۰۰ اسب‎بخاری سریعا شکل نزولی به‌خود می‎گیرد.

در مقابل هر دو نسخه پیش از تغییرات و بعد از تغییرات سال ۲۰۱۵ میلادی دیاگرام گشتاور تا دور ۵۰۰۰ آرپی‎ام (دور در دقیقه) روند نسبتا صعودی داشته و پس از آن خطی شده و بعد از بالا بردن دورموتور از ۶۰۰۰ تا ۷۲۰۰ آرپی‎ام (حداکثر سرعت موتور M۱۳۳) روند نزولی به‌خود می‎گیرد.

سیستم خنک‌کننده و کنترل دما

از دیگر شاهکارهای مهندسان مکانیک خودرو مرسدس‎بنز و بخش های-پرفورمنسی آن، AMG سیستم خنک‌کننده و کنترل دماست. زیرا به‌لطف استفاده از واترپمپ (پمپ آب) مکانیکی با کنترل الکترونیکی و ترموستات دارای کنترلر الکترونیکی، دمای موتور به‌خوبی در سطح کاری خود قرار می‎گیرد.

ناگفته نماند که سیستم خنک‌کننده موتور M۱۳۳ دقیقا همان سیستمی است که روی سوپراسپرت خوش‌آوازه و اسطوره مرسدس‎بنز یعنی SLS AMG تعبیه شده است.

از سوی دیگر ساختار بلوک (بدنه)، سرسیلندر از آلیاژی آلومینیومی و استفاده از اویل‌پمپ (پمپ روغن) نسل جدید به‌خوبی انتقال حرارت را انجام داده و دیگر شاهد تنش حرارتی بالایی نخواهیم بود. علاوه‌بر این، بهره گرفتن از سیستم جت‌اویل (پاشش پر فشار توسط نیروی هیدرولیکی روغن) در قطعات پیستون‎های فورج، شاتون‎های فورج و میل‎لنگ نسل جدید روانکاری تا ۸ درصد بهبود یافته و خنک‎کاری نیز حدود ۱۵ درصد بهتر شده است. این ساختار تنش حرارتی و استهلاک قطعات را به‌شکل محسوسی کاهش می‌دهد.