Le moteur quatre cylindres le plus puissant au monde fabriqué en série à Affalterbach

Les quatre cylindres, disponibles en deux versions de puissance, garantissent une performance agile pour les modèles compacts de Mercedes-AMG : avec 310 kW (421 ch) comme le modèle S et 285 kW (387 ch) dans la version de base. Cette logique de politique de produit a déjà fait ses preuves dans les modèles AMG Performance à moteur V8 et répond plus étroitement aux souhaits des clients.

Outre ses performances, le nouveau moteur impressionne par l’immédiateté de sa réaction. À cet effet, la courbe de couple a été soigneusement équilibrée (« façonnage de couple ») : le couple maximal de 500 newton mètres (480 newton mètres pour la version de base) est disponible dans une plage de 5000-5250 tr/min (4750-5000 tr/min dans la version de base). Avec cette configuration, les ingénieurs d'AMG ont obtenu une puissance similaire à celle d'un moteur à aspiration naturelle pour une expérience de conduite encore plus exaltante. Les concepteurs du moteur ont également pu réaliser une courbe de couple augmentant de manière dynamique dans la gamme de régime inférieure du moteur, boostant ainsi l'agilité. Le couple croissant à des régimes plus élevés rend le moteur plus performant. De plus, le régime moteur le plus élevé (jusqu'à 7200 tr/min) confirme que le M 139 est un moteur résolument sportif.

« Nous avions déjà établi la référence dans le segment avec le moteur précédent. Ce nouveau quatre cylindres – revisité de fond en comble – nous a mis devant le le défi de faire encore mieux. Et nous y sommes parvenus grâce à un certain nombre de solutions parfois révolutionnaires. Avec le M 139, nous avons encore une fois démontré remarquablement l'expertise de Mercedes-AMG en matière de moteurs. Non seulement la puissance au litre est inégalée pour un moteur suralimenté, mais son niveau élevé d’efficacité démontre aussi que le moteur à combustion interne a encore du potentiel, » a déclaré Tobias Moers, Président de Mercedes-AMG GmbH.

Pourquoi « Un homme, un moteur » a été réinventé

Le nouveau moteur est entièrement assemblé à la main. Au premier étage de l’usine de moteurs AMG à Affalterbach, une ligne de production entièrement nouvelle a été installée. Mercedes-AMG y a hissé le principe « Un homme, un moteur » à un niveau supérieur avec les méthodes de l’industrie 4.0 qui intègrent les dernières découvertes en matière d’ergonomie, de manutention, d’assurance qualité, de durabilité et d’efficacité. Sur la voie de la mise en œuvre de l'industrie 4.0, l'opération d'assemblage manuel d'AMG suit également la vision de la « production intelligente ». Celle-ci se distingue par un maximum de flexibilité, elle est transparente et hautement efficace. Elle protège et améliore la qualité des moteurs et des processus de production grâce à des technologies innovantes et numériques.

« Nous avons complètement revu le principe « Un homme, un moteur » pour l'assemblage du M 139. Le résultat est un processus de production ultra moderne qui met l'accent sur l’homme. Pour y parvenir, nous avons créé des conditions de travail idéales, un environnement propre et parfaitement structuré pour nos employés. Cela fournit la meilleure base pour continuer à garantir notre niveau élevé de qualité, même lorsque la technologie devient plus complexe, » a souligné Emmerich Schiller, Directeur de l’exploitation et membre du Comité de direction de Mercedes-AMG GmbH.

Pourquoi une rotation à 180 degrés apporte de nombreux avantages

Le nouveau moteur excelle avec ses nombreuses caractéristiques de conception intelligente. Par rapport au modèle quatre cylindres M 260 également installé transversalement dans les modèles « 35 » ou au précédent moteur M 133, le nouveau moteur M 139 de Mercedes-AMG pivote de 180 degrés autour de son axe vertical. Cela signifie que le turbocompresseur et le collecteur d'échappement sont maintenant placés à l'arrière, sur le côté du pare-feu, vu de l'arrière. Pour cette raison, le système d'admission est placé à l'avant. Cette configuration permet un design de section avant le plus plat possible et avantageux sur le plan aérodynamique. En outre, le nouvel agencement permet une nette amélioration des conduits d’air avec des distances plus courtes et moins de dérivations – à la fois du côté admission et du côté sortie.

Comment les roulements à rouleaux améliorent la réactivité du turbocompresseur

Le nouveau turbocompresseur twin scroll associe une réactivité optimale à bas régime à une grande puissance dans les régimes les plus élevés. De plus, le carter de la turbine est séparé en deux passages d'écoulement parallèles. Les conduits étant également divisés dans le collecteur d'échappement, cela permet d'alimenter séparément le flux d'échappement vers la turbine.

L'objectif est d'éviter que les cylindres individuels ne s'influencent mutuellement négativement lors des cycles de charge, et d'améliorer le cycle des gaz. Il en résulte un couple plus élevé à bas régime et une réactivité extraordinaire.

De plus, les arbres du compresseur et de la turbine sont pour la première fois dotés de roulements à rouleaux – comme dans la variante à haut rendement du moteur V8 AMG de 4,0 litres du coupé AMG GT 4 portes. Les roulements à rouleaux réduisent au minimum les frottements mécaniques dans le turbocompresseur. Ce dernier réagit donc plus facilement et atteint plus rapidement sa vitesse maximale de 169 000 tr/min.

Comment le contrôle électronique de la pression de charge optimise la réactivité

Avec une pression de charge maximale de 2,1 bars, le moteur turbo de 2,0 litres est également le plus performant sur ce plan. La wastegate (soupape de surpression des gaz d’échappement) à commande électronique permet de contrôler la pression de charge avec encore plus de précision et de flexibilité, tout en optimisant la réactivité, notamment lors d'une accélération à partir d'une charge partielle. De nombreux paramètres sont pris en compte dans ce processus.

Les principaux signaux d’entrée de l’unité de commande de la wastegate sont la pression de charge, la position du clapet de régulation et la tendance au cognement. Les signaux de modification comprennent la température de l'air d'admission, celle du moteur, le régime du moteur et la pression atmosphérique. Cela permet également de booster temporairement la pression de charge (overboost) lors de l'accélération.

De l'air frais est utilisé en plus de l'huile et de l'eau pour refroidir le turbocompresseur. Il est dirigé spécifiquement vers le chargeur depuis la grille de radiateur, via le couvercle du moteur conçu comme déflecteur d’air et les conduits sous le capot. Le concept repose sur les principes et l'expérience du refroidissement pour les turbocompresseurs montés à l’intérieur des moteurs V8 AMG de 4,0 litres actuels, à commencer par l'AMG GT en 2014. En outre, le carter de la turbine est entièrement isolé.

Les avantages du carter

Le carter tout en aluminium est fabriqué selon le prococédé de moulage en coquille e, qui se caractérise par d’excéllentes propriétés des matériaus. Dans ce procédé, l’aluminium fondu est versé dans le moule métallique sous l’effet de la gravité. Grâce à sa bonne conductivité thermique, le moule refroidi à l'eau permet un refroidissement rapide et une solidification de la masse fondue. Le résultat est une structure dense à grain fin qui garantit une très grande résistance. Des géométries intérieures complexes peuvent être réalisées à l'aide de noyaux de sable injectés.

La construction dite à pont fermé – un concept issu de la course automobile – assure une rigidité exceptionnelle avec un faible poids et permet des pressions de combustion maximales de 160 bars. Les zones autour des cylindres sont généralement solides et la plaque de couverture n'est pénétrée que par de plus petits conduits pour le liquide de refroidissement et l'huile moteur. La manivelle, avec un vilebrequin en acier forgé léger et des pistons en aluminium forgé dotés de segments[FL1] de piston optimisés, associe un faible frottement à une résistance élevée. Le régime moteur maximal est de 7200 tr/min et la puissance de pointe est délivrée à 6750 tr/min. Le carter comporte des déflecteurs de sorte que, malgré le plus grand carter et même sous des forces d’accélération latérale élevées, il reste toujours suffisamment d’huile moteur pour lubrifier tous les composants concernés.

Pourquoi les chemises de cylindre sont enduites de NANOSLIDE

Pour réduire les frottements entre les pistons et les cylindres, les revêtements sont recouverts de la technologie brevetée NANOSLIDE. Celle-ci leur donne une surface semblable à un miroir pour un frottement minimal, elle est deux fois plus dure que les revêtements en fonte grise classiques et les rend donc bien plus durables. NANOSLIDE a été mis au point par Daimler AG et est protégé par plus de 90 familles de brevets et plus de 40 brevets. D'abord utilisé pour le moteur M 156 d'AMG, ce revêtement a bien servi aux autres moteurs AMG pendant de nombreuses années et il se trouve aussi dans le moteur de Formule 1 de Mercedes AMG Petronas Motorsport.

Comment des soupapes d'échappement plus grandes assurent des cycles de gaz plus rapides

Le repositionnement et l'inclinaison légère des buses d'injection et du système de bougies d'allumage dans la culasse ont permis d'agrandir considérablement les soupapes d'échappement par rapport à celles du précédent moteur M 133. Les sections transversales d'échappement plus grandes permettent aux gaz de s'échapper des chambres de combustion avec de faibles pertes et réduisent l'action de ventilation globale du piston.

Un refroidissement plus efficace de la culasse a été obtenu entre autres, en réduisant la hauteur d'installation des bagues de siège et en créant un alésage de refroidissement près de la chambre de combustion dans la zone entre les bagues de siège d'échappement. Les performances de refroidissement ont également été améliorées par une géométrie de la chemise d'eau proche de la surface, un débit plus rapide et un débit volumétrique optimisé.

Un joint métallique ondulé multicouche de pointe isole la culasse du carter moteur

Deux arbres à cames en tête commandent les 16 soupapes via des suiveurs de galets de came optimisés en poids. Le réglage de l’arbre à cames côtés entrée et sortie permet une excellente réaction et optimise le cycle du gaz pour chaque point de fonctionnement. La commande variable des soupapes CAMTRONIC côté échappement est une autre caractéristique, avec deux cames par soupape. Les cames ont des géométries différentes. Ainsi, en fonction du réglage des cames selon la situation de conduite, les soupapes d’échappement peuvent être ouvertes pendant de courtes ou de longues périodes – pour une réactivité à bas régime encore meilleure, une conduite confortable et économe en carburant à un régime moyen et une puissance maximale dans les régimes les plus élevés.

Comment l'injection de carburant combine le meilleur des deux mondes

La turbocompression et l'injection directe avec un processus de combustion guidé par pulvérisation permettent non seulement un rendement énergétique élevé, mais améliorent également l'efficacité thermodynamique et réduisent donc la consommation de carburant et les émissions d'échappement.

Pour la première fois, le nouveau quatre cylindres haute performance dispose d'une injection de carburant en deux étapes. Lors de la première, les injecteurs piézoélectriques, particulièrement rapides et fonctionnant avec précision, alimentent les chambres de combustion en carburant à une pression pouvant atteindre 200 bars. Ce processus est parfois multiple, contrôlé par le système de gestion du moteur selon les besoins.

Dans la seconde étape, il y a une injection supplémentaire avec collecteur d'admission à l’aide d’électrovannes. Cela est nécessaire pour atteindre la puissance élevée spécifique du moteur. L'alimentation en carburant à commande électronique a une pression de fonctionnement de 6,7 bars.

Comment le système sophistiqué de refroidissement augmente la puissance

La puissance élevée requiert un système de refroidissement intelligemment conçu. Un radiateur supplémentaire dans le passage de roue complète la grande unité située à l'avant du module principal. Un circuit basse température est également utilisé pour le refroidissement intermédiaire air/eau. Avec le refroidisseur intermédiaire branché de série, le flux de liquide de refroidissement à travers les radiateurs est assisté par une pompe électrique haute performance. Cela permet un refroidissement idéal de l'air de suralimentation fortement comprimé, contribuant ainsi à une performance optimale du moteur.

Le refroidissement de l'huile de transmission est intégré au circuit de refroidissement du moteur, il est assisté par un échangeur de chaleur monté directement sur la transmission. L'unité de commande du moteur est montée sur le boîtier du filtre à air, où elle est refroidie par un flux d'air.

Pourquoi la pompe à eau électrique apporte de nombreux avantages

La pompe à eau électrique haute performance, commandée en fonction des besoins, fonctionne indépendamment du régime du moteur. Une activation tardive lors du réchauffement signifie que le bloc moteur chauffe plus vite, avec un effet positif sur le frottement, la consommation et les émissions. La pompe peut également être activée ou désactivée selon les besoins lorsque vous conduisez sous une puissance inférieure ou à un régime moteur faible. De plus, la pompe à eau électrique assure la pleine puissance du moteur et une dissipation optimale de la chaleur sur toute la plage de régime moteur. Elle protège également des dommages thermiques au ralenti lorsque la température ambiante est très élevée.

Des fonctions telles que la gestion de l’alternateur, la fonction de démarrage/arrêt ECO avec redémarrage rapide, la fonction de glissement et un filtre à particules d’essence font également partie du pack technologique du nouveau quatre cylindres AMG.

Comment le nouveau processus facilite le travail et améliore l'efficacité

Le nouveau moteur AMG 2,0 litres turbocompressé à quatre cylindres, portant la désignation interne M 139, est entièrement assemblé à la main, selon le principe AMG traditionnel de « Un homme, un moteur » – mais avec une toute nouvelle organisation des processus et logistique soutenue numériquement.

L’homme reste la considération principale dans toutes les activités. Les employés sont assistés de manière optimale dans leur travail par des outils numériques. L'accent est mis sur l'utilisation d'une technologie intelligente et flexible. L'élément clé de ce processus de production moderne est une combinaison d'assemblage de lignes extrêmement flexible et de chariots de transport préconfigurés utilisant des systèmes de transport sans conducteur. L’aspect durabilité a également été un élément fondamental de la planification de la nouvelle ligne de production du M 139. La production utilise des sources d'énergie renouvelables et réduit considérablement les émissions de CO₂, la consommation d’eau et les déchets.

Comment le nouveau chariot de montage facilite le travail

Le chariot de montage sur lequel est construit le M 139 a été développé avec les employés travaillant en équipe. Il dispose de son propre bloc d'alimentation indépendant et ne nécessite par conséquent aucun câble d'alimentation. Tous les fluides et outils nécessaires à son fonctionnement sont disposés de manière ergonomique sur et autour du chariot, ce qui facilite le travail, minimise les distances et améliore l'efficacité. La tablette PC intégrée assiste l'employé avec des consignes de travail précises et clairement formulées. Les manuels et les directives appartiennent au passé – la fabrication est désormais sans papier.

Pourquoi les employés l'appellent le « ciel bleu » 

Les nouveaux tournevis sans fil sont immédiatement à portée de main et il n'est plus nécessaire de les saisir au-dessus de la tête à chaque station comme les outils suspendus et câblés d’avant. C'est pourquoi les employés surnomment leur poste de travail « ciel bleu », car il n'y a plus de câbles d'alimentation suspendus au plafond. L'atelier de montage donne une impression lumineuse et aérée et crée un cadre de travail agréable. La numérisation intégrale améliore à la fois l'efficacité et la flexibilité du processus de fabrication : chaque outil est connecté au réseau local sans fil de l'atelier de montage du moteur – les réglages d'activation et de couple pour l'étape d’assemblage correspondante peuvent donc être automatisés par traçage interne. De plus, toutes les tâches achevées sont consignées numériquement, ce qui garantit une assurance de qualité, une reproductibilité et une transparence optimales.

Les avantages des systèmes de transport sans conducteur

Chaque technicien d'assemblage est suivi d'un système de transport sans conducteur. Son chariot de transport contient précisément les composants nécessaires pour terminer le moteur en cours d’assemblage.

Les systèmes de transport sont chargés dans le centre logistique Mercedes-AMG à Marbach et livrés sur la chaîne de production sur la base du « juste à temps ». Le contrôle autonome est également effectué par traçage interne par le biais du réseau local sans fil. Tous les composants peuvent être tracés numériquement.

Les chariots de montage et de transport arborent un style Mercedes-AMG noir et blanc et portent des slogans tels que « DÉMARRER VOTRE MOTEUR » ou « AMG PERFORMANCE À L’INTÉRIEUR ». Cela contribue à la motivation et à l'identification avec l'entreprise. Dans le même ordre d'idées, l'atelier comporte des hachures et des rayures blanches et rouges rappelant les bordures et les rails de guidage des circuits de course.

Pourquoi les stations d’essai sont également plus efficaces

Parallèlement, le nombre de stations d’essai a été réduit en regroupant plusieurs stations individuelles en trois centrales : test de couple de traînée, test de fuite pour les systèmes d’huile/de liquide de refroidissement et de carburant ainsi que pour la chemise d’eau complète du moteur. Résultat : un gain de temps considérable et par conséquent, une plus grande efficacité. Ici aussi, tous les paramètres et toutes les valeurs mesurées sont consignés et stockés numériquement, ce qui permet de suivre le montage de chaque moteur.

La philosophie d'assemblage de « Un homme, un moteur » est la signature de la marque Mercedes-AMG. Ainsi, une autre caractéristique du M 139 est la plaque moteur AMG portant la signature du technicien de montage. Tous les techniciens de montage du nouveau moteur quatre cylindres ont suivi une formation approfondie.

Données techniques en un coup d’œil

 [FL1]Misschien even checken met de vertaler of deze vertaling wel degelijk overeenkomt met de “rings” uit de brontekst?

 [FL2]Moet hier niet “roulement à rouleaux » staan? Zoals “roller bearings “ eerder in deze tekst vertaald werd?