Введение Доступный с 2011 года двигатель Mercedes-Benz M276 – это шестицилиндровый бензиновый V6, сменивший двигатель M272. Мотор производили на заводе Mercedes-Benz в Штутгарте (БадКанштатт), он разрабатывался совместно с двигателем M278 V8; ключевые особенности M276: блок и головка цилиндров из алюминиевого сплава; непосредственный впрыск третьего поколения с электронно управляемымипьезофорсунками; многоискровое зажигание (несколько вспышек за рабочий ход); два верхних распредвала с цепным приводом и независимой регулировкой фаз газораспределения; система ECO start/stop. Первоначально двигатель M276 DES 35 имел диаметр цилиндра 92,9 мм и ход 86,0 мм при объеме 3498 см3 – это атмосферные двигатели со степенью сжатия 12,2:1. В 2013 году был выпущен двигатель M276 DEH 30 LA. Он имеет объем 2996 см3, диаметр цилиндра и ход поршня составляют 88,0 мм и 82,1 мм соответственно. Примечательно, что на каждый ряд цилиндров мотора M276 DEH 30 LA установлен турбокомпрессор IHI с пиковым давлением наддува 1,8 бар; степень сжатия снижена до 10,7:1. В сентябре 2014 года выпущен двигатель M276 DES 35 LA – битурбо-версия мотора M276 DES 35, развивавшая 245 кВт при 5250-6000 об/мин (так же, как и M276 DE 30 AL) и 480 Нм при 1200-4000 мин (максимальный крутящий момент достигается на 200 об/мин ниже, чем у M276 DE 30 AL).

Картер Двигатель M276 имеет картер из алюминиевого сплава и, на ранних версиях, чугунные гильзы цилиндров. Однако в начале 2013 года Mercedes-Benz вводит покрытие «Nanoslide». Nanoslide, основанный на железоуглеродистом сплаве, наносили посредством TWAS-напыления. Такое покрытие создает микропористую поверхность стенок цилиндра, поэтому эффективное смазывание достигается без использования чугунных гильз. По данным Mercedes-Benz, покрытие Nanoslide уменьшает трение между поршнем, поршневыми кольцами и стенкой цилиндра на 50% и дает выигрыш в массе в несколько килограммов. Для вентиляции картера предусмотрена вентиляционная линия с рестриктором и обратным клапаном, встроенным между воздушным фильтром и левой головкой блока цилиндров. В отличие от двигателя M272, у M276 только один маслоотделитель в вентиляционной линии; однако центрифуга в задней части правой головки цилиндров осталась без изменений. Во всех режимах нагрузки двигатель вентилировался через клапан регулирования давления, начиная с центрифуги. Так как M276 – это мотор V6 с углом развала 60°, ему не требуется балансирный вал. Другие меры по снижению массы включали замену алюминиевых и стальных материалов пластмассами на таких компонентах, как термостат, шкив ремня, маховик, нагревательный клапан и гидравлические трубопроводы. Головка цилиндров Двигатель M276 имеет головку цилиндров из алюминиевого сплава с двухкомпонентной водяной рубашкой и пазом охлаждения между цилиндрами. Верхние распределительные валы (по 2 на каждый ряд цилиндров) мотора M276 имеют двухступенчатый цепной привод с тремя зубчатыми цепями, каждая из которых натягивается гидравлическимнатяжителем. Двигатель M276 имеет лопастные гидравлические регуляторы фаз газораспределения со встроенным регулирующим клапаном для быстрой и бесступенчатой работы. Фазовращатель бесступенчато регулирует все четыре распределительных вала в пределах 40 градусов (относительно коленвала) для изменения перекрытия клапанов. Впускной клапан открывается в диапазоне от 4 градусов перед ВМТ до 36 градусов после ВМТ, а закрытие выпускного клапана может варьироваться от 25 градусов перед ВМТ до 15 градусов после ВМТ. При запуске мотора фазы фиксированы, их изменение разблокируется гидравлически при подаче напряжения на соленоиды впускного и выпускного распределительных валов. Двигатель M276 имеет четыре клапана на цилиндр – два впускных и два выхлопных, – которые приводятся роликовыми толкателями.

Впускной коллектор переменной длины Атмосферные версии M276 имеют впускной коллектор переменной длины. Правая и левая стороны впускного коллектора M276 соединены резонансной камерой. Эффективная длина впускного коллектора меняется за счет работы резонансных клапанов и селекторного барабана: при частоте вращения коленвала ниже 3200 об/мин и нагрузках двигателя менее 50% резонансные клапаны закрыты, и воздух из впускного коллектора направляется за цилиндры максимально длинным путем; при 3200-4250 об/мин и нагрузках свыше 50% резонансные клапаны открываются, и воздух проходит через резонансную камеру между правым и левым впускными каналами впускного коллектора для достижения большей пропускной способности; при частоте вращения коленвала выше 4250 об/мин и нагрузках двигателя выше 50% открывается селекторный барабан, расположенный между рядами цилиндров. При этом всасываемый воздух проходит через селекторный барабан (то есть через центр впускного коллектора), а задние тракты впускного коллектора закрыты. Система питания У атмосферного M276 давление топлива от насоса низкого давления варьируется от 4,5 до 6,7 бар в зависимости от условий работы. При включении топливный насос забирает топливо из модуля подачи и прокачивает его через топливный фильтр; при давлении от 7 до 9 бар открывается перепускной клапан в топливном фильтре. Топливо от распределителя топливного насоса низкого давления поступает в топливный насос высокого давления – расположенный позади правого впускного распредвала и приводимый в действие тремя кулачками – для создания давления, необходимого для непосредственного впрыска с распылением. В зависимости от режима работы, насос высокого давления сжимает топливо до 120–200 бар, затем топливо проходит через трубопровод высокого давления и топливную рампу к форсункам.

Непосредственный впрыск топлива Двигатель M276 имеет систему непосредственного впрыска третьего поколения с безвозвратной подачей топлива под высоким давлением с двумя отдельными топливными рампами. Установленные на рампе пьезофорсунки тонко распыляют топливо в камеры сгорания до пяти раз за один цикл. Соединительный модуль внутри каждой форсунки обеспечивал нулевой продольный зазор сопла и пьезоактуатора. Топливопровод высокого давления герметизируется уплотнительным кольцом на рампе. Другое уплотнительное кольцо на топливной форсунке герметизирует линию утечки. Кроме того, уплотнение между топливной форсункой и головкой цилиндра обеспечивается тефлоновым кольцом. Режимы воспламенения: M276 DEH (гомогенное) и M276 DES (послойное) Двигатель M276 V6 предлагался в двух вариантах: M276 DEH для США и M276 DES для европейского и других мировых рынков. Двигатель M276 DEH имеет гомогенное воспламенение, при котором в камере сгорания производилась смесь воздух/топливо с лямбдой 1 (то есть стехиометрическим соотношением 14,7:1). Эта система не требовала дополнительной обработки выхлопа, поскольку стандартный трехступенчатый каталитический нейтрализатор адекватно преобразует загрязняющие вещества. В двигателе M276 DES происходит послойное сжигание горючей смеси, лямбда которой приблизительно равна 1 только вблизи свечи зажигания. Таким образом, значения лямбда в остальной части камеры сгорания могут варьироваться от чистого всасываемого воздуха до рециркулированных выхлопных газов, обогащенных всасываемым воздухом, для снижения температуры горения. В то время как расход топлива при послойном сгорании ниже, чем при гомогенном, избыточный воздух дает большее образование NOx, чем при гомогенном сгорании. В результате потребовался каталитический нейтрализатор с уловителем NOx. В дополнение к гомогенному и послойному способам сжигания заряда двигатель M276 DES мог также работать гомогенным послойным (HOS) и гомогенным частичным (HSP) способами. Гомогенное послойное горение представляет собой комбинацию гомогенной обедненной смеси и обычного послойного горения. При гомогенном послойном сгорании первая порция топлива распыляется во время такта впуска, образуя гомогенную основную смесь. Затем следует «стратифицированный» впрыск во время такта сжатия перед зажиганием; это одиночная или двойная порция в зависимости от характеристики карты. При частичном гомогенном сгорании более 95% топлива впрыскивается однократно или многократно, после чего подается очень маленькая порция с зажиганием для стабилизации сгорания: этот режим используется только на высоких нагрузках. Электронный блок управления M276 DES применял эти способы сжигания в следующих ситуациях: диапазон холостого хода: гомогенное сжигание; низкие частичные нагрузки (до 4 бар) и до 3800 об/мин: послойное сжигание; Средние частичные нагрузки (от 4 до 8 бар) и до 4000 об/мин: гомогенное послойное сжигание; Высокие нагрузки и полный диапазон оборотов: гомогенное сжигание или гомогенное частичное сжигание. Многоискровое зажигание Двигатель M276 имеет одно- и многоискровый режимы зажигания. В стандартном режиме с одной искрой катушка зажигания заряжается до целевого первичного тока, а в момент зажигания зарядный ток отключается для получения искры. Однако в режиме с несколькими искрами катушка не разряжается полностью, а вторичный ток, который зависит от уровня заряда, измеряется на катушке. Если вторичный ток опускается ниже порогового значения, электронное управление катушкой снова откроет усилитель для тока зарядки, в то время как уровень первичного тока также будет контролироваться. Когда достигнут порог первичного тока, усилитель закроет первичную цепь, и высокое напряжение будет генерироваться снова, в результате чего возникает другая искра. Последующие искры производятся таким же образом. Многоискровое зажигание может дать до четырех искр подряд (в течение одной миллисекунды) для создания плазмы, обеспечивающей большее пространственное расширение, чем при обычном зажигании. Таким образом, можно применять обедненную смесь с послойным сгоранием и снизить расход топлива.

ECO start/stop Двигатель M276 имел функцию прямого запуска и остановки двигателя, которые объединялись для создания функции start/stop. Клапан выбранной пьезофорсунки в сочетании с правильной фазой впрыска позволяют использовать самый первый такт сжатия для управляемого сгорания. Однако для движения сразу после прямого запуска двигателя необходимо обеспечивать подачу масла на гидравлическую часть трансмиссии при выключенном двигателе и при его повторном запуске. Таким образом, дополнительный электрический масляный насос подает масло в систему управления трансмиссией при выключенном внутреннем трансмиссионном насосе. Функция ECO start/stop обеспечивается также дополнительной батареей на 12 Ач, которая «смягчает» падение напряжения при запуске двигателя. В частности, дополнительная батарея питает все активные потребители, в то время как осноыной аккумулятор отсоединен от бортовой электросистемы и доступен только для стартера.

Навесное оборудование и система смазки Для снижения потребности в электроэнергии двигатель M276 оборудован эффективным навесным оборудованием: Оптимизированный водяной насос с управлением второго поколения; Новый масляный насос лопастного типа с переменной производительностью и двумя картами управления давлением масла. При высоком уровне давления точки смазки и охлаждения в двигателе получают максимальное количество масла при давлении 4 бар. На низком уровне давление снижается до 2 бар, а распылители масла для охлаждения юбок поршней отключаются; Топливный насос высокого давления с объемным регулятором; Генератор переменной производительности.