Für die Abkühlung der von den Turboladern komprimierten Ansaugluft sorgt ein Wasser-Ladeluftkühler, der an einen speziellen Niedrigtemperatur-Wasserkühler angeschlossen ist und von einer separaten elektrischen Umwälzpumpe mit Kühlwasser versorgt wird. Er senkt die Lufttemperatur um bis zu 100 Grad Celsius, sodass der Motor mehr Luft durchsetzen und deshalb auch mehr Leistung entwickeln kann.
Direkteinspritzung: Common-Rail-System mit regelbarer Hochdruckpumpe
Wie alle CDI-Motoren von Mercedes-Benz arbeitet auch die Kraftstoffeinspritzung des neuen E 400 CDI nach dem Common-Rail-Prinzip. Die Einspritzpumpe wurde speziell für den Achtzylinder entwickelt: Sie lässt sich mittels Saugdrosselung bedarfsgerecht - je nach Einspritzdruck - steuern, sodass sich die Kraftstofftemperatur im Interesse geringer Abgas-Emissionen und niedrigem Verbrauch gegenüber einem herkömmlichen System um bis zu 20 Grad Celsius verringert. Die Saugdrosselung dient jedoch nur als Vorsteuerung der Hochdruckpumpe; für den eigentlichen Einspritzdruck in den beiden Rails sind auch weiterhin die elektronische Motorsteuerung und das Regelventil zuständig. Ein besonderes Merkmal der CDI-Motoren von Mercedes-Benz ist die so genannte Piloteinspritzung, die auch bei dem Achtzylinder-Triebwerk zu einer hörbaren Verringerung der Verbrennungsgeräusche beiträgt. Wenige Millisekunden vor der eigentlichen Kraftstoffeinspritzung strömt eine kleine Menge Diesel in die Zylinder, entzündet sich und sorgt auf diese Weise für eine Vorwärmung der Brennräume. Damit verbessern sich die Voraussetzungen für die anschließende Haupteinspritzung: Der Kraftstoff entzündet sich schneller; Brennraumdruck, Temperatur und damit auch die Verbrennungsgeräusche bleiben auf niedrigerem Niveau.
Zylinderköpfe: Auch im Teillastbereich hohe Zylinderfüllung
Die aus Aluminium gefertigten Zylinderköpfe entsprechen den besonderen Anforderungen der Common-Rail-Technik: Die Injektoren befinden sich in einer zentralen Lage zwischen den vier Ventilen, von der eine optimale Kraftstoffverteilung möglich ist. Je zwei hohlgegossene Nockenwellen pro Zylinderbank und Tassenstößel steuern die Ventile.
Spiralförmige Einlasskanäle in den Zylinderköpfen, von denen jeweils einer auf Drall und der andere auf Durchsatz optimiert wurde und die exakt auf die symmetrisch geformten Brennräume abgestimmt sind, versetzen die Luft in eine schnelle Drallbewegung und sorgen somit im Teillastbereich für eine optimale Vermischung von Kraftstoff und Ansaugluft. Zusätzlich kommt im Teillastbereich eine elektropneumatische Einlasskanalabschaltung zum Einsatz. Mit ihrer Hilfe lässt sich durch die vorübergehende Abschaltung eines Einlasskanals das Drallniveau des Kraftstoff-Luft-Gemischs - und damit die Zylinderfüllung - nochmals steigern.
Abgasrückführung: Bedarfsgerechte Steuerung nach Last und Drehzahl
Zum Ansaugsystem des neuen V8-Dieseltriebwerks gehören auch ein motorseitig installierter Luftfilter mit zwei Heißfilm-Luftmassenmessern, die eine exakte Analyse der angesaugten Luftmasse erlauben. Auf diese Weise erhält der für die Motorsteuerung zuständige Mikro-Computer genaue Daten und kann so zum Beispiel die Abgasrückführung nach Last und Drehzahl des Motors regeln - im Interesse geringerer Abgas-Emissionen.
Die Rückführventile für die Abgase sind doppelt - jeweils eins pro Zylinderbank - vorhanden. Sie werden elektrisch per Drehmagnet gesteuert und regulieren die Menge der rückgeführten Abgase je nach Last des Motors in einem bestimmten Verhältnis zur Ansaugluft. Zusätzlich strömen Abgase durch einen Wärmetauscher, der sie zusätzlich abkühlt.
Die EU-3-Abgaslimits unterbietet der neue Achtzylinder-Dieselmotor nicht nur mithilfe der leistungsfähigen Abgasrückführung, die in erster Linie die Stickoxidemissionen reduziert, sondern vor allem auch dank eines aufwändigen Katalysatorsystems. Es besteht aus zwei motornah positionierten Abgasreinigern, die als Oxidationskatalysatoren schon kurze Zeit nach dem Kaltstart aktiv sind und einen Großteil der Kohlenwasserstoffe sowie des Kohlenmonoxids durch chemische Bindung an Sauerstoff reduzieren.
Kombination: Ausgleichswelle mit Zentrifugal-Ölabscheider
Im Interesse kompakter Abmessungen entschieden sich die Mercedes-Ingenieure bei der Entwicklung des V8-Motors für einen Zylinderwinkel von 75 Grad und kompensieren die prinzipbedingten Schwingungen einer solchen Konstruktion durch eine Ausgleichswelle. Sie findet ihren Platz in dem Raum zwischen den beiden Zylinderbänken und rotiert mit gleicher Drehzahl gegenläufig zur Kurbelwelle. An ihrem vorderen Ende trägt die Ausgleichswelle einen Ölabscheider, der den Motor mit Hilfe der Zentrifugalkraft entlüftet.
Die solide Basis des V8-Motors mit CDI-Technik bildet ein Kurbelgehäuse aus Aluminium, das nach einem neuartigen Sandgussverfahren hergestellt wird. Es bietet den Vorteil höherer Festigkeit und verbessert die konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten der Ingenieure. So konnten sie das Steuergehäuse sowie die Ölkanäle und -rückläufe erstmals direkt in das Kurbelgehäuse integrieren. Diese Aluminium-Bauweise verbessert nicht nur die Laufruhe des Triebwerks, sie hilft auch Gewicht abzuspecken: Das Kurbelgehäuse des V8-Motors wiegt 56,2 Kilogramm und ist rund 17 Prozent leichter als das vergleichbare Bauteil des CDI-Sechszylinders im E 320 CDI. Insgesamt bringt der Achtzylindermotor mitsamt seiner Nebenaggregate 245 Kilogramm auf die Waage und gilt damit als das leichteste Dieseltriebwerk dieser Hubraumklasse.
