Mercedes-Benz M116 / M117 u.a.

Der M 116 und der M 117 sind AchtzylinderV-Motoren von Daimler-Benz. Die von 1969 bis 1991 gebauten wassergekühlten Ottomotoren fanden in verschiedenen Mercedes-BenzOberklasse-Pkw Verwendung.

Sie wurden von dem technisch sehr ähnlichen, größeren und stärkeren V8-Motor M 100 abgeleitet. Einen direkten Vorläufer gab es nicht. Nachfolger war der 1989 präsentierte M 119 mit Vierventiltechnik.

Die Motoren mit einem Bankwinkel von 90° haben pro Zylinderbank eine per Duplex-Rollenkette angetriebene obenliegende Nockenwelle (OHC). Die Ventile (2 je Zylinder) werden über Schlepphebel betätigt und sind in einer Reihe angeordnet, die etwas zur Einlassseite (innen im Zylinder-V) geneigt ist. Dadurch ergeben sich keilförmige Brennräume. Bis 1976 wurde die D-Jetronic-Benzineinspritzung von Bosch verwendet, danach kam die K-Jetronic zum Einsatz.

Die Motoren haben eine sogenannte Crossplane-Kurbelwelle. Die Zündfolge ist 1-5-4-8-6-3-7-2, wobei die Zylinder in einer Bank von 1 bis 4 und in der anderen von 5 bis 8 nummeriert sind. Dadurch sind die Massenkräfte erster und zweiter Ordnung vollständig ausgeglichen.

Die Zylinderköpfe sind aus einer Aluminiumlegierung und der Motorblock war zunächst aus Grauguss, mit Hubräumen von 3,5 (M 116) bzw. 4,5 Litern (M 117). Mit Modellwechsel zur Baureihe 126 im Jahr 1979 wurde auch der Motorblock aus Aluminium gefertigt und zugleich der Hubraum auf 3,8 bzw. 5,0 l erhöht. Eine Variante des M 117 mit Alu-Block und 5,0 l wurde schon 1978 in den 450 SLC 5,0 der Baureihe C 107 eingebaut. Man verwendete keine Zylinderlaufbuchsen, sondern fertigte den Motorblock aus einer übereutektischen AluminiumSilizium-Legierung. Es bilden sich dabei größere Si-Kristalle in einer Matrix aus feinen Al- und Si-Kristallen. Durch elektrolytische Behandlung der Zylinderlaufflächen wird die Matrix abgetragen, und die 0,02 bis 0,05 mm großen Si-Kristalle stehen etwas heraus und ergeben eine verschleißfeste Lauffläche für die Kolben und Kolbenringe, und der Schmierfilm haftet gut an dieser leicht rauhen Oberfläche.

Im Rahmen des „Mercedes-Benz-Energiekonzepts“ wurden die Motoren im Jahr 1981 mit dem Ziel eines geringeren Benzinverbrauchs umfangreich überarbeitet. Unter anderem hat man den Durchmesser der Hubzapfen von 52 auf 48 mm verkleinert, um die Reibleistung zu senken, und die Verdichtung erhöht. Der M 116 wurde langhubiger ausgelegt, bei unverändert 3,8 l Hubraum. Dies ergibt kompaktere Brennräume mit kleinerer Oberfläche und verbessert den Wirkungsgrad, da das heiße Gas weniger Wärme an die Brennraumwand verliert. Die Auslegung wurde zugunsten von mehr Drehmoment bei niedriger Drehzahl geändert, um ökonomisches Fahren in Betriebspunkten mit hohem Wirkungsgrad zu unterstützen. Dazu kamen weitere Maßnahmen, wie Abgasrückführung zur Begrenzung der Stickoxid-Emission, Regelung der (abgesenkten) Leerlaufdrehzahl und wesentlich längere Antriebsübersetzungen.

Im Jahre 1985 wurde die Katalysatortechnik für beide Motoren eingeführt, nachdem zuvor schon eine Kat-Variante des M 116 angeboten worden war. Es wurde die KE-Jetronic eingesetzt, eine Weiterentwicklung der K-Jetronic mit elektronischer Regelungs-Aufschaltung für die Lambdaregelung. Der Hubraum des M 116 wurde gleichzeitig auf 4,2 l erhöht, außerdem kam eine Version des M 117 mit 5547 cm3 (Verkaufsbezeichnung „560“) hinzu. Somit gab es drei Hubraumstufen von 4,2, 5,0 und 5,5 l.

Die Motoren gab es in RÜF- (Katalysator nachrüstbar) und KAT-Ausführung. Den 560er gab es außerdem etwa ein Jahr lang in einer 220 kW starken ECE-Variante, die werksseitig nicht mit Kat nachrüstbar war, jedoch später mit Katalysatoren dritter Anbieter umgebaut werden konnte (Wurm-Kat). Leistungsgesteigerte ECE-Motoren sind erkennbar an geteilten Abgaskrümmern jeder V-Bank, womit die vordere Abgasanlage vierflutig wird, statt zweiflutig wie bei den sonstigen V8-Motoren. Die hiermit ausgerüsteten Limousinen und Coupés der S-Klasse W126 waren die ersten Fahrzeuge, die eine Begrenzung der Höchstgeschwindigkeit auf 250 km/h erhielten. Sie sollten dem BMW 750i mit V12-Motor Paroli bieten.

Im Jahr 1987 wurden die Motoren erneut überarbeitet. Sie bekamen eine Klopfregelung; die Verdichtung wurde auf 10 : 1 erhöht, was Leistung und Wirkungsgrad verbesserte.

Auch diese Daten stellt Wikipedia im Internet zur Verfügung und ist wie immer sehr informativ und eigentlich nicht durch eigene Ausführungen zu verbessern – hierdurch kann erst einmal ein gewisser Überblick der einzelnen Motoren und Motor-Varianten gewährt werden. Alles weitere wird hier dann später weiter erarbeitet und/oder besser in einem persönlichen Gespräch geklärt.

Hier noch Ergänzendes zum Thema:

Weiterentwicklung M117 zum M117/9 (AMG) und zum M119 (DB)

Der damals noch eigenständige, zuerst auf Mercedes-Fahrzeuge spezialisierte Tuningbetrieb AMG verbaute mit den 5.6-Liter-Versionen zum Ende der 1980er Jahre eigenenwickelte Vierventil-Zylinderköpfe, die den M117-Motoren mit hohen Verdichtungen eine Leistung von ca. 270 kW verschafften. Ein AMG-Motor lässt sich allerdings nicht so ohne weiteres in einen der damals produzierten Wagen einbauen: Wegen des platzgreifenden Nockenwellentriebs der Spezial-Zylinderköpfe wurden bei AMG an den Fahrzeugen der Baureihe W126 die Bleche der vorderen Schottwände geändert. Diese Motoren erhielten die Kennung M117/9, ein Vorgriff auf den dann von Daimler-Benz produzierten Vierventiler-Nachfolgetyp M119 für die 500 E (W124), SE, SEL (W140), SL (W129).

Die weniger hochgezüchteten Vierventiler-Nachfolger M119 des Zweiventilers M117 von Daimler-Benz gelten vielen Kennern mit ihrer Serienleistung von ca. 235 kW als die besten V8-Motoren, die jemals bei Daimler-Benz in PKW eingesetzt wurden – Vergleich und Wertungen, die möglich wurden, nachdem Daimler-Benz bei Benziner-Motoren mit mehr als vier Zylindern von der Vierventil-Technik abrückte und mit dem Motorentyp M113 sowie den Nachfolgern bei allen V-Motoren Dreiventiler-Zylinderköpfe mit Doppelzündung anbietet. Erst 2005 kehrte man mit dem M273 wieder zurück zur Vierventil Technik.

Wissenswertes, Nachteile

Parallel zu den Europa- oder Normalversionen der Motoren für Super-Kraftstoff wurden niedriger verdichtende Versionen für die USA für dortigen Normalkraftstoff gefertigt. Gründe: obligate Katalysatoren (Kalifornien-Umweltgesetzgebung) mit der Notwendigkeit, die Motoren mit bleifreiem Kraftstoff zu betreiben, andererseits nach damaligem Stand fehlende umweltverträgliche Tetraethylblei-Ersatzstoffe im Kraftstoff für hohes Verdichten. Diese US-V8-Motoren leisten im Ergebnis erheblich weniger; als Beispiel sei der 4,5-Liter-Motor der Baureihe W 108 / W 109 genannt (Modelle 280 SE/SEL 4.5, 300 SEL 4.5), der nur 143 kW leistete im vergleich zu 147 kW des kleineren 3,5-Liter-Motors der Europa-Fahrzeuge. Der Motor des 560 SEL/SEC/SL in der US-Version ist im Gegensatz zu den vorherigen US-Versionen des M 116/117 nicht mehr niederverdichtet und leistet mit einer Verdichtung von 9:1 170 kW / 231 PS mit Kat. Derselbe Motor wurde auch in den europäischen Fahrzeugen verwendet, jedoch leistete er hier aufgrund einer veränderten Auspuffanlage 178 kW / 242 PS mit geregeltem Katalysator (200 kW / 272 PS ohne Kat). In der ECE-Version leistet der Mercedes 560 220 kW / 300 PS.

Im Herbst 1987 wurde für alle M 116/117 eine Klopfregelung eingeführt und die Verdichtung wuchs von 9:1 auf 10:1, was auch für eine Leistungssteigerung von ca. 10 % sorgte. Lediglich im Modell R 107 (420 SL, 500 SL, 560 SL) wurde unverändert bis zum Produktionsende der 107er Baureihe 1989 weiterhin das niedriger verdichtete Aggregat eingesetzt. Die US-Motoren mit geringeren Verdichtungswerten, die bis 1985 aufgrund der in den USA kaum verfügbaren, hochwertigen Kraftstoffe über 91 ROZ produziert wurden, lassen sich nur extrem aufwendig auf den Europa-Standard umbauen: Benötigt werden neue Zylinderköpfe mit Peripherieteilen und neue Kolben. Diese Motoren für die USA verbrauchen annähernd gleich viel Treibstoff; ihr Drehzahlniveau ist auch annähernd gleich, sodass sie auch nicht haltbarer sind. Einzig bleibt als Unterschied der Leistungsnachteil.

Die Achtzylinder-Motoren später Versionen machten infolge schlechter Werkstoff- und Zuliefererwahl oftmals unangenehm auf sich aufmerksam, weil Nockenwellen, Hydrostößel und Schlepphebel früh zu Schäden neigten („Pitting“). Neuere, bessere Nockenwellen für den Ersatz sind markiert – ein Merkmal, auf das man bei Fahrzeugen mit niedrigem Kilometerstand achtgeben sollte. Fahrzeuge mit mehr als 150.000 Kilometern haben nach Schaden sehr oft bereits neue Wellen montiert. Zudem sind die Zündsteuergeräte der Versionen von 1987 bis 1991 anfällig für austrocknende Wärmeleitpaste auf den Kühlkörpern der Leistungshalbleiter, was zu deren Ausfall und damit sehr teurem Ersatzbedarf führt – ein Fehler, der sich durch vorsorgliches und kostengünstiges Austauschen der Paste vermeiden lässt.

Es ist nach aller Erfahrung kaum möglich, diese Motoren unter 12 Litern Verbrauch zu fahren; starke Versionen, zügig bewegt, können durchaus auch 20 Liter verbrauchen. Ein Verbrauch um 15 bis 16 Liter ist als normal anzusehen. Daher bauen viele Fahrzeughalter ihre Autos zur Kostenschonung mit LPG-Anlagen um (Flüssiggas). Diese Umbauten werden jedoch bei der technischen Prüfung zur Erteilung von H-Kennzeichen nicht abgenommen, da dies nach neuer Rechtslage ein Umbau ist. Fahrzeuge, die bereits mit einer Venturi-LPG-Anlage ausgerüstet sind und zudem das H-Kennzeichen besitzen, haben Bestandsschutz.

 

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