Mercedes-Benz W196
W196 R > Moottori

Formula 1-luokan säännöt kausille 1954–1955 sallivat moottorin iskutilavuudeksi enintään 2 500 kuutiosenttimetriä vapaasti hengittävänä, tai enintään 750 moottorin ollessa ahdettu. Mercedes-Benz ja kaikki sen kilpailijat päätyivät suunnittelemaan vapaasti hengittävän vaihtoehdon. Johtokunnan teknisestä suunnittelusta vastaava jäsen Fritz Nallinger sekä kehitysjohtaja Uhlenhaut päätyivät 8-sylinteriseen rakenteeseen, ja moottorin yksityiskohtaisesta suunnittelusta vastasi Hans Gassmann. Aikakaudella nopeasti yleistyvien V-moottoreiden sijaan Mercedes-Benz valitsi rivikahdeksikon: moottoritila olisi sylinteririvin mittavan kallistuskulman (57 astetta pystysuorasta) vuoksi matalampi, ja sallisi apulaitteiden sijoittamisen aerodynamiikan kannalta edulliseen, pitkään mutta kapeaan tilaan. Rivimoottorin pitkä kampiakseli nähtiin värinöiden kannalta hankalaksi, joten moottori totetutettiin kahtena nelisylinterisenä elementtinä, joiden välistä nokka-akseleiden veto sekä moottorin voiman ulosotto tapahtuisivat. Näin oli tarkoitus välttää värinäongelmat, joista myös rivikahdeksikoilla kilpailleet Bugatti ja uusi Gordini (Type 32) olivat kärsineet, että ratkaisu päinvastoin lisäsi kampiakselin värinöitä, minkä vuoksi siihen jouduttiin lisäämään värinän vaimentimet molempiin päihin.
Ääninäytteet
Äänitiedostojen kuunteluohjeet
Kitkahävikkien pienentämiseksi kaikki akselit varustettiin rullalaakereilla: kampiakselissa oli kymmenen laakeria, mainitusti värinnänvaimentimet molemmissa päissä, ja HIRTH:in osissa Mercedes-Benzille jo 1930-luvulla toteutetulla tavalla kasaama kampiakseli salli kiertokankien alasilmien toteuttamisen jakamattomina. Sylinteriryhmät olivat valuosien sijaan monimutkaisuutensa vuoksi taidokkaasti teräspaloista yhteen hitsattuja tavalla, joka oli tuttu Mercedes-kilpamoottoreista vuodesta 1913 lähtien, ja samoin tuttua ellei jopa vanhanaikaista oli toteutus ilman erillisiä irrotettavia sylinterikansia: jäljempi juontui suurista imukanavista, jotka osoittivat lähes kohtisuoraan hyvin ahtaita palotiloja kohti, joista pakokaasu virtasi läpi vastakkaisen puolen pakokanaviin. Kanavien välissä keskellä palotilaa sijaitsevien sytytystulppien (kaksi per sylinteri, myös sytytys) vaihtaminen tapahtui moottorin voimakkaan kallistuskulman vuoksi erillisestä huoltoluukusta oikeanpuoleisesta etupyöräkotelon kautta. Sylinteriputket olivat kovakromattuja kulutuskestävyyden vuoksi, ja sylinteriryhmän kuumimmissa kohdissa kuten pakoventtiilien istukoissa oli jäähdytysveden huuhtomat jäähdytysrivat. Venttiilikoneisto oli desmodrominen muinaisten Delage-kilpamoottoreiden tapaan, eli venttiilit niin avattiin kuin suljettiin mekaanisesti nokka-akselin erillisillä nokilla: ilman venttiilijousia toteutettu moottori kestäisi korkeita (8 260-8 500/min nimellisteholla, kilpailuissa Sir Stirling Mossin muistikuvien mukaan jopa 9 000/min) kierroslukuja paremmin, mutta ratkaisun päätarkoitus oli hallita tarkasti venttiililautaisten maksimaalinen avautuminen ahtaassa palotilassa - niin lähelle kupumännän venttiilitaskua sen yläkuolokohdassa, että lautasen kantaminen mäntään (tyypillinen moottoririkkojen aiheuttaja) voitaisiin vielä välttää. Ratkaisu salli erittäin korkean puristussuhteen (W196 R:ssä 12,5:1 joskin W196 S:sä tavallisen polttoaineen vuoksi matalampi).
Moottorin eräs monista merkittävistä uutuuksista oli polttoaineen suoraruiskutus, jollaista oli käytetty jo yhtiön ensimmäisessä dieselmoottorilla varustetussa henkilöautossa, vuonna 1936 ensiesitellyssä Mercedes-Benz 260 D (W138):ssa, sekä yhtiön DB601-lentomoottoreissa. Suoraruiskutuksen keskeisenä kehittäjänä toiminut insinööri, tohtori Hans Scherenberg joutui jäämään pois Daimler Benz AG:n palveluksesta sodan jälkeen, ja siirtyi vuonna 1948 Borgward-konsernin tekniseksi johtajaksi. Scherenberg palasi sittemmin takaisin Mercedes-Benzille, ja oli yleisvastuussa uuden W196:n teknisestä suunnittelusta. Göschel vastasi W196-moottorin ruiskutuslaitteiston suunnittelusta.
Kilpailutoiminnan vuosina tehdastiimin parissa työskenteli 200 henkeä, ja lisäksi Sindelfingenin päätehtaalla 300 taitajaa oli valmiudessa valmistaakseen kilpatallin tarvitsemia työkaluja tai osia korkeimmalla prioriteettitasolla. Nallingerin vuonna 1951 esittämien suuntaviivojen mukaan polttoaineen ruiskutus piti toteuttaa kaksivaiheisesti: esiruiskutuksella imukanavaan, jolloin polttoaineen kaasuuntuminen laskisi lämpötilaa ja sallisi tiheämmän seoksen, sekä pääruiskutuksella suoraan sylinteriin. Lopullisessa M196-moottorissa ruiskutus tapahtui kuitenkin sylinteriputken sivusta puristustahdin loppuvaiheessa suoraan kohti imukanavasta palotilaan suuntautuvaa virtaa. Kaudelle 1955 tehtaan moottoriosasto kehitti imujärjestelmää edelleen: imukanavat sylintereille olivat nyt suorempia imutorvelta sylintereihin, 8,9 tuumaa edellisvuotta lyhyemmät, ja myös ruiskusuuttimia sekä niiden sijoitusta oli muutettu: polttoainesumu oli näin tasaisempi, ja moottorin teho nousi hieman. Tunnusmerkkinä konepeiton oikean reunan kyhmy oli näkyvästi korkeampi ja kookkaampi "Nürburgring"-korissa, ja imuilman otto suojaverkon kera sen etuosassa. Muutoksella vältettiin myös vuoden 1954 imutorven mutka, mikä oli ollut tarpeen sen tiellä olleen putkiristikkorungon poikittaisputken ohittamiseksi, ja kilpamoottori oli nyt täsmälleen samanlainen kuin moottoriosaston koemoottorit.
Formula 1-autoissa (W196:n R-versio) käytettiin Esson suunnittelemaa RD1-polttoainetta, minkä tunnettuja aineosia olivat bentseeni (45%), metanoli (25%), 110/130 oktaanin bensiini (25%), asetoni (3%), nitrobentseeni (2%) sekä tetraetyyli-lyijy (0,03%) nakutusrajan nostamiseksi. Polttoainejärjestelmä oli huuhdeltava tavallisella bensiinillä RD1-erikoispolttoaineen käytön jälkeen, sillä seos oli syövyttävää: erikoispolttoaineella jopa 12,5:1-puristussuhteella toimivan moottorin teho oli aluksi 260 hevosvoimaa, kaudella 1955 jo 290 hv, kun sen 3-litrainen versio W196 S-urheiluautossa saavutti kilpaluokan sääntöjen määräämällä tavanomaisella, yleisöllekin myytävällä korkeaoktaanisella polttoaineella 266 hv. Myöhemmässä W196 S-Coupéssa ("Uhlenhaut-Coupé") teho nousi 302 hevosvoimaan. Kahdeksansylinterisen moottorin polttoainejano oli odotettua suurempi: yli 300 mailin kilpamatkoja varten autoon jouduttiin asentamaan 41 litran lisäsäiliö ohjaamon laitaan, kuljettajan vasemmalle puolelle.
Painopisteen laskemiseksi alemmas moottorilohko asennettiin runkoon keskilinjalta vasemmalle siirrettynä, jotta oikealle kallistetulle sylinteriryhmälle jäisi tilaa. Asennuksen takia voima siirtyi yksilevykytkimen kautta kardaanille, mikä kulki vasemmalta vinossa kuljettajan penkin alitse viisivaihteiselle vaihteistolle, mikä sijaitsi transakselirakenteessa yhtenäisessä kuoressa tasauspyörästön kanssa, sen takapuolella. Välityssuhteet ja perävälitys pystyttiin muuttamaan ratakohtaisesti, ja kilpailijoiden 4 vaihteen vaihteistoihin nähden W196:n lisävaihde toi etua. Painonjakauman tasoittamiseksi moottori oli siirretty etuakseliston takapuolelle (kauden 1955 lyhyen akselivälin autoissa sitä siirrettiin kokeellisesti hieman eteenpäin, kun etujarrurummut oli siirretty napoihin ja inboard-rumpujen vaatima tila moottorin etupuolella oli vapautunut), ja W196:t olivat siten keskimoottoriautoja. Moottorin imuilman ottoaukko sijoitettiin W196 R:n avoversiossa aluksi jäähdytinkitaan (Fangion W196/6-autossa vuoden 1954 Saksan GP:tä varten ilmanotto oli poikkeuksellisesti kidan yläpuolella oikealla verkolla varustetun huuvan kautta), mutta se saattoi tukkeutua radalta imaisemiensa lehtien taikka paperinpalasten vuoksi (näin oli käynyt etenkin Hans Hermannille Espanjan GP:ssä 1954): ratkaisuksi tehdastiimi asensi kitaan auki/kiinni käännettävän ritilän, josta ajoviima puhaltaisi avatussa asennossa roskat irti. W196 S:sä ilmanotto oli samasta syystä sijoitettu konepeltiin, imutorven kyhmyn etureunaan. Monza-korisessa W196 R:ssä keulan kitaa koristi aluksi MB-tähti sekä vaakasuuntainen kromikoriste: kuumissa oloissa kilpailtaessa koristeet poistettiin jotta jäähdyttimet saisivat maksimaalisen määrän ajoviimaa, ja kidan yläpuolelle maalattiin yhtiön tähtilogo. Maalattu logo yleistyi sittemmin kaikissa W196-versioissa.