Grazie alla modernissima tecnica di iniezione ed alla sovralimentazione, i motori diesel convincono per la massima efficienza ed ecocompatibilità. La A 180 CDI sprigiona 80 kW (109 CV) di potenza a fronte di 250 Nm o 260 Nm di coppia massima, rispettivamente con cambio a doppia frizione o cambio manuale a 6 marce. Per A 200 CDI, la potenza massima è pari a 100 kW (136 CV), mentre la coppia raggiunge i 300 Nm. L'A 220 CDI vanta 2,2 litri di cilindrata, 125 kW (170 CV) di potenza e 350 Nm di coppia, che rendono le prestazioni di marcia della Classe A equiparabili a quelle di una vettura sportiva.

Dalla Classe S alla Classe A: i motori diesel della serie OM651

A partire dal debutto mondiale, avvenuto nell'anno 2008, il motore diesel ad iniezione diretta, conosciuto con il nome OM 651,  viene impiegato in modo universale come nessun altro motore diesel Mercedes-Benz prima d'ora. Per il montaggio trasversale sono stati modificati la trasmissione a cinghia dei gruppi secondari, la posizione di montaggio del turbocompressore ed il convogliamento dell'aria.

Per la nuova Classe A sono state subito utilizzate tre versioni: sportività, efficienza ed ecocompatibilità sono aspetti garantiti dall'A 220 CDI, disponibile esclusivamente in abbinamento al cambio a doppia frizione 7G-DCT. Questa potente motorizzazione diesel top di gamma 125 kW (170 CV), possiede un albero motore dal peso ottimizzato e, grazie coperchi di cuscinetti singoli avvitati dal basso e quattro contrappesi, pesa sei chili in meno rispetto ad un OM651 di pari cilindrata in versione con montaggio longitudinale. Il turbocompressore monostadio ha dimensioni superiori rispetto a quelle previste per le varianti da 80 e 100 kW.

A 200 CDI, equipaggiato con un sistema di ricircolo dei gas di scarico a più vie (vedere "Focus on"), che riduce le emissioni di ossido di azoto, è attualmente già conforme alla norma sulle emissioni Euro 6, che entrerà in vigore dal 2015. Grazie ad emissioni di CO₂ /km di 112 g (valore provvisorio), A 220 CDI pone nuovi standard nel segmento di appartenenza. Con 2,2 litri di cilindrata, il motore presenta in paragone un volume elevato e pertanto risulta già molto agile a bassi regimi. "Downspeeding" è il termine con cui gli esperti di motori Mercedes-Benz definiscono questa combinazione di motore di grandi dimensioni e basso numero di giri. Ciò ha consentito di studiare il programma di marcia ECONOMY del 7G?DCT in modo particolarmente vantaggioso dal punto di vista dei consumi e del comfort di marcia.

Se invece il guidatore sceglie il programma di comando "S", l'innesto avviene molto più rapidamente ed il rapporto del cambio utilizza le riserve di regime del motore per garantire una dinamica ottimale. Con un'accelerazione standard da 0 a 100 km/h in 7,8 secondi ed una velocità massima pari a 227 km/h, le prestazioni di marcia di A 220 CDI (disponibile in versione BlueEFFICIENCY e Sport) sono equiparabili a quelle di una sportiva.

Sui modelli A 180 CDI con cambio a doppia frizione 7G-DCT ed A 200 CDI, viene impiegata la variante con cilindrata da 1,8 litri. La riduzione della cilindrata avviene attraverso una riduzione della corsa (83 mm anziché 99 mm). Le bielle notevolmente più lunghe garantiscono un minor attrito da forze trasversali ed anche l'attrito dei due contralberi di bilanciamento Lanchester è stato ottimizzato. Il rendimento del turbocompressore monostadio, dotato di palette regolabili, è stato ottimizzato. Nella progettazione gli ingegneri hanno focalizzato l'attenzione fin dal primo momento sul montaggio in posizione trasversale e, conseguentemente, sulla necessaria limitazione strutturale della lunghezza del gruppo, come dimostrato dalla distanza tra i cilindri di 94 millimetri e dall'azionamento degli alberi a camme tramite ruote dentate a denti frontali.

Tutti e tre i motori dispongono di un disaccoppiamento della trasmissione a cinghia dall'albero motore per l'impiego della funzione start/stop.

Altre caratteristiche comuni sono:

• Tecnologia common rail con pressione del rail incrementata a 1.800 bar. La pressione di accensione massima è di 180 bar e contribuisce all'innalzamento della potenza ed a un andamento pieno della coppia del motore.
• Gli spruzzatori dell'olio e la pompa dell'acqua vengono commutati in funzione del fabbisogno al fine di risparmiare energia e, conseguentemente, carburante. Grazie alla pompa dell'olio regolata, la portata dell'olio e, di conseguenza, i consumi si riducono.
• Il blocco motore è realizzato in ghisa grigia, la testata in alluminio.
• Una camicia d'acqua composta da due parti provvede al massimo raffreddamento nel settore della piastra della camera di combustione; Così sono possibili pressioni di accensione da 200 bar ed un'elevata potenza specifica.
• La levigatura delle camicie in ghisa grigia viene realizzata in modo più preciso rispetto al modello precedente è ciò comporta vantaggi in termini di minor consumo.
• Le forze libere del secondo ordine, che normalmente vengono generate da un motore a quattro cilindri in linea per via del suo stesso principio di funzionamento, sono compensate da due contralberi di bilanciamento Lanchester collocati in basso nel blocco motore, che funzionano in assenza d’attrito su cuscinetti volventi anziché su cuscinetti radenti di tipo tradizionale.
• Il volano a due masse è stato configurato appositamente in base agli elevati momenti torcenti ai bassi regimi, per disaccoppiare le vibrazioni dell'albero motore dalla catena cinematica e contribuire così a garantire l'elevata silenziosità propria del motore.

Per la A 180 CDI con cambio manuale, Mercedes-Benz  ha sviluppato un nuovo motore in sinergia con Renault, al fine di ottenere una riduzione dei consumi con un motore piccolo, leggero e con minor attrito ottenuto attraverso una strategia di downsizing mirata.

 È attualmente in produzione la sesta generazione del quattro cilindri common rail con pressione rail da 1.600 bar ed ogni anno ne vengono realizzati più di 1,3 milioni. 1.5 di cilindrata, il quattro cilindri, dotato di sistema di ricircolo dei gas di scarico a bassa pressione, eroga 80 kW (109 CV) di potenza. Con 98 g di CO₂/km, si annovera tra i diesel più ecologici nel segmento delle vetture compatte. Il turbocompressore a gas di scarico presenta una geometria variabile della turbina (VTG).

Il motore, denominato internamente OM 607, pesa circa 30 kg in meno rispetto ad un OM 651. Numerosi componenti sono specifici di Mercedes: così, l'OM 607 ha mutuato i cuscinetti del motore a benzina M 270 oltre ad uno speciale volano bimassa. Anche il motorino di avviamento, accoppiato mediante flangia al cambio, l'alternatore nonché il compressore frigorifero derivano dal sistema di costruzione modulare Mercedes e vengono azionati da una cinghia con sei scanalature.

Come tutti i motori Mercedes, l'OM 607 deve superare l'ampio programma di test sia sui banchi di prova, che prove pratiche di resistenza. Notevole l'impegno di Mercedes-Benz in specifico per l'OM 607. In un team di progetto comune, formato di collaboratori Mercedes-Benz e Renault, il motore è stato ottimizzato soprattutto in termini di NVH e manovrabilità.

Anche l'implementazione di serie della funzione ECO start/stop è stato frutto di un intenso lavoro di squadra. Questa dotazione, specifica di Mercedes-Benz, è attiva fino a -10 °C, contribuendo così alla riduzione dei consumi anche nelle condizioni più temperatura più rigide.

Per ridurre ulteriormente le emissioni di ossidi di azoto (NO_x), il motore OM651 di A 220 CDI è dotato di un cosiddetto sistema di ricircolo dei gas di scarico a più vie (EGR). Oltre all'EGR ad alta pressione, in cui i gas di scarico caldi vengono prelevati nel collettore e reimmessi sul lato dell'aria esterna, a valle dell'intercooler, i gas di scarico vengono convogliati ad un livello di pressione più basso. Il cosiddetto sistema EGR a bassa pressione devia i gas di scarico depurati a valle del filtro antiparticolato, li raffredda e, con l'ausilio di una valvola, li riconduce alla corrente di aria esterna a monte del turbocompressore.

La formazione di NO_x viene influenzata in primo luogo dalla concentrazione di ossigeno nella camera di combustione (= percentuale di gas di scarico). Un ulteriore aumento dei tassi di EGR mediante il sistema EGR ad alta pressione classico, offre il vantaggio di una minore sovralimentazione ed ulteriore strozzamento per creare il necessario gradiente di lavaggio. Ciò comporta però svantaggi in termini di emissioni di particolato e consumi. L'EGR a bassa pressione pone rimedio a questi problemi, perché non riduce l'energia di azionamento del turbocompressore, riducendo sensibilmente le esigenze di strozzamento di un EGR ad alta pressione.

I nuovi iniettori piezoelettrici consentono fino a cinque iniezioni per ogni ciclo di combustione. Nella fase di riscaldamento, è quindi possibile ridurre le emissioni di particolato di oltre il 90% Complessivamente, tutte le emissioni, comprese quelle di particolato, sono già oggi al di sotto dei valori limite previsti dalla norma Euro 6, che entrerà in vigore soltanto nel 2015.Per quanto riguarda il motore a benzina, i piezoiniettori offrono numerosi vantaggi rispetto alla convenzionali elettrovalvole a fori multipli. Il carburante evapora fino a quattro volte più rapidamente, il getto di carburante penetra meno in profondità nella camera di combustione e gli iniettori possono iniettare in modo estremamente preciso quantità minime di carburante. Tutto ciò evita che il carburante si depositi sulle pareti della camera di combustione riducendo così di conseguenza sensibilmente le emissioni di particolato. Le iniezioni multiple consentono inoltre di implementare strategie di funzionamento ottimizzate dal punto di vista dei consumi oltre a migliorare la capacità di avviamento a freddo.

 A livello di funzionamento la struttura cristallina della piezoceramica si modifica sotto tensione elettrica nell'arco di qualche microsecondo e con una precisione di pochi millesimi di millimetro. L'elemento principale dei piezoiniettori è il gruppo piezo, che comanda direttamente gli aghi del polverizzatore. Con un tempo di reazione di soli 0,1 millesimi di secondo, è possibile adeguare l'iniezione di carburante con estrema sensibilità e precisione a situazione di carico e regime, influenzando così positivamente emissioni, consumi e rumorosità di combustione.

Iniezione Multispark per accensione ottimale

L'iniezione diretta di terza generazione è integrata dall'"iniezione multipla veloce" ("Multi Spark Ignition MSI"). La sua funzione: dopo la prima scarica di scintille ed una breve combustione, la bobina viene ricaricata molto rapidamente, per poi scaricare un'ulteriore scintilla. Con il sistema MSI, in un millesimo di secondo è possibile innescare fino a quattro scintille in rapida successione, che producono un plasma con un'estensione spaziale maggiore rispetto ad un'iniezione convenzionale. 

L'attivazione dell'iniezione multipla veloce consente di adeguare in modo ottimale sia il periodo di tempo che precede la scintilla successiva, che la durata della combustione per il relativo punto operativo. Ciò consente di ottenere il miglior centro di combustione possibile e di aumentare la compatibilità del gas residuo, con conseguente riduzione dei consumi.La tecnologia piezo in combinazione con l'iniezione multipla regala, in funzione del ciclo di marcia, un risparmio dei consumi che può raggiungere il 4%.

CAMTRONIC: fino al 10% di consumi in meno

La pionieristica innovazione CAMTRONIC, celebra il proprio debutto nel motore da 1,6 l: per la prima volta in un motore a benzina sovralimentato ad iniezione diretta è stato realizzato un sistema di controllo del carico con interruzione anticipata dell'aspirazione e regolazione dell'alzata valvole sul lato aspirazione. Ciò consente di ridurre le perdite per strozzamento in situazioni di carico parziale, oltre che diminuire i consumi. I consumi nel ciclo combinato sono dunque scesi del 3 - 4% rispetto all'M 270 senza CAMTRONIC. Nell'impiego quotidiano, in cui le percentuali di carico parziale sono tipicamente elevate, il potenziale di risparmio è risulta persino superiore: in determinati settori di funzionamento è possibile un risparmio di carburante addirittura del 10%. Questa novità mondiale è stata sviluppata interamente "in-house" dal Mercedes-Benz Technology Center di Stoccarda in cooperazione con lo stabilimento produzione motori Daimler di Berlino.

Gli ingegneri Mercedes-Benz sono riusciti ad ottenere elevati valori di potenza anche su motori di bassa cilindrata soprattutto grazie all'impiego del turbocompressore a gas di scarico. Questo comprime l'aria di aspirazione nelle camere di combustione con max. 1,9 bar di pressione, e le giranti delle turbine che ruotano ad una velocità che raggiunge anche i 230.000 giri al minuto. Gli ingegneri dei motori, hanno progettato il compressore in modo tale che sia in grado di erogare coppia elevata già a bassi regimi. È integrato in un nuovo modulo di compressore a gas di scarico del collettore, disposto a monte del motore e che può quindi essere raffreddato in modo ottimale. Il condotto separato dei gas di scarico, che conduce dai cilindri al turbocompressore a gas di scarico, e l'elevata temperatura dei gas di scarico fino a max. 1.050° C, sfruttano al meglio l'energia dei gas di scarico, fornendo potenza elevata e tempo di risposta ottimale.

In combinazione con iniezione diretta e regolazione continua dell'albero a camme di aspirazione e di scarico, i progettisti sono riusciti a beneficiare anche dei vantaggi del cosiddetto scavenging. Attraverso una parziale sovrapposizione dei tempi di apertura della valvola di aspirazione e di scarico, una parte dell'aria pura fredda aspirata fa fluire gas di scarico caldo dal cilindro al collettore di scarico, migliorando così sensibilmente il livello di riempimento rispetto alla modalità di funzionamento tradizionale.

Inoltre, grazie alla velocità di flusso aumentata nel condotto gas di scarico, il turbocompressore reagisce in modo notevolmente più rapido in particolare a bassi regimi. Si evitano così sistematicamente sia i "turbo lag", che eventuali problemi di avviamento. L'iniezione diretta fa in modo che all'ingresso nel cilindro, il gas fresco non sia ancora miscelato con carburante, come avviene invece nei motori con iniezione dal canale di aspirazione. In questo modo non si verificano perdite di lavaggio indesiderate, ovvero nessuna fuoriuscita di benzina incombusta dal collettore di scarico.

Valori di coppia analoghi a quelli di un diesel

Così il nuovo quattro cilindri da 1,6 l di Classe A rende disponibile la coppia massima già a 1.250 giri/min e la mantiene fino a 4.000 giri/min. E la versione 2.0 si comporta ancora meglio: la coppia massima di 350 Nm è disponibile già a 1.200 giri/min, il valore migliore in assoluto per i motori a quattro cilindri relativamente alla coppia a bassi regimi. In combinazione con il nuovo cambio 7G-DCT, il cui comando comunica con la centralina del motore, il nuovo quattro cilindri reagisce in modo molto spontaneo alla pressione sul pedale dell'acceleratore. D'altro canto, a velocità costante è possibile selezionare un rapporto più lungo, riducendo così ulteriormente consumi e rumorosità. I motori turbo mantengono il loro ottimo comportamento nei consumi anche con carichi elevati, perché grazie all'eccezionale soluzione di raffreddamento, un arricchimento della miscela si rende necessario soltanto a velocità superiori a 200 km/h. Una camicia d'acqua bipartita con ottimo raffreddamento a flusso trasversale nonché sottili canali di raffreddamento, dello spessore di soli tre millimetri, tra candele di accensione ed iniettori, veicolano l'acqua di raffreddamento nei punti decisivi.

Gestione termica ottimale per una riduzione dei tempi di avviamento a freddo

Frutto di un nuovo sviluppo è anche il sistema di gestione termica: nell'esercizio a freddo, grazie ad una pompa acqua inseribile con valvola sferica ottimizzata in funzione dei flussi, il motore non è attraversato da liquido di raffreddamento e, conseguentemente, le camere di combustione vengono rapidamente riscaldate dopo l'avviamento. Il termostato è a gestione elettronica; le temperature del liquido di raffreddamento vengono regolate in funzione dello stile di guida e delle condizioni ambientali. Il termostato stesso è una valvola sferica ottimizzata in funzione dei flussi. Per ottimizzare ulteriormente l'efficienza del propulsore, anche la pompa dell'olio è ottimizzate in funzione della portata volumetrica, come nei motori a V.

Pompa dell'olio regolata con due livelli di pressione

La pompa dell'olio rotativa a palette, regolata in modo continuo, opera con due livelli di pressione in funzione della mappatura. In presenza di bassi regimi e carico ridotto la pompa funziona con una pressione di due bar. Nel contempo, anche gli iniettori dell'olio per il raffreddamento del pistone sono disattivati. L'alto livello di pressione viene attivato in presenza di carico e di regime elevati. Questo innovativo sistema di regolazione consente di fornire punti di lubrificazione e di raffreddamento del motore, che dipendono dal carico e dal regime motore, una potenza di azionamento considerevolmente ridotta rispetto a quella che verrebbe resa possibile da una pompa non regolata.

Nuovo convogliamento acqua di raffreddamento e gestione termica a tre fasi

Completamente nuovo è anche il convogliamento dell'acqua di raffreddamento nella testata. Per ottimizzare il flusso, la camicia d'acqua è bipartita.
Questo porta ad un aumento mirato delle velocità di flusso ed alla dissipazione del calore a fronte di una perdita di pressione sistematicamente ridotta nell'intero circuito dell'acqua di raffreddamento. Questo sistema ha consentito di ridurre la potenza di azionamento della pompa dell'acqua, nonostante la maggior potenza del motore.

Il flusso di acqua di raffreddamento viene regolato nella fase di riscaldamento attraverso una gestione termica a tre fasi, per raggiungere velocemente la temperatura di esercizio ottimale. Dapprima l'acqua è ferma nel motore, poi circola nel circuito del motore senza radiatore. Al raggiungimento di una temperatura di 105 °C nel funzionamento normale (87 °C con carico elevato) viene infine attivato anche il radiatore sul lato veicolo.

Funzione Eco start/stop con iniezione diretta

La funzione ECO start/stop, di serie in tutti i modelli, opera con iniezione diretta supportata dal motorino di avviamento. Ciò significa che al momento dello spegnimento del motore, la posizione angolata dell'albero motore viene rilevata da un innovativo sensore che consente alla centralina motore di conoscere la posizione in cui si trovano i singoli cilindri. Al momento della riaccensione, questa può selezionare il cilindro che si trova nella posizione ottimale. Dopo una breve rotazione del motore indotta dal motorino di avviamento, si rendono subito possibili iniezione, accensione e combustione nel cilindro posizionato in modo ottimale.

Primo utilizzo di contralberi di bilanciamento Lanchester su cuscinetti volventi in un motore a benzina

I momenti di inerzia, che normalmente vengono generati da un motore a quattro cilindri in linea per via del suo stesso principio di funzionamento, sono compensate da due contralberi di bilanciamento Lanchester collocati in basso nel blocco motore. Mercedes-Benz è la prima Casa automobilistica ad utilizzare una compensazione delle masse su cuscinetti volventi: un cuscinetto a rulli cilindrici compensa di volta in volta le forze di squilibrio, mentre un cuscinetto volvente supporta le forze assiali della dentatura. Questa struttura non aumenta solo il comfort di azionamento, ma contribuisce anche alla riduzione dei consumi attraverso resistenze di attrito notevolmente inferiori. Dati i rapporti più favorevoli sul asta della biella, la versione da 1,6 l di cilindrata non richiede alcuna compensazione delle masse con contralberi di bilanciamento Lanchester.

Prima di poter essere utilizzati su strada, dove verranno sottoposti a test di resistenza pratici, i motori hanno già alle spalle un passato "ricco di torture", ad esempio sui banchi di prova per motori dello stabilimento di Untertürkheim. Negli imponenti edifici, distribuiti su tre piani, sono installati di volta in volta 24 modernissimi banchi di prova del motore, per un totale di 72 banchi di prova, in funzione giorno e notte 365 giorni all'anno.

 Sui banchi di prova è possibile simulare le situazioni stradali e di carico più disparate, per riprodurre tutte le possibili destinazioni d'uso come ad esempio avviamento a caldo ed a freddo, stop-and-go e impiego sulle lunghe percorrenze nelle condizioni più diverse. In laboratorio vengono riprodotti persino ripidi percorsi in salita: su un cosiddetto banco di prova girevole, i motori vengono inclinati fino a 40 °C, per controllare ad esempio il carico del circuito dell'olio.

I motori vengono sottoposti, nei diversi stadi di sviluppo, ad un test di resistenza accelerato. "Vengono simulate sollecitazioni che nessun futuro cliente  è in grado di raggiungere", spiega Thomas Uhr, responsabile delle officine del centro di sviluppo Mercedes-Benz e dei test catena cinematica. I programmi dei banchi di prova hanno una durata compresa tra 500 e 2.400 ore, con elevate percentuali a pieno carico ma anche a basso carico parziale. Comportamento termico e durata dei componenti vengono controllati a pieno carico.

Ma anche sollecitazioni particolarmente contenute possono mettere a dura prova il motore, ad es. portare a grippaggio. A ciò si aggiungono elevate sollecitazioni quali il notevole raffreddamento dell'acqua entro un massimo di 60 secondi da 110 °C a ca. 25 °C e l'avviamento rapido del motore a pieno carico a regime nominale con liquido di raffreddamento freddo. Thomas Uhr: "Testiamo i nostri motori in modo più intensivo rispetto a qualsiasi altra Casa automobilistica."

Il solo nuovo diesel OM 607 ha superato oltre 25.000 ore sui banchi di prova, prima di ottenere il via all'adozione su Classe A.

L'energia, prodotta dai motori testati, viene recuperata quasi interamente. Il banco di prova motore di Untertürkheim è certificato come centrale combinata per la produzione di energia e riscaldamento: infatti per l'assorbimento di potenza dei motori vengono impiegate esclusivamente macchine attive. La potenza dei motori non viene utilizzata come sulla vettura per avanzare in direzione longitudinale, ma trasformata in energia e trasferita nuovamente alla rete elettrica.

Oltre alla lunga durata dei gruppi, i consumi e le emissioni di gas di scarico nonché la manovrabilità in combinazione con motore, cambio e vettura, rappresentano le principali finalità di sviluppo, che richiedono tantissimo lavoro di precisione innanzitutto su banchi di prova a rulli, successivamente in test pratici su strada.