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Tecnica

pubblicato il 12 aprile 2007

BMW Innovation Day 2007

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Se in occasione dell'Innovation Day del 2006 il Gruppo BMW ha presentato una lunga serie di dispositivi elettronici di assistenza al conducente, per l'edizione 2007 il Costruttore bavarese ha concentrato le sue energie su temi decisamente più motoristici, presentando innovativi propulsori benzina e diesel. Il tutto all'insegna del motto "Efficient Dynamics", due termini che sintetizzano gli obiettivi che si è posto il Gruppo tedesco, vale a dire aumento del piacere di guida e al contempo riduzione dei consumi e delle emissioni inquinanti, grazie all'adozione di una nuova generazione di sistemi di iniezione diretta - sia benzina che diesel - alla doppia sovralimentazione, e a un gran numero di innovazioni realizzate direttamente sui componenti dei propulsori.

I motori a benzina si avvalgono del sistema d'iniezione diretta chiamato "High Precision Injection", presentato per la prima volta sul motore a sei cilindri in linea da 225 kw/306 CV con sovralimentazione Twin Turbo che equipaggia la BMW 335i Coupé. Il principio di funzionamento si basa sul concetto di carica stratificata: all'interno della camera di combustione il rapporto aria-benzina globale non è più quello stechiometrico (14,7:1), ma può essere sensibilmente più basso (cioè con eccesso d'aria) in una ampia gamma di punti operativi del motore, e non solo in una fascia di carico limitata come avveniva con i sistemi di iniezione di prima generazione. Ciò grazie all'iniezione a getto guidato ("spray guided injection") in luogo della precedente iniezione a parete ("wall guided injection"), che realizza una miscela con rapporto aria-benzina variabile all'interno del cilindro, stechiometrica vicino alla candela dove inizia la combustione, e sempre più povera di carburante allontanandosi da essa (in pratica una miscelazione a strati). Gli iniettori, disposti tra le valvole nelle immediate vicinanze della candela, sono alimentati da una pressione di 200 bar, e grazie all'azionamento piezo-elettrico possono realizzare fino a sei iniezioni per ogni ciclo di funzionamento.

I nuovi 4 cilindri a benzina BMW riescono così a perseguire il duplice obiettivo di incremento delle prestazioni e riduzione dei consumi: la versione più potente del quattro cilindri di 2,0 litri che equipaggia la BMW 120i, eroga ora 125 kW/170 CV e una coppia massima di 210 Nm, consumando 6,4 l/100 km (-14% del precedente); la seconda versione di questo propulsore, montato sulla BMW 118i, eroga 105 kW/143 CV e una coppia massima di 190 Nm, con un consumo di 5,9 l/100 km (-19%) ed emissioni di CO2 di 140 gr/km; più tardi seguirà un motore a quattro cilindri di 1,6 litri che erogherà 90 kW/122 CV e una coppia massima di 160 Nm.

Oltre al sistema "High Precision Injection" vi sono molte altre innovazioni alla meccanica e al motore dei nuovi quattro cilindri BMW: il rapporto di compressione passa da 10,5:1 a 12:1, sono presenti due alberi controrotanti per eliminare le vibrazioni, gli assi a camme sono completi di una regolazione variabile della fasatura (doppio Vanos), il collettore di aspirazione è a geometria variabile; infine, molti componenti sono stati sottoposti ad interventi di alleggerimento.
Il nuovo motore a combustione magra è equipaggiato con un catalizzatore principale disposto vicino al motore e di un catalizzatore riducente dei NOX disposto a valle: a causa della necessità di disporre di un carburante senza zolfo indispensabile per il catalizzatore riducente, la nuova famiglia di motori quattro cilindri a benzina sarà proposta inizialmente solo ai mercati europei.

Le innovazioni per i motori diesel non sono da meno: più compatti, presentano tra le caratteristiche principali il basamento in alluminio, una nuova sovralimentazione, l'iniezione common rail di terza generazione e il filtro anti-particolato collocato vicino al motore.
I nuovi diesel BMW hanno quattro cilindri e una cilindrata di 2 litri, e sono proposti con tre livelli di potenza: la versione base che equipaggia la BMW 118d eroga 105 kW/143 CV e una coppia di 300 Nm consumando 4,7 l/100 km (-16% rispetto al modello precedente), al di sopra troviamo la variante montata sulla BMW 120d con 130 kW/177 CV e 350 Nm e consumi di 4,9 l/100 km (-10%), mentre al top si posiziona la versione capace di una potenza ben 150 kW/204 CV e 400 Nm di coppia. Quest'ultimo propulsore ottiene il primato di primo motore diesel al mondo interamente in alluminio capace di una potenza specifica superiore a 100 CV/l. Per raggiungere questo traguardo, i tecnici BMW hanno adottato la sovralimentazione "Variable Twin Turbo" che aveva esordito sul sei cilindri in linea montato sulla BMW 535d e capace di 210 kW/286 CV. La peculiarità di questa soluzione è la presenza di due turbocompressori, uno piccolo e l'altro grande, montati in parallelo: Il turbocompressore piccolo si attiva già ai regimi bassi poco superiori al minimo, dato che il suo momento d'inerzia è molto limitato (quindi turbo-lag praticamente assente), mentre al crescere del numero di giri inizia ad entrare in funzione anche il turbo più grande, per generare la massima potenza. I due propulsori con 105 e 130 kW adottano invece un singolo turbocompressore dotato di turbina a geometria variabile.

Tutte e tre le varianti del 2 litri diesel utilizzano l'iniezione diretta common-rail di terza generazione, con l'unica differenza nella pressione d'iniezione: 1600 bar per la versione base, 1800 bar per quella intermedia, e 2000 bar per il propulsore al top. I nuovi iniettori, elettro-magnetici sulla 118d e piezo-elettrici sulle altre motorizzazioni, permettono di effettuare fino a cinque iniezioni consecutive di carburante per ogni corsa utile. Per tutti il rapporto di compressione è stato abbassato al valore di 16:1. Nonostante i rilevanti incrementi di potenza e coppia, i nuovi propulsori sono più leggeri di 16 kg.
Altri interventi migliorativi hanno riguardato la testata dei cilindri e i condotti di aspirazione (a forma di spirale tangenziale), le nuove valvole in posizione verticale e di diametro maggiorato, i nuovi supporti di banco rinforzati e i due alberi contrappesati montati su cuscinetti a rullini.
Grazie alla loro compattezza è possibile abbinare i nuovi motori diesel a quattro cilindri anche al sistema di trazione integrale BMW xDrive.

Nel caso della nuova BMW 120d le emissioni di CO2 sono ridotte a 129 gr/km, mentre la nuova BMW 118d le riduce addirittura a 123 gr/km, venendo così incontro agli accordi di riduzione stabiliti dell'Associazione europea delle Case costruttrici assieme alla Commissione dell'Ue, che impongono a partire dal 2008 emissioni ridotte nella media delle flotte europee a 140 gr/km.

In aggiunta agli interventi sui motori appena descritti, un'ulteriore riduzione dei consumi di carburante è stata perseguita dai tecnici BMW tramite altre soluzioni. Infatti tutti i nuovi motori a quattro cilindri, benzina e diesel, con cambio manuale sono equipaggiati della funzione "Auto Start/Stop" che arresta il motore quando si è fermi agli incroci o in coda. La funzione è attivata non appena si è fermi col cambio in folle e il guidatore rilascia il pedale della frizione. Per proseguire è sufficiente premere la frizione e il motore si accende senza alcun ritardo. Lo starter elettrico e la batteria sono stati configurati per sopportare lo stress dovuto al maggior numero di avviamenti.

Molti i sistemi e i dispositivi studiati da BMW per ridurre inutili sprechi di potenza del propulsore: per ottimizzare il funzionamento del motore, è presente un indicatore che segnala al conducente il momento più opportuno per cambiare marcia; tramite un sistema denominato "Brake Energy Regeneration", viene sfruttata l'energia cinetica del veicolo in fase di rallentamento e di rilascio per azionare il generatore di corrente, altrimenti disattivato per garantire un migliore spunto al motore; l'innovativo servosterzo elettrico EPS ("Electrical Power Steering") ha una pompa idraulica azionata da un motorino elettrico che entra in funzione solo quando serve; anche il compressore del condizionatore può essere completamente scollegato dal motore; la pompa elettrica dell'acqua è controllata dalla temperatura, pertanto è ferma quando il motore è ancora freddo e adegua la portata alla richiesta di raffreddamento del motore.

BMW ha dimostrato con l'Innovation Day 2007 come i motori benzina e diesel, nati da concetti molto diversi, stiano convergendo, adottando soluzioni tecniche sempre più uguali e con un continuo travaso di tecnologia e conoscenze da uno all'altro, verso l'obiettivo comune di riduzione di consumi ed emissioni inquinanti ed incremento delle prestazioni e del piacere di guida.

Autore: Alessio Ciarnella

Tag: Tecnica , Bmw


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