BMW M3: ecco il propulsore V8!

Il suo nome è sinonimo di esperienza di guida ai livelli più alti: BMW M3. La nuova edizione dell’automobile high-performance di maggiore successo costruita dalla M GmbH conferma nuovamente la validità del concetto. E fornisce al contempo una risposta al quesito che occupa da tempo gli amanti delle sportive – se è veramente possibile migliorare un’autovettura con queste qualità. La nuova BMW M3 offre di più da tutti i punti di vista.
Questo non vale esclusivamente a livello di motore, anche se il progresso si esprime soprattutto nel propulsore: dopo 15 anni e due generazioni di modelli, il leggendario motore sei a cilindri cede il passo al proprio successore. La nuova BMW M3 si presenta con un propulsore a otto cilindri: più cilindri, più cilindrata, più potenza, più regime e… probabilmente, più passione per il guidatore.

Il parametro di riferimento che deve superare il nuovo propulsore non poteva essere più alto. Il motore 3,2 l sei cilindri in linea gode ormai di una fama mondiale ed è stato premiato con numerose onorificenze.Diverse volte è stato nominato «Engine of the Year» e con una potenza di 252 kW/343 CV non ha elevato la BMW M3 solo a simbolo per eccellenza delle automobili sportive ad alte prestazioni ma l’ha trasformata anche un best-seller. Nonostante i successi va ricordato: tutto ha una fine. Cala il sipario per il sei cilindri in linea. Inizia l’era del V8 nella nuova BMW M3.

I dati tecnici del nuovo propulsore ad alte prestazioni confermano l’enorme progresso legato a questo cambio di guardia. La cilindrata ammonta a 3.999 cm3, la potenza a 420 CV. Impressionante si presenta anche la coppia massima di 400 newtonmetri, analogamente al regime massimo di 8.400 giri/min. Dotata di una performance enorme, la nuova BMW M3 si assicura la pole position sin dal momento del proprio esordio.

Con un volume di 500 cm3 per cilindro, il nuovo propulsore V8 offre già con la propria cilindrata i valori ideali per un costruttore di motori ambizioso. E anche gli altri aspetti del progetto – dall’ingombro ai quantitativi di riempimento, al numero di componenti e al peso – riflettono la soluzione ottimale.

In più, il motore a otto cilindri vanta le caratteristiche tipiche delle automobili di serie M, come Doppio VANOS, farfalle dedicate e una potente elettronica del motore. Al contempo, il numero dei cilindri, il concetto di regimi elevati M e il peso contenuto rivelano indubbiamente che gli ingegneri si sono lasciati ispirare dal motore a otto cilindri del Team BMW Sauber F1. Gli elementi comuni con il propulsore del marchio Formula 1 sono molteplici. Nel motore della nuova BMW M3 sono stati ripresi numerosi principi tecnologici, processi di produzione e materiali del propulsore da Formula 1.

 

A livello di potenza specifica, il nuovo motore V8 supera fortemente il valore di 100 CV per litro di cilindrata, considerato il parametro di riferimento per uno spiegamento sportivo della potenza. Ma la potenza da sola non è tutto. L’elemento decisivo che caratterizza l’esperienza di guida dinamica è il comportamento in accelerazione che a sua volta viene influenzato dal peso della vettura e dalla spinta. La spinta alle ruote motrici è il risultato della coppia motore e del rapporto totale di demoltiplicazione. Il concetto di regimi elevati M consente di realizzare un rapporto ottimale del cambio e al ponte e, conseguentemente, una spinta impressionante. Nel propulsore della nuova BMW M3 gli ingegneri hanno elevato il concetto di regimi elevati a una dimensione nuova. Il regime massimo del motore a otto cilindri ammonta a 8.400 giri/min. Il secondo componente della spinta, la coppia motore, raggiunge nel nuovo propulsore V8 il valore di 400 newtonmetri a 3.900 giri/min. Approssimativamente l’85 percento della coppia massima è richiamabile nell’enorme campo di regime di 6.500 giri/min. Già a 2.000 giri/min. sono disponibili 340 newtonmetri.

Regime elevato, peso contenuto
La massa compromette l’accelerazione. Per questo motivo i 202 chilogrammi del V8 lo trasformano in un vero peso piuma. Anche rispetto al motore sei cilindri in linea del modello precedente il risparmio di peso è di 15 chilogrammi circa. Il peso dei due cilindri nuovi è stato dunque più che compensato. Inoltre, il concetto di regimi elevati consente di realizzare una catena cinematica più leggera e dei rapporti di demoltiplicazione più corti.

Ovviamente però, con l’aumentare del regime del motore ci si avvicina anche ai limiti della fisica. Quando l’albero motore ruota a 8.300 giri al minuto, ognuno degli otto pistoni percorre in un secondo una distanza di 20 metri. La conseguenza sono delle sollecitazioni estreme del materiale. Anche per questo motivo i progettisti hanno fatto attenzione a limitare, nell’ambito del possibile, le masse in movimento nel nuovo motore a otto cilindri.

Deriva dalla esperienza F1
Il monoblocco del nuovo otto cilindri viene prodotto nello stabilimento di colatura di leghe leggere BMW di Landshut, dove vengono fabbricati anche i blocchi motore dei bolidi di Formula 1. Il basamento è realizzato in una lega speciale di alluminio e silicio. Al posto di utilizzare le tradizionali canne, le pareti di scorrimento dei cilindri sono state realizzate mettendo a nudo i duri cristalli di silicio. I pistoni rivestiti di ferro scorrono direttamente in questo canale non rivestito e levigato.

Gli elevati regimi, le alte pressioni e temperature di combustione costituiscono una sollecitazione estrema per il basamento. Per questo motivo è stata scelta una costruzione compatta del tipo «bedplate» che inoltre resistente alle torsioni, così da assicurare un supporto preciso dell’albero motore. Anche l’albero motore fucinato e relativamente corto presenta ovviamente un’elevata resistenza alle flessioni e alla torsione. Il peso è di solo 20 chilogrammi circa.

 

Doppio VANOS a bassa pressione
Grazie ai tempi di intervento estremamente brevi, il comando variabile degli alberi a camme ottimizza i ricambi del gas. Inoltre, il sistema riduce le perdite causate dai ricambi di carica, migliorando così la potenza, la coppia e la prontezza di risposta del motore, il consumo di carburante e la qualità delle emissioni. Il Doppio VANOS M a bassa pressione – sviluppato apposta per l’otto cilindri – raggiunge alla normale pressione dell’olio motore dei brevissimi tempi di regolazione. Il sistema ottimizza la variazione di fase in dipendenza del carico e del regime, in sincronia con il punto di accensione e con il quantitativo di carburante iniettato.

Due pompe a palette con cassetto oscillante a flusso regolato assicurano l’approvvigionamento di olio lubrificante all’otto cilindri. Le due pompe alimentano in qualsiasi momento esattamente il quantitativo richiesto dal motore. Un sistema a carter umido dinamicamente ottimizzato mette a disposizione la lubrificazione anche in caso di manovre di frenata estreme. Il sistema ha due coppe dell’olio: una piccola montata davanti al telaietto di supporto anteriore e una più grande inserita dietro la più piccola. Una pompa separata di ritorno aspira l’olio dalla coppa anteriore e lo convoglia in quella posteriore.

Otto farfalle dedicate a regolazione elettronica
La farfalla dedicata per ogni cilindro che viene utilizzata nel mondo delle gare è la soluzione ideale per assicurarsi un’alta prontezza di risposta del motore. Il nuovo propulsore della BMW M3 dispone di otto farfalle dedicate; ogni bancata di quattro cilindri viene servita da un servomotore separato. Il comando delle farfalle avviene elettronicamente e in tempi-lampo, così da assicurare una reazione immediata del veicolo al momento di richiamo di una potenza elevata dal motore.

Aspirazione di aria a flusso ottimizzato
Al fine di assicurare un comportamento spontaneo e dinamico del motore, nei collettori di aspirazione le farfalle sono posizionate molto vicine alle valvole di aspirazione. Anche la lunghezza e il diametro del cornetto di aspirazione promuovono il caricamento del tubo a pulsazioni. Per ottimizzare il peso, il cornetto e il collettore dell’aria sono costruiti in un leggero materiale composito con una quota del 30 percento di fibra di vetro.

 

Innovativo impianto di scarico
La configurazione dell’impianto di scarico del nuovo motore V8 contribuisce a ottimizzare il ricambio di carica, in modo da promuovere uno spiegamento di potenza e di coppia perfetto. Anche questo componente è stato realizzato in una lega leggera.

I tubi dell’impianto di scarico sono stati costruiti con il processo di formatura ad alta pressione interna. La forma dei tubi di acciaio inox è stata realizzata sottoponendoli a una pressione interna fino a 800 bar. Il risultato sono delle pareti estremamente sottili, dallo spessore di solo 0,65–1,0 millimetri. Questa caratteristica ottimizza le resistenze aerodinamiche, il peso e la velocità di reazione dei catalizzatori. I gas combusti vengono depurati da quattro catalizzatori. Il motore soddisfa la norma europea Euro 4 e le disposizioni della classifica USA LEV 2.

Ancora più potente: la centralina motore
Anche la gestione motore del propulsore V8 è stata perfezionata. La centralina coordina in modo ottimale tutte le funzioni del motore. Ad esempio, essa calcola in base a oltre 50 segnali di entrata il punto ottimale di accensione di ogni cilindro e per ogni ciclo utile, così come la carica ideale, il quantitativo di carburante da iniettare e il momento d’iniezione. Parallelamente viene calcolata e impostata la variazione di fase ottimale e la posizione delle otto farfalle dedicate. Inoltre, la centralina supporta le funzioni speciali M come frizione, cambio, sterzo e freni.

Infine, la gestione motore esegue numerosi compiti di diagnosi a bordo, offrendo differenti routine di diagnosi per l’officina e una serie di funzioni supplementari, incluso il comando di unità periferiche.

Un elemento centrale della gestione motore è la tecnologia di corrente ionica che viene utilizzata per rilevare un eventuale battito in testa, così come delle mancate accensioni o combustioni. A differenza delle metodologie tradizionali, la misurazione avviene direttamente nel «luogo dell’evento», appunto nella camera di combustione. Attraverso la candela viene rilevato in ogni cilindro un eventuale battito in testa e successivamente regolato. Al contempo, viene controllata la regolarità dell’accensione e vengono riconosciute eventuali mancate accensioni. La candela funziona dunque come attuatore dell’accensione e come sensore che monitora il processo di combustione. Essa distingue tra combustioni e accensioni mancate. Questa doppia funzionalità della candela facilita anche la diagnosi quando sono da eseguirsi dei lavori di manutenzione e di riparazione.

Al fine di potenziare ulteriormente l’efficienza del nuovo motore V8, con la Brake Energy Regeneration viene realizzata una gestione intelligente dell’energia che concentra la produzione di corrente elettrica per la rete di bordo alle fasi di rilascio e di frenata. Questa tecnologia consente di caricare la batteria dell’automobile senza dovere ricorrere alla potenza del motore e, conseguentemente, all’energia contenuta nel carburante. Nelle fasi di trazione del motore l’alternatore viene separato. Oltre a una produzione di corrente altamente efficiente, un’altra conseguenza positiva è che nella fase di accelerazione è disponibile più potenza da trasformare in dinamica di guida.