Boretto: «Il nuovo Opel 1.6 CDTI è il nuovo riferimento della categoria»

Dudenhofen - Il debutto del nuovo motore diesel MDE da 1.6 litri è, per GM, il primo passo della nuova rivoluzione tecnica e di prodotto dettata dal programma Drive!2022, che entro il 2016 si pone l'obiettivo di lanciare tre nuove famiglie di motori (da cui ne saranno derivati 13) e 23 nuovi modelli. Del primo frutto di questo impegno, nato tra le mura della GM Powertrain di Torino, ne abbiamo parlato con l'Ing. Gianmarco Boretto, Program Manager and Chief Enginer Midsize Diesel Engine.

Da quanti anni lavorate su questo nuovo progetto?
«Il progetto del nuovo motore MDE 1.6 è nato circa quattro anni fa, quanto è stato deciso di sviluppare un motore diesel in modo completamente indipendente dopo le esperienze di partnership con altri costruttori. Da questo motore volevamo ottenere potenze e coppie molto elevate, ma non per farci dei rally ovviamente, ma per poter sostituire motori con range da 1.7 a 2.0 litri che oggi abbiamo in gamma. Questo motore doveva essere anche parco nei consumi, in grado di emettere pochissima CO2, rispettare la normativa Euro6 sin dall'origine ma soprattutto ottenere il massimo risultato in termini di NVH, ovvero di silenziosità e fluidità di funzionamento.»

E' un prodotto completamente Made in Torino?
«Tutta la parte di ingegneria del motore è stata fatta a Torino. Analisi strutturale, prove al banco, calibrazione sono stati portati avanti nel centro nato nel 2005 mentre l'integrazione al veicolo è stata fatta tra Dudenhofen e Russelsheim. Abbiamo utilizzato anche il supporto dell'R&D di Warren (USA), che ha sviluppato gli aspetti di combustione grazie alle competenze di calcolo fluidodinamico ma per altre componenti sono state interpellate altre sedi Powertrain di GM.»

Quante persone hanno lavorato al progetto?

«Più di 1.000 ingegneri hanno lavorato su questo progetto per un totale di 24.000 ore di calcolo e più di 90 milioni di elementi finiti simulati nel corso dello sviluppo. Pensa che prima ancora di mettere un motore sul banco prova avevamo simulato praticamente tutto. Questo per fare in modo che l'attività sperimentale partisse da una base particolarmente solida.»

Dove viene prodotto?
«Il motore viene prodotto a Szentgottard, in Ungheria, dove sono state create le linee del nuovo MDE 1.6 ma anche del 1.6 MGE benzina. E' un impianto in grado di modulare la produzione di motori benzina e diesel in base alle richieste di mercato nel modo più efficiente possibile.»

Quali sono gli elementi chiave del motore?
«Quattro cilindri, turbo a geometria variabile, 1.598 cc e rapporto corsa alesaggio circa 80x80 (motore quadro, 79.7/80.1 alesaggio/corsa). Un elemento, quest'ultimo, da benzina più che da diesel, ma che ci ha permesso di ottenere ottimi valori in termini di densità di potenza, con una buona efficienza termodinamica e buoni risultati in termini di efficienza geometrica per l'installazione su vetture piccole. Mokka o Corsa, infatti, potranno utilizzare questo motore al pari di vetture più grandi come Astra e Zafira. E' indubbiamente una scelta che si è dimostrata efficiente e che ha guidato il resto dello sviluppo.»

Su che rapporto di compressione avete lavorato?
«E' stato scelto un rapporto di compressione di 16:1 come compromesso tra potenza e partenze a freddo anche a temperature rigide. Con questo valore si ottengono ottimi risultati.»

Avete ottenuto un valore di potenza ragguardevole in relazione alla cilindrata.
«La potenza è di 100 kw nel range tra 3.500 e 4.000 giri mentre la coppia è di 320 Nm a 2.000 giri. Il nostro millesei è il primo a raggiungere 100 kW ma il progetto nasce per supportare anche livelli di potenza superiori. Anche la coppia è ottima, non è solo per il valore massimo ma per la disponibilità tra i 1.250 ed i 2.000 giri. 190 Nm, infatti, sono disponibili a 1.250 giri e questo permette di montare questo motore anche su vetture pesanti e con Cx sfavorevoli come Zafira.»

Avete scelto di utilizzare l'alluminio. Non è rischioso vista la potenza in gioco?
«Sì il basamento è in alluminio, ma è stato realizzato con un processo produttivo in grado di assicurarci resistenza in abbondanza anche per far fronte a possibili aumenti di potenza. Sul basamento in alluminio ci siamo posti dei target di potenza elevati. L'MDE millesei doveva essere in grado di resistere a pressioni massime all'interno dei cilindri di 180 bar, che è un valore tipico per i motori con basamento in ghisa. E' stato quindi scelto un sofisticato processo di colata dell'alluminio, che ha permesso la realizzazione di geometrie complesse, e di integrare le canne cilindro in ghisa direttamente durante fusione del basamento. A livello di riduzione di massa siamo scesi di oltre 20 kg rispetto al passato, ma più che una riduzione di peso ci siamo concentrati sul rapporto tra peso e potenza. Sarebbe stato certamente meno complesso realizzare un motore leggero di bassa potenza. L'obiettivo di progetto era il rapportodi 1,4 kg/kW, che è oggi un punto di riferimento per i motori diesel di questa cilindrata. Questo è stato possibile attraverso l'uso di materiali speciali (anche plastici e compositi) e di una progettazione FEM molto accurata.»

Avete lavorato molto sulla riduzione di attriti e miglioramento della combustione. Partiamo dagli attriti?
«Gli attriti sono indubbiamente un aspetto importante per la riduzione dei consumi. Per ottenere minori consumi si poteva lavorare sugli attriti e sulla combustione e noi abbiamo seguito entrambe le strade. In tema di attrito alle prove di trascinamento effettuate da un ente esterno (FEV di Aachen, ndr) è risultato il migliore tra i 1.500 ed i 2.500 che è il range di funzionamento tipico quotidiano di questo tipo di motori. Questo è stato ottenuto con una pompa dell'olio a cilindrata variabile che lavora su due livelli di pressione diversi. A basso carico si tiene la pompa ad un valore più basso me solo quando è richiesto, ovvero sopra i 2.750 o sopra un determinato livello di coppia, si attiva il secondo livello di potenza della pompa dell'olio. Si garantisce così la corretta lubrificazione degli organi in movimento senza alcun sacrificio in termini di assorbibimento. La distribuzione è a catena, ottimizzata per silenziosità e durata.»

Il nuovo motore diesel sarà costruito sulle nuove linee di assemblaggio dello stabilimento di Szentgottard, in Ungheria

Ed in termini di combustione?
«Per ottenere valori bassi di consumo, il secondo aspetto è migliorare il livello di combustione. Abbiamo così scelto un sistema di alimentazione common rail a solenoide con pressione di 2.000 bar e polverizzatori ad otto fori con 10 iniezioni per ciclo di funzionamento. Questo permette di ottenere potenze elevate anche a fronte di fori di polverizzazione molto piccoli che migliorano potenza, emissioni e rumore a carichi parziali. Il sistema di iniezione si affianca al sistema di combustione e per questo abbiamo portato avanti lo sviluppo dei condotti aspirazione, della geometria della camera di combustione, anche in questo caso con la simulazione conciliando aspetti contrastanti. Da una parte avere una buona permeabilità e una bassa contropressione nell'aspirare aria e dall'altra parte ottenere un buoni valori di turbolenza nei cilindri. Per questo i collettori di aspirazione hanno dei flap attivi che permettono di aprire e chiudere il condotto assicurando il giusto livello di turbolenza all'interno delle camere.»

Ci sono altri elementi interessanti da sottolineare?
«Tra gli elementi tecnici importanti potrei sottolineare la presenza di un modulo EGR molto efficiente, per ridurre al massimo le emissioni di ossidi di azoto durante il processo di combustione. Abbiamo poi messo a punto un modulo integrato alla coppa dell'olio che comprende la pompa dell'olio stesso e quella del vuoto a tutto vantaggio della compattezza del motore. Interessante, poi, è la presenza di una pompa dell'acqua con frizione elttromagnetica che può essere collegata o meno al giroaccessori. In base alle impostazioni elettroniche nella fase di warmup non si fa lavorare la pompa e si arriva più velocemente a valori ideali di temperatura.»

Su Zafira avete un sistema di abbattimento delle emissioni che non sarà presente sui modelli più leggeri. Ce ne vuole parlare?
«Per tutte le applicazione il motore sarà certificato Euro6.Sulla Zafira per abbattere gli ossidi di azoto si usa il sistema SCR con con l'urea, che viene iniettata in una soluzione al 32,5% in acqua nel condotto di scarico, che permette di ottenerevapore acqueo e azoto molecolare. Gas assolutamente innoqui. Questa scelta è stata sviluppata per la Zafira, molto pesante o resistenza all'avanzamento elevata ed utilizza un serbatoio da 8 litri (dura circa 15.000 km) mentre su altre applicazioni più leggere utilizzeremo un sistema con meno interazioni da parte del guidatore. Un apposito raccoglitore che comprende catalizzatore e filtro antiparticolato trasformarà gli agenti inquinanti attraverso un algoritmo senza bisogno dell'urea.»

I valori di NVH sono eccezionali in questo motore.
«Fluidità e silenziosità. Confrontati ad altri motori 1.5 e 1.6 i valori del nuovo MDE sono eccezionali. Abbiamo usato ingranaggi e sistemi di recupero giochi per evitare ogni sorta di rumore meccanico e si è lavorato moltissimo su elementi strutturali per abbattere i valori di rumorosità. Questi risultati riportati dallo studio in laboratorio dimostrano che questo motore raggiunge i migliori obiettivi del mercato.»

E' vero che sviluppate in casa anche l'elettronica?
«Centralina di controllo motore viene sviluppata in casa, direttamente da GM Powertrain sia per quanto riguarda software e hardware. Per questo motore abbiamo sviluppato una centralina che consentisse di gestire i sistemi di post trattamento e tutte le funzioni per la riduzione dei consumi, come - ad esempio -la pompa dell'olio a cilindrata variabile. Siamo riusciti ad ottenere ottimi risultati anche grazie all'integrazione e la vicinanza tra chi progetta fisicamente il motore e chi elettronicamente lo fa funzionare.»

Quanto consuma la Zafira 1.6 CDTI?
«In tema di consumi, a 2.000 giri con una PME di 2 bar (circa 40/50 km/h in terza marcia) si nota come nella comparativaFEV il nostro 1.6 richiede 300 grammi/kWh,valore più basso rispetto a 39 motori della concorrenza. Prestazionalmente la Zafira ottiene tutti gli obiettivi che ci siamo posti (193 km/h, 11.2 s 0-100 km/h, 4,1 l/100 km), pur senza eccedere nelle emissioni. I 109 g/kmdi CO2 sono un valore eccezionale per una vettura da 1.635 kg come la Zafira Tourer. Rispetto alla concorrenza, a parità di peso, non c'è nessuna vettura con valori di emissioni di CO2 così bassi.»