Articolo Scritto da R.G., Gardus presidente del CMI
Prendo spunto da vari articoli per parlare della tecnica della nuova mini scendendo abbastanza nel dettaglio, in modo che si possa cominciare a parlare anche di upgrade etc!
I MOTORI
La versione naturalmente aspirata
La versione con turbocompressore.
Versione naturalmente aspirataMontata sulla Cooper, questa unità ha sempre 4 cilindri e 1,6 litri di cilindrata, ma si differenzia dal motore precedente di origine Chrysler per il fatto di essere interamente in alluminio, sia il monoblocco che la testata, con 2 alberi a camme in testa.
Il motore è montato trasversalmente e ruotato di 180° rispetto all'unità precedente, con i collettori di scarico frontemarcia.
La distanza tra i cilindri è di 84 mm, l'alessaggio è di 77 mm (3.03″, la corsa di 85,5 mm per una cilindrata totale di 1,598 cc.
Il rapporto di compressione è 11:1.
Eroga 88 kW/120 hp a 6,000 giri e un una coppia massima di 160 Nm a 4,250 giri di cui 140 disponibili a 2000 giri. Il regime massimo di rotazione è di 6500 giri.
Le valvole di aspirazione sono completamente controllate dal sistema Valvetronic, ovvero un sistema che sostituisce il corpo farfallato (in realtà ancora presente ma usato solo per ridurre le emissioni all'accensione e in caso di malfunzionamento) con una serie di leve intermedie tra quelle di apertura valvole e l'albero a camme. Queste leve possono ruotare attorno ad un fulcro e sono attuate da un ulteriore albero a camme controllato elettronicamente, permettendo quindi di variare a piacere l'apertura delle valvole da completamente aperte a completamente chiuse (0,2~9,5 mm in 300 millisecondi). Si deduce quindi che sia la fasatura che l'alzata delle valvole è controllabile elettronicamente.
I vantaggi in efficienza ed emissioni è palese, mentre l'unico neo di questo sistema è la massa aggiunta al sistema valvole che impedisce al motore di raggiungere alti regimi di rotazione, fermandosi a 7000 giri e per questo è stato scartato nei motori by Motorsport.
La fasatura delle valvole di scarico è anch'essa variabile e controllata elettronicamente.
La pompa dell'olio è a portata variabile in modo da assorbire meno potenza possibile e ottimizzare il flusso a seconda delle necessità, evitando un bypass per gli eccessi di lubrificante.
Si arriva a consumare fino a 160w in meno di una pompa convenzionale. E nella guida normale il risparmio è nell'ordine dell'1,25 kw a 6000 giri.
Il filtro dell'olio è un'elemento cartaceo facilmente sostituibile e smaltibile.
La pompa dell'acqua è attivata da una frizione ed entra in funzione solo quando necessario ovvero quando il motore entra in temperatura, riducendo ulteriormente i consumi in caso di percorsi brevi o basse temperature.
Gli accessori sono tutti attivati da un'unica cinghia.
Il supporto dell'albero delle bielle in due parti in alluminio garantisce minore attrito, leggerezza e maggiore rigidità, riducendo anche la rumorosità.
Nella versione turbocompressa contiene rinforzi in acciaio per i cuscinetti per resistere alle maggiori sollecitazioni da parte dei pistoni.
Ha delle aperture nelle sezioni trasversali in alto, in modo da ridurre eventuali perdite di carico della pompa dovute al movimento dell'albero.
Essendo un 4 cilindri a trazione anteriore si è deciso di evitare alberi di bilanciatura a vantaggio della leggerezza.
L'albero delle bielle è costruito in modo da avere rigidezza e peso che diminuiscono progressivamente con vantaggi in vibrazioni e massa.
Le connessioni sono trapezoidali e ottenute per "rottura programmata", e studiate per ridurre la massa in rotazione.
La sede della catena di distribuzione è integrata nel monoblocco evitando la necessità di ulteriori isolanti, mentre il gruppo completo della catena viene preassemblato e montato come tale.
Anche i supporti per gli accessori sono integrati nella fusione del blocco, riducendo tempi di montaggio e peso, rumorosità e aumentando la robustezza.
Versione con turbocompressoreL'unità, turbocompressa e a iniazione diretta, combina la curva di coppia di un diesel con i benefici di potenza e sfruttabilità del benzina.
La coppia massima è di 240 nm a soli 1600 giri, rimanendo virtualmente invariata fino a 5000 giri. Questo comporta una spinta corposa fin dai bassi regimi, notevole accelerazione, perfetta risposta e massimo piacere di guida.
A ciò si aggiunge una funzione di "Overboost" che porta per brevi periodi di tempo la coppia a 260 nm, quando si richiede a massima accelerazione.
La potenza massima è di 175 cv a 5500 giri, con rapporto di quasi 110 cv/litro.
A differenza dell'unità aspirata le valvole sono azionate convenzionalmente dagli alberi a camme (in materiale composito, di soli 5mm di diametro e con leve a rulli a basso attrito), con l'albero del lato aspirazione a regolazione completamente variabile elettronicamente (...)
Alla fine dell'albero a camme di aspirazione è montata la pompa a due pistoni che alimenta tramite un rail in acciaio inossidabile un flusso ad alta pressione di carburante. Gli iniettori montati sul lato camera di combustione immettono direttamente la benzina ad una pressione di 120 bar, mantenendo una miscela ottimale aria/benzina.
Il rapporto di compressione, 10,5:1, è decisamente alto per un motore turbocompresso di questo tipo. Precisamente per questa ragione il motore è dotato di sensori di battito in testa, che informano la centralina quando è necessario variare la pressione di iniezione e l'angolo a cui avviene la stessa.
Per la prima volta in questa classe di motorizzazioni è presente un turbocompressore twinscroll: i gas di scarico sono divisi per cilindri a coppie, ogni coppia ha un condotto separato dal collettore fino alla turbina, entrambi con geometrie diverse ed ottimizzate.
La contropressione dei gas di scarico viene così ridotta poichè questa tecnologia sfrutta le pulsazioni delle colonne di gas dei collettori di scarico.
Il risultato è un aumento della spinta anche con poco carburante, permettendo al motor di spingere prima e con maggior vigore.
Questo effetto è facilmente rilevabile, il compressore comincia a soffiare già a 1600 giri, eliminando quasi completamente il ritardo nella risposta spesso criticato nei motori turbo, e fornendo coppia quasi altrettanto velocemente quanto un motore con compressore volumetrico.
I gas di scarico accelerano la turbina fino a 220.000 giri/minuto, nello stesso tempo il compressore montato sullo stesso asse comprime l'aria fresca nel motore. Una valvola wastegate completa di valvola di controllo monitorizza la pressione mantenendola a 0,8 bar già da 1400 giri. Una valvole di scarico entra in azione quando il collettore di aspirazione è chiuso.
Per aumentare la sovralimentazione l'aria compressa entra in un intercooler aria/aria frontale prima finire nelle camere di combustione.
La pressione dei gas di scarico è monitorata e mantenuta sotto i 950 C.
Il raffreddamento della turbina, misto olio e acqua, non si ferma nel momento in cui si spegne il motore. Una pompa elettrica ausiliaria mantiene in circolo l'acqua per un breve periodo a motore spento riducendo gli stress termici sulla turbina e riducendo o rendendo inutili i periodi di cool down (ovvero il mantenere a basso carico il motore prima di spegnerlo dopo che lo si è sfruttato)
I pistoni della versione turbo sono dotati di 4 "tasche" per le valvole e la camera di combustione nel mezzo in modo da stratificare il carico sui cilindri.
Per ridurre il carico termico i pistoni sono raffreddati da lanciaolio.
Per la versione turbo l'albero è forgiato e integra 4 ulteriori massette di bilanciamento opposte ai contrappesi principali.
La sede filtro dell'olio integra uno scambiatore olio/acqua, che riduce sia le temperature di esercizio sia i tempi per portare in temperature il motore all'accensione e le emissioni in questa fase.
La differenza maggiore sta nella gestione delle valvole, in comune con la versione aspirata abbiamo i due alberi a camme in testa da 5 mm e le candele montate verticalmente. Le valvole sono notevolmente inclinate e tutti i movimenti sono trasferiti a leve con cuscinetti.
L'indicatore di livello olio, la pompa vacuum, quella ad alta pressione, la sede del termostato e il silenziatore di aspirazione sono tutti integrati a beneficio della compattezza.
Anche la procedura di costruzione della testata è diversa, se per la versione aspirata è usata un innovativa tecnica di fusione con uso e rimozione di schiuma, la versione turbo utilizza una più tradizionale pressofusione a bassa pressione.
Il processo con uso di schiuma è uno know how fornito da BMW a PSA, permette di realizzare componenti leggeri e complessi. Si utilizza il modello del componente in polistirene ricoperto da uno strato di ceramica, lo si immerge in un letto di sabbia per fusione escluso un condotto di fusione nella testa del cilindro. Si immette alluminio fuso che entrando rimpiazza completamente il polistirene e prende la forma desiderata. L'estrema precisione di questa tecnica permette di integrare tutti i condotti riducendo i processi di produzione.
Tutte queste soluzioni portano ad un motore con poche necessità di manutenzione. Il cambio dell'olio può avvenre dopo 20 o 30.000 km a seconda dell'uso, quello del filtro aria e delle candele dopo 50 o 60.000 km.
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