Mercedes nuovi motori V6 e V8

Nuovi motori V6 e V8 da parte di Mercedes che farà debuttare le nuove unità sulla CL e sulla Classe S (e gli altri modelli a ruota) in autunno in modo che i consumi di queste nuove versioni siano di almeno il 22% inferiori a quelle dotate dei motori che andranno a sostituire offrendo prestazioni migliori, e non di poco.

Per svilupparli la Stella ha messo in piedi un programma imponente: 1.800 computer e oltre 2 milioni di ore di calcolo per la progettazione e le simulazioni , 52mila ore di test 27mila delle quali in prove di durata senza sosta condotte sui 72 banchi del quale è provvisto lo storico centro di Untertürkheim, oltre 2 milioni di km di test su strada al Circolo Polare Artico, a Papenburg in Germania, sul circuito ad alta velocità di Nardò e nelle più grandi aree metropolitane.

I nuovi motori saranno prodotti presso lo stabilimento di Bad Cannstatt, da 125 anni culla dei propulsori della Casa di Stoccarda, da quando cioè fu costruito il famoso "orologio del nonno", il monocilindrico che motorizzava la prima Daimler-Benz della storia. Dal 1997, anno dell'inaugurazione del nuovo impianto, sono usciti da Bann Cannstatt oltre 4 milioni di motori V6 e V8.

TUTTO E' CONCEPITO PER FARLO FILARE LISCIO

Partiamo dalle caratteristiche comuni di queste due unità che sono un V6 di 3,5 litri aspirato e un V8 di 4,6 litri sovralimentato con doppio turbocompressore. Tutti e due hanno lo stop&start integrato sull'albero primario dotato di uno speciale sensore che consente di leggere la posizione di ogni pistone e dunque di individuare quello che potrà riaccendersi prima e più facilmente favorendo le emissioni, la morbidezza e la velocità di riavviamento. Ottimizzate anche tutte le pompe. Quella per l'olio funziona a due stadi, il primo a soli 2 bar quando il motore gira a basso regime e a basso carico, il secondo fa salire di pressione l'impianto e avvia i getti per il raffreddamento dei pistoni in alluminio.
Anche l'impianto di raffreddamento è decisamente sofisticato per far arrivare il motore alla temperatura ottimale nel più breve tempo possibile. All'avviamento il circuito è completamente disattivato, poi si attiva escludendo ancora il radiatore e infine fa passare dentro quest'ultimo il liquido se le condizioni lo richiedono. La logica è mantenere una temperatura di 105 °C a regime costante (molto elevata, per avere il massimo rendimento) che scendono a 87 °C quando si chiedono le massime prestazioni, per tutelare al massimo l'integrità degli organi meccanici. Anche i flussi sono stati studiati per fare in modo che la pompa richieda meno energia. La distribuzione è a doppio albero a camme in testa azionato da catena a doppio stadio (una di rinvio e altre due che servono le rispettive testate) con variatore di fase continuo per 40° di angolo manovella per aspirazione e scarico, con un attuatore più compatto di 15 mm, ma soprattutto più veloce nell'agire del 35% e con una pressione idraulica di soli 0,44 bar. Le punterie sono ovviamente idrauliche e azionate tramite bilanciere. Altre caratteristiche sono il basamento in lega di alluminio e silicio mentre le valvole, le bielle e l'albero motore sono in acciaio speciale forgiato. I pistoni sono in alluminio a basso attrito e così anche i segmenti di tenuta e le canne dei cilindri.

SI ALIMENTA E SI ACCENDE CON MOLTA ATTENZIONE

La parte più interessante e innovativa riguarda l'impianto di accensione e alimentazione. Per quest'ultima, troviamo la terza ed ultima generazione dell'iniezione diretta di benzina con iniettori piezoelettrici a 5 fori, talmente veloci (0,1 millisecondi) da poter imprimere ben 5 iniezioni per ciclo e assicurare, grazie al loro posizionamento centrale, la cosiddetta immissione "spray guided", cioè con un movimento della carica dettato dallo spruzzo dell'iniettore e non dalla forma della camera di scoppio. Altra novità assoluta è il sistema di accensione multispark che assicura fino a 4 scintille per ciclo racchiudendole tutte in meno di 1 millisecondo. Questa soluzione, in combinazione con l'iniezione multistadio, assicura la gestione istante per istante della combustione praticamente e il controllo della carica che può formarsi all'interno della camera di scoppio secondo quattro strategie diverse delle quali, oltre a quella omogenea e stratificata, due sono ibride. La prima è definita HOS (Homogeneous Stratified combustion) che combina il funzionamento a carica omogenea magra e stratificata stechiometrica, a seconda delle condizioni. La prima iniezione serve a creare una miscela omogenea con il pistone ancora lontano dal punto morto superiore e si stratifica in compressione dove, in questa fase può intervenire poco prima dell'accensione una seconda o addirittura una terza iniezione. La seconda è definita HSP (Homogeneus Split ovvero omogenea separata) che interviene attraverso la quale oltre il 95% del carburante dell'intero ciclo è iniettato singolarmente o in modo multiplo seguito da una piccola accensione per stabilizzare la combustione quando le condizioni sono difficili. Il V6 aspirato utilizza entrambe queste strategie insieme alle altre due distinte: in rilascio e a regime costante (carica omogenea), a carichi parziali con pressioni fino a 4 bar e regime fino a 3.800 giri/min (carica stratificata), a carichi media con pressioni da 4 a 8 bar e regime fino a 4.000 giri/min (HOS), a carichi elevati con regimi oltre i 4.000 giri/min (carica omogenea o HSP). Il V8 turbocompresso invece va a carica omogenea praticamente sempre, ma può utilizzare la strategia HSP in situazioni di carico e regime elevati.

IL V6 CON BANCATE 60° E SENZA CONTROALBERO

Prima di tutto il V6 di 3,5 litri (3.499 cc per la precisione) abbandona l'innaturale angolo tra le bancate a 90° adottato a suo tempo per produrlo in modo modulare insieme ai V8 e che obbligava ad avere un controalbero di bilanciamento. Sul nuovo motore dotato di bancate a 60° quest'ultimo non serve e questo già significa da un lato un migliore fluidità di funzionamento, dall'altro un risparmio di peso e anche maggiore compattezza. Questo 3,5 litri ha un rapporto di compressione molto elevato (12,2:1), eroga 306 CV a 6.500 giri/min e una coppia di 370 Nm da 3.500 a 5.250 giri/min e sulla Classe S assicura un consumo di soli 7,6 litri/100 km ed emissioni di CO2 pari a 177 g/km con un guadagno netto del 24% rispetto alla S350 attuale.

IL V8, COPPIA DI TURBO E DI NEWTONMETRI

Il V8 ha una cilindrata di 4.633 cc e ha misure identiche per alesaggio e corsa (92,9x86 mm) al V6, dunque sono entrambi superquadri. Il V8 è sovralimentato da due turbocompressori, uno per bancata e posizionati verso l'esterno, sul lato di scarico che girano fino a 150.000 giri/min imprimendo una sovrapressione di 0,9 bar. Al centro della V è posizionato il collettore d'aspirazione sormontato dall'intercooler aria/acqua. Rispetto al V8 aspirato attuale di 5,5 litri, ha mantenuto lo stesso rapporto di compressione di 10,5:1, elevatissimo per un motore sovralimentato e indicativo degli elevati rendimenti raggiunti. Molti i componenti mantenuti da quella unità rispetto alla quale tuttavia i progressi sono enormi in tutti i sensi. La potenza è infatti di 435 CV (+12%) a 5.250 giri/min e sulla CL500 assicura consumi di 9,5 litri/100 km ed emissioni di 224 g/km di CO2, ovvero con un guadagno secco del 22%. Ma il guadagno maggiore è nella coppia: ben 700 Nm, ben oltre i 530 dell'attuale V8 aspirato (+32%) ed espressi da 1.800 a 3.500 giri/min, quindi con una curva di erogazione nettamente più favorevole, ancora di più ai regimi medio bassi tanto che a 2.000 giri/min il vantaggio del biturbo è del 40% e la curva si mantiene oltre i 600 Nm tra 1.600 e 4.750 giri/min. Da rimarcare che era dagli anni '50 che la Mercedes non riproponeva a iniezione diretta su un 8 cilindri, dai tempi della mitica SLR che li aveva tutti in linea con cilindrata di 3 litri per la versione destinata alle corse stradali e di 2,5 litri per la Formula 1, in entrambi i casi con distribuzione desmodromica.

ALL'AVANGUARDIA PER IL PRESENTE, MA GUARDA OLTRE

Siamo di fronte dunque a due unità che confermano le tendenze attuali vale a dire: iniezione diretta, downsizing con l'utilizzo della sovralimentazione, gestione termica intelligente per massimizzare il rendimento, riduzione al minimo dell'assorbimento da parte degli accessori, modularità non solo meccanica, ma anche per utilizzi futuri a maggiore densità di elettrificazione. Il modulo microibrido dello stop&start e che assicura il recupero dell'energia in rilascio potrà essere sostituito da altri più potenti che potranno assicurare una spinta supplementare o anche individuale con l'esclusione della parte termica quando saranno utilizzati in sistemi full-hybrid anche plug-in. Facile ipotizzare che ci saranno altre unità di cilindrata diversa o almeno con diversi livelli di potenza oltre al fatto che tutte queste tecnologie verranno applicate anche ai motori di minor frazionamento, come il 4 cilindri e il 3 cilindri del quale tanto si parla e che dovrebbe essere montato persino sulla Classe C.