BMW M3 e M4 Competition: focus tecnico sul nuovo motore da 510 CV

Presentate in anteprima all’Autodromo di Misano, abbiamo toccato con mano le nuove BMW M3 e M4 Competition.

Il cuore di queste vetture è il nuovo motore 3.0L biturbo a sei cilindri in linea, sigla S58, che nelle versioni Competition raggiunge la potenza massima di 510 CV (375 kW) a 6.250 giri/min. Nessuna elettrificazione è prevista su questo propulsore.

E’ accoppiato a un cambio automatico a 8 rapporti ZF con convertitore di coppia, mentre sulle versioni da 480 CV è ordinabile anche con cambio manuale a 6 rapporti.

TECNICA MOTORE S58 3.0L BMW M3 E M4


La caratteristica maggiormente ricercata nel motore 3.0 L biturbo a sei cilindri in linea che equipaggia le M3 e le M4 è quella di erogare coppia e potenza ad alti regimi di rotazione, nonostante la natura dei motori turbocompressi lo renda molto difficile, a causa soprattutto delle elevate pressioni in camera di combustione.

Rispetto alla precedente versione, il propulsore guadagna 60 CV e 100 Nm di coppia, raggiungendo, nelle versioni Competition, la potenza massima di 510 CV (375 kW) a 6.250 giri/min, con il limitatore impostato a 7.200 giri/min. La curva di coppia evidenzia come ci sia un aumento repentino della coppia, che sale di quasi il doppio in soli 750 giri/min di differenza, passando dai 350 Nm a 2000 giri/min fino a massimo di 650 Nm a 2750 giri/min.

L’alesaggio di 84 mm, rapportato alla corsa di 90 mm, rende il motore “sottoquadro” o “a corsa lunga”, con un rapporto di compressione di 9.3 : 1.

La corsa lunga e l’elevato regime di rotazione di 7200 giri/min fa si che la velocità media del pistone raggiunga i 21.6 metri/secondo, mentre la pressione media effettiva (PME) al regime di potenza massima è di 2,4 Mpa. Sono entrambi valori eccezionali, che si pongono alla frontiera tecnologica attuale.

La caratteristica principale di questo motore è quella di erogare coppia e potenza ad alti regimi di rotazione. La curva di coppia del motore evidenzia come ci sia un aumento repentino della coppia, che sale di quasi il doppio in soli 750 giri/min, passando dai 350 Nm a 2000 giri/min fino a 650 Nm a 2750 giri/min. Oltre i 5500 giri/min la coppia incomincia a calare, ma non abbastanza da far decrescere la potenza erogata, che rimane costante a 510 CV fino a 7200 giri/min.

Per ottenere questa caratteristica peculiare di poter esprimere tanta coppia e potenza a giri elevati, i tecnici hanno lavorato su una pressione d’iniezione della benzina molto elevata, 350 bar, che garantisce un minor tempo di iniezione e quindi una maggiore efficienza di miscelazione con l’aria presente in camera, nonché sull’alleggerimento e l’ottimizzazione dei componenti meccanici.

L’albero motore, realizzato in acciaio al cromo-molibdeno, con i perni di manovella a 120° di offset, pesa soltanto 19,4 kg, valore molto basso per un albero lungo come quello del sei cilindri in linea. Questo garantisce un basso momento di inerzia e quindi una migliore predisposizione a raggiungere elevati regimi. I perni di banco possiedono una leggera curvatura, che permette ai cuscinetti di avere meno attrito durante la rotazione. Il mantello dei pistoni, cioè la superficie laterale che va a contatto con la camicia dei cilindri, è trattato con un rivestimento in GRAFAL, una resina a base di grafite, particolarmente resistente all’usura, alle temperature, e a pressioni estreme. Lo spinotto è invece rivestito in DLC (Diamond Like Carbon), un rivestimento al carbonio che garantisce basso attrito, elevata durezza e alta resistenza alla corrosione, e permette di non avere una bronzina nel piede di biella, quindi con un contatto diretto tra biella e spinotto. La coppa dell’olio del motore ha due camere separate.  Durante le situazioni di accelerazioni laterali e longitudinali molto elevate, la pompa dell’olio può estrarre olio dalla camera più piccola, assicurando una fornitura più consistente e affidabile. Il doppio condotto di alimentazione dell’aria è stato invece studiato per ridurre al minimo le perdite di carico e massimizzare la pressione in ingresso dei compressori. Questi ultimi, sono trascinati da due turbine monoscroll, quindi alimentate da un solo condotto dei gas combusti, e forniscono l’aria compressa rispettivamente ai cilindri 1 – 3, e 4 – 6. Le valvole wastegate, che limitano la pressione di alimentazione delle turbine, sono controllate elettronicamente e possono essere chiuse rapidamente per generare una risposta istantanea e incrementare i giri dei turbocompressori. E’ inoltre presente il tradizionale sistema VALVETRONIC con doppio VANOS per la variazione continua della fasatura su entrambi gli alberi a camme. Vista l’elevata temperatura da dover smaltire a causa delle potenze in gioco, sono tre i radiatori: il tradizionale radiatore dell’acqua centrale dietro al paraurti anteriore è affiancato da due piccoli radiatori remoti ad alta temperatura collocati nei passaruota. Nei modelli Competition, è presente anche un radiatore aggiuntivo per il raffreddamento dell’olio del cambio.

Particolare dell’albero motore. Sono visibili i contrappesi per il bilanciamento, lavorati a macchina. In basso a destra il pistone con ricavati gli alloggiamenti per le valvole.
La testa di biella viene rotta in due parti e poi riassemblata sull’albero motore tramite i due bulloni. Questo processo è quello che garantisce il miglior accoppiamento tra le due parti. Il piede di biella (in alto) non presenta bronzine, ma genera un attrito acciaio su acciaio con lo spinotto, lavorato con trattamento DLC (diamond-like carbon).
Il mantello dei pistoni, cioè la superficie laterale che va a contatto con la camicia dei cilindri, è trattato con un rivestimento in GRAFAL, una resina a base di grafite, particolarmente resistente all’usura, alle temperature, e a pressioni estreme.
Si notano i fori per la lubrificazione all’interno dei perni di manovella, per portare l’olio alle bronzine delle teste di biella.