Nuovo propulsore da 208 cavalli per la DS 3 Performance

Non lasciatevi ingannare dalla potenza massima, se il motore della DS 3 Racing aveva 207 cavalli, quello della DS 3 Performance ne sviluppa soltanto uno in più, 208, ma si tratta di un’unità diversa, più efficiente e più tecnologica.

Il propulsore della nuova DS 3 Performance è un quattro cilindri in linea, con cilindrata di 1598 centimetri cubi ed è sovralimentato tramite un sistema di turbo compressione dotato di intercooler. E’ dotato di iniezione diretta del carburante e sviluppa 153 kW (208 cavalli) a 6.000 giri e 300 Nm di coppia massima a 3000 giri, con un range di utilizzo tra 1700 e 4500 giri in cui la coppia è quasi costante.

Si tratta dell’erede del famoso motore Prince, giunto sul mercato nel 2006, prima con Peugeot 207 e poi con Mini, frutto della collaborazione tra BMW ed il gruppo francese PSA.

Collaborazione molto proficua, poiché ognuna delle due case auto mise a disposizione il proprio know-how e le proprie tecnologie, ad esempio si utilizzò l’ottimo monoblocco dei motori TU di PSA e BMW prestò le più recenti tecnologie sulla distribuzione come la fasatura variabile degli alberi a camme, chiamata VANOS (Variable Nockenwellensteuerung)

Con Prince si diede origine ad un prodotto di enorme interesse tecnico che, ancora oggi, a distanza di dieci anni, con gli opportuni sviluppi ed aggiornamenti, è installato su una buona parte delle vetture in produzione delle due case, tra cui la gamma Mini, Peugeot 208, 308, C3, C4, DS 3, DS 4.

La variante del motore Prince da 1598 cc di cilindrata è chiamata dal gruppo PSA con il codice EP6, mentre quella da 1397 cc ha la sigla EP4.

Di queste varianti ne esistono poi innumerevoli versioni, aspirate e turbo, che si sono susseguite negli anni e che sono caratterizzate da diverse soluzioni tecniche, soprattutto riguardanti la tipologia del sistema di distribuzione ed il rapporto di compressione.

Purtroppo, nel 2013 è stata annunciata la rottura della collaborazione tra le due case, che dovranno quindi proseguire in maniera autonoma nello sviluppo dei propri motori.

Nonostante la potenza di 208 cavalli, l’erogazione di coppia della DS 3 Performance è molto lineare e i consumi e le emissioni restano contenuti.

IL CUORE DELLA SPORTIVA DI CASA DS

Facendo un passo indietro tra le sportive DS, eravamo rimasti al 2014 con la messa fuori produzione della Citroen DS 3 Racing, su cui era installato il motore Euro 5, sigla EP6DTS, che derivava dal 1,6 THP da 165 cavalli e che tramite la modifica della centralina elettronica, l’irrobustimento di pistoni e bielle ed il differente profilo delle camme, erogava 207 cavalli di potenza massima.

Si trattava quindi di un’unità, per così dire, “elaborata”, sulla base del più mansueto 1,6 THP da 165 cavalli e la sua caratteristica era quella di essere piuttosto brutale nell’erogazione quando si affondava il gas, rendendo impegnativa la guida, vista anche l’assenza di un differenziale autobloccante.

In realtà, la coppia motrice della DS 3 R è addirittura più bassa di quasi il 10% rispetto all’attuale DS 3 Performance, 275 Nm contro i 300 Nm del nuovo modello, quello che cambia è la curva di coppia (più lineare sul nuovo motore) e la differente logica di risposta tra acceleratore e motore.

Dopo lo scorporo tra DS e Citroen e quindi la scelta di una impostazione più personalizzata del marchio, si è deciso di equipaggiare Ia nuova DS 3 Performance con un nuovo motore (sigla EP6FDTX) sviluppato su una base molto più raffinata, dotato di fasatura variabile sia sulle valvole di aspirazione, che su quelle di scarico e di un sistema di alzata variabile delle valvole di aspirazione.

Entrambe le soluzioni sono pensate soprattutto nell’ottica di riduzione dei consumi e delle emissioni, infatti i nuovi valori dichiarati dalla casa sono: un consumo di 5,4 litri/100 km ed emissioni di 125 g/km di CO2, entrambi calcolati su un percorso misto (una riduzione di circa il 15%, rispetto alla vecchia DS 3 R, che dichiarava 6,4 l/100 km e 149 g/km), valori che consentono inoltre di rientrare nella normativa Euro 6, obbligatoria per i veicoli prodotti nel 2016.

Di seguito entriamo nel dettaglio delle soluzioni adottate.

DOPPIA FASATURA E REGOLAZIONE DELL’ALZATA VALVOLE

Il sistema di fasatura variabile di DS 3 Performance è presente su entrambi gli alberi a camme e regola la fase in maniera continua durante tutto l’arco dei giri.

In giallo sono evidenziati i due pistoni idraulici che, collegati ad una vite senza fine, agiscono sulla regolazione della fase degli alberi a camme [fonte: www.bmw.it]
Il principio di funzionamento è il seguente: ad un basso numero di giri le valvole di aspirazione si aprono in ritardo migliorando la qualità del funzionamento al minimo. In regime medio le valvole di aspirazione sono aperte in anticipo, aumentando sensibilmente la coppia e determinando il ricircolo dei gas di scarico all’interno del motore, riducendo così consumi ed emissioni, grazie ad un’ampia fase di “incrocio”, cioè l’intervallo in cui quando sia le valvole di aspirazione che quelle di scarico sono aperte. Per la piena potenza al regime superiore le valvole verranno aperte nuovamente senza anticipo. Le valvole di scarico lavorano in maniera congiunta a quelle di aspirazione, massimizzando il ricircolo dei gas di scarico ai carichi parziali e regimi medi, favorendo invece il riempimento del cilindro e la coppia, quando si è a pieno carico.

La regolazione è comandata dalla centralina elettronica, in base principalmente alla posizione del pedale dell’acceleratore, alla velocità di rotazione del motore e alla temperatura di esercizio del motore. La centralina agisce su un solenoide che, tramite una valvola ad esso collegata, determina il flusso di olio che alimenta il pistone a doppio effetto posto in asse con l’albero a camme. Il movimento assiale del pistone, causa infine la rotazione dell’albero e quindi delle camme, grazie ad un ingranaggio elicoidale.

L’altro step evolutivo riguarda il dosaggio del flusso d’aria che entra in camera di combustione, regolato direttamente tramite la regolazione dell’alzata delle valvole.

Questa soluzione porta a enormi benefici in termini di emissioni e consumi: infatti, l’assenza di una strozzatura nel condotto di aspirazione diminuisce l’assorbimento dovuto al pompaggio dei pistoni, che si amplifica, in presenza di valvola di farfalla, soprattutto nelle fasi in cui il gas è parzializzato.

Inoltre, è possibile calibrare in modo molto preciso la quantità di aria aspirata da ogni singolo cilindro ed il motore risponde in modo molto spontaneo, perché il comando impartito dall’acceleratore viene trasmesso direttamente all’interno della camera di combustione. Il consueto ritardo dovuto al riempimento dell’impianto di aspirazione tra valvola a farfalla e camera di combustione viene eliminato.

In realtà, una valvola a farfalla nel condotto di aspirazione c’è ancora, ma rimane sempre aperta e la sua funzione è soltanto quella di chiudere il condotto in condizioni di emergenza.

Il sistema funziona tramite l’aggiunta di un albero a camme (chiamato intermedio) comandato elettronicamente, che agisce su un bilanciere, collegato alle valvole e all’albero a camme principale, in grado di variare il proprio fulcro di rotazione e di conseguenza regolare l’alzata, senza discontinuità.

Addirittura, la posizione estrema del bilanciere può determinare anche la non apertura delle valvole.

Sistema di regolazione dell’alzata delle valvole: il motore elettrico agisce su un cinematismo di camma-bilanciere, chiamato intermedio, che regola l’alzata delle valvole, per un dato comando della camma principale.

ALTRE CARATTERISTICHE

Nonostante una pressione di sovralimentazione dell’aria di ben 1,2 bar (relativi rispetto alla pressione ambientale) ed un rapporto di compressione di 10.5, il motore della DS 3 Performance può essere alimentato con una normale benzina a 95 ottani, senza dover ricorrere a benzine più costose (98 o più ottani), come invece accadeva con la DS 3 Racing; questo grazie all’iniezione diretta del carburante in camera di combustione con una pressione tarata a 200 bar, un valore considerevole che assicura l’ottima vaporizzazione e miscelazione della benzina con l’aria, evitando così fenomeni di detonazione.

L’alesaggio e corsa sono invariati rispetto a DS 3 Racing, ovvero alesaggio 77 mm e corsa 85,8 mm, con un rapporto di 0,9.

La turbina è di tipo Twin Scroll, cioè riceve i gas di scarico tramite due condotti separati, abbinati con i cilindri a due a due, in modo da evitare che ci siano interferenze tra i flussi durante il funzionamento del motore, che causano picchi di pressione.

Per limitare gli stress termici, i tecnici hanno previsto un circuito di raffreddamento dedicato per la turbina, con una pompa comandata elettricamente che preleva il liquido di raffreddamento del motore e lo fa circolare in maniera autonoma, anche a veicolo spento se necessario.

Sempre a proposito di controllo delle temperature, da segnalare la presenza di una elettroventola dedicata per l’intercooler, in modo da poter essere raffreddato in maniera ottimale anche a basse velocità.

A livello di sensori, il debimetro (sensore di massa aria entrante) è installato subito dopo il filtro aria, mentre il sensore di temperatura e pressione dell’aria sono posti sull’ultima parte della linea di aspirazione cioè dopo il passaggio dell’aria nel compressore e nell’intercooler, in modo che si conoscano esattamente i parametri dell’aria, appena prima della sua immissione in camera.

Le sonde lambda (che rilevano la quantità di ossigeno residuo nei gas di scarico e di conseguenza sono fondamentali per regolare il rapporto carburante / comburente in tutte le fasi di funzionamento del motore) sono due, poste prima e dopo il catalizzatore a tre vie posto nel vano motore.

La trasmissione principale che comanda i due alberi a camme è ottenuta tramite catena, mentre una cinghia di servizio è dedicata al moto del condizionatore e dell’alternatore.

La pompa dell’olio è invece comandata da una piccola catena dedicata ed il circuito dell’olio è dotato di una elettrovalvola a portata variabile, in modo da regolare e stabilizzare il flusso d’olio a seconda dei giri motore, garantendo così una lubrificazione costante, nonostante la variabilità di utilizzo del veicolo.

L’olio consigliato per questo motore è il Total 5w30, un olio dalla bassa viscosità, sia a caldo che a freddo, che garantisce un’ottima lubrificazione in qualsiasi condizione di esercizio; il consumo di olio, che di solito è un punto dolente per unità ad alta potenza specifica, è ridotto al minimo grazie all’utilizzo di materiali (per le parti più sollecitate come fasce elastiche e sedi valvole) di ultima generazione.

Da segnalare la presenza del sistema di Start and Stop, che è ormai resa obbligatoria dal fatto che per rimanere all’interno dei limiti di emissioni imposti durante lo svolgimento della prova omologativa (ciclo ECE), è praticamente necessario che il motore venga spento in automatico durante le lunghe pause a veicolo fermo (idle), previste dal test, altrimenti si andrebbe facilmente oltre tali soglie.

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UNA BASE PER LE PROSSIME SPORTIVE

In conclusione, si tratta di un propulsore di ultimissima generazione, che coniuga diverse soluzioni tecniche all’avanguardia e che sarà il riferimento per i prossimi sviluppi futuri.

L’erogazione fluida e lineare lo rende perfetto per un’auto raffinata come la DS 3, che abbiamo avuto modo di provare sulle strade della Toscana e di cui trovate la recensione su Autotecnica.

Un assaggio delle sue potenzialità lo abbiamo avuto con le super sportive Peugeot 308 GTI by Peugeot Sport, che sono sviluppate sulla stessa piattaforma e tramite l’utilizzo di pistoni forgiati, monoblocco rinforzato e l’adozione di una mappatura di centralina rivisitata, sono in grado di erogare fino a 270 cavalli, rendendolo il 1,6 più potente al mondo; ciò fa intuire quanto sia elevato il potenziale di quest’unità e quali saranno gli scenari futuri, con motori sempre più piccoli e potenze specifiche sempre più elevate, nonostante le normative sulle emissioni provochino non pochi grattacapi ai tecnici motoristi.