Tecnologia Turbo Multistadio

[Canta]

E' la novità  BMW maturata in campo navale e pronta per essere introdotta nei nuovi turbo diesel. Qualcuno ha qualche informazione più dettagliata a proposito? Non ho ben capito come funziona dalle informazioni frammentarie che ho raccolto...

[byfede]

A partire dall'autunno del 2004, la BMW scriverà  ancora una volta la storia nel mondo della tecnologia diesel: con l'introduzione di un turbocompressore multi-stadio nelle nuove BMW 535d berlina e Touring, la BMW ridefinirà  la parte alta del segmento delle auto diesel sportive di lusso, offrendo una sintesi senza precedenti di prestazioni dinamiche, di efficienza globale e di rispetto ambientale.
Sia la berlina che la Touring sviluppano una potenza massima di 200 kW/272 CV. La loro coppia massima di 560 Nm è già  disponibile a 2.000 giri, ma oltre 500 Nm sono già  disponibili a partire da 1.500 giri. Questa eccezionale potenza deriva da un turbocompressore bistadio, una tecnologia realizzata per la prima volta su un motore di produzione e finora conosciuta soltanto nei sistemi ad alte prestazioni di propulsione marina.

Nel presentare questa tecnologia per la prima volta in un'auto di serie, gli ingegneri della BMW superano l'annoso problema d'incompatibilità  tra il "ritardo della turbina" nelle accelerazioni dai bassi regimi e la disponiblità  di grandi riserve di potenza su percorsi veloci come le autostrade.

Dopo aver compresso l'aria di aspirazione nella prima turbina, la tecnologia multi-stadio BMW la comprime ulteriormente in una seconda turbina. L'aria aspirata attraversa quindi un intercooler alla pressione massima di 2,85 bar, per immettersi direttamente nelle camere di scoppio, dove l'accresciuta pressione nei cilindri assicura un notevole aumento di potenza. Per un motore 3 litri, come quello della BMW 530d, già  riconosciuto come propulsore molto dinamico con la sua potenza massima di 160 kW/218 CV, l'aumento di potenza è qualificabile in 40 kW/54 CV.

Il modo spontaneo con il quale tale potenza viene sviluppata è tanto sorprendente quanto i dati assoluti di potenza e le prestazioni derivanti: la BMW 535d accelera da 0 a 100 km/h in appena 6,6 secondi.

L'eccezionale spontaneità  nella risposta del motore viene assicurata dal secondo stadio di compressione, dal momento che l'elevata efficienza così ottenuta garantisce un rapido aumento della pressione nella turbina già  dai bassi regimi. Quindi, una volta che il motore ha raggiunto velocità  maggiori, il secondo stadio viene attivato per fornire un ulteriore aumento di potenza fino al livello massimo.

Ciò aumenta la gamma di regimi utili del motore, rispetto ai diesel turbo generalmente usati oggi, di 500 giri/min. fino ad un massimo di 4.800 giri/min., contribuendo così a evidenziare il carattere sportivo di questo motore.

La tecnologia multi-stadio BMW viene offerta esclusivamente con trasmissioni automatiche a sei velocità  e con freni ad alte prestazioni da 17 pollici, assicurando così decelerazioni e frenate adeguate.
Nonostante il suo carattere molto più sportivo e dinamico, il propulsore offerto sulla BMW 535d rimane un esempio in termini di efficienza e di consumi, di come l'elevata dinamicità  possa effettivamente convivere con l'uso responsabile delle risorse energetiche, senza che un fattore pregiudichi l'altro.

Dato questo genere di tecnologia superiore, è quasi sottointeso che il nuovo motore soddisfa i severi standard Euro 4 sulle emissioni. Un ulteriore punto di merito è costituito dall'introduzione di un filtro per il particolato montato di serie sulla BMW 535d.

Il prezzo di questa straordinaria vettura sarà  annunciato poco prima dell'introduzione sul mercato, prevista per l'autunno 2004.

Fonte: Infomotori.com

[ivncmdr]

Sposto nell'angolo della tecnica in generale.

[tommyover]

Quindi, alla fin fine, mi par di capire sia una specie di biturbo in serie...

[hawui1]

Interessantissima questa ..una sorta di biturbo ma "in serie" invece che "in parallelo"..
comunque mi sembra di aver già  visto questo tipo di sovralimentazione.. non mi ricordo ma mi pareva che alcuni motori wankel della mazda utilizzassero un sovralimentazione a due stadi come anche la mitica Lancia gruppo B da oltre 700HP ( prima che il gruppo B venisse bandito per la sua eccessiva pericolosità  )..

pensate che una tecnologia del genere possa venire applicata e dia dei benefici per motori un pò più "umani" ( leggasi qualcosa meno di 3500cc ) ?

[tommyover]

Credo che per sopportare le pressioni inflitte da un biturbo in serie ci sia bisogno di strutture, camere, cilindri, e quant'altro assolutamente rinforzate. Non penso sia una tecnologia convenientemente applicabile alle basse cilindrate. Boh.

[Jay_74]

anche la mitica Lancia gruppo B da oltre 700HP

Mipare che in questo caso venissero usati un compressore volumetrico per la spinta iniziale e poi una turbina di quelle esagerate per la parte alta ...
Comuqnue e' molto interessante, anche se come dice Tommy l'applicazione piu' probabile sara' per motori abbastanza grandicelli che possono beneficiare di strutture "solide"...
E poi all'inizio i costi saranno decisamente alti, per cui poco conveniente in una fascia di prezzi medio-bassi.

[Clody23]

la lancia gruppo b aveva un compressore volumetrico e un turbocompressore che lavoravano in diversi stadi (fino a un certo regime lavorava il volumetrico, passato quel regime il volumetrico veniva staccato poichè la turbina gigante iniziava a lavorare in maniera seria!)
La rx7 così come la toyota supra avevano un doppio turbocompressore in serie, nn so se dello stesso funzionamento di questo bmw!

[montybass]

Mi sembra che il Bmw 535(cmq dovrebbe essere un 3000cc)dovrebbe uscire un po prima dell'autunno 2004.......non c'è che dire....gran bel motore ...peccato però che la produrranno solo con il cambio automatico!!!
Come al solito la Bmw si è dimostrata leader incontrastata nel settore dei diesel

[giamba1.8t]

La vecchi Mazda RX7 aveva un turbo piccolo e uno grosso!!

[Clody23]

pure la toyota supra era biturbo in serie, uno piccolo e uno grande!

[giamba1.8t]

i giapponesi sono avanti

Japan Rulezzzzz

[gabryspeed]

eee si sono proprio avanti in certe cose ....non c'e che dire....

tipo il v-tec....lo fanno solo loro.....vai a capire

[iby150]

pensate che una tecnologia del genere possa venire applicata e dia dei benefici per motori un pò più "umani" ( leggasi qualcosa meno di 3500cc ) ?

come prototipo già  esiste ed è la opel opc Turbodiesel con 212 Cv, ed è un 1.9 Common-rail

[albadam]

La cilindrata è 3500 cc!!! Cmq è una gran bella idea...
Anche se, non bastonatemi, considerando i 500 cc in più rispetto al "vecchio" 3000 d e considerando che il gruppo Vw ha prodotto un 3000 con 225 cavalli e 50 kgm di coppia a 1400 giri, con alimentazione common rail, ma "monoturbo" non è proprio più strepitoso come motore! Certo, una bella innovazione, ma confrontandolo con questo 3000 Vw lo è un pò meno, dato che il dopio turbo costerà  un sacco di soldi in più e sarà  anche più delicato di un monoturbo, presumo!!!

[ivncmdr]

come prototipo già  esiste ed è la opel opc Turbodiesel con 212 Cv, ed è un 1.9 Common-rail

La sovralimentazione a doppio stadio è una soluzione nota da molti anni ed applicata solo in pochi casi su grossi motori diesel (ma raramente su quelli marini).
In verità  l'idea fin'ora non era mai stata sfruttata su automobili di serie (fatta eccezione per la lancia delta s4, che da una parte non era proprio di serie in senso stretto e dall'altra aveva una sovralimentazione a doppio stadio ibrida -volumetrico e turbocompressore-) per varie ragioni.
a) è ingombrante;
b) fin poco tempo fa i diesel non sviluppavano grandi potenze specifiche e la corposa coppia ai bassi regimi non faceva sentire la mancanza di -allora- inutili complicazioni. oggi tutto è cambiato: dai diesel si vogliono potenze specifiche nell'ordine degli 80 cv/litro o più ma non si vuone rinunciare alla strepitosa elesticità  di marcia ai bassi regimi.
Andiamo per gradi.
1) l'incremento di potenza di un'unità  diesel è conseguibile pressochè esclusivamente mediante l'incremento della pressione di sovralimentazione (anche perchè ci sono sempre le normative antinquinamento di mezzo).
2) per aumentare la pressione di sovralimentazione senza incorrere in pericolosi scadimenti di efficienza del compressore (fonte di incrementi incontrollati di temperatura, fino al completo stallo distruttivo del compressore) è via pressochè obbligata l'adozione di un turbo più grande, in grado di muovere maggiori masse d'aria (cioè a maggiore portata) rimanendo all'interno della curva di massima efficienza. E' però noto che una turbina più grande ha delle inerzie assai maggiori e quindi è foriera di un maggiore ed indesiderato turbo-lag. In teoria, ammesso di avere un motore in grado di sopportare i relativi aumenti di pme, da un diesel 2 litri si potrebbero anche ottenere 300cv, ma ciò richiederebbe un turbocompressore così grande da ridurre il range di utilizzabilità  del motore a circa 1000 giri, tra i 3000 ed i 4000, cosa che nella guida di tutti i giorni nessuno vuole.
3) fino ad oggi il problema era stato affrontato con le turbine a geometria variabile che variando l'angolo di incidenza del flusso di gas di scarico sulle palette della girante sono in grado di variare anche l'energia che gli stessi gas riescono a scaricare sulla girante. In pratica ai bassi regimi, con pressioni inferiori a quella massima impostata in mappa, i diffusori restano chiusi rendendo l'angolo d'incidenza quasi parallelo alla tengente della girante (configurazione di massima efficienza lato turbina). In prossimità  della massima pressione il compressore comincia ad avvicinarsi al limite di efficienza. superandolo la girante girerebbe sempre più svelta (oltre 150.000-180.000 g/m) e la pressione andrebbe alle stelle con un incremento di temperatura dell'aria pauroso (anche 200°) chiaro sintomo dell'uscita dal range di utilizzabilità  del compressore. giunti allo stallo il compressore gira quasi a vuoto e se nel frattempo il motore non è già  esploso a 200.000 giri si verifica il sicuro grippaggio dell'alberino del turbo (ormai da buttare). Viceversa, al raggiungere della massima pressione di progetto i diffusori si muovono aumentando l'angolo di incidenza con conseguente riduzione dell'energia scaricata sulla girante e consentendo così la stabilizzazione del regime di rotazione.
Anche così non è però possibile superare i limiti geometrici del turbocompressore (rapporto a/r) dal lato compressore.
4) si arriva al doppio stadio: i gas di scarico passano prima in una turbina piccola (quindi a basssissima inerzia) in grado di innalzare velocemente la pressione a picchi altissimi ma con poca portata, poi passano in una turbina grande che interviene solo quando il volume e la temperatura dei gas di scarico sono tali da mandarla in sufficiente regime di rotazione. le dimensioni maggiori sono tali per cui ad una data pressione (piuttosto alta) si associa anche una portata in grado di comprimere tantissima aria nel cilindro. l'altissima pressione aiuta molto la combustione (riduzione dell'interspazio molecolare e migliore reciproca reperibilità  tra particelle di gasolio e particelle d'aria) che corroborata da un generoso apporto di gasolio ad alta pressione (che comunque brucia tutto per quanto sopra detto, quindi emissioni ok!) produce tanta coppia con corrispondente tanta potenza.
In pratica il sistema può essere strutturato in vari modi, con tubazioni libere o con valvole che parzializzano e coordinano l'intervento delle due turbine in base alle condizioni di funzionamento. Quest'ultimo è lo schema adottato dalla opel.

[albadam]

Direi che più chiaro e dettagliato di così non si poteva!!! Complimenti... Però non mi è chiara una cosa: la tecnologia usata da Bmw, quindi, è la stessa usata da Opel?

[ivncmdr]

Si a quanto ne so io è così