MOTORI DIESEL MULTIJET

IL 2.4 JTD MULTIJET 20V AMPLIA LA GAMMA MOTORI

Innanzitutto, l'inedito 2.4 JTD 5 cilindri Multijet 20v da 129 kW (175 CV) e 385 Nm (39,3 kgm) di coppia e il 1.9 JTD Multijet 16v da 103 kW (140 CV), entrambi dell'ultima generazione di propulsori "Common Rail", i JTD plurivalvole e con tecnologia Multijet appunto. Accanto ad essi il 1.9 JTD da 85 kW (115 CV), capostipite dei motori "Common Rail".

IL SISTEMA MULTIJET, SEGRETO DEI JTD
Alla base dei turbodiesel di seconda generazione vi sono sempre i principi del "Common Rail", ovvero alta pressione d'iniezione e controllo elettronico degli iniettori stessi. Ma con una caratteristica in più: durante ogni ciclo motore, aumenta il numero di iniezioni rispetto alle due attuali. All'interno del cilindro, quindi, la quantità di gasolio bruciata è la stessa ma viene suddivisa in più parti, ottenendo una combustione più graduale.

Tra i vantaggi, una maggiore silenziosità di funzionamento, una riduzione delle emissioni e un incremento delle prestazioni di circa il 6-7%, accompagnato da una resa motoristica che migliora ancora la guidabilità della vettura.
Risultati non di poco conto, dunque, soprattutto perché ottenuti su un motore che, oltre a rappresentare un incredibile balzo tecnologico rispetto ai diesel a precamera, fa registrare enormi miglioramenti anche nei confronti dei JTD di prima generazione.
Il segreto del Multijet è racchiuso nella centralina che controlla il comando elettrico di apertura e chiusura degli iniettori (oltre che in questi ultimi). L'elemento chiave, anzi, è la centralina elettronica stessa, che può far eseguire una serie di iniezioni anche molto vicine tra loro.

Sviluppato dai ricercatori di Fiat Auto proprio a questo scopo, il componente (insieme con gli iniettori) consente di attuare quelle "iniezioni multiple" che assicurano al progettista un controllo più preciso delle pressioni e delle temperature sviluppate nella camera di scoppio, oltre che un migliore sfruttamento dell'aria immessa nei cilindri.
In questo modo si raggiungono ulteriori traguardi: nel controllo del rumore di combustione, nella riduzione delle emissioni e nell'incremento delle prestazioni.

Dietro allo sviluppo del sistema Multijet c'è un lungo lavoro di ricerca. In un primo tempo, infatti, i tecnici hanno risolto il problema dei limiti imposti dalle centraline. Poi hanno steso una mappa dei benefici che si ottengono incrociando una certa sequenza di iniezioni multiple (due secondarie molto vicine alla principale; una secondaria non troppo vicina alla principale più altre due secondarie ravvicinate; una secondaria e poi, ad una certa distanza, due principali vicine tra loro; eccetera) con i vari campi di funzionamento del motore: nella zona del minimo; con bassi carichi e regime di rotazione basso; ad alto numero di giri e con un carico medio; a basso numero di giri e con un carico elevato e via discorrendo.

Lo studio ha fatto emergere le potenzialità del sistema, che fornisce sempre grandi vantaggi, ma accentuati, in un campo o nell'altro, a seconda del tipo di sequenza scelta e dell'area di funzionamento del motore nella quale questa viene applicata. In alcuni casi, infatti, si privilegia la riduzione dei tempi di avviamento e della fumosità, in altri l'incremento della coppia e l'abbattimento del rumore, in altri ancora la riduzione delle emissioni e l'incremento della silenziosità.
Oggi quella ricerca ha portato alla realizzazione dei motori Multijet: per il Gruppo Fiat un ulteriore primato nel campo dei motori a gasolio. Risultato reso possibile dal grande know how accumulato in questo campo fin dal 1986, quando nasceva la Croma TDI, prima vettura diesel ad iniezione diretta del mondo.

Si trattava, per quegli anni, di una vera e proprio conquista tecnologica che in seguito sarebbe stata adottata da altri costruttori. Maggiori prestazioni e minori consumi sono i risultati raggiunti con l'iniezione diretta del gasolio, resta però insoluto l'eccessivo rumore del propulsore ai bassi regimi di rotazione e nei "transitori". Inizia così lo studio di un sistema di iniezione diretta più evoluto, ricerca che alcuni anni più tardi porterà al principio del "Common Rail" e allo sviluppo dell'Unijet.
L'idea nasce nei laboratori di ricerca dell'Università di Zurigo, dove si sta perfezionando un sistema di iniezione mai applicato prima su una vettura, il "Common Rail" appunto. L'idea è semplice e allo stesso tempo rivoluzionaria: continuando a spingere gasolio all'interno di un serbatoio, si genera pressione all'interno del serbatoio stesso, che diventa un accumulatore idraulico ("rail"), cioè una riserva di combustibile in pressione pronto all'impiego.

Tre anni dopo, nel 1990, inizia la preindustrializzazione dell'Unijet, l'impianto sviluppato da Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat ed Elasis sul principio del "Common Rail". Una fase che si conclude nel 1994, quando Fiat Auto decide di scegliere un partner che abbia la massima competenza nel campo degli impianti d'iniezione per motori diesel. Il progetto viene quindi ceduto alla Robert Bosch per la parte finale del lavoro, cioè il completamento dello sviluppo e l'industrializzazione.

Arriviamo così al 1997 e al lancio dell'Alfa 156 JTD equipaggiata con il rivoluzionario turbodiesel. Rispetto ai propulsori diesel tradizionali il JTD assicura un miglioramento medio delle prestazioni del 12%, oltre che una riduzione dei consumi del 15%. Risultati che spingono le vetture dotate di questo motore ad un successo immediato.

Adesso è la volta della seconda generazione dei motori JTD, quelli Multijet e plurivalvole: nel 2002 con il 1.9 JTD Multijet 16v (capostipite di questa nuova famiglia di propulsori a iniezioni multiple) e oggi con il 2.4 JTD Multijet 20v da 129 kW (175 CV).


2.4 JTD Multijet 20v da 129 kW (175 CV)


Arriva il potente 5 cilindri 2.4 JTD Multijet 20v da 129 kW (175 CV), il secondo motore della famiglia JTD plurivalvole con tecnologia Multijet.
Diversi i vantaggi offerti dall'inedito propulsore. Innanzitutto una maggiore silenziosità nella fase di riscaldamento del motore, misurabile - a seconda dei regimi di rotazione e delle temperature dell'ambiente - in valori che vanno da meno 3 a meno 6 decibel. Poi, grande potenza (175 CV - 129 kW a 4000 giri/min, più 25 CV rispetto al 2.4 JTD 20v non M.J.) e coppia generosa (385 Nm - 39,3 kgm a 2000 giri/min, contro i 305 Nm a 1800 giri/min del 2.4 JTD 20v). Il rapporto peso/potenza è di 7,9 kgm/CV, un dato che conferma l'anima di vera sportiva di questa vettura equipaggiata con il 2.4 JTD Multijet. Maggiori prestazioni, dunque, rispetto al 2.4 JTD 20v non M.J. a fronte di consumi invariati. Senza contare che il nuovo 2.4 JTD Multijet 20v riduce le emissioni, pur non adottando sofisticati dispositivi di trattamento dei gas di scarico.
Derivato dal noto 2.4 JTD 10 valvole "Common Rail", il nuovo propulsore 20 valvole è un "5 cilindri in linea" con alesaggio di 82 millimetri e corsa di 90,4 mm. Le valvole sono quattro per cilindro e sono azionate tramite punterie idrauliche e bilancieri direttamente da un doppio albero a camme in testa. Il nuovo turbodiesel è stato oggetto di diversi interventi tecnici tesi a incrementare le prestazioni, la coppia motore ai bassi regimi e la riduzione della rumorosità e delle vibrazioni.
Ad esempio, il sistema "Common Rail" adottato dal 2.4 JTD Multijet 20 valvole prevede due nuove strategie di controllo automatico delle calibrazioni e del bilanciamento del gasolio iniettato, a vantaggio della silenziosità acustica e vibrazionale.


PRESTAZIONI VETTURA
 

Inediti anche alcuni componenti del motore: dalla testa cilindri con punterie idrauliche alle bielle e all'albero motore in acciaio; dal pistone con galleria interna per la circolazione dell'olio di raffreddamento ai cuscinetti di banco e di biella realizzati con materiale diverso rispetto al precedente. Nuovi anche il collettore di scarico e quello di aspirazione: il primo è di un particolare materiale ad alta resistenza, mentre il secondo è in alluminio pressofuso.

Cambiano, infine, l'impianto EGR a controllo elettronico e raffreddamento dei gas di scarico; il circuito di lubrificazione che ha una nuova pompa dell'olio e lo scambiatore esterno (aria/olio) per il raffreddamento dell'olio; il circuito di raffreddamento con una diversa pompa dell'acqua. Insomma, una lunga serie di migliorie e interventi che hanno dato vita a un propulsore affidabile, potente e dai consumi ridotti.

Risultati eccellenti, dunque, raggiunti grazie a una diversa calibrazione del controllo motore; ad un aumento della pressione d'iniezione diretta portata da 1350 a 1400 bar; e a una nuova taratura del turbocompressore.

La sovralimentazione del propulsore, infatti, è realizzata con un turbocompressore Garrett dotato di turbina a geometria variabile che contribuisce a migliorare l'erogazione di potenza, conferendo allo stesso tempo caratteristiche di coppia molto elevata anche ai bassi regimi di rotazione. Basti pensare che tra i 1750 e 3500 giri/min, è disponibile il 90% della coppia massima. Dati che si traducono in una grande piacevolezza di guida e in prestazioni davvero brillanti: sia su Alfa 156 sia su Sportwagon. L'Alfa 156 raggiunge 225 km/h (su circuito) e accelera da 0 a 100 km/h in 8,3 secondi. Mentre la Sportwagon impiega 8,6 secondi per accelerare da 0 a 100 km/h. Il tutto a fronte di consumi molto contenuti: nel ciclo combinato 6,6 l/100 km, nel ciclo urbano 8,8 e nel ciclo extraurbano 5,3. I valori registrati dalla Sportwagon sono rispettivamente 6,7 l/100 km, 8,9 l/100 km e 5,5 l/100 km.

Infine, il nuovo 2.4 JTD Multijet 20v da 129 kW (175 CV) adotta un inedito cambio manuale a 6 marce. Il dispositivo a tre assi è più compatto rispetto a quello attuale e presenta una retromarcia sincronizzata e una frizione con recupero automatico di usura(comunque già presenti sulle Lybra  1.9-2.4JTD).


1.9 JTD MULTIJET 16V DA 103 KW (140 CV)
Alfa Romeo ha presentato alla fine del 2002 il 1.9 JTD Multijet 16v da 103 kW (140 CV), il primo al mondo della seconda generazione dei propulsori "Common Rail". Adottato da Alfa 147, 156 e Sportwagon, in abbinamento con un cambio meccanico a 6 marce d'impostazione sportiva, il motore è stato confermato sulle Nuove 156 e Sportwagon.

Si tratta di un "4 cilindri in linea" con alesaggio di 82 millimetri e corsa di 90,4 mm, capace di erogare una potenza di 103 kW a 4000 giri/min e una coppia di 305 Nm (31 kgm) a 2000 giri/min.

Vantaggi e pregi sono gli stessi descritti per il 2.4 JTD Multijet 20v, in quanto anche questo turbodiesel è stato oggetto di diversi interventi tecnici tesi a incrementare le prestazioni, la coppia motore ai bassi regimi e la riduzione della rumorosità e delle vibrazioni.

Come dimostra il sistema "Common Rail" adottato dal 1.9 JTD Multijet 16v che prevede due nuove strategie di controllo automatico delle calibrazioni e del bilanciamento del gasolio iniettato, a vantaggio della silenziosità acustica e vibrazionale.

Senza contare che la Nuova Alfa 156 assicura performance davvero molto interessanti: la velocità massima è di 209 km/h (su circuito) e l'accelerazione 0 - 100 km/h è di 9,3 secondi. La Nuova Sportwagon impiega 9,7 secondi per accelerare da 0 a 100 km/h. Il tutto a fronte di consumi molto contenuti. Infatti, la berlina fa registrare:

·        5,9 l/100km nel ciclo combinato;

·        4,7 l/100km nel ciclo extraurbano;

·        8,0 l/100km nel ciclo urbano.

I valori di Sportwagon sono rispettivamente: 6,1 - 4,8 - 8,2.


1.9 JTD DA 85 KW (115 CV)
Confermato sulle Lybra Berlina e Station wagon il 1.9 JTD, il noto turbodiesel con tecnologia "Common Rail" a iniezione diretta.
Introdotto per la prima volta al mondo sull'Alfa 156 (nel 1997), questo propulsore a 4 cilindri di 1910 cm3 eroga una potenza di 85 kW (115 CV) a 4000 giri/min e una coppia di 275 Nm (28 kgm) a 2000 giri/min. Equipaggiata con questo motore, la Lybra raggiunge una velocità massima di 191 km/h (su circuito) e accelera da 0 a 100 km/h in 10,3 secondi. La Station wagon, invece, impiega 10,7 secondi per passare da 0 a 100 km/h, mentre la velocità massima è la stessa della berlina.

In questi propulsori la pressione d'iniezione non dipende dal numero di giri del motore, ma è gestita in modo indipendente da un dispositivo di controllo elettronico. È possibile, inoltre, realizzare una preaccensione per mezzo di una brevissima iniezione pilota di gasolio.

Vale la pena ricordare che negli impianti a precamera o a iniezione diretta tradizionali l'alimentazione degli iniettori è comandata da una pompa meccanica (spesso controllata elettronicamente) e la pressione d'iniezione cresce insieme con il crescere della velocità di rotazione del motore. Caratteristica che rappresenta un limite all'ottimizzazione della combustione e quindi delle prestazioni, della silenziosità e delle emissioni.

Nel sistema "Common Rail", invece, la pressione d'iniezione è indipendente dalla velocità di rotazione del motore e dal carico (posizione dell'acceleratore) perché la pompa d'iniezione genera la pressione "per accumulo". Grazie al controllo elettronico della pompa stessa e degli iniettori, inoltre, è possibile ottimizzare, per ogni punto di funzionamento del motore, sia la pressione d'iniezione sia la quantità di combustibile iniettata.

Da qui la possibilità d'impiegare, da un lato, una pressione d'iniezione molto elevata e, dall'altro, di erogare (grazie al controllo elettronico) minime quantità di combustibile, cioè di realizzare una preiniezione detta appunto iniezione pilota. Due caratteristiche che assicurano grandi vantaggi al guidatore. Alla prima (concetto di accumulo) si deve, infatti, una combustione più efficiente, quindi rendimento e prestazioni migliori; mentre la seconda (iniezione pilota) garantisce una forte riduzione del rumore di combustione.
L'alto valore di pressione, dunque, permette di ridurre sensibilmente i consumi e la fumosità, mentre l'iniezione pilota consente di creare nella camera di combustione le condizioni di temperatura e pressione ideali per la realizzazione della combustione principale. Preriscaldando la camera di scoppio, infatti, si riduce drasticamente il "gradiente" di pressione lungo il ciclo, causa della ruvidità di combustione, e quindi del tipico rumore metallico dei motori a iniezione diretta tradizionali.

Ma non solo. Perché la combustione all'interno del cilindro avvenga nel modo più corretto possibile, vengono adottati anche iniettori multigetto, con fori piccolissimi che consentono di atomizzare il gasolio, e condotti di aspirazione con forma a chiocciola, che impongono all'aria un movimento rotatorio (moto di "swirl").

La testa dei cilindri a flusso incrociato ("cross flow"), inoltre, aumenta la turbolenza. Combustibile molto nebulizzato e aria con un moto di turbolenza vorticoso danno luogo ad una miscela che brucia con un'elevata efficienza. Con il risultato che, rispetto ad un analogo motore a precamera, il propulsore Unijet fa registrare un miglioramento medio delle prestazioni del 12 per cento e una riduzione (sempre media) dei consumi del 15 per cento.

Per le Lybra 1.9 JTD, inoltre, è stato scelto un turbo gruppo le cui prestazioni sono specificamente mirate alla riduzione dei consumi e alla prontezza di risposta (in sostanza una turbina di piccole dimensioni e con un turbo-lag ridotto). Scelta tecnica che per il cliente significa un maggiore piacere di guida, esaltata anche dall'adozione del controllo elettronico della pressione di sovralimentazione.