3 cilindri: una storia Opel

2013 - Opel SIDI Turbo 1.0

L’annunciata presentazione di un nuovo 3 cilindri a benzina Opel di 1.000 cc al prossimo Salone di Francoforte ha il sapore di un ritorno al passato. Nella Primavera del 1997, la Casa tedesca del gruppo General Motors fu infatti il primo costruttore europeo a mettere in produzione un 3 cilindri a 12 valvole. Frutto di quasi sei anni di studi quel motore Opel ECOTEC a di 1,0 litro di cilindrata era stato concepito per garantire un rendimento mai avuto in precedenza. Doveva essere compatto, leggero ed economico, ma al tempo stesso essere al vertice del segmento per accelerazione, prestazioni e silenziosità di funzionamento. Basse emissioni allo scarico e limitate spese di manutenzione erano anch’essi due requisiti di primaria importanza.

 «La cilindrata di un litro e l’esigenza di una grande economicità ci avevano indirizzati inevitabilmente verso un 3 cilindri» ricorda Joachim Quarg al cui gruppo di lavoro era stato affidato lo studio del nuovo motore.
La termodinamica vuole che i motori a scoppio con il massimo rendimento siano quelli con una cilindrata unitaria di circa 500 cc e comunque non inferiore a 300 cc. Con una cilindrata unitaria di 250 cc un 4 cilindri di 1.000 cc risulta pertanto al di sotto di tale limite. Rispetto ai 4 cilindri di pari cubatura i 3 cilindri presentano inoltre minori attriti interni e quindi consumano meno. Sono inoltre più piccoli e leggeri e garantiscono risposte più immediate ai bassi regimi. Un altro importante vantaggio è rappresentato dagli scoppi che, avvenendo ad intervalli di 240 gradi, permettono di ottenere più facilmente un’elevata coppia motrice a regimi di rotazione inferiori a quelli dei 4 cilindri. I grandi intervalli d’accensione di un 3 cilindri a 4 tempi facilitano il raggiungimento di un’alta coppia motrice a regime inferiori a quelli di un 4 cilindri.

Non stupisce pertanto che a quindici anni di distanza Opel torni a proporre un 3 cilindri 12 valvole a benzina di 1,0 litri di cilindrata.  In tutto questo periodo la tecnologia non è però rimasta ferma. Tutt’altro.

Come si evince facilmente dalla sigla stessa nel nuovo motore SIDI Turbo (Spark Ignition Direct Injection), l’iniezione indiretta Motronic è stata abbandonata a favore di quella diretta ed è stata adottata la sovralimentazione tramite turbocompressore. Risultato: la potenza è più che raddoppiata, balzando da 55 CV (40 kW) a 115 CV (85 kW). Praticamente quella di un 1.600 atmosferico, rispetto al quale i consumi si annunciano inferiori del 20%.

Soluzioni ingegneristiche di precisione orafa sono state adottate per integrare il collettore di scarico all’interno della testata che è a sua volta imbullonata direttamente al turbocompressore a bassa inerzia raffreddato ad acqua. Questo gruppo compatto contribuisce alla erogazione di una carica di boost rapida che garantisce un’elevata potenza ai bassi regimi. La coppia massima di 166 Nm a partire da soli 1800 giri/minuto è superiore di quasi il 30% rispetto a quella generata dal motore 1.6 litri allo stesso regime.

Iniettori di carburante a 6 fori posizionati centralmente al di sopra di ciascun pistone garantiscono una combustione efficiente, mentre la doppia fasatura consente di disporre di valvole a fasatura variabile per un respiro ottimale del motore. Altre soluzioni che contribuiscono ad abbassare i consumi sono la pompa dell’olio a doppia cilindrata e la pompa dell’acqua disattivabile che non interviene quando il fluido di raffreddamento del motore è freddo, per accelerare il riscaldamento.

Il passaggio poi da un motore di costruzione mista ghisa-alluminio qual’era il 3 cilindri ECOTEC del 1997 ad uno con basamento in alluminio pressofuso ad alta pressione ha permesso di ridurre la propagazione del rumore strutturale dal blocco e di ridurre il peso. I collettori di alimentazione ad alta pressione e gli iniettori sono strutturalmente isolati dalla testata per minimizzare la trasmissione delle vibrazioni, mentre la pompa del carburante e il circuito di alimentazione sono insonorizzati.

1997 - Opel ECOTEC 1.0

Un altro elemento fondamentale per il raggiungimento di una elevata fluidità e silenziosità è l’installazione di un contralbero nel carter dell’olio. Guidato da una silenziosa catena a denti invertiti, questo albero controrotante gira alla velocità dell’albero a gomiti e le sue masse sono attentamente ottimizzate per eliminare le vibrazioni intrinseche di un 3 cilindri.

Altri interventi per l’attenuazione del rumore sono i rivestimenti fonoassorbenti per la parte superiore e anteriore del motore, il collettore di alimentazione e gli alloggiamenti dell’albero a camme; isolamento dell’albero a gomiti con inserti in ferro dei supporti principali, l’asse a camme azionato da una catena a denti invertiti, il turbocompressore a bassa rumorosità  e la parte inferiore della coppa dell’olio in acciaio.

Quindici anni insomma non sono trascorsi invano.