Jaguar - AJ-V8 GEN III: 5.0 V8 aspirato e supercharged

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I NUOVI MOTORI AJ-V8 DI TERZA GENERAZIONE

Il motore 5.0 V8 della nuova XFR è il motore di punta di Jaguar ma rappresenta solo la metà della scelta dei modelli a benzina; altre vetture della gamma XF sono infatti dotate di una versione naturalmente aspirata ad alto contenuto tecnologico, per un ulteriore miglioramento delle prestazioni.

La tecnologia dei motori AJ-V8 di terza generazione in breve

• I nuovi motori AJ-V8 di terza generazione sono più compatti, più efficienti e molto più potenti.

• Due versioni del nuovo 5.0 V8:

o 385 Cv, 515 Nm, 264 g/km CO2, consumi nel ciclo combinato 11,1 l/100 km (versione naturalmente aspirata – terza generazione S)

o 510 Cv, 625 Nm, 292 g/km CO2, consumi nel ciclo combinato 12,5 l/100 km (versione sovralimentata – terza generazione R)

• Conformità alle normative sulle emissioni EURO 5 e ULEV 2 statunitensi.

• Compressore volumetrico Twin Vortex di sesta generazione altamente efficiente nel motore S di terza generazione.

• Iniezione diretta centrale "spray guided" per incrementare coppia ed efficienza.

• Fasatura variabile attuata dalla coppia per tutti i quattro alberi a camme per una migliore risposta ed efficienza.

• Cam Profile Switching nel motore naturalmente aspirato.

• Collettore di aspirazione a geometria variabile nel motore naturalmente aspirato per incrementare ulteriormente la coppia ai bassi e agli alti regimi.

• Design a basso attrito per ottimizzare i consumi.

• Intervalli di manutenzione di 24.000 km rispetto agli intervalli di 16.000 km nei modelli 4.2 litri

Generazioni di motori potenti e sofisticati hanno svolto un ruolo fondamentale nell'affermare il carattere esclusivo e la qualità delle auto Jaguar. Ora due nuovi motori a iniezione diretta continuano questa tradizione con la XF, erogando una coppia e una potenza sempre maggiori con una riduzione di consumi ed emissioni. Il primo è l'inedito AJ-V8 di terza generazione R 5.0 litri da 510 Cv sovralimentato a benzina, disponibile anche in versione naturalmente aspirata da 385 Cv.

Leggeri, robusti e molto potenti

I nuovi motori V8 sono costruiti attorno a un blocco in alluminio rigido, completamente nuovo, con canne in ghisa e cappelli dei cuscinetti di banco avvitati a croce per ridurre rumorosità e vibrazioni. Per la prima volta Jaguar adotta blocchi pressofusi ad alta pressione che presentano finiture superiori e una maggior accuratezza dimensionale. I motori hanno testate in alluminio con quattro valvole per cilindro e robusti alberi a gomiti in ghisa a grafite sferoidale e bielle di acciaio forgiato. Le teste dei cilindri sono per la prima volta realizzate in una lega di alluminio secondaria (riciclata) per ridurre l'impatto ambientale nella produzione del nuovo motore.

I nuovi motori a benzina da 5.0 litri a iniezione diretta sono più compatti dei loro predecessori. La lunghezza complessiva è stata ridotta di 24 mm spostando la pompa dell'olio entro l'architettura del motore. Questa riduzione di lunghezza migliora l'alloggiamento del vano motore che contribuisce a migliorare la propria funzione di cella di sicurezza, mentre al contempo il peso complessivo del motore rimane pressoché invariato.

I nuovi motori Jaguar V8 a benzina sono stati progettati internamente, avvalendosi dell'esperienza dei tecnici del Centro di Ricerca e Sviluppo Jaguar a Whitley, Coventry, Regno Unito. Malcolm Sandford, Ingegnere capo Engine Group, spiega il concetto alla base del progetto:

“L'obiettivo era garantire efficienza, una risposta dinamica superiore e una coppia ai bassi regimi altamente accessibile e idonea alle condizioni reali senza compromettere la potenza a velocità del motore superiori.”

I risultati sono evidenti. Le prestazioni sono state aumentate del 29 per cento e del 23 per cento (87 e 94 Cv) nei motori naturalmente aspirati e in quelli sovralimentati, entrambi conformi alle normative EURO 5 ed ULEV2 degli Stati Uniti sulle emissioni. Nonostante il notevole incremento di potenza, le emissioni di CO2 del motore naturalmente aspirato sono le stesse del precedente 4.2 V8 e il motore sovralimentato produce il due per cento in meno di CO2 del suo predecessore.

La prima iniezione diretta nel settore – potenza con economia

Una delle caratteristiche fondamentali dei nuovi motori a benzina è il sistema di iniezione "spray-guided" multi-foro, montato centralmente e inedito nel settore, che alimenta il carburante direttamente al cilindro a una pressione che raggiunge i 150 bar. Ciò contribuisce in modo sostanziale a una miglior risposta dinamica a bassa velocità. La posizione degli iniettori assicura che il carburante sia erogato con precisione al centro della camera di combustione, aumentando al massimo la miscela aria-carburante e migliorando il controllo della combustione. Il carburante viene alimentato tramite due pompe ad alta pressione azionate da un albero ausiliario nel nuovo blocco motore.

Gli effetti del raffreddamento della sovralimentazione del sistema a iniezione diretta hanno consentito di aumentare il rapporto di compressione del motore naturalmente aspirato a 11,5:1, migliorando ulteriormente l'economia del motore. Anche il motore sovralimentato vanta un aumento da 9,1:1 del precedente modello da 4.2 litri a 9,5:1.

Durante la fase di riscaldamento del motore, il sistema di combustione utilizza strategie di iniezione multipla per erogare il 50 per cento in più di calore e ottenere un rapido riscaldamento del catalizzatore e una sostanziale riduzione delle emissioni.

La fasatura variabile dell'albero a camme attuata dalla coppia migliora l'efficienza.

Un nuovo tipo di fasatura variabile dell'albero a camme (VCT) introduce un'altra nuova tecnologia. Le quattro unità VCT sono attivate dalle coppie positive e negative generate dall'apertura e chiusura delle valvole di aspirazione e di scarico, anziché dalla pressione dell'olio. Ciò ha consentito di ridurre le dimensioni della pompa dell'olio motore, risparmiando energia e contenendo il consumo di carburante.

Le unità VCT lavorano in modo indipendente su tutti i quattro alberi a camme a 62 gradi sulle camme di aspirazione ed a 50 gradi su quelle di scarico. La fasatura è ottimizzata dalla centralina di comando del motore in termini di coppia, potenza ed economia in ogni punto della gamma di velocità del motore.

Le nuove unità VCT sono in grado di rispondere in tempi tre volte più rapidi rispetto al passato, con una velocità di risposta di 150 gradi in più per secondo. Ciò garantisce una più immediata risposta del motore ai comandi del guidatore.

Anche il motore naturalmente aspirato è dotato di CPS (Camshaft Profile Switching) sul lato di aspirazione. Secondo le condizioni di funzionamento del motore e delle esigenze del guidatore, il CPS passa da un profilo ideale per una marcia a bassa velocità ad un altro che induce un maggior sollevamento della valvola per ottenere prestazioni elevate.

Il collettore di aspirazione a geometria variabile ottimizza la coppia in tutta la fascia di regimi

Nel motore naturalmente aspirato un nuovo collettore di aspirazione a geometria variabile (VIM) può variare la lunghezza dei suoi otto segmenti di aspirazione per ottimizzare coppia e potenza in tutta la fascia di regimi. Attuatori a vuoto aprono le valvole per selezionare un tratto di aspirazione più lungo (680 mm) ai bassi regimi aumentando sia la velocità del flusso d'aria che la coppia del motore. Appena i giri superano i 4700 il minuto, gli attuatori selezionano un tratto più corto (350 mm) consentendo un maggior volume d'aria nel motore per ottimizzarne la potenza. La posizione dell'attuatore è ottimizzata dalla centralina di comando del motore per migliorare la coppia in tutte le fasce di regime.

Riduzione dell'attrito – raggiunti valori minimi.

Ridurre al minimo l'attrito interno è fondamentale per migliorare i consumi di carburante e le emissioni di CO2. Questo è stato l'obiettivo principale in fase di progettazione dei motori. Di conseguenza, i nuovi motori AJ-V8 Jaguar di terza generazione hanno nuovamente raggiunto i valori migliori della categoria, imponendo un nuovo standard nel settore per quanto riguarda l'efficienza della catena cinematica.

Tutti i supporti del motore sono stati sottoposti a un ampio intervento di ottimizzazione, riducendo l'attrito senza compromettere l'affidabilità. Per ridurre l'attrito della punteria della pompa di alimentazione è stato adottato il trattamento DLC (Diamond-Like Carbon Coating), mnetre per rivestire i mantelli dei pistoni si è utilizzato un lubrificante solido.

Jaguar ha sviluppato un'esclusiva e intelligente valvola di scarico della pressione della pompa dell'olio (PRV) che rileva il calo di pressione dell'olio nei condotti dell'olio del motore per controllare l'alimentazione della pompa. Ciò consente di ridurre le perdite per attrito della pompa dell'olio durante la fase di riscaldamento. Il nuovo olio motore ha una minor viscosità contribuendo ad allungare gli intervalli di manutenzione da 16.000 km a 24.000 km o di 12 mesi. Entrambi i motori V8 ora sono dotati di una funzione elettronica di rilevamento del livello dell'olio tramite sensori per una maggior tranquillità.

Qualità acustica esclusiva di Jaguar

La qualità acustica è una caratteristica fondamentale di tutte le Jaguar e un aspetto particolare sul quale i clienti fanno affidamento. Considerando tutto ciò, gli ingegneri Jaguar hanno accentuato la risposta acustica nell'abitacolo per incrementare ulteriormente il piacere di guida.

Particolare attenzione è stata dedicata alla XFR in cui si è voluto creare il tipico rombo dei motori V8 in aspirazione, di norma assente nelle versioni sovralimentate. Gli impulsi della pressione del collettore di aspirazione vengono trasmessi a un filtro acustico sul lato posteriore del motore che è regolato sul "DO tenore" con uscita dal filtro collegato all'abitacolo. Il filtro è comandato dal sistema di gestione del motore che consente all'acustica di entrare nell'abitacolo solo in determinate condizioni, come in fase di forte accelerazione del motore, mantenendo così sempre la sonorità desiderata.

Nuovo compressore volumetrico – migliori risultati con meno componenti

Nel motore della XFR da 510 Cv è installato un compressore volumetrico di sesta generazione con Twin Vortex System (TVS). Si tratta di un'unità compatta tipo Roots che alimenta l'aria attraverso due intercooler, a loro volta raffreddati ad acqua dal loro specifico circuito di raffreddamento. Il design a rotore elicoidale alto migliora l'efficienza termodinamica del compressore del 16 per cento. Migliora anche la qualità acustica a un punto tale che l'unità ora è pressoché impercettibile (rendendo il classico sibilo del compressore ormai storia passata). Gli intercooler riducono la temperatura dell'aria di aspirazione pressurizzata ottimizzando così potenza ed efficienza.

La nuova presa d'aria è stata completamente ridisegnata rispetto al precedente V8. L'aria di aspirazione è alimentata direttamente all'ingresso del compressore dal corpo della farfalla anteriore montato al centro. L'aria viene erogata tramite due scatole filtro che riducono la perdita di flusso e incrementano ulteriormente l'efficienza.

Dal punto di vista meccanico il nuovo compressore ed i suoi intercooler sono efficientemente integrati nella ‘V‘ del motore per garantire una ridotta altezza totale del motore nel rispetto dei requisiti di sicurezza per i pedoni.

Avanzati cambi a sei rapporti

La terza generazione dei motori AJ-V8 da 5.0 litri e AJ-V6 D da 3.0 litri trasmettono la potenza tramite una versione ottimizzata dell'affermato cambio a sei rapporti ZF 6HP28 a controllo elettronico di Jaguar. Per favorire l'incremento di potenza del V8 sovralimentato, sono stati aggiunti ulteriori dischi della frizione e un convertitore di coppia ottimizzato.

Il cambio è dotato di un sistema d'innesto completamente adattivo, che consente cambi di marcia molto fluidi e ottimizza costantemente le prestazioni e l'economia. Inoltre, si adatta continuamente allo stile di guida che può variare dallo sportivo al più attento ai consumi. Il modulo di comando "meccatronico" incorporato nel cambio include il software per la funzione di innesto sequenziale semiautomatico Jaguar Sequential ShiftTM, selezionata azionando una delle due levette al volante.

L'elevata coppia prodotta dai nuovi motori consente di utilizzare la funzione di blocco del convertitore di coppia del cambio anche ai bassi regimi, senza slittamenti. In questo modo sono garantiti ulteriori risparmi di carburante, contribuendo a ottenere il valore ufficiale di 12,5 l/100 km dichiarato nel ciclo combinato per la XFR e di 11,1 l/100 km nella versione naturalmente aspirata del V8. L'avanzato design del cambio include anche uno smorzatore torsionale che assorbe gli impulsi di accensione del motore, per una marcia più confortevole. Il cambio è progettato per essere esente da manutenzione con riempimento di fluido a vita.

Via | JaguarMania

[simonepietro]

il variatore di fase non molto convenzionale.

Da ATZ

La sua ultima applicazione avverrà sul V8 5.0 ltri AJ-V8 GEN.III ma già è stato introdotto sui v6 Duratec della vecchia ford fusion my 2009 e sarà riproposto sulla Fusion my 2010 e Mercury Milan.

Come si vede dall'immagine per il suo funzionamento non richiede l'uso di un circuito idraulico in pressione ma sfrutta l'energia meccanica (non entrano nel minuto dettaglio ma a prima vista pare dotato di molla a spirale) dell'albero a camme su cui è applicato e ciò ,secondo il sig alfred weber della Borg warner, lo rende più veloce e più efficente a qualsiasi numero di giri del motore. è attivo fin dai 500 giri al minuto, non risente della basse tenperature non essendo dotato di circuito idraulico, riduce le perdite rispetto ai tradizionali variatori finora proposti , elimina il consumo d'olio da essi indotto.

A breve verrà adottato da ulteriori 5 nuovi clienti

Modificato 24 Febbraio 2009 da simonepietro