Biesse Racing Bergamo

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A45S STAGE3 - IL 2000 PIU' PERFORMANTE DI SEMPRE

Vediamo oggi uno degli ultimi progetti sfornati dai nostri banchi prova: A45S W177 Stage3!

Su questa vettura, lo Stage3 richiede tre componenti: un downpipe (con o senza catalizzatore 200cpsi), un kit di aspirazione e una turbina maggiorata, per questo progetto in particolare è stata scelta una turbina ibrida TTH550 con lavorazione del core della turbina Garrett originale. 

Il target di potenza ottenuto è ai limiti dell’incredibile su questa (boiling, aggiungeremmo) hot-hatch: 557 cavalli e 655Nm di coppia motrice!

Vediamo come sia possibile che, da un 2.0L 4 cilindri turbo benzina, si ottengano potenze superiori ai 275 cv/L, valori molto vicini a quelli di una MotoGP ma su una vettura ad uso stradale!

Iniziamo analizzandone il propulsore, sigla M139 della casa di Affalterbach, tornando indietro nel tempo.

6 Giugno 2019: tramite un comunicato ufficiale, Mercedes-Benz annuncia l’imminente arrivo di un nuovo propulsore atto a sostituire l’uscente (con ottime credenziali) M133 della A45 W176. La filosofia “One man, One engine”, tipica di AMG, viene rivista contestualmente a questo nuovo progetto: nasce quindi una nuova linea produttiva, modulare e ottimizzata per ridurre praticamente a zero l’errore tipico di una catena di montaggio umana. Manualità e tecnologia si fondono così per offrire il meglio di entrambi i mondi, con dati molto promettenti già sulla carta. 

Il nuovo M139 presenta una curva di coppia simile a quella di un motore aspirato, con un valore costante per un arco di 5000-5250rpm, ottenuta grazie ad un meticoloso lavoro di torque shaping. I progettisti, inoltre, hanno ottimizzato la meccatronica per garantire un’erogazione corposa già dai bassi regimi, con un’aumento di coppia agli alti, permettendo un regime massimo di ritazione di 7200 giri al minuto. 

Condivide il design progettuale dell’M260, propulsore della A35 AMG W177: stessi alesaggio e corsa (e quindi cilindrata, 1991cc), design closed-deck (per una migliore dissipazione termica e un’ottima rigidità strutturale), configurazione trasversale e stessi materiali (leghe di alluminio per basamento e testa, prevale in entrambi l’alluminio 6061 con trattamento termico di tempra T6). 

Due le differenze principali: anzitutto il rapporto di compressione, 9,0 : 1 per l’M139 e 10,5 : 1 per l’M260, che permette al primo di operare con pressioni di sovralimentazioni più elevate; e la peculiarità principale che risiede nel posizionamento del propulsore stesso: rispetto all’M260 (e al predecessore M133), l’M139 è ruotato di 180° attorno al proprio asse verticale. 

Ciò significa che il turbocompressore e il collettore di scarico sono posizionati posteriormente, sul lato del firewall che separa il vano motore dall’abitacolo. Il sistema di aspirazione è quindi collocato nella parte anteriore, così come  l’intercooler. 

Questa configurazione consente di ottenere una sezione frontale il più possibile ribassata e aerodinamicamente vantaggiosa. Inoltre, il nuovo layout permette condotti dell’aria migliorati, con percorsi più brevi e meno deviazioni, sia sul lato aspirazione sia su quello di scarico.

Il nuovo turbocompressore, di tipo twin-scroll, è dotata di condotti separati del collettore di scarico, questa soluzione consente di convogliare separatemente i gas di scarico verso la turbina. L’obiettivo è evitare che i singoli cilindri si influenzino negativamente durante le fasi di carico e migliorare il ciclo dei gas. Il risultato è una coppia più elevata ai bassi regimi e una risposta estremamente rapida. Questa configurazione viene mantenuta anche nella lavorazione Stage3.

Inoltre, per la prima volta su un 4 cilindri Mercedes, gli alberi del compressore e della turbina sono supportati da cuscinetti a rulli, analogamente alla versione top di gamma del motore AMG V8 da 4.0 litri. I cuscinetti a rulli riducono al minimo l’attrito meccanico all’interno del turbocompressore. Di conseguenza, il turbo risponde con maggiore prontezza e raggiunge più rapidamente la sua velocità massima di 169.000 giri/min, diminuendo al contempo la rumorosità stessa del componente per un maggiore comfort degli occupanti. La pressione di picco, così, è elevata già di serie: massimo 2.1 bar (1.9 bar per le prime A45 non S, limitata elettronicamente). 

Nel propulsore specifica M139I (vetture AMG con sigla E-performance, solitamente con motore in posizione longitudinale), ulteriori accorgimenti sono stati implementati: la turbina opera come una MGU-H, recuperando l’energia cinetica dei gas di scarico (girante calda) in condizione di veleggio/basso carico convertendola in energia chimica da immagazzinare nel pacco batteria, bypassando la girante fredda tramite una seconda “wastegate”. Ulteriori approfondimenti su questo specifico propulsore seguiranno più avanti. 

L’intero basamento è realizzato inoltre in alluminio tramite colata in lingotteria, in stampi raffreddati ad acqua. Questo garantisce al componente, una volta terminato il raffreddamento, che avviene proprio grazie a questa scelta molto rapidamente, una struttura interna a grano fine, che dona al basamento proprietà di resistenza estremamente elevate. 

L’albero motore è realizzato in acciaio forgiato allegerito, i pistoni in alluminio forgiato. Per ridurre la resistenza per attrito, una lega al ferro-carbonio fusa tramite arco elettrico viene spruzzata sulla superficie delle pareti del cilindro mediante unità a nanoparticelle, una soluzione di cui abbiamo già parlato nell’applicazione BMW sul propulsore B58 analizzato in questo articolo. In questo modo, l’interno del cilindro assume una finitura estremamente liscia, simile a uno specchio. Questa soluzione, dalla casa di Stoccarda, è stata applicata per la prima volta nel motore OM642LS, 3.0L V6 turbodiesel montato nelle 300/350 CDI dei primi anni ’10. 

La coppa dell’olio inoltre è dotata delle cosidette “baffle plates”, paratie anti-sbattimento, che, nonostante l’elevata capacità, garantiscono una lubrificazione adeguata a tutte le componenti del propulsore anche sotto elevate accelerazioni laterali. 

IL KIT STAGE3

Analizzate le scelte tecniche che rendono questo propulsore così versatile, scendiamo quindi nei dettagli del nostro Kit Stage3. 

Il kit installato comprende: 

  • Downpipe con catalizzatore 250cpsi, di produzione Capristo
  • Aspirazione completa Eventuri, comprensiva di Inlet in carbonio
  • Turbina ibrida TTH550 
  • CPC sbloccata e programmata secondo nostra specifica
  • Calibrazione ECU Stage3 sviluppata internamente su banco di ultima generazione Dynomag di Magic Motorsport

I risultati sono impressionanti: 550 cavalli e 655Nm di coppia motrice!

Lo sblocco e riprogrammazione della CPC, soluzione sviluppata internamente qui a Bergamo, permette sia di rimappare la TCU del cambio ond’evitare slittamenti del pacco frizione, sia di rimuovere il limitatore di velocità di casa madre, sia di aggiornare i display sportivi, inserendo i valori di coppia e potenza massima corretti.