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 Il motore Modulare.

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Albe78
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MessaggioTitolo: Il motore Modulare.   Gio Ago 26, 2010 11:34 am

Motore Modulare




Con questo nome si sono indicati in Italia i motori a combustione interna parzializzabili.
La parzializzazione è una tecnica di regolazione adottata nelle turbine ad azione per regolare la potenza a valori molto bassi rispetto ai livelli nominali.
Nelle turbine si suddivide la corona ugelli del primo stadio in tanti settori alimentati indipendentemente, e, per ridurre la potenza, si escludono alcuni settore chiudendo le rispettive valvole di ammissione.
Nei motori a combustione interna gli elementi che intervengono in parallelo sono i cilindri, e quindi la parzializzazione è rivolta all'esclusione di uno o più cilindri.
A causa del funzionamento periodico del motore, esistono vincoli piuttosto rigidi al numero di cilindri su cui si interviene, dovendo comunque garantire una accettabile regolarità del momento motore. Nei motori a combustione interna si possono usare tre tecniche:

  • parzializzazione del combustibile: in un motore alimentato ad iniezione multi-point, si esclude l'alimentazione ad alcuni iniettori;
  • parzializzazione della carica: si mantengono chiuse per tutto il ciclo le valvole di aspirazione escarico di alcuni cilindri;
  • parzializzazione della cilindrata: si arrestano gli stantuffi di alcuni cilindri.
Mentre l'ultima tecnica richiede pesanti interventi in sede di progetto del motore, e non è mai stata impiegata a livello industriale, le altre due sono state sporadicamente introdotte in produzione in Europa e in America negli anni '80. Attualmente solo la parzializzazione della carica è usata su alcuni motori giapponesi ad accensione comandata e su qualche vettura europea di lusso.
La figura mostra il dispositivo attuatore sviluppato negli USA dalla Eaton alla fine degli anni '70, che permette l'esclusione dell'alzata delle valvole.
Oggi si usano meccanismi di tipo diverso, integrati nei sistemi di distribuzione ad alzata e/o fase variabile.
La ricerca, di notevole impegno per i budget universitari, fu condotta nell'allora Istituto di Macchine dell'Università di Genova fra il 1976 ed il 1980 sotto la guida del prof. O. Acton.
Fu orientata agli aspetti di base, e permise di quantificate chiarito i vantaggi conseguibili in termini di risparmio energetico e di impatto ambientale. Furono studiati i principali problemi di progetto e di controllo tipici dei tre diversi modi di attuazione.
L'indagine non si limitò al banco prova motori, ma si estese alla strada.
Furono impiegate due diverse vetture, equipaggiate con sistemi di misura che oggi farebbero sorridere, ma che all'epoca, viste le difficoltà di operare con sistemi di acquisizione automatica in assenza di adeguate sorgenti di potenza elettrica, svolsero egregiamente le loro funzioni.
La figura mostra i risparmi di combustibile ottenuti al banco con la parzializzazione della carica.
Questa ricerca fu inoltre occasione per svolgere una approfondita indagine sulle modalità d'uso dei sistemi di trazione stradale nel traffico urbano.

Per motori modulari si intendono quei motori che in fase di progetto sono costruiti per equipaggiare più modelli con l'aggiunta o la sottrazione di ulteriori cilindri, ad esempio:

  • motori a 6 valvole (6V) che diventano a 8 valvole (8V) nel momento in cui vanno ad equipaggiare vetture di classe superiore
  • motori 4 cilindri che diventano 5 o 6

In genere ciò si ottiene prevedendo e spostando, in fase di fusione del monoblocco e delle o della testa, i relativi carter.
Un esempio pratico sono i motori delle Volvo serie 850, che hanno 5 cilindri, e l'auto era a trazione anteriore; detti motori sono stati derivati dalle Volvo serie V90, che di cilindri ne avevano 6 ed erano a trazione posteriore.
Motore modulare Volvo.
I motori modulari Volvo costituiscono un'ampia famiglia di motori a scoppio prodotti a partire dal 1990 dalla Casa automobilistica svedese Volvo.

Indice

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Caratteristiche e versioni [size=7][
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Vista di un motore modulare da 2.5 litri su una Volvo 850



Questa famiglia di motori nasce come gamma di fascia alta per equipaggiare i modelli Volvo di Segmento E dell'epoca. Il primo a debuttare è stato il 2.9 B6304S. Successivamente da questo motore vennero derivate anche versioni di cilindrata minore che nel giro di alcuni anni finirono per equipaggiare tutti i modelli della Casa di Göteborg. Inoltre, grazie all'alleanza commerciale con la francese Renault, che vigeva da diversi anni (basti pensare al motore PRV o al fatto che la Renault forniva già negli anni settanta i suoi motori per alcuni modelli Volvo), anche alcuni modelli Renault poterono montare un paio di questi propulsori.
Nonostante la varietà di versioni e di architetture dei motori modulari Volvo (all'interno della stessa famiglia possono essere a 4, a 5 o anche a 6 cilindri), non sono poche le caratteristiche in comune all'intera famiglia. Tra esse vi sono:

I motori modulari Volvo coprono un range di cilindrate che va da 1.9 a 3 litri. Tutte le versioni sono state costruite nello stabilimento di Skövde, non lontano dalla sede centrale della Casa. Di seguito viene riportata una breve descrizione di ogni versione.
B420 (1.9 litri) [modifica]


Sebbene sia stato sempre descritto come un 2 litri, questo motore è in realtà un 1.9. Si tratta della più piccola unità motrice appartenente ai motori modulari Volvo. Questa unità motrice è imparentata con il 2.4 B524, che ha debuttato nel 1992, ma a differenza di quest'ultima ha un cilindro in meno (4 anziché 5) e l'albero motore a 5 supporti di banco anziché 6. Come l'unità motrice più grande è caratterizzata da misure di alesaggio e corsa pari ad 83x90 mm, che in questo caso danno luogo ad una cilindrata totale di 1948 cc. Questo motore è stato proposto in più varianti profondamente diverse tra loro e descritte di seguito.
B4204S [modifica]


Le Safrane 2.0 16v post-restyling montavano il motore N7Q



Con questa sigla viene indicata la versione aspirata di base del 1.9 modulare Volvo. Questo motore è un 4 cilindri caratterizzato da un rapporto di compressione di 10.5:1, eroga una potenza massima di 140 CV a 6000 giri/min ed una coppia massima di 183 N m a 4500 giri/min. L'albero a gomiti è su 5 supporti di banco.
Quest'unità motrice rispettava le normative Euro 2 ed è stata tolta di produzione nel 2000 in vista dell'arrivo delle normative Euro 3 (che però non sarebbero entrate in vigore che a partire dal 1º gennaio 2001).
Questo motore è stato montato su:

È stato quindi utilizzato anche dalla Renault, che identificava questo propulsore con la sigla N7Q.
B4204S2 [modifica]


In vista delle normative Euro 3, la Casa svedese anticipò i tempi e già all'inizio del 2000 equipaggiò alcuni suoi modelli con questa nuova versione del 1.9 aspirato, che si differenziava dalla precedente per un leggero decremento della potenza massima, scesa a 136 CV a 5800 giri/min. Questo motore ha trovato applicazione sulle Volvo S40 e V40 Mk1 2.0 16v prodotte dal 2000 al 2004.
B4204T / B4204T2 / B4202T3 [modifica]


Le Volvo S40 prima serie montavano anche motori modulari da 2 litri sovralimentati



Con questa sigla viene indicata la variante sovralimentata del motore 1.9 modulare. La cilindrata è la medesima, ma il rapporto di compressione è sceso fino a 9:1. Grazie all'apporto di un turbocompressore corredato di intercooler, la potenza sale a 165 CV a 5250 giri/min, mentre la coppia massima è di 240 N m pressoché costanti tra 1800 e 4500 giri/min.
Questo motore ha trovato applicazione sulle Volvo S40 e V40 Mk1 2.0 T prodotte dal 1998 al 2003. Questo motore ha subito pochi aggiornamenti di dettaglio nel corso della sua carriera, che hanno finito per suddividere questo motore in tre sottovarianti tutto sommato assai simili tra loro.
B4204T5 [modifica]


Questa evoluzione del sovralimentato appena descritto è stata introdotta all'inizio del 2001 ed è andata a sostituire il precedente 1.9 Turbo da 200 CV (da 1855 cc, quindi un altro motore). In questo caso il rapporto di compressione è ulteriormente sceso, arrivando ad 8.5:1. La potenza massima era di 200 CV a 5500 giri/min, con una coppia massima di 300 N m a 2500 giri/min.
Questo motore è stato montato sulle Volvo S40 e V40 2.0 T4 prodotte dal 2001 al 2003.
B523 (2.3 litri) [modifica]


Questo motore è nato alcuni anni prima dei motori B420, ma ha avuto una carriera più lunga ed è stato tolto di produzione più tardi: esso si situa un gradino più in alto dei motori B420. È infatti un 5 cilindri in linea caratterizzato dall'alesaggio di 81 mm, ferma restando la corsa di 90 mm. La cilindrata totale è quindi di 2319 cc. L'albero motore ruota su 6 supporti di banco. Questo motore è stato prodotto in più varianti, le cui caratteristiche ed applicazioni sono riportate di seguito.
B5234FS [modifica]


Le Volvo S70 costituiscono un esempio delle applicazioni del motore B5234FS



In questa variante, l'unica aspirata del gruppo, il rapporto di compressione è pari a 10.5:1. La potenza massima raggiunge 163 CV a 6200 giri/min. Nel 1998, il propulsore ha usufruito di un leggerissimo aggiornamento, grazie al quale la stessa potenza è stata resa disponibile a 6000 giri/min. L'alimentazione ad iniezione era gestita da una centralina Bosch. Questo motore non è mai stato proposto su modelli destinati al nostro mercato, ma in altri Paesi è stato montato su:

B5234T [modifica]


Le Volvo 850 di punta montavano il 2.3 Turbo B5234T



Questa è una delle varianti sovralimentate che compongono la quasi totalità del gruppo dei motori B523. Qui il rapporto di compressione è stato ridotto da 10.5:1 ad 8.5:1. L'alimentazione è affidata ad una centralina Bosch. È presente anche un collettore di aspirazione a geometria variabile. La sovralimentazione avviene tramite un turbocompressore Mitsubishi TD04HL, coadiuvato da un intercooler aria/aria. La potenza massima raggiunge 226 CV a 5280 giri/min, con un picco di coppia pari a 300 N m a 2000 giri/min. Questo motore è stato montato sulla Volvo 850 2.3 T5 (1994-96).
B5234T2 [modifica]


È una versione depotenziata della precedente motorizzazione: erogava infatti 218 CV a 5100 giri/min, mantenendo invariate le altre caratteristiche. È stata proposta in alcuni mercati sulla Volvo 850 2.3 T5 tra il 1996 ed il 1997.
B5234T3 / B5234T4 [modifica]


Le S60 pre-restyling montavano motori 2.3 Turbo B5234T3



Sempre in alcuni mercati (tra cui l'Italia) e sempre tra il 1996 ed il 1997, la stessa Volvo 850 2.3 T5 è stata equipaggiata con l'unità 'B5234T3, un potente motore che, fermo restando il rapporto di compressione ad 8.5:1, ha visto salire la propria potenza fino a 250 CV a 5400 giri/min. La coppia massima, invece, raggiungeva i 350 N m costanti in un range compreso tra i 2400 ed i 5000 giri/min. Il propulsore era dotato anche di dispositivo overboost.
Qualche anno dopo, lo stesso motore è stato riproposto in una edizione leggermente aggiornata, e consistente nel poter erogare la stessa potenza a 5400 giri/min. In questa configurazione, il motore prese la sigla B5234T4 e venne montato su:

B5234T5 [modifica]


La bella coupé C70 prima serie montava anche un motore B5234T5



Questo motore è stato introdotto nel 1995 su alcuni mercati e nel giro di pochi anni si è esteso in diversi altri Paesi europei (tra cui l'Italia, a partire dal 1997).
Gli aggiornamenti hanno fatto in modo da limitare leggermente la potenza massima, che è scesa così a 240 CV a 5300 giri/min, con un picco di coppia pari a 330 N m a 2000 giri/min. Sempre presenti lo scambiatore di calore e l'overboost.
Questo motore è stato montato su:

B5234T7 [modifica]


Quest'unità è stata l'ultima in ordine cronologico ad essere lanciata e fra i 2.3 modulari Volvo sovralimentati è la meno potente. Eroga infatti 200 CV a 5200 giri/min. Tale motorizzazione non è stata proposta nel mercato italiano, ma in altri mercati, e precisamente sui modelli:

  • Volvo S60 Mk1 2.3 T (2000-04);
  • Volvo XC70 2.3 T (2000-04).

B524 (2.4 litri) [modifica]


Questo motore è strettamente imparentato con il 1.9 B420, descritto precedentemente. Le misure di alesaggio e corsa sono infatti identiche (83x90 mm): il 1.9, però, è arrivato dopo, mentre il 2.4 è stato introdotto nel 1992.
La cilindrata è di 2435 cc. Del motore B524 sono esistite tre varianti, due aspirate ed una sovralimentata.
B5244S [modifica]


La prima variante a debuttare è stata un aspirato dal rapporto di compressione pari a 10.3:1. La sua potenza massima era di 170 CV a 5900 giri/min, con una coppia massima di 222-230 N m a 4600 giri/min. Questo motore ha trovato applicazione su diversi modelli Volvo e su un modello Renault. Presso la Casa francese questo motore era noto con la sigla N7U. Di seguito, ecco le applicazioni:

  • Renault Safrane 2.4 RXT (1996-2000);
  • Volvo C30 2.4 20v (dal 2006);
  • Volvo S40/V50 2.4 170CV, non in Italia (dal 2004);
  • Volvo 850 2.5 20v GLT 170CV (1992-97);
  • Volvo S70 2.4 170CV (1999-2000);
  • Volvo S60 Mk1 2.4 170CV (dal 2000);
  • Volvo V70 Mk1 2.4 170CV (1997-2000);
  • Volvo V70 Mk2 2.4 170CV (2000-07);
  • Volvo C70 Mk1 2.4 170CV (1999);
  • Volvo C70 Mk2 2.4 170CV (dal 2006-08);
  • Volvo S80 Mk1 2.4 170CV (1998-2006).

B5244S2 [modifica]


Questa è una variante sensibilmente depotenziata dell'unità precedente. La sua potenza massima raggiunge infatti 140 CV già a soli 4500 giri/min, con una coppia massima di 220 N m a 3000 giri/min. Il rapporto di compressione è rimasto invariato a 10.3:1.
Questo motore è stato montato su:

  • Volvo S40/V50 2.4 140CV (2004-08);
  • Volvo 850 2.5 (1995-97);
  • Volvo S70 2.4 140CV (1999-2000);
  • Volvo S60 Mk1 2.4 140CV (dal 2000);
  • Volvo C70 Mk2 2.4 140CV (dal 2006);
  • Volvo V70 Mk1 2.4 140CV (1997-2000);
  • Volvo V70 Mk2 2.4 140CV (2000-07);
  • Volvo S80 Mk1 2.4 140CV (1998-2006).

B5244T3 [modifica]


Delle tre varianti dei 2.4 B524 modulari Volvo, questa è l'unica sovralimentata: dopo aver opportunamente abbassato il rapporto d compressione a 9:1, è stato montato un turbocompressore a bassa pressione corredato di intercooler, grazie al quale la potenza massima ha raggiunto 200 CV a 6000 giri/min, un valore non molto elevato per un 2.4 sovralimentato, ma che si spiega con la vera esigenza dei progettisti Volvo di realizzare in realtà un propulsore ricco di coppia. Ed infatti i 285 N m di punta garantiti dal propulsore vengono raggiunti già a 1800 giri/min, facendo di questo propulsore un'unità molto elastica.
Quest'unità motrice è stata montata su:

  • Volvo V70 Mk2 2.4T (2000-03);
  • Volvo XC70 2.4T (2000-02);
  • Volvo S60 Mk1 2.4T (2000-02).

Una sottovariante leggermente depotenziata erogava 193 CV di potenza massima e 270 N m di coppia massima, ed è stato montato sulle Volvo C70 Mk1 2.4T, sia in versione coupé che in versione cabriolet, prodotte dal 1997 al 2006.
B525 (2.5 litri) [modifica]


La Volvo S60 R monta il più potente tra i motori modulari Volvo, il 2.5 litri turbo di 300 CV



Questo motore non è altro che una versione a corsa allungata del motore B524. Infatti, lasciando invariata la misura dell'alesaggio, è stata allungata la corsa di 3.2 mm, arrivando così a 93.2. La cilindrata totale è lievitata quindi a 2512 cc.
Tra le novità introdotte con questo motore, che ha esordito nel 2002, sono da ricordare il collettore di aspirazione in lega di alluminio e la fasatura variabile.
Il motore B525 è stato proposto in tre varianti fondamentali, tutte sovralimentate a diversi livelli di pressione a seconda della variante stessa.
B5254T2 [modifica]


La prima variante è caratterizzata da un rapporto di compressione pari a 9:1. La potenza massima raggiunge 208 CV a 5000 giri/min, e la coppia massima è di 320 N m a soli 1500 giri/min. Questo motore ha tra l'altro sostituito un altro modulare, il 2.9 B6294S, ed è stato montato su:

  • Volvo S60 Mk1 2.5 T AWD (dal 2002);
  • Volvo S80 Mk1 2.5 T (2004-06);
  • Volvo V70 Mk2 2.5 T (2002-07);
  • Volvo XC70 Mk2 2.5 T (2002-07);
  • Volvo XC90 2.5 T (2002-06).

Dal prima metà del 2006, la potenza è stata ridotta a 200 CV a 4800 giri/min, con coppia massima di 300 N m a 1500 giri/min. In questa nuova configurazione, il propulsore ha trovato applicazione su:

  • Volvo V70 Mk3 2.5 FT (dal 2007);
  • Volvo S80 Mk2 2.5 FT (dal 2006).

B5254T3 [modifica]


Questa è la variante intermedia: il rapporto di compressione è identico a quello dell'unità B5254T2, e così anche il valore di coppia massima. Cambia la potenza massima, che sale a 220 CV a 5000 giri/min. Questo motore, nel 2007, ha conosciuto un incremento di potenza, passata a 230 CV.
Le applicazioni di tale propulsore sono:

  • Volvo C30 2.5 T5 (dal 2006);
  • Volvo S40/V50 2.5 T5 AWD (dal 2004);
  • Volvo C70 MK2 2.5 T5 (dal 2006).

B5254T4 [modifica]


Questa sigla cela la variante di punta del 2.5 Turbo modulare, nonché la variante più potente tra i modulari Volvo stessi. Questa unità motrice è caratterizzata da un rapporto di compressione abbassato ad 8.5:1 e dalla pressione di sovralimentazione aumentata (fino a 2 bar). La potenza massima raggiunge 300 CV a 5500 giri/min, con un picco di coppia pari a 400 N m a 1950 giri/min. Questo motore è stato montato su:

  • Volvo S60 2.5 R (2003-07);
  • Volvo V70 Mk2 2.5 R (2003-07).

B625: 2.5 litri [modifica]


Le Volvo 960 2.5 montavano il motore B6254S



Il motore B525 non è stato l'unico 2.5 a far parte della famiglia dei modulari Volvo: ne è esistito un altro, molto diverso, la cui principale differenza è strutturale e consiste nell'architettura a 6 cilindri in linea. Questo motore è stato introdotto nel 1995 con la sigla B6254S. Le sue misure di alesaggio e corsa erano di 81x80 mm, per una cilindrata complessiva di 2473 cc. Più in dettaglio, questo 2.5 a 6 cilindri è il risultato di un processo di "miniaturizzazione" del motore B6304S, le cui misure di alesaggio e corsa erano di 83x90 mm. Il motore B6254G era caratterizzato da un rapporto di compressione di 10.5:1 ed erogava una potenza massima di 170 CV a 5700 giri/min, mentre la coppia massima era di 230 N m a 4400 giri/min.
Questo motore è stato proposto anche nella variante ottimizzata per un utilizzo senza catalizzatore, prevista nei Paesi che non fanno uso di carburanti senza piombo. Tale variante è nota come B6254G. In ogni caso, indipendentemente dalla sigla utilizzata, questo motore è stato montato sulle Volvo 960 2.5 24v (1995-97).
B628: 2.8 litri [modifica]


I SUV Volvo XC90 hanno montato anche motori B6284T



Il motore B628 è stato introdotto alla fine degli anni novanta, ed è stato ottenuto in pratica dall'allungamento della corsa del 6 cilindri 2.5 appena visto. La corsa è stata infatti riportata agli originari 90 mm. Con queste misure (81x90 mm), la cilindrata è potuta salire a 2783 cc. Questo motore è stato proposto in un'unica variante, siglata B6284T, sovralimentata da doppio turbocompressore con due intercooler, caratterizzata da un rapporto di compressione di 8.5:1, ed in grado di erogare 272 CV di potenza massima a 5400 giri/min, con un picco di coppia pari a 382 N m a 2000 giri/min. Questo motore è stato montato su:

  • Volvo S80 Mk1 2.8 T6 (1998-2001);
  • Volvo XC90 2.8 T6 (2003-05).

B630 e B629: 2.9 litri [modifica]


La Volvo S80 prima serie è uno dei modelli che montavano il motore 6 cilindri modulare da 2.9 litri



Queste due sigle rappresentano il top di gamma dei motori modulari Volvo. Queste motorizzazioni sono state riservate alle vetture di punta della gamma e sono state le capostipiti dei modulari Volvo. Tutti questi motori sono caratterizzati, oltre che dall'architettura a 6 cilindri, anche da misure di alesaggio e corsa pari ad 83x90 mm, che poi sono le stesse che si ritrovano anche sul 2.4 B524 e sul 1.9 B420. Nel caso del 6 cilindri, la cilindrata è di 2922 cc.
Questi motori sono stati proposti in tre varianti, così caratterizzate.
B6304S [modifica]


Questa sigla cela il primo 6 cilindri modulare Volvo della storia. Ha debuttato nel 1990 ed era caratterizzato da un rapporto di compressione di 10.5:1. La potenza massima era inizialmente di 204 CV a 6000 giri/min, con una coppia massima di 267 N m a 4200 giri/min.
Questo motore è stato montato su:

  • Volvo S80 Mk1 2.9 24v (1998-2002);
  • Volvo 960 2.9 24v (1990-98).

Alcuni modelli Volvo sono stati equipaggiati da una sottovariante depotenziata di questo motore, che erogava 180 CV. Tra questi vi sono le Volvo S90 e V90 2.9 24v, prodotte nel 1998.
B6294S [modifica]


Questa è una versione aggiornata del precedente B6304S. La differenza principale consiste nell'arrivo della fasatura variabile, assente sul precedente 2.9, la quale ha permesso di ottimizzare i consumi di carburante e di incrementare leggermente la coppia motrice, il cui valore massimo è passato da 267 a 281 N m a 4200 giri/min. La potenza massima, invece, è di 194 CV a 6000 giri/min. Questo motore ha trovato applicazione sulla Volvo S80 Mk1 24v (2003-04). È stato sostituito dal modulare B5254T2.
B6294T [modifica]


È l'unica variante sovralimentata dei modulari Volvo da 2.9 litri, ed ha sostuituito l'unità B6284T. Anche in questo caso la sovralimentazione avviene grazie a turbocompressori a bassa pressione dotati di intercooler. La potenza massima raggiunge 272 CV a 5200 giri/min, con un picco di coppia massima pari a 380 N m pressoché costanti tra 1800 e ben 5000 giri/min.
Questo motore ha trovato applicazione su:

  • Volvo S80 Mk1 2.9 T6 (2001-06);
  • Volvo XC90 2.9 T6, solo in alcuni mercati (dal 2003).


IL MOTORE MODULARE
[b]



“Fra i vari problemi che ancora oggi affliggono i motori ad accensione comandata (ciclo otto), ve n'è uno particolarmente importante che riguarda il rendimento del motore, cioè la sua capacità di trasformare in lavoro meccanico una percentuale il più possibile elevata dell'energia calorifica potenzialmente disponibile nel carburante.
Infatti, durante la normale marcia su strada il rendimento del motore di un qualsiasi veicolo non è mai costante ed il suo valore si modifica moltissimo e rapidamente (in funzione del regime e dell'apertura della farfalla) raggiungendo in genere il massimo solo in condizioni di piena ammissione (farfalla tutta aperta) e all'incirca attorno al regime di coppia massima.


Statisticamente però le condizioni di piena ammissione (con riferimento all'uso medio della vettura, specie se di cilindrata medio-alta) si verificano con frequenza nettamente inferiore rispetto al funzionamento ai carichi medi e medio-bassi (farfalla semi aperta – traffico urbano e suburbano).
Ne deriva che nella maggior parte dei casi i motori delle nostre auto funzionano con rendimenti molto bassi.
A riprova di quanto affermato possiamo osservare l'andamento generale dei consumi specifici di un motore a 4 tempi: essi variano fra un minimo di 180 g/cvh in condizioni di piena ammissione ed attorno al regime di coppia massima e massimi di 300-500 g/cvh nelle altre situazioni.

Le cause di questo fenomeno sono da ricercarsi soprattutto nel fatto che attualmente la potenza del propulsore viene regolata dal pilota parzializzando la quantità di aria aspirata per ogni ciclo, cosa che genera una depressione a monte della valvola di aspirazione in grado di consumare parte dell'energia necessaria per l'immissione nella carica di miscela nel cilindro.
Si ha così una forte dissipazione che per le basse produzioni di potenza penalizza molto il rendimento.
Va aggiunto che la bassa densità della miscela immessa nel cilindro ai carichi medio-bassi e bassi ostacola la rapida e regolare propagazione della combustione (fronte di fiamma), con conseguente ulteriore dissipazione di energia sotto forma di energia termica.


A questo punto è chiaro che se si riuscisse ad ottimizzare il rendimento del motore nelle diverse situazioni di marcia si arriverebbe automaticamente ad una grossa riduzione dei consumi senza penalizzare le prestazioni della vettura.
Proprio in quest'ottica l'Alfa Romeo ha recentemente sviluppato, nell'ambito delle ricerche finanziate dal CNR, un motore che abbinando fra loro i concetti di sovralimentazione e modularizzazione è in grado se non di risolvere perlomeno di contenere i termini del problema.
Il costo di questo programma di ricerca, supportato all'80% da finanziamento pubblico, ammonta a circa 3 miliardi di lire.


Prima di descrivere l'ultima versione del motore, che è da ritenersi definitiva per quanto riguarda sia l'architettura sia la logica di funzionamento e di controllo, vediamo assieme cosa si intende per “Modularizzazione” e quali sono state le fasi propedeutiche dell'attività di ricerca (alcune svolte dall'Alfa Romeo per proprio conto) che hanno portato a questo tipo di scelta.


La regolazione per la modularizzazione consiste sostanzialmente nel vincolare il numero di cicli attivi prodotti nell'unità di tempo dal motore alla richiesta di potenza da parte del pilota.
Per ottenere ciò ai bassi carichi si opera una diminuzione del numero dei cilindri attivi del motore agendo sull'alimentazione, che viene esclusa in alcuni dei cilindri stessi.
Ciò permette di far lavorare agli altri con carichi medio-alti ottimizzandone di conseguenza lo riempimento e migliorandone la combustione.
Il loro rendimento risulta così aumentato. I vantaggi derivanti dalla modularizzazione si avvertono soprattutto ai bassi carichi, nonostante un'intrinseca diminuzione del rendimento meccanico del sistema dovuta ai cilindri inattivi che sono trascinati dagli altri.


Nel 1981 fu allestita una flotta sperimentale di dieci taxi che svolsero regolare servizio pubblico nella città di Milano.






La vettura impiegata era l'Alfetta 2000 e la modularizzazione era ottenuta escludendo di volta in volta due cilindri.
Il motore, aspirato, aveva un rapporto di compressione (R.C.) 9 e camere di combustione emisferiche.
Successivamente, sempre sullo stesso tipo di motore, furono analizzate e provate varie soluzioni di modularizzazione e di parcellizzazione del combustibile; al fine di valutare l'influenza del rapporto di compressione su consumi, emissioni allo scarico e prestazioni e per pervenire ad un adeguato software di regolazione e controllo.
Questa ricerca inoltre permise la scelta dei sensori e degli attuatori più idonei (a minima inerzia di risposta) e la verifica delle diverse combinazioni di funzionamento dei cilindri.


Nel frattempo furono avviate anche le sperimentazioni sul motore a 6 cilindri a V (2500 Alfetta GTV) e fu allestito un prototipo funzionante su vettura caratterizzato da alimentazione aspirata su entrambe le bancate e da un alto rapporto di compressione (R.C. 13).





Per pervenire ad una scelta ottimale della camera di combustione, si allestirono e provarono anche motori prototipo dotati di camere tipo Heron (R.C. 13) ed emisferiche (R.C. 12).
La soluzione con camera di combustione tipo Heron diede luogo però a fenomeni di detonazione alle alte velocità (causate da insufficiente smaltimento del calore prodotto durante la fase di scoppio) che portavano a principi di grippaggio.


Il ridisegno della camera e della testa del pistone, non che l'ottimizzazione del flusso del liquido di raffreddamento, permisero di eliminare, almeno in buona parte, tali inconvenienti, ma la scelta finale cadde comunque sulla camera di combustione di tipo emisferico, per la quale furono effettuate, dapprima al freno dinamometrico e poi su vettura, tutte le prove necessarie alle completa definizione delle principali grandezze motoristiche (rapporto aria/combustibile, anticipo di accensione, ecc.) e dell'algoritmo che sovrintende alla logica modulare (zone di funzionamento a 3 o 6 cilindri attivi e transitori).


Si arrivò così alla definizione dell'ultima versione del motore, per il cui prototipo definitivo ci si è avvalsi del motore 6V 2500cc dell'Alfa 90.


L'allestimento prevede che le due bancate di tre cilindri siano così realizzate:


-la bancata sinistra (cilindri 4-5-6) è aspirata, ad alto rapporto di compressione (R.C. 12) ed è destinata al funzionamento continuativo. L'alto rapporto di compressione consente un notevole risparmio di combustibile alle velocità medie e basse ed in particolare nell'impiego cittadino;


-la bancata destra (cilindri 1-2-3) è invece sovralimentata (R.C. 8,3) ed è caratterizzata da funzionamento intermittente.


In evidenza, nella vista dall'alto, la centralina elettronica con le sue due schede di logica e di potenza.




La vista frontale è dominata dalla presenza dello scambiatore di calore. Sulla bancata destra (osservando appunto frontalmente) il turbocompressore....





... che vediamo meglio qui. Notare in questo trio di foto la notevole compattezza del propulsore, disturbata solo da turbo e spinterogeno.





La bancata sovralimentata, inattiva e trascinata ai carichi parziali, entra in funzione per la richiesta di alte prestazioni, quando i valori combinati dell'angolo di apertura della farfalla e del numero di giri (letti ed integrati da una centralina elettronica) superano il limite massimo previsto per il funzionamento con i soli tre cilindri ad aspirazione naturale.
Essa permette di aumentare la potenza massima disponibile fino a 192 cv a 5800 giri/minuto (contro i 160 cv della versione base) e coppia massima a 26 kgm a 4500 giri/minuto.
Inoltre tale bancata è alimentata in maniera costante per mezzo di un turbocompressore Garrett T2 azionato dai gas di scarico della bancata aspirata, dotata, allo scopo, di un collettore di scarico progettato in modo da massimizzare il rendimento della turbina.
Al raffreddamento dell'aria uscente dal turbo provvede uno scambiatore di calore di tipo aria/aria.


Da un punto di vista alimentazione ed accensione le due bancate sono completamente indipendenti: i circuiti di alimentazione del combustibile e dell'aria sono infatti separati, come pure la regolazione e la gestione dell'anticipo di accensione e dell'iniezione di combustibile.
Esse risultano, pertanto, costantemente alimentate in modo ottimale, ricevendo la quantità di benzina strettamente necessaria al momento e dispongono anche del correttore dell'angolo di anticipo.
Il sistema di controllo elettronico, basato su di un microprocessore Intel 8051 dotato di banchi di memoria da 8Kbytes, sovrintende all'apertura delle valvole a farfalla, all'avviamento ed al mantenimento di un regime costante per il funzionamento al minimo.
Inoltre il sistema governa e gestisce le zone di funzionamento a 3 ed a 6 cilindri attivi.


Per quanto riguarda i transitori che, come noto, sono i più difficili da gestire, il prototipo presentava problemi di guidabilità rispetto alla vettura di serie soprattutto nel passaggio da 3 a 6 cilindri.
Furono studiate numerose soluzioni per assicurare l'attivazione e la disattivazione progressive della bancata destra, fra le quali meritano di essere ricordate quelle basate sulla riduzione dell'anticipo di accensione della bancata sovralimentata e sull'apertura della valvola waste-gate del compressore.
La soluzione decisiva fu comunque individuata nella separazione dei gruppi di aspirazione delle due bancate mediante l'adozione di un sistema a tre farfalle (una per cilindro) per quella aspirata ed un sistema monofarfalla per quella sovralimentata.
Il monofarfalla è poi azionato da un motorino passo-passo gestito dal sistema di regolazione centrale e tutto il sistema nel suo complesso consente di eliminare quasi completamente i disturbi di guidabilità nei transitori e di realizzare un'ulteriore riduzione dei consumi poiché, mantenendo tutto aperto il monofarfalla, diminuiscono le perdite di pompaggio nella bancata trascinata.


Le prove su vettura, come constatato anche da chi scrive, hanno dato risultati più che soddisfacenti ed il passaggio da 3 a 6 cilindri e viceversa, non dà luogo a vibrazioni di particolare intensità, né a problemi di guidabilità.
La riduzione dei consumi inoltre sta confermando i risultato delle prime sperimentazioni al banco e le ipotesi di progetto.
Può essere indicativo notare che con funzionamento a 3 cilindri aspirati si è raggiunta una velocità di 162 km/h.


Inoltre la riduzione dei consumi, valutata sul ciclo Europa Ece 15, risulta del 34% circa rispetto al normale motore di serie (6 cilindri aspirati con R.C. 9).


La modularizzazione rappresenta quindi, soprattutto per le vetture del segmento altro dell'attuale gamma, una soluzione di grande interesse e validità al fine di consentire un impiego cittadino con consumi contenuti, senza rinunciare al comfort ed alle prestazioni proprie delle vetture di questa classe.”


SCHEMA DI FUNZIONAMENTO


“Per capire meglio il principio di funzionamento di questo motore ricorriamo ad uno schema esemplificativo.





Su tutti i motori a 4 tempi la potenza erogata è controllabile dal pilota mediante l'acceleratore, parzializzando il condotto di aspirazione dei vari cilindri.
Tutti però lavorano congiuntamente e pertanto forniscono la stessa potenza unitaria che, moltiplicata per il numero dei cilindri stessi, da appunto la potenza totale richiesta dal guidatore.
Ciò però provoca gli inconvenienti già descritti sopra.


Nel motore Alfa Romeo, invece, finchè il pilota chiede poca potenza questa viene fornita dalla bancata di sinistra i cui cilindri pertanto lavorano sempre in condizioni di parzializzazione ridotta e di conseguenza con buoni rendimenti.
La bancata destra invece resta inattiva perchè non riceve carburante (i suoi organi meccanici però si muovono in quanto solidali con l'albero motore).
Quando la potenza richiesta dal pilota supera un certo valore il computer inizia ad alimentare anche la bancata destra che, da quel momento, comincia a produrre lavoro. Il suo funzionamento pertanto non è continuativo ed il fatto che sia sovralimentata dal turbocompressore azionato dai gas di scarico della bancata opposta (essa pertanto non risente di contropressioni allo scarico) gli permette di raggiungere elevati livelli di potenza specifica.


Va precisato che lo schema qui sopra riportato è riferito ad una delle prime versioni del motore e come si può notare la parzializzazione dell'aspirazione era ottenuta tramite due farfalle, una per ogni bancata.
Successivamente tale soluzione è stata modificata e per la bancata aspirata si è fatto ricorso ad un gruppo di tre farfalle (una per ogni cilindro) poste a monte dei collettori di aspirazione. Inoltre, l'aria uscente dal turbo prima di essere avviata ai cilindri viene raffreddata da uno scambiatore di calore.
In pratica una vettura dotata di questo motore è come se fosse equipaggiata con due motori a tre cilindri, uno dei quali interviene solo quando necessario.”


IL SISTEMA NERVOSO DEL MODULARE


“Vediamo ora in questo schema l'insieme dei sensori e degli attuatori che presiedono e controllano il funzionamento del modulare.





A sinistra sono stati raggruppati i sensori, alcuni dei quali sono sdoppiati, in modo che i punti di controllo delle due bancate risultino indipendenti fra loro.


Sensore giri e fase motore: permette al computer di bordo di conoscere istantaneamente il regime di rotazione e, grazie al segnale fornito dal sensore di inizio ciclo motore, la posizione istantanea dell'albero motore e di conseguenza quella di tutti gli organi meccanici ad esso collegati.


Sensore angolo farfalla: ogni bancata ne utilizza uno; il computer attraverso di essi può rilevare la posizione delle farfalle. Tale dato, insieme ai valori della pressione e della temperatura aria, viene poi utilizzato per individuare in modo preciso la quantità di aria aspirata nei cilindri e di conseguenza la quantità di carburante da iniettare in ciascun cilindro.


Sensori pressione assoluta: leggono la pressione nei condotti di aspirazione di ciascuna bancata e quello relativo alla bancata sovralimentata controlla la waste-gate.


Sensori di temperatura aria: permettono di rilevare la temperatura dell'aria in prossimità dei collettori di aspirazione a monte degli iniettori.


Sensore di temperatura acqua di raffreddamento: la sua funzione è basilare durante il periodo di riscaldamento del motore per il controllo del regime di minimo.


Sensore di detonazione: montato sulla bancata sovralimentata provvede a variare l'anticipo nel caso insorgessero fenomeni di detonazioni e nei casi più gravi concorre all'azionamento della waste-gate.


Sensori di posizione acceleratore: permette al computer di valutare la richiesta di potenza effettuta dal pilota e quindi di decidere se alimentare o meno la seconda bancata”.


Fine.
Questo è tutto quello che ho trovato sul motore modulare buona lettura.

da: http://glberta.altervista.org/MotMod.html
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Gio Ago 26, 2010 4:13 pm

Devo leggerlo , ma ti anticipo i complimenti 🐘
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Gio Ago 26, 2010 9:58 pm

idem anche io ho letto in parte! ma questo è quel sistema che dicevate del alfa nei taxi esatto?
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Ven Ago 27, 2010 9:21 pm

Si è un sistema messo a punto negli anni 80 e fu allestita una flotta di 10 taxi con questo motore a scpo sperimentale.Grazie dei complimenti ma non stta un idea mia io non coniscevo nemmeno l esistenza di questo motore mi ha illuminato STE 75 è lui che mi porttao a conoscenza di quetso motore.
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Mer Ott 06, 2010 7:27 pm

bel lavoro Albe...scusami se arrivo in ritardo, ma l'importante e' arrivare...
Era proprio di questo motore che ti avevo accennato, ma la parte che non riguarda l'Alfa, non la conoscevo...
gran bel lavoro 🐘 🐘
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Mer Ott 06, 2010 8:31 pm

Grazie mi sono messo alla ricerca ed ho trovato per fortuna il tutto.
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Mer Ott 13, 2010 1:28 am

Bellissimo topic come sempre in questo bel Forum!! Ma auto storiche con questo motore se ne sono salvate che voi sappiate?
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Mer Ott 13, 2010 11:18 am

Supermotor ha scritto:
Bellissimo topic come sempre in questo bel Forum!! Ma auto storiche con questo motore se ne sono salvate che voi sappiate?

...temo che siano parecchio rare...avevo sentito qualcosa a riguardo, ma non ricordo....forse in un museo dovrebbe esserci un Alfetta taxi....
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Gio Ott 14, 2010 1:04 am

be sicuramente avrà un valore molto elevato che dite?
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Gio Ott 14, 2010 10:22 am

Fiat Uno ha scritto:
be sicuramente avrà un valore molto elevato che dite?

...proprio non lo so....ma non mi sembra..
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Gio Ott 14, 2010 8:30 pm

Il valore dei mezzi d epoca va in base alla richiesta da parte degli appassionati quindi nessuna richiesta valore zero.
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Gio Ott 14, 2010 8:58 pm

ma quì credo che si tratti di merce rara!!! auto moderne con questo sistema zero vero?
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Ven Ott 15, 2010 10:48 am

Fiat Uno ha scritto:
ma quì credo che si tratti di merce rara!!! auto moderne con questo sistema zero vero?

..si, mi sembra di si....nessuna moderna ha quel sistema...ora i motori sono piu' efficienti, non serve un sistema simile...
Albe ha ragione, non ho mai sentito qualcuno chiedere del modulare, e' vero che e' merce rara ma non e' richiesta...
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Ven Ott 15, 2010 1:59 pm

Si è vero infatti io l ho scoperto grazie a Ste prima non sapevo nemmeno che esisteva.
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Sab Ott 16, 2010 12:16 am

Tu ste ne avevi visto in circolazione di queste auto?
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Sab Ott 16, 2010 10:23 am

Fiat Uno ha scritto:
Tu ste ne avevi visto in circolazione di queste auto?

..credo solo una... un Alfa 90.. pero' non dalle mie parti..
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Sab Ott 16, 2010 11:43 am

Mai vista una.
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MessaggioTitolo: Re: Il motore Modulare.   Sab Ott 16, 2010 4:07 pm

peccato!!! certo che però ovviamente come avete ben detto ormai il motore moderno non necessita più di queste soluzioni
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