Nel 2011, BMW ha introdotto il motore turbo a benzina N20 con un volume di 2,0 litri, che è rimasto in produzione fino al 2017. Una delle sue versioni era un’unità con un volume di cilindri ridotto a 1,6 litri.
Sul coperchio decorativo che copre questo motore c’è scritto TwinPower Turbo, ma non si tratta della presenza di due turbine, bensì della divisione del canale di aspirazione della turbina di Mitsubishi in due parti. L’idea di chiamare questo fatto TwinTurbo appartiene agli addetti al marketing di BMW per dare un significato al loro nuovo motore.
Tra le caratteristiche generali del progetto BMW N20 vale la pena sottolineare la presenza di un blocco in alluminio, la distribuzione a catena, attraverso una catena dentata che lavora e l’azionamento della pompa dell’olio. Per la testata è prevista una coppia di alberi a camme con variatore di fase. Sistema di alimentazione con iniezione diretta e sistema Valvetronic responsabile del controllo dell’alimentazione dell’aria.
A seconda della versione, la potenza del motore varia da 156 a 245 cavalli, mentre per il motore da 1,6 litri la potenza è di 170 CV. Il propulsore si trova su tutti i rappresentanti BMW, dalla “uno” alla Serie 5 e ai crossover fino alla BMW X4. Per un periodo limitato, l’N20 è stato installato sulla più grande BMW X5, ma solo come parte del powertrain ibrido xDrive40e insieme a un motore elettrico. È stato utilizzato anche sulla BMW Z4 sport roadster nelle versioni di partenza della vettura.
Affidabilità dell’unità
È necessario ammettere che il motore N20 ha chiaramente deluso gli automobilisti bavaresi, nel periodo della sua produzione in termini di affidabilità è stato il peggiore di tutti i propulsori dell’azienda. La sua imprevedibilità era impressionante e il numero di casi di autodistruzione era fuori scala. L’apparizione di questo motore sotto i cofani delle BMW divenne un vero e proprio incubo per gli appassionati del marchio. Negli Stati Uniti, nel 2017, è stata persino avviata una class action in tribunale contro BMW, chiedendo il risarcimento dei fondi per i problemi con la distribuzione.
In generale, il funzionamento delle auto con motori N20 è associato a una serie di difficoltà. Solo se si conoscono i punti deboli del motore e se si opera in modo appropriato è possibile evitare conseguenze catastrofiche. Se si considerano solo le caratteristiche di guida, è possibile divertirsi con questo motore.
Coperchio decorativo
La copertura decorativa del motore svolge il ruolo di schermo aggiuntivo per l’isolamento del rumore. Prevede la presenza di un ricevitore di vuoto; se si rimuove il coperchio in modo incauto, c’è il rischio di rompere i suoi collegamenti. In questo modo, il turbocompressore inizia a funzionare male. Sui motori restyling, rilasciati a partire dalla seconda metà del 2013, tale ricevitore non è presente.
Turbina
La turbina Mitsubishi TD04LR6 ha subito un restyling insieme al motore. Se sulle prime versioni, l’attuatore a depressione era responsabile dell’apertura della porta ovest, dopo l’aggiornamento è diventato elettromeccanico.
La tecnologia TwinScroll prevede la presenza di un collettore di aspirazione con due canali per eliminare l’impatto negativo dei gas di scarico dei cilindri vicini tra loro. L’introduzione di tale tecnologia ha contribuito a migliorare l’efficienza del motore e ad aumentare l’efficacia dello svolgimento del rotore della turbina. In termini di affidabilità, la turbina dell’azienda giapponese serve abbastanza a lungo e in modo affidabile. È diffusa solo la pratica del ringing estraneo nella turbina causato dal funzionamento della spinta del flap di bypass. Il motivo per cui si verifica è il gioco, che è comparso nel lavoro della cerniera a chiocciola. Per far fronte temporaneamente al problema è possibile stringere il dispositivo di fissaggio, per il quale esiste una vite di regolazione direttamente sull’asta. In questo caso, è necessario controllare la forza di serraggio, in modo da non limitare la mobilità dell’aletta. Quando si ripara l’asta, si consiglia di saldare il vecchio foro e praticarne uno nuovo. Alcuni maestri utilizzano clip provenienti da turbine per motori Volkswagen AG, dove si verifica un problema simile.
Nei casi in cui il ronzio proviene direttamente dalla piastra della serranda, sarà necessario smontare la turbina, quindi rimuovere la piastra e sostituire la boccola. A volte la piastra viene semplicemente saldata al braccio al posto delle boccole.
Per gli attuatori elettromeccanici della turbina restyling, i problemi possono verificarsi dopo 200 mila chilometri. La sua sostituzione costerà 150-500 dollari, ma è abbastanza adatta per l’installazione e l’utilizzo di elementi dopo la rilegatura dal software.
Coperchio della valvola
Il coperchio della valvola è realizzato in plastica e su di esso sono installati una serie di accessori del sistema Valvetronic, TNVD e così via. In media, le prime perdite di olio dalla guarnizione iniziano a manifestarsi dopo 100 mila chilometri. Se l’olio inizia a fuoriuscire verso il collettore di scarico, l’odore di olio penetra nell’abitacolo. Un set di guarnizioni costa circa 70 dollari, mentre il paraolio della pompa del vuoto deve essere acquistato separatamente al prezzo di 30 dollari.
Molto spesso sulla N20 si verifica la rottura del coperchio stesso; di solito questi casi si verificano su auto con un chilometraggio di 150 mila chilometri. Circa la stessa sopravvivenza della membrana VKG, dopo la quale compaiono le prime perdite di olio all’ingresso e nel fischio di lavoro.
Il costo del coperchio della valvola originale costa 280 dollari, mentre il prezzo degli analoghi parte da 100 dollari. Sulla valvola VKG è possibile cambiare separatamente il diaframma, ma la scelta a favore di analoghi economici nella maggior parte dei casi non risolve il problema, poiché è molto più debole degli originali in termini di elasticità.
Guarnizione dello scambiatore di calore
Il problema della comparsa di perdite d’olio attraverso la guarnizione dello scambiatore di calore e il filtro dell’olio è caratteristico di molti motori BMW, e l’N20 non fa eccezione in questo senso. Proprio sotto di essa si trova la cinghia di trasmissione, quindi c’è il rischio che l’olio vi finisca sopra con il conseguente slittamento della cinghia e il suo serraggio sotto la puleggia dell’albero motore. In questa situazione è possibile che il paraolio nella parte anteriore dell’albero a gomiti venga schiacciato.
Si raccomanda di sostituire la guarnizione prima che si verifichino perdite su di essa, ed è consigliabile combinare la procedura con la sostituzione della guarnizione situata tra il blocco di alluminio e il filtro.
Se è necessario smontare lo scambiatore di calore, sarà necessario scaricare tutto il raffreddamento dal sistema. Durante il rifornimento, il motore non deve avviarsi, quindi è necessario che la batteria abbia energia sufficiente per mantenere la pompa in funzione per almeno 12 minuti. La procedura non è standard, quindi è meglio affidarla a un servizio di assistenza autorizzato.
Pompa del vuoto
La presenza di una pompa del vuoto per il motore N20 è indispensabile. Il motivo è l’utilizzo del sistema Valvetronic, che non consente di ottenere uno scarico sufficiente. Da questo punto di vista, il motore a benzina della BMW non è molto diverso dai diesel.
Il problema principale di questa pompa è il passaggio dell’olio all’interno. Si può trovare anche nei tubi del ricevitore del vuoto durante lo smontaggio del coperchio decorativo. La colpa è della valvola di non ritorno del piccolo connettore, o meglio della sua guarnizione. Fortunatamente, questo problema è caratteristico solo del sistema di depressione del motore, mentre il booster del freno, anch’esso funzionante a depressione, ne è privo.
In un primo momento, quando il problema si è presentato, la pompa è stata sostituita nella sua interezza, con un prezzo che si aggirava intorno ai 350-700 dollari, ma gli analoghi sono molto più economici. In seguito sono state trovate soluzioni alternative, ad esempio è stata inserita una valvola di non ritorno aggiuntiva nella linea principale. In Cina esistono dei sostituti dei raccordi stessi con una valvola incorporata, la cui affidabilità è abbastanza buona. Alcuni artigiani riescono a cambiare il raccordo senza smontare la pompa.
Pompa
La pompa a motore bavarese è elettrica, cioè la rotazione della girante è assicurata dal lavoro di un piccolo motore elettrico. In originale il suo costo è di circa 470 dollari, ma esistono analoghi in vendita a partire da 190 dollari. In generale, la pompa non è male, in grado di servire fino a 150 mila chilometri, e le sue guarnizioni mantengono la tenuta del corpo. Gli eventuali problemi sono legati all’elettronica. Una delle conseguenze di tali errori può essere l’uscita della ventola di raffreddamento alle massime modalità di funzionamento.
Bobine di accensione
Non ci sono censure particolari e alle bobine. Il loro prezzo è di circa 100 dollari e la loro durata è di circa 150.000 giri. I driver dell’unità di controllo elettronico possono volare via, ma questo fenomeno si verifica molto raramente.
TNVD
L’iniettore del carburante del motore N20 è caratterizzato da una sufficiente affidabilità, ma la pompa ha le sue sfumature. Nel marzo 2014 è stata effettuata una revisione, per cui le unità non sono intercambiabili nella versione standard. Innanzitutto, è cambiato il diametro del connettore. L’iniettore di carburante aggiornato viene installato sulle macchine dei primi anni di produzione, ma è necessario anche effettuare una modifica del connettore di cablaggio. Per questo bisognerà pagare circa 20 dollari e rifare la saldatura.
Prima dell’aggiornamento, gli iniettori del carburante funzionavano in modo abbastanza affidabile, ma le domande sono state causate dal rombo, che è apparso nel lavoro nella fase della garanzia di fabbrica. Una delle possibili cause di questa situazione è l’usura dello spintore, responsabile del movimento dell’asta della pompa del carburante. La vita media di questo elemento è di circa 100 mila chilometri.
Un fenomeno raro per la pompa è il salto del carburante. In questo caso, la benzina scorre lungo il corpo, finendo sotto il coperchio delle valvole e mescolandosi con l’olio. Quest’ultimo assumerà un caratteristico odore di carburante. Questo è un segno sicuro della necessità di sostituire l’iniettore del carburante. È possibile che il proseguimento dei problemi sia dovuto al guasto del sensore di livello dell’olio nel sistema. I vapori di olio penetrano nell’aspirazione attraverso la valvola VKG e da lì direttamente nei cilindri, con conseguente diminuzione della correzione del carburante. Con la diagnostica computerizzata, il sistema può facilmente rilevare l’errore, ma senza di essa il problema si manifesta solo in presenza di vibrazioni del motore più gravi del solito.
Iniettori
Anche gli iniettori Bosch a iniezione diretta sono abbastanza affidabili. Spesso il motore viene sostituito con un secondo iniettore e gli iniettori sono ancora quelli originali. In caso di sostituzione, è necessario prestare attenzione alla classe ambientale del motore: per i motori N20 Euro-V saranno diversi dagli iniettori per i motori Euro-VI. Quando si sostituiscono gli anelli si cambiano anche gli anelli di tenuta sotto di essi, dopodiché è necessario scrivere nel programma i codici di correzione.
I principali segni di usura degli iniettori sono il traboccamento di benzina subito dopo l’avviamento del motore, che non è difficile identificare dallo scarico di colore blu. È possibile che la causa dei salti di accensione sia anche un problema di prestazioni degli iniettori. Un altro segno di usura è un forte rumore di sferragliamento durante il funzionamento.
Sistema Valvetronic
Per il motore BMW N20 è prevista la terza generazione del sistema Valvetronic. Grazie a un meccanismo piuttosto complesso, evita la presenza di passaggi evidenti nel processo di apertura delle valvole, il che a sua volta consente di fare a meno dell’acceleratore e l’alimentazione dell’aria viene regolata direttamente dalle valvole. Gli ingegneri BMW hanno lasciato l’acceleratore nel collettore, ma viene inserito nel lavoro solo in situazioni di emergenza, quando il Valvetronic è disattivato. È necessario riconoscere che con la terza generazione gli ingegneri sono riusciti a eliminare tutte le patologie infantili del sistema, che funziona in modo abbastanza affidabile. Il collettore del motore elettrico è orientato verso il basso, quindi la polvere delle spazzole si deposita meno sulle parti, il che influisce positivamente sul tasso di usura.
Una caratteristica della maggior parte delle auto BMW con motore N20 è un minimo molto rumoroso con contrazioni. Uno dei problemi potrebbe essere il sistema Valvetronic. Dopo l’accensione, il servo del sistema segna la posizione estrema dell’albero. Se la batteria dell’auto è ormai all’“ultimo respiro”, l’effettiva posizione estrema dell’albero non può essere raggiunta. Per il normale funzionamento del motore è necessaria la massima apertura delle valvole, ma in assenza di dati sulla posizione estrema dell’albero l’apertura sarà incompleta. Se anche la valvola a farfalla è ricoperta da uno strato significativo di fuliggine, si verificherà una notevole vibrazione nel funzionamento del motore. Ciò può essere notato anche nell’abitacolo del veicolo. Ricaricando/cambiando la batteria e pulendo l’acceleratore dalla fuliggine si può eliminare il problema, Valvetronic riprenderà a funzionare e con esso aumenterà la reattività della centralina al pedale del gas.
Se le azioni precedenti non sono state d’aiuto, è possibile avviare il motore non immediatamente dopo l’accensione, ma con un ritardo di 15-20 secondi.
Con un elevato chilometraggio, circa 300 mila chilometri, Valvetronic può usurare il motore elettrico dell’attuatore. La sua sostituzione costerà 400-700 dollari, se si sceglie il pezzo di ricambio vero e proprio.
Con il passare degli anni, gli ingranaggi si usurano, ma si tratta di un processo naturale di qualsiasi parte soggetta a sfregamento. L’usura si manifesta sotto forma di perdita di fluidità nel funzionamento dell’unità di potenza. Il pignone dell’albero eccentrico costa circa 1.400 dollari sul mercato. L’usura si manifesterà non prima di 500 mila chilometri.
Doppio Vanos
Ciascuno degli alberi a camme ha ricevuto un variatore di fase Vanos. Il collegamento degli accoppiamenti con l’albero è assicurato da speciali bulloni con fori, attraverso i quali l’olio per la lubrificazione entra nell’accoppiamento.
Il processo di apertura/chiusura del canale è regolato da un pistone a cursore. A sua volta, il pistone è azionato da solenoidi. L’alimentazione dell’olio controlla la fasatura, che sposta gli alberi a camme rispetto all’albero motore.
I variatori di fase Vanos sono caratterizzati dalla comparsa di suoni estranei subito dopo l’avvio e dalla comparsa di errori, dopo i quali l’elettronica attiva la limitazione della potenza dell’unità di potenza. La causa del problema è l’usura delle frizioni, le cui camere perdono la loro tenuta, il che non consente di mantenere la necessaria pressione dell’olio. Di conseguenza, non è possibile garantire la posizione ottimale dell’angolo dell’albero a camme. Il costo del variatore di fase originale è di 600 dollari. Gli analoghi di qualità con caratteristiche analoghe sono venduti a 300 dollari, e il prezzo iniziale dei non originali è tre volte inferiore.
Il grado di affidabilità del Vanos dipende dalla qualità dell’olio. Se il lubrificante viene cambiato regolarmente e non si lesina sulla sua qualità, i variatori di fase possono facilmente sopravvivere a 200.000, se l’olio non è perfetto, la loro sopravvivenza può essere dimezzata. La sostituzione della frizione richiede il fissaggio degli alberi per mezzo di un conduttore speciale. Insieme alla sostituzione, si consiglia di cambiare o pulire la valvola centrale. Il costo di questo elemento è di 60-120 dollari. In rari casi, sono possibili malfunzionamenti anche nel lavoro dei solenoidi, il cui prezzo sul mercato è anch’esso di circa 60 dollari al pezzo.
Catena di distribuzione
Questo è il principale punto problematico di qualsiasi motore BMW N20. Sono noti alcuni casi di rottura delle catene a un chilometraggio di 30 mila chilometri. Gli ingegneri bavaresi hanno ripetutamente cercato di migliorare la catena stessa e, di conseguenza, all’inizio del 2015 è stata messa in produzione la sua terza versione.
Prima di tutto, la catena di distribuzione è molto gelosa dei tentativi di chip-tuning del motore, quando l’unità con una capacità di 184 CV è installata firmware per la sua accelerazione a 245 “cavalli”. Le conseguenze di una sosta prolungata negli ingorghi o di un riscaldamento prolungato non sono migliori. Ad esempio, con una guida regolare in autostrada, la catena può arrivare fino a 200 mila chilometri, soprattutto con la regolarità del cambio dell’olio (il cambio ottimale è ogni 7 mila chilometri). Se l’auto viene utilizzata in città, ma ha anche un motore a chip, il ciclo di vita della catena non supererà i 100 mila chilometri. La comparsa di squilli durante il funzionamento è il primo segnale di problemi. Ignorandolo, le guide si sfilano e la catena stessa scivola o si strappa.
Le guide in fluoroplastica, in caso di distruzione, formano frammenti che possono intasare in modo affidabile il serbatoio dell’olio con il conseguente ribaltamento delle guaine e la morte del propulsore.
Nell’autunno del 2016 è stato introdotto un nuovo tendicatena idraulico, poiché le lamentele per l’allentamento della catena nel vecchio tendicatena sono state numerose.
HBT
In condizioni di manutenzione standard, non ci saranno problemi con la testata. È solo necessario rimuovere regolarmente lo sporco dalle valvole di aspirazione e cambiare i tappi dell’olio ogni 200 mila chilometri.
Blocco cilindri
Il blocco è completamente in alluminio, la camicia di raffreddamento è di tipo aperto. In condizioni di funzionamento standard, il blocco è abbastanza affidabile e non causa problemi. Le difficoltà sorgono quando si cerca di portare il motore alla potenza massima di 245 “cavalli”.
Il firmware si installa senza problemi, ma la differenza tra i motori da 184 CV e 245 CV sta nella forma dei pistoni e nel diverso rapporto di compressione dei cilindri. Il motore più potente ha un rapporto di compressione inferiore. Per evitare problemi di detonazione e distruzione dei cilindri è necessario passare alla benzina al 98°, ma non tutti i proprietari di auto lo fanno, tenendo conto del costo del carburante. In effetti, ci sono molti casi di questo tipo con le auto BMW.
Catena della pompa dell’olio
Sotto l’albero a gomiti del motore c’è un albero di bilanciamento, al cui modulo è attaccata la pompa dell’olio. Il suo funzionamento è assicurato da ingranaggi elicoidali. A sua volta, la coppia è trasmessa da una catena a denti Morse collegata a una puleggia nella parte anteriore dell’albero motore.
Deve essere sostituita insieme alla catena di distribuzione. È inoltre caratterizzata dalla distruzione delle guide e dalla rottura della catena stessa. La catena stessa è corta e la puleggia ha un diametro molto, molto sottile, ma non si può pensare ad altro in modo costruttivo. L’usura della catena è segnalata dalla comparsa di fruscii durante il funzionamento e di tsokot.
La rottura regolare della catena della pompa dell’olio è stata un problema soprattutto nei primi anni di funzionamento del motore N20. Dopo aver identificato le cause del malfunzionamento, si è iniziato a cambiare l’azionamento della pompa, il che ha portato a una riduzione dei casi di rottura della catena e alla distruzione fatale dell’unità di potenza. La catena stessa è stata modernizzata, le sue piastre hanno ricevuto un nuovo design, ma con uno spessore raddoppiato.
Quando si sostituisce la catena, si acquista un set con guide, tenditore e ingranaggi. Il costo è di 80-220 dollari, a seconda del produttore.
Pompa dell’olio
Nella maggior parte dei casi, il funzionamento della pompa dell’olio è normale. Non è regolata, ma fornisce comunque la giusta pressione. Se per qualche motivo il foro di aspirazione dell’olio è ostruito, si verifica una diminuzione della pressione dell’olio nel sistema, le guarnizioni si girano. Vale la pena smontare l’elemento e pulire il canale. Se la catena della pompa dell’olio è usurata, si controlla l’integrità degli elementi interni.
Pistoni
Dopo la modernizzazione del motore nel 2013, gli ingegneri tedeschi hanno apportato modifiche ai pistoni. Prima di tutto, hanno aumentato le dimensioni delle gonne sul bordo inferiore, dopodiché hanno ricevuto una forma trapezoidale pronunciata. In questo modo è stato possibile ridurre in modo significativo il chattering del pistone nel momento in cui raggiunge il punto superiore e inizia a passare al ciclo di abbassamento.
Il risultato dell’aggiornamento è stato una riduzione della rumorosità del motore, in quanto è scomparso il caratteristico fruscio al momento della cambiata. Allo stesso tempo, le vecchie versioni del motore, in condizioni di corretta manutenzione, potevano raggiungere i 400 mila chilometri. Allo stesso tempo, le gonne strette sui pistoni non hanno alcun effetto negativo sugli indicatori di usura.
I pistoni stessi sono intercambiabili, ma se vengono installati sul motore pre-restyling, sarà necessario installare anche iniettori dell’olio aggiornati. Hanno una lunghezza del corpo leggermente inferiore.
Conclusioni
Nel periodo 2011-2017 sulle auto BMW, il motore N20 era uno dei più comuni, per molti modelli semplicemente non aveva alternative. Con il tempo, i proprietari hanno imparato a mantenere questo propulsore e l’aggiornamento del 2013 ha permesso di eliminare parzialmente i problemi iniziali. In media, ogni 100 mila chilometri, vale la pena di organizzare una revisione importante, cambiare la catena di distribuzione e la pompa dell’olio, sostituire le guarnizioni e le tenute, pulire le valvole di aspirazione dallo sporco. Se l’auto viene utilizzata principalmente in condizioni autostradali, il tasso di usura del suo motore sarà 1,5 volte inferiore. Vale la regola di cambiare l’olio ogni 7 mila chilometri. In questo modo è possibile evitare un gran numero di problemi.