Il sistema
Il sistema, ideato dalla svedese FreeValve per la cinese Qoros, promette un aumento di potenza del 47% e di coppia del 45%
Al Motor Show di Beijing dello scorso aprile il nuovo marchio cinese ha presentato la Qoros 3 (guarda qui la video intervista sul lancio dei modelli in Europa poi accantonato) equipaggiata con un motore 1.6 turbo benzina dotato di un innovativo sistema di distribuzione privo dei consueti alberi a camme. In questo propulsore, denominato Qam Free, ancora in fase sperimentale ma già sottoposto a severi collaudi, l'azionamento delle valvole è affidato ad attuatori pneumatici- elettroidraulici che ne regolano singolarmente la fasatura e le alzate. Il sistema è stato realizzato e messo a punto dalla svedese FreeValve, consociata di Koenigsegg Automotive nota per le sue costose supercar prodotte in piccola serie. L'idea non è nuova in assoluto ma in questo caso ci troviamo di fronte ad un progetto evoluto e in avanzata fase di possibile industrializzazione.
POTENZA ELEVATA E CONSUMI RIDOTTI Il motore Qoros 1.6 turbo così modificato è in grado di erogare, secondo il costruttore, 230 CV (172 kW) ed una coppia max. di ben 320 Nm. La Casa cinese dichiara che tale sistema, denominato con l'acronimo QHEA (Pneumatic-Hydraulc- Electric-Actuator), applicato alla loro vettura consente, rispetto al motore originale dotato di alberi a camme, un incremento di potenza e di coppia rispettivamente del 47% e del 45%, con una riduzione dei consumi di carburante del 15%. A ciò si aggiunga un'apprezzabile diminuzione degli ingombri in altezza e in lunghezza del propulsore grazie all'assenza degli alberi a camme in testa (soluzione, questa, ormai generalizzata anche sui motori diesel), degli eventuali bilancieri, delle pulegge, dei carter cinghie o catene e ingranaggi di comando. Inoltre si otterrebbe, a parità di cilindrata e architettura del motore, una non trascurabile riduzione di peso per l'assenza dei suddetti componenti. ” Noi crediamo che in un prossimo futuro, ormai molto vicino, la tecnologia Free Valve PHEA rappresenterà la più importante trasformazione paragonabile al passaggio dal carburatore all'iniezione elettronica”, ha dichiarato Christian von Koenigsegg, CEO di Koenigsegg Automotive e chairman di Free Valve. Inizialmente il sistema è stato testato con successo in condizioni ambientali molto ostili (fino a -20°C) dal 2009 al 2011 sul motore della Saab 9.5, applicandolo solo alle valvole di aspirazione. Nel 2012 il FreeValve è stato applicato anche alle valvole di scarico e sperimentato anche sul motore V8 biturbo che equipaggia le supercar della Casa svedese.
SOLUZIONE GENIALE MA NON SEMPLICE Anche altri Costruttori si sono cimentati in passato e in tempi più recenti nella realizzazione di motori sperimentali con ciclo a 4 tempi (approfondisci qui le fasi del ciclo dei motore a combustione) privi dei classici alberi a camme. Basti ricordare gli esempi di Ford, Renault, Ricardo, Valeo, GM, Fiat, ecc. Senza considerare i motori con valvole a fodero o rotative, le prime impiegate con eccellenti risultati sulle auto francesi Panhard&Levassor e in campo aeronautico dagli inglesi negli ultimi anni del secondo Conflitto Mondiale ( motori Napier “Sabre” 24 cilindri ad H). Si tratta in molti casi di sistemi meccanici che forniscono il moto di apertura e chiusura alle valvole; solo in anni recenti sono stati introdotti i sistemi elettroidraulici. A tale proposito vale la pena ricordare il MultiAir Fiat, in produzione da alcuni anni, che utilizza valvole a comando elettroidraulico solo sull'aspirazione.
RIDURRE GLI ATTRITI L'obiettivo principale del sistema FreeValve e degli altri similari è quello di eliminare le perdite meccaniche (dovute agli attriti ed all'inerzia dei componenti in moto rotativo o alterno) derivanti dal trascinamento/azionamento degli organi della distribuzione. Resistenze passive che si traducono in assorbimento di potenza e maggiori consumi. Basti pensare alla forza necessaria per comprimere le molle valvole in fase di apertura e all'attrito di presso-strisciamento esistente tra eccentrico e bilanciere o punteria.
FASATURE OTTIMALI Inoltre, con il comando delle valvole di tipo elettroidraulico si possono realizzare, anche in modo indipendente tra loro, i più convenienti diagrammi di fasatura valvole e di alzata in funzione delle varie condizioni di utilizzo del motore e del ciclo che si vuole adottare (ad esempio nel caso di disattivazione programmata di alcuni cilindri in fase di rilascio o nel ciclo Atkinson con fase di espansione prolungata, prescelto per le auto ibride per i ridotti consumi di carburante). Il sistema FreeValve è composto da una parte elettronica che controlla i solenoidi e due circuiti separati per le funzioni idraulica e pneumatica.
POMPE SUPPLEMENTARI Attualmente non sono stati divulgati molti dettagli tecnici su tale sistema, tuttavia è verosimile ipotizzare la presenza di una specifica pompa per l'aria compressa (analogamente a quanto avviene per il richiamo pneumatico delle valvole dei motori di F1), mentre per il circuito idraulico, qualora le pressioni di esercizio fossero compatibili, si potrebbe utilizzare quello dell'olio motore già presente o in alternativa una pompa separata nell'ipotesi che l'olio specifico sia del tipo idraulico. Il gruppo solenoidi/ attuatori sovrasta ogni singola valvole ed è molto compatto, come evidenziano le immagini. Ovviamente, i componenti esterni come le pompe richiedono energia per il loro azionamento (motori elettrici o trascinamento meccanico dal motore tramite ingranaggi, catene o cinghie), e ciò comporta resistenze passive da mettere in conto, così come l'assorbimento di corrente supplementare che potrebbe richiedere batterie di maggiore capacità. Per il momento ci dobbiamo fidare degli scarni dati forniti da Qoros e prendere atto dei risultati dichiarati. E' importante ricordare che Qoros Auto è un nuovo marchio cinese fondato nel 2007, ha il quartier generale e la fabbrica a Changshu e prevede di produrre annualmentecirca 300 mila vetture. Il centro operativo è a Shanghai mentre i centri tecnici di progettazione e design sono a Monaco (Germania) e Shanghai. Attualmente Qoros produce 4 modelli: Qoros 3 sedan, hatchback, city Suv, Qoros 5 Suv. Al Motor Show di Beijing è stata presentata la Qoros 3 concept car elettrica.