Nissan adotta la tecnologia cold spray per realizzare le sedi valvole del suo nuovo motore turbo da 1,5 litri progettato esclusivamente per il noto powertrain ibrido e-POWER di terza generazione.
Tecnologia aerospaziale
Cold spray è una tecnologia di deposizione in cui materiali in polvere vengono spruzzati a velocità supersoniche per formare uno strato di elevata durezza superficiale.
Non è una tecnologia nuova, in quanto scoperta negli annmi ’80 e adottata negli anni 2000 dall’industria aerospaziale, energetica e in altri settori manifatturieri.
Recentemente ha trovato applicazione anche per il trattamento delle superfici di scorrimento per aumentarne la durata e ridurre l’attrito.
Quella di Nissan è la prima applicaizone della tecnologia cold spray a motori automobilistici.
Sarà il powertrain e-POWER di Nissan Qashqai, la cui produzione è iniziata a luglio nello stabilimento di Sunderland, nel Regno Unito, a beneficiare per primo di questa tecnologia.
Non ci sono più le sedi valvola tradizionali
l nuovo motore turbo da 1,5 litri (nome in codice ZR15DDTe) utilizza la combustione di tipo STARC (Strong Tumble & Appropriately stretched Robust ignition Channel), un brevetto Nissan capace di migliorare l’efficienza termica del motore fino all’eccezionale valore del 42%.
Questo risultato è ottenuto minimizzando la turbolenza del flusso d’aria verso la camera di combustione e massimizzando la miscelazione fra aria e combustibile al momento dell’iniezione nel cilindro.
Nei motori convenzionali, il design della porta di aspirazione è condizionato dall’uso di sedi valvole sinterizzate e applicate per interferenza, che limitano la possibilità di ottimizzare il flusso d’aria in ingresso.
Gli ingegneri Nissan hanno affrontato questa sfida utilizzando la tecnologia cold spray, con la quale le sedi valvole sono realizzate spruzzando polveri metalliche diverse a velocità supersonica direttamente sul materiale della testata in lega di alluminio, formando un rivestimento robusto e durevole che aderisce fortemente senza fondere il materiale di base.
Oltre ad avere geometrie ottimizzate per i flussi in ingresso nel cilindro, le sedi valvole prodotte con tecnologia cold spray hanno maggiore conducibilità termica e consentono un migliorare raffreddamento intorno alle valvole.
La tecnologia cold spray
Con la tecnologia cold spray si opera al di sotto dei punti di fusione dei materiali coinvolti, consentendone l’unione senza la loro fusione.
Questo processo impedisce la formazione di composti intermetallici e porosità che sono comuni nei metodi tradizionali di saldatura per fusione.
Di conseguenza, i rivestimenti realizzati con cold spray presentano un’adesione, una durata e un’affidabilità superiori, ideali per le sedi delle valvole dei motori.
Questa applicazione è una novità mondiale nel settore dei motori automobilistici e sfrutta la vasta esperienza di Nissan nella progettazione di propulsori, nell’ingegneria dei materiali e nella produzione.
Il processo incorpora una lega a base di rame senza cobalto appositamente sviluppata con eccellente conducibilità termica, ugelli interni ispirati alle tecniche di lucidatura utilizzate nella produzione di stampi forgiati e sistemi di garanzia della qualità basati sull’intelligenza artificiale.
Cold spray per far progredire la tecnologia ibrida e-POWER
Come abbiamo più volte ribadito, e-POWER è una vera rivoluzione nell’ibrido e rappresenta uno dei sistemi a nostro giudizio più ‘intelligenti’ in circolazione.
Se l’idea è eccellente, essa è però soggetta a continui miglioramenti per ottimizzare consumi ed emissioni dei veicoli che adottano l’e-POWER.
Ricordiamo, in sintesi, il funzionamento dell’e-POWER: è il motore 100% elettrico che muove le ruote della vettura mentre il motore termico, collegato a un generatore, produce energia che tramite l’inverter va alla batteria, al motore elettrico o a entrambi.
A differenza degli ibridi tradizionali, nel sistema e-POWER la potenza generata dal motore termico non è mai trasmessa direttamente alle ruote.
In pratica l’e-POWER offre i vantaggi della guida elettrica, con accelerazione fluida e brillante unita a una grande silenziosità, ma senza la ricarica alla spina.
Il powertrian è costituito dal nuovo motore turbo da 1,5 litri progettato appositamente per il nuovo e-POWER e un modulo 5-in-1 di nuova concezione, che integra motore elettrico, generatore, inverter, riduttore e moltiplicator.
Inoltre, la nuova calibrazione e il migliore isolamento acustico riducono vibrazioni e rumore sotto carico.
