Aboliamo gli alberi a camme

Aboliamo gli alberi a camme

Aboliamo gli alberi a camme. Un’idea della svedese Cargine Engineering, del costruttore di supercar Koenigsegg (anch’esso svedese) e dello Scuderi Group del Massachusetts – per citare solamente chi se ne è occupato più recentemente – è stata ripresa dalla cinese Qoros che ipotizza una sua auto con motore senza camme.

Motori camless
Il rendering di un motore della svedese Cargine (un altro dei marchi che, come FreeValve, sono legati a Koenigsegg Automotive AB), di tipo camless, che è stato montato su una Saab 9-5 per un lungo ciclo di collaudi.

Ci dicono che l’automobile tradizionale con motore a combustione interna (per gli anglofoni ICE, Internal Combustion Engine) abbia i giorni contati e, quanto meno in Europa, sia destinata a scomparire dopo il 2030. Un po’ come nel Paradosso del Calabrone di Sikorsky (il calabrone, dal punto di vista dell’aerodinamica, è inadatto al volo ma lui non lo sa e vola perfettamente) anche l’auto con il motore a scoppio non solo non sembra preoccuparsi di queste decisioni ma appare viva e vegeta e le sue innovazioni si susseguono ad un ritmo tale da rendere difficile seguirle tutte.

Motori camless
Il personaggio con questa supercar Agera è Christian von Koenigsegg, la cui azienda ha cointeressenze nei marchi Cargine e FreeValve.

I motori più moderni sono spesso dei veri gioielli di tecnologia ma la ricerca punta a migliorarne continuamente l’efficienza. Oggi si stima che un propulsore abbia un’efficienza al volano del 25-30%, che si riduce attorno al 15% alle ruote. A erodere la sua efficienza vi sono gli attriti interni, tra i quali quelli provocati dagli alberi a camme che azionano le valvole.

Motori camless
L’attuatore ad azionamento pneumatico/idraulico con controllo elettronico per l’azionamento delle valvole secondo la tecnologia FreeValve.

Tra le ricerche più recenti per l’eliminazione o riduzione degli attriti causati dalla distribuzione vi sono quelle della Cargine Engineering (nel cui consiglio d’amministrazione figurano Christian von Koenigsegg e Bård Eker della Ekerdesign) che, nel precedente decennio, ha presentato l’idea di sostituire l’albero a camme con degli attuatori pneumatici che possono fornire l’apertura variabile delle valvole. Questo sistema opera tra 3 e 16 bar (44-232 psi) e può alzare una valvola fino a 14 mm per 5 millisecondi, con la possibilità di funzionare regolarmente fino ad un regime del motore di 8.000 giri/min. Questa soluzione dimezza il volume occupato e risparmia il 30% di peso rispetto ad un normale sistema DOHC (Double Over Head Camshaft), cioè a doppio albero a camme in testa, per una soluzione a quattro valvole per cilindro.

Naturalmente l’impianto pneumatico richiede un compressore che, a sua volta, consuma energia ma, secondo Cargine, a basso regime la sua richiesta di potenza è inferiore a quella di un albero a camme tradizionale mentre con il crescere del regime di funzionamento rimane comunque allineato con questi valori, fino a quando non si arriva ai massimi regimi. Per un ipotetico motore di 2 litri a quattro cilindri e 16 valvole, a 6.000 giri/min, il sistema pneumatico assorbe un’energia di 4 kW.

Questa tecnologia è stata ulteriormente sviluppata da FreeValve AB, una filiazione della Koenigsegg Automotive AB che ha poi ceduto la proprietà di queste tecnologie allo Scuderi Group americano. Il sistema pneumatico, provato al banco su un monocilindrico già nel 2000, presentava dei limiti e per questo furono creati dei più sofisticati attuatori con una componente idraulica.

Motori camless
Valvole con attuatori a comando pneumatico e a molla, con damper idraulico e con sensore di posizione elettronico.

Questo sistema di distribuzione elettro-idro-pneumatico – così definito perché vi è anche una componente elettronica – è stato sperimentato con successo su una Saab 9-5, percorrendo 70.000 km. A questo sistema Gen 3 ha fatto seguito il Gen 5, idoneo all’applicazione a motori automobilistici di serie, ma ha già funzionato per più di 10.000 ore anche il Gen 6, studiato per poter essere montato dalle linee di costruzione robotizzate. Secondo FreeValve la sua distribuzione consente un risparmio di combustibile tra il 12 e il 17%.

Motori camless
Il motore (non ancora funzionante) QamFree, presentato da Qoros.

Per dimostrare la fattibilità pratica e la convenienza di un motore con sistema camless FreeValve è stato siglato un accordo tra Koenigsegg e Qoros, la startup cinese che ha presentato la concept Qoros 3 QamFree 2016 e intende montare un motore che ha chiamato, appunto, QamFree su future versioni dei suoi SUV Qoros 3 e 5. Fino al momento della redazione di quest’articolo, però, il costruttore cinese non ha fornito indicazioni relative ai possibili tempi del programma.

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