Brevetto FCA: testa e turbo fusi insieme in un unico pezzo

Stellantis fa sul serio e la dimostrazione è tutta nel nuovo brevetto FCA. Così recita l’astratto. “Un gruppo testa cilindri per un motore a combustione interna comprendente un alloggiamento per il compressore e un alloggiamento per la turbina fusi integralmente con la testa cilindri. Un gruppo cartuccia del turbocompressore configurato per essere inserito nell’alloggiamento del turbocompressore e comprendente un albero accoppiato tra una ruota del compressore e una ruota della turbina[…]. In pratica, Stellantis sta implementando una combinazione di turbocompressore e testata fusi in un unico pezzo. Il brevetto è stato depositato da FCA USA nel settembre 2022 ma è stato ufficialmente pubblicato la scorsa settimana.

E’ una vista prospettica di un esempio di testata con alloggiamento del turbocompressore fuso integralmente.

Brevetto FCA: com’è fatto?

Stellantis è riuscita a fondere la testata di un motore e l’alloggiamento del turbocompressore in un unico pezzo. Come si vede dai disegni di brevetto, include un canale dell’olio interno per il turbo, ispezionabile tramite uno smontaggio minimo. E’ presente un unico scudo termico per l’intero gruppo turbocompressore e wastegate, mentre un giunto Oldham controllerà il funzionamento della wastegate. Quest’ultimo è dotato di una rondella antiusura per migliorarne la longevità, tramite l’assorbimento di vibrazioni, movimenti del motore e urti. I dettagli esatti della combinazione turbocompressore-testata sono scarsi, tuttavia sono sufficienti per ipotizzare un ulteriore passo avanti. Qui è possibile scaricare il brevetto originale.

I vantaggi secondo FCA

Nonostante i sistemi turbo rendano le auto più efficienti e potenti, sono comunque sistemi ingombranti, complessi e di un certo peso. Il brevetto FCA mira soprattutto a semplificare la produzione e l’assemblaggio di un motore. In base al design si evince che sia il collettore di scarico e le linee dell’olio aggiuntive verrebbero a mancare. Ciò gioverebbe all’intero assemblaggio rendendolo più semplice. Inoltre, le guarnizioni utilizzate per fissare il turbo al collettore e il collettore alla testata verrebbero eliminate. Si risparmierebbe anche su bulloni e prigionieri. Nel design la testa si integrerebbe sia con il compressore che con gli alloggiamenti della turbina del turbo, mentre una “cartuccia” servirà da collegamento tra le ruote e l’albero. Il tutto tramite processi automatizzati.

Esploso Brevetto FCA. Rappresenta i vari componenti del gruppo turbocompressore da assemblare sull’alloggiamento integrato del turbocompressore.

L’inclusione del collettore e della testata in un’unica fusione porta il turbocompressore e/o La fusione del turbocompressore sulla testata, come prevede il brevetto, collocherebbe la ruota della turbina più vicino alla camera di combustione. In tal maniera, potrebbe catturare più energia termica dallo scarico e trasferirla alla ruota del compressore fornendo la spinta in modo più efficiente. Eliminando una superficie della guarnizione, si elimina anche una potenziale perdita dallo scarico.Ciò potrebbe avere vantaggi in termini di affidabilità dei componeneti a lungo termine da parte del veicolo.

Il brevetto FCA rileva chei passaggi interni dell’olio possono alimentare il turbo senza linee di scorrimento. Tale design consentirebbe all’olio di drenare nuovamente nella coppa del motore senza richiedere linee e raccordi aggiuntivi, eliminando un altro potenziale punto di guasto e/o perdita di un raccordo. Si ridurrebbe anche il consumo di materiale.Il passaggio dell’olio integrato che mantiene freddo il cuscinetto del turbocompressore, è fondamentale per ottimizzare il suo funzionamento.

I “difetti” del brevetto FCA

Sembrerebbe un progetto estremo in quanto l’eccesso di calore vicino alla testa desta preoccupazione. Anche un eventuale guasto potrebbe portare ad una significativa e costosa riparazione. Insomma l’affidabilità sembra essere uno dei problemi, anche se gli accorgimenti su questo aspetto sembrano essere stati ben considerati. Non resta che attendere e vedere. Leggi anche: Monocilindrico moto ibrido: una fusione tra 2 e 4 tempi.

Conclusioni

Come molti altri brevetti anche quest’ultimo “va preso con le pinze”. Non è detto, infatti, che il nuovo gruppo turbocompressore-testata entri in produzione. Il brevetto FCA è complesso oltre che ambizioso. Tuttavia, è piacevole pensare che in un periodo in cui si va sempre più sull’elettrificazione ci siano progetti che mirano a perfezionare aspetti legati al motore a combustione interna.

Brevetto FCA. Trattasi di una vista in sezione dell’alloggiamento integrato del turbocompressore e dei componenti del gruppo turbocompressore di FIG. 2, dopo l’assemblaggio.

Nonostante è un’audace progetto già diverse famiglie di motori sono passate a progetti che incorporano il collettore di scarico con la testata. Ad esempio, General Motors ha iniziato a integrare il collettore di scarico nella testata della sua famiglia di motori DOHC V-6 almeno nel 2010, e l’attuale gamma di V-6 aspirati e turbocompressi continua a utilizzare un design simile. Stellants stessa, ha incorporato il collettore di scarico nella testata del proprio Pentastar V-6 da quando il motore ha debuttato per l’anno modello 2011. Anche i motori EcoBoost di Ford sono simili. Inoltre, recentemente GM ha annunciato che spenderà 854 milioni di dollari per sviluppare il suo prossimo motore V-8 a blocco piccolo. Anche il marchio RAM di Stellantis ha recentemente annunciato investimenti a favore di veicoli a benzina e diesel oltre che elettrici.

Ciò mi fa pensare 2 cose. La prima è che effettivamente questo brevetto potrebbe ben presto entrare in produzione. L’altra conclusione è che forse si sta andando verso un mondo in cui i veicoli termici ed elettrici potrebbero coesistere.