La tecnologia alla base del motore XCursor 13 Natural Gas di FPT Industrial

XCursor 13 NG è adatto per applicazioni su camion pesanti e autobus interurbani (Foto: FPT Industrial)

Come parte del Gruppo Iveco, FPT Industrial è il produttore di motori, trasmissioni e assali utilizzati nelle diverse divisioni dell'azienda e forniti anche a clienti terzi. La gamma di prodotti copre una vasta gamma di applicazioni on-highway e off-highway, inclusi camion, autobus e trattori, fino ai modelli per la generazione di energia e la nautica.

Secondo Andrea Abbà, product manager per il portafoglio On-Highway, l'azienda offre ora una serie di motori che possono utilizzare diversi combustibili alternativi, incluso il gas naturale. "Abbiamo una gamma completa di motori a gas naturale, da 3 a 13 litri. Questi si adattano a una varietà di applicazioni per camion e autobus, dai leggeri ai medi e pesanti, dai minibus e autobus urbani ai pullman interurbani. Direi che abbiamo la gamma di motori a gas naturale più ampia sul mercato."

Alla domanda se la gamma di motori a gas naturale (NG) sia dovuta alla domanda dei clienti o all'intento di supportare l'ampia gamma di veicoli prodotti da Iveco, risponde che dipende da entrambi i fattori. "Consegniamo a Iveco e ai marchi del Gruppo Iveco, nonché a clienti terzi che producono modelli on-highway e off-highway", riferisce.

Motori a gas naturale

FPT Industrial vanta una storia di motori a gas naturale iniziata nel 1997, un'esperienza più lunga rispetto alla maggior parte delle aziende che producono motori con sistemi di alimentazione simili. Abbà afferma che da allora l'azienda ha venduto oltre 100.000 unità dei suoi motori a gas naturale.

Nel 2018, l'azienda ha presentato il suo concept Cursor X, la serie di motori modulari che avrebbe poi incluso versioni a gasolio e a gas naturale; sono in programma anche lo sviluppo di una variante a idrogeno. La "X" nel nome del concept, così come quella presente sui modelli più recenti, funge efficacemente da variabile, evidenziando la capacità multicarburante della gamma motori.

La versione pronta per la produzione del motore monomotore multicarburante XCursor 13 è stata presentata al Salone dei Trasporti IAA del 2022. Con una cilindrata di 12,9 litri, il motore è stato inizialmente lanciato come modello diesel, ma può utilizzare anche HVO/diesel rinnovabile e biodiesel B7. Nel 2024 è seguito l'XCursor 13 NG, che può utilizzare CNG (gas naturale compresso), LNG (gas naturale liquido) o biometano senza alcuna modifica. Abbà osserva che l'utilizzo del biometano ridurrà le emissioni di CO2 di quasi il 100%.

Mentre il diesel utilizza un sistema di accensione per compressione, il motore a gas naturale utilizza l'accensione comandata a scintilla. Esistono motori a gas naturale che utilizzano l'accensione per compressione, ma questi generalmente comportano una complessa gestione di GNL, urea (AdBlue) e gasolio, oltre a una pompa criogenica per il serbatoio del GNL e un sistema di post-trattamento del gasolio.

"L'accensione a scintilla è una soluzione che stiamo sviluppando da molto tempo", afferma Abbà. "Offre un ottimo equilibrio tra prestazioni ed efficienza del motore, tra costi e benefici. Abbiamo una lunga esperienza con questo sistema, è molto affidabile".

Riduzione del peso

L'XCursor 13 NG è stato progettato specificamente per l'impiego su camion pesanti e autobus interurbani; gli Iveco S-Way sono ora disponibili con questo motore. La potenza della versione a gas naturale è di 368 kW/500 CV con 2.200 Nm di coppia massima (una versione da 520 CV e 2.500 Nm potrebbe essere ancora omologata in caso di richiesta da parte dei clienti). Anche le dimensioni del motore indicano che è destinato ad applicazioni pesanti, così come il peso: l'XCursor 13 NG arriva a 1.050 kg.

"Abbiamo lavorato molto per ridurre il peso del motore più recente rispetto alla versione precedente", afferma Abbà. "Abbiamo ridotto il peso complessivo di poco più di 100 kg, il che equivale a una riduzione di circa il 10%. Riteniamo che sia un risultato importante."

Le modifiche apportate per ridurre il peso includono un nuovo design del blocco motore che utilizza meno materiale. Inoltre, la testata e il blocco in ghisa sono stati sostituiti con una versione più leggera in ghisa a grafite compatta (CGI). Si tratta di un tipo di ghisa in cui la grafite si presenta in forme arricciate o "vermicolari" che facilitano la fusione e la lavorazione del componente finito. La CGI offre anche proprietà di trasferimento termico favorevoli.

Andrea Abbà, FPT Industrial

"La CGI è più resistente alla pressione e al calore, quindi possiamo aumentare le prestazioni meccaniche del motore", spiega Abbà. "[Il motore] pesa circa una tonnellata, che sembra tanto, ma è in linea con i migliori della categoria sul mercato."

Altre nuove tecnologie

La gamma di motori sostituita dall'ultimo XCursor era nota semplicemente come Cursor. Le versioni a gas naturale di questo motore utilizzavano un turbocompressore con wastegate meccanica, ma ora è stato aggiornato con un turbocompressore con wastegate elettronica.

"L'azionamento elettronico della wastegate nel nuovo turbocompressore garantisce un movimento più preciso", afferma Abbà. "Migliora la prontezza del turbocompressore e i tempi di risposta, con conseguente maggiore efficienza. Inoltre, il turbocompressore utilizza anche un nuovo sistema di raffreddamento ad acqua. Il gas naturale genera temperature più elevate rispetto al diesel e questo nuovo sistema contribuisce a raffreddare il turbocompressore e l'aria che lo attraversa, migliorando a sua volta le prestazioni del motore."

Un turbocompressore efficiente può contribuire a fornire una potenza superiore rispetto a un modello aspirato, semplicemente perché il motore non deve lavorare così duramente per erogare la stessa potenza. Detto questo, l'XCursor 13 NG utilizza anche un catalizzatore a tre vie per ridurre le emissioni del motore.

"Il catalizzatore a tre vie è ormai uno standard per i motori a gas naturale", afferma Abbà. "Dall'introduzione del motore a gas naturale nel 2024, abbiamo aggiunto anche un filtro antiparticolato CPF (CNG). Anche questo è di serie, indipendentemente dall'applicazione."

Un'altra novità dell'XCursor 13 NG è il sistema di ricircolo dei gas di scarico (EGR). Questo reindirizza una percentuale del flusso di scarico nel collettore, dove contribuisce ad abbassare le temperature di combustione e a ridurre le emissioni di NOx. "Questo è l'unico motore a gas naturale che produciamo che utilizza un sistema EGR", continua Abbà. "Contribuisce a ridurre il carico termico sul motore, consentendogli di raggiungere livelli migliori di prestazioni ed efficienza."

Il sistema di iniezione diretta multipoint è stato ripreso dal precedente motore Cursor, ma Abbà afferma che ora utilizza iniettori "a vita intera", il che significa che non dovrebbero essere sostituiti per tutta la durata del motore: nel precedente Cursor 13 era necessario sostituire gli iniettori a intervalli di manutenzione specifici.

Oltre all'aggiornamento degli iniettori, il design della camera di combustione è stato modificato per prevenire quello che Abbà chiama "mega knock", ovvero l'accensione prematura della miscela aria/carburante. "Il design della camera di combustione migliora la miscela aria/carburante per prevenire il battito in testa. Insieme all'alleggerimento, al nuovo turbo, alle modifiche alla camera di combustione e ad altre caratteristiche, hanno contribuito a migliorare il risparmio di carburante complessivo del nuovo motore dell'8%", spiega.

L'elevata compressione è una delle cause principali del battito in testa del motore. Per prevenirlo, il rapporto di compressione dell'XCursor 13 NG è di 12:1, piuttosto basso rispetto a un motore diesel che può funzionare tra 14:1 e 25:1.

Gestione del motore

La ECU, o centralina di controllo del motore, regola i vari sistemi del motore, contribuendo a supportare la sincronia tra le singole funzioni per raggiungere le massime prestazioni complessive in termini di potenza, risparmio ed emissioni, riducendo al contempo rumore, vibrazioni e ruvidità.

Il camion Iveco S-Way HD è disponibile con sistema di alimentazione LNG e motore XCursor 13 NG (Foto: Iveco)

Abbà afferma che la centralina dell'XCursor 13 NG è diversa da quella utilizzata dalla versione diesel. Il sistema presenta una mappatura motore completamente nuova che, ad esempio, è in grado di riconoscere se sta per verificarsi un battito in testa e di modificare i parametri per ottimizzare la combustione.

"Si tratta di uno schema di combustione completamente diverso da quello del diesel, quindi il motore necessita di una centralina diversa", afferma Abbà.

L'intervallo di manutenzione per i motori a gas naturale di ultima generazione è fissato a 100.000 km (circa 62.000 miglia). Sebbene i motori a gas naturale abbiano solitamente intervalli più brevi rispetto ai loro equivalenti diesel, l'introduzione di un nuovo olio motore 0W-16 ha contribuito a prolungare i tempi di manutenzione. In conclusione, Abbà osserva che la maggior parte dei camion pesanti percorrerà intere giornate a velocità costante in autostrada, la più efficiente in termini di consumo di carburante e longevità complessiva del motore, ma sarà il ciclo di lavoro effettivo del camion ad avere la maggiore influenza sui requisiti di manutenzione.