Dagli ostacoli all’innovazione: i membri del team che ha sviluppato il nuovo motore dedicato e‑POWER di Nissan raccontano le loro conquiste

Il sistema Nissan e‑POWER di terza generazione debutta questo mese in Europa su Qashqai, offrendo maggiore efficienza, minori emissioni e una guida più silenziosa. Norihiko Tagishi, Akihiro Shikata e Naohiro Yoshida, del team powertrain di Nissan in Giappone, che hanno sviluppato il nuovo motore innovativo al cuore del sistema, raccontano le sfide superate e spiegano come funziona.

Ripensare la terza generazione dell’ibrido Nissan

e‑POWER è la rivoluzione dell’ibrido secondo Nissan: un powertrain elettrificato unico che combina un motore a benzina compatto con un motore elettrico. Il motore a benzina viene utilizzato esclusivamente per generare elettricità, che viene trasmessa direttamente al motore elettrico per muovere le ruote e, se necessario, per ricaricare la batteria. Il sistema offre l’accelerazione brillante e fluida dei veicoli elettrici con la praticità quotidiana di un veicolo a combustione.

Oltre al nuovo design 5-in-1, che integra i componenti principali del powertrain elettrico in un’unità più leggera e rigida per maggiore raffinatezza, il sistema e‑POWER di terza generazione adotta un nuovo motore turbo benzina a 3 cilindri da 1,5 litri, con nome in codice ZR15DDTe.

Dedicato a un unico scopo

A differenza delle precedenti generazioni, il nuovo motore termico è stato concepito appositamente come generatore di elettricità per e‑POWER.

Norihiko Tagishi, Senior Manager del gruppo di gestione progetti e‑POWER, afferma:
«Quando abbiamo iniziato nel 2021, abbiamo adottato un approccio non convenzionale, progettando il concetto di motore in modo diverso dai motori tradizionali. Integrando molte nuove funzioni, abbiamo affrontato sfide tecniche senza precedenti in ogni fase dello sviluppo. Tuttavia, unendo i team di sviluppo e produzione e rifiutandoci di arrenderci, siamo riusciti a superare questi ostacoli.»

Mentre un motore a combustione tradizionale deve funzionare in modo efficiente in un’ampia gamma di regimi e carichi, il motore e‑POWER è dedicato unicamente alla generazione di elettricità. Questo ha permesso agli ingegneri Nissan di tararlo con precisione sul punto di massima efficienza.

Puntare a una maggiore efficienza termica

L’efficienza termica misura quanta energia del carburante viene convertita in potenza meccanica utile, mentre il resto si disperde in calore. Più è alta l’efficienza termica e più chilometri percorre la vettura con lo stesso quantitativo di carburante. Nel caso di e‑POWER, una maggiore efficienza termica significa una generazione di energia più efficiente.

Akihiro Shikata, Senior Manager del gruppo di calibrazione delle prestazioni del powertrain, racconta:
«Abbiamo iniziato ridefinendo il tipo di motore necessario per un generatore dedicato. Alleggerendo i requisiti di risposta del motore, siamo riusciti a progettarlo per ottenere prestazioni ottimali focalizzate sul punto di massima efficienza termica e di potenza di picco.»

Il nuovo motore termico utilizzato nell’e‑POWER di terza generazione raggiunge un’efficienza termica impressionante del 42 %.

Adozione del concetto STARC nella produzione di serie

Una svolta fondamentale è stata l’adozione del concetto proprietario Nissan Strong Tumble & Appropriately stretched Robust ignition Channel, noto come STARC.

Questo crea un effetto di turbolenza della miscela aria-carburante al momento dell’iniezione nel cilindro, mantenendolo fino all’accensione per garantire una combustione efficiente. Si genera così un forte flusso turbolento (vortice verticale) all’interno del cilindro, migliorando le condizioni di combustione. Anche con un ampio utilizzo di EGR (ricircolo dei gas di scarico), la combustione rimane stabile.

Per ottenere il flusso ottimale, gli ingegneri hanno rivisto e ottimizzato vari componenti: condotto di aspirazione, angolo delle valvole, forma del tetto pent-roof e superficie della testa del pistone.

Equilibrio tra alta efficienza e potenza

Per migliorare sia l’efficienza che la potenza, il team ha adottato numerose tecnologie. È stato utilizzato un turbocompressore più grande di quello normalmente applicato a un 1,5 litri, per ridurre le perdite di pompaggio. Insieme a innovativi sistemi di fasatura delle valvole e misure anti-detonazione, è stato possibile impostare un’accensione ideale anche con un alto rapporto di compressione.

Il risultato è un rapporto di compressione di 13:1, raro per un motore turbo, che combina elevata efficienza e potenza.

Durante lo sviluppo, il team ha dovuto affrontare sfide significative non solo per raggiungere un’alta efficienza, ma anche per mantenere elevate prestazioni. In condizioni di alta compressione e pressione di sovralimentazione, la combustione anomala (pre-accensione) tende a verificarsi più facilmente. Grazie a un controllo meticoloso, sono riusciti a prevenirla.

Inoltre, i turbocompressori di grandi dimensioni causano spesso un “lag” (ritardo di risposta). Sfruttando la gestione energetica di e‑POWER, il team ha garantito un’accelerazione fluida del veicolo.

Maggiore efficienza e raffinatezza

Sul Qashqai, il miglioramento dell’efficienza termica nelle gamme di coppia più alte consente al motore di mantenere un regime costante anche a velocità sostenute. Questo, insieme alla struttura integrata 5-in-1 più rigida, contribuisce a ridurre la rumorosità complessiva e a offrire una guida più raffinata e rilassata.

Il Qashqai dotato di questo powertrain ha registrato fino al 16 % di miglioramento dell’efficienza nel ciclo combinato e del 14 % in autostrada rispetto ai modelli precedenti.

Tecnologie di altri settori con l’approccio unico Nissan

Un aspetto chiave dello sviluppo è stato ottenere un flusso d’aria regolare dal condotto di aspirazione alla camera di combustione, generando poi una forte turbolenza all’interno del cilindro. Nei motori tradizionali, il design del condotto è limitato dalla necessità di sedi valvola sinterizzate, che impediscono di ottimizzare la forma per un flusso ideale.

Gli ingegneri Nissan hanno esplorato varie opzioni e hanno individuato la tecnologia Cold Spray, già utilizzata in aerospazio, energia, macchinari pesanti e petrolchimico, come soluzione affidabile e di qualità.

Il processo impiega una lega speciale e ugelli sviluppati internamente, ispirati a tecniche di lucidatura degli stampi di forgiatura – una prima mondiale in un motore automobilistico.

Naohiro Yoshida, Chief Powertrain Engineer, dichiara:
«Fin dall’inizio sapevamo che sarebbe stato difficile; tuttavia, il team ama le sfide e sapevamo che i clienti avrebbero apprezzato ancora di più i vantaggi della nostra tecnologia e‑POWER una volta ottenuto il successo. Alla fine, ci siamo riusciti grazie alla cooperazione delle nostre tre divisioni Monozukuri (R&D, Produzione, Acquisti), dei reparti coinvolti e delle aziende partner.»

Superando numerose sfide tecniche, il motore ZR15DDTe ha raggiunto alte prestazioni come generatore dedicato.

Espansione futura

Dopo il Qashqai, i clienti negli Stati Uniti, in Canada e in Giappone saranno i prossimi a sperimentare la terza generazione e‑POWER, che sarà progressivamente estesa ad altri modelli e mercati.

Il nuovo sistema arriverà nell’anno fiscale 2026 sul prossimo Nissan Rogue (USA e Canada) e sul futuro Nissan Elgrand, grande monovolume per il Giappone, prima di estendersi ad altri mercati.

La ricerca di efficienza e potenza continua

Questo nuovo motore rappresenta un enorme passo avanti nella missione del team di creare il motore e‑POWER definitivo. Gli ingegneri del centro R&D di Atsugi, in Giappone, lavorano già a un obiettivo a lungo termine: aumentare ulteriormente l’efficienza termica e applicare tecnologie come STARC a una gamma più ampia di motori Nissan.

Tutto ciò rientra nell’impegno continuo di Nissan per ridurre i consumi, aumentare l’autonomia e diminuire le emissioni – sostenendo l’obiettivo di una mobilità più sostenibile e una soddisfazione sempre maggiore dei clienti nel mondo.