Nova Família E.torQ, FPT- Powertrain Technologies

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Energia, Engenharia, Emoção e Ecologia se unem no mais novo lançamento da FPT – Powertrain Technologies: a família de propulsores E.torQ. Fabricados na unidade da FPT em Campo Largo, os novos motores têm o nome inspirado naquele que é seu principal atributo – o alto torque em baixas rotações.

A família E.torQ representa a ampliação da gama de soluções da FPT para o mercado mundial, com um produto global, que já nasce um best-in-class em torque máximo e também como referencial em aspectos como desempenho, confiabilidade, baixos índices de consumo, de emissão de poluentes, de ruídos e vibrações.

Os motores foram desenvolvidos a partir da versão 1.6l 16v gasolina E0, da ex-Tritec Motors. Com base nesse produto, a FPT elaborou cinco novas versões: 1.6l 16v Flex e 1.8l 16v Flex – para comercialização no mercado brasileiro –, além das 1.6l 16v e 1.8l 16v E0 e de uma versão Sulev (Super Ultra Low Emissions Vehicle), ainda em desenvolvimento.

A família E.torQ é resultado de mais de 500 mil horas de desenvolvimento, envolvendo 20 mil horas de testes confiabilidade em dinamômetro, 9.000 horas de cálculo e 5 milhões de quilômetros rodados em provas de durabilidade, confiabilidade e aplicação. O projeto teve a participação de mais de 100 engenheiros do Centro de Engenharia da FPT em Betim e na Itália. Além disso, 1.200 motores de pré-série e protótipos foram fabricados até o início da produção.

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Todo este trabalho resultou em motores de alto nível tecnológico, com destaques nos seguintes aspectos:

ENGENHARIA

O projeto de engenharia foi desenvolvido para privilegiar o torque em baixas rotações, com capacidade para atender limites globais de emissão de poluentes – assegurando o caráter mundial da nova linha de motores da FPT. Outros focos foram a redução do consumo de combustível e do nível de ruídos e vibrações, além de confiabilidade e da nacionalização de componentes. Os novos propulsores já nascem prontos para o futuro, preparados para evoluções tecnológicas, com o uso de turbocompressor e com o sistema MultiAir de controle de válvulas de admissão.

Para garantir a modernidade da nova família de propulsores, a FPT desenvolveu uma série de novos conteúdos, para somar qualidades à sólida e tecnológica base oferecida pelos motores da Tritec. Ao todo, 70% do motor é novo, o que inclui componentes como bloco, virabrequim, bielas, pistões, coletor de aspiração, valvetrain, sistema de injeção eletrônica, volante do motor, bomba d’água e direção hidráulica, tampa de válvulas, junta do cabeçote e bicos injetores, entre outros.

Técnicas computacionais e experimentais de análise fluidodinâmica, térmica e estrutural permitiram adicionar ao projeto soluções técnicas de última geração. Exemplo disso é a otimização a cálculo do spray dos injetores, com utilização de um software 3D chamado VEM Virtual Engine Modeling, que representa o estado da arte em simulação termodinâmica e fluidodinâmica de motores de combustão interna.

O VEM é capaz de desenhar toda a geometria interna do motor, do plenum do coletor de aspiração até o primeiro ramo do coletor de descarga, utilizando malhas 3D móveis para simular o movimento do pistão e das válvulas. No modelo, todos os fenômenos de escoamento dos gases, escoamento de líquidos, formação de spray, coalescência de gotas, trocas térmicas entre fluidos e entre fluidos e superfícies metálicas, vaporização e mistura de fases de fluidos estão representados.

Com isso, é possível prever e otimizar o comportamento dos sprays dos injetores, favorecendo a formação da mistura dentro dos cilindros e reduzindo ao máximo a formação de filme fluido nos condutos e nas válvulas. Dessa forma, é possível minimizar a emissão de hidrocarbonetos não queimados, reduzindo o consumo e melhorando a combustão.

Além disso, o coletor de aspiração passou por análise CFD (computation fluid dynamics) para garantia da minimização das perdas de carga e da simetria de rendimento volumétrico entre os cilindros.

Para redução das emissões de hidrocarbonetos (HC), também foram utilizados pistões Topland de 3,5mm de altura para redução dos volumes de crevice. Trata-se de volumes de mistura ar combustível que ficam presos em frestas na câmara de combustão, impedindo sua queima. Com isso, os gases não queimados saem pelo escapamento, aumentando as emissões de HC. Com a utilização do Topland de 3,5mm, o volume preso na fresta entre o primeiro anel, o topo do pistão e o cilindro se reduz, diminuindo ao mínimo o volume das emissões.

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Os motores E.torQ possuem componentes especialmente projetados com foco no desempenho e na redução de consumo e emissões de poluentes – principalmente devido à redução de peso e/ou atrito. Exemplos são os pistões otimizados e grafitados (Evotec), com menor peso e saias assimétricas, minimizando o atrito com os cilindros, além do trem de válvulas roletado.

As novas bielas, sinterizadas, forjadas e fraturadas são as de menor massa no mercado para esta faixa de cilindrada. Da mesma forma, os anéis são do tipo low friction de baixa carga tangencial com alturas de 1,2; 1,2: e 2,41 mm, e estão entre os de menor massa e atrito do mercado para esta faixa de cilindrada.

Para diminuir a deformação das camisas dos cilindros, o bloco do motor tem as fixações do cabeçote desvinculadas das camisas dos cilindros. Além disso, as roscas são posicionadas na parte inferior das camisas d’água e as ligações entre as camisas e a parte externa foram afastadas das fixações do cabeçote. Com isso, foi possível obter a redução das deformações das camisas induzidas pelo torqueamento do cabeçote, trazendo redução de atrito e de consumo de óleo.

A câmara de combustão conta com baixa relação superfície/volume e vela central. Isso proporciona a diminuição do tempo de combustão e maior eficiência térmica, o que se traduz em ganhos de desempenho e queda no consumo.

Cálculos termo-estruturais foram utilizados para verificação e eliminação de todos os eventuais pontos de fadiga do bloco, bedplate e cabeçote. Além disso, o mesmo tipo de cálculo foi utilizado para desenhar a nova junta do cabeçote metálica de três camadas, prevendo antes da construção do protótipo as pressões de vedação entre junta, bloco e cabeçote.

Outros conteúdos atuam no sentido de conservar o perfeito funcionamento do motor ao longo de toda a sua vida útil. São exemplos disso as superfícies de vedação planas, que otimizam o desempenho das guarnições e garantem vazamento zero; o novo corpo de borboleta drive-by-wire com sensor contactless, que elimina o contato mecânico entre os componentes internos do sensor; o trem de válvulas livre de manutenção, com tuchos hidráulicos; e a corrente de distribuição, que dispensa a necessidade de manutenções periódicas.

Para um incremento ainda mais significativo na confiabilidade, os motores E.torQ contam com virabrequim com microestrutura especial, de maior resistência a fadiga, e oito contrapesos, que reduzem o esforço dos mancais; pistões otimizados, com cubo reforçado, maximizando a resistência; e as bielas sinterizadas, forjadas e fraturadas que oferecem, ao mesmo tempo, precisão absoluta de montagem e resistência e leveza máximas.

Embora dotada de uma série de itens de alta tecnologia, a nova família de propulsores da FPT é compacta e possui layout simplificado. Todos os periféricos são montados diretamente no bloco, que possui ainda bomba d’água, direção hidráulica e suporte do motor integrados. Tudo isso garante mais versatilidade à família E.torQ, permitindo sua aplicação em diversas plataformas de vários segmentos, além da facilidade de manutenção em função do espaço livre no vão do motor.

O peso dos motores E.torQ é competitivo, mesmo quando comparado com o de concorrentes que utilizam bloco de alumínio. Bloco e cabeçote da nova linha de motores possuem massas reduzidas, quando comparados com outros motores 16v de mesma cilindrada. Também nesse sentido, foi utilizado coletor de aspiração e tampa do cabeçote em plástico, um material mais leve.

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A redução dos níveis de ruído e de vibração também era um dos objetivos do projeto de engenharia da FPT. Para alcançá-lo, foi feito o isolamento da corrente de transmissão (front end). Além disso, os motores E.torQ utilizam cárter estrutural de alumínio, que proporciona maior rigidez estrutural ao motopropulsor. Com o virabrequim de oito contrapesos, foi possível alcançar uma queda de 25% na força resultante de balanceamento.
A simetria de fluxos entre os quatro ramos do coletor de aspiração, concebido através de cálculo fluidodinâmico 3D, junto com o desenho dos condutos do cabeçote e das câmaras de combustão, permitem uma excepcional simetria de combustão entre os quatro cilindros, favorecendo a regularidade de funcionamento do motor, melhorando ainda mais a sensação de maciez.

Com redução do peso e otimização das saias, o projeto de engenharia obteve estabilização do movimento dos pistões, reduzindo ainda mais o ruído de funcionamento. Por fim, foram utilizadas bronzinas de três classes para tolerâncias de folgas mais contidas no olhal grande da biela. Isso garante a manutenção do baixo ruído de funcionamento durante a vida útil do motor.

ECOLOGIA

Os motores E.torQ são o maior exemplo de que, para a FPT, inovação e preservação caminham juntas. Os novos propulsores conseguiram uma redução de consumo e de emissão de poluentes em torno de 5%, em comparação com os 1.8l utilizados atualmente pela Fiat.

Embora os novos motores da FPT estejam qualificados na Fase V do Proconve, o nível de emissões da família E.torQ é até 40% inferior ao que estabelece a legislação. Além disto, os propulsores contam com sistema eletrônico de diagnose do controle de emissões OBD BR-1 e já são compatíveis com a próxima etapa desta legislação, o OBD BR-2.

Os motores E.torQ têm índice de reciclabilidade de 95%, além de utilizarem filtro ecológico – em que apenas o elemento filtrante de papel e borracha é trocado, aproveitando o restante da estrutura.

ENERGIA

A energia dos propulsores E.torQ é expressa em seu excelente desempenho, tanto em altas quanto em baixas rotações. Utilizando o etanol, o motor 1.6l 16v Flex tem potência máxima de 117 cv a 5.500 rpm e torque máximo de 16,8 kgm a 4.500 rpm. A gasolina, a versão 1.6 desenvolve 115 cv a 5.500 rpm e torque de 16,2 kgm a 4.500 rpm. Esses números fazem do motor o mais potente 1.6l flex do mercado, além de o de maior torque entre os da mesma cilindrada.

Já a versão 1.8l 16v Flex tem potência máxima de 132 cv a 5.250 e torque máximo de 18,9 kgm a 4.500 rpm, se abastecida com Etanol. Com a utilização da gasolina, os números de potência e torque são, respectivamente, de 130 cv a 5.250 rpm e 18,4 kgm a 4.500 rpm. Trata-se do 1.8 de maior torque entre todos disponíveis no mercado brasileiro.
Tanto a versão 1.6l quanto a 1.8l apresentam curvas de torque praticamente planas, com 80% do torque já está disponível a 1.500 rpm e 93% a 2.500 rotações.

EMOÇÃO

Fun to drive, ou prazer em dirigir, é o termo mais apropriado para definir a sensação de guiar um carro impulsionado pelos motores E.torQ. Silencioso, macio e com ótimo desempenho e elasticidade, o propulsor oferece prontas respostas dinâmicas para qualquer tipo de condução. Além disso, seu torque em baixas rotações – destaque mais acentuado da nova família – auxilia ainda na redução de consumo e da emissão de poluentes.

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A emoção de guiar um motor E.torQ pode ser também comprovada nos autódromos do país, a bordo dos monopostos da Formula Future Fiat – competição que promoveu a estreia da motor E.torQ 1.8l. Com uso de um kit Racing desenvolvido pela FPT, o propulsor chegou a 160 cv de potência, em versão aspirada.

A performance acústica da nova linha de motores realça ainda mais o prazer em dirigir. Tendo como parâmetro a versão 1.8l Flex, os propulsores da FPT se mostraram superiores a concorrentes nacionais de mesma capacidade volumétrica em testes comparativos, mesmo com o E.torQ utilizando Etanol. Além disso, o motor obteve índices de ruído sensivelmente menores que o patamar de aprovação estabelecido pela FPT em marcha lenta.

Ficha técnica E.torQ 1.6l 16v
Cilindrada: 1.6l
Combustível: Etanol/ Gasolina E22
Potência máxima: 117cv @ 5.500rpm (etanol)
115cv @ 5.500rpm (gasolina E22)
Torque máximo: 16,8kgfm @ 4.500rpm (etanol)
16,2kgfm @ 4.500rpm (gasolina E22)
Diâmero x Curso: 77,0mm X 85,8mm
Taxa de compressão: 10,5 : 1
Emissões: Proconve F-V

Ficha técnica E.torQ 1.8l 16v
Cilindrada: 1.8l
Combustível: Etanol/ Gasolina E22
Potência máxima: 132cv @ 5.250rpm (etanol)
130cv @ 5.250rpm (gasolina E22)
Torque máximo: 18,9kgfm @ 4.500rpm (etanol)
18,4kgfm @ 4.500rpm (gasolina E22)
Diâmero x Curso: 80,5 mm X 85,8 mm
Taxa de compressão: 11,2 : 1
Emissões: Proconve F-V

Texto e Imagens: Todos os créditos para;

FPT – POWERTRAIN TECHNOLOGIES
Comunicação FPT Mercosul
Av. do Contorno da Fiat, 3455 G. 09 Sl. 05 – Betim – MG
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