DIESOTTO, um motor a gasolina tão econômico quanto um diesel

O consumo de combustível de um automóvel é determinado por muitos fatores. Eles incluem peso, resistência aerodinâmica e resistência ao rolamento (pneus) ou o gerenciamento dos muitos agregados de energia (compressor, polias). Mas o fator central e mais crucial de todos é o motor. Aumentar a eficiência do trem de força continua sendo o fator principal e decisivo na redução do consumo de combustível.

A Mercedes-Benz está convencida de que, nos próximos anos, os motores a combustão interna continuarão sendo o tipo de acionamento dominante nos automóveis – embora consideravelmente aprimorados em todas as dimensões. Dependendo das condições de operação e do perfil de uso, complementá-lo com um módulo híbrido pode ser uma medida sensata. A Mercedes-Benz oferece uma ampla gama de motores a gasolina e diesel que podem ser complementados com diferentes módulos híbridos em um futuro próximo. Portanto, dependendo do campo de uso e das preferências pessoais, cada cliente pode selecionar o motor ideal para seus propósitos.

Até agora, os motores a gasolina e a diesel tiveram papéis claramente distribuídos: o diesel era mais econômico, mas o controle de emissões era mais fácil de gerenciar no carro movido a gasolina. “Nosso objetivo estratégico é tornar o carro movido a gasolina tão econômico quanto o diesel, e o diesel tão limpo quanto o motor a gasolina”, diz o Dr. Thomas Weber, membro do conselho da DaimlerChrysler AG responsável pelo Grupo de Pesquisa e Desenvolvimento do Mercedes Car Group. Uma parte dessa estratégia já foi implementada: a tecnologia BLUETEC, que reduz as emissões de óxido de nitrogênio, confere ao motor a diesel a capacidade de cumprir até mesmo os mais rígidos padrões de emissões do mundo – inclusive os que virão no futuro. BLUETEC já está no mercado e estará disponível a partir do final de 2007.

“Pesquisadores e desenvolvedores precisam de desafios e grandes objetivos”, diz o Dr. Thomas Weber. “Por esta razão, pensamos muito mais à frente na Mercedes-Benz: vamos combinar os pontos fortes e as vantagens de ambos os princípios de combustão em um conceito de motor inovador. A unidade DIESOTTO é um grande passo à frente”.

Sistema exclusivo para redução de consumo

O motor DIESOTTO no novo carro de pesquisa F 700 é um sistema único e integrado para redução de consumo, envolve os seguintes parâmetros:

Downsizing pela redução do tamanho do cilindro e menor cilindrada;

Turboalimentação;

Injeção direta de gasolina;

Controle do comando de válvula variável;

Ignição automática controlada (CAI);

Módulo híbrido com partida-gerador integral.

DIESOTTO traz os benefícios da tecnologia diesel para o motor a gasolina: no modo CAI, a mistura ar-combustível se inflama da mesma forma que em um motor a diesel. E, no entanto, a DIESOTTO não exige muito da qualidade do combustível: o motor funciona com gasolina normal.

Além disso, a ignição automática controlada não só é mais econômica do que a combustão convencional acionada por uma vela de ignição, como também é mais limpa no que diz respeito às emissões. Na ignição automática controlada, como os engenheiros da Mercedes-Benz denominam seu novo processo, quase nenhum óxido de nitrogênio (NOx) é produzido. DIESOTTO aponta assim para o futuro do motor a gasolina – um futuro imaginado, pesquisado e desenvolvido pela Mercedes-Benz.

Turbocompressor de dois estágios e um módulo híbrido

O primeiro passo para reduzir o consumo é reduzir o tamanho do motor. Em vez de um motor naturalmente aspirado de grande cilindrada, é usada um trem de força compacto turboalimentado. Este salto para trás no tamanho e cilindrada reduz o atrito interno do motor. A unidade menor funciona cada vez mais em uma faixa de combustão mais eficiente. O sistema de propulsão do carro de pesquisa é um motor de quatro cilindros com um deslocamento de apenas 1,8 litro. A princípio, isso é uma surpresa para um veículo da classe de luxo, onde até agora pelo menos seis cilindros e três litros de cilindrada são o padrão.

A sensação de condução sem esforço superior na classe de luxo, no entanto, é mantida. O acionamento DIESOTTO obtém potência adicional de um sistema de turbocompressor de dois estágios. Um turbocompressor de baixa pressão maior e um turbocompressor de alta pressão de diâmetro menor são conectados em série e juntos cobrem de maneira ideal toda a faixa de rotação do motor. O sistema complexo permite uma boa capacidade de resposta em baixas rotações, fornece alto torque e força de tração e oferece alta potência de pico. Para arrancar, o motor de combustão interna também recebe assistência do motor elétrico do módulo híbrido.

A potência máxima do motor de combustão interna é de 175 kW (238 cv); o motor elétrico desenvolve outros 15 kW (20 cv); o torque máximo do sistema é de impressionantes 40,8 m.kgf. Isso garante um desempenho compatível com a classe de luxo, como o tempo de 7,5 segundos para a aceleração de 0 a 100 km/h.

O módulo híbrido com seu gerador de partida integrado ajuda a reduzir ainda mais o excelente consumo de combustível, principalmente em operações urbanas de parada e partida. O motor de combustão interna sempre é desligado quando não é necessário. Ao arrancar, a combinação de motor de combustão interna e motor elétrico de torque é um conjunto que garante uma partida potente, mas suave. Além disso, durante as paradas e frenagens, o motor elétrico recupera energia que é armazenada em uma bateria especial de alta tensão e utilizada para a próxima partida. Este motor de arranque está integrado na caixa da caixa automática 7G-TRONIC.

Injeção direta e o comando de válvulas variável

O próximo elemento decisivo no sistema DIESOTTO é a injeção direta. Com o CLS 350 CGI, a Mercedes-Benz foi pioneira na segunda geração de injeção direta de gasolina guiada por spray. Comparada com a injeção de manifold convencional, esta tecnologia oferece uma vantagem de consumo de cerca de 10%, entre outras coisas devido à operação de queima enxuta com carga parcial.

No motor DIESOTTO, a injeção direta é usada de forma diferente do motor CGI, que na operação de queima pobre precisa de uma nuvem de mistura inflamável ao redor da vela de ignição. A DIESOTTO opera com mistura pobre, mas necessita de injeção direta para uma mistura homogênea no cilindro e para o livre controle dos ciclos de injeção.

Outro componente é o comando de válvula variável. Os tempos de abertura da válvula podem ser ajustados em uma ampla faixa e a elevação da válvula também pode ser alterada. Para conseguir isso, o eixo de comando de válvulas é fornecido com dois cames, um menor e outro maior, para cada válvula. A grande elevação da válvula é necessária para operação de carga total e altas rotações do motor, a pequena elevação da válvula principalmente para CAI em carga parcial.

Mecanismo de manivela variável

Para atender às diferentes exigências de operação em carga parcial e total, o motor DIESOTTO é equipado com um mecanismo de manivela variável com o qual a compressão geométrica pode ser ajustada continuamente. Portanto, apesar da alta saída específica, um sistema de acionamento econômico pode ser realizado.

Novo ciclo de combustão inovador

A vantagem de consumo resulta principalmente da mistura relativamente pobre e do alto teor de gases de escape e da adaptação da taxa de compressão dependendo do ponto de operação. As baixas emissões de óxidos de nitrogênio são resultado da combustão homogênea a uma temperatura constante e relativamente baixa. Os óxidos de nitrogênio são causados por picos de temperatura que dificilmente podem ser evitados na combustão convencional iniciada por velas de ignição. Para maior controle de emissões, um conversor catalítico comum de três vias é perfeitamente adequado para o acionamento DIESOTTO. Isso permite a conformidade também com futuros padrões de emissões mais severos.

Grande habilidade de engenharia permite o controle mais preciso

A alta arte da engenharia aplicada ao desenvolvimento da DIESOTTO se manifesta na combinação das tecnologias individuais e seu controle. Uni-los é o pré-requisito para uma aplicação com qualidades práticas.

O CAI é adequado para os modos de condução usados com mais frequência, em velocidades baixas e intermediárias, bem como para requisitos de carga intermediária. Em cargas mais altas, o DIESOTTO muda para a combustão convencional em um único curso de força. Nesse caso, ele respira usando o grande elevador de válvulas, dispara usando velas de ignição e funciona como uma unidade de injeção direta no modo Lambda1.

Esta antevisão do futuro do motor de combustão interna ilustra o grande potencial e mostra que o novo conceito de propulsão pode ser concretizado a médio prazo. Algumas das soluções parciais incorporadas, como injeção direta de gasolina, já estão em produção na Mercedes-Benz. Outros entrarão em motores de produção passo a passo até que a solução completa seja implementada.