O Uno 2017 é o primeiro modelo da Fiat a ganhar a nova família de motores denominada Firefly. O modelo recebe novos motores bicombustíveis de 1.0 litro, de três cilindros, e 1.3 litro, de quatro cilindros, com bloco em alumínio.
São os novos motores desenvolvidos globalmente pela FCA – Fiat Chrysler Automobiles e que fazem sua estreia mundial a partir da unidade de powertrain de Betim, Minas Gerais.
O Brasil é o cenário de lançamento mundial dessa motorização por meio do Uno 2017, que depois serão adotados também na Europa e bem possivelmente devem vir a ser utilizados no Mobi.
A Fiat manteve o foco no torque, que é na realidade o que o motorista sente realmente quando dirige qualquer veículo.
No motor 1.0 litro, são 10,9 mkgf a 3.250 rpm e, no 1.3 litro, 14,2 mkgf a 3.500 rpm.
O Mecânica Online acompanha a apresentação para imprensa que a Fiat realiza em sua fábrica, em Betim, Minas Gerais, e só amanhã vamos testar na prática o comportamento não apenas do motor, mas de todo o conjunto.
Nas apresentações técnicas que acompanhamos, a Fiat destacou que um dos segredos dos novos propulsores é o estudo profundo de como o cliente dirige e demanda os motores em seus veículos.
O condutor brasileiro é exigente e espera do motor atributos que podem parecer contraditórios – arrancadas vigorosas, baixo consumo e manutenção simplificada.
Boa parte destes quesitos é amplamente atendida através da opção de adoção de duas válvulas por cilindro, uma solução mais indicada para as necessidades da nossa região.
Com duas válvulas por cilindro, os motores têm elevado torque (que, na prática, é a resposta do acelerador numa arrancada ou numa ultrapassagem) e consumo otimizado, principalmente em cargas parciais (pouco acelerador) e rotações médias, situações nas quais o condutor busca economizar combustível.
Para otimizar o desempenho com duas válvulas, a FCA revolucionou o desenho das câmaras de combustão.
As válvulas de admissão são responsáveis, em parte, pela aspiração da mistura ar-combustível para dentro dos cilindros, enquanto as válvulas de escape auxiliam a expulsão dos gases resultantes da combustão. Mas a quantidade de válvulas não é a única determinante para o fluxo dos gases.
Outros fatores influenciam esta dinâmica, como o desenho e o formato dos dutos de admissão e escapamento e a configuração do comando de válvulas que influenciam na dinâmica dos gases do motor.
Este controle de combustão, devido às soluções de design dos dutos de aspiração e escapamento, passando pelo design da câmara e diagrama do comando de válvulas, foram muito bem resolvidas e os motores 1.0 e 1.3 seguem um conceito modular, e são múltiplos de um mesmo cilindro.
Com duas válvulas por cilindro, seu desempenho geral se equipara ao da maioria dos motores quatro válvulas, como indicam os valores de potência máxima de cada um deles.
No 1.0, três cilindros, são nada menos que 77 cv, que chegam a impressionantes 109 cv no quatro cilindros, o maior valor já alcançado em um motor 1.3 fabricado no Brasil, comparável até mesmo ao desempenho de alguns motores 1.6 litro. Em termos de potência específica (82 cv/l), o 1.3 supera todos os concorrentes do mercado de 1.2 até 1.6 litro naturalmente aspirados.
A adoção de uma única dimensão de pistão e cilindro possibilitou maior refinamento no desenvolvimento do produto. Esta construção modular permite que vários componentes sejam compartilhados entre as versões de três e quatro cilindros, racionalizando a produção e permitindo uma manutenção mais fácil.
Com um único eixo comando de válvulas, o torque necessário para mover este conjunto corresponde a um pouco mais da metade da força necessária nos concorrentes.
O conjunto valvetrain, que consome menos energia pelo simples fato de contar com menos elementos, ainda se beneficia de um moderno e inteligente sistema de roller finger. Trata-se de um dispositivo que adota um rolamento exatamente na posição de maior atrito do conjunto, ou seja, no ponto de contato com o came (ressalto do eixo de comando).
Esta solução construtiva reduz drasticamente a perda de energia e, com menos força para se movimentar internamente, mais potência e torque sobram às rodas do veículo. E isto também se converte em redução de consumo e menos emissões.
À tecnologia aplicada ao desenvolvimento de uma câmara de combustão de altíssima eficiência, soma-se o sistema de ignição Top Coil, que possui uma bobina por cilindro, aumentando a velocidade e a estabilidade da combustão.
Além de serem dedicadas, estas bobinas operam com alta energia: são 70 mJ, quase o dobro dos modelos tradicionais, de 40 mJ. Como todo esse conjunto opera em fina sintonia, cada bobina fica conectada diretamente sobre as velas, dispensando o uso de cabo, aumentando a confiabilidade e a durabilidade do sistema.
Já as velas de ignição com eletrodo composto por liga de irídio (mais robustas e duráveis) têm maior condutividade e ponto de fusão mais alto. Essas características permitem o uso de eletrodos mais finos e pontiagudos, favorecendo a formação da centelha e, novamente, colaborando para a estabilidade de combustão.
Nesta família de motores, até mesmo a própria movimentação dos pistões e virabrequim foi otimizada.
Tradicionalmente, a linha central dos pistões de um motor fica alinhada com o centro do eixo do virabrequim. Isso faz com que o ângulo entre a biela e a parede do cilindro seja igual, tanto na expansão, quando é aplicada uma grande força na cabeça do pistão depois da queima da mistura ar-combustível, quanto na compressão, quando esta força é bem menor.
Para diminuir o atrito entre pistão e cilindro, a família possui um offset de 10 mm entre o eixo do virabrequim e o centro dos pistões. Este pequeno e estudado deslocamento reduz muito o atrito do conjunto, resultando em mais energia final.
Até mesmo a bomba de óleo, responsável pela lubrificação do motor, recebeu atenção no projeto, para se tornar mais eficiente. Ela é de deslocamento variável e altera o seu fluxo de acordo com a necessidade do motor, demandando menos potência e reduzindo consumo e emissões.
[box type=”info” align=”aligncenter” ]Um dos indicativos da modernidade de um propulsor é o valor da taxa de compressão. Quanto mais alto, maior o aproveitamento da combustão da mistura ar-combustível, o que resulta em mais potência e menor consumo.[/box]
A taxa de compressão – razão matemática entre o volume dos cilindros e o volume da câmara de combustão – apenas pode ser elevada se o motor oferecer condições estáveis de combustão. Como resultado, a taxa de compressão do novo motor (13,2:1) é maior que a grande maioria dos motores multiválvulas com injeção direta, em nível mundial.
O propulsor procura a melhor forma de enchimento dos cilindros (comparáveis aos melhores quatro válvulas do mercado), combustão completamente otimizada (comprovada pela alta taxa de compressão), consumo interno de energia baixíssimo (único comando de válvulas roletado e duas válvulas por cilindro) e ainda se beneficia da melhor aplicação do CVCP (Continuously Variable Cam Phaser – variador contínuo do comando de válvulas), capaz de adotar o ciclo Miller de combustão em baixas cargas e com médios regimes de rotação.
Uma das limitações de eficiência do motor de ciclo Otto é a perda de bombeamento causada pela borboleta do acelerador, quando em carga parcial. Quando a velocidade do veículo está estabilizada e o condutor reduz a pressão do pedal do acelerador, a maioria dos motores diminui a abertura da borboleta do acelerador, criando uma perda considerável pelo bombeamento dos pistões.
Neste momento, os novos motores adotam uma variação no eixo do comando de válvulas (através do CVCP), atrasando a abertura das válvulas de escape e admissão, diminuindo as perdas por bombeamento e aumentando significativamente a eficiência do motor nesta condição de funcionamento.
Ainda que hoje o uso do variador de fase do comando de válvulas seja bastante difundido, a forma como este componente é aplicado é um passo à frente, garantindo uma redução de até 7% no consumo de combustível.
Outro fator importante na economia de combustível são as soluções adotadas para o funcionamento na etapa de aquecimento. Esta fase compreende a primeira partida do dia até que o propulsor alcance sua temperatura ideal de trabalho.
Trata-se de um momento crítico para o consumo de combustível, para a emissão de poluentes e até para o conforto do condutor.
A nova família traz uma série de soluções inovadoras, que vão desde a partida a frio com pré-aquecimento, que dispensa o tanquinho de gasolina, passando pelo uso de óleo de baixíssima viscosidade (0W20), capaz de garantir a proteção máxima para as partes móveis desde a partida a frio.
Além disso, a confecção do bloco do motor e do cabeçote em alumínio, que resulta em uma redução de massa de sete quilos em relação ao uso de ferro fundido, traz um melhor controle da temperatura, já que no alumínio existe a formação de uma fina camada de óxido nas paredes das câmaras de água entre o líquido de arrefecimento e as paredes da mesma.
Esta camada de óxido é estável e não cresce. No ferro fundido a camada de óxido está sempre crescendo, dificultando a troca de calor naquelas superfícies. O emprego do alumínio também significa menor tempo de aquecimento por menor inércia térmica, maior robustez e durabilidade.
Detalhes no desenvolvimento da nova família de motores Firefly
– A nova família de motores é um projeto global, tendo sido desenvolvida, testada e certificada dentro dos padrões mundiais, que exigem uma durabilidade mínima de 150 mil milhas ou 240 mil quilômetros
– Ambos os motores, 1.0 e 1.3 litro, adotam uma única dimensão de pistão e cilindro, com 333 cm³ cada. Na versão com três cilindros, o deslocamento chega a 999 cm³, enquanto na com quatro cilindros são 1.332 cm³.
– A sofisticação da nova família de motores também está na parte elétrica, com ênfase no Smart Charger, o alternador inteligente. Ele otimiza a recarga da bateria nos instantes em que a energia cinética do veículo seria desperdiçada, como nas desacelerações e reduzidas de velocidade.
– O filtro de óleo de todas as versões, 1.0 e 1.3 litro, foi colocado na parte de baixo do propulsor, bem na frente do veículo. O objetivo foi posicioná-lo em lugar de fácil acesso, reduzindo o tempo de troca. O item está protegido entre o cárter de aço estampado e o suporte do compressor do ar-condicionado, integrado ao sub-bloco. O suporte forma uma estrutura de proteção que evita vazamentos devido ao impacto de pedras, por exemplo.
– Os novos motores vêm equipados com o sistema HCSS (do inglês, Heated Cold Start System), que elimina a necessidade de tanque auxiliar de gasolina para partida a frio. Além de maior conveniência, o HCSS garante partidas com etanol puro mesmo em temperaturas abaixo de zero grau Celsius.
– O bloco de alumínio determina uma redução de massa de sete quilos em relação ao uso de ferro fundido. Outros benefícios são o melhor controle da temperatura e menor tempo de aquecimento (menor inércia térmica), maior robustez e durabilidade.
– A corrente do comando de válvulas dispensa manutenção e tem durabilidade acima dos 200 mil quilômetros. Além disso, dispõe da tecnologia “silent chain”, uma evolução em relação às correntes tradicionais, que oferece funcionamento mais suave e silencioso.
– A vareta de óleo é integrada à tampa e passa por dentro do motor, o que evita vazamentos de óleo e facilita a manutenção. Além disto, o filtro de óleo é posicionado num local de fácil acesso embaixo do carro, protegido entre o cárter e o suporte do compressor do ar-condicionado, posição que facilita muito sua troca.
