A tecnologia por trás do motor XCursor 13 a gás natural da FPT Industrial

O XCursor 13 NG é adequado para caminhões HD e aplicações de ônibus intermunicipais (Foto: FPT Industrial)

Como parte do Grupo Iveco, a FPT Industrial é a fabricante de motores, transmissões e eixos utilizados em todas as suas divisões e também fornecidos a clientes terceirizados. A linha de produtos abrange uma gama de aplicações rodoviárias e fora de estrada, incluindo caminhões, ônibus e tratores, passando por modelos de geração de energia e marítimos.

De acordo com Andrea Abbà, gerente de produtos do portfólio rodoviário, a empresa agora oferece uma série de motores que podem utilizar diversos combustíveis alternativos, incluindo gás natural. “Temos uma linha completa de motores a gás natural, de três a 13 litros. Eles atendem a uma variedade de aplicações em caminhões e ônibus, desde caminhões leves até caminhões médios e pesados, e de micro-ônibus e ônibus urbanos até ônibus intermunicipais. Eu diria que temos a mais ampla linha de motores a gás natural do mercado.”

Questionado se a gama de motores a gás natural (GN) se deve à demanda dos clientes ou à intenção de atender à ampla gama de veículos produzidos pela Iveco, ele afirma que a resposta se deve a ambos os fluxos. "Estamos fornecendo para a Iveco e marcas do Grupo Iveco, bem como para clientes terceirizados que produzem modelos para uso em estradas e fora de estrada", relata.

Motores a gás natural

A FPT Industrial tem uma história com motores a gás que remonta a 1997, mais tempo do que a maioria das empresas que produzem motores com sistemas de combustível semelhantes. Abbà afirma que, desde então, a empresa vendeu mais de 100.000 unidades de seus motores a gás natural.

Foi em 2018 que a empresa revelou o conceito Cursor X, a série de motores modulares que passaria a incluir versões a diesel e gás natural; há planos para desenvolver uma variante a hidrogênio. O "X" no nome do conceito – e aquele que aparece nos modelos mais recentes – atua efetivamente como variável, destacando a capacidade multicombustível da linha de motores.

A versão pronta para produção do XCursor 13, monocombustível e multicombustível, foi revelada na feira IAA Transportation em 2022. Com 12,9 litros de cilindrada, o motor foi lançado inicialmente como um modelo a diesel – podendo também utilizar HVO/diesel renovável e biodiesel B7. Em 2024, veio o XCursor 13 NG, que pode utilizar GNC (gás natural comprimido), GNL (gás natural liquefeito) ou biometano sem qualquer modificação. Abbà observa que o uso de biometano reduzirá as emissões de CO2 em quase 100%.

Enquanto o motor a diesel utiliza um sistema de ignição por compressão, o motor a gás natural utiliza ignição por faísca. Existem motores a gás natural que utilizam ignição por compressão, mas estes geralmente envolvem um gerenciamento complexo de GNL, ureia (AdBlue) e óleo diesel, juntamente com uma bomba criogênica para o tanque de combustível de GNL e um sistema de pós-tratamento de diesel.

“A ignição por centelha é uma solução que estamos desenvolvendo há muito tempo”, diz Abbà. “Ela oferece um ótimo equilíbrio entre desempenho e eficiência do motor, entre custo e benefício. Temos uma longa experiência com este sistema, é muito confiável.”

Redução de peso

O XCursor 13 NG foi projetado especificamente para uso em caminhões pesados e ônibus intermunicipais; os caminhões Iveco S-Way agora estão disponíveis com este motor. A potência da versão a gás natural é de 368 kW/500 cv com 2.200 Nm de torque máximo (uma versão com 520 cv e 2.500 Nm ainda poderá ser homologada, caso haja demanda do cliente). A área de cobertura do motor também indica que ele é para aplicações pesadas, assim como o peso – o XCursor 13 NG pesa 1.050 kg.

“Trabalhamos muito para reduzir o peso do motor mais recente em comparação com a versão anterior”, diz Abbà. “Reduzimos o peso total em pouco mais de 100 kg, o que representa uma redução de cerca de 10%. Consideramos uma conquista importante.”

As modificações feitas para reduzir o peso incluíram um novo design do bloco do motor que utiliza menos material. Além disso, o cabeçote e o bloco de ferro fundido foram substituídos por uma versão mais leve, utilizando ferro fundido de grafite compactado (CGI). Este é um tipo de ferro fundido em que a grafite aparece em formas curvas ou "vermiculares", o que auxilia na fundição e usinagem do componente acabado. O CGI também oferece propriedades favoráveis de transferência de calor.

Andrea Abbà, FPT Industrial

“O CGI é mais resistente à pressão e ao calor, o que nos permite aumentar o desempenho mecânico do motor”, explica Abbà. “[O motor] pesa cerca de uma tonelada, o que parece muito, mas está alinhado com o que há de melhor no mercado.”

Mais novas tecnologias

A linha de motores substituída pelo mais recente XCursor era conhecida simplesmente como Cursor. As versões a gás natural deste motor utilizavam um turbo com válvula de descarga mecânica, mas agora foi atualizada para usar um turbo com válvula de descarga eletrônica.

“A ação eletrônica que aciona a válvula de descarga do novo turbo proporciona um movimento mais preciso”, diz Abbà. “Isso melhora a prontidão do turbo, o tempo de resposta, o que leva a uma maior eficiência. Além disso, o turbo também utiliza um novo sistema de refrigeração a água. O gás natural resulta em temperaturas mais altas do que o diesel, e esse novo sistema ajuda a resfriar o turbo e o ar que circula pela unidade, o que, por sua vez, melhora o desempenho do motor.”

Um turbocompressor eficiente pode ajudar a fornecer uma potência superior à de um modelo naturalmente aspirado, simplesmente porque o motor não precisa se esforçar tanto para fornecer a mesma potência. Dito isso, o XCursor 13 NG também utiliza um catalisador de três vias para reduzir as emissões do motor.

“O catalisador de três vias é realmente um padrão quando se trata de motores a gás natural”, diz Abbà. “Desde a introdução do motor a gás natural em 2024, também adicionamos um CPF (filtro de partículas de GNC). Isso também é padrão, independentemente da aplicação.”

Outra novidade do XCursor 13 NG é o sistema de recirculação dos gases de escape (EGR). Ele redireciona uma porcentagem do fluxo de gases de escape de volta para o coletor, onde ajuda a reduzir as temperaturas de combustão e a emissão de NOx. "Este é o único motor NG que produzimos que utiliza um sistema EGR", continua Abbà. "Ele ajuda a reduzir a carga térmica do motor, permitindo que ele alcance níveis aprimorados de desempenho e eficiência."

O sistema de injeção direta multiponto foi herdado do motor Cursor anterior, mas Abbà diz que agora ele usa injetores de "vida útil completa", o que significa que eles não precisam ser substituídos durante a vida útil do motor — o Cursor 13 anterior precisava ter os injetores trocados em intervalos de manutenção especificados.

Juntamente com a atualização dos injetores, o design da câmara de combustão foi alterado para evitar o que Abbà chama de "mega detonação", em que a mistura ar/combustível se inflama prematuramente. "O design da câmara de combustão melhora a mistura ar/combustível para ajudar a evitar a detonação. Juntamente com a redução de peso, o novo turbo, as mudanças na câmara de combustão e outros recursos ajudaram a melhorar a economia geral de combustível do novo motor em 8%", explica.

A alta compressão é uma causa subjacente da detonação do motor. Para ajudar a evitar isso, a taxa de compressão do XCursor 13 NG é de 12:1, bastante baixa quando comparada a um motor a diesel, que pode operar entre 14:1 e 25:1.

Gestão do motor

A ECU, ou unidade de controle do motor, regula os vários sistemas do motor, ajudando a manter a sincronicidade entre funções individuais para atingir o desempenho geral máximo em termos de potência, economia e emissões, ao mesmo tempo que reduz o ruído, a vibração e a aspereza.

O caminhão Iveco S-Way HD está disponível com sistema de combustível GNL e motor XCursor 13 NG (Foto: Iveco)

Abbà diz que a ECU do XCursor 13 NG é diferente daquela usada na versão a diesel. O sistema apresenta um mapeamento de motor totalmente novo que, por exemplo, consegue reconhecer se há uma detonação iminente e alterar parâmetros para otimizar a combustão.

“É um padrão de combustão completamente diferente do diesel, então o motor precisa de uma unidade de controle diferente”, diz Abbà.

O intervalo de manutenção para o motor a gás natural mais recente é de 100.000 km (cerca de 62.000 milhas). Embora os motores a gás natural geralmente tenham um intervalo menor do que os equivalentes a diesel, a introdução de um novo óleo de motor 0W 16 ajudou a estender o prazo de manutenção. Para concluir, Abbà observa que a maioria dos caminhões pesados passará dias operando em velocidade constante na estrada, a mais eficiente em termos de consumo de combustível e longevidade geral do motor, mas o ciclo de trabalho real do caminhão terá a maior influência nos requisitos de manutenção.