RECIPIENTE DE CARVÃO ATIVADO - Mahle.com

Performance
CUSTOMER MAGAZINE
COMPONENTES E SISTEMAS PARA MOTORES E SEUS PERIFÉRICOS
2 ED. 2008
TECNOLOGIA DE VANGUARDA PELA MAHLE
RECIPIENTE DE CARVÃO ATIVADO
PROJETO MODULAR COMPACTO E BAIXO NÍVEL DE EMISSÕES

CONTEÚDO
EXPEDIENTE
Publisher
MAHLE International GmbH
Pragstraße 26-46
D-70376 Stuttgart - Alemanha
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Dr. Bernd Mahr
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página 9, autorizada gentilmente por
Carl Zeiss Microlmaging GmbH
Produção
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A reprodução do conteúdo, mesmo parcial,
somente pode ser feita com autorização
prévia do editor.
© MAHLE GmbH, 2008
2 MAHLE Performance
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6
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18
20
22
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO
Para motores modernos com injeção direta de combustível: trem de válvulas integralmente
variável
TURBO-ALIMENTADORES A GÁS DE ESCAPAMENTO
Especialização em sistemas de troca de carga: desenvolvimento de compressores para
melhor desempenho e redução do consumo de combustível
SISTEMAS DE PISTÃO
Nova tecnologia de fundição de alumínio para pistões diesel
COMPONENTES DO CILINDRO
Considerável redução de peso com camisa de cilindro de alumínio ALBOND fundida
áspera
SISTEMAS DE TREM DE VÁLVULAS
Desenvolvimento de válvulas na MAHLE: requisitos atuais e futuros
SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE AR
Menos substâncias nocivas por meio da recirculação externa de gás de escapamento
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO
Desenvolvimento de sistemas de filtragem de ar: métodos inovadores para filtros que
proporcionam desempenho ainda melhor
SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE FLUIDOS
Recipiente de carvão ativado MAHLE: inovações para exigência mais rigorosa
PERFIL DA FÁBRICA
Unidades industriais da MAHLE em Yingkou: potencial de crescimento
GRUPO MAHLE
Pesquisa e desenvolvimento em benefício do setor. Entrevista com o Chefe do Centro
Tecnológico no Japão.
NOVO CENTRO TECNOLÓGICO – JUNDIAÍ
MAHLE Performance Online – www.performance.mahle.com

Michael Brenner é Vice-presidente de Vendas e Engenharia
de Aplicações, Automóveis de Passageiros Ásia
Prezados leitores,
Nos próximos anos, mais de 90 por cento
dos veículos produzidos na Ásia serão construídos
no Japão, China, Índia, Coréia do
Sul e Tailândia. Essa circunstância dá nítidos
contornos às áreas geográficas nas quais se
concentra a nossa estratégia na Ásia.
A MAHLE já vem desempenhando um papel
na Ásia há algum tempo. Desde 2002,
estamos fortalecendo nossa presença local.
Atualmente, 18 por cento do nosso pessoal
trabalha na Ásia e é ali também que geramos
cerca de 18 por cento das vendas
do Grupo.
Mais até do que entre as nações da Europa,
os países da Ásia são muito diferentes em
suas culturas, idiomas e costumes sociais.
Os mercados nos respectivos países precisam,
portanto, ser analisados e atendidos
com abordagens muito distintas.
A posição-chave do Japão na região asiática
desempenha papel fundamental para
as nossas atividades. O rápido crescimen-
to da indústria automotiva nesses países
é influenciado decisivamente pelas marcas
japonesas. Apesar de os indicadores de
vendas internas estarem caindo, o Japão
continuará sendo o maior mercado do setor
fornecedor de componentes automotivos
em futuro previsível. Em 2007, os fabricantes
japoneses produziram um total de
11,5 milhões de veículos, aproximadamente
500.000 automóveis e veículos comerciais
leves a mais do que os Estados Unidos.
A mesma situação está se configurando
este ano. Não é, portanto, nenhuma surpresa
que a MAHLE reporte o maior volume
de vendas de suas atividades da Ásia
no Japão e que empregue mais de 250
engenheiros de projeto e desenvolvimento
naquele país.
Os mercados crescentes da China e Índia,
contudo, não ficam muito atrás. A uma taxa
média de crescimento anual do produto
nacional bruto de nove por cento, há uma
previsão de que a China irá ultrapassar o
Japão como maior produtor mundial de
veículos de passageiros e veículos comerciais
leves já em 2010. Nossos clientes na
China e Índia decidem primordialmente com
base em custo. Veículos na assim chamada
categoria de entrada – como, por exemplo,
o Dacia Logan na Europa – já rodam há
anos na China, liderados pelo Chery QQ de
quatro portas, que pode ser adquirido pelo
equivalente a 3.500 euros.
Na Índia, nossa cliente Tata Motors lançou
um novo veículo na faixa de preço de
US$ 2.500,00 e uma outra joint venture
está trabalhando em um modelo semelhante.
Na China, assim como na Índia,
os clientes-alvo desses novos veículos são
pessoas que estão mudando do transporte
de duas rodas para o automóvel. Na China,
a MAHLE está presente com onze fábricas,
bem como com o Centro de Pesquisa e
Desenvolvimento em Xangai, empregando
mais de 5.000 pessoas. E mais de 2.000
funcionários trabalham em quatro estabelecimentos
de produção na Índia.
EDITORIAL
Na Coréia do Sul, a Hyundai Motors está
tomando todas as decisões pelas suas
subsidiárias em todo o mundo. Além disso,
a General Motors nomeou a subsidiária GM
Daewoo como o seu centro de competência
para carros compactos. Por esse
motivo, estamos representados na Coréia
do Sul com um estabelecimento produtor
de filtros em Hwasung e o escritório de
vendas em Seul.
Na Tailândia, a MAHLE mantém duas fábricas.
Nossos clientes japoneses têm remanejado
partes de sua produção para a Tailândia
e estão construindo fábricas adicionais.
A Mazda, Isuzu, Nissan, Hino e Kubota
merecem menção nesse contexto. A General
Motors está também produzindo um elevado
volume de picapes leves a diesel para
exportação.
O atrativo da nossa tarefa nesses mercados
é o de crescer com os nossos clientes e
atender às suas expectativas sociais, culturais,
tecnológicas e comerciais. A MAHLE
está ciente de que só se pode atingir esse
objetivo com propostas feitas para atender
a necessidades específicas. A tecnologia
do produto, os processos de produção e o
marketing estarão alinhados com as condições
subjacentes culturais e comerciais de
cada cliente. Além de sucesso econômico,
entretanto, é igualmente importante para a
MAHLE manter-se fiel aos seus princípios
corporativos. Tudo somado, essas metas
são realmente ambiciosas. Por outro lado,
a MAHLE já ocupa uma excelente posição
na Ásia, tanto geograficamente como sob o
ponto de vista estratégico.
Cordialmente,
Michael Brenner
MAHLE Performance 3

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO
O motor a gasolina está em um ponto
de delicado equilíbrio entre elevada densidade
de potência, elevada economia de
combustível, baixos níveis de emissões e
baixos custos de produção. Com o objetivo
de atender a esses requisitos – incompatíveis
em parte – emprega-se cada vez
mais o controle de válvulas variável.
Na tentativa de desenvolver um potencial adicional
de economia de combustível para motores
com injeção direta de combustível, a MAHLE
desenvolveu o inovador sistema de trem de
válvulas integralmente variável, mecanicamente
denominado VLD (levantamento e duração variável).
O trem de válvulas VLD integralmente
variável mecanicamente representa o nível
mais avançado de um conceito de trem
de válvulas modular para possibilitar que
motores atendam a uma ampla diversidade
de especificações relativas a emissões e
desempenho, sem modificações significativas
de projeto.
O sistema VLD se baseia no eixo de comando
das válvulas Cam-in-Cam com ressaltos
mutuamente ajustáveis e tem sido utilizado
em produção em série desde 2007. No eixo
4 MAHLE Performance
de comando VLD, certos ressaltos – “ressaltos
de abertura” – são unidos de modo permanente
ao tubo externo do eixo de comando,
de modo semelhante ao do eixo de comando
compósito. Juntamente com o segundo eixo
de comando, interno, os demais ressaltos
– “ressaltos de fechamento” – formam um
conjunto. Com esse eixo de comando, o
levantamento de válvulas é realizado pela
Fig. 1: Trem de válvulas
integralmente variável
mecanicamente (VLD).
PARA MOTORES MODERNOS COM INJEÇÃO DIRETA DE
TREM DE VÁLVULAS INTEGRALME
VARIÁVEL
sobreposição dos dois perfis de ressalto.
Com a variação da posição giratória relativa
dos dois eixos de comando concêntricos, um
em relação ao outro, é possível ajustar continuamente
a duração do levantamento e de
abertura das válvulas. A característica principal
do trem de válvulas é a de que o sistema
permite um tempo fixo de abertura ou fechamento
das válvulas ao mesmo tempo em que
reduz a duração do levantamento e abertura
das válvulas. O sistema pode ser projetado de
modo a fazer com que prevaleça a duração
de abertura ou a redução do levantamento
das válvulas (Fig. 4). Levantamentos variáveis
de válvulas múltiplas para futuros métodos
de combustão como, por exemplo, HCC/
CAI também podem ser implementados
sem modificação do projeto básico do
sistema de trem de válvulas. Somente os
perfis retificados nos ressaltos precisam ser
adaptados.
A MAHLE testou o sistema VLD em um motor
DOHC de 1,6 litro com injeção direta lateral
de combustível. O motor básico permaneceu
inalterado, somente as sedes de válvula na
câmara de combustão foram providas de um
revestimento. O aperfeiçoamento e compo

COMBUSTÍVEL
NTE
nente essencial do conceito inovador de motor
é o trem de válvulas integralmente variável
mecanicamente (Fig. 2). O maior potencial
de economia é obtido por uma combinação
de redução do levantamento das válvulas de
admissão e uma recirculação interna de grandes
volumes de gás residual (Fig. 3). Para
a implementação de altos volumes de gás
residual ao longo de uma fase prolongada de
sobreposição do sincronismo (timing) das válvulas,
o recurso do tempo fixo de abertura do
sistema de trem de válvulas VLD mostrou-se
vantajoso. Ao contrário do conceito dos concorrentes,
a faixa de ajustagem do faseador
para o eixo de comando de admissão não
(h EV ) max
Válvula de admissão (volume) [h EV]
(h EV ) min
p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 p max
(m L ) min
Massa
Premissa: é constante
(m L ) min + m 1
Fig. 3: Resultados de teste: redução das perdas de
troca de carga.
precisa contrabalançar o tempo de abertura de
outro modo tipicamente retardado da válvula
de admissão.
Ele pode na verdade assumir integralmente o
controle do volume de gás residual interno.Em
conseqüência, a MAHLE combinou as respectivas
vantagens dos dois métodos – injeção
direta e controle de levantamento variável das
válvulas – e evitou em grande parte as desvantagens
inerentes ao sistema. No ponto
de carga importante para o cliente, de 2.000
rpm, e uma pressão efetiva média ao freio de
dois bar, o consumo de combustível diminui
em cerca de sete por cento em comparação
com o conceito básico. Ademais, o trabalho
de troca de gás fica 40 por cento mais lento.
Com injeção direta de combustível ou controle
de válvulas integralmente variável somente, o
potencial de economia não pode ser maximizado
para motores a gasolina. Somente a
combinação de ambas as tecnologias consegue
explorar todo o potencial.
Na etapa seguinte de desenvolvimento, a
MAHLE utilizou o sistema VLD em ambos os
lados de admissão e escape em um motor
turbo-alimentado de 1,4 litro (Fig. 4). O sistema
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO
VLD confirmou o seu potencial também nesse
moderno conceito de redução de tamanho
do motor. Além disso, diversos projetos de
desenvolvimento e várias publicações de fabricantes
de motores destacam a importância
de controle de válvulas integralmente variável
para as futuras gerações de motores. Com o
trem de válvulas integralmente variável VLD,
a MAHLE oferece aos seus clientes uma ferramenta
que pode, já em um futuro próximo,
trazer uma importante contribuição para reduzir
as emissões de CO . 2
Autor: Hermann Hoffmann
h v
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
60 120 180
Fig. 2: Eixo de comando
das válvulas com alavanca
intermediária.
Δ ANW = 0...40 °KW Δ ENW = -40...0 °KW
240 300 LWOT 420 480 540 °KW
ϕ KW
Fig. 4: Trem de válvulas variável no motor de 1,4
litro turbo-alimentado.
MAHLE Performance 5

TURBO-ALIMENTADORES A GÁS DE ESCAPAMENTO
ESPECIALIZAÇÃO EM SISTEMAS DE TROCA DE CARGA
DESENVOLVIMENTO DE
COMPRESSORES
PARA MELHOR DESEMPENHO E REDUÇÃO DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL
Na edição anterior do MAHLE Performance
introduzimos sistemas de turboalimentador
para motores a gasolina e
diesel de automóveis de passageiros
como sendo uma ampliação da carteira
de produtos MAHLE, específicos para
determinados mercados e voltados para
o futuro. Em fevereiro de 2008, a MAHLE
e a Bosch firmaram um contrato para
criar a joint venture 50/50 “Bosch Mahle
Turbo Systems” para o desenvolvimento,
produção e venda de turbo-alimentadores
a gás de escapamento. O início
das atividades da nova joint venture está
programado para abril de 2008 e ainda
está sujeito à aprovação por parte das
autoridades antitruste.
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
pressão estática [bar]
Fig. 1: Distribuição calculada de pressão na seção
meridional de um impulsor de compressor de fluxo
radial com recirculação próxima à carcaça.
6 MAHLE Performance
No desenvolvimento de turbo-alimentadores
a gás de escapamento (EGT) competitivos,
é inevitável a adoção de métodos de engenharia
assistidos por computador a fim de
projetar e dimensionar novos produtos rapidamente
e com eficácia em termos de custo.
Isso será demonstrado a seguir por meio do
desenvolvimento do compressor, um componente
vital de sistemas EGT.
Requisitos de mercado
Os fluxos de massa de ar e pressões de
carga-ar que dependem do processo do
motor definem decisivamente o projeto de
compressores para turbo-alimentadores a gás
de escapamento. Uma ampla faixa operacional
aproveitável, comportamento transiente
apropriado, altas eficiências e uma vida útil
suficientemente prolongada constituem condições
adicionais que precisam ser atingidas.
Compressores MAHLE
Devido às suas dimensões compactas e formação
eficiente de pressão, compressores
de fluxo radial de estágio simples com difusores
sem palhetas são o único tipo atualmente
utilizado para turbo-alimentadores de veículos
de passageiros. Tolerâncias suficientes para
os limites de estabilidade da faixa operacional
(limite de sobrepressão ou estrangulamento)
resultam na faixa de mapa necessária. Um
comportamento transiente vantajoso requer
um baixo momento polar de inércia do
impulsor e resulta naturalmente em diâmetros
de impulsor menores.
Essa circunstância, contudo, é limitada pelas
altas velocidades de fluxo resultantes, as
quais afetam negativamente a eficiência
(influência do número Mach).
A velocidade circunferencial do impulsor
necessária para gerar a pressão não pode
ser selecionada livremente de igual modo.
Forças centrífugas criam cargas elevadas no
impulsor, as quais, em combinação com o
material, determinam a vida útil do componente.
O objetivo dos trabalhos de desenvolvimento
é aliar os requisitos acima da melhor
maneira possível.
Requisitos aerodinâmicos
O problema no projeto aerodinâmico de
compressores reside no fato de os fluxos
estarem sujeitos a crescentes pressões, isto
é, fluxos desacelerados, que tendem a se
separar e, com isso, a formar zonas de
recirculação.

Relação de pressão
Linha operacional do motor
Variante A
Variante B
limite de sobrepressão
Fluxo de massa
Fig. 2: Mapa do compressor.
n1
A Fig. 1 mostra o resultado de uma análise
CFD (dinâmica computacional de fluido; em
inglês, computational fluid dynamics) As linhas
mostram a distribuição de pressão em uma
seção meridional do canal das palhetas. Com
base nos vetores de fluxos superpostos, fica
visível uma zona de recirculação na região
próxima à carcaça. No ponto operacional sob
análise neste artigo, deve se esperar um comportamento
de fluxo instável.
A instabilidade de fluxo se desenvolve a taxas
de rendimento relativamente baixas e relações
de pressão elevadas nos canais das palhetas
do rotor ou no interior do difusor. Se a instabilidade
for extremamente acentuada, ela poderá
dar origem a uma inversão temporária da
direção de fluxo no compressor, juntamente
com uma grave pulsação de pressão de baixa
pressão. A isso se denomina “sobrepressão”,
sendo esse um modo operacional inaceitável
que pode danificar o rotor e o mancal axial do
turbo-alimentador. O “limite de sobrepressão”
forma a borda esquerda da faixa operacional
de um compressor (Fig. 2).
Requisitos mecânicos estruturais
A resistência do rotor é avaliada por meio do
método FE. Uma carga centrífuga de acordo
com uma velocidade periférica definida é aplicada
ao rotor. A Fig. 3 ilustra a distribuição
típica de tensões em um rotor de compressor.
As forças centrífugas mais elevadas são
n2
Limite de estrangulamento
n3
n4
n5
Linhas constantes de
velocidade rotacional
do compressor
n1 < n2 < n3 ...
geradas na área que tem o acúmulo radial
mais alto de material e, por conseguinte, os
níveis mais altos de tensão estão presentes no
interior do cubo no diâmetro interno do rotor.
O comportamento de vibrações das palhetas
é verificado por análise modal. O objetivo
é configurar as palhetas de modo que as
suas freqüências naturais não coincidam com
um múltiplo da freqüência giratória durante
o funcionamento, a fim de evitar excitações
provocadas por ressonância. Além da carga
estática, deve-se também levar em conta o
tipo de carga cíclica ao avaliar a adequação de
um determinado projeto de rotor. Com relação
a materiais de alumínio comumente utilizados,
o comportamento de fadiga (fadiga de baixo
ciclo) desempenha um papel vital. Material
apropriado e dados corretos de componentes
constituem a base para uma previsão de vida
útil operacional.
Processo de desenvolvimento simultâneo
O desenvolvimento de um compressor é eficiente
somente quando realizado simultaneamente
com ferramentas de simulação adequadas.
Campos especializados como, por exemplo,
aerodinâmica, mecânica estrutural, ciência
dos materiais e teste devem atuar em estreita
cooperação. A partir de um esboço de rotor
(geometria), um modelo em 3D é gerado em
CAD, com base em análises unidimensionais.
Durante essa etapa, já são levados em conta
os requisitos dos futuros processos para sua
produção como, por exemplo, fundição ou fresagem
a partir de cinco eixos geométricos.
Requisitos do cliente
(fluxo de massa, relação de
pressão etc.)
Geometria básica
aerodinâmica em 1D
Simulação de combinação
de processo do motor
TURBO-ALIMENTADORES A GÁS DE ESCAPAMENTO
Geometria de superfície
determinada por processamento
via CAD/CAM
Análise aerodinâmica
CFD em 3D
Fig. 3: Distribuição calculada da relação da tensão
de Mises e o limite de escoamento da liga de alumínio
em chapa utilizada.
O modelo CAD forma a base para a análise
FE e CFD ligeiramente deslocada em termos
de tempo. Os processos padronizados para
articulação e computação, relatórios formalizados
e interfaces desenvolvidas internamente
asseguram um fluxo de trabalho eficiente com
curtos períodos de preparação. Isso abrange a
etapa de prototipagem por meio da fresagem
de cinco eixos geométricos.
A engenharia de produção, compras e qualidade
assegurada devem também ser integradas
ao processo de desenvolvimento no
estágio inicial.
Autores: Dr. Bertold Engels, Dr. Michael Wein
Fig. 4: Processo de desenvolvimento do rotor.
Construção de amostras/
prototipagem por fresagem
de cinco eixos geométricos
Análise de mecânica
estrutural FE
MAHLE Performance 7

NOVA TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO PARA
PISTÕES DIESEL
A tendência contínua que aponta para
cargas específicas mais elevadas em
motores e requisitos mais rígidos relativos
à emissão de poluentes se traduz em um
aumento ainda maior das cargas mecânicas
e térmicas sobre o pistão, especialmente
no motor diesel. No passado,
uma das soluções para esse problema foi
o emprego de novas ligas de alumínio,
que oferecem vantagens consideráveis no
tocante à resistência a altas temperaturas,
em comparação com as ligas existentes,
devido a um maior número de elementos
que aumentam sua resistência (Fig. 2).
Na tentativa de se ajustar a cargas cada vez
maiores, a estrutura do fundido precisa ser otimizada
para permitir o máximo de liberdade de
defeitos (falta de homogeneidade de material
como, por exemplo, vazios de solidificação), e
8 MAHLE Performance
no tocante à sua microestrutura, especialmente
em áreas sujeitas a cargas elevadas. Para esse
fim, todo o processo de fundição foi revisado
pela MAHLE. Novas tecnologias controlam
melhor o processo de solidificação e aceleram
consideravelmente em zonas críticas. O novo
processo de fundição é denominado MAHLE
ADC (advanced diesel casting, ou fundição
avançada de pistões diesel) e está pronto para
entrar em produção. Uma das suas características
fundamentais é a diminuição de microporosidades
na câmara de combustão do pistão.
Ao mesmo tempo, é produzida uma estrutura
mais fina no tocante às fases intermetálicas,
bem como do silício primário (Fig. 1).
Com vistas a estabelecer a influência de estruturas
de fundidos com diferentes níveis de
finura nas propriedades do material, foram
realizados testes em barras de teste fundidas
em separado, feitas da liga de pistão resistente
a calor MAHLE M 174+. As curvas de tensãoalongamento
resultantes do ensaio de tração a
350ºC (Fig. 3) mostram uma resistência sensivelmente
maior com estruturas de fundido mais
finas e, ao mesmo tempo, um aumento no
alongamento, isto é, na ductilidade.
Essa combinação de propriedades é especialmente
vantajosa para o comportamento
de fadiga térmica do material, conforme ficou
evidenciado pelos testes que utilizaram temperaturas
oscilantes (entre 150 e 350ºC), com
restrição ao alongamento total. Na média, o
número de ciclos até falha em amostras com
estrutura muito fina ultrapassa em cerca de 40
por cento o número de ciclos verificado em
amostras de estrutura com finura média (Fig.
4). Testes adicionais com material e componentes
constataram também o efeito sistemati-

camente positivo de estruturas de fundido mais
finas sobre as propriedades mecânicas. Em
casos com tensão especialmente alta na borda
da câmara de combustão do pistão, o reforço
da borda da câmara com fibras de material
cerâmico tem sido aplicado com êxito. Um
pré-formado é acrescentado à carga em fusão
no molde de fundição a uma pressão muito elevada
na operação de fundição por compressão
(squeeze casting). Os altos custos de produção
são a desvantagem desse método.
Por esse motivo, há alguns anos a MAHLE
desenvolveu o processo de fundição RMD para
a produção de pistões reforçados com fibras e
emprega o processo para a produção de pistões
para veículos comerciais. O pré-formado
é injetado em níveis de pressão consideravelmente
baixos, utilizando o processo de fundição
em matriz por gravidade. Esse método
foi ainda mais aprimorado para pistões feitos
com as novas ligas resistentes ao calor, sendo
atualmente bastante econômico até para volumes
maiores – como para pistões de motores
diesel de automóveis de passageiros. No teste
de pulsador (Fig. 5), utilizando uma carga puramente
mecânica a uma temperatura elevada,
Fig. 1: Imagens de micrografias
das microestruturas na borda
da câmara de combustão
(pistão diesel de veículo de
passageiros, liga M174+).
o limite de carga sem falha para o pistão produzido
com emprego do processo de fundição
ADC foi sete por cento maior do que o limite
para pistões fundidos convencionais. Com relação
a pistões RMD com a borda da câmara
de combustão reforçada com fibra, o limite de
carga foi 15 por cento maior. Em testes de
motores sob condições de sobrecarga (Fig. 6),
as três variáveis de pistão se classificaram nas
mesmas posições das verificadas no teste de
pulsador no tocante à vida útil operacional até
que ocorressem as primeiras trincas na borda
da câmara de combustão.
Foram também recebidos resultados iniciais
dos testes de campo. Por exemplo, foi concluído
com êxito um período operacional de
teste de 2.000 horas com um motor de veículo
comercial, sob condições extremas, com
pistões produzidos pelo novo processo de
fundição ADC. Pistões produzidos segundo a
tecnologia de fundição convencional não passaram
de 800 horas nos testes operacionais.
Autores: Karlheinz Bing, Udo Rotmann e Wilfried Sander
100 µm
Estrutura normal
de fundido
Estrutura fina
de fundido
Resistência à fadiga sob tensão
de flexão contida [%]
Tensão [MPa]
100
Tempo de operação [%] Limite de carga livre de trincas [%]
Frequência relativa [%]
100
80
60
40
20
M174+
Ligeira melhora
na faixa
inferior de
temperaturas
SISTEMAS DE PISTÃO
0
100
200 300 400
Temperatura [°C]
Fig. 2: Resistência à fadiga dependente de
temperatura sob tensão de flexão em uma
comparação.
100
80
60
Figura 3: Curvas de tensão-alongamento
obtidas de ensaios de tração com a liga
M174+.
Fig. 4: Teste de fadiga térmica da liga
M174+ (a 150-350ºC).
Melhoria considerável
na faixa
superior
de temperaturas Limite
maior de
temperatura
aproveitável
M124
Estrutura fina de fundido
40
Estrutura normal de fundido
20
0
Deslocamento zero
das linhas azuis
0 2 4 6 8 10 12
Alongamento [%]
Estrutura normal de fundido
80
60
40
20
0
100 600 1.100 1.600 2.100 2.600 3.100 3.600
Número de mudanças de temperatura até a fratura
120
110
100
90
Padrão ADC RDM reforçado
com fibras
Fig. 5: Resultados de teste no pulsador de
pistões diesel para veículos de passageiros
(a 350ºC).
300
200
100
Estrutura fina de fundido
0%
Padrão ADC RDM reforçado
com fibras
Fig. 6: Resultados de teste de pistões diesel
para veículos de passageiros (com carga
alternada).
MAHLE Performance 9

COMPONENTES DOS CILINDROS
Na Mostra Automotiva Internacional
(International Motor Show - IAA), em
setembro de 2007, em Frankfurt, Alemanha,
a MAHLE revelou o novo composto
bruto de camisa de cilindro de alumínio
ALBOND feito de uma liga de alumíniosilício
ALBOND resistente a desgaste.
Esse composto para camisa de cilindro
com superfície externa áspera proporciona
diminuições de peso de 400 gramas por
cilindro e oferece vantagens adicionais.
Existe a necessidade de os modernos motores
se tornarem cada vez mais leves e menores.
O composto de camisa de cilindro resistente
a desgaste ALBOND é uma solução ideal para
se atingir esses objetivos. Um material composto
para camisa de cilindro permite diminuir
as larguras dos espaços entre cilindros.
Diferentemente do que ocorre com camisas
individuais, o alumínio não precisa fluir entre
as camisas quando da fundição do bloco do
motor. Em conseqüência, torna-se possível
um projeto mais compacto de todo o bloco
do motor. No futuro, se for utilizado alumínio
mais leve para a superfície de funcionamento
dos cilindros, será possível uma redução de
peso de até 400 gramas por cilindro, dependendo
do projeto das camisas de cilindro. O
projeto mais compacto do motor proporciona
redução adicional de peso, que pode chegar
provavelmente a vários quilos. Ademais, podese
esperar que ocorram menos distorções
durante o processo de fundição com camisas
interligadas do que ocorre com camisas
individuais. Alternativamente, pode-se diminuir
a dimensão do material a ser usinado em
10 MAHLE Performance
Coeficiente de transmissão de calor [W/m 2 K]
3.000
2.000
1.000
Fundido de alumínio com superfície áspera,
camisa de cilindro com 2,5 mm de espessura
Fundido GGL com superfície áspera,
camisa de cilindro com 2,5 mm
de espessura
Melhoria com
camisa de
alumínio[%]
0
0
0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000
Coeficiente de transmissão de calor, camisa de água no sentido da parede [W/m
Comparação de camisas de cilindro convencionais
feitas de ferro fundido com grafita escamosa (GGL)
com camisas de cilindro de ALBOND (Al).
2 K]
comparação com camisas individuais com
superfície lisa. No entender dos especialistas
em desenvolvimento na MAHLE, a camisa de
ALBOND é especialmente adequada como
insertos para blocos de motor de alumínio fundidos
em matriz. Essa solução, contudo, será
também empregada no futuro para produzir
blocos de motor no processo de fundição
em matriz, blocos esses que eram fabricados
anteriormente pelo processo menos econômico
de fundição de baixa pressão. O método
de fundição em matriz possibilita paredes de
cilindro mais finas, economizando com isso
material e reduzindo peso. Resultados extremamente
positivos de fundição positiva foram
também obtidos com as camisas de cilindro
de alumínio fundido áspero com emprego do
processo de fundição por gravidade.
A superfície externa da camisa tornada especialmente
rugosa promove uma ligação por
igual por encaixe quando a liga de alumínio
do bloco é fundida ao redor das camisas.
Devido à superfície áspera e, portanto, maior
do ALBOND, durante o funcionamento do
35
30
20
10
Melhoria da transmissão de calor devido ao
revestimento de alumínio em vez de ferro [%]
motor, o cilindro é arrefecido de forma mais
eficaz e uniforme, do que resulta uma distorção
mínima dos cilindros, menor consumo de
óleo e menores perdas por atrito; em síntese,
mais economia de combustível e índices de
emissão mais baixos. A superfície áspera de
ALBOND é criada por meio de um método
especial desenvolvido pela MAHLE para fundição
do composto de camisa de cilindro.
Os blocos de motor produzidos com ALBOND
são também mais fáceis de reciclar, em razão
de as camisas de cilindro e o bloco do motor
não precisarem ser separados.
Autor: Dr. Stefan Spangenberg

CONSIDERÁVEL REDUÇÃO DE PESO
COM CAMISA DE CILINDRO DE ALUMÍNIO ALBOND FUNDIDA ÁSPERA
Com a camisa de cilindro de ALBOND, os motores
se tornam menores e mais leves. A superfície áspera
proporciona um arrefecimento otimizado para o
motor, sem desbaste do material fundido em volta
das camisas.
COMPONENTES DOS CILINDROS
MAHLE Performance 11

SISTEMAS DE TREM DE VÁLVULAS
DESENVOLVIMENTO DE VÁLVULAS NA MAHLE:
REQUISITOS
ATUAIS E FUTUROS
12 MAHLE Performance

Os motores modernos de veículos
comerciais na categoria de trabalho
pesado, com cilindrada individual de
cerca de dois litros, desenvolvem pressões
máximas superiores a 220 bar (no
futuro, acima de 250 bar) na câmara
de combustão. Essa pressão representa
uma carga extrema para todos os
componentes internos do motor, como
pistões, anéis e – naturalmente – as válvulas.
Na tentativa de reduzir as emissões
de óxidos de nitrogênio (NO ) e X
material particulado fino, os fabricantes,
dependendo dos mercados-alvo e regulamentos
locais relativos à emissão de
poluentes, estão adotando uma diversidade
de medidas que afetam também
as especificações das válvulas.
Altos índices de recirculação de gás de
escapamento (EGR) e recirculação de gás
de escapamento esfriado, por exemplo, são
medidas comuns para reduzir as emissões
de óxidos de nitrogênio. O aumento da
relação ar-combustível é útil na obtenção
de emissões mais baixas de material particulado
fino. Índices mais baixos de blowby
(passagem de gases de combustão entre os
cilindros e pistões) e a separação melhorada
de óleo resultam em condições de operação
extremamente secas nas sedes de válvula,
as quais estão, portanto, sujeitas a cargas
mais elevadas sob a aspecto da tribologia.
Quando se utiliza sistemas de pós-tratamento
de gases de escapamento para reduzir
emissões de NO , as medidas relacionadas
X
ao motor resultam em temperaturas de combustão
elevadas e maior desgaste na sede
das válvulas de escapamento. Nos motores
em que a válvula de escapamento também
funciona como válvula do freio-motor, essa
dupla carga cria frequentemente um problema
de desgaste e durabilidade para os
componentes.
Altos índices de EGR e a utilização exclusiva
ou mistura de combustíveis alternativos
levam ao que se chama de “corrosão
intercristalina”, especialmente nas válvulas
de admissão. A corrosão pode ser neutralizada
com o uso de materiais especiais
para válvulas.
Novo desenvolvimento de válvulas para
veículos comerciais
A MAHLE tem diversas áreas de interesse
quando de trata do desenvolvimento de
novas válvulas para motores de veículos
comerciais: geometrias aperfeiçoadas de válvulas,
novos materiais de alto desempenho
e diversos tratamentos de superfície. Para
determinar a geometria de válvula mais vantajosa,
a MAHLE utiliza também o método
de elementos finitos (FEM). Devido à carga
térmico-mecânica conjunta da válvula, a
MAHLE interpreta os resultados das análises
FEM com uma ferramenta especial de visualização,
possibilitando detectar os pontos
fracos no projeto e, a partir daí, aperfeiçoar
esses pontos especificamente. Uma válvula
precisa atender muitos requisitos em parte
contraditórios. Isso significa que um novo
material é aprovado para produção em série
somente após pesquisa fundamental abrangente
– e a válvula feita desse material é
liberada somente após testes intensivos de
durabilidade em motor.
No âmbito de sua rede global de desenvolvimento,
a MAHLE desenvolve uma nova
geração de materiais para válvulas de admissão
e de escapamento de motores de veículos
comerciais. Além da excelente resistência
à corrosão e térmica, os materiais contêm
uma composição de liga mais baixa – principalmente
de níquel – do que o material
Nimonic 80A, comumente utilizado hoje em
dia, o qual contém 75 por cento de níquel.
A MAHLE estudou uma série de ligas com
teor de níquel variando entre 20 e 50 por
cento para as propriedades do seu material
e de sua produção.
Para assegurar resistência suficiente à corrosão,
as ligas precisam ser aprovadas, por
exemplo, em solução ácida em ebulição
SISTEMAS DE TREM DE VÁLVULAS
ou durante o teste de DLEPR (double loop
electro-chemical potentiodynamic reactivation/reativação
potencio-dinâmica eletroquímica
de circuito duplo). Os testes mecânicos
incluem, por exemplo, testes cíclicos de
dobramento a quente, ao longo de milhões
de ciclos de carga. Paralelamente, a MAHLE
está desenvolvendo métodos alternativos de
tratamento térmico para materiais de aço
austenítico convencional, com o objetivo de
melhorar ainda mais as propriedades de
resistência à corrosão. Com esse pacote
abrangente de tecnologia, a MAHLE estará
em condições de oferecer válvulas adequadas
de desempenho otimizado e eficazes em
termos de custo de motor de veículos comerciais,
para futuras gerações de motores.
A MAHLE fabrica válvulas de equipamento
original em Wölfersheim/Alemanha, Rafaela/
Argentina, Macheng/China e Krotoszyn/Polônia.
A fábrica de Volvera/Itália tem sua produção
voltada para o mercado de reposição.
Todas as fábricas cooperam estreitamente
com os especialistas em desenvolvimento de
produto, a fim de que seja obtida a máxima
eficiência e diminuídos os prazos de desenvolvimento.
Com as duas mais recentes
fábricas – Macheng, na China, e Rafaela, na
Argentina – a operação de válvulas da MAH-
LE está agora mais perto dos seus clientes
nos crescentes mercados internacionais do
sudeste asiático e da América do Sul.
Autores: Marcus Abele, Sergio Allasino
102,35 90,85 79,35 67,85 56,35 44,85 33,35 21,85 10,35
Unidade de medida em megapascal
(MPa) corresponde a um newton
por mm
Distribuição de tensões em uma válvula HD com
carga de pressão da câmara de combustão.
MAHLE Performance 13

SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE AR
MENOS SUBSTÂNCIAS NOCIVAS POR MEIO DA
RECIRCULAÇÃO EXTERNA
DE GÁS DE ESCAPAMENTO
14 MAHLE Performance
As duas versões da válvula EGR
da MAHLE; à esquerda, com os
componentes eletrônicos de
controle integrados à válvula; à
direita, sem esses componentes.

Na tentativa de continuar a cumprir os
mais rigorosos limites de emissões na
Europa e América do Norte, motores
diesel e a gasolina com injeção direta
demandarão recirculação otimizada de
gás de escapamento, além de filtros de
material particulado e catalisadores.
Já em 2003, a MAHLE instituiu um grupo
de especialistas para a criação e projeto
de conceitos de válvula EGR. Além
dos especialistas em desenvolvimento
da MAHLE, esse comitê incluía também
especialistas de renomadas instituições
de pesquisa internacionais para motores
de combustão como, por exemplo, da
AVL List e das Universidades Técnicas
de Graz e Linz, Áustria. O resultado
dessa atividade de pesquisa
sob a orientação do departamento
de desenvolvimento de mecatrônica
da MAHLE é uma válvula que não só
atende os critérios comuns no mercado
de hoje, mas que excede até mesmo os
requisitos futuros previstos.
Com o sistema de recirculação externa de
gás de escapamento projetado pela MAHLE,
uma válvula retira uma parte do gás de escapamento
diretamente a jusante do coletor
de escapamento. O gás de escapamento é
a seguir resfriado, introduzido e misturado
novamente com a mistura ar-combustível no
coletor de admissão. Os componentes do
gás de escapamento recirculado não fazem
mais parte do processo de combustão e
absorvem calor. Em conseqüência, a temperatura
de pico de detonação e, portanto,
as emissões de óxido de nitrogênio (NOx)
diminuem em até 60 por cento. Com motores
a gasolina, a ênfase recai em diminuir
a aceleração do sistema na faixa de carga
parcial e no menor consumo de combustível
correlato. Disso resulta uma redução de
todos os componentes das substâncias prejudiciais,
em especial também as emissões
de dióxido de carbono que contribuem para
o efeito estufa.
Uma válvula “forte”
A válvula EGR da MAHLE alia tecnologias
familiares como acionamento por motor
de corrente contínua, uma engrenagem
de dentes retos e a já comprovada válvula
de sede plana, com nova solução
de alavanca em joelho patenteada pela
MAHLE. Devido ao efeito da alavanca em
joelho, uma baixa velocidade de acionamento
e elevadas forças de acionamento
são combinadas com precisão extremamente
elevada de acionamento, para
seções transversais com pequena abertura
(Fig. 1). Devido às altas forças de abertura,
contudo, é também possível implementar
seções transversais de válvula maiores
para um fluxo de massa maior. Em consequência,
impede-se em grande medida
o emperramento da válvula devido a depósitos
de carvão.
Ademais, a cinemática escolhida permite
uma medição precisa dos fluxos de gás de
escapamento em condições operacionais,
nas quais são necessárias baixas velocidades
de recirculação do gás de escapamento.
Para atingir essa precisão de
controle ideal, a MAHLE oferece alternativamente
válvulas EGR com eletrônica de
controle integrada. Esse projeto é apoiado
em um sensor de posição resistente a
desgaste – igualmente desenvolvido pela
MAHLE – baseado na tecnologia Hall. As
excelentes propriedades de controle da
nova válvula EGR oferecem ao cliente um
ajuste dinâmico aperfeiçoado da recirculação
do gás de escapamento. Resulta
daí um comportamento aperfeiçoado de
emissões durante a operação dinâmica
do motor – como, por exemplo, durante
o ciclo de teste NEDC para homologação
obrigatória de emissões.
Pronto para produção após testes
abrangentes em veículos
Durante o teste em veículos, o
teste da célula de teste de gás
quente e os testes de durabilidade em
Força de abertura [N][Wm K]
SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE AR
600
500
400
300
Válvula EGR MAHLE
200
Produtos de concorrentes
100
0 1 2 3 4 5
Abertura de válvula [mm]
Fig. 1: Altas forças de abertura na válvula EGR
MAHLE devido ao efeito de alavanca em joelho.
um dinamômetro de cliente, a válvula EGR
comprovou sua durabilidade e controle
preciso do fluxo de gás de escapamento
recirculado, mesmo com altas concentrações
de fuligem e a baixas temperaturas.
Essas vantagens convenceram rapidamente
os clientes.
Em 2008, a produção seriada da válvula
terá início na unidade de desenvolvimento
em Wolfsberg, Áustria. Os sistemas serão
produzidos em equipamento de última
geração, que atende aos requisitos máximos
de qualidade e precisão.
Para esse fim, métodos de montagem
totalmente novos foram desenvolvidos em
relação a alguns processos. Com a implementação
bem-sucedida desse projeto,
a MAHLE deu um importante passo no
sentido de se tornar um fornecedor de
sistemas para módulos EGR (Fig. 2).
Autores: Dr. Klaus Beetz, Dr. Hans Erlach,
Reinhold Gracner
Fig. 2: Módulo EGR integrado com
válvula, esfriador e componentes
eletrônicos de controle.
MAHLE Performance 15

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO
Um sofisticado sistema de gerenciamento
de suprimento de ar é fundamental
para o funcionamento eficiente de
motores de combustão. Além da carcaça
(macro-região) e meio de filtragem
(micro-região) customizados para o elemento
do filtro (meso-região), o sistema
de filtragem como um todo abrange
também, por exemplo, elementos para
medição da massa de fluxo de ar, separação
de água e neve, bem como para
regulagem das propriedades acústicas.
A captação das diferentes áreas referidas
como sendo micro, meso e macro-regiões
por meio de métodos de aferição possibilita
o desenvolvimento contínuo do sistema de
Fig. 2: Imagem por varredura eletrônica dos meios
de filtragem (para papel de gramatura 50 g/m2).
16 MAHLE Performance
filtração de ar e é extremamente importante
para prever a vida operacional ou útil. Essa
etapa é essencial a fim de aumentar continuamente
os intervalos de substituição e diminuir
ainda mais o consumo de combustível,
em conseqüência da perda minimizada de
pressão em todo o sistema de filtragem.
Modernos métodos de aferição
A linha de produtos de Sistemas de Gerenciamento
de Ar da MAHLE emprega uma
variedade de modernos métodos de metrologia,
com o objetivo de captar de modo
abrangente o sistema de filtragem de ar. São
utilizadas a tomografia computadorizada,
microscopia eletrônica de varredura (SEM)
e termografia, sendo também empregada a
velocimetria de imagem de partículas (PIV).
Os resultados não são somente diretamente
Fig. 1: Equipamento de teste
feito de plexiglass com dobra
simples para medições de
pressão e PIV
DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS DE FILTRAÇÃO DE AR
MÉTODOS INOVADORES
PARA FILTROS QUE PROPORCIONAM DESEMPENHO AINDA MELHOR
200 µm
integrados ao processo de desenvolvimento
do produto como também utilizados para
comparar simulações computacionais de
dinâmica de fluidos (CFD).
Meios de fibras à base de celulose orientados
aleatoriamente são primordialmente
utilizados para filtragem de ar em veículos.
Com vistas a ampliar a duração de uso
dos meios de filtragem, há diversas possibilidades
conhecidas na micro-região para
melhorar a função dos meios de filtragem.
Um exemplo são fibras de material plástico
com estruturas em gradiente ou microfibras
no lado de influxo. Para escolha dos meios
de filtragem, a descrição das propriedades
do material deve ser tão detalhada quanto
possível. No laboratório, testes padronizados
em amostras planas são utilizados para

Diferencial de pressão [Pa]
Fig. 3: Comparação de medições de pressão e
simulação computacional da computação de dinâmica
de fluido em uma dobra simples.
determinar dados-chave sobre material relacionados
a permeabilidade, tamanhos e distribuição
de poros, e espessura de material,
com base em verificação estatística.
Análises funcionais no banco de ensaio
de filtros da empresa
A MAHLE dedica atenção específica às análises
funcionais relativas à perda de pressão,
tempo de vida útil e comportamento de filtragem,
realizadas com pó de teste definido.
Nesse processo, é utilizado um banco de
ensaio projetado e construído pela equipe inovadora
de desenvolvimento da MAHLE, a partir
de requisitos específicos. Durante análise adicional,
o microscópio eletrônico de varredura,
por exemplo, possibilita analisar a dispersão de
pó por toda a profundidade do elemento de
filtragem. A Fig. 2 mostra uma amostra submetida
a pó no banco de ensaio de filtros.
Fig. 5: Ilustração de simulação
numérica da linha de fluxo.
VAZÃO
400
300
200
100
0
-100
Fluxo através
Influxo
Descarga
Sim. lado de descarga
Sim. lado de influxo
Exp. lado de descarga
Exp. lado de influxo
0 50 100 150 200 250
Coordenada Y[mm]
SAÍDA
Termografia
As análises na prega única de um elemento
de filtro de ar demonstram como os diferentes
métodos de aferição na meso-região
complementam um ao outro. O equipamento
de teste de uma prega simples é
mostrado na Fig. 1. A Fig. 3 mostra os
resultados das medições de pressão estática
à velocidade de uma face. Ademais, são
mostradas também as curvas computadas
pelo método CFD. Além das diferenças de
pressão nas diversas áreas da prega, o
campo de velocidade fornece informações
valiosas para a comparação com as simulações
de fluxo. O campo de velocidade
é captado por meio de PIV. A vantagem
desse sistema de laser óptico é a medição
sem contato de velocidades locais, sem
influir no fluxo.
Informações sobre luz de laser dispersa de
pequenas partículas na corrente de gás são
convertidas em velocidades do ar. A Fig.
4 mostra uma boa concordância entre as
velocidades medidas por meio de PIV em
uma prega simples e os resultados da computação
de CFD.
Métodos de medição termográfica para
análise das condições de circulação
A orientação de fluxo na carcaça tem um
tremendo efeito sobre as perdas de flu-
Simulação numérica
Valor Y [mm]
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO
0
5
10
15
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 m/s
10 20 30 40 50 60 70 80
Valor X [mm]
Fig. 4: Medições de velocidade de imagem de
partículas e simulação computacional da dinâmica
de fluido em uma prega simples. A ilustração em
cores indica a velocidade em metros/segundo.
xo, capacidade de separação de partículas
e capacidade de retenção de pó em
um sistema de filtragem. Para analisar as
condições de fluxo no sistema global, por
exemplo, a MAHLE emprega métodos de
medição termográfica de última geração. O
fluxo é visualizado mediante a aplicação de
um gradiente de temperatura. As mudanças
de fluxo em conseqüência de acúmulos de
pó no elemento filtrante podem então ser
analisadas e utilizadas para otimizar diretamente
o componente. A Fig. 5 mostra uma
comparação dos resultados oferecidos pelas
análises termográficas e os cálculos numéricos
de fluxo em um equipamento especial
que utiliza um elemento de placa de filtragem.
As estruturas de vórtice que se formam
apresentam excelente concordância.
Método de aferição integrado para
desenvolvimento otimizado do sistema
Os sistemas inovadores de filtragem do ar
da MAHLE se diferenciam pelos longos intervalos
de manutenção, dimensões compactas
e pelo alto desempenho de filtragem, com
utilização minimizada de material. Por meio
da integração de diferentes métodos de aferição,
pode-se criar uma figura customizada
de um sistema de filtragem. As descobertas
do comportamento de um sistema de filtragem,
tanto no laboratório como na prática,
reveladas por esses meios, constituem a
base para prazos de desenvolvimento curtos
e produtos inovadores.
Autores: Till Häusle, Dr. Hartmut Sauter
MAHLE Performance 17

SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE FLUIDOS
RECIPIENTE DE CARVÃO ATIVADO MAHLE
INOVAÇÕES
PARA EXIGÊNCIAS MAIS RIGOROSAS
Sensor de pressão
A legislação mais rigorosa nos Estados
Unidos relacionada a emissões de vapor
de combustível é apenas um exemplo de
como as exigências impostas sobre a
eficácia e desempenho de recipientes de
carvão ativado aumentaram nos últimos
anos – desencadeadas em parte pela
moderna tecnologia de motores. Além
disso, essa legislação mais rigorosa não
deveria aumentar e sim, diminuir os custos
de sistemas.
Medidas de otimização relacionadas a
motores como, por exemplo, desaceleração,
superalimentação e hibridização da
motorização prejudicam consideravelmente
o desempenho e a capacidade de rege-
18 MAHLE Performance
Carcaça comum para
LEV2 e PZEV
Coletor de fluido com
sucção ativa e função de
enxagüe com amortecedor
pneumático
Válvula de solenóide para
diagnóstico na placa
neração dos recipientes de carvão ativado
devido a condições ambientais desfavoráveis.
O crescente uso de combustíveis
alternativos afeta também os filtros. A mistura
de etanol, por exemplo, aumenta a
tendência à evaporação do combustível.
O sistema de ventilação do tanque precisa
ser adaptado a essas exigências, a fim
de reduzir a quantidade de combustível
que evapora. A MAHLE reconheceu essa
tendência logo no início e desenvolveu três
estratégias para atender às exigências mais
rigorosas referentes a emissões em nível
mundial até o presente, como o LEV2 (U.S.
low emission vehicle regulation, stage 2) e
PZEV (U.S. partial zero emission vehicle
regulation).
Válvula de derivação (válvula
de chapeleta unidirecional)
Filtro de pó integrado (elemento
de bloco de papel)
Recipiente de carvão ativado
MAHLE de terceira
geração para LEV2 e PZEV.
n A adsorção deve ser melhorada pelo comportamento
otimizado de fluxo na camada
de carvão e por um controle e descarga
sistemáticos do calor de adsorção.
n Deve ser aumentada a confiabilidade e
diminuídos os custos mediante a integração
em geral das funções.
n A MAHLE se empenha no sentido de
diminuir os custos de desenvolvimento de
componentes e sistemas, utilizando componentes
compartilhados.
Maior adsorção
Com o auxílio de tecnologia de simulação
independente, a MAHLE aperfeiçoou o pro-

jeto da carcaça de modo tão amplo que
os trajetos de fluxo e temperatura foram
otimizados a ponto de tornar possível extrair
toda a capacidade de adsorção de hidrocarbonetos
(HC).
A integração de sistemas aumenta a
confiabilidade
O recipiente de carvão ativado da MAHLE
alia baixo custo e um projeto mais compacto,
incluindo sistemas de diagnóstico
embarcados, ao mesmo tempo em que proporciona
maior confiabilidade. Para obter o
máximo de confiabilidade com o mínimo de
micro-vazamento, é conveniente configurar o
projeto de modo a torná-lo o mais simples
possível, utilizando uma quantidade mínima
de componentes. Durante o desenvolvimento
contínuo do recipiente do módulo, a
MAHLE reduziu constantemente o número
de peças, em comparação com as gerações
anteriores. A redução da variedade de peças
contribui consideravelmente para diminuir o
número de pontos de vedação e cordões
de solda e, consequentemente, de microvazamentos.
Ao mesmo tempo, aumentou a
LEV2
Veículo de baixa
emissão, etapa 2
PZEV
Veículo de emissão
zero parcial
Número de
peças
Número de peças
em um filtro duplo
Número de peças em
um recipiente
de carvão
Filtro Válvula de
solenóide
Módulo de
retenção
de líquido
Recipiente de carvão
ativado
Recipiente do
compensador de
ar de limpeza
Válvula de
solenóide
60
50
40
30
20
10
0
Primeira geração Segunda geração
Válvula de
derivação
Recipiente de carvão
ativado
Sensor de
pressão
Sensor de
pressão
Filtro duplo
Válvula de Recipiente do
derivação compensador
de ar de limpeza
Integração de sistemas de recipiente de carvão ativado MAHLE.
confiabilidade já que há menos espaço para
erros na produção.
A integração de sistemas baixa o custo
Os recipientes de carvão ativado da MAHLE
para o mercado dos Estados Unidos são
feitos geralmente de partes e componentes
que se enquadram nas exigências de diversas
normas (LEV2 e PZEV). A utilização de
componentes idênticos contribui não apenas
para diminuir os custos com ferramental,
como também possibilita reduzir consideravelmente
as despesas globais de desenvolvimento.
A fim de aumentar o número de
peças idênticas e aumentar ainda mais o
nível de integração, a MAHLE leva em consideração
possíveis variantes de plataforma
já na criação do conceito. Até a terceira
geração do recipiente do módulo, todos os
componentes de LEV2 são sistematicamente
compartilhados e, além disso, já são compatíveis
com as especificações de PZEV.
Desenvolvimento futuro
Atualmente a eficiência do combustível constitui
um importante assunto em todo o setor
Módulo do Recipiente de carvão
filtro duplo ativado
Válvula de
solenóide
Sensor de
pressão
Filtro duplo Módulo do Recipiente de carvão Filtro duplo
filtro duplo ativado
Carcaça
interna
Válvula de Recipiente do
derivação compensador
de ar de limpeza
Válvula de
solenóide
Módulo do Recipiente de carvão
filtro duplo ativado
Módulo do
filtro duplo
Terceira geração
Válvula de
solenóide
Número
de peças
idênticas
Sensor de
pressão
Sensor de
pressão
Recipiente de carvão
ativado
LEV2 PZEV Total LEV2 PZEV Total LEV2 PZEV Total
SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE FLUIDOS
Corte de uma válvula de derivação e filtro de pó
integrado (elemento de bloco de papel).
automotivo. Além dos aperfeiçoamentos em
motores, novos combustíveis estão sendo
analisados para possível utilização ou já
estão sendo utilizados – em parte pela mistura
com outro(s). Essas inovações, contudo,
aumentam de muitas formas as exigências
impostas a um sistema de filtragem eficiente
para minimizar a evaporação de combustível.
Por esse motivo, torna-se cada vez mais
importante o desenvolvimento eficiente, em
termos de custo de sistemas, para minimizar
as emissões de vapor de combustível. Além
de novos materiais de adsorção, o desenvolvimento
abrange também uma maior eficiência
no armazenamento de hidrocarboneto,
por meio de condições otimizadas de
fluxo e temperatura. É importante considerar
todo o sistema, uma vez que uma menor
evaporação de combustível pode contribuir
decisivamente para a eficiência global do
veículo. Na condição de maior fornecedor
mundial de recipientes de carvão ativado, a
MAHLE é importante fabricante da tecnologia
e, por isso, não apenas atende às exigências
cada vez maiores, mas também aos pedidos
específicos de seus inúmeros clientes.
Autores: Tatsuji Fukusen, Dr. Hagen Zelßmann
MAHLE Performance 19

UNIDADES INDUSTRIAIS DA MAHLE EM YINGKOU
POTENCIAL DE CRESCIMENTO
Na virada do milênio, quando o mundo
começou a tomar conhecimento do
potencial de crescimento da China, teve
início um ativo dispêndio de capital por
parte de empresas internacionais. Além
de atender ao dinâmico mercado chinês,
as empresas foram atraídas pelas perspectivas
de fabricar produtos a baixo
custo na China e vendê-los em outras
partes da Ásia.
Em 1999, a MAHLE criou uma joint venture
com a Liaoning Piston com o objetivo de
expandir a sua própria carteira de produtos
no mercado asiático. Mais tarde, essa joint
venture se tornou a MAHLE Engine Componets
Yingkou. A fábrica de pistões em
Yingkou, uma cidade na Província de Liaoning,
está localizada a aproximadamente 200
quilômetros de Dalian. Em 2004, a MAHLE
adquiriu uma outra fábrica junto à Yingkou
Automotive Bearings, fábrica essa que opera
atualmente com o nome de MAHLE Bearing
20 MAHLE Performance
Yingkou, e ampliou-a, transformando-a em
um moderno estabelecimento de produção
de mancais, tanto para o mercado asiático
quanto para os mercados do resto do mundo.
Dois anos depois, uma nova unidade
de fabricação foi inaugurada nas instalações
da fábrica de mancais para a produção de
anéis de pistão.
A força impulsora dos mercados
da Ásia e mundial
Aproximadamente 470 funcionários altamente
especializados produzem na MAHLE
Engine Components Yingkou mais de quatro
milhões de pistões especiais anualmente,
principalmente para motores de automóveis
de passageiros, em diversas linhas de
produção que se enquadram no sistema
produtivo da MAHLE. Na fábrica de mancais,
aproximadamente 320 funcionários especializados
garantem o mesmo elevado padrão
de qualidade para os cerca de 800.000
mancais e 100.000 buchas que saem da
fábrica todos os meses. Na fábrica mais
nova, aproximadamente 120 funcionários
fabricam mais de 300.000 anéis de pistão
Retífica da face de contato de anéis para veículos
comerciais diesel.

Mancais e anéis de pistão são produzidos em sistemas
de última geração na MAHLE Yingkou.
por mês para clientes tanto locais como
do exterior. As fábricas em Yingkou estão
sempre abertas para novas oportunidades e
estão planejando expandir suas capacidades
em futuro próximo. Em 2008, será instalado
um forno de pré-fusão para aumentar a
capacidade de fusão. Em 2009 e 2010 serão
acrescentadas mais linhas de produção para
produzir pistões para novos projetos chineses
e para exportação. Estão também
planejadas inovações relacionadas a anéis
de pistão como, por exemplo, a introdução
de novas tecnologias de revestimento. Após
o início da fase de produção, a MAHLE irá
oferecer aos seus clientes uma diversidade
e uma flexibilidade ainda maiores.
Gerenciamento de Qualidade
As unidades industriais de Yingkou investem
continuamente no desenvolvimento de
pessoal, especialmente em medidas de treinamento
em qualidade assegurada e, em
conseqüência, atendem aos padrões internacionais
de qualidade. Na fábrica de pistões é
realizada uma ampla variedade de atividades
de treinamento como, por exemplo, PDP,
SPC, ISO/TS 16949, gerenciamento de qualidade
e aulas de inglês ao longo de todo o
ano. Uma programação anual que oferece
atividades de aperfeiçoamento proporciona
aos funcionários a oportunidade de aplicar
suas aptidões recém-adquiridas. Medidas
semelhantes são também colocadas em prática
na fábrica de mancais; por exemplo, a
fábrica convida instrutores capacitados para
ministrar sessões de treinamento e inspeções
como as previstas nas normas ISO
14001 e ISO/TS 16949. No transcorrer da
ampliação da produção na fábrica de pistões,
programas semelhantes estão sendo
planejados naquela fábrica.
Com os olhos voltados para o futuro
Na ampliação da carteira de produtos da
MAHLE e quando se trata de atender à
crescente demanda por parte de empresas
locais e internacionais na China, as fábricas
de Yingkou desempenham um papel-chave.
O feedback positivo que recebemos dos
nossos clientes comprova o êxito dessa
Medição da carga tangencial de um anel de pistão.
PERFIL DA FÁBRICA
Perfuração de precisão do furo para pino de pistão
para veículos de passageiros.
estratégia. Ao longo dos últimos anos, as
fábricas de Yingkou foram agraciadas com
prêmios de fornecedor excelente por parte
de diversos fabricantes de automóveis nacionais
e internacionais.
Autor: Michael Brenner
MAHLE Performance 21

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM
BENEFÍCIO DO SETOR
ENTREVISTA COM O CHEFE DO CENTRO TECNOLóGICO NO JAPÃO
O Centro Tecnológico em Kawagoe,
próximo a Tokyo, é um dos sete centros
em todo o mundo nos quais a
MAHLE agrupa as suas atividades
de pesquisa e desenvolvimento. Com
especialização em sistemas ultramodernos
de gerenciamento de ar
e fluidos, os engenheiros do Centro
Tecnológico desenvolvem tecnologias
exeqüíveis.
Esses engenheiros exploram o potencial de
novos produtos e de novos mercados de
vendas e dão os retoques finais a novas
tecnologias, desde o desenvolvimento de
aplicação até a produção em série, adaptadas
individualmente às necessidades dos
clientes e às características regionais especiais
do mercado em âmbito mundial. Dos
800 funcionários da MAHLE Filter Systems,
180 trabalham no Centro Tecnológico, fato
que destaca a prioridade dada às atividades
de pesquisa e desenvolvimento.
MAHLE Performance conversou com Takatoshi
Hirai, o Diretor do Centro Tecnológico,
a respeito do equipamento e da importância
do Centro Tecnológico para os setores
automotivo japonês e internacional.
22 MAHLE Performance
O que motivou a construção do
Centro Tecnológico?
Hirai: Após a integração da Tennex ao
Grupo MAHLE, tiramos proveito da tecnologia
alemã de sistemas de gerenciamento
de ar, por exemplo, relativamente
aos módulos de admissão de plástico.
No Japão, já possuímos vasta experiência
em gerenciamento de fluidos com sistemas
que empregam recipiente de carvão
ativado e sistemas de arrefecimento
de óleo. A sobreposição nos proporcionou
uma sólida base para a pesquisa e
desenvolvimento de novas tecnologias de
motores. Nesse caso, um mais um são
mais do que dois.
Que serviços oferece o Centro
Tecnológico?
Hirai: A exemplo de outras regiões,
desenvolvemos sistemas de filtro que,
por meio do uso sistemático de plástico
em vez de metal, têm baixo peso,
acabando por diminuir o CO . Com o
2
objetivo de reduzir o nível de emissões,
desenvolvemos não apenas válvulas basculantes
(TCV) e válvulas de controle
de redemoinho (SCV) nos módulos de
admissão, mas também componentes
O Centro Tecnológico visto de fora: a fachada
comum de concreto esconde a tecnologia de última
geração, disponibilizada para mobilidade sustentada
no futuro, em benefício dos nossos clientes.
para diminuir o tamanho dos motores.
Por último – porém não menos importante
– produtos para o apelo emocional dos
veículos são também importantes. Os
geradores de som nos ajudam a gerar o
som certo no veículo. Desenvolvimentos
adicionais do Centro Tecnológico incluem
sistemas de recipiente de carvão ativado
e de separação de óleo, os quais são
igualmente projetados para atender aos
mais rigorosos regulamentos relativos a
emissões.
Quais as metas de curto e longo
prazo do Centro Tecnológico?
Hirai: Nossas metas de curto prazo estão
definidas pelos pedidos dos nossos
clientes, os quais precisam ser pronta e
adequadamente atendidos. Nós nos concentramos
em custos moderados e alta
qualidade tecnológica. Nossos objetivos
de longo prazo dizem respeito ao desenvolvimento
de futuras tecnologias para
reduzir CO em motores de combustão
2
e diferentes sistemas híbridos.

Takatoshi Hirai é o Diretor do Centro Tecnológico da
MAHLE Filter Systems Japan. Em Kawagoe, próximo
a Tóquio, 180 funcionários pesquisam futuras tecnologias.
Que vantagens o Japão oferece como
local de fabricação?
Hirai: Nossa empresa desempenha um papel
fundamental para as atividades de pesquisa
e desenvolvimento de fabricantes japoneses.
O Centro Tecnológico tem amplas
possibilidades à sua disposição no tocante a
desenvolvimento de produtos. Por exemplo,
nossos modernos dinamômetros e bancos
de ensaios de chassi proporcionam uma
vantagem fundamental em comparação com
outros fornecedores locais. A localização central
no Japão nos permite dar apoio a outros
ramos do Grupo MAHLE na Ásia e também
oferecer atendimento de primeira linha a nossos
clientes em outras regiões da Ásia.
De que maneira o cliente se beneficia
dos serviços do Centro Tecnológico?
Hirai: Devido à nossa tecnologia de van-
guarda, estamos em condições de entregar
produtos de alta qualidade, os quais
se alinham individualmente e se encaixam
nas necessidades dos nossos clientes.
Entretanto, não apenas produzimos acessórios
de alta qualidade e componentes
funcionais; nós também planejamos e
desenvolvemos sistemas e funções inovadores
completamente novos para o motor
e seus periféricos. O aspecto importante
é o de reconhecer exatamente a mudança
tecnológica no setor automotivo e as
necessidades dos fabricantes, bem como
utilizar essas informações como base para
o desenvolvimento do nosso produto.
Como o Sr. define o seu papel como
Diretor do Centro Tecnológico?
Hirai: Creio que a gente sempre assume
múltiplos papéis nesse cargo. Em minha
opinião, minha mais importante tarefa no
Centro Tecnológico é a de manter debates
com os nossos engenheiros altamente
capacitados, a respeito de projetos atuais
e futuros de pesquisa e desenvolvimento.
Não se trata de encontrar as melhores
soluções possíveis para os problemas dos
nossos clientes, mas de prever e incorporar
futuras tecnologias e tendências ao nosso
trabalho de pesquisa. Felizmente, trabalhei
no departamento de desenvolvimento de
motores de um fabricante de automóveis
GRUPO MAHLE
por 30 anos e durante esse tempo lidei
exaustivamente com os projetos de motores
e componentes acessórios. É meu
trabalho tornar essa experiência disponível
em favor da companhia e de clientes. Além
da comunicação com os clientes, é extremamente
importante integrar os parceiros
de cooperação de universidades e outras
instituições de pesquisa no processo. Isso
nos dá a vantagem inestimável de estarmos
sempre atualizados do ponto de vista
tecnológico; e a doutrina e a pesquisa
das universidades também se beneficiam
desses projetos. Uma outra área de responsabilidade
para mim é a de criar um
ambiente que promova a pesquisa.
Tendo em vista os requisitos tecnológicos
em constante evolução, é vital uma
administração apropriada do tempo para
assegurar a eficiência e pronta implementação
de projetos de pesquisa. Isso é mais
fácil de dizer do que fazer, porém trata-se
de importante tarefa que não pode ser
negligenciada.
Sr. Hirai, agradecemos por sua entrevista.
Veículo no banco de ensaios: resultados teóricos precisam
suportar a experiência prática. Em Kawagoe, os
bancos de ensaios são utilizados para testes de novos
desenvolvimentos em condições reais.
MAHLE Performance 23

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