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RECIPIENTE DE CARVÃO ATIVADO - mahle.com

CONTEÚDO4PESQUISA E DESENVOLVIMENTOPara motores modernos com injeção direta de combustível: trem de válvulas integralmentevariável6TURBO-ALIMENTADORES A GÁS DE ESCAPAMENTOEspecialização em sistemas de troca de carga: desenvolvimento de compressores paramelhor desempenho e redução do consumo de combustível8SISTEMAS DE PISTÃONova tecnologia de fundição de alumínio para pistões diesel10COMPONENTES DO CILINDROConsiderável redução de peso com camisa de cilindro de alumínio ALBOND fundidaáspera12SISTEMAS DE TREM DE VÁLVULASDesenvolvimento de válvulas na MAHLE: requisitos atuais e futuros14SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE ARMenos substâncias nocivas por meio da recirculação externa de gás de escapamento16PESQUISA E DESENVOLVIMENTODesenvolvimento de sistemas de filtragem de ar: métodos inovadores para filtros queproporcionam desempenho ainda melhor18SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE FLUIDOSRecipiente de carvão ativado MAHLE: inovações para exigência mais rigorosa20PERFIL DA FÁBRICAUnidades industriais da MAHLE em Yingkou: potencial de crescimento22GRUPO MAHLEPesquisa e desenvolvimento em benefício do setor. Entrevista com o Chefe do CentroTecnológico no Japão.EXPEDIENTEPublisherMAHLE International GmbHPragstraße 26-46D-70376 Stuttgart - Alemanhawww.mahle.comNOVO CENTRO TECNOLÓGICO – JUNDIAÍResponsável pelo conteúdoDr. Bernd MahrContatomarketingeo@br.mahle.comTelefone (11) 4589-0681Fax (11) 4589-0716Créditos fotografias/figurasArquivo MAHLE, ilustração de microscópio,página 9, autorizada gentilmente porCarl Zeiss Microlmaging GmbHProduçãowww.studiocasecom.com.brA reprodução do conteúdo, mesmo parcial,somente pode ser feita com autorizaçãoprévia do editor.© MAHLE GmbH, 2008MAHLE Performance Online – www.performance.mahle.com2 MAHLE Performance


EDITORIALMichael Brenner é Vice-presidente de Vendas e Engenhariade Aplicações, Automóveis de Passageiros ÁsiaPrezados leitores,Nos próximos anos, mais de 90 por centodos veículos produzidos na Ásia serão construídosno Japão, China, Índia, Coréia doSul e Tailândia. Essa circunstância dá nítidoscontornos às áreas geográficas nas quais seconcentra a nossa estratégia na Ásia.A MAHLE já vem desempenhando um papelna Ásia há algum tempo. Desde 2002,estamos fortalecendo nossa presença local.Atualmente, 18 por cento do nosso pessoaltrabalha na Ásia e é ali também que geramoscerca de 18 por cento das vendasdo Grupo.Mais até do que entre as nações da Europa,os países da Ásia são muito diferentes emsuas culturas, idiomas e costumes sociais.Os mercados nos respectivos países precisam,portanto, ser analisados e atendidoscom abordagens muito distintas.A posição-chave do Japão na região asiáticadesempenha papel fundamental paraas nossas atividades. O rápido crescimen-to da indústria automotiva nesses paísesé influenciado decisivamente pelas marcasjaponesas. Apesar de os indicadores devendas internas estarem caindo, o Japãocontinuará sendo o maior mercado do setorfornecedor de componentes automotivosem futuro previsível. Em 2007, os fabricantesjaponeses produziram um total de11,5 milhões de veículos, aproximadamente500.000 automóveis e veículos comerciaisleves a mais do que os Estados Unidos.A mesma situação está se configurandoeste ano. Não é, portanto, nenhuma surpresaque a MAHLE reporte o maior volumede vendas de suas atividades da Ásiano Japão e que empregue mais de 250engenheiros de projeto e desenvolvimentonaquele país.Os mercados crescentes da China e Índia,contudo, não ficam muito atrás. A uma taxamédia de crescimento anual do produtonacional bruto de nove por cento, há umaprevisão de que a China irá ultrapassar oJapão como maior produtor mundial deveículos de passageiros e veículos comerciaisleves já em 2010. Nossos clientes naChina e Índia decidem primordialmente combase em custo. Veículos na assim chamadacategoria de entrada – como, por exemplo,o Dacia Logan na Europa – já rodam háanos na China, liderados pelo Chery QQ dequatro portas, que pode ser adquirido peloequivalente a 3.500 euros.Na Índia, nossa cliente Tata Motors lançouum novo veículo na faixa de preço deUS$ 2.500,00 e uma outra joint ventureestá trabalhando em um modelo semelhante.Na China, assim como na Índia,os clientes-alvo desses novos veículos sãopessoas que estão mudando do transportede duas rodas para o automóvel. Na China,a MAHLE está presente com onze fábricas,bem como com o Centro de Pesquisa eDesenvolvimento em Xangai, empregandomais de 5.000 pessoas. E mais de 2.000funcionários trabalham em quatro estabelecimentosde produção na Índia.Na Coréia do Sul, a Hyundai Motors estátomando todas as decisões pelas suassubsidiárias em todo o mundo. Além disso,a General Motors nomeou a subsidiária GMDaewoo como o seu centro de competênciapara carros compactos. Por essemotivo, estamos representados na Coréiado Sul com um estabelecimento produtorde filtros em Hwasung e o escritório devendas em Seul.Na Tailândia, a MAHLE mantém duas fábricas.Nossos clientes japoneses têm remanejadopartes de sua produção para a Tailândiae estão construindo fábricas adicionais.A Mazda, Isuzu, Nissan, Hino e Kubotamerecem menção nesse contexto. A GeneralMotors está também produzindo um elevadovolume de picapes leves a diesel paraexportação.O atrativo da nossa tarefa nesses mercadosé o de crescer com os nossos clientes eatender às suas expectativas sociais, culturais,tecnológicas e comerciais. A MAHLEestá ciente de que só se pode atingir esseobjetivo com propostas feitas para atendera necessidades específicas. A tecnologiado produto, os processos de produção e omarketing estarão alinhados com as condiçõessubjacentes culturais e comerciais decada cliente. Além de sucesso econômico,entretanto, é igualmente importante para aMAHLE manter-se fiel aos seus princípioscorporativos. Tudo somado, essas metassão realmente ambiciosas. Por outro lado,a MAHLE já ocupa uma excelente posiçãona Ásia, tanto geograficamente como sob oponto de vista estratégico.Cordialmente,Michael BrennerMAHLE Performance 3


PESQUISA E DESENVOLVIMENTOFig. 1: Trem de válvulasintegralmente variávelmecanicamente (VLD).PARA MOTORES MODERNOS COM INJEÇÃO DIRETA DETREM DE VÁLVULAS INTEGRALMEVARIÁVELO motor a gasolina está em um pontode delicado equilíbrio entre elevada densidadede potência, elevada economia decombustível, baixos níveis de emissões ebaixos custos de produção. Com o objetivode atender a esses requisitos – incompatíveisem parte – emprega-se cada vezmais o controle de válvulas variável.Na tentativa de desenvolver um potencial adicionalde economia de combustível para motorescom injeção direta de combustível, a MAHLEdesenvolveu o inovador sistema de trem deválvulas integralmente variável, mecanicamentedenominado VLD (levantamento e duração variável).O trem de válvulas VLD integralmentevariável mecanicamente representa o nívelmais avançado de um conceito de tremde válvulas modular para possibilitar quemotores atendam a uma ampla diversidadede especificações relativas a emissões edesempenho, sem modificações significativasde projeto.O sistema VLD se baseia no eixo de comandodas válvulas Cam-in-Cam com ressaltosmutuamente ajustáveis e tem sido utilizadoem produção em série desde 2007. No eixosobreposição dos dois perfis de ressalto.Com a variação da posição giratória relativados dois eixos de comando concêntricos, umem relação ao outro, é possível ajustar continuamentea duração do levantamento e deabertura das válvulas. A característica principaldo trem de válvulas é a de que o sistemapermite um tempo fixo de abertura ou fechamentodas válvulas ao mesmo tempo em quereduz a duração do levantamento e aberturadas válvulas. O sistema pode ser projetado demodo a fazer com que prevaleça a duraçãode abertura ou a redução do levantamentodas válvulas (Fig. 4). Levantamentos variáveisde válvulas múltiplas para futuros métodosde combustão como, por exemplo, HCC/CAI também podem ser implementadossem modificação do projeto básico dosistema de trem de válvulas. Somente osperfis retificados nos ressaltos precisam seradaptados.A MAHLE testou o sistema VLD em um motorDOHC de 1,6 litro com injeção direta lateralde combustível. O motor básico permaneceuinalterado, somente as sedes de válvula nacâmara de combustão foram providas de umrevestimento. O aperfeiçoamento e compodecomando VLD, certos ressaltos – “ressaltosde abertura” – são unidos de modo permanenteao tubo externo do eixo de comando,de modo semelhante ao do eixo de comandocompósito. Juntamente com o segundo eixode comando, interno, os demais ressaltos– “ressaltos de fechamento” – formam umconjunto. Com esse eixo de comando, olevantamento de válvulas é realizado pela4 MAHLE Performance


PESQUISA E DESENVOLVIMENTOFig. 2: Eixo de comandodas válvulas com alavancaintermediária.COMBUSTÍVELNTEnente essencial do conceito inovador de motoré o trem de válvulas integralmente variávelmecanicamente (Fig. 2). O maior potencialde economia é obtido por uma combinaçãode redução do levantamento das válvulas deadmissão e uma recirculação interna de grandesvolumes de gás residual (Fig. 3). Paraa implementação de altos volumes de gásresidual ao longo de uma fase prolongada desobreposição do sincronismo (timing) das válvulas,o recurso do tempo fixo de abertura dosistema de trem de válvulas VLD mostrou-sevantajoso. Ao contrário do conceito dos concorrentes,a faixa de ajustagem do faseadorpara o eixo de comando de admissão não(h EV) maxVálvula de admissão (volume) [h EV]Premissa:é constante(h EV) min(m L) minMassa(m L) min+ m 1Fig. 3: Resultados de teste: redução das perdas detroca de carga.precisa contrabalançar o tempo de abertura deoutro modo tipicamente retardado da válvulade admissão.Ele pode na verdade assumir integralmente ocontrole do volume de gás residual interno.Emconseqüência, a MAHLE combinou as respectivasvantagens dos dois métodos – injeçãodireta e controle de levantamento variável dasválvulas – e evitou em grande parte as desvantagensinerentes ao sistema. No pontode carga importante para o cliente, de 2.000rpm, e uma pressão efetiva média ao freio dedois bar, o consumo de combustível diminuiem cerca de sete por cento em comparaçãocom o conceito básico. Ademais, o trabalhode troca de gás fica 40 por cento mais lento.Com injeção direta de combustível ou controlede válvulas integralmente variável somente, opotencial de economia não pode ser maximizadopara motores a gasolina. Somente acombinação de ambas as tecnologias consegueexplorar todo o potencial.p 1p 2p 3p 4p 5p max10Na etapa seguinte de desenvolvimento, aMAHLE utilizou o sistema VLD em ambos oslados de admissão e escape em um motorturbo-alimentado de 1,4 litro (Fig. 4). O sistemaVLD confirmou o seu potencial também nessemoderno conceito de redução de tamanhodo motor. Além disso, diversos projetos dedesenvolvimento e várias publicações de fabricantesde motores destacam a importânciade controle de válvulas integralmente variávelpara as futuras gerações de motores. Com otrem de válvulas integralmente variável VLD,a MAHLE oferece aos seus clientes uma ferramentaque pode, já em um futuro próximo,trazer uma importante contribuição para reduziras emissões de CO 2.Autor: Hermann Hoffmannh v987654321060 120 180Δ ANW = 0...40 °KWΔ ENW = -40...0 °KW240 300 LWOT 420 480 540 °KWϕ KWFig. 4: Trem de válvulas variável no motor de 1,4litro turbo-alimentado.MAHLE Performance 5


TURBO-ALIMENTADORES A GÁS DE ESCAPAMENTOESPECIALIZAÇÃO EM SISTEMAS DE TROCA DE CARGADESENVOLVIMENTO DECOMPRESSORESPARA MELHOR DESEMPENHO E REDUÇÃO DO CONSUMO DE COMBUSTÍVELNa edição anterior do MAHLE Performanceintroduzimos sistemas de turboalimentadorpara motores a gasolina ediesel de automóveis de passageiroscomo sendo uma ampliação da carteirade produtos MAHLE, específicos paradeterminados mercados e voltados parao futuro. Em fevereiro de 2008, a MAHLEe a Bosch firmaram um contrato paracriar a joint venture 50/50 “Bosch MahleTurbo Systems” para o desenvolvimento,produção e venda de turbo-alimentadoresa gás de escapamento. O iníciodas atividades da nova joint venture estáprogramado para abril de 2008 e aindaestá sujeito à aprovação por parte dasautoridades antitruste.0.8 1.0 1.2 1.4 1.6pressão estática [bar]Fig. 1: Distribuição calculada de pressão na seçãomeridional de um impulsor de compressor de fluxoradial com recirculação próxima à carcaça.No desenvolvimento de turbo-alimentadoresa gás de escapamento (EGT) competitivos,é inevitável a adoção de métodos de engenhariaassistidos por computador a fim deprojetar e dimensionar novos produtos rapidamentee com eficácia em termos de custo.Isso será demonstrado a seguir por meio dodesenvolvimento do compressor, um componentevital de sistemas EGT.Requisitos de mercadoOs fluxos de massa de ar e pressões decarga-ar que dependem do processo domotor definem decisivamente o projeto decompressores para turbo-alimentadores a gásde escapamento. Uma ampla faixa operacionalaproveitável, comportamento transienteapropriado, altas eficiências e uma vida útilsuficientemente prolongada constituem condiçõesadicionais que precisam ser atingidas.Compressores MAHLEDevido às suas dimensões compactas e formaçãoeficiente de pressão, compressoresde fluxo radial de estágio simples com difusoressem palhetas são o único tipo atualmenteutilizado para turbo-alimentadores de veículosde passageiros. Tolerâncias suficientes paraos limites de estabilidade da faixa operacional(limite de sobrepressão ou estrangulamento)resultam na faixa de mapa necessária. Umcomportamento transiente vantajoso requerum baixo momento polar de inércia doimpulsor e resulta naturalmente em diâmetrosde impulsor menores.Essa circunstância, contudo, é limitada pelasaltas velocidades de fluxo resultantes, asquais afetam negativamente a eficiência(influência do número Mach).A velocidade circunferencial do impulsornecessária para gerar a pressão não podeser selecionada livremente de igual modo.Forças centrífugas criam cargas elevadas noimpulsor, as quais, em combinação com omaterial, determinam a vida útil do componente.O objetivo dos trabalhos de desenvolvimentoé aliar os requisitos acima da melhormaneira possível.Requisitos aerodinâmicosO problema no projeto aerodinâmico decompressores reside no fato de os fluxosestarem sujeitos a crescentes pressões, istoé, fluxos desacelerados, que tendem a seseparar e, com isso, a formar zonas derecirculação.6 MAHLE Performance


TURBO-ALIMENTADORES A GÁS DE ESCAPAMENTORelação de pressãoLinha operacional do motorVariante AVariante Blimite de sobrepressãoFluxo de massaFig. 2: Mapa do compressor.Limite de estrangulamenton 4n 3n 5Linhas constantes den 2 velocidade rotacionaldo compressorn 1 n 1 < n 2 < n 3 ...A Fig. 1 mostra o resultado de uma análiseCFD (dinâmica computacional de fluido; eminglês, computational fluid dynamics) As linhasmostram a distribuição de pressão em umaseção meridional do canal das palhetas. Combase nos vetores de fluxos superpostos, ficavisível uma zona de recirculação na regiãopróxima à carcaça. No ponto operacional sobanálise neste artigo, deve se esperar um comportamentode fluxo instável.A instabilidade de fluxo se desenvolve a taxasde rendimento relativamente baixas e relaçõesde pressão elevadas nos canais das palhetasdo rotor ou no interior do difusor. Se a instabilidadefor extremamente acentuada, ela poderádar origem a uma inversão temporária dadireção de fluxo no compressor, juntamentecom uma grave pulsação de pressão de baixapressão. A isso se denomina “sobrepressão”,sendo esse um modo operacional inaceitávelque pode danificar o rotor e o mancal axial doturbo-alimentador. O “limite de sobrepressão”forma a borda esquerda da faixa operacionalde um compressor (Fig. 2).Requisitos mecânicos estruturaisA resistência do rotor é avaliada por meio dométodo FE. Uma carga centrífuga de acordocom uma velocidade periférica definida é aplicadaao rotor. A Fig. 3 ilustra a distribuiçãotípica de tensões em um rotor de compressor.As forças centrífugas mais elevadas sãogeradas na área que tem o acúmulo radialmais alto de material e, por conseguinte, osníveis mais altos de tensão estão presentes nointerior do cubo no diâmetro interno do rotor.O comportamento de vibrações das palhetasé verificado por análise modal. O objetivoé configurar as palhetas de modo que assuas freqüências naturais não coincidam comum múltiplo da freqüência giratória duranteo funcionamento, a fim de evitar excitaçõesprovocadas por ressonância. Além da cargaestática, deve-se também levar em conta otipo de carga cíclica ao avaliar a adequação deum determinado projeto de rotor. Com relaçãoa materiais de alumínio comumente utilizados,o comportamento de fadiga (fadiga de baixociclo) desempenha um papel vital. Materialapropriado e dados corretos de componentesconstituem a base para uma previsão de vidaútil operacional.Processo de desenvolvimento simultâneoO desenvolvimento de um compressor é eficientesomente quando realizado simultaneamentecom ferramentas de simulação adequadas.Campos especializados como, por exemplo,aerodinâmica, mecânica estrutural, ciênciados materiais e teste devem atuar em estreitacooperação. A partir de um esboço de rotor(geometria), um modelo em 3D é gerado emCAD, com base em análises unidimensionais.Durante essa etapa, já são levados em contaos requisitos dos futuros processos para suaprodução como, por exemplo, fundição ou fresagema partir de cinco eixos geométricos.Requisitos do cliente(fluxo de massa, relação depressão etc.)Geometria básicaaerodinâmica em 1DSimulação de combinaçãode processo do motorGeometria de superfíciedeterminada por processamentovia CAD/CAMAnálise aerodinâmicaCFD em 3DFig. 3: Distribuição calculada da relação da tensãode Mises e o limite de escoamento da liga de alumínioem chapa utilizada.O modelo CAD forma a base para a análiseFE e CFD ligeiramente deslocada em termosde tempo. Os processos padronizados paraarticulação e computação, relatórios formalizadose interfaces desenvolvidas internamenteasseguram um fluxo de trabalho eficiente comcurtos períodos de preparação. Isso abrange aetapa de prototipagem por meio da fresagemde cinco eixos geométricos.A engenharia de produção, compras e qualidadeassegurada devem também ser integradasao processo de desenvolvimento noestágio inicial.Autores: Dr. Bertold Engels, Dr. Michael WeinFig. 4: Processo de desenvolvimento do rotor.Construção de amostras/prototipagem por fresagemde cinco eixos geométricosAnálise de mecânicaestrutural FEMAHLE Performance 7


NOVA TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO PARAPISTÕES DIESELA tendência contínua que aponta paracargas específicas mais elevadas emmotores e requisitos mais rígidos relativosà emissão de poluentes se traduz em umaumento ainda maior das cargas mecânicase térmicas sobre o pistão, especialmenteno motor diesel. No passado,uma das soluções para esse problema foio emprego de novas ligas de alumínio,que oferecem vantagens consideráveis notocante à resistência a altas temperaturas,em comparação com as ligas existentes,devido a um maior número de elementosque aumentam sua resistência (Fig. 2).Na tentativa de se ajustar a cargas cada vezmaiores, a estrutura do fundido precisa ser otimizadapara permitir o máximo de liberdade dedefeitos (falta de homogeneidade de materialcomo, por exemplo, vazios de solidificação), eno tocante à sua microestrutura, especialmenteem áreas sujeitas a cargas elevadas. Para essefim, todo o processo de fundição foi revisadopela MAHLE. Novas tecnologias controlammelhor o processo de solidificação e aceleramconsideravelmente em zonas críticas. O novoprocesso de fundição é denominado MAHLEADC (advanced diesel casting, ou fundiçãoavançada de pistões diesel) e está pronto paraentrar em produção. Uma das suas característicasfundamentais é a diminuição de microporosidadesna câmara de combustão do pistão.Ao mesmo tempo, é produzida uma estruturamais fina no tocante às fases intermetálicas,bem como do silício primário (Fig. 1).Com vistas a estabelecer a influência de estruturasde fundidos com diferentes níveis definura nas propriedades do material, foramrealizados testes em barras de teste fundidasem separado, feitas da liga de pistão resistentea calor MAHLE M 174+. As curvas de tensãoalongamentoresultantes do ensaio de tração a350ºC (Fig. 3) mostram uma resistência sensivelmentemaior com estruturas de fundido maisfinas e, ao mesmo tempo, um aumento noalongamento, isto é, na ductilidade.Essa combinação de propriedades é especialmentevantajosa para o comportamentode fadiga térmica do material, conforme ficouevidenciado pelos testes que utilizaram temperaturasoscilantes (entre 150 e 350ºC), comrestrição ao alongamento total. Na média, onúmero de ciclos até falha em amostras comestrutura muito fina ultrapassa em cerca de 40por cento o número de ciclos verificado emamostras de estrutura com finura média (Fig.4). Testes adicionais com material e componentesconstataram também o efeito sistemati-8 MAHLE Performance


SISTEMAS DE PISTÃOcamente positivo de estruturas de fundido maisfinas sobre as propriedades mecânicas. Emcasos com tensão especialmente alta na bordada câmara de combustão do pistão, o reforçoda borda da câmara com fibras de materialcerâmico tem sido aplicado com êxito. Umpré-formado é acrescentado à carga em fusãono molde de fundição a uma pressão muito elevadana operação de fundição por compressão(squeeze casting). Os altos custos de produçãosão a desvantagem desse método.Por esse motivo, há alguns anos a MAHLEdesenvolveu o processo de fundição RMD paraa produção de pistões reforçados com fibras eemprega o processo para a produção de pistõespara veículos comerciais. O pré-formadoé injetado em níveis de pressão consideravelmentebaixos, utilizando o processo de fundiçãoem matriz por gravidade. Esse métodofoi ainda mais aprimorado para pistões feitoscom as novas ligas resistentes ao calor, sendoatualmente bastante econômico até para volumesmaiores – como para pistões de motoresdiesel de automóveis de passageiros. No testede pulsador (Fig. 5), utilizando uma carga puramentemecânica a uma temperatura elevada,o limite de carga sem falha para o pistão produzidocom emprego do processo de fundiçãoADC foi sete por cento maior do que o limitepara pistões fundidos convencionais. Com relaçãoa pistões RMD com a borda da câmarade combustão reforçada com fibra, o limite decarga foi 15 por cento maior. Em testes demotores sob condições de sobrecarga (Fig. 6),as três variáveis de pistão se classificaram nasmesmas posições das verificadas no teste depulsador no tocante à vida útil operacional atéque ocorressem as primeiras trincas na bordada câmara de combustão.Foram também recebidos resultados iniciaisdos testes de campo. Por exemplo, foi concluídocom êxito um período operacional deteste de 2.000 horas com um motor de veículocomercial, sob condições extremas, compistões produzidos pelo novo processo defundição ADC. Pistões produzidos segundo atecnologia de fundição convencional não passaramde 800 horas nos testes operacionais.Autores: Karlheinz Bing, Udo Rotmann e Wilfried SanderResistência à fadiga sob tensãode flexão contida [%]Tensão [MPa]Frequência relativa [%]100806040200100M174+Ligeira melhorana faixainferior detemperaturas200M124300 400Temperatura [°C]Fig. 2: Resistência à fadiga dependente detemperatura sob tensão de flexão em umacomparação.1008060Figura 3: Curvas de tensão-alongamentoobtidas de ensaios de tração com a ligaM174+.Melhoria considerávelna faixasuperiorde temperaturas Limitemaior detemperaturaaproveitávelEstrutura fina de fundido40Estrutura normal de fundido20Deslocamento zerodas linhas azuis00 2 4 6 8 10 12Alongamento [%]100Estrutura normal de fundido80604020Estrutura fina de fundido0100 600 1.100 1.600 2.100 2.600 3.100 3.600Número de mudanças de temperatura até a fraturaFig. 1: Imagens de micrografiasdas microestruturas na bordada câmara de combustão(pistão diesel de veículo depassageiros, liga M174+).100 µmEstrutura normalde fundidoEstrutura finade fundidoLimite de carga livre de trincas [%]Tempo de operação [%]Fig. 4: Teste de fadiga térmica da ligaM174+ (a 150-350ºC).12011010090Padrão ADC RDM reforçadocom fibrasFig. 5: Resultados de teste no pulsador depistões diesel para veículos de passageiros(a 350ºC).3002001000%Padrão ADC RDM reforçadocom fibrasFig. 6: Resultados de teste de pistões dieselpara veículos de passageiros (com cargaalternada).MAHLE Performance 9


COMPONENTES DOS CILINDROSNa Mostra Automotiva Internacional(International Motor Show - IAA), emsetembro de 2007, em Frankfurt, Alemanha,a MAHLE revelou o novo compostobruto de camisa de cilindro de alumínioALBOND feito de uma liga de alumíniosilícioALBOND resistente a desgaste.Esse composto para camisa de cilindrocom superfície externa áspera proporcionadiminuições de peso de 400 gramas porcilindro e oferece vantagens adicionais.Existe a necessidade de os modernos motoresse tornarem cada vez mais leves e menores.O composto de camisa de cilindro resistentea desgaste ALBOND é uma solução ideal parase atingir esses objetivos. Um material compostopara camisa de cilindro permite diminuiras larguras dos espaços entre cilindros.Diferentemente do que ocorre com camisasindividuais, o alumínio não precisa fluir entreas camisas quando da fundição do bloco domotor. Em conseqüência, torna-se possívelum projeto mais compacto de todo o blocodo motor. No futuro, se for utilizado alumíniomais leve para a superfície de funcionamentodos cilindros, será possível uma redução depeso de até 400 gramas por cilindro, dependendodo projeto das camisas de cilindro. Oprojeto mais compacto do motor proporcionaredução adicional de peso, que pode chegarprovavelmente a vários quilos. Ademais, podeseesperar que ocorram menos distorçõesdurante o processo de fundição com camisasinterligadas do que ocorre com camisasindividuais. Alternativamente, pode-se diminuira dimensão do material a ser usinado emCoeficiente de transmissão de calor [W/m 2 K]3.0002.0001.000Fundido de alumínio com superfície áspera,camisa de cilindro com 2,5 mm de espessuraFundido GGL com superfície áspera,camisa de cilindro com 2,5 mmde espessuraMelhoria comcamisa dealumínio[%]000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000Coeficiente de transmissão de calor, camisa de água no sentido da parede [W/m 2 K]Comparação de camisas de cilindro convencionaisfeitas de ferro fundido com grafita escamosa (GGL)com camisas de cilindro de ALBOND (Al).comparação com camisas individuais comsuperfície lisa. No entender dos especialistasem desenvolvimento na MAHLE, a camisa deALBOND é especialmente adequada comoinsertos para blocos de motor de alumínio fundidosem matriz. Essa solução, contudo, serátambém empregada no futuro para produzirblocos de motor no processo de fundiçãoem matriz, blocos esses que eram fabricadosanteriormente pelo processo menos econômicode fundição de baixa pressão. O métodode fundição em matriz possibilita paredes decilindro mais finas, economizando com issomaterial e reduzindo peso. Resultados extremamentepositivos de fundição positiva foramtambém obtidos com as camisas de cilindrode alumínio fundido áspero com emprego doprocesso de fundição por gravidade.A superfície externa da camisa tornada especialmenterugosa promove uma ligação porigual por encaixe quando a liga de alumíniodo bloco é fundida ao redor das camisas.Devido à superfície áspera e, portanto, maiordo ALBOND, durante o funcionamento do35302010Melhoria da transmissão de calor devido aorevestimento de alumínio em vez de ferro [%]motor, o cilindro é arrefecido de forma maiseficaz e uniforme, do que resulta uma distorçãomínima dos cilindros, menor consumo deóleo e menores perdas por atrito; em síntese,mais economia de combustível e índices deemissão mais baixos. A superfície áspera deALBOND é criada por meio de um métodoespecial desenvolvido pela MAHLE para fundiçãodo composto de camisa de cilindro.Os blocos de motor produzidos com ALBONDsão também mais fáceis de reciclar, em razãode as camisas de cilindro e o bloco do motornão precisarem ser separados.Autor: Dr. Stefan Spangenberg10 MAHLE Performance


COMPONENTES DOS CILINDROSCONSIDERÁVEL REDUÇÃO DE PESOCOM CAMISA DE CILINDRO DE ALUMÍNIO ALBOND FUNDIDA ÁSPERACom a camisa de cilindro de ALBOND, os motoresse tornam menores e mais leves. A superfície ásperaproporciona um arrefecimento otimizado para omotor, sem desbaste do material fundido em voltadas camisas.MAHLE Performance 11


SISTEMAS DE TREM DE VÁLVULASDESENVOLVIMENTO DE VÁLVULAS NA MAHLE:REQUISITOSATUAIS E FUTUROS12 MAHLE Performance


SISTEMAS DE TREM DE VÁLVULASOs motores modernos de veículoscomerciais na categoria de trabalhopesado, com cilindrada individual decerca de dois litros, desenvolvem pressõesmáximas superiores a 220 bar (nofuturo, acima de 250 bar) na câmarade combustão. Essa pressão representauma carga extrema para todos oscomponentes internos do motor, comopistões, anéis e – naturalmente – as válvulas.Na tentativa de reduzir as emissõesde óxidos de nitrogênio (NO X) ematerial particulado fino, os fabricantes,dependendo dos mercados-alvo e regulamentoslocais relativos à emissão depoluentes, estão adotando uma diversidadede medidas que afetam tambémas especificações das válvulas.Altos índices de recirculação de gás deescapamento (EGR) e recirculação de gásde escapamento esfriado, por exemplo, sãomedidas comuns para reduzir as emissõesde óxidos de nitrogênio. O aumento darelação ar-combustível é útil na obtençãode emissões mais baixas de material particuladofino. Índices mais baixos de blowby(passagem de gases de combustão entre oscilindros e pistões) e a separação melhoradade óleo resultam em condições de operaçãoextremamente secas nas sedes de válvula,as quais estão, portanto, sujeitas a cargasmais elevadas sob a aspecto da tribologia.Quando se utiliza sistemas de pós-tratamentode gases de escapamento para reduziremissões de NO X, as medidas relacionadasao motor resultam em temperaturas de combustãoelevadas e maior desgaste na sededas válvulas de escapamento. Nos motoresem que a válvula de escapamento tambémfunciona como válvula do freio-motor, essadupla carga cria frequentemente um problemade desgaste e durabilidade para oscomponentes.Altos índices de EGR e a utilização exclusivaou mistura de combustíveis alternativoslevam ao que se chama de “corrosãointercristalina”, especialmente nas válvulasde admissão. A corrosão pode ser neutralizadacom o uso de materiais especiaispara válvulas.Novo desenvolvimento de válvulas paraveículos comerciaisA MAHLE tem diversas áreas de interessequando de trata do desenvolvimento denovas válvulas para motores de veículoscomerciais: geometrias aperfeiçoadas de válvulas,novos materiais de alto desempenhoe diversos tratamentos de superfície. Paradeterminar a geometria de válvula mais vantajosa,a MAHLE utiliza também o métodode elementos finitos (FEM). Devido à cargatérmico-mecânica conjunta da válvula, aMAHLE interpreta os resultados das análisesFEM com uma ferramenta especial de visualização,possibilitando detectar os pontosfracos no projeto e, a partir daí, aperfeiçoaresses pontos especificamente. Uma válvulaprecisa atender muitos requisitos em partecontraditórios. Isso significa que um novomaterial é aprovado para produção em sériesomente após pesquisa fundamental abrangente– e a válvula feita desse material éliberada somente após testes intensivos dedurabilidade em motor.No âmbito de sua rede global de desenvolvimento,a MAHLE desenvolve uma novageração de materiais para válvulas de admissãoe de escapamento de motores de veículoscomerciais. Além da excelente resistênciaà corrosão e térmica, os materiais contêmuma composição de liga mais baixa – principalmentede níquel – do que o materialNimonic 80A, comumente utilizado hoje emdia, o qual contém 75 por cento de níquel.A MAHLE estudou uma série de ligas comteor de níquel variando entre 20 e 50 porcento para as propriedades do seu materiale de sua produção.Para assegurar resistência suficiente à corrosão,as ligas precisam ser aprovadas, porexemplo, em solução ácida em ebuliçãoou durante o teste de DLEPR (double loopelectro-chemical potentiodynamic reactivation/reativaçãopotencio-dinâmica eletroquímicade circuito duplo). Os testes mecânicosincluem, por exemplo, testes cíclicos dedobramento a quente, ao longo de milhõesde ciclos de carga. Paralelamente, a MAHLEestá desenvolvendo métodos alternativos detratamento térmico para materiais de açoaustenítico convencional, com o objetivo demelhorar ainda mais as propriedades deresistência à corrosão. Com esse pacoteabrangente de tecnologia, a MAHLE estaráem condições de oferecer válvulas adequadasde desempenho otimizado e eficazes emtermos de custo de motor de veículos comerciais,para futuras gerações de motores.A MAHLE fabrica válvulas de equipamentooriginal em Wölfersheim/Alemanha, Rafaela/Argentina, Macheng/China e Krotoszyn/Polônia.A fábrica de Volvera/Itália tem sua produçãovoltada para o mercado de reposição.Todas as fábricas cooperam estreitamentecom os especialistas em desenvolvimento deproduto, a fim de que seja obtida a máximaeficiência e diminuídos os prazos de desenvolvimento.Com as duas mais recentesfábricas – Macheng, na China, e Rafaela, naArgentina – a operação de válvulas da MAH-LE está agora mais perto dos seus clientesnos crescentes mercados internacionais dosudeste asiático e da América do Sul.Autores: Marcus Abele, Sergio Allasino102,35 90,85 79,35 67,85 56,35 44,85 33,35 21,85 10,35Unidade de medida em megapascal(MPa) corresponde a um newtonpor mmDistribuição de tensões em uma válvula HD comcarga de pressão da câmara de combustão.MAHLE Performance 13


SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE ARMENOS SUBSTÂNCIAS NOCIVAS POR MEIO DARECIRCULAÇÃO EXTERNADE GÁS DE ESCAPAMENTOAs duas versões da válvula EGRda MAHLE; à esquerda, com oscomponentes eletrônicos decontrole integrados à válvula; àdireita, sem esses componentes.14 MAHLE Performance


SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE ARNa tentativa de continuar a cumprir osmais rigorosos limites de emissões naEuropa e América do Norte, motoresdiesel e a gasolina com injeção diretademandarão recirculação otimizada degás de escapamento, além de filtros dematerial particulado e catalisadores.Já em 2003, a MAHLE instituiu um grupode especialistas para a criação e projetode conceitos de válvula EGR. Alémdos especialistas em desenvolvimentoda MAHLE, esse comitê incluía tambémespecialistas de renomadas instituiçõesde pesquisa internacionais para motoresde combustão como, por exemplo, daAVL List e das Universidades Técnicasde Graz e Linz, Áustria. O resultadodessa atividade de pesquisasob a orientação do departamentode desenvolvimento de mecatrônicada MAHLE é uma válvula que não sóatende os critérios comuns no mercadode hoje, mas que excede até mesmo osrequisitos futuros previstos.Com o sistema de recirculação externa degás de escapamento projetado pela MAHLE,uma válvula retira uma parte do gás de escapamentodiretamente a jusante do coletorde escapamento. O gás de escapamento éa seguir resfriado, introduzido e misturadonovamente com a mistura ar-combustível nocoletor de admissão. Os componentes dogás de escapamento recirculado não fazemmais parte do processo de combustão eabsorvem calor. Em conseqüência, a temperaturade pico de detonação e, portanto,as emissões de óxido de nitrogênio (NOx)diminuem em até 60 por cento. Com motoresa gasolina, a ênfase recai em diminuira aceleração do sistema na faixa de cargaparcial e no menor consumo de combustívelcorrelato. Disso resulta uma redução detodos os componentes das substâncias prejudiciais,em especial também as emissõesde dióxido de carbono que contribuem parao efeito estufa.Uma válvula “forte”A válvula EGR da MAHLE alia tecnologiasfamiliares como acionamento por motorde corrente contínua, uma engrenagemde dentes retos e a já comprovada válvulade sede plana, com nova soluçãode alavanca em joelho patenteada pelaMAHLE. Devido ao efeito da alavanca emjoelho, uma baixa velocidade de acionamentoe elevadas forças de acionamentosão combinadas com precisão extremamenteelevada de acionamento, paraseções transversais com pequena abertura(Fig. 1). Devido às altas forças de abertura,contudo, é também possível implementarseções transversais de válvula maiorespara um fluxo de massa maior. Em consequência,impede-se em grande medidao emperramento da válvula devido a depósitosde carvão.Ademais, a cinemática escolhida permiteuma medição precisa dos fluxos de gás deescapamento em condições operacionais,nas quais são necessárias baixas velocidadesde recirculação do gás de escapamento.Para atingir essa precisão decontrole ideal, a MAHLE oferece alternativamenteválvulas EGR com eletrônica decontrole integrada. Esse projeto é apoiadoem um sensor de posição resistente adesgaste – igualmente desenvolvido pelaMAHLE – baseado na tecnologia Hall. Asexcelentes propriedades de controle danova válvula EGR oferecem ao cliente umajuste dinâmico aperfeiçoado da recirculaçãodo gás de escapamento. Resultadaí um comportamento aperfeiçoado deemissões durante a operação dinâmicado motor – como, por exemplo, duranteo ciclo de teste NEDC para homologaçãoobrigatória de emissões.Pronto para produção após testesabrangentes em veículosDurante o teste em veículos, oteste da célula de teste de gásquente e os testes de durabilidade emForça de abertura [N][Wm K]600500400300Válvula EGR MAHLE200Produtos de concorrentes1000 1 2 3 4 5Abertura de válvula [mm]Fig. 1: Altas forças de abertura na válvula EGRMAHLE devido ao efeito de alavanca em joelho.um dinamômetro de cliente, a válvula EGRcomprovou sua durabilidade e controlepreciso do fluxo de gás de escapamentorecirculado, mesmo com altas concentraçõesde fuligem e a baixas temperaturas.Essas vantagens convenceram rapidamenteos clientes.Em 2008, a produção seriada da válvulaterá início na unidade de desenvolvimentoem Wolfsberg, Áustria. Os sistemas serãoproduzidos em equipamento de últimageração, que atende aos requisitos máximosde qualidade e precisão.Para esse fim, métodos de montagemtotalmente novos foram desenvolvidos emrelação a alguns processos. Com a implementaçãobem-sucedida desse projeto,a MAHLE deu um importante passo nosentido de se tornar um fornecedor desistemas para módulos EGR (Fig. 2).Autores: Dr. Klaus Beetz, Dr. Hans Erlach,Reinhold GracnerFig. 2: Módulo EGR integrado comválvula, esfriador e componenteseletrônicos de controle.MAHLE Performance 15


PESQUISA E DESENVOLVIMENTOFig. 1: Equipamento de testefeito de plexiglass com dobrasimples para medições depressão e PIVDESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS DE FILTRAÇÃO DE ARMÉTODOS INOVADORESPARA FILTROS QUE PROPORCIONAM DESEMPENHO AINDA MELHORUm sofisticado sistema de gerenciamentode suprimento de ar é fundamentalpara o funcionamento eficiente demotores de combustão. Além da carcaça(macro-região) e meio de filtragem(micro-região) customizados para o elementodo filtro (meso-região), o sistemade filtragem como um todo abrangetambém, por exemplo, elementos paramedição da massa de fluxo de ar, separaçãode água e neve, bem como pararegulagem das propriedades acústicas.A captação das diferentes áreas referidascomo sendo micro, meso e macro-regiõespor meio de métodos de aferição possibilitao desenvolvimento contínuo do sistema de200 µmFig. 2: Imagem por varredura eletrônica dos meiosde filtragem (para papel de gramatura 50 g/m2).filtração de ar e é extremamente importantepara prever a vida operacional ou útil. Essaetapa é essencial a fim de aumentar continuamenteos intervalos de substituição e diminuirainda mais o consumo de combustível,em conseqüência da perda minimizada depressão em todo o sistema de filtragem.Modernos métodos de aferiçãoA linha de produtos de Sistemas de Gerenciamentode Ar da MAHLE emprega umavariedade de modernos métodos de metrologia,com o objetivo de captar de modoabrangente o sistema de filtragem de ar. Sãoutilizadas a tomografia computadorizada,microscopia eletrônica de varredura (SEM)e termografia, sendo também empregada avelocimetria de imagem de partículas (PIV).Os resultados não são somente diretamenteintegrados ao processo de desenvolvimentodo produto como também utilizados paracomparar simulações computacionais dedinâmica de fluidos (CFD).Meios de fibras à base de celulose orientadosaleatoriamente são primordialmenteutilizados para filtragem de ar em veículos.Com vistas a ampliar a duração de usodos meios de filtragem, há diversas possibilidadesconhecidas na micro-região paramelhorar a função dos meios de filtragem.Um exemplo são fibras de material plásticocom estruturas em gradiente ou microfibrasno lado de influxo. Para escolha dos meiosde filtragem, a descrição das propriedadesdo material deve ser tão detalhada quantopossível. No laboratório, testes padronizadosem amostras planas são utilizados para16 MAHLE Performance


PESQUISA E DESENVOLVIMENTODiferencial de pressão [Pa]4003002001000-100Fluxo atravésInfluxoDescargaFig. 3: Comparação de medições de pressão esimulação computacional da computação de dinâmicade fluido em uma dobra simples.determinar dados-chave sobre material relacionadosa permeabilidade, tamanhos e distribuiçãode poros, e espessura de material,com base em verificação estatística.Análises funcionais no banco de ensaiode filtros da empresaA MAHLE dedica atenção específica às análisesfuncionais 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 deensaio projetado e construído pela equipe inovadorade desenvolvimento da MAHLE, a partirde requisitos específicos. Durante análise adicional,o microscópio eletrônico de varredura,por exemplo, possibilita analisar a dispersão depó por toda a profundidade do elemento defiltragem. A Fig. 2 mostra uma amostra submetidaa pó no banco de ensaio de filtros.Fig. 5: Ilustração de simulaçãonumérica da linha de fluxo.Sim. lado de descargaSim. lado de influxoExp. lado de descargaExp. lado de influxo0 50 100 150 200 250Coordenada Y[mm]SAÍDATermografiaAs análises na prega única de um elementode filtro de ar demonstram como os diferentesmétodos de aferição na meso-regiãocomplementam um ao outro. O equipamentode teste de uma prega simples émostrado na Fig. 1. A Fig. 3 mostra osresultados das medições de pressão estáticaà velocidade de uma face. Ademais, sãomostradas também as curvas computadaspelo método CFD. Além das diferenças depressão nas diversas áreas da prega, ocampo de velocidade fornece informaçõesvaliosas para a comparação com as simulaçõesde fluxo. O campo de velocidadeé captado por meio de PIV. A vantagemdesse sistema de laser óptico é a mediçãosem contato de velocidades locais, seminfluir no fluxo.Informações sobre luz de laser dispersa depequenas partículas na corrente de gás sãoconvertidas em velocidades do ar. A Fig.4 mostra uma boa concordância entre asvelocidades medidas por meio de PIV emuma prega simples e os resultados da computaçãode CFD.Simulação numéricaValor Y [mm]0510152001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 m/s10 20 30 40 50 60 70 80Valor X [mm]Fig. 4: Medições de velocidade de imagem departículas e simulação computacional da dinâmicade fluido em uma prega simples. A ilustração emcores indica a velocidade em metros/segundo.Métodos de medição termográfica paraanálise das condições de circulaçãoA orientação de fluxo na carcaça tem umtremendo efeito sobre as perdas de fluxo,capacidade de separação de partículase capacidade de retenção de pó emum sistema de filtragem. Para analisar ascondições de fluxo no sistema global, porexemplo, a MAHLE emprega métodos demedição termográfica de última geração. Ofluxo é visualizado mediante a aplicação deum gradiente de temperatura. As mudançasde fluxo em conseqüência de acúmulos depó no elemento filtrante podem então seranalisadas e utilizadas para otimizar diretamenteo componente. A Fig. 5 mostra umacomparação dos resultados oferecidos pelasanálises termográficas e os cálculos numéricosde fluxo em um equipamento especialque utiliza um elemento de placa de filtragem.As estruturas de vórtice que se formamapresentam excelente concordância.Método de aferição integrado paradesenvolvimento otimizado do sistemaOs sistemas inovadores de filtragem do arda MAHLE se diferenciam pelos longos intervalosde manutenção, dimensões compactase pelo alto desempenho de filtragem, comutilização minimizada de material. Por meioda integração de diferentes métodos de aferição,pode-se criar uma figura customizadade um sistema de filtragem. As descobertasdo comportamento de um sistema de filtragem,tanto no laboratório como na prática,reveladas por esses meios, constituem abase para prazos de desenvolvimento curtose produtos inovadores.Autores: Till Häusle, Dr. Hartmut SauterVAZÃOMAHLE Performance 17


SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE FLUIDOSRECIPIENTE DE CARVÃO ATIVADO MAHLEINOVAÇÕESPARA EXIGÊNCIAS MAIS RIGOROSASSensor de pressãoCarcaça comum paraLEV2 e PZEVColetor de fluido comsucção ativa e função deenxagüe com amortecedorpneumáticoVálvula de derivação (válvulade chapeleta unidirecional)Filtro de pó integrado (elementode bloco de papel)Válvula de solenóide paradiagnóstico na placaRecipiente de carvão ativadoMAHLE de terceirageração para LEV2 e PZEV.A legislação mais rigorosa nos EstadosUnidos relacionada a emissões de vaporde combustível é apenas um exemplo decomo as exigências impostas sobre aeficácia e desempenho de recipientes decarvão ativado aumentaram nos últimosanos – desencadeadas em parte pelamoderna tecnologia de motores. Alémdisso, essa legislação mais rigorosa nãodeveria aumentar e sim, diminuir os custosde sistemas.Medidas de otimização relacionadas amotores como, por exemplo, desaceleração,superalimentação e hibridização damotorização prejudicam consideravelmenteo desempenho e a capacidade de regeneraçãodos recipientes de carvão ativadodevido a condições ambientais desfavoráveis.O crescente uso de combustíveisalternativos afeta também os filtros. A misturade etanol, por exemplo, aumenta atendência à evaporação do combustível.O sistema de ventilação do tanque precisaser adaptado a essas exigências, a fimde reduzir a quantidade de combustívelque evapora. A MAHLE reconheceu essatendência logo no início e desenvolveu trêsestratégias para atender às exigências maisrigorosas referentes a emissões em nívelmundial até o presente, como o LEV2 (U.S.low emission vehicle regulation, stage 2) ePZEV (U.S. partial zero emission vehicleregulation).n A adsorção deve ser melhorada pelo comportamentootimizado de fluxo na camadade carvão e por um controle e descargasistemáticos do calor de adsorção.n Deve ser aumentada a confiabilidade ediminuídos os custos mediante a integraçãoem geral das funções.n A MAHLE se empenha no sentido dediminuir os custos de desenvolvimento decomponentes e sistemas, utilizando componentescompartilhados.Maior adsorçãoCom o auxílio de tecnologia de simulaçãoindependente, a MAHLE aperfeiçoou o pro-18 MAHLE Performance


SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE FLUIDOSjeto da carcaça de modo tão amplo queos trajetos de fluxo e temperatura foramotimizados a ponto de tornar possível extrairtoda a capacidade de adsorção de hidrocarbonetos(HC).A integração de sistemas aumenta aconfiabilidadeO recipiente de carvão ativado da MAHLEalia baixo custo e um projeto mais compacto,incluindo sistemas de diagnósticoembarcados, ao mesmo tempo em que proporcionamaior confiabilidade. Para obter omáximo de confiabilidade com o mínimo demicro-vazamento, é conveniente configurar oprojeto de modo a torná-lo o mais simplespossível, utilizando uma quantidade mínimade componentes. Durante o desenvolvimentocontínuo do recipiente do módulo, aMAHLE reduziu constantemente o númerode peças, em comparação com as geraçõesanteriores. A redução da variedade de peçascontribui consideravelmente para diminuir onúmero de pontos de vedação e cordõesde solda e, consequentemente, de microvazamentos.Ao mesmo tempo, aumentou aLEV2Veículo de baixaemissão, etapa 2PZEVVeículo de emissãozero parcialNúmero depeçasNúmero de peçasem um filtro duploNúmero de peças emum recipientede carvãoFiltro Válvula desolenóideMódulo deretençãode líquidoRecipiente de carvãoativadoVálvula desolenóide6050403020100Primeira geraçãoRecipiente docompensador dear de limpezaVálvula dederivaçãoRecipiente de carvãoativadoSensor depressãoSensor depressãoFiltro duploVálvula de Recipiente doderivação compensadorde ar de limpezaFiltro duploIntegração de sistemas de recipiente de carvão ativado MAHLE.confiabilidade já que há menos espaço paraerros na produção.A integração de sistemas baixa o custoOs recipientes de carvão ativado da MAHLEpara o mercado dos Estados Unidos sãofeitos geralmente de partes e componentesque se enquadram nas exigências de diversasnormas (LEV2 e PZEV). A utilização decomponentes idênticos contribui não apenaspara diminuir os custos com ferramental,como também possibilita reduzir consideravelmenteas despesas globais de desenvolvimento.A fim de aumentar o número depeças idênticas e aumentar ainda mais onível de integração, a MAHLE leva em consideraçãopossíveis variantes de plataformajá na criação do conceito. Até a terceirageração do recipiente do módulo, todos oscomponentes de LEV2 são sistematicamentecompartilhados e, além disso, já são compatíveiscom as especificações de PZEV.Desenvolvimento futuroAtualmente a eficiência do combustível constituium importante assunto em todo o setorMódulo do Recipiente de carvãofiltro duplo ativadoMódulo dofiltro duploSegunda geraçãoVálvula desolenóideRecipiente de carvãoativadoSensor depressãoVálvula de Recipiente doderivação compensadorde ar de limpezaFiltro duploCarcaçainternaVálvula desolenóideMódulo do Recipiente de carvãofiltro duplo ativadoMódulo dofiltro duploTerceira geraçãoVálvula desolenóideNúmerode peçasidênticasSensor depressãoSensor depressãoRecipiente de carvãoativadoLEV2 PZEV Total LEV2 PZEV Total LEV2 PZEV TotalCorte de uma válvula de derivação e filtro de póintegrado (elemento de bloco de papel).automotivo. Além dos aperfeiçoamentos emmotores, novos combustíveis estão sendoanalisados para possível utilização ou jáestão sendo utilizados – em parte pela misturacom outro(s). Essas inovações, contudo,aumentam de muitas formas as exigênciasimpostas a um sistema de filtragem eficientepara minimizar a evaporação de combustível.Por esse motivo, torna-se cada vez maisimportante o desenvolvimento eficiente, emtermos de custo de sistemas, para minimizaras emissões de vapor de combustível. Alémde novos materiais de adsorção, o desenvolvimentoabrange também uma maior eficiênciano armazenamento de hidrocarboneto,por meio de condições otimizadas defluxo e temperatura. É importante considerartodo o sistema, uma vez que uma menorevaporação de combustível pode contribuirdecisivamente para a eficiência global doveículo. Na condição de maior fornecedormundial de recipientes de carvão ativado, aMAHLE é importante fabricante da tecnologiae, por isso, não apenas atende às exigênciascada vez maiores, mas também aos pedidosespecíficos de seus inúmeros clientes.Autores: Tatsuji Fukusen, Dr. Hagen ZelßmannMAHLE Performance 19


UNIDADES INDUSTRIAIS DA MAHLE EM YINGKOUPOTENCIAL DE CRESCIMENTONa virada do milênio, quando o mundocomeçou a tomar conhecimento dopotencial de crescimento da China, teveinício um ativo dispêndio de capital porparte de empresas internacionais. Alémde atender ao dinâmico mercado chinês,as empresas foram atraídas pelas perspectivasde fabricar produtos a baixocusto na China e vendê-los em outraspartes da Ásia.Em 1999, a MAHLE criou uma joint venturecom a Liaoning Piston com o objetivo deexpandir a sua própria carteira de produtosno mercado asiático. Mais tarde, essa jointventure se tornou a MAHLE Engine ComponetsYingkou. A fábrica de pistões emYingkou, uma cidade na Província de Liaoning,está localizada a aproximadamente 200quilômetros de Dalian. Em 2004, a MAHLEadquiriu uma outra fábrica junto à YingkouAutomotive Bearings, fábrica essa que operaatualmente com o nome de MAHLE BearingYingkou, e ampliou-a, transformando-a emum moderno estabelecimento de produçãode mancais, tanto para o mercado asiáticoquanto para os mercados do resto do mundo.Dois anos depois, uma nova unidadede fabricação foi inaugurada nas instalaçõesda fábrica de mancais para a produção deanéis de pistão.A força impulsora dos mercadosda Ásia e mundialAproximadamente 470 funcionários altamenteespecializados produzem na MAHLEEngine Components Yingkou mais de quatromilhões de pistões especiais anualmente,principalmente para motores de automóveisde passageiros, em diversas linhas deprodução que se enquadram no sistemaprodutivo da MAHLE. Na fábrica de mancais,aproximadamente 320 funcionários especializadosgarantem o mesmo elevado padrãode qualidade para os cerca de 800.000mancais e 100.000 buchas que saem dafábrica todos os meses. Na fábrica maisnova, aproximadamente 120 funcionáriosfabricam mais de 300.000 anéis de pistãoRetífica da face de contato de anéis para veículoscomerciais diesel.20 MAHLE Performance


PERFIL DA FÁBRICAMancais e anéis de pistão são produzidos em sistemasde última geração na MAHLE Yingkou.por mês para clientes tanto locais comodo exterior. As fábricas em Yingkou estãosempre abertas para novas oportunidades eestão planejando expandir suas capacidadesem futuro próximo. Em 2008, será instaladoum forno de pré-fusão para aumentar acapacidade de fusão. Em 2009 e 2010 serãoacrescentadas mais linhas de produção paraproduzir pistões para novos projetos chinesese para exportação. Estão tambémplanejadas inovações relacionadas a anéisde pistão como, por exemplo, a introduçãode novas tecnologias de revestimento. Apóso início da fase de produção, a MAHLE iráoferecer aos seus clientes uma diversidadee uma flexibilidade ainda maiores.pessoal, especialmente em medidas de treinamentoem qualidade assegurada e, emconseqüência, atendem aos padrões internacionaisde qualidade. Na fábrica de pistões érealizada uma ampla variedade de atividadesde treinamento como, por exemplo, PDP,SPC, ISO/TS 16949, gerenciamento de qualidadee aulas de inglês ao longo de todo oano. Uma programação anual que ofereceatividades de aperfeiçoamento proporcionaaos funcionários a oportunidade de aplicarsuas aptidões recém-adquiridas. Medidassemelhantes são também colocadas em práticana fábrica de mancais; por exemplo, afábrica convida instrutores capacitados paraministrar sessões de treinamento e inspeçõescomo as previstas nas normas ISO14001 e ISO/TS 16949. No transcorrer daampliação da produção na fábrica de pistões,programas semelhantes estão sendoplanejados naquela fábrica.Com os olhos voltados para o futuroNa ampliação da carteira de produtos daMAHLE e quando se trata de atender àcrescente demanda por parte de empresaslocais e internacionais na China, as fábricasde Yingkou desempenham um papel-chave.O feedback positivo que recebemos dosnossos clientes comprova o êxito dessaPerfuração de precisão do furo para pino de pistãopara veículos de passageiros.estratégia. Ao longo dos últimos anos, asfábricas de Yingkou foram agraciadas comprêmios de fornecedor excelente por partede diversos fabricantes de automóveis nacionaise internacionais.Autor: Michael BrennerGerenciamento de QualidadeAs unidades industriais de Yingkou investemcontinuamente no desenvolvimento deMedição da carga tangencial de um anel de pistão.MAHLE Performance 21


PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EMBENEFÍCIO DO SETORENTREVISTA COM O CHEFE DO CENTRO Tecnológico NO JAPÃOO Centro Tecnológico em Kawagoe,próximo a Tokyo, é um dos sete centrosem todo o mundo nos quais aMAHLE agrupa as suas atividadesde pesquisa e desenvolvimento. Comespecialização em sistemas ultramodernosde gerenciamento de are fluidos, os engenheiros do CentroTecnológico desenvolvem tecnologiasexeqüíveis.Esses engenheiros exploram o potencial denovos produtos e de novos mercados devendas e dão os retoques finais a novastecnologias, desde o desenvolvimento deaplicação até a produção em série, adaptadasindividualmente às necessidades dosclientes e às características regionais especiaisdo mercado em âmbito mundial. Dos800 funcionários da MAHLE Filter Systems,180 trabalham no Centro Tecnológico, fatoque destaca a prioridade dada às atividadesde pesquisa e desenvolvimento.MAHLE Performance conversou com TakatoshiHirai, o Diretor do Centro Tecnológico,a respeito do equipamento e da importânciado Centro Tecnológico para os setoresautomotivo japonês e internacional.O que motivou a construção doCentro Tecnológico?Hirai: Após a integração da Tennex aoGrupo MAHLE, tiramos proveito da tecnologiaalemã de sistemas de gerenciamentode ar, por exemplo, relativamenteaos módulos de admissão de plástico.No Japão, já possuímos vasta experiênciaem gerenciamento de fluidos com sistemasque empregam recipiente de carvãoativado e sistemas de arrefecimentode óleo. A sobreposição nos proporcionouuma sólida base para a pesquisa edesenvolvimento de novas tecnologias demotores. Nesse caso, um mais um sãomais do que dois.Que serviços oferece o CentroTecnológico?Hirai: A exemplo de outras regiões,desenvolvemos sistemas de filtro que,por meio do uso sistemático de plásticoem vez de metal, têm baixo peso,acabando por diminuir o CO 2. Com oobjetivo de reduzir o nível de emissões,desenvolvemos não apenas válvulas basculantes(TCV) e válvulas de controlede redemoinho (SCV) nos módulos deadmissão, mas também componentesO Centro Tecnológico visto de fora: a fachadacomum de concreto esconde a tecnologia de últimageração, disponibilizada para mobilidade sustentadano futuro, em benefício dos nossos clientes.para diminuir o tamanho dos motores.Por último – porém não menos importante– produtos para o apelo emocional dosveículos são também importantes. Osgeradores de som nos ajudam a gerar osom certo no veículo. Desenvolvimentosadicionais do Centro Tecnológico incluemsistemas de recipiente de carvão ativadoe de separação de óleo, os quais sãoigualmente projetados para atender aosmais rigorosos regulamentos relativos aemissões.Quais as metas de curto e longoprazo do Centro Tecnológico?Hirai: Nossas metas de curto prazo estãodefinidas pelos pedidos dos nossosclientes, os quais precisam ser pronta eadequadamente atendidos. Nós nos concentramosem custos moderados e altaqualidade tecnológica. Nossos objetivosde longo prazo dizem respeito ao desenvolvimentode futuras tecnologias parareduzir CO 2em motores de combustãoe diferentes sistemas híbridos.22 MAHLE Performance


GRUPO MAHLETakatoshi Hirai é o Diretor do Centro Tecnológico daMAHLE Filter Systems Japan. Em Kawagoe, próximoa Tóquio, 180 funcionários pesquisam futuras tecnologias.Que vantagens o Japão oferece comolocal de fabricação?Hirai: Nossa empresa desempenha um papelfundamental para as atividades de pesquisae desenvolvimento de fabricantes japoneses.O Centro Tecnológico tem amplaspossibilidades à sua disposição no tocante adesenvolvimento de produtos. Por exemplo,nossos modernos dinamômetros e bancosde ensaios de chassi proporcionam umavantagem fundamental em comparação comoutros fornecedores locais. A localização centralno Japão nos permite dar apoio a outrosramos do Grupo MAHLE na Ásia e tambémoferecer atendimento de primeira linha a nossosclientes em outras regiões da Ásia.De que maneira o cliente se beneficiados serviços do Centro Tecnológico?Hirai: Devido à nossa tecnologia de vanguarda,estamos em condições de entregarprodutos de alta qualidade, os quaisse alinham individualmente e se encaixamnas necessidades dos nossos clientes.Entretanto, não apenas produzimos acessóriosde alta qualidade e componentesfuncionais; nós também planejamos edesenvolvemos sistemas e funções inovadorescompletamente novos para o motore seus periféricos. O aspecto importanteé o de reconhecer exatamente a mudançatecnológica no setor automotivo e asnecessidades dos fabricantes, bem comoutilizar essas informações como base parao desenvolvimento do nosso produto.Como o Sr. define o seu papel comoDiretor do Centro Tecnológico?Hirai: Creio que a gente sempre assumemúltiplos papéis nesse cargo. Em minhaopinião, minha mais importante tarefa noCentro Tecnológico é a de manter debatescom os nossos engenheiros altamentecapacitados, a respeito de projetos atuaise futuros de pesquisa e desenvolvimento.Não se trata de encontrar as melhoressoluções possíveis para os problemas dosnossos clientes, mas de prever e incorporarfuturas tecnologias e tendências ao nossotrabalho de pesquisa. Felizmente, trabalheino departamento de desenvolvimento demotores de um fabricante de automóveispor 30 anos e durante esse tempo lideiexaustivamente com os projetos de motorese componentes acessórios. É meutrabalho tornar essa experiência disponívelem favor da companhia e de clientes. Alémda comunicação com os clientes, é extremamenteimportante integrar os parceirosde cooperação de universidades e outrasinstituições de pesquisa no processo. Issonos dá a vantagem inestimável de estarmossempre atualizados do ponto de vistatecnológico; e a doutrina e a pesquisadas universidades também se beneficiamdesses projetos. Uma outra área de responsabilidadepara mim é a de criar umambiente que promova a pesquisa.Tendo em vista os requisitos tecnológicosem constante evolução, é vital umaadministração apropriada do tempo paraassegurar a eficiência e pronta implementaçãode projetos de pesquisa. Isso é maisfácil de dizer do que fazer, porém trata-sede importante tarefa que não pode sernegligenciada.Sr. Hirai, agradecemos por sua entrevista.Veículo no banco de ensaios: resultados teóricos precisamsuportar a experiência prática. Em Kawagoe, osbancos de ensaios são utilizados para testes de novosdesenvolvimentos em condições reais.MAHLE Performance 23


00007531DE1.11/08www.mahle.com

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