Mercedes-Benz OM 471 – A última geração

Representa a combinação perfeita entre economia e ecologia: na primavera de 2011, a Mercedes-Benz apresentou uma geração de motores com uma engenharia completamente nova, antecipando, assim, a norma Euro 6 e os novos camiões pesados Actros, Antos e Arocs, sucessivamente introduzidos no mercado e destinados a trabalhos pesados no transporte de longo curso, na distribuição e na utilização em obras. O primeiro membro desta nova família de motores é o OM 471.

Com a sua tecnologia e as capacidades e características daí resultantes, este motor Heavy Duty inaugura um novo capítulo da indústria de motores para veículos comerciais pesados. O motor de seis cilindros em linha, com 12,8 l de cilindrada, convence graças à sua construção robusta e às novidades tecnológicas com elevada utilidade para os clientes. Características essenciais constituem as duas árvores de cames assentes e montadas na parte superior, o sistema de injeção Common Rail único com amplificador de pressão X-Pulse, o turbocompressor assimétrico, o potente travão motor e uma depuração dos gases de escape com tecnologia SCR, bem como a recirculação dos gases de escape e o filtro de partículas para cumprir os rigorosos regulamentos relativos aos gases de escape estipulados pela norma Euro 6.

O impressionante baixo consumo do OM 471 atraiu todas as atenções desde o início, sendo apoiado, entre outros, por uma aerodinâmica excecional e por consumidores secundários otimizados. Para pôr à prova estas características extraordinárias, o novo Mercedes-Benz Actros foi apresentado, no outono de 2011, na Record Run, um teste de consumo de 10 000 km. Logo em seguida, começámos a receber as primeiras impressões dos clientes, que refletiam o consumo reduzido deste motor. Entretanto, quer empresas, quer condutores confirmam a nossa certeza: a série OM 471 define, em todo o mundo, padrões na indústria de motores para veículos comerciais pesados.

As empresas usufruem, sobretudo, dos custos reduzidos: baixo consumo de combustível e de óleo, intervalos de manutenção extremamente longos de até 150 000 km, assim como robustez e durabilidade dos motores. Os condutores apreciam a aceleração espontânea, o elevado poder de recuperação mesmo a baixas rotações, a suavidade de funcionamento dos motores e o seu potente travão motor.

Neste intervalo, os motores da série OM 471 já comprovaram a sua superioridade na prática, graças à utilização em camiões e autocarros da Mercedes-Benz e da Setra. Incluindo os motores muito semelhantes destinados aos mercados internacionais, este motor soma já 250 000 unidades – nenhuma outra plataforma pesada de motores conseguiu granjear uma produção superior nem uma solidez prática mais frequente.

Na nova geração do OM 471, os engenheiros de desenvolvimento de motores ampliaram, ainda mais, as apreciadas características deste motor com diversas medidas individuais. O objetivo mais importante destes desenvolvimentos: os motores seguem uma estratégia consequente de garantir custos operacionais baixos.

Assim, a última geração do OM 471 sublinha novamente a qualidade dos motores, reduzindo outra vez o consumo de combustível em até três por cento e aumentando, ainda mais, a proverbial robustez deste produto. Simultaneamente, os nossos engenheiros aumentaram consideravelmente o binário nas gamas de rotações baixas e alargaram a oferta de níveis de potência para cinco, introduzindo uma nova motorização de topo.

O Mercedes-Benz OM 471 já se encontra disponível nas seguintes versões de base:

As versões de potência base com 310, 330 e 350 kW são complementadas por três versões denominadas “Top Torque”. Nestes motores, quando utilizados em camiões na velocidade mais elevada da caixa de velocidades automática Mercedes PowerShift 3, é permitido um binário aumentado em 200 Nm, caso seja necessário. Esta estratégia reduz a frequência de mudança de velocidades e aumenta a velocidade de transporte, sem apresentar desvantagens do ponto de vista do consumo de combustível. Na última geração deste motor, esta estratégia é reforçada pela rápida estrutura do binário, novamente sujeita a uma otimização, com rotações muito baixas.

Contudo, os dados sóbrios da potência e do binário máximos disponibilizados por estes motores refletem apenas uma parte da mesma estratégia: em todos os motores da nova geração, a potência máxima está disponível quase constantemente numa gama de rotações muito alargada, entre 1 450 a 1 800 rpm. Inclusive o binário máximo é praticamente constante numa gama de 900 a 1 450 rpm. Isto resulta num excelente conforto de condução, com uma gama de rotações disponível extraordinariamente ampla.

Uma parte integrante essencial da nova geração de motores constitui a mais recente geração do sistema de injeção X-Pulse, do sistema Common Rail único com amplificador de pressão no injetor e estrutura de configuração livre do sistema de injeção. A pressão máxima da régua foi aumentada de 900 para 1160 bar, o que leva a uma pressão máxima de injeção de 2700 bar.

O injetor utilizado é um injetor de oito orifícios (o injetor anterior apresentava apenas sete) que aumenta o fluxo máximo em, aproximadamente, dez por cento. Outras novidades constituem, além disso, a geometria das cavidades dos pistões, a taxa de compressão claramente aumentada, de 17,3:1 para 18,3:1, bem como a taxa reduzida da recirculação dos gases de escape (taxa EGR). Em conjunto, todas estas medidas resultam numa melhoria alargada da eficiência em todo o diagrama característico do motor. O resultado é um consumo de combustível comprovadamente inferior. De acordo com a nova curva de binário, os valores de topo no diagrama característico do consumo deslocaram-se em direção às rotações baixas.

Dado que o motor está concebido, de modo consequente, em função de um consumo de combustível reduzido, a contrapartida foi o aumento das emissões brutas de óxido de azoto. Este efeito é contrariado pela tecnologia SCR com um novo e eficiente catalisador SCR. Por este motivo, o consumo de AdBlue situa-se ao nível dos motores anteriores da norma Euro 5, com aproximadamente cinco por cento do consumo de combustível.

A equação está correta: ao consumo de combustível reduzido em até três por cento contrapõe-se apenas uma quantidade ligeiramente superior do AdBlue, destinado à depuração dos gases de escape e evidentemente mais barato. Por outras palavras: com uma quilometragem anual de 130 000 km no transporte de longo curso e um consumo de aproximadamente 28,5 litros/100 km num percurso exigente com carga total, cada Mercedes-Benz Actros equipado com a última geração do OM 471 poupa, anualmente, cerca de 1 100 litros de combustível e emite menos três toneladas de CO2, aproximadamente.

A mais recente geração do X-Pulse, com pressão de injeção notavelmente superior, é, simultaneamente, o requisito da nova motorização de topo do OM 471, atingindo uma potência de 390 kW (530 cv) e um extraordinário binário máximo de 2600 Nm. Mesmo na sua rotação ao ralenti com 600 rpm, o novo motor disponibiliza uma aceleração potente com um binário de 1600 Nm. Deste modo, o OM 471 avança em gamas de potência e binário interditas, até há poucos anos, a motores consideravelmente maiores, bem como a motores de oito cilindros.

O OM 471 é um dos motores diesel mais potentes da sua classe. Especial atenção merecem quer a potência de 30,5 kW
(41,4 cv) por litro de cilindrada total, quer o binário de 203 Nm por litro de cilindrada total. Com os seus valores excecionais, o novo motor de topo responde positivamente a todos os desafios, mesmo em utilizações muito exigentes, com 40 toneladas de peso total de tração e mais. Simultaneamente, os proprietários deste novo motor lucram com as suas claras vantagens de peso e consumo, em comparação com motores maiores de potência semelhante.

O novo sistema de injeção apresenta vantagens não só para a variante mais potente, mas também para todas as restantes variantes de potência do OM 471. Embora os valores nominais máximos de potência e de binário dos motores se mantenham inalterados, as curvas de potência e de binário na gama de rotações mais baixa aumentam consideravelmente, conferindo, deste modo, uma nova personalidade aos motores. Em todos os níveis de potência, os motores atingem agora um binário de, pelo menos, 2000 Nm a pouco menos de 800 rpm. Dependendo do nível de potência, o binário máximo é atingido agora entre as
800 e as 950 rpm, aproximadamente.

Por isso, as curvas de potência dos novos motores têm características vantajosas semelhantes. As rotações nominais encontram-se, agora, nas 1600 rpm, situando-se, contudo, a potência apenas a um por cento do máximo, mesmo com o valor atual de 1800 rpm. Em função da variante de potência, o sistema já atinge 95% do máximo de potência a cerca de
1 300 a 1 400 rpm,

O que significa, na prática, um excecional conforto de condução sob quaisquer condições e numa gama de rotações extremamente ampla a partir de, aproximadamente, 1 000 rpm. Agora, os motores já de si potentes devem ser classificados com, pelo menos, uma classe de potência superior, especialmente a baixas rotações.

A Mercedes-Benz utiliza esta nova característica para uma relação de transmissão padrão mais prolongada do eixo traseiro. Uma relação de transmissão de i = 2,533 em vez do valor atual de i = 2,611 significa uma redução do nível de rotações em três por cento, resultando, com pneus 315/70 R 22,5, em rotações de apenas 1150 rpm, aproximadamente, a uma velocidade de
85 km/h. Graças às novas características de potência, isto é possível sem prejudicar a performance de condução. Bem pelo contrário: os motores apresentam reservas bastante superiores em subidas.

Esta vantagem revela-se completamente não só em percursos em autoestrada, mas também em estradas nacionais e secundárias. Um exemplo disso é o particularmente popular Actros 1845: a uma velocidade de 65 km/h, as rotações do seu motor com o novo eixo situam-se, na velocidade mais elevada, apenas nas proximidades das 900 rpm. Com estas rotações, o motor é capaz de desenvolver quase o seu binário completo de 2200 Nm, revelando, neste processo, reservas ainda mais evidentes. Com a configuração anterior de motor e eixo, o Actros 1845 deslocava-se, com a velocidade mais elevada engrenada e à mesma velocidade, a um pouco mais de 900 rpm, enquanto o seu binário de quase 2 000 Nm já se encontrava na gama descendente.

Resumindo, isto significa que a mais recente geração do Mercedes-Benz OM 471 reúne performances evidentemente superiores a um consumo claramente inferior.

Desde o início, uma das particularidades do motor OM 471 é o seu compressor assimétrico. Para um aumento rápido da pressão de sobrealimentação em conjunto com um aumento adequadamente acelerado de potência e de binário, os gases de escape dos cilindros quatro a seis são conduzidos diretamente e sem desvios para a turbina. Por seu lado, uma quantidade definida dos gases de escape dos cilindros um a três é desviada para a recirculação dos gases de escape, processo que ajuda a reduzir as emissões de óxido de azoto.

O princípio desta solução foi mantido, mas os seus pormenores mais específicos sofreram desenvolvimentos decisivos. No lugar da válvula EGR no percurso EGR, existe agora uma válvula EGR deslocada mais para a frente no coletor de escape, bastante antes da entrada dos gases de escape no turbocompressor.

Se, até ao momento, a distribuição dos gases de escape entre o coletor de escape e o turbocompressor dependia, entre outros fatores, da forma do coletor e da geometria do turbocompressor assimétrico, agora, a distribuição pode ser regulada continuamente e com muita precisão em toda a gama do diagrama característico do motor. O resultado deste desenvolvimento é uma gestão térmica eficaz e, no geral, uma taxa EGR inferior com vantagens para o consumo de combustível.

Com o novo sistema, é possível regular, em função das linhas características de funcionamento do motor, quer a taxa EGR, quer o fluxo de gases de escape para o turbocompressor com base na nova posição da válvula, tornando supérfluos o registo da recirculação dos gases de escape com um sensor no tubo de Venturi (o bypass da recirculação dos gases de escape), bem como a posterior regulação EGR.

Além disso, na sua nova posição, a válvula EGR com comando contínuo proporciona uma nova variedade da assimetria: de acordo com as necessidades, é possível alimentar a combustão com zero a 100 por cento dos gases de escape dos três cilindros fornecedores – um feito único na indústria de motores. Deste modo, a válvula EGR controla a corrente de gases de escape para a recirculação dos gases de escape e para o turbocompressor.

O sistema de injeção assimétrico também constitui uma novidade deste motor. Em marcha normal, os injetores dos seis cilindros do OM 471 são alimentados com a mesma quantidade de combustível. Caso seja necessário regenerar o filtro de partículas diesel devido a uma carga reduzida, o sistema aumenta a taxa EGR para uma faixa de 50 por cento, com o objetivo de aumentar a temperatura dos gases de escape.

Neste caso, para evitar uma combustão incompleta e, consequentemente, uma elevada percentagem de partículas de fuligem nos gases de escape, se a taxa EGR aumentar, a quantidade de combustível nos cilindros um a três é simultaneamente reduzida, sofrendo um aumento, em paralelo, nos cilindros quatro a seis. Em casos extremos, a quantidade injetada nos primeiros três cilindros é reduzida a zero, enquanto os restantes três cilindros trabalham como sob carga máxima. O débito de potência, bem como o consumo de combustível, não é influenciado por esta redução até à desativação dos cilindros, ao passo que a qualidade dos gases de escape aumenta e a emissão de partículas diminui.

A deslocação é realizada sem que o condutor se aperceba. O mesmo se aplica quando, ao acionar o pedal do acelerador, a carga aumenta e a injeção volta a realizar-se para todos os cilindros, de modo uniforme.

Um turbocompressor assimétrico também oferece uma contribuição importante para o aumento rápido e elevado da potência com rotações baixas. Este componente foi desenvolvido pela Mercedes-Benz e é produzido na fábrica de motores de Mannheim, na Alemanha. O turbocompressor de fabrico próprio é uma adaptação precisa às exigências do OM 471, convencendo graças à sua extraordinária eficiência. As tolerâncias de malha muito fina na produção de série garantem qualidade e durabilidade máximas.

O turbocompressor assimétrico continua a dispor de uma geometria fixa da turbina. Em termos técnicos, esta variante é muito menos complexa e, por isso, muito menos sujeita a erros do que um turbocompressor com geometria variável. O sistema também se tornou mais simples por termos dispensado a utilização de uma válvula de desvio: este passo reduz a complexidade do turbocompressor e evita uma potencial fonte de erros como, por exemplo, fugas – outro aspeto positivo que contribui para a robustez e a longa vida útil do OM 471.

Na mais nova geração do OM 471, a Mercedes-Benz dispensa não apenas a válvula de desvio para o turbocompressor, mas também a regulação da pressão do turbo. Em conjunto com a eliminação do sensor EGR e da regulação EGR, isto significa que o motor, com uma termodinâmica otimizada até ao pormenor, funciona em modo completamente assistido.

Este comando permite ao motor trabalhar com maior eficiência. O comando assistido e preciso de todos os parâmetros funcionais resulta numa eficiência ótima, sem necessidade de regulações individuais nem da respetiva combinação. A inovadora estratégia de regulação das emissões, por exemplo, sobrepõe-se à regulação individual, típica do sistema anterior, da recirculação dos gases de escape e da pressão de sobrealimentação, trabalhando, assim, com muito maior eficiência.

Simultaneamente, o motor torna-se ainda mais robusto graças à eliminação de inúmeros componentes e peças. O princípio base destes desenvolvimentos é tão simples quanto óbvio: o que não é montado não pode provocar falhas.

Em vez de recorrer a sensores com uma regulação atualizada, a Mercedes-Benz aposta em diferentes modos de apoio, como, por exemplo, no funcionamento com o motor a frio, com ar de admissão frio ou com um tratamento posterior a frio dos gases de escape. Similarmente, o sistema também disponibiliza modos para utilização em altitudes médias e elevadas, bem como para a regeneração passiva e ativa ou a regeneração ao ralenti. Excetuando a regeneração ativa, estas soluções representam regulações contínuas que permitem um funcionamento do motor sempre na gama de eficiência ideal.

Relativamente aos temas TCO, consumo de combustível e emissões, a Mercedes-Benz tem em consideração todos os componentes do veículo. Isto mesmo é demonstrado pelo Actros e companheiros, desde 2011, com os seus componentes auxiliares regulados e os seus inovadores compressores de ar de consumo reduzido. Uma parte integrante da otimização atual é o novo sistema de ar condicionado. O seu compressor de refrigeração funciona com elevada eficiência, ao passo que a gestão do ar convence graças a uma regulação do ar fresco e do ar de recirculação adequada às necessidades. Deste modo, o sistema de ar condicionado também contribui para que este pesado camião da Mercedes-Benz poupe combustível.

Os progressos impressionam: desde 2011, a introdução do novo Actros, que cumpre os requisitos da norma Euro 6 com o seu previdente Tempomat Predictive Powertrain Control (PPC) e a nova geração de motores, resultou numa redução de 13 por cento do consumo médio, em comparação com o popular modelo anterior. Iston apesar de o Actros anterior, que cumpria os requisitos da norma Euro 5, já ser um dos camiões mais económicos da Europa.

Pelo contrário, no setor dos veículos comerciais, os desenvolvimentos a longo prazo mais comuns situam-se num valor anual de 1 a 1,5 por cento, aproximadamente – o que demonstra a extraordinária competência técnica e a enorme capacidade de inovação da Mercedes-Benz.

Em 2011, a Mercedes-Benz já estava muito à frente de todos os outros, com os primeiros motores desenvolvidos de acordo com a norma Euro 6. Agora, repetimos esta proeza com a última geração do OM 471. A nova geração de motores alia rentabilidade máxima a um desempenho extraordinário, representando, igualmente, o momento alto temporário de um desenvolvimento fascinante. Mas o caminho continua: o número um entre os camiões pesados e número um no consumo de combustível não vai ficar parado.

A última geração do Mercedes-Benz OM 471 também está disponível para os autocarros da EvoBus. Nas variantes com três eixos do Mercedes-Benz Travego, bem como do Setra ComfortClass 500, está disponível, opcionalmente, a variante com 350 kW (476 cv) de potência e 2300 Nm de binário. De série, estes veículos encontram-se equipados com o motor de seis cilindros em linha mais compacto OM 470 da Mercedes-Benz, com 10,7 l de cilindrada. No caso da série de topo, o Setra TopClass, este nível de potência do OM 471 está incluído no equipamento de série. Neste autocarro com piso sobre-elevado, também é possível optar por uma configuração de potência com 375 kW (510 cv) e 2 500 Nm de binário.

O Setra S 431 DT, de dois pisos, não se destaca apenas pela altura, mas também pela potência superior do seu motor: neste caso, o Mercedes-Benz OM 471, com 375 kW (510 cv) de potência e 2 500 Nm de binário, encontra-se montado de série.