EL DIESEL TOTALMENTE NUEVO DISEÑADO, PROBADO Y CONSTRUIDO POR FORD, MAXIMIZA LA PRODUCTIVIDAD DEL SUPER DUTY 2011
- Un motor V-8 Power Stroke® a diesel turbocargado completamente nuevo de 6.7 litros – hará su debut en el 2011 en los camiones Super Duty® Series F de Ford – brindando una mejora significativa en par de torsión, caballos de fuerza y ofreciendo la mejor economía de combustible. Incrementará además significativamente para Super Duty su productividad y fortalecerá su posición como líder en su clase en lo que toca a remolque y carga útil
- Extensas pruebas de durabilidad hacen pasar al nuevo motor Power Stroke a diesel por el equivalente de 250,000 millas
- El turbocargador de una sola secuencia, una primicia en la industria, con rueda del compresor de doble lado, brinda respuesta rápida del acelerador junto con el volumen de empuje de aire necesario para máxima potencia; el nuevo motor también es biodiesel compatible con hasta B20
DEARBORN, Mich., 31 de Agosto de 2009 – Una nueva era en tecnología diesel de Ford llega con el motor a diesel Power Stroke V-8 turbocargado, diseñado, probado y fabricado por Ford.
En el debut de la siguiente generación de camiones Super Duty Series F, el nuevo motor a diesel brindará significativas mejoras en par de torsión, caballos de fuerza y economía del combustible mejor en su clase, agregando también mayor flexibilidad en el abastecimiento de combustible y cumpliendo fácilmente los nuevos y estrictos requerimientos sobre emisiones
El nuevo motor a diesel de 6.7 litros también comparte la legendaria confiabilidad y durabilidad de la Super Duty, al tiempo que brinda el mejor remolcado y carga útil en su clase.
“Este motor a diesel completamente nuevo ha sido tan ampliamente probado, tanto en el laboratorio como en el mundo real, que nos sentimos confiados en que estamos dando a nuestros clientes el tren motriz más confiable y productivo disponible hoy en día”, dijo Derrick Kuzak, vicepresidente de grupo de Desarrollo de Productos Globales. “Nuestros clientes de Super Duty demandan confiabilidad y durabilidad en sus camionetas para poder brindar los mejores resultados de sus negocios y clientes. Eso es exactamente lo que este motor brinda.”
El equipo del motor a diesel hizo mejoras y cambios en toda la arquitectura del motor para alcanzar agresivas metas de caballos de fuerza, par de torsión, emisiones y economía del combustible. El Power Stroke de 6.7 litros usa arquitectura de “escape hacia adentro”, una primicia en la industria automotriz para un motor a diesel de producción moderna. Combina lo mejor de la tecnología comprobada con enfoques nuevos y patentados, respaldados por un régimen de pruebas de laboratorio y en el mundo real, para asegurar la satisfacción del cliente.
Los beneficios del nuevo motor a diesel Power Stroke V-8 de 6.7 litros incluyen:
- El primer uso de un bloque del motor de hierro y grafito compactado (CGI, del inglés Compacted Graphite Iron) en un vehículo de clase Super Duty en Norteamérica; más resistente que el hierro fundido gris regular, Ford ha utilizado con éxito el CGI en bloques de motores en productos en todo el mundo. La estructura del bloque fue optimizada para reducción del peso y máxima resistencia para cumplir las demandas de un mayor par de torsión y más caballos de fuerza.
- Arquitectura única de escape hacia adentro y consumo fuera del motor, una primicia en la industria automotriz para un motor a diesel de producción moderna, reduce el volumen general del sistema de escape, lo cual conduce a una mejor respuesta del acelerador para el consumidor; adicionalmente, el área reducida de la superficie del sistema de escape minimiza la transferencia de calor al compartimiento del motor y mejora el ruido, vibración, y dureza (NVH, del inglés Noise, Vibration, Harshness).
- La arquitectura del nuevo motor permite un trabajo de servicio más fácil para todos los componentes principales del motor, reduciendo potencialmente el tiempo muerto. En el servicio al turbocargador, por ejemplo, ya no tiene que retirarse la carrocería / cabina de la estructura para tener acceso al turbo; asimismo, la bomba de combustible de alta presión, los componentes de EGR (del inglés Exhaust Gas Recirculation, o recirculación de gas por el escape) y termostatos están accesibles directamente desde el frente del vehículo.
- El turbocargador de una sola secuencia de Honeywell presenta una primicia en la industria de rueda de compresor de doble lado montada en un solo eje. La unidad está montada de manera única en el centro de un pedestal bajo en la parte posterior del valle para mejorar el NVH. Este diseño de turbocargador mejora la unidad sencilla para que brinde los beneficios de un sistema de turbocargador gemelo en un paquete más pequeño y más eficiente, combinando los beneficios de un turbocargador pequeño (respuesta más rápida) y un turbocargador más grande (capacidad de comprimir y forzar más aire hacia el motor para tener más potencia) en una unidad.
- El sistema Bosch de combustible a alta presión, inyecta combustible hasta a 30,000 psi. El sistema ofrece hasta cinco eventos de inyección por cilindro por ciclo, utilizando inyectores piezo de ocho orificios para rociar combustible en el tazón del pistón. El sistema de inyección directa es calibrado y graduado en fases para óptima energía, eficiencia del combustible y NVH.
- Cabezas de cilindros de aluminio para reducir el peso; la construcción de media plataforma con cubiertas duales de agua, proporciona mayor resistencia y enfriamiento óptimo; asimismo, seis pernos de cabeza, en lugar de los cuatro que se encuentran en otros motores, ayudan a mejorar el sellado y mantener la integridad de los cilindros, incluso con las presiones de encendido más altas; el motor en general es aproximadamente 160 libras más ligero.
- Compatible hasta combustible B20, permitiendo opciones más verdes de abastecimiento de combustible de hasta 20 por ciento de biodiesel y hasta 80 por ciento de diesel de petróleo.
“Nuestros clientes de Super Duty son individuos que no se andan con rodeos ni componendas”, dijo Barb Samardzich, vicepresidenta de Ingeniería de tren Motriz Global. “Ésos son los atributos que nuestro equipo tomó en cuenta cuando diseñó este motor a diesel totalmente nuevo, para poder brindar la capacidad de ‘Ford Construido Fuerte’, confiabilidad y mayor productividad.”
Bloque robusto y componentes comprobados
La capacidad y confiabilidad del nuevo motor a diesel de 6.7 litros comienza con el bloque del motor. El nuevo motor Power Stroke está hecho de hierro y grafito compactado (CGI), el cual es aproximadamente dos veces más resistente que el hierro fundido regular. Aunque este es el primer uso de un bloque de CGI en Norteamérica en esta clase de vehículo, Ford ha usado con éxito el material en bloques de motores en otros productos en el mundo.
“Utilizar un bloque de CGI es la solución perfecta para el nuevo Power Stroke de 6.7 litros”, dijo Adam Gryglak, gerente de ingeniería del diesel de 6.7 litros. “Proporciona la resistencia necesaria para el aumento del par de torsión y los caballos de fuerza que produce nuestro nuevo motor, y también ofrece significativos ahorros en el peso.”
El bloque de cubierta profunda y las tapas de los cojinetes principales del motor a diesel tienen pernos cruzados para tener rigidez adicional y ayudar al NVH. Las cabezas de cilindros hacen espejo a los atributos del motor como un todo, con peso más ligero combinado con mayor robustez: Las cabezas de cilindros están hechas de aluminio para ahorrar peso y, para un mejor sellado, presentan seis tornillos de cabeza por cilindro contra los cuatro tornillos de cabeza en los demás motores.
Las cabezas de cilindros, que presentan cubiertas para agua duales, son capaces de encender presiones cerca de 2,600 psi. El alta cubierta para agua funciona como un distribuidor, haciendo fluir agua a alta velocidad para enfriamiento y agregándose a la robustez estructural en la cabeza para manejar las altas presiones de encendido. La durabilidad del cigüeñal está mejorada por medio del tratamiento único de rollo de corte sesgado y filete para liberar la tensión.
El tren de válvulas presenta ajustadores duales de ajustadores hidráulicos de juego, lo cual mejora el desempeño y confiabilidad del tren de válvulas utilizando dos barras de presión por cilindro en lugar de la barra de presión convencional, con brazos de vaivén individuales. Otros componentes comprobados redondean los aditamentos del motor, incluyendo barras de conexión fracturadas – divididas y un sistema de combustible capaz de generar 30,000 psi para alimentar el sistema de combustible con guía común e inyección directa.
El cárter de aceite, que se atornilla a la transmisión, también actúa como miembro estructural para mejorar la rigidez del tren motriz y contribuye con el legado de Ford de arquitectura del motor inferior virtualmente a prueba de balas.
Protocolo de pruebas ‘Ford Construido Fuerte’ para asegurar durabilidad
El protocolo de pruebas desarrollado para el diesel turbocargado de V-8 y 6.7 litros del Power Stroke incorpora las pruebas de motor más rigurosas que se encuentran globalmente en Ford, para asegurar una durabilidad de 250,000 millas. Se realizó extenso trabajo de CAD (del inglés Computer-Aided Design, o diseño por computadora) y CAE (del inglés Computer-Aided Engineering, o ingeniería por computadora) para identificar cualquier desafío potencial antes de crear los aditamentos, lo cual no sólo hace eficiente el tiempo sino también ayuda a asegurar la calidad al principio. Además, se usó un análisis exhaustivo de las herramientas de garantía y calidad para determinar los modos de falla esperados para cada componente y sistema.
La información del cliente, incluyendo estilos de manejo, tipos de caminos y uso del vehículo (remolcado y carga útil), también jugó un papel clave para desarrollar el programa de pruebas que reprodujera mejor el uso del Super Duty.
Los componentes fueron probados con tortura en el laboratorio con un régimen diseñado para exceder lo que el usuario más brusco podría hacer. Los motores literalmente funcionaron continuamente por cientos de horas. Finalmente, una batería de pruebas en el vehículo y en el mundo real validó el trabajo realizado en los laboratorios.
El estricto trabajo de pruebas también aseguró que el nuevo motor sea compatible con el B20, lo cual permite a los clientes la opción de abastecimiento de combustible ambientalmente responsable utilizando mezclas de hasta 20 por ciento de biodiesel y 80 por ciento de diesel de petróleo. Se ejecutaron ciclos de durabilidad en múltiples mezclas de combustible diesel para asegurar la robustez del sistema.
“Estas pruebas funcionales cruzadas nos dan el espectro completo de clientes de Super Duty – desde quienes corren sus camionetas a máximo poder con una carga máxima durante largos períodos, hasta quienes las usan más en un modo de arranque – alto”, dijo Ed Waszczenko, ingeniero en jefe de durabilidad de motores.
Diseño totalmente nuevo para un motor totalmente nuevo
Una de las diferencias visuales obvias en el nuevo motor a diesel Power Stroke V-8 de 6.7 litros turbocargado es la distribución de los tubos. Los distribuidores de escape, por ejemplo, residen en el valle del motor en lugar de fuera del motor, mientras la entrada está fuera del motor. Las cabezas de cilindros están esencialmente volteadas en comparación con las arquitecturas anteriores de motores V-8.
Esta distribución única – una primicia en la industria automotriz para un motor a diesel de producción moderna – tiene varias ventajas. Primero, el volumen general del sistema de escape se reduce, lo que significa que se puede alimentar el aire al turbocargador sencillo más rápido para un mejor empuje y reducir la demora, resultando en mejor respuesta del acelerador para el cliente. El empaque mejorado también coloca componentes que deben estar en aire más frío, apartados de tubos de escape calientes, lo que resulta en mejor manejo térmico y, por extensión, mejor economía del combustible.
“El tamaño físico del sistema es menor, pero más importante, la parte de manejo del aire del sistema es considerablemente más pequeña y eso se traduce directamente en la capacidad de respuesta del motor”, dijo Gryglak, observando que el volumen del sistema de escape que alimenta al turbocargador es aproximadamente 50 por ciento más pequeño debido a la arquitectura dentro del motor.
Combinación de dos turbocargadores en un paquete
El turbocargador de una sola secuencia – una primicia en la industria – es clave para el desempeño del nuevo motor a diesel. La unidad tiene dos ruedas de compresor impulsadas por un propulsor de turbina. Este enfoque combina los beneficios de una sola rueda de inercia – respuesta más rápida sin demora – con el empuje de un turbocargador más grande, con la capacidad de forzar más aire comprimido hacia dentro del motor para obtener más fuerza.
El volumen de escape más pequeño del motor, combinado con un volumen correspondiente más pequeño de entrada y un turbocargador más pequeño, crea un sistema más rápido de impulsar, de mayor capacidad de respuesta y más capaz de brindar caballos de fuerza y par de torsión, especialmente en el extremo inferior, cuando el cliente lo demande.
El turbocargador incluye una turbina avanzada de boquilla variable, la cual habilita ángulos variables de inclinación de la veleta, dando fuerza de turbina óptima para lograr niveles óptimos de empuje para todas las condiciones de operación. El eje sencillo asegura que la transición sea fluida. La unidad – compacta en dimensiones – está montada de manera única en el centro de un pedestal abajo, en la parte posterior del valle, en lugar de colgada del bloque, lo cual ayuda a equilibrar el sistema y ayuda a las características de NVH.
Sistema de combustión limpio y potente
El sistema de combustión es el corazón del nuevo motor turbocargado Power Stroke V-8 de 6.7 litros y, de muchas maneras, encapsula el cuidadoso acto de equilibrio que el equipo de Ford logró en términos de potencia, economía del combustible y emisiones reducidas. El factor clave en la siguiente ronda de estándares federales sobre emisiones, que comienza en 2010, es la reducción de óxidos de nitrógeno (NOx). Para ayudar a reducir el NOx, el nuevo Power Stroke quema con más limpieza, gracias a una forma innovadora que Ford desarrolló para enfriar la recirculación del gas de escape (EGR, del inglés Exhaust Gas Recirculation) para reciclar eficientemente los gases de la combustión en el sistema.
El sistema de Ford hace funcionar el motor con la menor cantidad de oxígeno posible con el fin de reducir el NOx sin degradar el desempeño y la economía del combustible. La solución de Ford hace funcionar el EGR a través de un proceso de dos pasos, utilizando fuentes de enfriamiento separadas, algo que no se ve típicamente. El resultado final es que se lleva el EGR a la entrada a una temperatura más baja, lo que significa que se puede utilizar más cantidad, creando mayor eficiencia en todo el sistema.
Un tazón de pistones único y el equipo de inyección de combustible a alta presión son grandes factores que habilitan el logro del equilibrio de la potencia y emisiones más bajas. El sistema puede ofrecer hasta cinco eventos de inyección por cilindro por ciclo, mientras ocho orificios en el inyector rocían combustible en el tazón.
Inyecciones piloto de combustible ayudan a la ignición del aire comprimido, única en los diesel, antes que el pistón alcance la parte alta, permitiendo que la carga se caliente incluso más de lo que usted obtiene con la compresión normal.
“Luego, cuando sucede la inyección principal, podemos mitigar el NVH porque tenemos un proceso de ignición más lento”, dijo Gryglak. “Cuando se quema el combustible, no se quema con una explosión tradicional.
El sistema de inyección directa es calibrado y dividido en fases para tener óptima potencia, eficiencia del combustible y NVH”.
El nuevo motor Power Stroke turbocargado V-8 de 6.7 litros presenta bujías de arranque instantáneo, permitiendo un arranque rápido aún en temperaturas de frío extremo.
Cómo cumple el nuevo Power Stroke los estándares de emisiones
El nuevo diesel Power Stroke turbocargado V-8 de 6.7 litros empleará un sistema post-tratamiento para ayudar a cumplir las regulaciones federales 2010 para reducir los niveles de óxido de nitrógeno en más del 80 por ciento, comparado con el estándar anterior. El sistema post-tratamiento de Ford es un proceso de tres etapas; un componente clave es el uso de Fluido de Escape de Diesel (DEF, del inglés Diesel Exhaust Fluid).
La inyección del DEF para reducir el NOx es una tecnología comprobada que se ha utilizado en toda la industria automotriz. A diferencia de otras soluciones que se usan para controlar el NOx, el sistema DEF permite que el motor a diesel funcione en su rango óptimo en términos de mezcla de combustible. Algunos sistemas requieren que el motor funcione más ricamente – lo que puede ser perjudicial para los motores a diesel – con el fin de controlar el NOx.
Paso Uno: Limpieza y Calentamiento – El primer paso para limpiar el escape de diesel ocurre cuando el flujo de escape entra en el Catalizador de Oxidación de Diesel (DOC, del inglés Diesel Oxidation Catalyst). La función del DOC es doble. Primero, convierte y oxida los hidrocarburos en agua y dióxido de carbono. Esta conversión sucede a aproximadamente 250 grados Celsius.
Segundo, el DOC se usa para proporcionar y promover calor, usando estrategias de manejo del motor, hacia el interior del sistema de escape. Por medio de un manejo térmico apropiado, este calor aumenta la eficiencia de la conversión del(los) subsistema(s) del flujo descendente en la reducción de emisiones.
Paso Dos: Eliminación del NOx – El siguiente paso en el proceso es lo que se conoce como Reducción Catalítica Selectiva (SCR, del inglés Selective Catalytic Reduction). En este proceso, el NOx en el flujo de escape se convierte en agua y nitrógeno inerte, el cual está presente en la atmósfera y no es dañino. Antes que el gas del escape entre en la cámara de SCR, es dosificado con DEF, una solución acuosa que es aproximadamente 67.5 por ciento agua y 32.5 por ciento urea pura.
Cuando se calienta, el DEF se divide en amoniaco y dióxido de carbono. Estas moléculas son atomizadas y vaporizadas, luego entran en un mezclador que se asemeja a un sacacorchos. Este mezclador giratorio distribuye de manera uniforme el amoniaco dentro del flujo de escape. El amoniaco entra en el módulo de SCR, el cual contiene un sustrato catalizado, y a través de reacciones químicas combina y convierte el NOx y el amoniaco en el nitrógeno inerte no dañino y agua. La dosificación ocurre entre 200 y 500 grados Celsius.
Paso Tres: Limpieza del Hollín – La parte final del sistema de limpieza para el gas de escape del diesel involucra el Filtro de Partículas de Diesel (DPF, del inglés Diesel Particulate Filter). El DPF atrapa cualquier resto de hollín, que entonces se quema periódicamente, conocido como regenerador, cuando los sensores detectan que la trampa está llena. El proceso de regeneración ve las temperaturas que exceden 600 grados Celsius para quemar el hollín.
Sonido más silencioso y refinado del diesel para mejor NVH
Los clientes del motor a diesel Power Stroke turbocargado de 6.7 litros notarán un sonido más silencioso y refinado. Las mejoras al sistema de combustión, la integridad estructural del bloque de hierro y grafito compactado, son causa de muchas de las mejoras en NVH.
Se realizaron mejoras específicas en el diseño tanto al pistón como al tazón del mismo par a optimizar el proceso de combustión, el cual presenta un evento de combustión de dos etapas en lugar de un solo evento de inyección, causando una combustión, violenta, repentina y sonora. Más bien, una inyección de combustible de arranque o piloto inicia el proceso de compresión antes de la inyección principal.
El resultado es una combustión más suave y un sonido más refinado para el cliente. En inactividad, se usan dos eventos de inyección piloto para hacer el proceso de encendido aún más suave y ayudar al silencio. El “tic-tic” de los inyectores de lata velocidad también se enmascara con cubiertas en el motor diseñadas especialmente.
El montaje del turbocargador desde la caja central directamente hasta el bloque proporcionaba varias ventajas, así como en términos de NVH.
“Cuando los turbocargadores vibran, eso puede causar que otras partes del vehículo vibren”, dijo Scott DeRaad, ingeniero de NVH de motores. “El sistema de escape, por ejemplo, está fijado directamente al turbocargador. Así que cuando el turbocargador vibra mucho, el sistema de escape vibra también y eso molesta al cliente. Atornillar el turbocargador directamente en el bloque elimina ese problema”.
Utilizar un turbocargador, en lugar de dos operando en serie o en secuencia, ayudó a resolver también algunos de los desafíos de NVH.
“Tener un turbocargador elimina los ruidos del manejo del aire – los resoplidos – cuando el motor cambia de un turbo al siguiente”, dijo DeRaad. “Nuestro turbocargador también tiene cojinetes de bolas que pilotean el eje en el turbo, lo cual ayuda a eliminar el potencial de que el turbocargador gire en su caja, lo cual puede crear ruido.”
Otras mejoras incluyen la adición de dos resonadores en el sistema de entrada, así como un tercer resonador cerca del limpiador del aire.
“Hemos podido afinar el sistema de entrada de diesel para que nos dé el sonido que deseábamos”, dijo DeRaad. “Ahora es un buen complemento del motor.”
El nuevo motor a diesel turbocargado Power Stroke BV-8 de 6.7 litros es el complemento perfecto para el Ford Super Duty 2011, brindando tanto capacidad como confiabilidad.
“Desarrollar el nuevo motor a diesel turbocargado Power Stroke BV-8 de 6.7 litros fue una empresa impresionante”, dijo Gryglak. “Después de todo el diseño y las pruebas, confiamos en que este motor asegurará que el nuevo Super Duty continúe siendo líder en capacidad, confiabilidad y productividad.”
###
Acerca de Ford Motor Company
Ford Motor Company, un líder global en la industria automotriz con sede en Dearborn, Mich., fabrica o distribuye automóviles en seis continentes. Con cerca de 201,000 empleados y cerca de 90 plantas en todo el mundo, las marcas propiedad de la compañía incluyen a Ford, Lincoln, Mercury y Volvo. La compañía ofrece servicios financieros por medio de Ford Motor Credit Company. Para más información sobre los productos Ford, visite www.ford.com.