DOSSIER: LUPO FSI

Este Lupo capaz de alcanzar casi los 200 km/h consume sólo 4,9 litros de carburante

Es el motor de inyección directa de gasolina más ecológico del mundo

Volkswagen lanzará en algunos mercados el primer modelo de inyección directa de la gasolina a principios del próximo mes de noviembre. Este modelo denominado Lupo FSI va a ser el precursor de toda una nueva generación de automóviles dotados de unos muy económicos y ecológicos motores de gasolina. Su consumo, conforme a la normativa europea MVEG, equivale en promedio a sólo 4,9 litros de combustible cada 100 kilómetros. El Lupo FSI ofrece un comportamiento hasta un 30 por ciento más económico que la mayoría de los modelos de su misma categoría.

El nuevo Lupo FSI es mucho más que una nueva versión de la gama, gracias a su sistema de inyección directa de la gasolina y un sofisticado concepto de descontaminación de los gases de escape. El Lupo FSI marca un hito inicial en capítulo del desarrollo de los motores de ciclo Otto.

Volkswagen ha tomado la decisión de iniciar la transición de la inyección del combustible en los colectores de admisión a la inyección directa de la gasolina con el conocido motor de 1,4 litros y cuatro cilindros (EA 111) ofrecido también en sus modelos Polo y Golf. Esta elección tiene así la gran ventaja de que la nueva técnica FSI no estará reservada a los modelos Lupo, sino que podrá ser adaptada además a otros dos diferentes modelos de automóviles de una clase más alta y unas series más numerosas.

El sistema de la inyección directa de la gasolina que ha decidido incorporar Volkswagen, se combina con un nuevo método de la catalización de los gases de escape que proporciona unas importantes ventajas en materia de ecología y medio ambiente. Un nuevo método de la descontaminación controlada de forma completamente digital mediante un sistema de diagnosis (On Board Diagnose – OBD) del motor FSI, convierte los componentes contaminantes de escape, en unos gases en absoluto nocivos.

Este sistema de la limpieza de los gases consta de un catalizador de tres vías, un catalizador acumulador de NOx y un, hasta ahora inédito, sensor de estos óxidos de nitrógeno. La inyección directa de la gasolina está realizada en forma de un sistema common rail. El combustible es inyectado de manera directa en las cámaras de combustión a una presión máxima de 100 bares mediante unos inyectores electromagnéticos. Este diseño permite definir de modo muy exacto los intervalos de alimentación del carburante y el tiempo de preparación de la mezcla de aire y combustible, dependiendo de los diferentes ciclos de trabajo de los pistones del motor.

El Lupo FSI ofrece una sola versión de la transmisión que consta de una caja de cambios semiautomática de cinco velocidades. El empleo de este cambio utilizado también en el modelo Lupo 3L TDI, permite un rendimiento óptimo del cambio (modalidad Eco) y, en consecuencia, unas significativas disminuciones del consumo de combustible. Un conductor que desee utilizar el máximo potencial de prestaciones de su motor puede conectar el modo deportivo, o efectuar los cambios de forma manual gracias a la funcionalidad Tiptronic de la que dispone esta interesante transmisión.

Este pequeño coche de estilo deportivo ofrece cuatro plazas en su compacta longitud de 3,53 metros. Las elevadas exigencias en cuanto a sus niveles de consumo y su comportamiento de emisiones comportan, no obstante, algunas modificaciones en la carrocería. El nuevo Lupo FSI de 901 kilogramos de peso no niega en ningún momento una estrecha relación con su hermano Lupo 3L TDI. Sus puertas, sus aletas y sus tapas están fabricadas con aluminio; la estructura interior del portón posterior se compone de magnesio. Los otros elementos de la carrocería están conformados con unos elementos de chapa de acero completamente galvanizada.

El Lupo FSI denota una refinada optimización aerodinámica, por ejemplo un discreto spoiler en la parte alta del portón posterior, así como un estilizado parachoques frontal provisto de un efectivo spoiler integrado. Las aletas en los dos costados llevan unos elementos deflectores en la parte posterior por delante de las ruedas traseras. Esta configuración permite canalizar el aire con una mayor efectividad en estas zonas de la carrocería. Unas ranuras francamente estrechas entre los elementos de la carrocería exterior y unos cristales y unos faros enrasados a la perfección con las superficies exteriores, permiten al Lupo FSI ofrecer un coeficiente de penetración cx verdaderamente favorable de 0,30.

Al igual que el resto de la gama Lupo, el FSI cuenta con un sofisticado equipamiento de seguridad. Este conjunto de elementos incluye, por ejemplo, doble airbags delantero de gran tamaño, pretensores pirotécnicos y limitadores de fuerza en los cinturones de seguridad, barras de protección lateral, y columna de dirección de seguridad. La estructura del espacio interior ha sido dotada con numerosos elementos de refuerzo. La carrocería del Lupo FSI respeta de modo estricto las más exigentes normas de seguridad de choque.

El Lupo ofrece un comportamiento de conducción que concuerda a la perfección con las mencionadas normas de seguridad. Su manejabilidad, el sistema antibloqueo de frenos ABS de cuatro canales, el control de estabilidad ESP, y unos resistentes frenos de disco le sitúan a la vanguardia en el capítulo seguridad.

El Lupo FSI puede calificarse de un automóvil portatecnología. El FSI es al mismo tiempo un lujoso y confortable coche compacto que puede ser conducido con una gran facilidad en los recorridos cortos, en una ciudad o en los desplazamientos largos (una capacidad de 34 litros de combustible facilita una autonomía de 680 kilómetros). El Lupo FSI está ofrece un completo equipamiento de seguridad, así como con un largo etcétera de detalles de confort de conducción y uso. Estas dotaciones se refieren a unos detalles como, por ejemplo, una caja de cambios semiautomática, unas llantas de aleación ligera de fundición, unas lunetas termoadsorbentes, una indicación del consumo promedio y un eficaz filtro antipolvo/antipolen. Una muy bien surtida gama de opciones permite refinar aún más el carácter del Lupo FSI mediante unos lujosos detalles como un sistema de navegación, un lector de CD o un climatizador automático, cuyo compresor externamente regulado consume menos energía que la gran mayoría de los equipos acondicionadores convencionales.

El nuevo Lupo brilla además en el apartado de los costes no sólo en virtud de su extremadamente positivo consumo promedio. El Lupo FSI respeta la normativa UE4 y goza por este motivo de una bonificación fiscal de 600 marcos en su mercado local de origen. Sus prolongados intervalos de servicio de 30.000 kilómetros, una garantía de 3 años de la pintura y de 12 años contra la perforación corrosiva, una garantía de movilidad y unas muy favorables categorías de los seguros obligatorios realzan a este modelo de gasolina más económico del mundo.

Una nueva dimensión de la técnica motriz

El compacto motor de alta tecnología inicia una nueva era de los motores de ciclo Otto

El Lupo: el coche más solicitado en las ciudades alemanas

Volkswagen presentó en 1999 su modelo Lupo 3L TDI, el primer automóvil del mundo capaz de consumir en promedio menos de tres litros de carburante. Este modelo fue además el primer automóvil diesel del mundo que podía respetar la exigente normativa de emisiones D4. Volkswagen da ahora un nuevo paso de gigante en el sector de los motores de ciclo Otto: el nuevo Lupo FSI con un motor de inyección directa de la gasolina. Este nuevo modelo que consume en promedio nada más que 4,9 litros de carburante cada 100 kilómetros puede considerarse el precursor de una próxima generación de automóviles de gasolina muy económicos y muy ecológicos. Más de la mitad de este potencial de economía, que equivale a un posible ahorro de combustible del orden de un 30 por ciento respecto a los comparables modelos de gasolina en esta categoría, se debe a la sofisticada técnica del motor FSI. El ágil Lupo FSI proporciona una potencia de 105 CV y respeta la fiscalmente subvencionada normativa de emisiones UE4.

El FSI llega a los mercados en el momento más apropiado. Una muy refinada tecnología de la descontaminación de los gases de escape, que no había estado antes disponible, permite eliminar las típicamente elevadas componentes de óxidos de nitrógeno en los gases de escape de los muy ecológicos motores de gasolina de manera que puedan comportarse respetuosos con la refrendada norma UE4.

Una creciente sensibilidad ecológica en todos los sectores de la sociedad y un continuado aumento del precio de los combustibles en los últimos tiempos han creado el necesario potencial comercial para unos técnicamente muy sofisticados coches pequeños que consuman poco espacio y que se comporten de manera estrictamente ecológica.

Volkswagen no ha reaccionado a una tendencia comercial, sino que actúa de manera proactiva con la finalidad de impulsar la propagación de las tecnologías más ecológicas. La empresa Volkswagen forma parte de la agrupación de fabricantes alemanes que se comprometieron voluntariamente en 1990 a reducir de forma continuada el consumo promedio de sus flotas en un 25 por ciento hasta el año 2005. Han transcurrido mientras dos terceras partes del período comprometido. Volkswagen ha aprovechado este período para asumir el liderazgo tecnológico en el sector de los económicos motores de autoignición con unos avanzados sistemas turbodiesel dotados de un sistema de inyección denominado inyector-bomba.

Volkswagen ha optimizado además de forma paralela sus motores de gasolina y es en la actualidad uno de los pocos fabricantes de automóviles que ofrece una gama de modelos de ciclo Otto que respeta casi en su totalidad la exigente norma D4. «De todos modos, necesitábamos un adicional impulso de tecnología para poder realizar hasta el año 2005 la comprometida disminución del consumo de un 25 por ciento», manifiesta el Sr. Dr. Karl-Heinz Neumann, Director de Desarrollo de los motores de Volkswagen

Este impulso lo proporciona la tecnología de la inyección FSI (Fuel Stratified Injection), la inyección directa de la gasolina. El Lupo FSI es el primer automóvil que cuenta con esta avanzada tecnología y, por tanto, es mucho más que sólo un nuevo modelo de motorización en una solicitada serie de automóviles. El Lupo marca el comienzo de una nueva fase de evolución en cuanto a la construcción de motores de gasolina.

El ecológico FSI se incorpora a la gama Volkswagen como el séptimo modelo de una serie de automóviles que se viene ofreciendo desde el año 1998. Con una cuota de penetración de un 23 por ciento en el mercado alemán (dato referido al año 1999) representan la familia de coches pequeños más solicitada del así llamado segmento A00. El año pasado se vendieron en total alrededor de 264.000 automóviles de esta categoría, una cifra que significa en concreto un aumento de más de 60.000 unidades respecto al año 1998. Las matriculaciones en esta clase se han multiplicado incluso por un factor de 2,5 entre 1996 y 1999. El Volkswagen Lupo figura entre los cinco más vendidos coches de su categoría en Europa Occidental, donde las tasas de crecimiento en el mencionado segmento A00 han aumentado incluso más de un 100 por ciento a 1,116 millones de unidades desde 1996 hasta 1999.

El Lupo FSI es indudablemente el más económico modelo de gasolina en su familia. No obstante, será posicionado por debajo del también nuevo Lupo GTI de 125 CV (92 KW) como un segundo automóvil dinámico de esta categoría. Su motor de 105 CV (77 KW) proporciona una velocidad máxima de 199 kilómetros por hora.

La unidad propulsora

El motor y el cambio conforman una alianza de alta tecnología

El primer motor de gasolina del mundo dotado de un sensor de NOx. La versión automática consume en promedio 4,9 litros

Volkswagen ha elegido el motor de cuatro válvulas, que también ofrece en sus series de modelos Polo y Golf, para sustituir por primera vez su convencional sistema de inyección en las toberas de admisión por una nueva inyección directa de la gasolina. Se trata concretamente del motor de cuatro cilindros y 1,4 litros que pertenece a una serie de motores denominada EA 111. La decisión que ha tomado la fábrica comporta la gran ventaja de que la nueva versión FSI no estará reservada sólo para el modelo Lupo, porque esta técnica posibilita su perfecta adaptación a los dos citados modelos de unas categorías más elevadas.

El motor 1.4 de cuatro válvulas rinde 75 CV/55 KW y 100 CV/74 KW en sus dos conocidas versiones dotadas de un sistema de inyección en el colector de admisión. Las dos mecánicas proporcionan un valor de par motor máximo de 126 Nm. El nuevo Lupo FSI rinde en cambio una potencia de 105 CV/77 KW a 6.200 revoluciones por minuto merced a la optimizada efectividad de su nuevo sistema de inyección y combustión. Su par motor máximo equivale a la cifra de 130 Nm a partir de las 4.500 revoluciones por minuto. Estas características condicionan las muy buenas prestaciones de este vehículo de unos escasos 900 kilogramos de peso capaz de alcanzar una velocidad punta de 199 kilómetros por hora. La optimización de la potencia y el par motor no ha repercutido de ningún modo desfavorable en los niveles de consumo y emisiones de este motor sino todo lo contrario.

Las intensas investigaciones realizadas por Volkswagen demuestran que la inyección directa del combustible, como una modificación puntual en un motor de gasolina, es la técnica que ofrece un más alto potencial de economía de consumo y de disminución de las emisiones. Otras posibilidades tecnológicas, por ejemplo una distribución variable, la variabilidad de la compresión, la preparación de una mezcla homogénea poco enriquecida o la desconexión selectiva de los cilindros no dan unos resultados tan positivos si no están aunadas con la técnica de la inyección FSI.

La solución favorecida por Volkswagen en forma de la inyección directa de la gasolina aliada con un en algunos aspectos completamente nuevo método de la catalización proporciona en cambio unas muy significativas ventajas en todos los aspectos de la economía y la ecología. La problemática más acusada en cuanto al empleo de los motores de inyección directa de la gasolina se refería hasta ahora sólo a la eliminación de las componentes de óxidos de nitrógeno en los gases de escape. Los nocivos NOx son generados por todos los motores de inyección directa de la gasolina en sus ciclos de alimentación más económica por menos enriquecida. Un nuevo sistema de la diagnosis de a bordo OBD controlado de forma completamente digital proporciona en el motor FSI la perfecta conversión de los óxidos de nitrógeno en un inocuo gas de nitrógeno. Otra propiedad característica del nuevo FSI permite unas determinadas comparaciones con los solicitados motores TDI del consorcio. Estas mecánicas se realzan tanto por su sobriedad como por su reconocido dinamismo de conducción. Las siglas FSI también quieren decir que se ha conservado este tan apreciado placer de conducir a pesar de que han disminuido el consumo y las emisiones.

La inyección directa contra la inyección en los colectores

Sólo se necesita realizar una pequeña comparación de la inyección en los colectores y la inyección directa de la gasolina para entender porqué el FSI es muy superior a los sistemas convencionales. Los inyectores de un motor de gasolina suelen estar ubicados casi siempre en el colector de admisión, lo que explica la denominación de estos sistemas. El combustible es inyectado por delante de una válvula cerrada o bien encima mismo de la válvula abierta y es mezclado de forma casi completa con el aire de admisión en cada una de las toberas del colector de admisión. Pero esta mezcla de aire y neblina de combustible no permite su perfecta explosión en un cilindro si no está preparada conforme a una exacta relación estequiométrica comprendida en unos límites muy específicos. En el caso de los motores dotados de un catalizador de tres vías es válida la ideal ecuación de lambda igual a uno.

Esta precisa relación de aire y combustible tiene que ser ajustada además durante cada uno de los ciclos del motor cuando la inyección tiene lugar en el colector de admisión. El problema consiste, sin embargo, en que la admisión de aire tiene que ser controlada con una gran precisión en dependencia de la cantidad de combustible que se ha de alimentar cuando el conductor solicite sólo una determinada potencia no muy elevada, por ejemplo, en unas económicas condiciones de carga parcial. Los efectos se podrían comparar con una vela prendida dentro de un envase que se va tapando poco a poco por su apertura superior: la llama de la vela va desapareciendo conforme empeoran las condiciones de combustión. Esta especie de estrangulación comporta un relativamente desfavorable comportamiento de consumo de un motor de ciclo Otto en los momentos de carga parcial.

Es así que se declaran las grandes virtudes de la inyección directa de la gasolina. Los inyectores de este sistema no están ubicados en las toberas de admisión, sino que están incorporados de forma estratégica con un determinado desplazamiento lateral por encima de las cámaras de combustión. La inyección directa de la gasolina posibilita una definición exacta de los intervalos de alimentación del carburante en cada ciclo de trabajo de los pistones así como un preciso control del tiempo que se necesita para preparar la mezcla de aire y combustible. En unas condiciones de carga parcial del motor FSI (Fuel Stratified Injection), el combustible es inyectado muy cerca de la bujía y con una determinada turbulencia cilíndrica (efecto tumble) al final de la fase de compresión mientras el pistón se está desplazando hacia su punto muerto superior. Esta concentrada carga de mezcla puede ser explosionada aunque el motor se encuentre en esos momentos en una fase de trabajo con un determinado exceso de aire (FSI = l 2,4). Su grado de efectividad termodinámica es correspondientemente más alto. Comparado con un sistema de inyección en el colector de admisión se obtienen unas importantes ventajas de consumo de combustible merced a la eliminación de la citada estrangulación.

Otros sistemas técnicos, por ejemplo la distribución variable, que persiguen la misma finalidad no pueden proporcionar además un segundo efecto muy positivo que refuerza la efectividad termodinámica del sistema FSI: en los económicos regímenes de carga parcial del motor la ignición y la explosión de la mezcla tienen lugar en el mismo centro de las cámaras de combustión. El exceso de aire produce un espacio aislante en las zonas periféricas de cada cámara que reduce la transmisión del calor de la explosión a las paredes de los cilindros con la consecuencia de un todavía más elevado grado de efectividad termodinámica.

El control inteligente de la inyección permite disponer asimismo de una mezcla homogénea en los regímenes más elevados. La inyección es adaptada de forma automática y el combustible no es inyectado en las fases de compresión sino en las de admisión. Unas determinadas leyes de la termodinámica imponen, no obstante, un aumento del llenado de los cilindros y una disminución de la temperatura de compresión en estas condiciones. Estos ajustes tienen unos efectos secundarios también muy positivos que se manifiestan en forma de unos más elevados valores de potencia y par motor. Con su relación de compresión de 11,5:1, el Lupo FSI ofrece un valor significativamente más alto que un motor dotado de un sistema de inyección convencional.

Pero el sistema FSI depara además otras destacables ventajas de consumo de combustible en los regímenes intermedios merced a una controlada retroalimentación de los gases de escape (AGR). Un segundo efecto secundario de la inyección directa del combustible tiene que ver con que no se puede producir ningún tipo de incrustaciones de carburante en las superficies interiores de las toberas de admisión. Los procesos químico-físicos de esta índole se manifiestan al conductor de una manera sensible, porque el motor de su vehículo se comporta, por ejemplo, más eficaz al arrancar a baja temperatura y responde además en general con un mejor dinamismo.

El motor básico: el modificado motor 1.4 MPI dotado de los específicos detalles de la técnica FSI es además la primera mecánica que cuenta con unas camisas integradas y recubiertas de un material de plasma en un bloque de aluminio. Este diseño se realza entre otros aspectos por un mejor comportamiento de rozamiento y una mayor ligereza que las conocidas camisas embutidas de fundición gris. Su realización industrial consta de un sofisticado procedimiento que permite aplicar un material pulverizado denominado FERRMOLOYÒ mediante un arco de luz de plasma a una temperatura de 10.000 grados. El citado material se compone de una aleación de acero y un molibdeno especial. Este recubrimiento de las camisas en los cilindros optimiza los rozamientos mecánicos en el motor y proporciona en consecuencia una significativa disminución de los valores de consumo y de las emisiones de escape.

Con su nuevo modelo FSI, Volkswagen utiliza también por primera vez un sistema denominado PCV (Positive Crankcase Ventilation), o sea, un novedoso método de purgar el aire que se acumula en el espacio del cigüeñal a través de un conducto específico dotado de un separador integrado de aceite.

El sistema de admisión: el contenido de oxígeno en el aire de admisión es controlado mediante un analizador de la masa de aire por película caliente. Un acelerador electrónico controla la mariposa de alimentación dotada de un sistema de calefactado por agua. Antes de que el aire penetre en el correspondiente espacio en el colector de admisión se alcanza una tasa de retroalimentación de los gases de escape de hasta un 35 por ciento en dependencia del nivel de carga del motor. Los gases de escape necesarios los pone a disposición el cuarto cilindro del motor. La regulación de este proceso está controlada mediante una nueva válvula de retroalimentación de los gases de escape. Esta retroalimentación comporta una significativa disminución de las componentes de óxidos de nitrógeno en los gases de escape. Un mecanismo de distribución variable que permite variar el calado del árbol de levas de admisión hasta 20 grados refuerza los positivos efectos de la descontaminación.

El sistema mencionado consta de un novedoso componente multifunción. La culata incorpora en un lado un conducto de regla común (common rail), unas especiales pletinas o mariposas que producen el favorable efecto de turbulencia tumble y el sistema de mando mecánico y sensórico necesario para controlar de forma independiente los procesos de admisión de aire durante las dos típicas fases operativas del motor FSI (inyección estratificada y ciclo homogéneo) así como un sensor de presión combinado con una válvula que regula la presión. Sin el mencionado módulo multifunción no sería posible realizar ni la presión de inyección de 100 bares que proporciona el sistema common rail ni las alternables sucesiones de la inyección estratificada y la operación homogénea o viceversa.

Una inyección del combustible a alta presión: el componente quizá más importante del concepto FSI consta, sin embargo, del sistema de inyección directa del combustible. La inyección del combustible es efectuada a una presión relativamente alta. Los sistemas de inyección en el colector de admisión suelen proporcionar en concreto una presión de 4 bares. La inyección directa de la gasolina impone, sin embargo, un valor de presión al menos 25 veces más alto. El sistema inyector-bomba que emplea Volkswagen en sus modernos motores diesel (TDI) es capaz de realizar unos valores de presión de hasta 2.000 bares, pero no puede ser incorporado con la misma efectividad en un motor de gasolina. Por estos motivos, Volkswagen decidió utilizar un sistema de regla común en su motor FSI. Se trata en este caso de un conjunto compuesto por una bomba de alta presión, el conducto o la regla común de distribución del carburante (common rail), una válvula reguladora de presión, un sensor que mide la presión del combustible y los inyectores de alta presión ubicados respectivamente en un punto alto de las cámaras de combustión. Estas electroválvulas permiten un sumamente exacto control de su temporización y posibilitan de esta forma una óptima inyección «justo a tiempo» en todas las condiciones de carga del motor.

Un sofisticado sistema de escape: un motor de inyección directa de la gasolina puede considerarse en sí muy eficiente y muy ecológico. Pero con la finalidad de que su nuevo modelo se comportase estrictamente respetuoso con la exigente norma de emisiones UE4 (incluido el control permanente del sistema de escape denominado la diagnosis de a bordo OBD exigida a partir del año 2000), Volkswagen ha dotado a su nuevo motor FSI de un refinado sistema de la descontaminación. La elevada concentración de los óxidos de nitrógeno que se producen durante las fases de alimentación de una mezcla poco enriquecida es eliminada antes de su canalización hacia el exterior. Los óxidos de nitrógeno son convertidos propiamente en un gas de nitrógeno no nocivo.

Por las razones señaladas, el Lupo FSI cuenta con un segundo catalizador adicional que acumula los gases de óxido de nitrógeno en adición a un compacto catalizador de tres vías convencional, cuya ubicación cercana al motor permite un elevado grado de efectividad descontaminante al arrancar a baja temperatura. Este sistema está dotado adicionalmente en tercer lugar con un mundialmente inédito sensor de los óxidos de nitrógeno. Unas moléculas de bario en el catalizador acumulador retienen las componentes de óxido de nitrógeno que se producen durante la económica alimentación de una mezcla poco enriquecida. El citado sensor de NOx detecta cuando el catalizador acumulador ha alcanzado su máxima capacidad de acumulación, una circunstancia de saturación que sucede a razón de cada 60 segundos, pero que no representa ningún problema. El sensor transmite en esta fase una señal de pilotaje a la gestión electrónica del motor que, en consecuencia, cambia a una alimentación de una mezcla más enriquecida para que se pueda regenerar el catalizador acumulador merced también a una más elevada temperatura de los gases de escape. Los óxidos de nitrógeno retenidos antes por las moléculas de bario vuelven a ser liberados y son convertidos en un gas de nitrógeno durante esta fase de alta temperatura; el catalizador acumulador regenerado vuelve a disponer así de su máxima capacidad. El catalizador acumulador se ocupa pues en primer lugar de la eliminación de las componentes de NOx y proporciona en segundo lugar una efectiva oxidación de las componentes de hidrocarburos (HC) y monóxido de carbono (CO) en todos los regímenes de carga del motor en virtud de sus convencionales propiedades de un catalizador de tres vías.

Las dos fases de la inyección en detalle

Los inyectores están ubicados en la parte inferior de las toberas de admisión en la culata del motor FSI. El combustible es inyectado de forma directa en la cámara de combustión. El correcto momento de la inyección está controlado de forma digital por la gestión del motor con una clara orientación hacia unos niveles de consumo y de emisiones lo más bajos posible.

Una económica mezcla estratificada: el motor es alimentado con una mezcla poco enriquecida cuando el Lupo FSI se desplaza en unas condiciones de carga parcial, por ejemplo, a lo largo de una carretera nacional o en unas condiciones de tráfico urbano. Para poder realizar el elevado contenido de oxígeno que permite un menor enriquecimiento de carburante en la mezcla a alimentar al motor, éste debe ser alimentado de forma estratificada. La mezcla de aire y combustible se concentra en torno a la bujía ubicada en una estratégica posición central en las cámaras de combustión, en cuyas zonas periféricas se acumula prácticamente sólo una capa de aire. Esta medida se aúna con la eliminación de la mencionada estrangulación para proporcionar un importante ahorro de combustible. La positiva característica de economía de consumo es también una consecuencia de la disminuida dispersión del calor. El aire concentrado de la manera comentada en la periferia del espacio de combustión mientras se produce la explosión de la mezcla en la zona central de la cámara proporciona una especie de aislamiento térmico.

Para poder realizar la modalidad estratificada es preciso compenetrar con suma armonía el diseño de la inyección y los cilindros y la geometría de las cámaras de combustión. El motor FSI proporciona la canalización y las turbulencias necesarias del aire merced a un sistema tumble variable que consta de dos toberas de admisión independientes en cada cilindro. Una pletina denominada la mariposa tumble divide el conducto de admisión del aire en una sección superior y una sección inferior. Los canales de admisión están realizados encuentran en la culata y las mariposas tumble se encuentran a un lado integrados en un módulo multifunción fijado con una brida.

La mariposa tumble cierra uno de los dos conductos de admisión cuando se alimenta de forma estratificada una mezcla poco enriquecida, lo que produce unas más intensas turbulencias cilíndricas en las cámaras de combustión. El combustible es inyectado en la última tercera parte del desplazamiento de un pistón hacia su punto muerto superior, o sea, en la fase de compresión. Esta combinación de una canalización específica del aire y una geometría especial del pistón dotado de un característico rebaje permite una perfecta pulverización del líquido carburante y su concentración en torno a la bujía con la finalidad de obtener un óptimo explosionado más homogéneo de la mezcla.

La regulación perfecta de todos los parámetros de inyección (punto de inyección y presión del combustible) está controlada por una inteligente gestión digital del motor aliada con el sistema de inyección de regla común dotado igualmente de un sistema de control completamente electrónico.

Una corta fase de regeneración: el motor FSI trabaja de manera similar pero mucho más efectiva que un motor convencional de inyección en el colector de admisión en unas condiciones de alta carga y durante las ecológicas fases de regeneración del catalizador de NOx. El combustible no es inyectado durante la fase de compresión sino en la de admisión, lo que permite una óptima preparación de la mezcla de aire y combustible. La apertura de la mariposa tumble en el módulo multifunción permite suministrar al motor un máximo volumen de aire al disponerse en estas condiciones de la completa sección de las toberas. Este sistema variable permite por primera vez la realización de un verdaderamente económico motor de gasolina. Los posibles depósitos de azufre en el catalizador de NOx son eliminados durante esta fase.

Una combinación de las dos modalidades constituye la base para un elevado potencial de ahorro de aproximadamente un 15 por ciento comparado con un motor de gasolina convencional. El consumo promedio de 4,9 litros marca un nuevo valor más favorable para los motores de esta categoría. Sus emisiones nocivas son igualmente muy favorables. El valor de bióxido de carbono, por ejemplo, equivale a sólo 118 g/km.

Un combustible sin azufre: Un problema que persiste en la actualidad y que dificulta de alguna manera el desarrollo de la máxima efectividad de los motores FSI se refiere al azufre que contienen los carburantes. El azufre limita de algún modo la eficacia de un catalizador acumulador de los óxidos de nitrógeno. Unas temperaturas por encima de los 650 grados centígrados que se alcanzan con frecuencia en los ciclos de conducción mixtos podrían impedir la intoxicación o saturación del catalizador. Pero los mencionados valores de alta temperatura casi nunca se suelen alcanzar en una típica conducción urbana, por lo que el azufre en el combustible plantea unos problemas difíciles de resolver. Un novedoso sensor de NOx permite detectar con suma precisión la carga de azufre del catalizador en un momento dado y puede iniciar, por tanto, una necesaria eliminación del azufre acumulado en forma de un ciclo de regeneración del catalizador. Este proceso de limpieza conlleva un prácticamente insignificante aumento del consumo de combustible.

Si se desea utilizar el máximo potencial del motor de inyección directa de la gasolina, el nuevo Volkswagen Lupo FSI debería repostar alguno de los combustibles libres de azufre que se ofrecen desde hace muy poco tiempo, por ejemplo la marca Shell Optimax. Estos más ecológicos carburantes comportan además una inmediata mejora de las emisiones que producen los convencionales motores dotados de unos sistemas de inyección en el colector de admisión.

Este apartado podría iniciarse con una buena noticia para todos los conductores que saben apreciar las virtudes de una caja de cambios manual: la transmisión semiautomática del Lupo FSI también permite seleccionar sus cinco velocidades de forma manual mediante una modalidad selectiva. La segunda positiva novedad está dirigida a las personas que prefieren una transmisión automática: el nuevo Lupo FSI consume menos carburante en su modalidad automática que en su modalidad de cambio manual.

Los expertos de Volkswagen han decidido que su nuevo Lupo FSI equipe sólo una caja de cambios semiautomática de cinco velocidades en conformidad con el carácter dinámico y, a la vez, muy ecológico de este sofisticado automóvil. Esta decisión no es difícil de entender, porque la adaptada transmisión del Lupo 3L TDI permite realizar los puntos de cambios más favorables en cuanto a la disminución del consumo de combustible. Ni siquiera los conductores más experimentados serán capaces de realizar unos puntos de cambio económicamente tan efectivos.

Al contrario que una transmisión automática, un cambio semiautomático carece de un convertidor de par y cuenta en vez con un mecanismo de embrague, aunque no con un pedal de embrague. Tanto en su modalidad de cambio manual que se puede seleccionar mediante una funcionalidad Tiptronic (+/-) como en la modalidad completamente automática, un mecanismo electrohidráulico efectúa la conexión de las relaciones y acciona correspondientemente el mecanismo de embrague.

La transmisión FSI consta técnicamente de una muy ligera caja de cambios manual modificada y de los igualmente aligerados componentes de conexión mecánica, la alimentación de la presión hidráulica y un cilindro de embrague así como la palanca selectora electrónica y una unidad de mando digital del cambio.

El cambio semiautomático puede ser utilizado de forma muy poco complicada y confortable. El conductor seleccionará normalmente la modalidad económica, o sea, la conexión automática de las relaciones. La electrónica de mando detecta siempre no sólo la más adecuada relación en dependencia del régimen del motor en un momento dado, sino que también reacciona de manera óptima en los tramos de subida o bajada. Cuando el vehículo se está desplazando en descenso, el cambio automático reduce de manera autónoma para reforzar la frenada merced a los efectos de freno motor. La correspondiente relación conectada aparece indicada en un pequeño display integrado en el cuentarrevoluciones.

Si el conductor desea utilizar el máximo potencial del motor de su vehículo puede seleccionar las velocidades de modo manual gracias a la funcionalidad Tiptronic que ofrece su caja de cambios. La palanca selectora muy similar al joystick de un ordenador debe ser desplazada con esta finalidad hacia su correspondiente posición en el lado izquierdo de la consola del cambio. Para conectar una relación superior sólo se necesita empujar la palanca hacia delante (+). Una reducción se puede realizar tirando un poco de la palanca hacia atrás (-). Estas operaciones están controladas de modo completamente electrónico en ausencia de cualquier cable o elemento mecánico en este sistema (shift by wire).

El pedal del acelerador también está dotado de un sistema de mando electrónico similar que permite realizar la conexión de una velocidad sin necesidad de levantar el pie del acelerador. La unidad de mando digital reduce la potencia del motor antes de conectar una relación más larga y evita de esta manera que se produzcan unos molestos saltos de régimen. La electrónica de gestión de la transmisión adapta correspondientemente el régimen del motor un poco antes de efectuar una reducción a la relación inferior.

La necesaria coordinación de todos estos procesos, es decir, la comunicación entre la unidad de gestión del motor y el mando digital del cambio está realizada mediante un sistema de bus de datos CAN. El diseño del sistema de transmisión excluye la posibilidad de que el conductor realice alguna manipulación errónea, por ejemplo la reducción a una relación muy corta llevando el motor a un régimen excesivo. En la modalidad de cambio manual se conecta además de forma automática la primera velocidad en el mismo momento que el Lupo FSI se detiene.

La palanca selectora y la rejilla en la consola de cambio ofrecen un decoroso acabado de aleación de aluminio que proporciona una agradable impresión estética y táctil. La consola de cambio (R, N, D, STOP, +/-) cuenta con una luz independiente enlazada con el alumbrado del vehículo.

La aerodinámica, la ligereza y la seguridad

La carrocería cuenta con algunos elementos de aluminio y magnesio

El peso del FSI es del orden de 900 kilogramos

Cuando Volkswagen lanzó a los mercados su modelo Lupo en 1998 quedó demostrado que la empresa había desarrollado un muy compacto modelo confortable perteneciente al segmento A00. Estas mismas afirmaciones son válidas para el nuevo Lupo FSI. Este simpático y juvenil automóvil de sólo 3,53 metros de longitud ofrece una insospechada habitabilidad interior en la que pueden desplazarse cuatro personas con una gran comodidad. Teniendo en cuenta los específicos cargos en lo referente a su comportamiento de emisiones y sus niveles de consumo, la carrocería del FSI ha experimentado algunas modificaciones respecto a sus hermanos dotados de una motorización convencional. Este nuevo modelo de inyección directa de la gasolina pesa nada más que 901 kilogramos. Su aerodinámicamente optimizada carrocería no niega en ningún momento una estrecha relación con el Lupo 3L TDI.

La potencia del Lupo FSI permite compararlo mejor con el Lupo 1.4 16V de 100 CV que pesa de 957 kilogramos. El Lupo FSI ofrece, sin embargo, una velocidad máxima más alta merced a los mencionados perfeccionamientos técnicos y a las modificaciones en su carrocería, consumiendo al mismo tiempo menos combustible que el modelo convencional. Las puertas, las aletas y las tapas del FSI constan de alumino. La estructura portante interior del capó consta incluso de magnesio. La optimización del peso del vehículo ha afectado además a las susperficies acristaladas, donde se incorporan unas lunetas menos gruesas, aunque ofrecen una capacidad de resistencia no menos alta. Todos los componentes de la carrocería se fabrican sino de chapa de acero galvanizada.

El aire es, desde luego, un factor decisivo para la respiración del motor, pero que constituye al mismo tiempo un gran obstáculo que se opone a un óptimo comportamiento de penetración de un vehículo. Todas las modificaciones de la carrocería del FSI han sido estudiadas a fondo en los laboratorios de aerodinámica de la empresa. El diseño exterior de la carrocería del Lupo FSI revela sin ninguna dificultad en qué consisten estas modificaciones. El nuevo Volkswagen pequeño cuenta en lo alto de su portón trasero con un spoiler que optimiza su comportamiento de penetración en el aire y que impide la formación de unas turbulencias desfavorables, a la vez que proporciona en definitiva una mayor presión en la parte posterior de este Lupo capaz de alcanzar una velocidad máxima en torno a los 200 kilómetros por hora.

Un nuevo parachoques delantero dotado de un spoiler integrado culmina el comportamiento aerodinámico del Lupo FSI. Sus estribos cuentan en los dos costados con unos elementos deflectores situados por delante de las ruedas posteriores que optimizan la canalización del aire de penetración en esta zona. Las francamente estrechas ranuras entre los elementos de la carrocería exterior y unos cristales y unos faros perfectamente enrasados con la superficie exterior de la carrocería proporcionan un en esta categoría de automóviles inédito coeficiente aerodinámico de Cx = 0,30.

El Lupo y, por tanto, también su nueva versión FSI pertenecen sin ninguna duda a la clase de los vehículos muy compactos. Pero quienes ocupen las cuatro plazas en su interior no notarán nada en absoluto de esta tan positiva cualidad. La conocida cota de confort que describe la distancia máxima entre la banqueta posterior y los pedales en el puesto de conducción equivale a más de un metro. A esta bondadosa condición habría que añadir una altura interior de 99 centímetros sobre la superficie de la banqueta del asiento. La combinación de las dos cotas señaladas proporciona unos elevados niveles de confort a las personas de estatura alta. El interior del Lupo es un espacio verdaderamente habitable. También la parte posterior de su habitáculo ofrece una considerable amplitud a dos personas adultas.

Los asientos del Lupo FSI acentúan la especial condición de este nuevo modelo de Volkswagen, cuyos respaldos cuentan con unos armazones que constan de aluminio.

El diseño de los instrumentos y los mandos se caracteriza por el típico empleo de unos materiales de gran calidad así como por un diseño ergonómico muy efectivo. Se podrían poner al respecto los dos ejemplos del mecanismo de serie dotado de una regulación de la altura que permite una perfecta adaptación del asiento a la estatura de una persona y el mando de los pilotos de emergencia ubicado muy cerca de las manos del conductor y el pasajero en el tablero de instrumentos. Todos los instrumentos se encuentran además en el centro del campo de visión del conductor.

El maletero ofrece una capacidad de 130 litros (norma VDA) que pueden aumentar hasta 830 litros merced a un práctico mecanismo que permite abatir las plazas posteriores aligeradas.

La construcción ligera refuerza la seguridad

Al igual que todos los automóviles Lupo, el FSI cuenta también con un sofisticado concepto de la seguridad. Este conjunto abarca, por ejemplo, unos amplios airbags de conductor y pasajero, unos pretensores pirotécnicos, unos limitadores de fuerza en los cinturones, unos elementos de protección lateral y una columna de dirección de seguridad compuesta que se desvía automáticamente hacia abajo a efectos de un impacto.

El habitáculo ha sido reforzado en algunas de sus zonas. La carrocería respeta estrictamente las más exigentes normas de choque, a la vez que ofrece unas importantes ventajas de ligereza gracias al empleo puntual de unos metales ligeros como el aluminio y el magnesio.

Las cualidades del chasis concuerdan de modo perfecto con las anteriores características de seguridad y protección. Un noble comportamiento de viraje, el antibloqueo de frenos de serie, el control de estabilidad ESP de serie en todos los mercados locales y unos resistentes frenos de disco en las cuatro ruedas ayudan al conductor de modo efectivo a resolver unas posibles situaciones problemáticas (más información en el siguiente capítulo referido al chasis).

El chasis

Una manejabilidad perfectamente controlable

La construcción ligera influye de manera positiva en el comportamiento del vehículo

El Lupo FSI ofrece de serie el antibloqueo ABS y el control de estabilidad ESP

El Lupo FSI de inyección directa de la gasolina es uno de los automóviles más sobrios y, al mismo tiempo, más rápidos de su categoría. Su chasis es muy similar al que incorpora el dinámico Lupo 1.4 16V de 100 CV/74 KW. Al igual que en el reconocido Lupo 3L TDI, el chasis del FSI consta de numerosos elementos de construcción ligera.

El tren delantero ofrece unas suspensiones independientes de tipo McPherson. El tren posterior consta de un eje de brazos interconectados. Los amortiguadores son en cambio de aluminio. El tren posterior ofrece asimismo algunos detalles de construcción ligera. Sus muelles son, por ejemplo, alrededor de un 40 por ciento más ligeros que unos muelles convencionales de acero. Los trapecios delanteros dotados de una articulación de guía integrada y de un apoyo externo para la barra estabilizadora constan de aluminio en analogía al diseño que ofrece el Lupo 3L TDI. La barra estabilizadora ha sido optimizada en cuanto a una posición más avanzada y ofrece un mayor grado de efectividad. Por esta razón, el diámetro de la barra ha podido disminuir un diez por ciento.

Todas las medidas comentadas, una considerable aligeración, un optimizado radio de pivote para una mejor estabilidad de la vía y unas llantas de una correspondiente profundidad adaptada (ET 38) proporcionan en conjunto un extremadamente noble comportamiento de frenado (cuatro frenos de disco) y unas mínimas inclinaciones y movimientos de la carrocería al realizar un viraje.

La configuración del antibloqueo de frenos ABS de cuatro canales de serie es también muy similar al Lupo 3L TDI. El FSI ofrece de serie el control de estabilidad ESP. Los neumáticos del Lupo FSI proporcionan una óptima adherencia. Sus dimensiones corresponden a la especificación de 175/60 R 14 79H y van montados en unas llantas de aleación forjada.

El acabado de serie del Lupo FSI abarca sin ningún sobreprecio un sistema de dirección asistida provisto de un mando electrohidráulico. Al contrario que en los sistemas de dirección asistida convencionales, una electrónica de mando especial conecta la bomba hidráulica sólo cuando es verdaderamente necesario, o sea, en dependencia del ángulo de la dirección y de la velocidad de desplazamiento. Este bondadoso comportamiento representa un ahorro de combustible adicional, ya que la bomba no tiene que trabajar constantemente. Las funciones de mando del sistema están integradas en el bus de datos de la transmisión y disponen en todo momento de la totalidad de los parámetros precisos.

El confort refuerza el placer de conducir

Un lujoso acabado realza al FSI en su categoría. Un nuevo Climatronic económico opcional

El Lupo FSI es un portatecnología y, además, es un lujoso y confortable coche compacto que puede utilizarse para unos cortos desplazamientos cómodos y seguros, en la ciudad y para los viajes de turismo. Su acabado concuerda con estas aspiraciones. El equipamiento abarca un amplio sistema de seguridad y protección así como un largo etcétera de detalles de confort y funciones, por ejemplo un cambio manual semiautomático, unas lunetas termoadsorbentes, un indicador del consumo promedio y un filtro antipolvo/antipolen. El Lupo FSI puede ser equipado además con unos sofisticados detalles opcionales como un sistema de navegación en la radio, un lector de CD o un acondicionador automático, cuyo compresor dotado de un control externo consume menos energía que los climatizadores convencionales.

El Lupo FSI brilla en el apartado de costes no sólo debido a sus favorables niveles de consumo de combustible. El FSI respeta asimismo la normativa UE4 y goza en consecuencia de una bonificación fiscal de 600 marcos en su mercado local de origen. Sus prolongados intervalos de servicio (30.000 km), una garantía de tres años de la pintura y de 12 años contra la perforación corrosiva, una garantía de movilidad y una favorable clasificación de parte de las compañías de seguros lo convierten en uno de los automóviles de gasolina más económicos del mundo.

El equipamiento básico del Lupo FSI (extracto resumido)

· Antibloqueo de frenos con EBV

· Airbag de conductor y pasajero

· Espejos y molduras de techo pintadas en color carrocería

· Automático (cambio semiautomático de cinco velocidades con modalidad Tiptronic)

· Cinturones automáticos con regulación de altura delante

· Cristales claros en los pilotos de dirección laterales

· Antena de techo con amplificación electrónica

· Spoiler de techo en la parte trasera

· Indicación del consumo promedio

· Control de estabilidad ESP

· Spoiler delantero

· Protector de maletero

· Limpialuneta posterior intervalado

· Protector en la apertura del maletero

· Llantas de aleación forjada

· Dirección asistida electrohidráulica (EHPS)

· Regulación de altura en la columna de dirección

· Kit de reparación

· Asientos posteriores abatibles

· Viseras (izq./der.) con espejos de cortesía

· Visera por encima del retrovisor interior

· Filtro antipolvo/antipolen

· Parachoques pintados en color carrocería

· Moqueta de un grueso crespón raso

· Bolsas de malla en las puertas

· Manecillas y moldura de apertura posterior pintadas en color carrocería

· Lunetas termoadsorbentes (cristal aligerado)

· Avisador de faros conectados

La gama de opciones para el Lupo FSI (extracto resumido)

· Filtro de carbón activado en el interior

· Espejos exteriores eléctricamente calefactables y regulables

· Portavasos (2 en el tablero)

· Lector de CD

· Regulación altura asientos de conductor y pasajero

· Asiento de conductor de altura regulable

· Elevalunas eléctricos

· Techo corredizo-deflector de cristal con mando eléctrico

· Acondicionador automático ,,Climatronic»

· Equipos de audio ,,alpha» / ,,beta» / ,,gamma»

· Sistema de navegación en la radio

· Airbags laterales delante

· Asientos calefactables delante

· Concepto especial

tapicería textil ,,Techno»

con pinturas plateadas Moonsilver o Planetsilver

· Cierre centralizado con mando a distancia

Feature

Una sofisticada fabricación

El FSI se fabrica in Wolfsburg junto con el Lupo 3L TDI

Un aseguramiento de la calidad de alto nivel

Volkswagen fabrica su nuevo Lupo FSI en su centro de trabajo tradicional de Wolfsburg. Una visita entre bastidores a esta más grande fábrica de automóviles del mundo demuestra el grado de sofisticación que ha sido necesario en la producción para que el Lupo FSI ofrezca la alta tecnología que permite experimentar su placentera conducción.

Volkswagen había instalado en 1999 una segunda cadena de montaje paralela a la de los productos de serie convencionales, en la que se fabrican sólo las unidades de construcción ligera Lupo 3L TDI. Estas sofisticadas instalaciones permiten realizar unos complicados procesos de producción en los productos de series numerosas. El Lupo FSI también es montado sobre esta cadena de producción especial.

Unos de los procesos más problemáticos de la fabricación del FSI se efectúa en el punto donde son unidos los paneles exteriores de aluminio con los elementos interiores de las puertas mediante unos remaches calados. Un remache hueco perfora la primera pero no la segunda capa metálica del material laminado. Una posterior operación de prensa a una elevada presión proporciona la muy resistente y duradera y, a la vez, flexible unión entre dos diferentes materiales.

Al igual que la carrocería, el motor del FSI exige una gran pericia y toda la habilidad de la que son capaces los ingenieros de producción. El sofisticado diseño del económico motor de cuatro cilindros no permite prácticamente ni las más mínimas tolerancias de fabricación, lo que obliga a efectuar un muy insistente aseguramiento de la calidad en todos los niveles de la producción. La fabricación de la culata dotada de unos conductos de admisión horizontalmente separados ha obligado a desarrollar un novedoso método de fundición especial: la mencionada separación de los conductos se realiza con una altísima precisión mediante la introducción de una pletina de chapa durante el mismo proceso de fundición. La perfecta canalización de los gases en la práctica está asegurada mediante la efectiva comprobación del efecto tumble al final de la línea de producción.

Éste es nada más que un primer paso que garantiza la ausencia de cualquier tolerancia en el sistema de alternación entre la inyección estratificada y el ciclo de regeneración en el motor. Una importancia no menos significativa reviste también el hecho de que la sección inferior del conducto debe permanecer perfectamente cerrada durante los más frecuentes ciclos de alimentación estratificada, sin que se produzcan ningunas pérdidas de efectividad de la alimentación en las fases de regeneración mientras está abierto el paso al cuerpo inferior de los conductos. Las mariposas tumble que constan de un elástico resorte de chapa de acero integrado en el antedicho módulo fijado mediante una brida y que ejercen un control en los conductos de admisión tienen que ser realizadas, por tanto, con una máxima precisión.

Para garantizar el perfecto funcionamiento del motor se realiza un chequeo mecánico al final de la cadena de montaje. Todos los mapas digitales relevantes son verificados en un banco de pruebas. Volkswagen puede garantizar de este modo que todos sus vehículos Lupo FSI ofrecen unos idénticos valores de consumo, potencia y par motor.

Feature II

12 millones de kilómetros para comprobar 250 prototipos

30 meses de desarrollo y 110 patentes

El sector de la automoción no se podrá imaginar muy pronto la falta de las siglas FSI. Los siguientes datos ilustran todo lo que ha sido necesario desde que se tomó la decisión de fabricar un modelo de inyección directa de la gasolina hasta la entrega de la primera unidad de serie:

El predesarrollo:

Para el predesarrollo se disponía de sólo 18 meses.

El desarrollo:

Hasta la madurez de serie han transcurrido 30 meses.

El ingenio:

Volkswagen ha certificado 110 patentes con el FSI.

La realización:

250 prototipos han recorrido millones de kilómetros en todo el mundo.

La comprobación:

450 motores han impulsado a los prototipos experimentales o han sido comprobados en unas condiciones de laboratorio. Los motores han permanecido 75.000 horas en los bancos dinamométricos de desarrollo.

La confirmación:

12.000.000 de kilómetros de comprobación práctica garantizan una perfecta fiabilidad.