Tupy reveló un motor de gasolina de hierro fundido con el mismo peso que el aluminio en el Simposio del Motor de Viena. El hierro grafitado compactado (vermicular) (CGI) se ha convertido efectivamente en el material estándar de producción en serie para bloques de cilindros y culatas de vehículos pesados, y para bloques de cilindros de motores diesel de vehículos de pasajeros de tipo V. Sin embargo, el CGI aún no ha establecido una referencia de producción en serie en el sector de los motores de gasolina en línea de gran volumen, que comprende la mayor parte del mercado mundial de vehículos de pasajeros.

Con una capacidad de producción en serie de CGI en siete líneas y una producción de más de 100.000 toneladas al año de bloques de cilindros y culatas de CGI, Tupy inició un amplio programa de desarrollo para demostrar las ventajas potenciales de CGI para aplicaciones de motores de gasolina en línea. El desarrollo culmina con la presentación formal del motor, en el Simposio del Motor de Viena de 2022. Partiendo de un motor de tres cilindros de 1,2 litros de producción en serie basado en un bloque de cilindros de aluminio, Tupy reimaginó y rediseñó el bloque de cilindros.

Las superficies de rodadura y las zonas estructurales se especificaron en CGI de alta resistencia, mientras que los revestimientos exteriores del bloque de cilindros se fabricaron de forma exclusiva con plástico PA66GF30 de baja densidad y alta durabilidad. El motor revisado se actualizó simultáneamente a una configuración híbrida de 48 voltios para demostrar aún más el potencial del CGI en aplicaciones híbridas y de extensión de la autonomía de pequeños motores de gasolina. Los bloques de cilindros y los bastidores de escalera de CGI se fabricaron en condiciones de producción en serie en la fundición Tupy de Saltillo, México, incorporando la tecnología más avanzada de paredes finas de 2,7 mm nominales, cojinetes principales divididos por fractura y una primicia en la industria para CGI: El grado CGI 550, con más de 550 MPa de resistencia a la tracción.

La introducción del CGI 550 proporciona una resistencia a la tracción al menos 1,8 veces mayor, el doble de rigidez y más del doble de resistencia a la fatiga que el aluminio utilizado en el motor original. Al beneficiarse de una mayor resistencia, la alternativa CGI requirió un 54% menos de volumen de metal que el motor original de aluminio, lo que aumentó el área de respiración del cárter en un factor de 2,25 veces. Los análisis modales mostraron simultáneamente que los modos de flexión globales del bloque CGI 550 eran un 5% más altos, mientras que los principales cojinetes individuales eran un 20-40% más altos, debido a las contribuciones combinadas de la rigidez del material y el concepto de diseño del bastidor en escalera.

Finalmente, la alternativa CGI proporcionó el mismo peso que el derivado de 48 voltios del conjunto del bloque de cilindros de aluminio original, acabando en 20,06 kg para el CGI y 20,47 kg para el aluminio. Las dimensiones exteriores del bloque de cilindros CGI se mantuvieron intencionadamente iguales a las del bloque de aluminio, para permitir que los componentes del motor donante original de aluminio se ensamblaran en el motor CGI para las pruebas de durabilidad. El motor CGI superó con éxito una prueba de durabilidad de 100 horas que incluía periodos de funcionamiento a plena carga de 5.000 rpm y 183 Nm, proporcionando paridad de peso, rendimiento y densidad de potencia.

Aunque el traslado de las dimensiones del motor de aluminio permitió el montaje de un motor en funcionamiento, se estima que un enfoque de diseño de lámina limpia habría permitido hasta un 5% de reducción de peso adicional para el nuevo concepto de diseño del CGI. Ampliamente estudiada en investigaciones anteriores, la producción de hierro fundido tiene unas emisiones de CO2 significativamente menores que la producción de aluminio. En el caso concreto de los bloques de cilindros de los vehículos de pasajeros, incluso con la hipótesis favorable de un reciclaje infinito para el aluminio, el beneficio del hierro fundido puede ahorrar entre un 40% y un 70% de las emisiones de CO2 de la fabricación en comparación con el aluminio, según una publicación en el Simposio del Motor de Viena de 2017 de la Universidad de Cranfield.