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Os desafios técnicos para os carros bicombutíveis

A moda no setor automotivo esse ano é o motor que funciona tanto com álcool, tanto com gasolina ou mesmo com a mistura. É a tecnologia Flexfuel.

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Considerando o desenvolvimento tecnológico atual, as dificuldades técnicas concentram-se nas diferenças de combustível/ar, octanagem, consumo, torque e curva de destilação existentes entre a gasolina e o álcool, que exigem novas soluções.

Na relação combustível/ar, para um quilograma de ar, por exemplo, são necessários 70 g de gasolina contra 110 g de etanol.

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Essa relação, que é fixa nos sistemas convencionais, torna-se uma variável a ser medida ou inferida, para que os injetores trabalhem com banda de vazão mais ampla.

As soluções para contornar essa diferença incluem o uso de algoritmos de aferição da relação combustível/ar em substituição ao sensor da linha de combustível, sensores de oxigênio de ativação rápida (em conjunto com novas lógicas de inferição), injetores com maior banda linear de operação e bombas de combustível maiores, de baixo custo, além de linha de combustível sem retorno, de menor custo.

A diferença de octanagem, que no etanol é RON 108 e no gasohol fica em torno de RON 93, também gera uma dificuldade.

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Para o aproveitamento ideal, o motor teria de ter uma taxa de compressão variável, de 9:1 para a gasolina e de 12:1 para o álcool, o que, apesar de ser possível, não é viável para um produto comercial.

O uso de um sistema de controle de detonação ativo representa o melhor recurso para superar essa barreira e otimizar o uso de álcool e gasolina no mesmo motor. Além de reduzir o avanço da ignição para proteger o motor, ele permite também aumentar o avanço, procurando o seu ponto ótimo.

Quanto ao consumo, há uma diferença no calor de combustão: ele é de 44 kJ/g na gasolina e de 29 kJ/g no etanol. Em vista disso, os veículos a álcool apresentam menor autonomia e exigem tanques de combustível maiores.

Além disso, um motor na versão álcool fornece em torno de 10% mais torque que seu equivalente a gasolina e o conjunto motriz, de motor e transmissão, precisa atender a essa solicitação adicional de potência e ser adequado ao veículo.

A aplicação de algoritmos modernos, baseados em controle de torque, pode evitar ações dispendiosas com novas transmissões ou outros mecanismos.

Curva de destilação – Por último, deve ser considerada também a diferença na curva de destilação: enquanto a gasolina apresenta uma progressão constante que varia com a temperatura, o etanol, por ser uma substância pura, apresenta uma curva de destilação em formato de degrau.

Isso gera dificuldades na partida e dirigibilidade a frio, que crescem com o aumento do teor de etanol na mistura álcool/gasolina.

No mercado norte-americano, a solução adotada envolveu a parceria com os produtores de combustível para a distribuição de uma mistura no verão, com 15% de gasolina (E85), e outra no inverno, com 30% de gasolina (E70).

Algoritmos que monitoram o teor de álcool e alertam o usuário quando a temperatura ambiente está baixa já foram aplicados e poderiam ser também uma solução para o Brasil.

Gás natural – Os veículos a gás natural apresentam como vantagens a alta octanagem, o custo reduzido do combustível, a oportunidade de seu abastecimento em casa, a disponibilidade de gasodutos para ampliação do abastecimento de gás natural, a existência de fontes nacionais e a redução do nível de emissões.

As desvantagens do gás natural incluem o número reduzido de postos de abastecimento (que também têm custo alto de instalação), o custo mais alto do veículo, sua autonomia e área de carga reduzidas e o aumento do peso e volume do tanque de combustível, que funciona com alta pressão.

Estudos constantes – A pesquisa de fontes de energia alternativas na Ford tem como centro global seus dois Laboratórios de Pesquisa Científica, em Dearborn, nos Estados Unidos, e em Aachen, na Alemanha, onde aproximadamente 1.300 cientistas, engenheiros e técnicos dedicam-se diariamente a antecipar as necessidades futuras dos consumidores, criando soluções inovadoras para superar os desafios técnicos e incorporá-las aos produtos e processos.

Esses estudos são alimentados, também, pelos centros de desenvolvimento do produto da Ford ao redor do mundo, que incluem as unidades instaladas no Brasil.

O Campo de Provas de Tatuí e a Fábrica de Motores de Taubaté, ambos no interior de São Paulo, têm servido de base para importantes aprimoramentos locais que otimizaram o desempenho dos veículos Ford nas últimas décadas, tanto no que se refere à utilização de novos combustíveis como à redução do consumo e do nível de emissões.

O desenvolvimento da tecnologia dos motores a álcool é um exemplo do sucesso desse trabalho.

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