Durante mais de um século, boa parte da energia colocada no tanque nunca chegou às rodas. Calor, atrito, bombeamento e gases de escape consumiram uma parcela enorme do potencial energético do combustível. Agora, enquanto a eletrificação avança, uma nova geração de motores mostra quanto a engenharia ainda consegue recuperar dessas perdas — e um número alcançado na China ajuda a entender por que o motor a combustão ainda pode evoluir bastante antes de chegar ao seu limite.
A Dongfeng afirma ter alcançado 45,5% de eficiência térmica com seu novo motor híbrido Mach Power 2.0T. O índice supera os 41% atribuídos ao Toyota A25A-FXS 2.5 híbrido, uma das referências recentes de eficiência entre motores a gasolina.
Mas o que significa chegar a 45,5%?
De forma simplificada, significa que, no ponto de máxima eficiência, 45,5% da energia química disponível no combustível consegue ser transformada em trabalho mecânico, enquanto o restante é perdido principalmente na forma de calor, atrito e energia dos gases de escape.
Isso também mostra o tamanho do desafio.
Mesmo com toda a evolução de materiais, gerenciamento eletrônico, combustão, injeção e sobrealimentação, mais da metade da energia original do combustível ainda não se transforma em trabalho mecânico útil.
É justamente aí que está acontecendo uma das últimas grandes batalhas da engenharia do motor a combustão.
Ganhar alguns pontos percentuais exige atacar pequenas perdas
Não existe uma única tecnologia responsável pelos 45,5%.
O Mach Power 2.0T reúne diferentes soluções dentro do conceito denominado pela Dongfeng de MAKC — High-Efficiency Anti-Knock Rapid-Combustion Technology.
Uma delas é a geometria de curso longo, com relação curso/diâmetro de 1,29. O pistão percorre uma distância maior do que o diâmetro do cilindro, configuração conhecida como motor subquadrado.
O sistema de injeção trabalha com 350 bar, buscando uma atomização mais fina do combustível e maior controle da mistura dentro da câmara.
Há ainda EGR refrigerado de baixa pressão, utilizado para controlar temperaturas de combustão e ampliar as condições em que o motor consegue trabalhar de maneira eficiente sem entrar em detonação.
Mas melhorar a combustão é apenas parte da equação.
Atrito também consome combustível
Imagine que o motor produza energia para movimentar o carro, mas precise utilizar parte dela simplesmente para continuar funcionando.
Bomba de óleo, atrito entre componentes, bombeamento de gases e diversos sistemas auxiliares retiram pequenas parcelas do trabalho produzido.
Individualmente parecem perdas pequenas.
Somadas, tornam-se relevantes.
Por isso, o Mach Power utiliza bomba de óleo de deslocamento variável controlada eletronicamente, capaz de ajustar sua operação à necessidade do motor, evitando gastar energia bombeando mais óleo do que aquele momento exige.
A Dongfeng também emprega revestimentos DLC — Diamond-Like Carbon, utilizados para reduzir atrito em componentes internos.
A lógica é simples: energia gasta vencendo atrito é energia que não chega à transmissão.
Quando a engenharia começa a disputar décimos de ponto percentual de eficiência, reduzir cada uma dessas perdas passa a fazer diferença.
O turbo também pode trabalhar pela eficiência
Normalmente associamos turbocompressor ao aumento de potência.
No Mach Power 2.0T, entretanto, o turbo de geometria variável também é utilizado para ampliar as condições nas quais o motor consegue operar eficientemente.
Segundo o material, o sistema foi desenvolvido para preservar densidade de potência em altitudes de até 2.500 metros, compensando variações importantes nas condições de operação.
Isso introduz uma questão ainda mais importante que o próprio recorde de 45,5%.
O melhor motor não é necessariamente aquele que atinge o maior pico de eficiência.
É aquele que consegue permanecer eficiente durante uma parcela maior do tempo.
30% a mais na zona de alta eficiência pode ser o número mais importante
A própria Dongfeng informa que ampliou em 30% a zona de operação de alta eficiência em comparação com a geração anterior.
Esse dado ajuda a compreender por que motores eficientes estão sendo desenvolvidos especialmente para sistemas híbridos.
Um motor raramente permanece exatamente no ponto em que alcança sua máxima eficiência térmica.
Acelerações, subidas, diferentes velocidades, temperatura, carga e rotação deslocam continuamente seu ponto de funcionamento.
O sistema híbrido oferece uma vantagem importante: o motor elétrico pode assumir ou complementar situações nas quais o propulsor térmico seria obrigado a trabalhar longe de sua região mais eficiente.
A bateria também permite armazenar energia recuperada e reorganizar quando motor térmico e elétrico devem atuar.
Assim, o desafio deixa de ser simplesmente fazer um motor extremamente eficiente em laboratório.
Passa a ser mantê-lo próximo de sua melhor região de funcionamento durante uma parcela cada vez maior da utilização real.
45,5% não significa automaticamente menor consumo
Também existe uma distinção fundamental.
Um motor com eficiência térmica máxima de 45,5% não necessariamente fará um carro consumir menos combustível que outro cujo motor alcance 41%.
Consumo final depende do conjunto.
Entram nessa conta massa, aerodinâmica, transmissão, pneus, gerenciamento híbrido, bateria, motores elétricos, condições de utilização e comportamento do motorista.
O próprio material de origem faz essa ressalva ao comparar Dongfeng e Toyota.
Eficiência térmica, portanto, mede algo extremamente importante — quanto da energia do combustível o motor consegue aproveitar — mas não substitui a avaliação do veículo completo.
China também disputa a evolução da combustão
A corrida não termina na Dongfeng.
O material aponta que a Chery trabalha em um projeto que poderia atingir entre 44,5% e 48%, enquanto a Geely estaria desenvolvendo uma solução capaz de alcançar 48,4%. Esses números devem ser tratados como metas ou informações de desenvolvimento, e não como equivalentes ao resultado já atribuído ao Mach Power.
Isso mostra uma característica interessante da atual transição energética.
A mesma indústria chinesa que acelerou o desenvolvimento de baterias, motores elétricos e veículos eletrificados também está investindo em extrair mais eficiência do motor a combustão para aplicações híbridas.
Em vez de desaparecer imediatamente, o motor térmico começa a assumir uma função diferente dentro do veículo.
E isso pode mudar completamente os critérios usados para projetá-lo.
Mecânica Online® com Tarcisio Dias – Durante décadas, potência foi uma das grandes vitrines da evolução dos motores. Agora, principalmente dentro dos híbridos, eficiência pode se tornar uma medida muito mais importante da qualidade da engenharia.
O dado de 45,5% impressiona, mas existe outro número nessa história que considero ainda mais interessante: a ampliação de 30% da zona de alta eficiência anunciada pela Dongfeng.
Pico é importante para demonstrar capacidade tecnológica. Faixa de operação é importante para transformar essa tecnologia em resultado no veículo.
Essa diferença ajuda a explicar por que a hibridização pode representar uma nova etapa — e não apenas os últimos anos — do motor a combustão.
Quando existe um motor elétrico para auxiliar nas arrancadas, recuperar energia nas desacelerações e complementar a demanda de potência, o motor térmico pode ser projetado com menos compromisso em situações nas quais tradicionalmente é pouco eficiente.
A engenharia passa a perguntar menos “quanto de potência máxima consigo retirar deste motor?” e mais “durante quanto tempo consigo fazê-lo trabalhar próximo de sua melhor eficiência?”
Isso muda decisões de projeto.
Curso dos pistões, estratégia de combustão, pressão de injeção, EGR, gerenciamento térmico, lubrificação, redução de atrito e sobrealimentação passam a trabalhar em conjunto para retirar mais trabalho de cada quantidade de combustível consumida.
E os ganhos tornam-se progressivamente mais difíceis.
Sair de 41% para 45,5% representa 4,5 pontos percentuais de eficiência térmica, e não simplesmente “4,5% a mais”. Em termos relativos, o aumento do índice é de aproximadamente 11%, embora isso não possa ser convertido diretamente em 11% de economia de combustível no veículo.
Essa distinção é essencial.
Eficiência térmica é uma característica do motor em determinadas condições. Consumo é resultado do automóvel completo em utilização real.
Talvez essa seja a principal mensagem dessa evolução: o motor a combustão ainda desperdiça muita energia, mas justamente por isso ainda existe espaço para engenharia.
O elétrico continua tendo uma vantagem estrutural enorme na conversão de energia em movimento. Isso não desaparece porque um motor térmico chegou a 45,5%.
O que está acontecendo é outra coisa.
A eletrificação está obrigando o motor a combustão a se especializar.
Em um híbrido, ele não precisa necessariamente resolver sozinho todas as situações de condução. Pode trabalhar cada vez mais como parte de um sistema energético no qual motor térmico, máquina elétrica, bateria e eletrônica de controle escolhem conjuntamente a maneira mais eficiente de movimentar o automóvel.
Por isso, a próxima fronteira talvez nem seja descobrir quem chegará primeiro aos 46%, 48% ou eventualmente 50%.
O verdadeiro salto acontecerá quando esses números elevados deixarem de existir apenas em uma pequena ilha do mapa de eficiência e puderem ser mantidos em uma região cada vez maior de funcionamento.
É aí que uma conquista de laboratório começa efetivamente a economizar combustível nas ruas.
Para acompanhar como motores, sistemas híbridos e eletrificação estão mudando a eficiência dos automóveis, siga @tarcisiomecanicaonline.
Retrovisor Mecânica Online® – Entenda o que está por trás da notícia
- 45,5% aproveitados – O índice indica a parcela da energia química do combustível convertida em trabalho mecânico no ponto de eficiência térmica informado.
- 4,5 pontos percentuais – É a diferença entre os 45,5% do Dongfeng e os 41% citados para o Toyota A25A-FXS; não significa automaticamente a mesma redução percentual no consumo.
- 30% mais zona eficiente – A ampliação anunciada da região de alta eficiência pode ser particularmente relevante porque motores passam grande parte do uso fora do ponto de rendimento máximo.
- 350 bar – A elevada pressão de injeção favorece atomização e controle do combustível durante a formação da mistura.
- Menos perdas parasitárias – Bombas variáveis e revestimentos de baixo atrito ajudam a reduzir energia consumida pelo próprio funcionamento do motor.
- Híbrido muda a missão – A assistência elétrica permite administrar quando e como o motor térmico funciona, favorecendo sua utilização em regiões mais eficientes.
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- Eficiência térmica – Relação entre a energia química fornecida pelo combustível e a parcela efetivamente transformada em trabalho mecânico pelo motor.
- Motor subquadrado – Configuração em que o curso do pistão é maior que o diâmetro do cilindro; no Mach Power, a relação curso/diâmetro informada é 1,29.
- EGR refrigerado – Sistema que recircula parte dos gases de escape depois de reduzir sua temperatura, ajudando no controle da combustão e de emissões.
- DLC – Revestimento semelhante ao carbono tipo diamante utilizado em superfícies para diminuir atrito e desgaste entre componentes.
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