Wilian Gatti JuniorAna Paula Franco Paes Leme Barbosa
FEA USP
A EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA DE MOTORES: UM ESTUDO PRELIMINAR
De que maneira e em qual horizonte de tempo o motor ciclo Otto irá evoluir para competir com outras tecnologias de motores?
Pergunta de Pesquisa
Entender a evolução do motor ciclo OttoMapear e entender a batalha tecnologia entre
diversas fontes de energia para motores
Objetivos
FONTE: FOSTER, 1988, p. 98.
Design Dominante
FONTE: ANDERSON; TUSHMAN, 1990, p. 606.
Limite de Emissões Proconve
FONTE: JOSEPH JUNIOR (2010).
Datas de Exigência:L-1 = 1988L-2 = 1992L-3 = 1997L-4 = 2005 (40% da produção) 2006 (70%) 2007L-5 = 2009L-6 = 2014 (Novos Modelos) 2015 (100%)
Limite de emissões para veículos leves
FONTE: JOSEPH JUNIOR (2010).
Redução do Consumo de Combustível
Estratégias:Redução do peso
e tamanho do veículo
Tecnologia do motor
Distribuição da Massa por sistema
Fonte: Bandivadekar et al. (2008)
EUA = 12,34 km/lFrança = 15,15 km/lAlemanha = 13,51 km/lItália = 15,38 km/lReino Unido = 13,33 km/l
Consumo Médio
Fonte: Bandivadekar et al. (2008)
Consumo Médio
EUROPA 2008
EUROPA 2035
EUROPA 2008
EUROPA 2035
GASOLINA
HÍBRIDO
15,22 km/l
24,33 km/l
19,92 km/l
36,63 km/l
Fonte: Bandivadekar et al. (2008)
Químico/Mecânico Eletromecânico
Motor Combustão Interna
Motor Combustão Interna Avançado
Convergência deMotores (explosão
e compressão)?
Motores Elétricos Célula a combustível
Híbridos (HEV)
Híbridos Plug- in(PHEV)
Elétricos (BEV)
Híbridos Célula a Combustível
Célula aCombustível
avançados
Tem
po
Fonte: Bandivadekar et al. (2008)
Automóvel HíbridoHybrid electric vehicle (HEV)
Os automóveis nessa categoria possuem um motor a combustão (em geral a gasolina) e um motor elétrico que é carregado por energia cinética. O motor elétrico reduz à utilização do motor a combustão reduzindo assim o consumo de combustível e a emissão de poluentes.
Toyota Prius
Automóvel Híbrido Plug-InPlug-in hybrid electric vehicle (PHEV)
Possui as mesmas características do veículo híbrido, porém sua bateria pode ser carregada diretamente em uma tomada.
Chevrolet Volt
Automóvel elétricoBattery electric vehicle (BEV)
Esses automóveis são movidos exclusivamente pela energia acumulada e disponibilizada por baterias (atualmente íon-lítio) recarregáveis. Diferentemente dos veículos híbridos, esses automóveis não dispõem de motores a combustão, não emitindo assim gases poluentes na atmosfera.
Nissan Leaf
Automóvel com célula a combustívelFuel cell vehicle (FCV)
A célula a combustível basicamente converte energia química em energia elétrica. Uma das tecnologias discutidas para isso utilizaria uma membrana de troca de prótons (proton-exchange membrane – PEM). Essa membrana permite que as células de hidrogênio e oxigênio se liguem com rapidez a uma temperatura de 60°C a 140°C. O veículo é alimentado com hidrogênio e capta o oxigênio do ar. A célula a combustível converte assim os dois elementos em água e eletricidade. Essa eletricidade move então o motor e a água sai pelo escapamento.
BMW movido a hidrogênio: o Hydrogen 7
Do Álcool ao Flex Fuel
Delphi Questionário com 9 questões e mais um espaço para comentários gerais,
utilizando o serviço de pesquisas na internet da Monkey Survey. O questionário foi enviado para:
grupo de discussão sobre a indústria automobilística na rede social LinkedIn; sistemistas Bosch, Magneti Marelli e Delphi; montadoras General Motors e Volkswagen; para professores do departamento de Engenharia Mecânica da Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo; duas associações de engenheiros: a Associação Brasileira de Engenharia
Automotiva (AEA) e a Sociedade dos Engenheiros Automotivos (SAE Brasil). Em 15 dias de exposição, o questionário foi respondido por 22 especialistas.
Junto com o questionário, uma carta convite explicava os objetivos da pesquisa.
Metodologia
Admitindo as limitações dessa pesquisa, que ainda está em sua fase inicial, os resultados iniciais colhidos até aqui são sugestivos para apontar o fim do domínio do motor ciclo Otto por volta de 2050.
Até lá, essa será um tecnologia dominante por apresentar menor custo de produção e desenvolvimento.
Resultados e Conclusões
As novas tecnologias não terão desenvolvido a infraestrutura adequada para abastecimento e ainda, nos próximos anos, serão vistas muitas melhorias para tornar o motor a combustão interna mais econômico e menos poluente.
Tecnologias como desligar e religar o motor de forma automática nos congestionamentos (stop/start), a injeção direta e a diminuição de cilindrada acompanhada de superalimentação, por meio de turbocompressores que já equipam alguns veículos, poderão ser vistas com mais frequência nas ruas entre 2015 e 2020.
Resultados e Conclusões
Tanto o consumo, quanto a emissão de poluentes irão ter melhoria significativa após a introdução dessas tecnologias.
A mudança para novas formas de motorização poderá ser motivada por vários agentes, com especial destaque para o Governo e para a própria indústria, seja novas montadoras ou mesmo as atuais.
A tecnologia atual de motores parece assim que terá um fim, mas ainda irá se aperfeiçoar e assim resistir por mais alguns anos.
Resultados e Conclusões
ANDERSON, P.; TUSHMAN, M. L. Technological discontinuities and dominant designs: a cyclical model of technological change. Administrative Science Quarterly, v. 35, n. 4, p.604-633, 1990.
BANDIVADEKAR, Anup et al. On the road in 2035: reducing transportation’s Petroleum Consumption and GHG Emissions. Report. Laboratory for Energy and the Environment. MIT: July, 2008.
FOSTER, R.N. Inovação: a vantagem do atacante. 2. ed. São Paulo: Best Seller, 1988.
JOSEPH JUNIOR, H. Tecnologia dos veículos para atendimento ao Proconve. Disponível em: <http://www.automotivebusiness.com.br/EMISSOESANFAVEA_HENRY.pdf>. Acesso em: 02/12/2011.
Referências
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