Em grande parte, esses objetivos foram atingidos com a aplicação intensiva de tecnologias de controle eletrônico. O motor foi o primeiro sistema automotivo a receber tais avanços tecnológicos. Em particular, com relação às emissões, existem três fontes geradoras ligadas ao trem de força do veículo:
Cabe salientar que, em paralelo com as emissões, a redução do consumo é o outro fator determinante da evolução tecnológica no desenvolvimento do motor de combustão interna.
Em função dos prejuízos causados pelas emissões, e na procura de uma maior eficiência nos motores produzidos nos últimos anos, fez-se necessário o desenvolvimento de sistemas de controle mais sofisticados e precisos. Os desenvolvimentos mais relevantes podem ser classificados em 4 grupos:
Nesta matéria serão abordados 3 sistemas relacionados com o projeto do motor: 1) recuperação do calor dos gases de escape, 2) desativação de cilindros e 3) sistema de partida-parada.
Recuperação do calor dos gases de escape
O objetivo deste sistema, identificado com a sigla EHRS (Exhaust Heat Recirculation System ou Sistema de Recirculação do Calor de Exaustão), é transferir o calor dos gases de escape para o líquido de arrefecimento durante a fase de aquecimento do motor, aumentando a eficiência de combustão e contribuindo para a diminuição das emissões. Esta solução tem um impacto maior em veículos híbridos, nos quais o motor de combustão é desligado com maior frequência e por períodos que propiciam a diminuição acentuada da temperatura.
A figura [1] corresponde à configuração utilizada nos híbridos Prius e Highlander da Toyota. O sistema é basicamente um trocador de calor no qual, com o líquido de arrefecimento a menos de 70°C, a válvula permanece fechada, forçando os gases de escape a passar pelo trocador, onde o líquido absorve calor (fig.[1])
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Quando atingida a temperatura de 80°C, a ação do atuador abre válvula e bloqueia a circulação do líquido arrefecedor (fig.[2]).
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Como resultado, se restabelece o fluxo normal dos gases através do escapamento e simultaneamente cessa a circulação do líquido pelo trocador. Com isto, evita-se o superaquecimento do motor.
Outras características relevantes deste sistema são:
Durante a partida e alta carga, o motor opera com a totalidade dos cilindros. O cancelamento de cilindros nas condições de 1) carga parcial com velocidade estabilizada, 2) aceleração moderada ou 3) pendentes suaves, contribui para a economia de combustível.
O cancelamento consiste em manter as válvulas de admissão e escape fechadas e, ao mesmo tempo, desativar a alimentação de combustível do cilindro cancelado.
A título de exemplo, será analisado o sistema aplicado em motores Honda 3.0/3.5 V6.
O mecanismo de desativação (fig.[3a]) consta do balancim de acionamento da válvula e do balancim de comando, este, por sua vez, acionado pelo ressalto do eixo comando.
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Um pino de engate, acionado hidraulicamente, produz o acoplamento do balancim da válvula com o de comando. A posição do pino, para ativar/desativar o cilindro, é controlada pela UC, através de uma válvula solenoide.
As figuras [3a] e [3c] mostram o caso de cilindro desativado no qual só o balancim de comando é movimentado pelo ressalto.
As figuras [3b] e [3d] mostram o caso do sistema na posição de funcionamento normal, ou seja, com o balancim acoplado (cilindro ativado).
A diminuição no consumo resulta da eliminação das perdas de bombeamento correspondentes aos cilindros desativados, como resultado de que estes não admitem ar. Ainda que a compressão de ar no cilindro fechado consuma potência, esta é, em grande parte, recuperada durante a expansão.
Por outro lado, as perdas de bombeamento nos cilindros ativos também diminuem em função de que, para manter a potência requerida pelas condições de funcionamento, a borboleta deve abrir um ângulo maior, isto, com relação à posição que teria no caso do motor operar com todos os cilindros.
Sistema de Partida-Parada (Start-Stop)
A função deste sistema é a de desligar o motor com veículo parado. Esta opção pode ser aplicada também nas desacelerações. Recurso utilizado para diminuir o consumo de combustível. Ao pisar novamente no acelerador, o motor é religado em menos de 1 seg.
Em sistemas mais modernos, como o implementado em motores de injeção direta, a partida acontece em menos de 0,5 seg. Para obter esta rápida resposta, o procedimento exige que os pistões fiquem, com precisão, na posição correta após o desligamento do motor. Com os pistões posicionados corretamente, a UC identifica o cilindro em compressão, o qual recebe a primeira injeção de combustível ao ser acionado o acelerador. Este processo, por sua vez, é auxiliado pelo motor de partida.
Do o ponto de vista do acionamento do motor, as possíveis configurações a serem utilizadas, são:
1. Motor de partida convencional. Um motor de contínua reforçado, controlado por um sistema de gerenciamento da bateria, necessário em função do número de ciclos de partida a que esta é submetida. Em veículos micro-híbridos o motor de partida pode ser acionado, diretamente, por um ultracapacitor.
2. Unidade integrada de alternador e motor de partida. A unidade, que funciona como motor e como alternador, pode ser acionada por correia serpentina ou estar integrada ao volante do motor. Utiliza um inversor/retificador DC/AC para acionar a unidade, quando funciona como motor de partida (trifásico de indução) e, retificar a onda de tensão, quando opera como alternador. Este sistema foi aplicado, inicialmente, em veículos convencionais, sendo que atualmente, é utilizado também, em veículos híbridos.
3. Sistema com bateria dual. A configuração utilizada (fig.[4]) é constituída de 2 baterias e geralmente, complementa as configurações acima, principalmente, pela maior corrente de acionamento do motor de partida.
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Para prevenir esta situação, o controlador desativa Q1 desconectando assim, Vbat do circuito elétrico do veículo, que continua a ser alimentado por Vaux.
