semead 2012_futuro motor

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