faculdade de engenharia da universidade do porto a engenharia … · 2016. 11. 5. · 2.2.4 airbag...
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Projeto FEUP 2016 – MIEM:
Supervisor: José Ferreira Duarte
Monitor: Marco Guimarães
Equipa 1M02_4:
Afonso Lopes - [email protected] João Martins - [email protected]
José Saraiva - [email protected] Marcelo Martins - [email protected]
Ricardo Seca - [email protected]
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
A Engenharia Mecânica e os transportes – Mobilidade Individual O Automóvel Perfeito
I
Resumo
O assunto deste trabalho gira em torno da idealização do “automóvel perfeito” e deixa
em aberto uma discussão sobre se será viável levar a mobilidade individual à perfeição.
Após uma pesquisa aprofundada na Internet, livros e artigos científicos, o nosso grupo
pretende analisar em pormenor a evolução dos vários constituintes do automóvel, entre eles o
sistema ABS, a suspensão, o Airbag, o motor, entre outros.
Que impacto terão estas constituintes na condução e no meio envolvente? Será possível
melhorá-los? Quais as barreiras face à otimização do automóvel em relação aos outros meios
de transporte individual? São questões às quais tentaremos responder e formular conclusões
acerca do nosso tema, o “automóvel perfeito”.
Palavras-Chave
Mobilidade Individual; Segurança; Eficiência; Conforto; Evolução; Automação;
Sustentabilidade; Inovação; Automobilismo.
II
Agradecimentos
O nosso grupo gostaria de formalizar a nossa gratidão às entidades que nos prestaram
auxílio na elaboração deste trabalho. Primeiramente, queríamos agradecer ao professor José
Ferreira Duarte, que na qualidade de supervisor do Projeto FEUP demonstrou constante
disponibilidade, dedicação e empenho, ao longo de todo o projeto. Não poderíamos deixar de
valorizar o trabalho incansável do nosso monitor Marco Guimarães e o seu notável contributo e
experiência como aluno finalista de curso.
Por sua vez, gostaríamos de retribuir o nosso apreço por todos os docentes que
contribuíram significativamente nas palestras da semana de integração, que certamente nos
proporcionaram uma melhor ambientação a este novo contexto de faculdade.
Queríamos, por fim, agradecer em geral à comunidade administrativa da FEUP, pelos recursos
tecnológicos fornecidos para a realização deste trabalho, bem como a base de dados informática
e o sistema de citações Endnote.
III
Índice
....................................................................................................................................................... 0
Projeto FEUP 2016 – MIEM: .......................................................................................................... 0
Equipa 1M02_4: ............................................................................................................................ 0
Resumo ........................................................................................................................................... I
Palavras-Chave ............................................................................................................................... I
Agradecimentos ............................................................................................................................ II
Índice ............................................................................................................................................ III
Lista de Figuras .............................................................................................................................. V
Glossário ....................................................................................................................................... VI
1. Introdução ................................................................................................................................. 1
2. Segurança .................................................................................................................................. 2
2.1 Sistema de Sensores ............................................................................................................ 2
2.1.1 Sensores de Cansaço do condutor ............................................................................... 2
2.1.2 Assistente de condução noturna .................................................................................. 2
2.1.3 Assistente de faixa de rodagem ................................................................................... 3
2.1.4 Sensor de colisão .......................................................................................................... 3
2.1.5 Assistente de “ângulo morto” ...................................................................................... 3
2.2 Sistemas de Segurança ........................................................................................................ 3
2.2.1 ABS ............................................................................................................................... 4
2.2.2 ASR ............................................................................................................................... 4
2.2.3 ESP ................................................................................................................................ 4
IV
2.2.4 Airbag ........................................................................................................................... 5
2.2.5 Cintos de Segurança ..................................................................................................... 6
2.3 Automação .......................................................................................................................... 7
2.3.1 LIDAR ............................................................................................................................ 8
2.3.2 Radar ............................................................................................................................ 8
2.3.3 Sonar ............................................................................................................................ 8
2.3.4 GPS-Posicionamento .................................................................................................... 9
2.3.5 Software ....................................................................................................................... 9
3. Eficiência.................................................................................................................................. 10
3.1 Coeficiente aerodinâmico (cx) .......................................................................................... 10
3.2 Motor ................................................................................................................................ 12
3.2.1 História ....................................................................................................................... 12
3.2.2 Eficiência..................................................................................................................... 14
4. Conforto .................................................................................................................................. 15
4.1 Climatização ...................................................................................................................... 16
4.1.1 Grelhas de ventilação / Ar condicionado ................................................................... 16
4.2 Ruídos, vibração e aspereza (NVH, noise, vibration and harshness) ................................ 16
4.3 Ergonomia ......................................................................................................................... 16
4.3.1 Ajustamento de assentos, espelhos e pedais ............................................................ 16
5. Conclusões ............................................................................................................................... 17
Referências bibliográficas ........................................................................................................... 18
Referências Gráficas .................................................................................................................... 20
V
Lista de Figuras
Figura 1 - "Medidor" de atenção com base nas informações dos sensores ................................................. 2
Figura 2 – Aviso da existência de uma viatura no “ângulo morto” .............................................................. 3
Figura 3 - Trajetória com ESP (verde), sem ESP (vermelho) .......................................................................... 5
Figura 4 – Funcionamento do AirBag ........................................................................................................... 6
Figura 5 - Cinto de 3 Pontas .......................................................................................................................... 7
Figura 6 - LIDAR ............................................................................................................................................ 8
Figura 7 - Mapa 3D ....................................................................................................................................... 8
Figura 8 - Sistema de Travagem Autónomo ................................................................................................. 9
Figura 9 - Sistema de Processamento de Informação .................................................................................. 9
Figura 10 - CX de diferentes modelos sec. XX ............................................................................................. 11
Figura 11 - Motor de Explosão ................................................................................................................... 13
Figura 12 - Funcionamento do Ciclo de Otto .............................................................................................. 13
Figura 13 - Funcionamento do Cilindro ...................................................................................................... 15
VI
Glossário
Dispositivo de Segurança Passiva - Dispositivos de segurança cujo objetivo é o de minimizar os
efeitos de acidentes sobre os ocupantes dos veículos e peões.
Dispositivo de Segurança Ativa - Dispositivos de segurança que atuam de forma a evitar
acidentes.
1
1. Introdução
No âmbito do projeto FEUP, iniciativa da Faculdade de Engenharia da Universidade do
Porto para a integração dos novos alunos e desenvolvimento das denominadas “soft skills”, foi-
nos proposto que elaborássemos um relatório que incidisse sobre o tema “A Engenharia
Mecânica e os transportes - Mobilidade individual”.
O nosso grupo, 1M02_4, optou por centrar a pesquisa no ramo automóvel por ser o
maior ícone da mobilidade individual e por ser o transporte mais comum dentro deste tema, por
conseguinte, aquele sobre o qual a Engenharia Mecânica se aplica mais. Como tal, escolhemos
o subtema “O automóvel Perfeito”, uma análise sobre o progresso e a otimização do
desempenho dos veículos individuais de quatro rodas como o meio de transporte de eleição em
Portugal.
Por questões logísticas, optamos por dispor o conteúdo dividido em vários pontos
fulcrais: Segurança, Eficiência, Conforto e Sustentabilidade; todas áreas de atividade da
Engenharia Mecânica citadas do site da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, bem
como os materiais e a automação, áreas que serão exploradas mais superficialmente por nós.
Por sua vez, será explorada em cada um dos tópicos a evolução histórica, os processos
mecânicos envolvidos, prós e contras e ainda uma perspetiva do futuro “automóvel perfeito”.
2
2. Segurança
Os carros têm evoluído em todos os aspetos e a segurança não é exceção. Desde
sistemas ativos a passivos, de sistemas eletrónicos a sistemas mecânicos, todos têm vindo a ser
otimizados visando a segurança do condutor e passageiros.
2.1 Sistema de Sensores
Estas tecnologias são das mais recentes no mundo automóvel e, por isso, muitas delas
ainda estão limitadas a algumas marcas. Apesar disso, a sua normalização no futuro pode vir a
ser um fator a ter em conta no que toca à prevenção de acidentes.
2.1.1 Sensores de Cansaço do condutor
Uma das mais recentes inovações no que diz respeito a sensores, são os sensores de
cansaço (Figura 1). Apesar de não estar vulgarizado, já começa a aparecer com alguma
frequência. O funcionamento destes equipamentos, baseia-se na análise do comportamento do
condutor com base num perfil predefinido.
Figura 1 - "Medidor" de atenção com base nas informações dos sensores
No contexto da mobilidade individual pode ser uma grande ajuda uma vez que muitos
acidentes se dão por cansaço dos condutores, principalmente no retorno a casa, após o trabalho.
[1]
2.1.2 Assistente de condução noturna
Este sistema baseia-se numa câmara controlada por um software capaz de distinguir
possíveis obstáculos e capaz de destacá-los num ecrã de forma a chamar a atenção ao condutor.
[1]
3
2.1.3 Assistente de faixa de rodagem
Este sensor tem a capacidade de detetar as marcas que delimitam a via e, caso o esteja
a desviar-se delas, o condutor é avisado. [2]
2.1.4 Sensor de colisão
Estes sensores são bastantes úteis no dia-a-dia das cidades, uma vez que seja detetado
um obstáculo em que haja o risco de colisão iminente, o carro trava automaticamente. Assim,
alguma possível distração do condutor pode ser compensada com a tecnologia. Esta é
especialmente desenvolvida para cidades, visto que normalmente costuma funcionar a
relativamente baixas velocidades (até 70 km/h) para obstáculos imóveis. [2]
2.1.5 Assistente de “ângulo morto”
Como o próprio nome diz, esta tecnologia tem como objetivo detetar a presença de um
automóvel no chamado “ângulo morto”. Este consiste no espaço que é coberto pelos pilares do
tejadilho e que não é visível pelo retrovisor. Muitas vezes, essa falta de informação leva a
acidentes, principalmente na manobra de ultrapassagem. Normalmente o aviso é feito por uma
luz no próprio retrovisor (Figura 2), tornando intuitivo a sua utilização. [2]
Figura 2 – Aviso da existência de uma viatura no “ângulo morto”
2.2 Sistemas de Segurança
Mais antigos que os sensores, os sistemas que se seguem surgiram no século passado e
apesar de já estarem normalizados há alguns anos, continuam a ser constantemente
melhorados. Muitas vezes estes sistemas colaboram com a eletrónica dos sensores.
4
2.2.1 ABS
ABS, em português sistema anti bloqueio, surgiu no ano 1929, pelo francês Gabriel
Voisin com aplicação inicial na aviação. Sete anos mais tarde, em 1936, foi patenteado pela
empresa alemã Bosch. Porém, só nos anos sessenta é que começou a surgir esta tecnologia
aplicada aos automóveis.
O sistema, como diz a sua designação, tem como objetivo impedir o bloqueio dos
travões. Quando a aderência do pneu é inferior à força aplicada dos travões, a roda para, isto é,
a rotação das rodas não acompanha a velocidade do corpo, fazendo com que o veículo derrape.
Esta situação é resolvida pelo sistema que reduz a pressão aplicada nos travões. Resulta, então
uma travagem uniforme e sem bloqueio das rodas, mais longa, mas sem o risco de perder o
controlo da viatura.
Este foi dos primeiros sistemas de segurança a ser aplicado e vulgarizado e um dos mais
importantes na prevenção de acidentes. [3]. É muitas vezes integrado no sistema de tração
(ASR). [5]
2.2.2 ASR
ASR é o sistema de tração, que, como o próprio nome indica, é responsável por ajudar
o condutor a manter a tração do veículo.
Inicialmente surgiu nos anos 30 quando a Porsche desenvolveu os diferenciais, que
permitem que, numa curva, as rodas que fazem um raio maior possam ter, também, maior
rotação. Com o surgimento do ABS, o ASR passou a gerir não só a distribuição de potência, mas
também o controlo dos travões. [4]
O ASR atua, principalmente, em travagens (ABS), acelerações bruscas (evita a
subviragem impedindo o excesso de potência nas rodas) e nas curvas (através dos diferenciais).
[5]
Além de ter benefícios óbvios na segurança, evita o gasto dos pneus uma vez que elimina
qualquer subviragem que possa acontecer. [5]
2.2.3 ESP
O controlo de estabilidade eletrónico (ESC) é mais conhecido programa de estabilidade
eletrónico (ESP), uma vez que foi o nome dado pela empresa que o desenvolveu, a Bosch. Surgiu
em 1995, e mantém o carro na trajetória evitando despistes.
Esse processo é feito através de sensores que medem o ângulo da direção, sensores de
rotação (partilhados com ABS), aceleração e a viragem real do veículo. O sistema cruza as
informações do ângulo da direção com a viragem concreta do automóvel. Deste modo, calcula
5
se é necessário aplicar o travão a uma das rodas ou reduzir a potência transmitida a uma das
rodas.
Assim, ESP utiliza o sistema de ABS, ASR/diferenciais, e comunica com o gestor do motor,
tornando-o, provavelmente, no sistema mais complexa de segurança ativa. [4]
Uma vez que continua a haver um contínuo desenvolvimento de sensores e tecnologias,
o ESP vai sendo melhorado de forma a alcançar ainda melhores resultados.
Figura 3 - Trajetória com ESP (verde), sem ESP (vermelho)
2.2.4 Airbag
Os airbags são dispositivos de segurança passivos implantados, atualmente, em todos
os carros. Como Luiz Esteves disse, consistem numa bolsa, saco airbag, e um gerador que face a
uma mudança abrupta da inércia geral do automóvel, ativa uma carga pirotécnica dando origem
ao enchimento do saco (Figura ), com o objetivo de evitar que os ocupantes choquem com a
estrutura do carro.
6
Figura 4 – Funcionamento do AirBag
A primeira patente referente a este sistema data até 1953. No entanto, dado
vários problemas com o sistema dessa altura, o projeto foi abandonado. A maior parte destes
problemas foram resolvidos na década de 70, com a invenção de um pequeno gerador,
permitindo que, em 1981, a Mercedes lance o primeiro airbag, como opção, no Mercedes S-
Class W126. Este sistema foi aplicado como componente de série, pela primeira vez, na Ford, no
seu modelo Mondeo. [6]
2.2.5 Cintos de Segurança
O cinto de segurança é um sistema de segurança passivo. Este sistema, que atualmente
consiste do cinto de 3 pontos, têm o objetivo de reter os seus utilizadores (condutor e
passageiros) de modo a reduzir danos e outras consequências em caso de um acidente [7].
O primeiro cinto de segurança foi inventado no final do século XIX, nos Estados Unidos.
No entanto, o atualmente conhecido cinto de 3 pontos (Figura ) foi inventado, em 1959, pelo
engenheiro sueco Nills Bohlin. [8]
7
Figura 5 - Cinto de 3 Pontas
Os cintos são, provavelmente, o elemento de segurança passiva que mais evitou as
mortes nas estradas, tornando a mobilidade mais segura.
Usando as palavras de Roberta Torres, se você ainda duvida que esse item seja
extremamente importante, aqui vão alguns fatos: de acordo com entidades internacionais de
segurança de trânsito, a utilização de cintos de segurança reduz em até 40% as consequências
fatais em acidentes. Estados graves como perda de visão e traumatismos são reduzidos em até
60%.
2.3 Automação
Apesar de ainda estar em desenvolvimento, os carros autónomos têm dado passos
largos para a sua comercialização. Segundo alguns especialistas cerca de 94% dos acidentes
devem-se à ação humana [10] e, assim, a diminuição da sua influência terá resultados
extremamente positivos. Além disso, o automóvel é o único transporte no enquadramento da
mobilidade individual, cuja a sua automação já é uma realidade.
As bases da automação já remetem há umas décadas atrás, tendo em 1958 a empresa
GM desenvolvido um sistema eletrónico aplicado a um Chevrolet que permitiu ao veículo
descrever uma trajetória sem o condutor tocar no volante. No entanto, o grande pico do
progresso da automação automóvel deu-se muito recentemente, tendo a Google desenvolvido
um modelo que já acumulou mais de 225.000 km apenas com a intervenção ocasional do
condutor. [17]
Hoje em dia, os modelos que têm sido desenvolvidos utilizam tecnologias inovadoras,
bem como os sistemas LIDAR, o Radar, o Sonar, o GPS e o software de processamento. [9]
8
2.3.1 LIDAR
O “Laser Illuminating Detection and Ranging” (LIDAR) é um sistema que permite medir
distâncias através de um laser. Nos carros autónomos é usado para desenhar um mapa 3D e
localizar os potenciais perigos, medindo a distância do veículo ao obstáculo. No caso do carro
da Google, é usado o Velodyne 64-beam laser, um equipamento montado no tejadilho do
veículo, que oferece uma visão panorâmica ao, apoiando o sistema LIDAR numa base rotativa.
Toda a informação é processada no computador de bordo, onde também é feito o mapeamento.
[9]
2.3.2
Radar
Este equipamento tem a capacidade de calcular com precisão a velocidade de veículos
próximos em tempo real. O sistema é composto por dois pares de sensores, um no para choques
frontal, outro no traseiro. O radar evita as colisões, enviando sinais ao processador central,
através do qual são ativados os travões ou se procede uma mudança de direção para contornar
o objeto. Esta unidade trabalha em conjunto com outros sistemas, bem como o LIDAR, o sensor
de orientação e os conta-rotações nas rodas, para que as informações sejam mais precisas
quando chegam ao processador central. [9]
2.3.3 Sonar
Sistema que é responsável por ativar os travões, bloquear os cintos de segurança e
proceder ao desvio dos obstáculos, sempre que possível. Cruza a informação do radar e do LIDAR
e dá uma resposta imediata. [9]
Figura 6 - LIDAR Figura 7 - Mapa 3D
9
Figura 8 - Sistema de Travagem Autónomo
2.3.4 GPS-Posicionamento
A Google utiliza o seu próprio sistema de mapas, bem como satélites GPS, unidades de
medida de inércia, e um conta-rotações para determinar a velocidade de deslocamento e as
câmaras de bordo para reconhecimento da via. Todos estes sistemas trabalham em conjunto
para determinar com precisão a posição relativa veículo a gestão do trânsito, as obras na via e
os acidentes. [9]
2.3.5 Software
Para além de permitir deteção e contorno dos objetos, o software está preparado para
identificar semáforos e respeitar os sinais de trânsito. O sistema de aprendizagem baseia-se em
circulações anteriores. [9]
Figura 9 - Sistema de Processamento de Informação
10
3. Eficiência
Apesar de todos os esforços para reduzir a segurança, também a eficiência é uma grande
aposta das marcas. Com esse objetivo a indústria automóvel é das que mais investe no sentido
de reduzir as emissões de CO2. Deste modo a utilização deste transporte na mobilidade
individual reduz a sua pegada ambiental, tornando as cidades menos poluídas.
3.1 Coeficiente aerodinâmico (cx)
O coeficiente aerodinâmico ou coeficiente de arrasto é a resistência que um corpo
oferece a um fluído, neste caso o ar. [12]
No início do século XX a preocupação com a aerodinâmica por parte dos engenheiros
era reduzida ou até mesmo inexistente. Uma vez que os veículos circulavam a velocidades
reduzidas, também a resistência do ar não era tão relevante. [11]
Na década de 20, começaram a surgir projetos com preocupação aerodinâmica
baseados em formas da natureza, como a gota de água e as aves [13]. Este “epílogo” da
aerodinâmica deu-se pelo aumento das velocidades máximas dos veículos, se bem que ainda
reduzidas com os parâmetros de hoje, e com a possibilidade de diminuir a potência do motor
para manter a velocidade. [11]
O início do design visando a eficiência surgiu na década de 50, quando a
tecnologia testada e usada nas corridas começou a ter aplicação nos automóveis para venda.
Mais tarde, já na segunda metade dos anos 60, com o surgimento das autoestradas, os
engenheiros aperceberam-se de que os níveis sonoros provocados pelas altas velocidades, e,
assim, com vista à resolução desse problema foram dados passos importantes no que toca ao
desenho da máquina. [11]
A partir da década de 80, começaram a surgir os túneis de vento e os computadores.
Estes dois recursos têm sido desde então fundamentais para que se consiga cada vez mais
reduzir o atrito do ar. Uma prova da importância do design como processo para aumentar a
eficiência são os grandes departamentos de design das marcas, passando do papel, ao
computador, aos testes em escalas reduzidas em argila até chegar aos testes com o carro final,
pronto a ser produzido em massa. [11]
Toda esta evolução da aerodinâmica permite aos automóveis fazer melhores consumos
e maiores velocidades com motores menos potentes, basicamente permite uma maior
eficiência. No fundo, só melhora o transporte pessoal, uma vez que não é necessário tanto
dinheiro para combustível e até o conforto é melhorado no que toca aos níveis sonoros e de
poluição. [11]
11
Figura 10 - CX de diferentes modelos sec. XX
12
3.2 Motor
3.2.1 História
O motor é um sistema material que transforma variados tipos de energia,
nomeadamente hidráulica, química ou elétrica, em energia mecânica. É a principal peça do
automóvel que está destinada a produzir o movimento do automóvel. Os primeiros motores
apareceram por apareceram por volta do século I a.C., servindo-se da energia de uma massa de
água em queda para a usar como força motriz. Esta energia está disponível como trabalho útil
no eixo da máquina, que antigamente era a roda hidráulica. Nos dias de hoje, essa peça é
denominada de turbina. A criação do motor respondeu à necessidade da realização de trabalhos
que a força física e manobrabilidade tanto dos animais como do Homem não conseguiam
completar.
Em 1712, aparece o primeiro motor a vapor com pistões e cilindros com relativa
eficiência (Thomas Newcomen). No entanto, por volta de 1782, James Watt apresenta uma
solução idêntica, mas com melhor rendimento. Em 1859, Etienne Lenoir cria o primeiro motor
de combustão interna, e foi uma questão de 2 décadas até Nikolaus Otto criar o famoso motor
a 4 tempos. Já em 1892, Rudolf Diesel apareceu com um motor que funciona com combustível
sujeito a altas pressões. Na prática, seria o motor mais eficiente até à época.
Atualmente, a variedade, finalidade e especificidade de cada tipo de motor é cada vez
maior e mais vasta. Ao nosso dispor, nos dias correntes, temos motores de combustão interna,
de explosão, de reação ou foguete, elétricos, térmicos, de arranque, de pólvora, a vapor,
hidráulicos, eólicos, entre outros. Os mais comuns seriam os de combustão interna e explosão,
que apesar de serem bastante complexos, o seu modo de funcionamento é
surpreendentemente simples. São pistões que sobem e descem em 4 fases distintas devido às
explosões causadas pelo combustível inserido nos cilindros pelos injetores. Essa energia
13
cinética é enviada para os eixos do automóvel, permitindo o seu movimento independente.
Figura 11 - Motor de Explosão
Os motores de explosão mudaram muito desde o primeiro Mercedes-Benz de 1898 ou
o Ford-T, o pioneiro na produção automóvel em série. Antigamente os cilindros eram
significativamente maiores e mais lentos, ao invés dos mais rápidos e pequenos que são usados
atualmente. Os motores nos dias de hoje ocupam muito pouco espaço e são mais potentes,
obtendo uma potência 40 vezes superior à do Mercedes-Benz centenário.
Figura 12 - Funcionamento do Ciclo de Otto
14
No entanto, hoje em dia, a otimização dos processos energéticos ocorrentes num
veículo é tema de grande importância no campo da Engenharia Automóvel, e grande parte
destes motores apresentam rendimentos demasiado baixos e altos níveis de poluição. [18]
3.2.2 Eficiência
3.2.2.1 Turbocompressor
O turbocompressor é um “tipo de sistema de indução forçada”. Este mecanismo
comprime o ar que flui no motor para que o fluxo de ar em cada cilindro seja superior à
quantidade de ar aspirada normalmente. Quanto maior a quantidade de ar, maior a quantidade
de combustível que pode ser adicionado, resultando numa maior libertação de energia a cada
ciclo de Otto. Este dispositivo aproveita o fluxo de gases de escape do motor para fazer rodar
uma turbina que, por sua vez, faz girar um compressor. As altas temperaturas são normais neste
processo, devido às altas velocidades com que estas turbinas giram. O turbocompressor é, no
fundo, um sistema de reaproveitamento dos gases não-úteis que são expelidos do motor,
aumentando desta forma a eficiência do motor consideravelmente. [19]
3.2.2.2Híbridos
Os veículos híbridos conciliam as facilidades do motor de combustão interna com as
vantagens do motor elétrico, tendo como objetivo a diminuição drástica do consumo e das
emissões de CO2 do automóvel, podendo estas chegar a valores nulos em cidade, e em estrada,
por meio da combinação dos dois motores, obtendo assim um consumo consideravelmente
mais baixo.
Nos híbridos, o motor elétrico tanto assume o papel fulcral na movimentação do veículo
enquanto o motor a gasolina fica em repouso, só sendo utilizado quando estritamente
necessário (híbridos-série), como pode um mecanismo de ajuda ao motor a gasolina, reduzindo
o consumo em cerca de 20 % (híbridos-paralelos). Muitos veículos possuem as duas funções,
mais concretamente os híbridos mistos.
Este tipo de motores encontra-se associado a sistema como a travagem regenerativa,
em que o motor se “transforma” num gerador, recarregando as baterias do automóvel
dependendo do movimento das rodas; a assistência à tração do motor elétrico, onde este auxilia
o motor a gasolina em momentos de maior esforço, como ultrapassagens e acelerações. Em
rotas citadinas, o motor elétrico muitas vezes toma total controlo da tração do carro, dado a
baixa eficiência do motor a combustão interna neste tipo de rotas; e, por fim, o sistema de
paragem automática, que, quando o carro está em ralentí, isto é, num movimento mais lento,
15
os motores desligam-se momentaneamente para economizar e otimizar a autonomia do veículo
em geral. [20]
3.2.2.3 Outros conceitos de motor
Como é apanágio na atualidade, o desenvolvimento tecnológico é cada vez mais
promovido, fomentando o aparecimento de tecnologia de ponta extremamente vanguardista.
Um exemplo disso é o sistema de pistão livre e gerador linear que a Toyota está a desenvolver.
Basicamente, a cambota deixa de existir no veículo e o pistão passa a ser um gerador, uma vez
que o pistão é composto por vários ímanes permanentes rodeados por um campo elétrico na
sua parte inferior. Sendo um motor a 2 tempos, aquando da explosão do combustível, os ímanes
vão mudar de posição, causando uma variação do fluxo magnético criando energia elétrica. Os
injetores são operados eletricamente para maior rendimento. [21]
Figura 13 - Funcionamento do Cilindro
Outro exemplo, mais relacionado com a termodinâmica, é um nanomotor que está a ser
desenvolvido em institutos alemães e noruegueses, onde se projeta um motor térmico feito com
um único ião, demonstrando uma eficiência altíssima. Por meio da manipulação das leis da
Termodinâmica a escalas muito pequenas, “um ião pode agir basicamente como um pistão e um
eixo de transmissão, por outras palavras, representar um motor inteiro”. Apesar de este
conceito estar numa fase demasiado microscópica, não é razão para o desconsiderar a médio
prazo, dada a notável explosão tecnológica que tem vindo a ocorrer ao longo das últimas
décadas. [22]
4. Conforto
É evidente que a confortabilidade não corresponde à maior preocupação da indústria
automóvel, no entanto, este é um fator que também tem evoluído com o aparecimento de
novas tecnologias.
16
4.1 Climatização
Corresponde às condições de conforto ambiental no interior do veículo, no que diz
respeito à temperatura e humidade.
4.1.1 Grelhas de ventilação / Ar condicionado
É fundamental uma boa distribuição de ar num automóvel. Entre os vários fatores
importantes que contribuem para a Qualidade do Ar Interior (QAI) há três, em particular, que
uma boa distribuição do ar deve garantir em todo o espaço ocupado:
Velocidade residual do ar entre 0,05 e 0,20 m/s
Temperatura ambiente entre 23 e 25ºC
Nível de pressão sonora máximo 40 dB(A)
4.2 Ruídos, vibração e aspereza (NVH, noise, vibration and harshness)
A NVH é a impressão tátil e auditiva do motorista em relação ao veículo. Estas
impressões são geradas por componentes em fricção, em vibração ou em rotação ou por outros
aspetos como o vento. Um engenheiro de NVH procurará eliminar as más características de
ruídos, vibração e dureza de um automóvel. [14]
4.3 Ergonomia
Ergonomia é a disciplina científica relacionada ao entendimento das interações entre
seres humanos e outros elementos de um sistema a fim de otimizar o bem-estar humano e o
desempenho geral de um sistema. A acomodação dos ocupantes de um veículo, de entrada e
saída, campo de visão do motorista, acesso aos pedais, volante e outros controlos são fatores
essenciais para a produtividade do funcionamento do sistema condutor-carro. [14]
4.3.1 Ajustamento de assentos, espelhos e pedais
Os assentos elétricos dos bancos dos automóveis surgiram para dar mais comodidade
aos utilizadores, tornando mais simples os métodos de regulação existentes anteriormente.
Assim, os botões vieram substituir as alavancas de sistema manual. [15]
Uma das vantagens do sistema elétrico é que o condutor tem mais facilidade em ajustar
a altura do assento e a inclinação do encosto. [15]
17
5. Conclusões
Após um longo trabalho de pesquisa e seleção de factos relevantes à discussão de
resultados, encontramo-nos na posição de afirmar que o denominado “automóvel perfeito” está
relativamente próximo. É discutível o facto de este se considerar um conceito utópico, mas é
facto que o progresso tecnológico nos tem permitido elevar cada vez mais esse patamar.
No fim do trabalho, é mais que evidente que o automóvel é o mais desenvolvido dos
transportes individuais e que são cada vez menos os fatores de contra-argumentação, inclusive
na segurança (Ex: sistemas de segurança ativos e passivos), na eficiência (Ex: aerodinâmica) e no
conforto (Ex: automação).
Como área de enorme abrangência, os conhecimentos de Engenharia Mecânica são
influentes na investigação e desenvolvimento da construção automóvel. Esta por si só exige os
mais diversificados conhecimentos resultando num produto útil, confortável, progressivamente
mais seguro e ecológico, revelando-se “o veículo” com maior impacto na mobilidade individual.
18
Referências bibliográficas
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Referências Gráficas
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http://www.mercedes-
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/new_cars/models/c-class/_c204/facts_/safety.html
Figura 2 –
http://www.mercedes-
benz.pt/content/portugal/mpc/mpc_portugal_website/ptng/home_mpc/passengercars/home
/new_cars/models/c-class/_c204/facts_/safety.html
Figura 3 –
https://autoescuelavilladeaviles.com/2013/03/18/evolucion-de-los-sistemas-de-seguridad-
para-los-vehiculos-a-lo-largo-del-tiempo/
Figura 4 - http://professorandrios.blogspot.pt/2011/10/tecnologia-do-air-bag.html
Figura 5 - http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-706495921-cinto-de-seguranca-3-pontos-
retratil-santana-apollo-voyage-_JM
Figura 6 - https://www.flickr.com/photos/jurvetson/4042817787/in/photostream/
Figura 7 - https://www.flickr.com/photos/jurvetson/4042844691/in/photostream/
Figura 8 -
https://en.wikipedia.org/wiki/Collision_avoidance_system#/media/File:Collision_Warning_Bra
ke_Support.jpg
Figura 9 -
https://www.flickr.com/photos/jurvetson/4041963434/in/photostream/
Figura 10 - http://www.technicalcourses.net/portal/es/blog/blog_entrada.php?entrada_id=89
Figura 11 - https://en.wikipedia.org/wiki/Ford_Model_T_engine
Figura 12 - https://www.quora.com/How-do-two-stroke-engines-differ-from-four-stroke-
engines
Figura 13 - http://www.extremetech.com/extreme/185789-toyota-develops-high-efficiency-
free-piston-no-crankshaft-combustion-engine-to-power-an-ev