Motor Híbrido

Motor Híbrido – O que é

O segmento dos modelos híbridos cresce a cada ano e veja como será esta realidade na oficina

Os veículos que contemplam em seu projeto um motor a combustão somado ao auxílio de um segundo motor , porém elétrico, é conhecido mundialmente como híbrido.

A palavra híbrida tem origem grega, que significa algo originado do cruzamento de espécies diferentes.

Partindo deste princípio, a união dos dois distintos motores resulta em maior eficiência propulsora, gerando superior economia de combustível, inferior emissão de gases nocivos ao meio ambiente e maior desempenho, visto o motor elétrico ter como principal virtude o torque pleno desde os baixos regimes de giro.

Vejamos o exemplo do primeiro carro híbrido da história comercializado no Brasil: O Mercedes-Benz S400 Hybrid. Este sedã combina um potente motor 3.5 V6 a gasolina de 279cv de potência a um elétrico de 20cv, localizado entre o volante do motor e a caixa de marchas 7G-Tronic de sete velocidades à frente mais a marcha à ré.

Segundo a montadora, o motor a combustão é capaz de gerar 28,95 kgf.m de torque, e o motor elétrico 16 kgf.m, mas em condições normais de uso atingem juntos um valor ligeiramente menor, 39,24 kgf.m. O motor elétrico desta versão acumula outras funções, como motor de partida, freio motor e gerador para as baterias de íon de lítio do sistema elétrico híbrido de 120 volts.

Aliás, íon de lítio é a mesma matéria prima das baterias de celular, e a principal característica é a alta eficiência operacional, boa capacidade de armazenamento e tamanho reduzido. O gerador não isenta o motor a combustão de ostentar o alternador, este sim responsável em alimentar todo o sistema elétrico convencional do veículo. Se trata de sistemas distintos, com voltagem distinta, que demandam diferentes equipamentos para diagnose e reparação.

Em funcionamento

Além do considerável incremento de potência e torque, o destaque do conjunto é a capacidade de auto regeneração, ou seja, o sistema elétrico é auto suficiente.

Durante as frenagens, a própria energia cinética do veículo é aproveitada para que o próprio módulo elétrico passe a gerar energia, recarregando as baterias de íon de lítio.

Ao voltar à condição de aceleração, a ECU regula o quanto de auxílio propulsor será despejado diretamente no eixo de entrada da transmissão. Desta maneira a economia de combustível pode chegar aos 9% em comparação a versão S350, que serviu de base para o projeto e possui apenas o motor 3.5 V6.

O peso adicional de todo o conjunto é de apenas 75kg. Mesmo com este adicional, no teste de 0 a 100km/h o S400 Hybrid é 0,1s mais veloz comparado ao S350, cravando a marca de 7,2s, segundo a Mercedes-Benz.

Outros dois veículos que são realidade na Europa e possivelmente estarão disponíveis no Brasil num futuro próximo são os BMW série 7 ActiveHybrid, X6 ActiveHybrid e Porsche Cayenne S Hybrid, os quais utilizam o conceito de propulsão híbrida, semelhante a solução utilizada pela Mercedes para atingir uma fatia de mercado que não abre mão do alto desempenho, mas deseja dirigir com a consciência limpa e com baixa degradação do meio ambiente.

Dificuldades para manutenção

Falar que em breve um carro híbrido estará dentro de uma oficina independente nacional pode ser exagero, mas num futuro próximo o reparador será surpreendido com mais esta novidade tecnológica, que demanda treinamentos específicos no assunto, assim como equipamentos diferenciados para manutenção e elevado cuidado.

Mas tudo isso é realidade na Europa e Estados Unidos, onde não só a rede de concessionárias autorizadas da marca detém a responsabilidade de reparação de um veículo híbrido, mas também as oficinas independentes. Em pesquisa obtemos informações sobre como a oficina encara esta nova realidade.

As principais dificuldades de quem se propôs a trabalhar com este que inicialmente está sendo visto como um nicho de mercado é:

Dificuldade para obter informação técnica, que orienta sobre os requisitos, procedimentos, testes e ferramental necessário para reparação;
Dificuldade no diagnóstico do sistema devido a ser uma novidade que exige habituação por parte do reparador;
Facilidade em ocasionar danos ao sistema caso algum procedimento seja ignorado, ou efetuado de maneira incorreta;

Por outro lado algumas das vantagens em trabalhar com este tipo de veículo são:

Aumento do know how (sabedoria) do reparador, principalmente sobre sistemas elétricos;
Maior lucratividade devido ser um serviço quase que exclusivo no mercado;
Reconhecimento da oficina como empresa de ponta e formadora de opinião.

Comparado com o mercado brasileiro, o mercado independente norte americano apresenta algumas semelhanças, com idade da frota próxima da nossa, com média de nove anos.

No futuro, quando os veículos híbridos estiverem em circulação por aqui e necessitarem de reparos, a oficina escolhida será aquela que teve interesse e disponibilidade para esta delicada e específica prestação de serviços.

Se fossemos comparar com outro serviço mecânico, seria como uma oficina de reparação de transmissões automáticas ou caixas de direção, ou seja, estabelecimentos que não vemos em cada esquina.

Se esta necessidade irá demorar, isto não podemos prever, mas muito antes do que imaginamos estas máquinas poderão estar na sua oficina.

Motor Híbrido – Tipos

Existem vários tipos de carros híbridos, mas todos têm uma coisa em comum.

Eles usam dois tipos de motores: um motor a combustão, que pode ser movido a gasolina, álcool, diesel ou gás e um ou mais motores elétricos.

A principal vantagem dos carros híbridos é diminuir o consumo de combustível, o que ajuda a diminuir a poluição do ar. Eles são muito mais econômicos e prejudicam menos o ambiente do que os carros normais.

Todos os carros híbridos têm três componentes obrigatórios: o motor a combustão, o motor elétrico e as baterias. A maioria deles também tem um sistema que aproveita a energia do movimento (energia cinética) nas descidas ou quando o carro é freado para gerar eletricidade.

Esquema de funcionamento de um carro híbrido

Existem dois tipos de carros híbridos, dependendo do jeito como eles funcionam, o primeiro é chamado: de híbrido paralelo, o outro é o híbrido em série.

Híbrido paralelo: Este tipo de híbrido pode andar só com o motor elétrico, só com o motor a combustão ou com os dois ao mesmo tempo.
Híbrido em série: Os híbridos em série são movidos apenas pelo motor elétrico. Neles, o motor a combustão não está ligado às rodas e funciona só para mover um gerador que produz a eletricidade que vai direto para o motor elétrico ou para as baterias.

Plugin

Em alguns tipos de carros híbridos, dá para carregar as baterias usando uma tomada, como se faz com os telefones celulares, notebooks, games e outros aparelhos eletrônicos. Uma vantagem deles é que, normalmente, fica mais barato carregar as baterias assim do que usando combustível.

Outra vantagem é que dá para deixar as baterias carregando durante a noite, na garagem, ou quando o carro fica parado bastante tempo, num estacionamento.

Assim, quando o motorista sai, está com as baterias completamente carregadas.

Motores elétricos x motores a combustão

Motores a combustão funcionam melhor em rotações elevadas e constantes.

Uma vantagem dos motores elétricos é ter bastante força em baixa rotação. Por isso, eles são bons para quando o carro arranca. Como a força deles não muda muito com a rotação, eles normalmente não precisam de uma caixa de mudanças para movimentar o carro.

Já os motores a combustão funcionam melhor a uma rotação mais elevada. Por isso, eles gastam menos combustível quando andam na estrada, em velocidades constantes.

Para manter o motor a combustão na rotação ideal, é preciso usar engrenagens diferentes conforme a velocidade do carro. É por isso que o motorista tem que fazer mudanças, a não ser que o carro seja automático.

O conjunto dessas engrenagens forma se chama transmissão.

A importância das baterias

Carros elétricos e híbridos não são uma invenção nova. Eles existem há mais de cem anos.

Eles só não ficaram populares, apesar das vantagens que têm, porque não existiam baterias leves e potentes para movimentá-los. As baterias antigas eram feitas de chumbo, que é um metal muito pesado e não conseguiam armazenar muita energia ficavam logo descarregadas.

Um tipo de bateria muito usado atualmente é o mesmo que se encontra nos telefones celulares, chamado de íon-lítio.

O primeiro híbrido

O híbrido feito por Porsche no século 19 tinha quatro motores elétricos

O primeiro automóvel híbrido foi o Lohner-Porsche, fabricado em 1898 .

Ele era movido por quatro motores elétricos, que eram montados dentro das rodas. As baterias eram carregadas por um motor a gasolina.  

Quem projetou esse carro foi o engenheiro alemão Ferdinand Porsche, que depois ficou famoso por construir o primeiro Volkswagen, que aqui no Brasil ficou conhecido como Fusca. Mais tarde, ele começou a fabricar carros esportivos com o seu próprio nome.

Os componentes de um carro híbrido

Automóveis híbridos tracionados por motor a gasolina e também a eletricidade, são equipados com os seguintes componentes: motor a gasolina – o carro híbrido tem um motor a combustão muito parecido com aqueles que equipam os automóveis tradicionais. Porém, o motor de um híbrido é menor e utiliza novas tecnologias para aumentar sua eficiência, principalmente em relação a autonomia. Em conseqüência, esses veículos também reduzem a emissão de poluentes na atmosfera.

Motor elétrico: Esse dispositivo em um carro híbrido é extremamente sofisticado. A tecnologia eletrônica é avançada e permite inúmeras funções para aproveitar o movimento do carro, seja nas arrancadas, como nas freadas. Além disso a atuação do motor elétrico pode ser como o propulsor principal, ou então como um carregador das baterias.

Transmissão: A função da transmissão é a mesma de um carro normal, ou seja, serve para transmitir o movimento gerado pelo motor as rodas e assim colocar o automóvel em movimento.

Gerador: Usado principalmente em híbridos em série, seu funcionamento é similar a um motor elétrico, mas sua finalidade é exclusiva para a produção de energia elétrica.

Baterias: são os dispositivos de armazenamento de energia para movimentar o motor elétrico. Conforme a composição, a bateria pode reservar energia gerada pelo próprio propulsor elétrico em um momento e em outro alimentá-lo.

Tanque de combustível: é o reservatório do combustível normal, na maioria dos carros, gasolina.

Os tipos de motores híbridos

De acordo com o princípio de funcionamento, os carros híbridos podem ser classificados em três tipos:

Híbrido de série: o motor a combustão interna não tem nenhuma conexão mecânica com as rodas, sua finalidade é apenas para gerar eletricidade. Seu funcionamento é otimizado e só é acionado para recarregar a bateria. Toda a tração do automóvel é sempre originada pelo motor elétrico. Alguns exemplos de carro híbrido de série são o Chevrolet Volt e o Opel Ampera.

Híbrido em paralelo: os dois motores, tanto o elétrico quanto a combustão são utilizados para gerar força. Nessa categoria estão os carros Honda Civic Hybrid e Insight.

Híbrido combinado: os dois motores podem tracionar o veículo, seja a combinação que for. Sua composição é semelhante a um híbrido de série, porém a conexão mecânica das rodas está ligada aos dois propulsores. Os carros híbridos produzidos pela Toyota e pela Lexus são da configuração combinada.

Outros tipos de motores

Também existe outra forma de classificar os híbridos que varia de acordo com as funcionalidades de cada propulsor na otimização de funcionamento:

Micro-híbrido: ao parar no trânsito, como por exemplo em um farol, o motor a combustão se desliga. Quando o motorista acelera para retomar velocidade, um alternador reversível, que utiliza energia armazenada, aciona novamente o motor a gasolina que vai tracionar o veículo o tempo todo. Um exemplo desse carro são os modelos BMW.

Semi-híbrido: o motor elétrico é utilizado como um assistente para o motor principal, a combustão. Ele gera energia nas freadas, mas não funciona sozinho, ou seja, toda a tração é feita pelo propulsor a combustão, o elétrico apenas complementa. Os carros Honda se enquadram nessa categoria.

Híbrido puro: este carro pode trafegar movido apenas pelo motor elétrico e manter o motor a combustão totalmente desligado. A mudança para o motor a combustão pode ocorrer de forma automática ou mesmo voluntária. As marcas Toyota e Lexus enquadram seus automóveis híbridos nessa categoria.

Híbrido recarregável: nesse segmento estão os veículos equipados com baterias que podem ser carregadas na tomada de energia elétrica comum. A autonomia é pequena, algo em torno de 32 quilômetros, mas nesse percurso o sistema elétrico opera sozinho, sem necessidade de acionar o propulsor a combustão. O carro Toyota Prius é um exemplo.

Híbrido estendido: seu funcionamento é similar ao recarregável, porém é um hibrido de série, que ativa o motor a combustão para carregar a bateria adicional. O funcionamento do motor a combustão ocorre em regime constante para aumentar a autonomia. O Chevrolet Volt, Opel Ampera e o Volvo ReCharge Concept são modelos assim.

Vantagens e desvantagens

Como toda nova tecnologia, o carro híbrido tem seus pontos altos, que são o objetivo de todos os projetos das fábricas. O principal deles é a economia de combustível aliada e redução da emissão de poluentes. A vantagem também se dá pelo fato de poder ser abastecido com qualquer tipo de combustível encontrado nos postos de abastecimento.

A evolução dos híbridos também já aproveita até mesmo os movimentos, como a recuperação da energia empregada em uma frenagem para carregar a bateria. Os motores a combustão e os elétricos são pequenos, mais leves e muito eficientes.

A desvantagem, no entanto, está nos altos valores cobrados por esses modelos que ainda não entraram no mercado em larga escala. Depois, a pouca autonomia, principalmente das baterias carregadas na rede de energia elétrica. Essas baterias também não oferecem boa durabilidade e têm um alto impacto ambiental, já que não se reciclam.

Automóveis híbridos – Funcionamento

A primeira aparição de um automóvel híbrido remonta a 1901, altura em que Ferdinand Porsche criou o primeiro automóvel híbrido. Mas a sua aplicação só começou a ver novos desenvolvimentos nos finais da década de 70.

Como funciona

Um automóvel híbrido é um automóvel que combina duas ou mais fontes de potência, normalmente um motor a gasolina e um eléctrico. Os automóveis híbridos têm como principal objetivo reduzir o consumo de combustível e assim diminuir as emissões de CO2 para a atmosfera.

Uma das principais características dos automóveis híbridos é a de o motor eléctrico funcionar simultaneamente como um motor que fornece potência para o andamento do automóvel e como um gerador que recarrega as baterias. Quando o automóvel está a abrandar o motor eléctrico atua como um gerador que recarrega as baterias, ajudando também a travar o automóvel. Esta funcionalidade apenas funciona em reduções lentas, pois em travagens bruscas o gerador não atua.

Outra funcionalidade dos automóveis híbridos é que quando o automóvel está a trabalhar ao rolanti, o motor desliga-se automaticamente e fica só a trabalhar com o motor eléctrico, de forma, a diminuir o consumo de combustível.

Os dois automóveis híbridos mais conhecidos são o Toyota Prius e o Honda Insight, ambos não necessitam de serem recarregados através de uma ligação externa.

Lideres de mercado

O Toyota Prius foi lançado em 1997, sendo o primeiro automóvel híbrido a ser produzido em larga escala. O Toyota Prius arranca com o motor eléctrico, apenas ligando o motor a gasolina a partir de uma certa velocidade. Assim consegue-se um baixo consumo de combustível e baixas emissões para a atmosfera.

A partir do momento em que o motor a gasolina entra em ação o motor eléctrico atua como um complemento do mesmo fornecendo uma potência extra sempre que necessário. A energia do motor eléctrico, quando o automóvel está em movimento, provém do gerador. O Toyota Prius só recorre às baterias quando o automóvel está parado.

O Honda Insight foi lançado em 1999 e apesar de muitas semelhanças no seu funcionamento com o Toyota Prius, possui uma característica que o torna muito diferente. O Honda Insight apenas recorre ao motor eléctrico como complemento, todo o trabalho é efetuado pelo pequeno motor a gasolina de 3 cilindros.

Atualmente o Honda Insight já não é comercializado, mas em lugar está o Honda Civic que possui as mesmas características que o Insight.

Os automóveis híbridos recorrem a pequenos truques para melhorar a eficiência do automóvel e assim reduzir o consumo de combustível, tais como, peso reduzido, boa aerodinâmica e pneus com baixo atrito. Estes truques podem ser encontrados em qualquer automóvel, mas nos híbridos tendo em conta os seus propósitos, são levados ao extremo.

Neste momento encontram-se em desenvolvimento novas tecnologias para automóveis híbridos, havendo uma forte aposta em automóveis híbridos a diesel.

Fonte: www.colegiosaofrancisco.com.br/programasobrerodas.com