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Simpósio SAE BRASIL de Powertrain apresenta avanços em pesquisas e tecnologias em motores e transmissões

Nov 27 2019


  Especialistas da indústria e acadêmicos se reuniram no 17º Simpósio SAE BRASIL de Powertrain, realizado dias 4 e 5 de novembro, em Sorocaba, SP, para falar de tendências, perspectivas e tecnologias para o atendimento às novas demandas do mercado para motores e transmissões. A palavra “híbridos” foi a que mais se ouviu nas apresentações, nas quais o etanol teve lugar de destaque. Não faltou inovação, tanto no estado da arte das pesquisas acadêmicas como em projetos desenvolvidos e prontos para o mercado, uma delas lançada no simpósio pela Bosch, para dar mais eficiência ao álcool no atual sistema flexfuel. Foram dois dias de apresentações, o primeiro dedicado a motores e o segundo a transmissões.

Biocombustíveis - Na abertura da programação de motores ciclo Otto, Raquel Henriques, consultora técnica da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), trouxe o cenário brasileiro de biocombustíveis e hibridização, e mostrou balanço energético no qual o País mantém 40% de energias renováveis e o setor de transporte como o maior consumidor. “Temos uma matriz muito limpa e as fontes renováveis terão participação importante no atendimento à demanda do futuro”, destacou. Entre as premissas para veículos leves Raquel ressaltou a perspectiva de produção de híbridos flexfuel pelas montadoras no Brasil a partir de 2020, e a presença de puros elétricos em longo prazo, em nichos de mercado como frotas de táxi, entregas e compartilhamento.

Eficiência -Thompson Lanzanova, pós-doutorando da Universidade Federal de Santa Maria, apresentou trabalho desenvolvido na instituição a partir de sua tese, na Brunel University (Londres) sobre como aumentar a eficiência de motores a etanol – hidratado e superhidratado - e as potencialidades ante aos movidos a gasolina. A partir de um motor projetado na Inglaterra para a pesquisa, capaz de operar tanto em dois tempos como quatro tempos, o trabalho comprovou a eficiência do etanol no balanço total de emissões. “Vimos que o etanol tem bastante vantagem em relação à gasolina apesar de fazer menos quilômetros por litro, o que coloca o Brasil à frente no uso de combustíveis renováveis”, disse Thompson. O engenheiro concluiu doutorado na Inglaterra com apoio do governo brasileiro por conta do interesse no desenvolvimento de pesquisa sobre o etanol como matriz energética. O motor possui quatro atuadores eletro-hidráulicos em vez do câmbio de válvulas convencional.

Futuro - Ernest Winklhofer, skill team leader da AVL, mostrou tecnologias para a próxima geração de motores e apresentou imagens inéditas em vídeo do interior de um motor em atividade, à plena carga de 5 mil rotações por minuto (RPMs), para demonstrar como ocorre a combustão com injeção eletrônica direta de 350 bar (unidade de pressão) em momentos diferentes próximos ao final da compressão “Isso pode gerar turbulência ainda maior e, assim, melhorar a eficiência na queima, principalmente, em condições de partida e motor a frio”, destacou.   Plug-in - Roger Guilherme, gerente de Engenharia da Volkswagen, falou sobre a tecnologia plug-in hybrid na redução das emissões de CO2 no setor. “A indústria automotiva mundial tem introduzido novas tecnologias veiculares para reduzir as emissões de gases de efeito estufa e minimizar o impacto do setor nas mudanças climáticas“, apontou. O engenheiro ressaltou que essa inovação é uma combinação de soluções para os desafios da mobilidade brasileira, e que os próximos passos na direção de reduzir o CO2 apontam para tecnologias de eletrificação.

Lubrificantes - Nicolas Demaria, gerente de Suporte Técnico da Motul Brasil Lubrificantes para a América Latina, mostrou o caminho da evolução dos produtos e tendências globais que apontaram o transporte terrestre como responsável por 27% das emissões de C02 na Europa em 2010. “A legislação nos países desenvolvidos aponta para drásticas diminuições dos valores de CO2, o que força as OEMs à implementação de estratégias de powertrain e combustíveis; em 2050 as emissões do transporte terrestre na Europa têm de ser reduzidas a zero”, frisou. O especialista disse ainda que os híbridos representam a tecnologia menos disruptiva para a cadeia automotiva e o setor de geração de energia elétrica, e confirmou o desenvolvimento de uma linha de lubrificantes para esse tipo de propulsor. Citou exemplos, como a Volvo, que a cada carro lançado a partir de 2019 terá um motor elétrico; a GM, que planeja lançar 20 modelos eletrificados até 2023; e a Toyota, que prevê a venda de 5,5 milhões de unidades até 2030, como parte do seu desafio ambiental para 2050.

Lançamento - Erwin Franieck, Carlos Mendes, e Gustavo Lopes, do time de Desenvolvimento de Novos Sistemas Powertrain da Bosch, lançaram tecnologia para melhorar a eficiência dos carros flex em relação ao álcool. “Depois de cinco anos de trabalho obtivemos ganho de eficiência energética superior a 10% no álcool, acima de 2% na gasolina e de 10% no torque do motor 1.0”, disse Franieck. Além dos injetores de gasolina e de álcool, típicos do sistema flex, foi adicionado um injetor de água pressurizada no motor. Segundo o engenheiro, na maior parte do tempo a injeção de água não opera com o álcool. “É com a gasolina que o sistema começa a acompanhar os efeitos da detonação e faz o gerenciamento da injeção de água conforme o combustível usado”, explicou. Franieck afirmou que o consumo de água pelo sistema é tão baixo que o veículo tem mais de mil quilômetros de autonomia com apenas 2 litros. 

Pistões - José Valentin Sarabanda, chefe de Desenvolvimento de Produto da Mahle Metal Leve para a América do Sul, mostrou projeto de nova arquitetura de pistões, com ganhos de alta durabilidade, redução de 20% do peso, 1,5% de redução de consumo de combustível, e baixo atrito com o óleo. “Foi um desenvolvimento que fizermos ao longo de oito anos que culmina para ser o pistão acima de 2020”, frisou.

Emissões - RDE - No painel Emissões, Yoshihisa Shimoda, Service engineer TCA Horiba, destacou a RDE (Real Drive Emissions) como futuro do desenvolvimento e certificação de veículos a partir de 2020. “Até 2025 todo o desenvolvimento e calibração de veículos precisarão considerar o RDE” anunciou. Shimoda descreveu a metodologia de teste “RDE + do HORIBA MIRA”, parceiro de engenharia e consultoria da Horiba para a implementação da ferramenta no Brasil e no mundo, e discorreu sobre as vantagens desse recurso, como redução de tempo, custo e riscos no processo de desenvolvimento de produto.

Estratégia - André Menegon Godoy, engenheiro de Produto da Bosch, falou das vantagens do aquecimento do combustível em motores PFI para atender às novas legislações de emissões e de potenciais estratégias para a redução de NMOG (Gás Orgânico Não Metano), como melhorias no hardware do motor e no pós-tratamento de gases. Entre os benefícios do aquecimento do combustível, destacou a melhora na formação da mistura e a qualidade da combustão, que otimizam a calibração para reduzir a quantidade de combustível injetado, o que não seria possível sem aquecimento. Godoy discorreu ainda sobre a evolução da aplicação do sistema de aquecimento, mediante a disponibilidade durante todo o percurso, a utilização dos mesmos componentes atualmente em série, e uso de software de controle com modelamento da temperatura do combustível e dos componentes. 

Desenvolvimento - Vinicius Costa, engenheiro de Vendas da AVL South America, fechou o painel com o tema sobre como os ciclos de condução relevantes para as emissões podem ser transferidos da estrada para o laboratório, mostrou cases e comparou as ferramentas RDE e testes em laboratório, destacando as vantagens dos ensaios em laboratório: “O teste RDE é aleatório, os de laboratório podem ser reproduzidos, analisam influências e variações e podem ser mais detalhados”.

TRANSMISSÕES - No segundo dia do simpósio, dedicado a transmissões, Luis Fernando Gesteira, gerente de Pesquisa e Desenvolvimento de Powertrain da Toyota, abriu o primeiro painel com o desenvolvimento do Híbrido Flex na plataforma Prius, modelo de eletrificação da empresa no Brasil. Apresentou o desafio ambiental para 2050, de reduzir em 90% as emissões de carbono comparado com 2010, e a tecnologia híbrida da empresa, que pode ser utilizada em PHEVs (Veículos Híbridos Elétricos Plug-in), EVs (Veículos Elétricos), e FCVs (Veículos Célula de Combustível). Gesteira apontou partida a frio, performance, emissões e dirigibilidade como pontos de mudança do híbrido flex, e mostrou comparativo com os avanços entre as transmissões de terceira e quarta geração (esta última aplicada ao Corolla), com melhorias na refrigeração do motor. “Não há tempo a perder para a redução das emissões de CO2”, sentenciou.

Veículos comerciais - Alex Barbosa, gerente de Mobilidade Elétrica da Weg, falou de tendências em powertrain elétricos para veículos comerciais e apresentou topologias e aplicações de motores elétricos. Barbosa confirmou a aposta da WEG em produzir motores de tração híbrido-elétricos para determinados nichos como semi-reboques, no qual desenvolve parceira com a Randon. “A WEG tem no DNA desenvolvimento e inovação, a mobilidade elétrica é uma oportunidade, e temos condições técnicas e fabris de entrar nesse negócio com muita facilidade, estamos quebrando paradigmas”, disse.

Pesquisa - No segundo painel, dedicado a componentes e gerenciamento, Fabrício Leonardo Silva, pesquisador da Unicamp, trouxe estudo desenvolvido no Laboratório de Sistemas Integrados (LabSIn) da Unicamp no qual abordou as vantagens do diferencial eletrônico aplicado a veículos híbridos e elétricos na correção da trajetória do veículo. “A ideia do diferencial eletrônico é corrigir a trajetória do veículo, que no caso de uma curva mais rápida, pode perder a trajetória e até mesmo a estabilidade; o objetivo é ir além do Controle Eletrônico de Estabilidade para evitar situações críticas”, apontou. Por meio de software de simulação, um microcontrolador e a aplicação da lógica Fuzzy (que trabalha com parâmetros e regras variadas e suporta modos de raciocínio aproximados em vez de exatos) para o tratamento de informações qualitativas de forma rigorosa, o pesquisador observou que veículos controlados responderam muito bem em evitar situações perigosas. “Nosso sistema tem robustez e consegue corrigir a trajetória do veículo por meio de variações do cento de massa, da bitola entre-eixos, e das dimensões”, concluiu.

Filtros - Paulo Sérgio Antunes, coordenador de Engenharia da Mann+Hummel, falou de inovação para e-mobility e mostrou portfólio de produtos e sistemas de filtragem e separação para a mobilidade elétrica para atender necessidades variadas, como de refrigeração e aquecimento de sistemas de bateria e pilhas de células de combustível, suprimento de ar limpo para pilhas de células de combustível, lubrificação de e-Axles e proteção do sistema da bateria contra entrada de água e condensação.

Desafio mobilidade ecológica - Hélio Ribeiro, chefe de Manufatura da SEG Automotive, destacou transformações em powertrain com tecnologias 48v e eletrificação, ante a nova tendência mundial quanto à mobilidade ecológica e à luz das discussões sobre mudanças climáticas e poluição em áreas urbanas. “Algo na mobilidade precisa mudar e melhor que seja hoje, não podemos esperar até amanhã”, avisou. Ribeiro citou políticas mais restritas em emissão de CO2 aliadas ao crescimento de mercado para SUVs como um desafio para as montadoras, e questionou sobre o carro elétrico como solução definitiva. Também destacou que o Brasil tem solução diferente em relação à redução de emissões na mobilidade por produzir grande parcela de energia de fontes limpas e pode utilizar-se de tecnologias que o tornem os veículos mais econômicos, como Start-Stop e Mild-Hybrid 48V.

Manufatura – Otimização - O terceiro painel, dedicado à Inovação na Manufatura, começou com Valmir Fleishchmann, diretor de Engenharia da Virtual CAE, que falou sobre Manufatura Aditiva, otimização topológica e melhores práticas em projetos. Fleishchmann apresentou software de engenharia 100 % nacional desenvolvido pela empresa, que auxilia no método de otimização topológica e no procedimento numérico para esculpir a melhor distribuição de material em estruturas, com ganhos de até 70% de redução de custos de produção e redução de peso. “A otimização virtual pode ser aplicada, por exemplo, ao suporte de bloco de motor, em situações de restrições de manufatura para a fundição, para maximizar a rigidez com peso mínimo, em carregamentos estático e dinâmico do motor”, destacou.

Indústria 4.0 - Os desafios da Indústria 4.0 foi o assunto de Douglas Pacífico, gerente de Facilities e Manufatura da Bosch, que traçou histórico da evolução da tecnologia desde a era da mecanização até os dias de hoje, com a conexão entre pessoas e coisas. “O investimento em soluções 4.0 aumenta a eficiência, a produtividade e a competitividade das empresas, é um grande passo para novos patamares produtivos” afirmou. O especialista recomendou que o ponto de partida deve ser a compreensão do conceito de indústria 4.0 seguida de auto-avaliação da situação da empresa e treinamento de pessoal. Sobre a estratégia da Bosch, fornecedora e usuária de tecnologia para a Indústria 4.0, Douglas disse: “Aplicamos as tecnologias dentro de casa para gerar inovação para o mercado”, afirmou.

Digitalização - André Oliveira, pesquisador, mestre e doutorando em Engenharia Mecânica do Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA), e Marcos Silva, engenheiro de Processos de Manufatura senior na General Motors do Brasil, abordaram aspectos da indústria brasileira de transmissões e o que se pode esperar da Manufatura 4.0. Marcos Silva resgatou a história da indústria da manufatura a partir dos anos 1990 até os dias de hoje, e chamou a atenção para a alta vulnerabilidade da atividade local aos efeitos políticos e externos. André Oliveira observou a importância da avaliação sobre como as empresas estão investindo na digitalização baseada em sistemas cyber-físicos, bem como em ações de capacitação de seu capital humano e na integração entre universidades e corporações para estimular a inovação e potencializar a prospecção de pesquisas e disseminação de conhecimento.

Engenharia – Tendências - No quarto e último painel dedicado ao papel da Engenharia no Rota 2030, Victor Silva, analista senior de Mercado da IHS Markit, falou de tendências em veículos leves e apontou queda na produção local, afetada pela crise na Argentina com grande impacto sobre as exportações. A previsão, entretanto, é de crescimento moderado para os anos seguintes. “O mercado brasileiro está agora um pouco mais maduro e realista, sem incentivo de IPI e sem facilidades de financiamento, por isso prevemos crescimento de 3% a 4% ao ano com o Brasil voltando somente a partir de 2025 ao nível de 2013”, comentou. Na parte de powertrain a previsão é de que a eletrificação no Brasil deve crescer lentamente a partir de 1% este ano e chegar a 18% do mercado em 2030. A adoção de tecnologias de transmissão manual está perdendo mercado devido aos SUVs – oito entre 10 dos veículos mais vendidos no Brasil têm ofertas automáticas. As marcas asiáticas e a Renault-Nissan são as principais responsáveis pelo incremento de 49% previsto para o mercado de CVT (Transmissão Continuamente Variável) este ano, e a DCT (dupla embreagem) perdeu mercado devido à substituição pela automática.

Diesel e elétricos - Fábio Ferraresi, diretor de Desenvolvimento de Negócios da consultoria Powersystems, deu foco aos veículos pesados, máquinas agrícolas, e eletrificação de powertrain, e destacou o baixo crescimento de elétricos no Brasil em relação aos demais países, de 6% em 2030, 2,5% de puros elétricos, apontou o crescimento de 70% de eletrificação em ônibus e caminhões, e sentenciou: “O diesel não vai acabar”.

Fomento - Janayna Bhering, gerente de Negócios da Fundação de Desenvolvimento da Pesquisa (Fundep), apresentou a gestão de projetos da instituição e destacou programas como o “Desenvolvimento de Tecnologias em Biocombustíveis, Segurança Veicular e Propulsão Alternativa à Combustão”, voltado ao desenvolvimento da indústria no Brasil.

Novo engenheiro - Valter Pieracciani, sócio-fundador da Pieracciani, fechou a programação com o perfil do engenheiro para o Rota 2030: Olhos de Lince, capaz de ver e valorizar a inovação; Estrategista, capaz de pensar Inovação em termos estratégicos; Tributarista, capaz de planejar a inovação para máximos resultados; Governador, capaz de planejar e controlar a governança da inovação; Líder de Inovação, capaz de dar exemplo e mover as equipes para a Inovação; Gestor de Redes, capaz de compor e operar estruturas alternativas; e Multitecnológico, capaz de antever e gerenciar tendências de impacto.