sexta-feira, 3 de maio de 2024

Quais poderiam ser boas justificativas para hipotéticas versões de 2 a 3 rotores de algum motor Diesel baseado em projetos da LiquidPiston?

Com a modularidade ainda sendo um aspecto fundamental na produção de motores Diesel destinados a veículos utilitários, tomando como referência a MWM quando fornecia motores entre 4 e 6 cilindros em linha para caminhões e chassis de ônibus Volkswagen de acordo com as faixas de potência e peso bruto total (PBT) a serem atendidas, seria natural que o mesmo critério fosse levado em consideração no caso de um hipotético motor Diesel modernizado que viesse a ser desenvolvido de acordo com os projetos de motores rotativos que a LiquidPiston anunciou como revolucionários. Guardadas algumas proporções, e lembrando como um relativo sucesso comercial para motores Wankel de ignição por faísca pelas mãos da Mazda pode ser a referência mais realista ao abordarmos motores rotativos de um modo geral, seria o caso de apostar também na escalabilidade com projetos de motores entre 2 e 3 rotores para atender ao uso veicular. E apesar de todo esse comodismo que perdura por mais de 100 anos em torno dos motores convencionais com pistões, a grande diversidade de aplicações para as quais os motores Diesel tem sido a melhor opção também proporciona boas oportunidades que justificariam um hipotético motor que siga preceitos de algum projeto apresentado pela LiquidPiston em configuração mais básica de rotor único.

Talvez o exemplo mais óbvio seja o de viaturas militares, tanto em função da LiquidPiston já ter obtido contratos junto ao Departamento de Defesa dos Estados Unidos visando o desenvolvimento de motores para grupos geradores portáteis, quanto as eventuais especificidades de algumas condições operacionais que podem tornar insuficiente por exemplo militarizar uma caminhonete média como a Toyota Hilux, e motivos tão variados quanto minimizar a probabilidade de detecção do tráfego em áreas conflagradas e uma adaptabilidade a combustíveis com diferentes especificações que possam ser mais fáceis de suprir no campo de batalha já costumam favorecer motores Diesel de um modo geral. Outra eventual vantagem a ser enfatizada, além da redução na quantidade de peças móveis de um motor baseado na tecnologia que a LiquidPiston desenvolve, é a ausência de válvulas de admissão e de escape eliminar um ponto muito crítico para a durabilidade de um motor, especialmente quando alguma circunstância excepcional dificultaria a correta observância de um cronograma de manutenção que inclua a substituição de uma correia dentada por exemplo, logo a prontidão de um veículo ou equipamento militar especializado é favorecida. E apesar de estágios mais iniciais de desenvolvimento dos motores LiquidPiston ainda terem um inconveniente que é o uso de rolamentos selados, mais críticos tanto pelos esforços aos quais estão submetidos acarretarem numa alta temperatura quanto por ficar mais difícil implementar um sistema de lubrificação por recirculação pressurizado como qualquer motor veicular moderno, há de ser levado em conta que eventuais incrementos no tamanho do módulo básico de rotor único para atender a capacidades cúbicas (seria estranho citar cilindrada ao tratar de um motor que não tem cilindros propriamente ditos) superiores também teria a princípio menos restrições de espaço para a instalação de uma ou mais bombas de óleo com os respectivos filtros, facilitando ainda o uso do turbocompressor que é dependente da lubrificação pressurizada.

Tendo em vista que uma das pautas que os projetos da LiquidPiston abrangem acaba sendo o downsizing, também é pertinente observar alguns precedentes históricos por mais aparentemente desconexos que possam parecer à primeira vista, e um dentre os mais óbvios foi o uso do motor Cummins ISF2.8 para as versões Euro-5 de Ford F-350 e F-4000 em substituição ao B3.9 dos modelos Euro-2 e Euro-3, ainda que numa proporção muito menos radical num âmbito técnico. Em que pese o uso de motores turbodiesel com 4 cilindros ter sido exclusividade dos modelos brasileiros por conta da economia de escala e a necessidade de cumprir índices de nacionalização de componentes, ao passo que congêneres americanos, mexicanos e até venezuelanos já lançavam mão de motores V8 e V10 de ignição por faísca, bem como a opção por ao menos um V8 turbodiesel no ciclo de produção dessa geração de pick-ups Ford Super Duty, as diferenças nas faixas de rotação e os picos de potência e torque entre o B3.9 e o ISF2.8 permite deduzir que um motor turbodiesel baseado em tecnologia da LiquidPiston, desde que sejam viabilizadas as condições de escalabilidade para versões de 2 e 3 rotores, tomando como referência a experiência da Mazda na ignição por faísca com os motores Wankel 13B de 1.3L com 2 rotores e 20B de 1.95L com 3 rotores. Além do eixo excêntrico que em motores Wankel e nos protótipos da LiquidPiston funcionam de forma análoga ao virabrequim dos motores convencionais a pistão também incorporar em algumas provas de conceito apresentadas pela LiquidPiston ainda com rotor único a função que seria de um coletor de admissão, o fluxo de escape até seria mais fácil para dimensionar num motor LiquidPiston que mantivesse a configuração de rotor único, mas assim como nenhum carro com motor de menos de 2 cilindros alcançou o sucesso comercial é possível fazer uma analogia no âmbito dos motores Wankel, mesmo que a própria LiquidPiston sempre enfatize estar desenvolvendo um tipo de motor rotativo diferente do Wankel em vários aspectos.

Diante do recrudescimento das normas de emissões com a recente implementação da Euro-6 em veículos pesados no Brasil talvez até mais escancarada por ainda ser comum o motor dianteiro em ônibus, principalmente urbanos, uma posição bem mais destacada do módulo onde ficam o filtro de material particulado (DPF) e os catalisadores DOC e SCR fomenta o eventual interesse por uma instalação mais próxima ao motor, e nesse âmbito o porte mais compacto de um motor projetado de acordo com as tecnologias que a LiquidPiston tem desenvolvido seria capaz de facilitar até uma instalação do módulo de aftertreatment junto ao motor. Levando em consideração que a proposta da LiquidPiston é atrelada ao downsizing, tanto por motores rotativos conforme a experiência da Mazda com os Wankel costumarem ter dimensões externas mais contidas em proporção às respectivas faixas de cilindrada quanto por apresentarem uma facilidade para operar a regimes de rotação mais altos inclusive pela ausência de válvulas de admissão e escape, e portanto a eliminação do risco de flutuação de válvulas, um "envelope" mais compacto e leve pode ser útil tanto para uma instalação mais eficiente dos dispositivos de controle de emissões como uma proximidade física do filtro de material particulado proporcionar um aquecimento mais célere e facilitar uma redução do acúmulo de fuligem porque teria uma autolimpeza passiva mais frequente. E a possibilidade de livrar espaço em paralelo às longarinas do chassi de um ônibus ou de um caminhão também é desejável, podendo ser melhor aproveitado para a instalação de tanques de combustível e AdBlue/Arla-32 de capacidades maiores.

Considerando como alguns fabricantes de motores Diesel e de veículos pesados como a Scania tinham algumas tradições, a exemplo da modularidade e alta intercambialidade de componentes entre motores com quantidade de cilindros diferenciada, embora uma nova geração de motores de 6 cilindros e 13 litros apresentada pela Scania tenha passado até a usar um cabeçote DOHC, em substituição aos cabeçotes individualizados ou no máximo compartilhados por um par de cilindros em diferentes gerações de motores, talvez uma escalabilidade que viabilizasse a produção de motores entre 2 e 3 rotores mudando só o eixo excêntrico e agregando mais seções, em contraste com motores Scania entre 5 e 8 cilindros que além do cárter precisam de um virabrequim e eixo de comando de válvulas específico em cada configuração de cilindros. A economia de escala acaba sendo cada vez mais importante em meio a tantas alegações da suposta inviabilidade para desenvolver novas gerações para motores de combustão interna de um modo geral, e nesse âmbito é possível que uma tecnologia da LiquidPiston conseguisse atender até melhor à proposta de simplificar a produção dos motores e a logística de reposição de peças cobrindo uma faixa de potência tão diversificada quanto já são atendidas com motores de projeto mais convencional. Outro ponto que a princípio passa despercebido é a distribuição de peso entre os eixos, que diga-se de passagem foi um dos motivos para a cabine avançada hoje ter uma maior aceitação, enquanto a cabine recuada ou "bicuda" perdeu participação de mercado nos caminhões novos no Brasil.

Outro caso emblemático para eventualmente justificar motores entre 2 e 3 rotores a serem desenvolvidos de acordo com os projetos da LiquidPiston seria o uso em aplicações onde a densidade de passageiros e carga é mais alta como nos ônibus double-decker, muito usados para viagens longas tanto no Brasil quanto em outros países, e além do volume de passageiros e bagagens há restrições de altura que exigem a acomodação do sistema de ar condicionado mais próxima do motor, ao invés de ter o condensador instalado no teto como se vê com frequência em ônibus de piso único a depender da altura do porão de carga. Naturalmente para uma aplicação mais pesada, na qual um motor com regime de rotação mais contido e priorizando um maior torque em baixas rotações, até possa parecer mais fácil ignorar a LiquidPiston em função da maior ênfase no downsizing, mas está longe de ser totalmente irrelevante, mas cabe enfatizar além do tamanho e peso mais contidos em proporção a uma mesma faixa de cilindrada um motor rotativo de litragem mais alta ainda precisaria que a velocidade angular dos rotores e do volante de motor permanecesse subsônica para evitar danos que uma ressonância acarretaria. Portanto, considerando que um ônibus double-decker como os que são muito usados em excursões de turistas argentinos para Florianópolis no verão chega a ter o compartimento principal de bagagens mais difícil no tocante ao acesso e ao manuseio das cargas em parte por ter o motor e o ar condicionado num espaço tão exíguo, fica ainda mais desejável um motor projetado de acordo com a tecnologia da LiquidPiston.

Em meio à ascensão de sistemas híbridos nos veículos leves, e o exemplo da Toyota com o Corolla Cross que no Brasil ainda incorpora a tecnologia flex possibilitando também usar o etanol, algumas especificidades chamam a atenção como o Toyota Corolla Cross híbrido ter um tanque de combustível menor que o das versões convencionais para livrar espaço para a bateria, assim ficando inevitável fazer uma alusão ao espaço ocupado por sistemas de pós-tratamento dos gases de escape nos veículos com motor turbodiesel moderno. A restrição com base nas capacidades de carga e passageiros ou tração em vigor no Brasil, que tem historicamente prejudicado tanto usuários de perfil essencialmente generalista quanto profissionais como taxistas que em alguns casos já ficaram desiludidos acerca do gás natural, pode dar a impressão que um desenvolvimento de motores baseados nos projetos da LiquidPiston ficaria irrelevante mas, além de outros países ainda oferecerem perspectivas para ampliação de mercados de exportação com diferentes observâncias de normas de emissões, ainda mantém viável um compartilhamento de componentes entre motores de ignição por faísca ou Diesel tal qual ainda ocorre com alguns motores convencionais a pistão, e o uso de diferentes alojamentos para os rotores de acordo com o ciclo termodinâmico propiciam comparação às conversões "misto-quente". Essa mesmo situação também poderia facilitar a eventual produção de motores a gás natural para uso pesado, a serem derivados de um hipotético projeto de motor Diesel que viesse a seguir os princípios de funcionamento delineados pela LiquidPiston para uma nova geração de motores rotativos.

Tendo em vista tanto veículos leves quanto pesados, e que motores modernos apesar de alguma evolução pontual em aspectos como o sincronismo de válvulas e o suprimento de combustível permanecem operando segundo princípios básicos inalterados ao longo de mais de 100 anos, é natural que um projeto radicalmente diferente cause desconfianças num primeiro momento, caso contrário um Fiat Fiorino hoje poderia ter motor Wankel a gasolina ou flex mesmo que alguma solução para atender a veículos pesados precisasse de um desenvolvimento à parte. E apesar de algumas tentativas de demonizar os motores de combustão interna de um modo geral, no fim das contas ainda há muito o que fazer no intuito de comprovar a viabilidade de médio a longo prazo em meio à busca por uma renovação da matriz energética do transporte motorizado. Enfim, por mais que às vezes até opções facilmente integráveis aos motores convencionais sejam vistas com descaso ou até desconfiança por uma parte do público generalista, a exemplo do etanol que além da concorrência com o açúcar na demanda por matérias-primas tanto no Brasil quanto no exterior fica dependente de interesses políticos, uma série de fatores de ordem técnica demonstra que a tecnologia da LiquidPiston ainda pode ser muito bem aproveitada nos mais diversos segmentos do mercado de veículos.

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Nem sempre é viável manter as relações de marcha originais após converter um veículo para Diesel, em função dos regimes de rotação diferenciados. Portanto, uma alteração das relações de diferencial ou até a substituição do câmbio podem ser essenciais para manter um desempenho adequado a todas as condições de uso e a economia de combustível.

It's not always viable to retain the stock gear ratios after converting a vehicle to Diesel power, due to different revving patterns. Therefore, some differential ratio or even an entire transmission swap might eventually be essential to enjoy a suitable performance in all driving conditions and the fuel savings.

Mais informação sobre relações de marcha / more info about gear ratios
http://dzulnutz.blogspot.com/2016/03/relacao-de-marcha-refletindo-sobre.html