O cumprimento de metas para redução de emissão de poluentes no Brasil e no mundo é um dos grandes desafios enfrentados pela indústria automotiva frente aos novos programas de incentivos fiscais, como o ROTA 2030 para carros de passeio e o PROCONVE P8 para veículos pesados. Para atender às exigências impostas por estas diretrizes, há a necessidade de crescentes investimentos em tecnologia para o aumento de eficiência energética e de segurança veicular, tanto em veículos de passeio como em veículos pesados.

Segundo Silva⁽¹⁾ (2018), com um market share de 90% previsto para 2027, os veículos automotivos ICE (Internal Combustion Engine, ou MCI – Motor de Combustão Interna) continuarão sendo prioridade na indústria brasileira. Apenas os 10% restantes do mercado nacional serão compostos por veículos híbridos e elétricos.

Parte desta afirmação se explica pelo fato de que a cadeia de fabricação de um carro elétrico emite mais CO₂ do que a de um veículo ICE, sendo que este último, ao optar pelo uso do etanol como fonte energética, que além de ser um fator de diferenciação competitiva e patrimônio brasileiro, por ser um combustível renovável acaba por ter ao longo de sua vida útil um balanço de emissões de CO₂ muito próximo, ou até mesmo inferior ao de um carro puramente elétrico.

Tais fatos reforçam a importância do impulsionamento contínuo de investimentos em P&D para a redução de perdas energéticas nos veículos ICE, apesar do interesse e investimentos crescentes em pesquisas relacionadas a carros elétricos e híbridos.

Em um motor a combustão interna convencional, apenas em torno de 40% da energia do combustível é transformada em energia mecânica, sendo que o restante é dissipado através de perdas térmicas e atrito. Dentre as perdas por atrito, grande parte (em torno de 10% da energia do combustível) se atribui aos componentes do motor de combustão interna. Daí se conclui que se apenas as perdas por atrito de um motor pudessem ser eliminadas, uma economia de combustível da ordem de 25% seria possível. Isso coloca as tecnologias de Engenharia de Superfície e Tribologia no centro das atenções, quando se fala em atingir as novas demandas de eficiência energética e redução de emissões definidas pelas regulamentações (Tomanik, E. Dr.; Zabeu, C. ⁽²⁾, 2019).

Com o intuito de disponibilizar às empresas da indústria da mobilidade acesso a uma ampla e moderna estrutura de P&D e inovação, para desenvolvimento de estudos e ensaios tribológicos com foco na otimização de motores de combustão interna, o grupo HEF investiu na construção da plataforma ICE-T (Innovation Center for Engine Tribology), uma parceria público-privada entre o instituto de pesquisas do grupo HEF (IRES) e universidades francesas (École Central de Lyon, INSA Lyon, Université Jean Monnet). Esta estrutura conta com um time multidisciplinar de especialistas em tribologia e diversos recursos para simulação de condições de operação de motores a combustão interna, com foco no estudo aplicado de tecnologias de Engenharia de Superfícies e na análise tribológica de mecanismos de atrito e de desgaste, em busca de soluções competitivas e sustentáveis que possam contribuir com a indústria da mobilidade para o aumento da eficiência energética, redução do consumo de combustível e de emissões de motores a combustão interna.

São 800 m² dedicados à tribologia e engenharia de superfícies de motores a combustão interna, projetados para operação multiescala, com 8 tribômetros capazes de caracterizar desde o desempenho de contatos simples até o comportamento tribológico de componentes funcionando em condições reais de operação do motor, proporcionando um amplo portfólio de possibilidades.

Dentre essas possibilidades, destacam-se: 

• A simulação de diferentes sistemas tribológicos em diferentes configurações de movimentação (tribômetros ring-on-flat e pin on disc, eixos paralelos, eixos cruzados), e em diferentes condições de lubrificação podendo ser adaptadas à realidade de cada cliente;
• A caracterização do contato entre pino de pistão e biela (tribômetro: conrod/piston pin) e a influência de diferentes parâmetros de revestimento e lubrificação; simulação do contato entre o came e diferentes contrapartes do comando de válvulas (tribômetro: motored monocam), como tuchos, finger followers ou balancins;
• Caracterização do desgaste de componentes de valvetrain (tribômetro: motored valvetrain) através de ensaios de durabilidade de longo prazo;
• Simulação do contato de mancais do virabrequim em condições reais de operação (tribômetro: jornal bearing);
• Simulação do contato entre a camisa do cilindro, o pistão e os anéis do pistão em condições reais de funcionamento de um motor a combustão interna e em diferentes configurações (lubrificação, tamanho, perfil, revestimento), permitindo realizar diferentes medições em um ciclo de combustão completo (tribômetros: fired floating liner monocylinder  e piston rings/cylinder liner model).

Sendo uma excelente opção para as ações de P&D do mercado automotivo focadas em engenharia de superfícies e tribologia de motores a combustão interna,  no Brasil e no mundo, a plataforma ICE-T disponibiliza às empresas três modalidades de acesso: prestação de serviços para a realização de testes-padrão, contrato de colaboração de médio/longo prazo visando o codesenvolvimento de testes personalizados, ou aluguel de tribômetros permitindo a realização de estudos específicos pela equipe dos próprios clientes com treinamentos e suporte de especialistas do ICE-T.

Para mais informações sobre a plataforma ICE-T e sua estrutura de desenvolvimento e de ensaios tribológicos, converse com nossos engenheiros!

Fontes:
⁽¹⁾Simpósio SAE Brasil de Powertrain, 16, 2018, Campinas. Silva, V. Sr. Analyst. RESULTADOS INOVAR AUTO E PERSPECTIVAS PARA O ROTA 2030.

⁽²⁾Tomanik, E. Dr.; Zabeu, C. Prof. Dr. Novas tecnologias visando aumento de eficiência energética: Uma perspectiva da comissão de motores Otto da SAE. São Caetano do Sul, 2019.

Autores: 
Grupo HEF