A tecnologia dos motores flex
Dando continuidade ao nosso tópico sobre motores de combustão interna e seus combustíveis, falarei este mês sobre a grande alternativa que foi o investimento da indústria automobilística em motores capazes de funcionar com mais de um combustível.
A falta de álcool no terceiro trimestre de 1989 não parecia ter afetado tanto a credibilidade dos motores que o utilizavam, tanto que nos anos seguintes a produção de carros a álcool continuou crescendo... e num ritmo espantoso. Em 1990, 1991, 1992 e 1993 foram vendidos 70.250, 129.139, 164.240, 227.289 veículos, respectivamente, segundo os relatórios da Anfavea. A partir daí, com a chegada do carro de 1-litro, começou a queda, com 119.203 carros a álcool produzidos em 1994. Foi apenas a partir de 1995 que as vendas despencaram.
O problema é que nesta equação, não se faz uma simples operação de 2+2=4. Os preços do petróleo e derivados oscila. A oferta também. Pior ainda é o caso do álcool, que depende da produção de cana de açúcar, da variação do preço não apenas do álcool, mas também do açúcar. Afinal, o produtor vai querer ganhar o máximo possível, o que pode provocar falta de combustível e elevação dos preços. O problema é que ou o motor funcionava com gasolina, ou o motor funcionava com álcool. Como não tinha jeito de fazer um carro com dois motores e dois tanques de combustível, era preciso encontrar uma solução.
Os engenheiros brasileiros foram buscar a solução no início do século XX. A "flexibilidade" de se abastecer o mesmo tanque com combustível de origem fóssil, de origem vegetal ou mistura dos dois foi feita por volta de 1910. Henry Ford e seu fantástico 'Ford T' – logo seguido por alguns concorrentes – passaram a usar um ou outro combustível (etanol à base de milho). Preço da gasolina caiu e a experiência, abandonada. Ainda nos EUA, a ideia voltou em 1991, com o uso do metanol (o combustível dos carros da Fórmula Indy) em pequenas frotas.
Gasolina x Álcool? Por que não fazê-los funcionar juntos?
Na década de 1980, tendo que enfrentar os altos preços dos derivados do petróleo, os países industrializados lançaram diversas iniciativas para promover o uso de combustíveis alternativos. Contudo, havia o desafio de convencer as montadoras a desenvolver veículos para combustíveis que ainda não existiam no mercado e, por outro lado, estimular a produção de combustíveis alternativos para um mercado consumidor que ainda não existia.
Surgiu, então, a ideia de se produzir um veículo com o motor à gasolina, mas que também pudesse consumir um combustível alternativo nas regiões onde o produto estivesse disponível. Estados Unidos, Europa e Japão investiram esforços de pesquisa na ideia, pensando inicialmente na mistura de 85% metanol e 15% de gasolina (M85) como o combustível alternativo de preferência.
Estimulado por uma legislação federal que dava incentivos para as montadoras que desenvolvem veículos para combustíveis alternativos. Em 1992, a General Motors nos EUA lançou nos EUA o sedan Lumina, primeiro veículo Flex produzido em escala industrial. Posteriormente, em 1995, se verificou que a substituição do metanol pelo etanol na mistura seria vantajosa sob diversos aspectos e a formulação 85% etanol e 15% de gasolina (E85) se consolidou como referência. Em seguida, no ano de 1996, a Ford lançou o Ford Taurus como seu primeiro carro flex de série, já com etanol.
O Sedan Lumina, da General Motors foi o primeiro carro fabricado para rodar com a mistura álcool/gasolina.
Apesar da tecnologia Flex não ter sido originalmente desenvolvida no Brasil, foi aqui que ela foi aperfeiçoada, permitiu o uso de 100% de etanol e ganhou popularidade, ultrapassando em vendas o mercado desses veículos nos EUA. Um dos fatores que contribuiu para isso foi a existência de uma ampla rede de abastecimento de etanol no país, enquanto a infraestrutura de distribuição do E85 nos EUA ainda é muito limitada.
O que tornou possível a criação do motor flex foi o advento do gerenciamento eletrônico do motor, um processo lento iniciado na segunda metade dos anos 1970 que se aperfeiçoaria e se consagraria dez anos depois. A formação da mistura ar-combustível não obedecia mais a princípios físicos do funcionamento do carburador, mas mediante um volume de combustível injetado segundo a determinação de um computador chamado módulo de controle eletrônico (ECM, a sigla em inglês).
Abastecendo o ECM de uma série de informações acerca do funcionamento do motor para calcular o combustível a ser injetado respeitando a relação ar-combustível ideal, ou relação estequiométrica, em que o combustível é aproveitado da melhor maneira possível por não haver falta nem excesso de ar, foi possível fazer o equilíbrio entre as partes para que o motor funcionasse. A relação estequiométrica da gasolina é de 14,7 partes de ar para 1 parte de combustível e escreve 14,7:1; a do etanol, 9:1, por este conter uma molécula de oxigênio (fórmula molecular C2H5OH; a da gasolina é C8H18).
O E85 foi a tentativa dos norte americanos de fazer uma mudança de hábitos por lá. Não funcionou tão bem.
Entre essas informações estão o quanto o acelerador está aberto, as rotações por minuto do motor (rpm), a pressão no coletor de admissão, a temperatura do ar que o motor admite e a do líquido arrefecedor, todas obtidas mediante sensores específicos. Ou seja, o desenvolvimento do sistema para o mercado brasileiro ultrapassou as exigências que o mercado norte americano.
Aqui no Brasil, depois da crise de escassez de etanol em 1989/90, a Bosch apresentou um Chevrolet Omega de 2 litros com a tecnologia flex, mas o sistema de reconhecimento de combustível era caro e lento. O projeto só avançou depois de quatro anos, ao se descobrir que a sonda lambda (sensor de oxigênio) servia bem para identificar e gerenciar o tipo de combustível. A Volkswagen decidiu apostar na tecnologia. Motores de 1 litro representavam quase 70% das vendas à época e, assim, a fábrica escolheu o de 1,6 litros por precaução. Como a Bosch fornecia sistemas de injeção para os motores VW de menor cilindrada, a Magnetti Marelli acabou por receber a primazia.
Um dos grandes desafios do motor flex era fazer o motor "identificar" o combustível que nele estava chegando.
O sistema de identificação de combustível até então, tinha um problema que atormentava os engenheiros: era muito lento. O veículo chegava a andar um ou dois quilômetros "usando o combustível errado", até que a relação ar-combustível fosse finalmente corrigida. Além do incômodo de o carro funcionar mal nesse ínterim, isso fazia aumentar as emissões pelo escapamento.
O desenvolvimento do Módulo de Gerenciamento do Motor e ação do sensor de oxigênio otimizaram o processo.
O primeiro carro flexível no Brasil foi o Volkswagen Gol Total Flex, lançado em março de 2003. De lá para cá a produção dessas versões flex aumentou vertiginosamente - hoje representam 86,2% das vendas de automóveis e comerciais leves no mercado interno. Em junho de 2007 as vendas totais já acumulavam 3,2 milhões de veículos flex, conforme os dados da Anfavea. Hoje dificilmente é possível comprar um carro nacional que não seja flex. O número de veículos bicombustíveis vendidos no Brasil ultrapassa a casa dos 90% da frota, apesar do apelo do motor flex ter diminuído quando o preço dos dois combustíveis se aproximou. A opção pelo etanol caiu drasticamente depois de 2009.
Quando foi reincentivado, o programa do álcool – já chamado de etanol – tinha como ferramenta de marketing o menor efeito poluidor do combustível de origem vegetal. Isso hoje ainda atrai poucos consumidores. Enquanto o governo patina na estratégia do uso do combustível renovável, o efeito se vê nas montadoras: A partida dos motores sem auxílio de gasolina em dias frios, por exemplo, só surgiu em produção seriada em 2011, e em alguns modelos. Hoje já mais comum.
Atualmente, mais de 90% das vendas de automóveis é com motores flex;
Graças ao novo regime automobilístico Inovar-Auto e seus objetivos de menor consumo de combustível haverá avanços até 2017. A meta compulsória é cortar o consumo médio da frota à venda de cada fabricante em 12,5% sobre 2012. A meta incentivada (até 2 pontos percentuais a menos de IPI) chega a quase 19%. Alcançar essa referência, equivalente à da Europa em 2015, obrigará a investir além dos motores.
Um grande passo – a injeção direta de combustível em motores flex – apresentou um potencial de corte de consumo em até 10%. Com uso eventual de turbocompressor, o ganho pode ser ainda maior com etanol. Significa que mesmo que o combustível vegetal custe 75% (talvez até 80%) do preço da gasolina, ainda será viável sua escolha na hora de abastecer. Hoje, a referência é de 70%.
A tecnologia não para de avançar e a busca, agora, é fazer o álcool render mais, produzindo mais energia no motor.
Apesar de toda esta "flexibilidade", para quem faz uso do automóvel como ferramenta de trabalho – os taxistas – o valor do combustível na bomba em nosso país continua sendo um limitador de ganho e um elevador de tarifas. No final da década passada, um novo combustível entrou no leque de opções do motorista brasileiro: o gás natural veicular! Mas este é o assunto da nossa próxima coluna.