Publicado em 09 de abril de 2020 por Mecânica de Comunicação

Ferramentas simulam o consumo de combustível durante o projeto de um novo veículo

Os problemas ambientais, climáticos e de saúde pública se intensificaram nas últimas décadas por diversos fatores, incluindo o aumento do número da frota de automóveis. Como resultado, legislações foram introduzidas mundialmente a fim de controlar o nível de emissão de vários poluentes comumente produzidos por veículos automotores (incluindo CO, HC e NOx). 

Desse modo, com o propósito de contribuir para a redução das emissões, muitos estudos para aumentar a eficiência energética dos trens de força utilizados em veículos automotores são realizados. Isso porque parte destes trens de força apresentam alternativas aos motores de combustão interna. Paralelamente, ainda se buscam melhorias para os motores de combustão interna, tecnologia atualmente predominante e que dificilmente será abandonada nos próximos anos. 

Nesse sentido, o aumento da eficiência energética do trem de força reduz a emissão de poluentes provenientes da queima incompleta na câmara de combustão assim como o consumo de combustível que está diretamente ligado ao volume total de emissões de poluentes.

A fim de reduzir custos de desenvolvimento e pesquisa, principalmente no estágio inicial de um projeto, existe grande necessidade de ferramentas de cálculo flexíveis e de custo baixo para prever se a proposta do projeto gerará o desempenho esperado em relação a consumo de combustível, desempenho em retomada de velocidade sem troca de marcha, etc. 

A proposta pode ser desde uma alteração simples como uma criação de um novo trem de força. A medição oficial de consumo de combustível é realizada respeitando um ciclo pré-determinado por normas especificadas pelos órgãos regulamentadores de cada país. Como esses ciclos são todos reproduzidos em dinamômetro de chassi é possível utilizar apenas a teoria de dinâmica veicular longitudinal para conduzir a simulação. Além da possibilidade de desconsiderar ainda os fenômenos de guinada e mergulho que ocorrem durante as acelerações e desacelerações respectivamente.

Uma das metodologias pode utilizar os ciclos de consumo urbano e rodoviário regulamentados pela norma Veículos Rodoviários Automotores Leves – Medição de Consumo de Combustível – Método de Ensaio da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) de número NBR 7024:2010. A norma brasileira utiliza o mesmo perfil de velocidade em função do tempo que a norma norte americana, regulamentada pela Environmental Protection Agency (EPA), que são conhecidos por FTP-75 (ciclo urbano) e HWFET (ciclo rodoviário). 

Devido à simplicidade dessa metodologia, é possível fazer a seleção ou alteração do trem de força antes mesmo de qualquer modelo matemático em CAD do veículo, desde que dados sobre o desempenho dos motores e transmissões propostos estejam disponíveis, calculados ou estimados.

Essa metodologia trouxe uma análise de consumo de combustível confiável em estágios preliminares de um desenvolvimento, onde poucos dados estão disponíveis. Predizendo estes valores com antecedência e selecionando corretamente o trem de força no início do projeto, há redução do tempo de desenvolvimento e do custo total do projeto, evitando possíveis protótipos e testes. Também se torna possível analisar antecipadamente a influência de certos acessórios do motor sobre o consumo de combustível, assim como ajudar na definição das melhores velocidades de troca de marcha. 

As considerações acima foram extraídas da dissertação de mestrado Metodologia para Simulação do Consumo de Combustível em Veículos Automotores, defendida por Marcio Augusto Pereira Pellegrino, no Centro Universitário da FEI, sob orientação do professor Paulo Eduardo Batista de Mello.