Contextualização

Com a constante necessidade de atender as leis de emissões cada vez mais rigorosas, vêm surgindo diversos conceitos e tecnologias para redução de emissões e consumo de combustível. No Brasil, além do downsizing da sobre alimentação e da injeção direta de combustível, o uso do etanol como combustível contribui para a redução de emissões não só durante a combustão, mas também durante sua produção, devido à baixa geração de CO2, porém sua utilização não é tão expressiva quanto da gasolina. Isso se deve ao fato de que o consumo específico do etanol é superior ao da gasolina, assim em grande parte das situações o uso do etanol, de um ponto de vista econômico, não é vantajoso para o usuário.

Escopo & Clientes

O projeto tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema com base no uso de combustíveis renováveis como uma alternativa para uma mobilidade mais limpa, através de um modelo de combustão que permita um aumento da taxa de compressão, acarretando em uma maior eficiência térmica. Identificam-se os possíveis clientes como sendo as montadoras de automóveis, fabricantes de motores e equipes de competição.

Solução Proposta

Para se obter um sistema que opere com uma maior taxa de compressão e permita o uso de gasolina e etanol, foi adotado como hipótese, pelo Projeto SHI, que um modelo de combustão que alterne entre os ciclos Otto e Diesel pode trazer uma maior eficiência térmica, proporcionando uma maior competitividade entre os combustíveis.

Caminho de Desenvolvimento

Para o início do projeto foi feito um estudo para compreender as necessidades de mudança das matrizes energéticas do mundo e especial do Brasil, ênfase do trabalho.

Para a definição do escopo, foi necessária uma análise do cenário atual, assim podendo-se identificar o problema ao qual se deseja solucionar, que é o limite da taxa de compressão, operando com ignição por faísca, para evitar a detonação com gasolina.

Foi feita a avaliação Rápida de Negócio, que é uma ferramenta utilizada para analisar a viabilidade de um produto ou negócio num determinado mercado identificando possíveis clientes e por quais motivos estes estariam dispostos a pagar pelo produto; um benchmarking, que é o processo de comparação de produtos, serviços ou processos de uma organização com os de organizações conhecidas como líderes no mercado nos aspectos que se deseja comparar; Matriz de Decisão, para auxiliar numa tomada de decisão, revelando qual opção é preferível; e foram utilizadas diversas ferramentas de engenharia para o desenvolvimento do projeto, como Storyboard, Boundary Diagram, Engenharia Reversa, Value Analysis, FAST, P-Diagram e DFMEA.

Foi definido um Target teórico, definindo as metas e objetivos a serem alcançados.

A partir do CAD do cabeçote, previamente escaneado pelo grupo Spark-D, foi feito o modelamento da câmara de combustão em sua totalidade e foram feitas simulações computacionais, através do ANSYS Fluent e do AVL Boost, para testas e validar os efeitos causados pela variação da temperatura na parede dos cilindros e pela utilização de dois modos de combustão.

Por fim, foram apresentados os resultados, os custos, estimativa de payback, Business Model Canvas e as conclusões.

Sistema SHI – Benefícios

Com o sistema, haverá uma maior competitividade entre os combustíveis fósseis (Diesel e Gasolina) e o biocombustível nacional (Etanol), devido ao aumento da eficiência térmica e resultando no incentivo a uma fonte de energia limpa e renovável, contribuição na redução das emissões de gases de efeito estufa, adequação às diretrizes do Rota 2030 e redução do imposto pago pelas montadoras em troca de maior eficiência com etanol.