Veículos Híbridos

Entenda como funciona o sistema híbrido.

Eles não são novidade no mercado, mas só agora estão em alta. O Ford Fusion Hybrid foi o primeiro carro híbrido a ser vendido no Brasil, em 2012. Hoje, é possível encontrar por aqui mais de dez modelos que adotam essa tecnologia.

Eles funcionam com dois tipos motores: um elétrico e outro movido a combustão, seja etanol (a partir do novo Toyota Corolla) ou gasolina. A configuração mais comum é aquela em que ambos atuam no eixo dianteiro (caso do Prius e do Fusion). Mas outros se valem do motor elétrico no eixo traseiro para ter tração integral sem a necessidade do cardã, que aumenta a perda mecânica e o consumo, como é o caso do Volvo XC60 e família. 

Também há um caso raro: alguns carros “elétricos” utilizam um pequeno motor a gasolina para recarregar as baterias e aumentar a autonomia, exemplo do BMW i3. 

Para entender melhor o funcionamento desses veículos, segue instruções fornecidas por Edson Orikassa, gerente de assuntos governamentais e regulamentação veicular da Toyota.

Cada motor tem funções diferentes. O propulsor a combustão tem como objetivo a movimentação do veículo e atua sobretudo quando há alta demanda de potência ou torque – situação de aclives e alta velocidade, por exemplo.

Orikassa explica que, quando o sistema central do veículo reconhece que as baterias do motor elétrico está baixa, a combustão entra em ação até com o carro parado ou no trânsito e ajuda a recarregar a energia.  Por sua vez, é a eletricidade que atua para tirar o veículo da inércia. Na hora que você dá a partida, o silêncio é a resposta, mas o fôlego para rodar apenas com o motor elétrico — em situações de baixa demanda — é curto. Híbridos convencionais percorrem poucos quilômetros nesse modo.

Um dos principais — e mais importantes — componentes de um híbrido é o gerador. Ele é responsável por transformar a energia cinética que vêm do motor a combustão em energia elétrica, que será usada pelo segundo motor. Essa conversão ocorre em frenagens e quando o carro está andando sem aceleração.

Quando as contas não batem, o problema não está na matemática

Em relação à potência, o lógico seria pensar que para calcular a potência total do carro basta somar as potências de cada motor, certo? Não. Segundo Edson, os carros híbridos têm uma condição que não trabalha com os motores na potência máxima.

A força que um carro híbrido pode atingir é uma estimativa feita a partir do funcionamento no qual os motores trabalhariam em um modo de máxima eficiência. Tomando como exemplo o novo Corolla: ele conta com um motor elétrico de 72 cv outro a combustão flex 1.8 de quatro cilindros, 98 cv e 14,5 kgfm. Juntos, são capazes de gerar 122 cv. O valor resultante é 48 cv menor do que a soma total das duas potências.

Um dos principais — e mais importantes — componentes de um híbrido é o gerador. Ele é responsável por transformar a energia cinética que vêm do motor a combustão em energia elétrica, que será usada pelo segundo motor. Essa conversão ocorre em frenagens e quando o carro está andando sem aceleração.

Quando as contas não batem, o problema não está na matemática

Em relação à potência, o lógico seria pensar que para calcular a potência total do carro basta somar as potências de cada motor, certo? Não. Segundo Edson, os carros híbridos têm uma condição que não trabalha com os motores na potência máxima.

A força que um carro híbrido pode atingir é uma estimativa feita a partir do funcionamento no qual os motores trabalhariam em um modo de máxima eficiência. Tomando como exemplo o novo Corolla: ele conta com um motor elétrico de 72 cv outro a combustão flex 1.8 de quatro cilindros, 98 cv e 14,5 kgfm. Juntos, são capazes de gerar 122 cv. O valor resultante é 48 cv menor do que a soma total das duas potências.

Ao mesclar os sistemas anteriores, temos o híbrido misto: ele combina as características do sistema paralelo e em série. O alvo é sempre a atingir máxima eficiência, não importando qual motor será utilizado na movimentação do carro. 

O plug-in Os híbridos do tipo plug-in tem como diferencial um plugue que permite a conexão do carro à tomada. Através de um cabo, é possível alimentar a bateria através de uma fonte de energia doméstica (ou de recarga rápida).

A vantagem sobre o full hybrid (ou híbrido total) está na bateria com maior capacidade – que pode armazenar e acumular mais energia. Além do motor a eletricidade mais forte. Deste modo, o carro consegue percorrer distâncias maiores utilizando apenas o motor elétrico, aponta o porta-voz da Toyota.

Outro ponto forte é o consumo de combustível: cai quase pela metade.

Vale ressaltar que “fora da tomada” ele é um híbrido como qualquer outro. A função do plug-in é apenas ser uma opção alternativa à recarga da bateria.

Ciclo de Atkinson X Otto

O ciclo Otto é comum aos carros que trabalham unicamente com motorização a combustão. Nesse sistema, pistões e bielas são conectados ao virabrequim, operando em um ciclo de quatro tempos. A cada ciclo completo (ou um giro total do virabrequim), há quatro movimentos separados nas fases de admissão, compressão, combustão e exaustão.

Já o chamado ciclo Atkinson, presente em carros híbridos, utiliza a mesma base do Otto e busca a eficiência máxima na queima do combustível. Porém, o primeiro gera menos torque e menos potência. A diferença está na primeira fase do ciclo. No ciclo Otto, as válvulas de admissão se fecham quando o pistão atinge o fundo e, logo em seguida, inicia-se a fase de compressão. No ciclo Atkinson, as válvulas de admissão só se fecham após o pistão começar a subir novamente.

Assim, parte do combustível e do ar que foi levado retorna ao consumo. O motor é capaz de transferir mais energia da combustão do ar e combustível para o movimento do pistão, atrasando o início da compressão.

Para realizar a conversão de energia da gasolina ou do diesel queimado durante o movimento do pistão sem que haja desperdício, a pressão do cilindro e a temperatura no momento em que pistão atinge o fundo é menor do que a de motor convencional.