A secção dos híbridos a GPL

rdd48856 · Mensagem por **rdd48856** » 03 out 2016, 21:28

Dada a recente explosão de veículos híbridos no mercado, sendo que uma marca, a Toyota, já tem mesmo essa opção disponível em quase toda a gama, tornou-se pertinente a abertura desta secção, para a qual irei migrar todos os tópicos que estejam relacionadas com a conversão de veículos híbridos a gasolina para GPL.

Esta secção servirá para agregar a informação disponível no fórum sobre veículos híbridos a GPL (neste caso tri-híbridos: gasolina-GPL-elétricos).

Começo com uma pequena introdução histórica, seguida da caracterização dos vários tipos de híbridos.

Irei abordar mais profundamente a vertente do motor térmico, pois em relação às baterias e motores/geradores elétricos existem outros fóruns mais especializados.

No final do século XIX e princípios do século XX foram fabricados vários híbridos.
Mas foi a partir dos anos 70, com os choques petrolíferos de 1973 e 1979 que os híbridos voltaram a ser alvo de projetos de investigação e desenvolvimento sobretudo nos Estados Unidos. Foi também nesta década que a Toyota apresentou 2 concept cars híbridos, embora não muito eficientes, porque utilizavam turbinas a querosene pouco eficientes, para a carga das baterias.

Em 1997 é apresentado pela Toyota o primeiro híbrido produzido em série nos tempos modernos: o Prius.

Tipos de híbridos:

Série

O motor de combustão interna está mecanicamente ligado ao alternador e tem como única função fornecer energia elétrica ao motor elétrico e/ou às baterias. É o caso dos híbridos mais simples com extensor de autonomia. Neste último caso o motor de combustão interna é escolhido sobretudo pelo seu tamanho, peso e custo reduzidos, em detrimento da eficiência e do tempo de vida útil, uma vez que será o motor secundário. Em princípio num veículo com esta filosofia não fará sentido económico a sua conversão para GPL(a menos que recorram muito ao motor térmico).

Paralelo

Quer o motor de combustão interna, quer o motor elétrico, fornecem energia mecânica às rodas. É utilizado por exemplo pelo Integrated Motor Assist (IMA) da Honda. O papel do motor elétrico aqui é sobretudo o de recuperar energia nas travagens e de assistir o motor elétrico nas recuperações e acelerações, permitindo a utilização de motores de combustão mais pequenos e que trabalharão mais vezes perto da sua zona de eficiência máxima. As vantagens deste tipo de híbridos notam-se sobretudo na cidade, sendo em A.E. bastante mais limitadas. A sua conversão faz sentido, quer do ponto de vista técnico, quer do ponto de vista económico.

Série/Paralelo

É ainda possível uma combinação destes tipos em que uma caixa de transferência permite que o motor de combustão interna envie energia mecânica para o motor elétrico, passando este a funcionar como alternador e carregando as baterias. É este o tipo de híbrido mais utilizado, por exemplo no sistema Hybrid Synergy Drive(HSD) da Toyota. O Chevolet Volt/Opel Ampera acima de 110Km/h também liga mecanicamente o motor de combustão interna às rodas, pelo que poderá ser incluído nesta categoria.

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Os veículos híbridos mais adequados para a conversão para GPL são veículos equipados com motores com ciclos expandidos (habitualmente designados “ciclo Atkison modificado”).

Vou pois explicar brevemente em que consistem estes ciclos expandidos.

Num ciclo Otto a fase de compressão tem a mesma extensão que a fase de compressão.

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No motor Atkison original, através de um mecanismo de cambota complexo, a fase de expansão era superior à fase de compressão.

Presentemente é conseguido algo de semelhante mantendo a válvula de admissão aberta, depois do pistão iniciar a compressão. Desta forma uma parte da mistura combustível é devolvida ao coletor de admissão. Enquanto a válvula de admissão está aberta, o pistão praticamente não realiza trabalho, pois a pressão é mínima. Desta forma é como se a fase de compressão só se iniciasse verdadeiramente quando a válvula fecha, ou seja o deslocamento efetuado pelo pistão durante a fase de compressão é menor do que durante a fase de expansão, tal como no motor original de Atkison, mas sem a complexidade que lhe era inerente.

Mas qual a vantagem de uma fase de expansão mais longa do que a de compressão? Num ciclo Otto os gases de escape são libertados ainda com uma entalpia elevada (pressão e temperatura elevadas). Assim, se prolongarmos a fase de expansão, mais energia é convertida em trabalho.

O problema é que um motor assim teria uma potência e um binário baixos, sobretudo a baixa rotação. E é aqui que entra o motor elétrico, suplementando o térmico e atirando-o rapidamente para a sua zona de boa eficiência.

O último melhoramento introduzido neste design é a introdução da injeção direta (no Hyundai Ionic Hybrid ), que impede que o combustível seja devolvido ao coletor de admissão, utilizando-o na totalidade para arrefecer a carga.

A eficiência termodinâmica deste último motor, bem como a do Prius 4G, é de 40%, um valor superior a um motor Diesel, com o tratamento dos gases de escape efetuado com um simples e barato catalisador de 3 vias.

Conversão de veículos híbridos para GPL:

Tanto quanto sei a 1ª conversão de um veículo híbrido para GPL foi a de um Toyota Prius:

https://forum.autogas.pt/forum/viewtopi ... 134&p=2910

A conversão de híbridos com motores que funcionam com o ciclo Atkison tem a vantagem de, uma vez que a temperatura dos gases de escape é mais reduzida, diminuir a probabilidade de recessão das sedes das válvulas (VSR). Além disso a utilização da caixas de variação contínua limita a rotação do motor mesmo em A.E., diminuindo ainda mais a probabilidade de tal fenómeno ocorrer.

Já o primeiro veículo híbrido de produção em série a GPL de origem foi o Hyundai Elantra Hybrid LPI, equipado com injeção líquida. Foi vendido somente na Coreia do Sul. Era um Híbrido do tipo paralelo, mas em que o motor elétrico não permitia movimentar o veículo sozinho.

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