Aramco? Sim, a maior companhia de petróleo do mundo, baseada ba Arábia Saudita, é quem está por trás do projeto de um motor a combustão inovador, batizado de DHE (Dedicated Hybrid Engine, ou Motor Híbrido Dedicado). A empresa tem um interesse gigantesco em manter os motores a combustão vivos e criou aquele que seria o motor ideal para um carro híbrido.
A gigante saudita detém 10% da Horse Powertrain, a joint venture formada após a Renault e a Geely (dona da Volvo) unirem suas operações de motores a combustão (as montadoras dividem os 90% restantes). Porém, o DHE é um projeto independente, criado no centro de pesquisa da empresa em Detroit, sem reaproveitar outros motores na prateleira.
O motor DHE é um três cilindros 1.6 que rompe com as convenções da indústria ao utilizar um bloco fundido em peça única (monobloco). É um motor sem cabeçote separado, o que corta severas etapas de usinagem e montagem nas linhas de produção. A simplificação atinge também o comando de válvulas, que fica alocado dentro do bloco e opera apenas duas válvulas por cilindro, sem qualquer tipo de variação de abertura ou tempo. Segundo a empresa, o motor tem apenas 175 peças no total, muito menos que qualquer outro motor moderno.
Eficiência térmica e atrito reduzido
A redução de componentes exigiu da engenharia a aplicação de soluções para mitigar o atrito interno. O virabrequim, o comando e as bielas abandonam as tradicionais bronzinas (mancais de deslizamento) e passam a rodar sobre rolamentos. Além disso, o eixo possui um deslocamento de 1,2 cm em relação ao centro dos cilindros, o que foi feito só para diminuir a carga lateral sobre os pistões durante o trabalho.
Para elevar o rendimento mecânico, a câmara de combustão tem desenho subquadrado, medindo 8,2 cm de diâmetro e 10,1 cm de curso, o que reduz a perda de calor. O sistema mescla injeção direta e indireta (ou seja, dentro da câmara e no duto de admissão), adota recirculação de gases de escape resfriados (EGR) e trabalha com atraso no fechamento das válvulas de admissão (ciclo Miller/Atkinson).
Arquitetura com apoio elétrico
A transmissão patenteada adota uma configuração distante dos conhecidos transeixos híbridos. O conceito emprega um conjunto de engrenagens planetárias acoplado a um motor-gerador instalado em cada extremidade do virabrequim. A engrenagem central (solar) é ligada ao motor a combustão, que atua prioritariamente como um gerador, enquanto o anel externo se conecta diretamente ao motor elétrico responsável pela tração do carro.
Uma atualização futura para motores elétricos de fluxo axial já está prevista, o que encolheria ainda mais a largura do conjunto DHE. Todo o sistema divide o mesmo óleo lubrificante.
Este motor foi feito para tirar proveito do ciclo de trabalho dos híbridos plenos (HEV), que têm apoio de motores elétricos quando há necessidade de torque em baixas rotações ou potência máxima em altas rotações. Neste caso, o motor DHE pode funcionar por longos períodos em uma verdadeira “ilha de eficiência” em seu gráfico de operação.
Com essa receita, a fabricante estima que o conjunto atinja uma eficiência térmica entre 41% e 42%. Todo o funcionamento de periféricos, incluindo a bomba de água, é tocado por sistemas elétricos que não “pesam” no motor a combustão. Por isso, também é um motor sem correia de acessórios.
E há espaço para evoluir: a engenharia da Aramco prevê no futuro uma ignição por pré-câmara (tipo Mahle), o aumento da taxa de compressão de 13:1 para 15:1, a troca do turbo convencional por um e-booster elétrico e, claro, a opção de queima de hidrogênio.
O uso desse esquema duplo nas pontas do motor elimina a necessidade de um diferencial mecânico para distribuir a força às rodas. Pelos relatórios apresentados pela Aramco, o veículo é capaz de rodar tanto com o motor a combustão desligado ou ligado, ao contrário dos motores convencionais. Essa característica torna o bloco apto a funcionar tanto em híbridos plenos (HEV) quanto em sistemas plug-in (PHEV) usados como extensores de autonomia.
Modularidade Bizarra: do 1.1 ao V6
O 1.6 de três cilindros testado em um sedã médio revelou falta de fôlego em subidas íngremes, o que levou à criação de uma versão turbo. Mas a grande jogada é a modularidade.
A Aramco prevê uma família inteira de motores usando essa mesma câmara de combustão, incluindo um modesto dois cilindros contrapostos 1.1 litro, e os exóticos V4 de 2.1 litros e V6 de 3.2 litros. Como não há cabeçote, os motores em V são criados basicamente parafusando dois monoblocos juntos. E tem mais: graças ao sistema de lubrificação por cárter seco, é possível literalmente deitar o motor para que ele caiba sob o assoalho em veículos com tração integral longitudinal.
Eliminar o cabeçote destrói os altos custos de usinagem e linha de montagem das fábricas. É verdade que usar rolamentos no virabrequim é mais caro que mancais comuns, e que a arquitetura exige o dobro de motores elétricos. No entanto, se a potência combinada empatar com a de um Prius, cada motor elétrico da Aramco pode ser substancialmente menor, economizando uma fortuna em ímãs de terras-raras.
Os cálculos da engenharia apontam que o 1.6 aspirado reduziria o consumo em 35% por um custo adicional de produção de US$ 3.800 em relação a um quatro-cilindros tradicional de um sedã médio. Já a aplicação do V6 em um SUV médio adicionaria US$ 4.080 à conta.
Segundo a Aramco, seu motor ainda consegue entregar alguns pontos percentuais a mais de economia de combustível custando cerca de 20% menos do que a montagem de um sistema híbrido completo tradicional. Agora, a petroleira começa a bater na porta das montadoras para vender sua tecnologia. Se ela vai chegar às ruas ou ficar nos laboratórios, é uma cena dos próximos capítulos.