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“Motores de máquinas agrícolas: Eletrônicos,
novas tecnologias e combustíveis
José Fernando Schlosser
NEMA - UFSM
I SIMAPSimpósio Mato-Grossense de
mecanização agrícola24 e 25 de maio de 2018
2
01/06/2018 3
Motores para uso agrícola
4/68Réussir, 2014
Características dos motores
• Uso de Diesel como combustível (século XIX)• Potência obtida a regime baixo de rotação• Torque elevado em médias rotações• Ambiente de funcionamento agressivo (pó,
temperaturas, carga elevada e variável)• Séries curtas de fabricação (famílias)• Restrição para emissões de poluentes (normas)• Potência específica entre 11 e 20 kW/litro• Bloco estrutural, largura reduzida (raio de giro)• Volume entre 0,9 e 1,4 litros/cilindros
Funcionamento do motor Diesel
Dante Giacosa, 1986
Dante Giacosa, 1986
Desafios:1) Melhorar eficiência
termodinâmica2) Diminuir o consumo3) Diminuir emissões
Ponto de injeção:1) Variável com o regime
de rotações2) Injeção eletrônica
Cemagref, 1996
Cruzamento das válvulas:1) Favorece o enchimento dos
cilindros – Maior potência em altas rotações
2) Desfavorece o torque em baixas rotações
Fim do comando de válvulas: Eletrônica
Motor sobre alimentado por turbo
compressor
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
1250 1400 1550 1700 1850 2000 2150 2300
Po
tên
cia
(kW
)
Rotações do motor (rpm)
Sem Turbo Com Turbo Com Turbo + Conf. Bomba
70,00
74,00
78,00
82,00
86,00
90,00
94,00
98,00
102,00
1250 1400 1550 1700 1850 2000 2150 2300
Ru
ído
(kW
)
Rotações do motor (rpm)
Sem Turbo Com Turbo Com Turbo + Conf. Bomba
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
400,00
1250 1400 1550 1700 1850 2000 2150 2300
Torq
ue
(N
.m)
Rotações do motor (rpm)
Sem Turbo Com Turbo Com Turbo + Conf. Bomba
363,93 N.m (31,7%)
6%
68,53 kW (32,9%)
1,26%
Depois da adição do turbo e do serviço realizado nabomba, Sims et al. (1990) encontrou um aumento de22,2% de potência.
Um motor com turbo compressor, com pressão deadmissão de 1.6 bar, pode obter um incremento depotência de 15% em relação a aspiração natural(MÁRQUEZ, 2006).
Farias, M.S de, 2011
Commom rail
• Fiat inventa em 1985 e encarrega Bosch desenvolve. Primeiro nos automóveis, após em motores Diesel.
• É um sistema de injeção à alta pressão, com injeção controlada eletronicamente nos bicos.
• Flauta armazena pressão (próximo aos 1500 bar)
• Vantagens: Pressão de injeção independe do regime de giro e da vazão de injeção.
Massey Ferguson, 2010
Relação Potência x Rotação
Márquez, L. 2014
Relação Potência x volume
Márquez, L. 2014
Downsizing:Forma de reduzir consumo e emissõesAumento da potência específica
Famílias de motores
Lll
Másquemaquinas. 2018
Sistemas de controle de emissões
16/68
EGR – Exhaust Gas Recirculation
Renius, 2010 DPF – Filtro de partículas
SCR – Selective Catalytic Reduction
RESOLUÇÃO No 433, DE 13 DE JULHO DE 2011Publicada no DOU nº 134, de 14/07/2011, pág. 69(Complementa a Resolução nº 297, de 2002).
Dispõe sobre a inclusão no Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores - PROCONVE e estabelece limites máximos de emissão de ruídos para máquinas agrícolas e rodoviárias novas.
A partir de 1º de janeiro de 2017, todos os motores destinados as maquinas agrícolas novas, em produção ou importados, com potência igual ou maior de 75 kW, devem atender aos limites da fase MAR-I de acordo com a Tabela I do Anexo A desta Resolução.
Emissões (ISO 8178-4)
Potência (kW) Modelo (potência(kW)) CO (g/kWh) HC + NOx (g/kWh) Limite de CO Limite de HC + NOx
130 a 560 JCB Fastrac 3230Xtra (164) 0,02 2,21 3,5 4
75 a 130
New Holland T7.210 (121) 0,51 2,01
5 4Case IH MXU 125 (92) 0,95 6,75
John Deere 6110RC (81) 0,02 3,02
37 a 75
Massey Ferguson 3635 (59) 2,42 5,33
5 4,7Case Quantum 75C (57) 1,04 4,95
John Deere 5090G (66) 0,92 5,81
19 a 37 BCS VALIANT 500 AR (35) 1,16 8,19 5,5 7,5
Gases poluentes do motor
• Três condições (lubrificante, S10 e S500)
01/06/2018 21Avaliações Massey Ferguson
01/06/2018 22Avaliações Massey Ferguson
Dois combustíveis:- Óleo Diesel S10
- Óleo Diesel S500
Gases poluentes:- Opacidade (Valor k)
- CO
- CO2
- HC
- NOx
Oito pontos de medição (Norma ISO 8178)
Gases poluentes do motor
01/06/2018 23
Curva de torque
A partir de 1 jan. 2017, todos os motoresdestinados às máquinas agrícolas novas, emprodução e/ou importadas, com potência ≥ 75kW devem atender os limites da fase MAR-I.
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S10
Desempenho do motor
6713 R TIER III 6713 R TIER II
Torque máx. (N.m) 523,60 491,70
Rotação de torque máx. (rpm) 1500 1500
Potência máx. (cv) 127,82 130,79
Rotação de potência máx. (rpm) 1900 2100
Reserva de torque (%) 12,6 17,01
Cons horário máx. (L/h) 15,51 15,18
Faixa de utilização 400 600
Elasticidade 1,42 1,64
Cons. específico mín. (g/cv.h) 59,63 100,06
ComparativoTratores MF 6713 R TIER II vs MF 6713 R TIER III
01/06/2018 25
S500
Desempenho do motor
6713 R TIER III 6713 R TIER II
Torque máx. (N.m) 516,27 541,57
Rotação de torque máx. (rpm) 1500 1600
Potência máx. (cv) 124,74 139,59
Rotação de potência máx. (rpm) 1900 2000
Reserva de torque (%) 13 13,70
Cons horário máx. (L/h) 13,86 15,62
Faixa de utilização 400 400
Elasticidade 1,43 1,42
Cons. específico mín. (g/cv.h) 55,30 96,34
ComparativoTratores MF 6713 R TIER II vs MF 6713 R TIER III
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S10
Gases poluentes do motor
Gases poluentes*Limites
estabelecidos MAR-I
Limites máximos obtidos
6713R TIER III
671R TIER II
CO (g/kWh) 5,0 0,43 7,86
HC + NOx (g/kWh) 4,0 2,41 2,94
MP (g/kWh) 0,3 0,04 0,33
* Faixa de potência: 75 a 130 kW (102 a 177 cv).
ComparativoTratores MF 6713 R TIER II vs MF 6713 R TIER III
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S500
Gases poluentes do motor
Gases poluentes*Limites
estabelecidos MAR-I
Limites máximos obtidos
6713R TIER III
6713R TIER II
CO (g/kWh) 5,0 0,35 6,77
HC + NOx (g/kWh) 4,0 2,25 2,89
MP (g/kWh) 0,3 0,01 0,35
* Faixa de potência: 75 a 130 kW (102 a 177 cv).
ComparativoTratores MF 6713 R TIER II vs MF 6713 R TIER III
Reunião na sede da Embrapa, 04 de dezembro de 2014.
• Criação de Grupos Temáticos de Trabalho, compreendendo:
– a. Políticas de Certificação de máquinas agrícolas;
– b. Boas Práticas em Aplicação de Agrotóxicos e inspeção de pulverizadores; e
– c. Projetos de Capacitação na área de mecanização agrícola (tratores/pulverizadores).
• Realização de Seminário sobre Certificação de Máquinas Agrícolas em 2015.
Considerações finais• Motores evoluem para o sistema commom rail e injeção eletrônica de
combustível.• Motores de mesmo volume são configurados de forma diferente para
formarem novos modelos. Proporciona mercado de «Chipagem».• Na Europa se finaliza a renovação da oferta depois de introduzir nos
tratores os motores adaptados às normativas de emissões (Euro 2, 3, 3B e 4. No Brasil se adotam motores com injeção eletrônica para cumprir MAR-1.
• Sistemas de controle de emissões EGR e SCR se distribuem entre fabricantes e modelos de tratores.
• Se consolida a oferta de caixas de câmbio automatizadas e das transmissões com câmbios em carga (Power shift) com integração motor-transmissões nos modelos de maior potência.
• Generalização do protocolo ISO-BUS como elemento de comunicação entre motores e transmissões.
• Início da oferta de motores com combustíveis alternativos como os gases e o hidrogênio, entre outros.
• Geração de eletricidade – Motor como conversor para periféricos e equipamentos.
