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CRITÉRIOS PARA A INSPEÇÃO DE VEÍCULOS DO CICLO OTTO
MOVIDOS A GNV
Marcos Brandãoa Gabriel Murgel Brancob
Fábio Cardinale Brancob
Alfred Szwarcc Luiz Vicente Figueira de Mello Filho
a
RESUMO
Os veículos do ciclo Otto convertidos para GNV se destacam no âmbito do programa de Inspeção e Manutenção de Veículos em Uso desenvolvido na cidade de São Paulo - I/M-SP por apresentarem, com frequência, níveis de emissão elevados. Este fato decorre, principalmente, da eliminação no kit de conversão para GNV, do sistema de realimentação do módulo de gerenciamento eletrônico do motor a partir da sonda de oxigênio, o que compromete o desempenho dos sistemas originais de controle de emissão quando o GNV é utilizado e provoca aumentos de emissão significativos. A motivação para a alteração no kit, chamada vulgarmente pelos mecânicos de “strip tease do kit”, é o barateamento do produto.
Como no caso de veículos que operam com GNV e outro combustível o teste de emissão é feito obrigatoriamente com este combustível e com o combustível liquido em uso. Proprietários desses veículos tem tentado fraudar a inspeção equipando o veículo com uma chave comutadora de combustível que opera apenas com o combustível líquido e assim obterem a aprovação na inspeção veicular ambiental,
Com base em comparações dos fatores de diluição medidos com os dois combustíveis, foi estabelecido um critério adicional para a inspeção de veículos que operam com GNV que identifica se os combustíveis foram trocados, bem como evita que a ordem dos ensaios seja invertida e comprometa o banco de dados do Programa I/M-SP.
Este trabalho apresenta os critérios desenvolvidos para complementar o ensaio de CO e HC em marcha lenta, descreve os princípios técnicos que os suportam e apresenta as estatísticas de veículos convertidos para GNV na frota da cidade de São Paulo. Como conclusão é recomendada a inclusão obrigatória desses critérios nos procedimentos de inspeção dos Programas I/M em geral.
ABSTRACT
Otto cycle vehicles converted to the use of CNG stand out under the São Paulo City Inspection and Maintenance Program - I/M-SP, for presenting often high emission levels. This fact is due mostly to the elimination in the CNG kit of the oxygen sensor engine electronic management module feedback system which impairs the performance of the original emission control system when CNG is used and causes significant increase in emission levels. The motivation for the change in kit, commonly called by the mechanics as "strip tease of the kit", is the cost reduction of the product.
As in the case of vehicles that run with CNG and another fuel, emission testing is done necessarily with this fuel and the liquid fuel in use, owners of these vehicles have tried to defraud the inspection equipping the vehicle with a fuel switch that operates only with the liquid fuel and thus obtain the approval in the environmental vehicle inspection. Based on comparisons of the dilution factors measured with both fuels, an additional criteria was established for the inspection procedures of CNG vehicles to identify if the fuels were changed, as well as to prevent the order of tests is reversed and compromise the I/M-SP database.
This paper presents the criteria developed to complement the CO and HC idle test, describes the supporting technical principles and shows the statistics of CNG converted vehicles in the city of São Paulo. As a conclusion it is recommended that these criteria should be fully included in the I/M-SP and any other I/M Program inspection procedures.
a Controlar S.A.
b EnvironMentality – Tecnologia com Controle ambiental
c ADS – Tecnologia e Desenvolvimento Sustentável
1. INTRODUÇÃO
Os veículos movidos a GNV, em particular aqueles que originalmente não foram fabricados para o uso deste combustível, mas foram convertidos pelos seus proprietários, representam uma categoria à parte entre os veículos do ciclo Otto no âmbito do Programa de Inspeção e Manutenção desenvolvido na cidade de São Paulo - I/M-SP. Estes veículos frequentemente apresentam níveis de emissão elevados (especialmente quando a medição é feita com o gás como combustível), decorrente muitas vezes da instalação parcial do kit de conversão, com o objetivo de baratear o custo do produto. Essa prática indevida é vulgarmente chamada por mecânicos de “strip tease do kit” Por conseguinte, os veículos convertidos para GNV apresentam índices de reprovação e rejeição substancialmente superiores aos demais.
Como no caso de veículos que operam com GNV e outro combustível o teste de emissão é feito obrigatoriamente com este combustível e com o combustível liquido em uso, proprietários desses veículos tem tentado compensar a incapacidade do kit adulterado em atender aos padrões de verificação do I/M-SP com um sistema elaborado para fraudar a inspeção. Esse sistema é composto por uma chave comutadora de combustível que opera apenas com o combustível para o qual a calibração do motor foi otimizada para baixa emissão, geralmente com o combustível líquido, e simula uma troca de combustível que de fato não ocorre, de forma que o veículo seja medido na melhor condição para a sua aprovação e não necessariamente na condição real de maior utilização.
Para coibir esta prática, que se caracteriza como transgressão legal pela utilização de “item de ação indesejável” (Resolução CONAMA Nº 230/1997) e possibilitar que o processo de auditoria do I/M-SP seja capaz de identificar variação nos resultados devido a possível ocorrência de fraudes na caracterização do veículo e de suas emissões, foi desenvolvido um critério adicional para ser incluído nos procedimentos de inspeção aplicados em veículos convertidos para GNV.
2. Metodologia
Para a análise da coerência dos resultados de emissão dos veículos GNV, foram utilizadas essencialmente as curvas percentílicas da soma das emissões de CO e CO2 (aqui denominada concentração de COx, para evitar confusão com o termo “diluição” vulgarmente utilizado para este parâmetro) nos regimes de marcha lenta e a 2.500 RPM, ambos com combustível líquido e GNV separadamente, pois este é o parâmetro mais previsível dentre as medições feitas no processo de inspeção.
A queima ideal (em condições estequiométricas e sem considerar a possível diluição dos gases de escape) dos combustíveis deveria gerar 15% de COx quando utilizado combustível líquido (etanol ou gasolina comercial) e 11,7% quando se utiliza metano, principal constituinte do GNV. Estes valores podem variar nas condições reais de utilização, sendo mais elevados quando a combustão gera valores altos de CO (tipicamente acima de 3% de CO, com
crescimento linear do COx em relação ao CO), podendo em alguns casos chegar a 17% de COx. No caso do GNV, além deste efeito, as proporções entre metano e outros hidrocarbonetos no combustível comercial (etileno, propano, butano etc.) também podem causar ligeiros aumentos dos valores de COx. Desta forma, pode-se admitir que os valores típicos para o GNV comercial, obtidos a partir das análises estatísticas efetuadas, situam-se ao redor de 12%.
Nesse sentido, a relação entre as concentrações de COx das medições feitas com o combustível líquido e gasoso (aqui denominada “R”) deveria ser idealmente de R=1,25 (ou seja, 15÷12). Embora a concentração de COx possa variar em função da diluição dos gases de escape e da razão
ar/combustível () do motor, esta relação deveria ser constante no mesmo motor nos dois regimes de ensaio.
Assumindo-se que o fator de diluição não deve variar durante a inspeção, este parâmetro foi utilizado para determinar se os ensaios feitos com um mesmo veículo utilizaram, realmente, os dois combustíveis como prescreve o procedimento de inspeção, caso em que o R deve ser próximo a 1,25.
O parâmetro R pode variar, ainda, nos casos em que o motor apresenta
variações de com o uso de um combustível ou de outro. Especialmente nos veículos dotados de sistema de injeção com “malha fechada” (PROCONVE fase L3 em diante), esta ocorrência caracteriza funcionamento irregular ou adulteração do motor, que deve ser analisada como possível motivo para reprovação do veículo.
Com base nos parâmetros citados definiu-se a metodologia de trabalho que consistiu em selecionar, inicialmente, as inspeções que atendem aos requisitos teóricos de variação de R e da concentração de COx consideradas aceitáveis, de forma a definir o “comportamento normal” dos veículos durante o ensaio. Em um segundo momento, as medições consideradas anormais foram avaliadas na busca de procedimentos que possam ser incluídos no software dos equipamentos de medição para detectar e coibir adulterações do sistema de alimentação de combustível e a condução incorreta da seqüência de ensaio, bem como para reprovar veículos com funcionamento irregular.
3. Análise dos dados e seleção dos ensaios com resultados “normais”
Para a seleção inicial dos testes analisados, dentre 22.552 inspeções realizadas, foram eliminadas 1.926 que não apresentavam resultados de medições (veículos previamente rejeitados), além das que apresentavam algumas incoerências notáveis, fornecendo as seguintes distribuições percentílicas dos veículos convertidos (figura 1, esquerda) e dos fabricados originalmente para a utilização de GNV (figura 1, direita).
Analisando as curvas percentílicas apresentadas, observa-se que existem patamares de COx próximos ao valor nominal de 15% esperado para os ensaios feitos com combustível líquido nas inspeções de ambos os grupos de veículos. Este fato se repete com o valor nominal de 12% esperado para as medições feitas com GNV apenas nos veículos Siena Tetrafuel, que são equipados com motores flex originalmente projetados para álcool, gasolina suas misturas e GNV e homologados com estas características pelo fabricante
do veículo, mas não se confirma nos veículos convertidos, o que é um forte indício de adulteração e perda da função “malha fechada” original e da variação
de .
Figura 1 - Distribuições percentílicas da concentração de COx nos dois
regimes medidos e do valor de R para os dois grupos de veículos
Nota-se, ainda, que existem medições que constam como sendo feitas com
GNV em que a concentração de COx atinge os valores esperados para o
combustível líquido e vice-versa. Tais ocorrências aparecem nos gráficos como
patamares, com poucos valores intermediários, indicando que as medições
estão trocadas ou que o veículo foi ensaiado apenas com um dos combustíveis
nas duas vezes, o que pode representar erro na realização dos testes, ou a
presença dos itens de ação indesejável mencionados anteriormente.
A análise das curvas percentílicas dos valores de R dos veículos Tetrafuel,
mostra a existência de um patamar muito bem definido de valores entre 1,2 e
1,3 que abrange 65% dos dados, caracterizando medições feitas de forma
correta, em veículos que não apresentam variações significativas de quando
da mudança de um combustível para outro. Abaixo deste patamar surgem dois
outros, menores, com as seguintes características:
R entre 0,99 e 1,01 (abrangendo 16% das medições a 2.500 RPM e 5%
em regime de marcha lenta), que corresponde aos casos em que foram
feitas duas medições com o mesmo combustível;
R entre 0,78 e 0,83, que abrange 4% dos dados em ambos os regimes,
representando os casos em que as medições dos dois combustíveis
foram realizadas na ordem inversa, o que requer ajuste do banco de
dados do Programa.
Entretanto, torna-se necessário definir quais os melhores valores a serem
tomados como padrões de verificação, tanto para a aprovação dos veículos
quanto para a validação da inspeção, isto é, até que valor de R acima de 1,3 ou
abaixo de 1,2 os dados obtidos são válidos e os veículos podem ser
considerados como sem problemas de funcionamento que possam levá-los a
uma reprovação. Os valores encontrados serão invertidos para a análise dos
casos em que R é menor que 0,99, pois, assumindo que a concentração de
COx medida com GNV nunca pode ser menor que a medida com o combustível
original, valores de R menores que 1 somente existirão quando as medições
forem feitas na ordem inversa. Tais constatações, resumidas na figura 2,
corroboram as observações feitas nas curvas percentílicas de COx
mencionadas anteriormente.
Figura 2: Intervalos possíveis de valores de R
No caso dos veículos convertidos, esses patamares não são evidentes,
indicando a possibilidade de ocorrência de variações significativas da razão
ar/combustível, o que pode significar que os veículos estejam otimizados para
um combustível em detrimento do outro. Notadamente, no caso da curva
percentílica de COx dos veículos convertidos medidos com GNV, a não
ocorrência de um patamar coincidente com o valor nominal, de 12%, pode ser
devido à falha ou adulteração da calibração original desses veículos para
operação com GNV d.
d É sabido que existem conversões que não possuem um mapa específico de calibração do
motor com GNV e utilizam os mesmos parâmetros previstos pelo fabricante para o combustível líquido. Para isso, estas conversões desabilitam a ação da sonda de oxigênio do motor, originalmente fabricado com sistema de gerenciamento eletrônico em “malha fechada”, e o levam a funcionar normalmente no “modo emergência”, em malha aberta, que evita falhas de dirigibilidade, mas abandona o controle de emissões, em evidente desconformidade com o PROCONVE.
A diferença de comportamento estatístico encontrada entre os dois grupos que
compõem esta análise, a saber, os convertidos e os Tetrafuel, evidencia a
grande superioridade dos sistemas concebidos em um único trabalho de
desenvolvimento da calibração do motor, bem como a precariedade da
certificação de conversões feita atualmente.
No caso de conversões realizadas com o uso de duas unidades de
gerenciamento eletrônico independentes, é comum a ocorrência de conflitos
lógicos entre ambas que, muitas vezes, levam à eliminação da sonda lambda
em conversões em desconformidade com o PROCONVE e em manutenções
inadequadas, em razão do despreparo técnico e tecnológico de empresas de
conversão e manutenção.
O mercado de conversões de veículos para GNV já conta com a oferta de cinco
gerações de tecnologia nesta adaptação, como ilustrado na figura 3, sendo as
duas primeiras para veículos alimentados por carburador e as últimas por
injeção eletrônica de combustível. Esta oferta sem o devido cuidado de impedir
que soluções para tecnologias antiquadas sejam aplicadas em veículos
modernos e de baixa emissão, tem levado indevidamente os interessados a
converter veículos da fase L3 do PROCONVE em diante utilizando instalações
das primeiras gerações, não autorizadas e incompatíveis com a tecnologia do
produto, e motivando as adulterações de veículos evidenciadas na inspeção
ambiental, com graves projuízos ao controle de emissões.
Para equipamentos de adaptação de 3ª geração (injeção monoponto) à 4ª
geração (injeção multiponto), veículos sem variador de avanço, resultando na
maior emissão de poluentes, assim como substituições dos simuladores do
bico injetor por relé convencional e do gerenciador do GNV por um simples
parafuso de mistura, foram encontrados durante o processo de inspeção visual
no programa I/M-SP. Também foi detectado nas inspeções visuais que
dosadores com motores de passo são frequentemente substituídos por uma
derivação na tubulação de gás dosando-o por arraste no coletor de admissão,
ao estilo dos carburadores mais rudimentares, em lugar de uma dosagem de
combustível definida eletronicamente a partir da concentração de oxigênio nos
gases de escapamento e em função das condições atmosféricas e do motor,
como todos os motores possuem originalmente desde 1997.
Infelizmente, a ocorrência dessas distorções foi facilitada pela suaPortaria
INMETRO 049/2010 que aboliu a exigência do CAGN – Certificado Ambiental
para Uso do Gás Natural em Veículos Automotores, expedido pelo IBAMA,
para atestar o atendimento à Resolução CONAMA 291/2001, para a emissão
do selo de conformidade do INMETRO, que é tomado como uma autorização
para o emplacamento do veículo convertido.
Figura 3 – Cinco gerações tecnológicas para a conversão de motores para GNV e suas adulterações
Os gráficos a seguir mostram a distribuição de freqüências dos valores de R
medidos a 2.500 RPM e em marcha lenta para os veículos Tetrafuel (figura 4) e
para os convertidos (figura 5).
Figura 4 - Correlação entre o valor de R a 2.500 RPM e em marcha lenta –
veículos Tetrafuel
No gráfico da figura 4 observa-se que há uma grande freqüência de valores de
R próximo ao valor teórico de 1,25, em ambos os regimes, abrangendo mais de
60% da amostra, e freqüências secundárias que representam as inspeções
feitas com apenas um combustível (cerca de 7% da amostra), com
combustíveis invertidos (4%) e com apenas um combustível na medição feita a
2.500 RPM, mas não em marcha lenta (8%).
Já na figura 5, o pico de valores com R próximo ao valor teórico é muito menos
evidente, abrangendo apenas cerca de 35% dos casos, assim como os picos
secundários, de medições com apenas um combustível e de medições
invertidas (apenas 2,5% em cada caso), mas o relevo da área restante do
gráfico aparece ondulado, indicando a ocorrência de inúmeros outros valores
em frequência significativa, o que denota mudanças no funcionamento do
veículo quando da troca do combustível original para o GNV.
Figura 5 - Correlação entre o valor de R a 2.500 RPM e em marcha lenta –
veículos convertidos
3.1. Análise dos dados no intervalo de R entre 0,99 e 1,01
O percentual de veículos nessa faixa é relativamente pequeno, sendo mais alto
para os veículos Tetrafuel do que para os convertidos, devido, provavelmente,
à maior dificuldade em selecionar o combustível (a seleção é automática em
alguns modelos).
Tabela 1: porcentual de veículos com R entre 0,99 e 1,01
0,99<=R<=1,01
(2500)
0,99<=R<=1,01
(ML)
0,99<=R<=1,01
(2.500 e ML)
Convertidos % 3% 3% 2%
n 670 664 334
Tetrafuel % 17% 7% 6%
n 207 87 70
A análise estatística dos dados suspeitos de haverem sido medidos duas vezes
com o mesmo combustível produz as seguintes curvas percentílicas de
distribuição de valores de R para os veículos Tetrafuel (figura 6).
Observa-se que quando o valor de R situa-se entre 0,99 e 1,01 no regime de
marcha lenta (87 casos), o mesmo ocorre a 2.500 RPM, mas nem sempre
ocorre o inverso: em 207 casos, o fator R está entre 0,99 e 1,01 a 2.500 RPM,
confirmando a dificuldade dos veículos Tetrafuel trabalharem com GNV a 2500
RPM em 8% dos casos, como observado na figura 6.
Figura 6 - Distribuição percentílica dos valores de R para veículos
Tetrafuel
Ressalte-se que, no veículo Tetrafuel, a entrada de um ou de outro combustível
é automática, ficando a decisão do momento da troca do combustível líquido
para GNV a cargo do sistema de gerenciamento eletrônico do veículo, sempre
que o motor estiver sem carga, sem interferência do usuário. Como os regimes
utilizados para a inspeção são ambos em rotação constante e sem carga, a
inspeção seria feita sempre com GNV. Para contornar esta dificuldade, a
Controlar, operadora do I/M-SP, implantou o procedimento de realizar a
primeira seqüência de medições com GNV (2.500 RPM e marcha lenta) e, a
seguir, fechar o registro do sistema de alimentação de gás para garantir que a
segunda seqüência de medições seja feita com combustível líquido.
Analisando os dados em que o valor de R é próximo de 1,0 a 2.500 RPM, mas
não em marcha lenta (137 casos), observa-se que a repetição a 2.500 RPM se
deu com o combustível líquido (figura 7), pois o valor de COx mantém-se ao
redor de 15, característico da queima de gasolina ou etanol, ou seja, o sistema
de gerenciamento eletrônico comutou para o uso de GNV apenas no regime de
marcha lenta, mas não a 2.500 RPM, caracterizando um possível problema de
regulagem do sistema de gerenciamento e não um erro do operador. Por isso,
esta particularidade deve ser sempre confirmada pelo fabricante do sistema
para que se evitem reprovações indevidas.
Note-se que há apenas cerca de 6% dos dados que apresentam valores de
COx compatíveis com o valor teórico para metano, o que possivelmente se
deve à diluição dos gases de escape.
Figura 7 - Percentílica do valor de COx dos veículos Tetrafuel, para
0,99 ≤ R_2.500 ≤ 1,01 e R_ML>1,01 ou R_ML<0,99
Quanto à validade das medições, portanto, podemos considerar que sempre
que em um dos regimes o fator R estiver entre 0,99 e 1,01, o dado deverá, num
primeiro momento, ser descartado e a medição deverá ser refeita, forçando-se
os sistemas automáticos a comutarem os combustíveis, para garantir a não
ocorrência de erros no procedimento de inspeção. Caso o resultado venha a se
repetir, o veículo deverá ser reprovado por falha no gerenciamento do sistema
de alimentação dos combustíveis (que caracteriza um funcionamento irregular
do motor).
A mesma análise aplicada aos veículos convertidos resulta nas curvas
percentílicas da figura 8, onde se observa que não existe um comportamento
sistematicamente diferente entre os dois regimes. Como não há gerenciamento
automático dos combustíveis, mas um controle acionado pelo usuário para
selecioná-los, o problema deve resultar de problemas no seletor de
combustíveis do veículo, que não funcionou apropriadamente durante a
inspeção, ou de falha do inspetor, ao não alternar o combustível entre as duas
seqüências de medições.
As recomendações apresentadas para os veículos Tetrafuel seriam, portanto,
aplicáveis também a estes casos, quais sejam, o descarte do dado e realização
de nova medição e, caso o problema persista, reprovação do veículo por
funcionamento irregular do motor, sempre que em um dos regimes o fator R
estiver entre 0,99 e 1,01.
Figura 8 - Percentílica do valor de R dos veículos convertidos, para
0,99 ≤ R_2.500 ≤ 1,01 e R_ML>1,01 ou R_ML<0,99
3.2. Comparações da emissão de CO e HC com veículos convencionais
A figura 9 apresenta, para cada fase do PROCONVE, as distribuições
percentílicas dos veículos a gasolina, normais (não convertidos) comparadas
às distribuições dos veículos convertidos, referentes ao exercício de 2011, nas
duas condições de funcionamento, a saber, com gasolina e com GNV.
Figura 9 – Distribuição estatística da frota de veículos a gasolina originais
e convertidos, na situação inicial
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
0% 20% 40% 60% 80% 100%
R (
l/g)
Convertidos 0,99<=R<=1,01
R_ML (0,99<=R_2500<=1,01) - n=670 R_2.500 (0,99<=R_ML<=1,01) - n=664
Observa-se que, funcionando com gasolina, a conversão para GNV promove
uma redução na emissão de CO nos veículos fabricados até a fase L2
(carburados) e aumenta a emissão nos veículos das fases L3 e posteriores,
dotados de injeção eletrônica em circuito em “malha fechada”, realimentado por
um sensor de oxigênio (sonda lâmbda) para assegurar o correto funcionamento
do catalisador. Observa-se ainda que os resultados de todos estes veículos se
confundem com os resultados da fase L2 quando funcionam com GNV. Esta é
a situação normal dos veículos na sua inspeção inicial, isto é, a mais comum
em circulação.
Quando reprovados, os veículos voltam a ser reinspecionados, tantas vezes
quantas forem necessárias, supostamente após os devidos reparos, de forma
que os resultados “finais” representam a frota completa após a melhora
induzida pelo Programa I/M-SP, incluindo os aprovados desde a primeira vez.
A figura 10 apresenta os resultados, referentes ao mesmo exercício, dos
veículos a gasolina comparados aos convertidos para gasolina/GNV nesta
condição, isto é, temporariamente na melhor situação da frota que ocorre logo
após a inspeção. Uma vez reparada, a frota de veículos convertidos volta a
apresentar características semelhantes às originais, quando funciona com
gasolina e repete a melhoria observada nos veículos carburados, mas mantém
um aumento da emissão de CO nos veículos das fases L3 e seguintes. Com as
frotas de veículos originalmente a álcool, o cenário é o mesmo, porém limitado
às fases L3 e anteriores. Da mesma forma, a conversão para GNV degrada a
qualidade das frotas de veículos flex, predominantemente L4 e L5,
especialmente quando abastecidos com GNV.
Figura 10 – Distribuição estatística da frota de veículos a gasolina
originais e convertidos, na situação final
Da mesma forma que ocorre para o monóxido de carbono, a conversão de
motores para GNV também aumenta a emissão de HC nos veículos com
injeção eletrônica e a diminui nos modelos carburados, sendo que estes efeitos
são reduzidos, mas não eliminados após os reparos e a reinspeção dos
veículos reprovados.
3.3. Análise da conformidade dos veículos a gás pelo parâmetro “R”
Diante dos resultados acima, é flagrante a alta proporção da frota de veículos
das fases L3 e seguintes (fabricados a partir de 1997) em desconformidade
com as exigências ambientais, o que compromete fortemente a imagem e os
objetivos das conversões para uso de GNV. Esta desconformidade também é
seguramente caracterizada pela ocorrência do parâmetro “R” muito distante do
valor esperado, como mostra a figura 11 para grande parcela da frota em
circulação.
Figura 11 – Variação da razão das emissões de COx em marcha lenta com
GNV e combustível líquido
Observe-se que a existência da fraude relativa à seleção do combustível já é
baixa mas não desprezível (1,4%) e a execução do ensaio em ordem inversa
(5,2%) ainda foi elevada, o que justifica os cuidados da Controlar para erradica-
la mediante a repetição do ensaio determinada pelo software do equipamento
de medição. Entretanto, a repetição do ensaio para a confirmação da ordem
dos combustíveis nem sempre reverte o valor do parâmetro “R” para valores
superiores à unidade, evidenciando a ocorrência de defeito do veículo, o que
deve ser mais um item de rejeição a ser acrescentado às exigências do
Programa I/M.
3.4. Análise dos resultados por tecnologia e fase do PROCONVE
Tomando novamente os veículos Siena Tetrafuel como referência, por serem
os únicos modelos fabricados originalmente para uso de GNV e apresentarem
notória superioridade em termos de conformidade com os parâmetros de
referência de CO e HC, confirma-se também uma grande aderência do seu
parâmetro “R” na faixa de 1,2 a 1,4 e a identidade das suas distribuições nas
inspeções inicial e final, contendo mais de 80% dos veículos inspecionados
nesta faixa, a qual pode ser considerada aceitável nos dois casos.
Desta forma, é seguro admitir que o parâmetro “R” é um valor de referência
para avaliar a qualidade da conversão do motor, teoricamente igual a 1,25 e
que deve permanecer entre 1,2 e 1,4 em função das tolerâncias admissíveis
nas medições e no comportamento real dos veículos.
Figura 12 – Distribuição do parâmetro “R” dos veículos Siena Tetrafuel
Separando-se os histogramas do parâmetro “R” das inspeções inicial e final e
por fase do PROCONVE, observa-se que até a fase L2 a dispersão de “R” é
muito maior do que na fase L3, confirmando a prática comum do
empobrecimento da mistura ar-combustível dos veículos carburados para
funcionar com GNV, o que reduz as concentrações de CO e de CO2 pelo
aumento do excesso de ar que dilui os gases de escapamento. Nos veículos
com injeção eletrônica e sonda de oxigênio, esta dispersão é reduzida, mas
ainda há grande número de veículos fora da faixa aceitável de “R”.
É importante observar que a revisão e/ou reparo dos veículos reprovados leva
a um enriquecimento da mistura nos veículos carburados (estreitando a faixa
de “R”) e um leve empobrecimento no caso dos veículos L3, tendendo a
reenquadrá-los na faixa de 1,2 a 1,4
Figura 13 – Efeitos da revisão dos veículos a gasolina convertidos para
GNV
Tendência semelhante é observada nos veículos originalmente a álcool,
embora com maiores discrepâncias na inspeção inicial.
Figura 14 – Efeitos da revisão dos veículos a álcool convertidos para GNV
A maior variação do parâmetro “R” nos veículos carburados não pode ser
considerada uma desconformidade, pois estes não foram fabricados para
operarem com razão ar-combustível estequiométrica. Entretanto, a ampla
variação do parâmetro “R” nos veículos da fase L3 e seguintes indica o
abandono do controle eletrônico rigoroso sobre a estequiometria da
combustão, provavelmente pela prática da “emulação da sonda lambda” ou a
sua eliminação física, convertendo o veículo não somente para uso de GNV
mas para os conceitos antigos das fases anteriores à L3 do PROCONVE, como
confirmado em diversos casos pela ausência de componentes identificada na
inspeção visual. Esta prática prejudica a eficiência do catalisador e o veículo
tem suas emissões aumentadas, o que é confirmado pelas médias das
emissões de CO e HC em marcha lenta nos Centros de Inspeção, bem como
pelas estatísticas das emissões de NOx levantadas por sensoriamento remoto.
Nos veículos Flex das fases L3, L4 e L5, observa-se um comportamento
semelhante ao apresentado pelos veículos a gasolina e álcool da fase L3,
porém com uma tendência à faixa aceitável do parâmetro “R” um pouco maior,
embora em franca divergência na inspeção inicial.
Figura 15 – Efeitos da revisão dos veículos flex convertidos para GNV
Esta tendência de aumento do parâmetro “R” nos veículos convertidos para
GNV também explica os resultados da análise de 266 mil veículos que tiveram
suas emissões de NOx medidas por sensoriamento remoto, entre os quais os
veículos das fases L3 e L4 convertidos para GNV se destacaram por
apresentar distribuições estatísticas com emissões elevadas em duas a sete
vezes em relação aos demais (originais), como mostrado na figura 161.
Figura 16 – Distribuições Percentílicas de NOx para SR em 2009
4. Conclusões e Recomendações
Este estudo demonstra que a maioria das conversões de veículos para uso de
GNV compromete a conformidade do mesmo com as exigências ambientais,
embora sejam aprovados e tenham o licenciamento autorizado. Entretanto,
com a implantação do Programa I/M estas desconformidades com as
exigências do PROCONVE tornam-se evidentes nas inspeções, motivando
reprovações e a necessidade de reparo ou mesmo a substituição dos kits de
conversão, o que tem causado impasses entre o usuário e o órgão responsável
pelas inspeções.
A partir dos resultados apresentados pelos veículos fabricados originalmente
para utilização de GNV, foi confirmado que é seguro admitir que o parâmetro
R=COxlíq/COxgnv é um valor de referência para avaliar a qualidade da
conversão do motor. Este parâmetro é, teoricamente, igual a 1,25 e deve
permanecer entre 1,2 e 1,4 em função das tolerâncias admissíveis nas
medições e no comportamento real dos veículos.
Os resultados da inspeção de 60 mil veículos a GNV no exercício de 2011
indicaram que as conversões vêm sendo realizadas sem a devida
conformidade com as exigências do PROCONVE e da Resolução 291/2001 e
requer orientação técnica para as oficinas que realizam o serviço de conversão
e uma revisão dos critérios do INMETRO, tanto para a acreditação dos
Organismos de Inspeção – O.I.’s, os quais estão negligenciando as exigências
do IBAMA e do CONAMA ao certificarem veículos que não mantêm a razão
ar/combustível unitária quando o veículo funciona com GNV, quanto na adoção
de critérios adequados para fins de conformidade do produto.
Para isso, recomenda-se como referência a adoção dos limites do parâmetro
“R” da tabela 2, na qual estão indicados os percentuais da frota que serão
atingidos em cada faixa de valores, segundo a situação detectada em 2011.
Tabela 2 - Caracterização dos intervalos de valores de R e resumo dos
resultados estatísticos por faixa de R, neste estudo
Considerando os ensaios realizados na ordem correta, isto é, primeiro com
GNV e depois com combustível líquido, a frota dos veículos originalmente
fabricados para uso de GNV se destaca com 80% de aderência à faixa de
valores aceitáveis de “R”, enquanto que menos de 40% dos veículos
convertidos apresentam conformidade, distribuindo-se predominantemente nos
valores acima de 1,4 que correspondem às misturas com excesso de ar.
Limites 0,71 0,83 0,99 1 1,01 1,2 1,4
Tipo de dadoInválidos
InvertidosInválidos Invertidos Inválidos Inválidos
Motivo provávelCOx líq >>> COx GNV
líq < GNV
COx líq ~ COx GNV
líq > GNV
COx líq ~ COx GNV
líq > GNV
COx líq >>> COx GNV
líq < GNV
Providência *REFAZER INSPEÇÃO, SE
CONFIRMADO, REPROVAR
VEÍCULO
REFAZER INSPEÇÃO, SE
CONFIRMADO, REPROVAR
VEÍCULO
Tetrafuel - inicial 0% 0% 1% 2% 5% 81% 11%
Tetrafuel - final 0% 0% 1% 2% 4% 83% 9%
L2 e anteriores - inicial 2% 3% 7% 1% 17% 23% 47%
L2 e anteriores - final 0% 1% 4% 1% 19% 39% 36%
L3 e posteriores - inicial 1% 1% 4% 1% 30% 33% 31%
L3 e posteriores - final 0% 0% 3% 1% 11% 46% 40%
* VERIFICAR O CORRETO FUNCIONAMENTO DO DISPOSITIVO SELETOR DE COMBUSTÍVEL
REFAZER INSPEÇÃO NA ORDEM CORRETA
Válidos
Invertidos
Invá
l. C
Ox
líq=C
Ox
GN
V
Válidos
Figura 17 – Estatísticas do Parâmetro “R”
As inspeções realizadas em 2011 confirmaram que o parâmetro “R” é de
extrema utilidade para identificar a presença de desvios praticados nos
veículos convertidos para uso de GNV e reforça que a utilização da faixa de 1,2
a 1,4 como parâmetro obrigatório, a ser acrescentado nas regulamentações do
Programa I/M, para a aprovação do veículo é bastante recomendável para esta
finalidade. Valores acima e abaixo desta faixa decorrem da perda do controle
da estequiometria da combustão, característica que é essencial nos motores
das fases L3 em diante para o correto funcionamento do conversor catalítico,
bem como valores próximos à unidade indicam que os ensaios foram
realizados com o mesmo combustível nas duas medições, contrariamente ao
exigido.
Valores inferiores à unidade também denotam a possibilidade de inversão da
ordem das medições com os dois combustíveis e devem ser utilizados para
anular o ensaio e repeti-lo. Caso haja reincidência, esta condição também
revela a existência de defeitos do veículo.
Além disso, recomenda-se a ampliação da relação de itens de rejeição, tais
como a falta de fixação e/ ou ausência dos itens redutor de pressão de GNV,
chave comutadora (seletora), válvula ou dispositivo de abastecimento de GNV,
assim como ausência do indicador de pressão, gerenciador do GNV, falta dos
dosadores controlados por motor de passo ou outros artifícios que
descaracterizam a conformidade da conversão com a Resolução CONAMA
291/2001, de forma que veículos nessas condições sejam considerados como
rejeitados, impossibilitando o prosseguimento da inspeção ambiental.
SIMEA 54_CRITÉRIOS PARA A INSPEÇÃO DE VEÍCULOS DO CICLO OTTO MOVIDOS A GNV - 10/06/2012
Bibliografia 1 Branco, F.C.; Branco, G.M.; Szwarc, A.; Beccardi, R.B. e Rosin, E. - CORRELAÇÃO DE
RESULTADOS DE INSPEÇÃO EM MARCHA LENTA E MEDIÇÕES POR SENSORIAMENTO REMOTO: Correlação com os Centros de Inspeção e Avaliação de NOx em veículos leves – São Paulo – XX SIMEA 2012
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