Projeto de veículos a gás natural

Os veículos a gás natural fazem uso dos mesmos princípios básicos daqueles que rodam com gasolina. Em outras palavras, o combustível (gás natural, nesse caso) mistura-se com o ar do cilindro de um motor de quatro tempos, incandesce por uma vela de ignição e move o pistão para baixo e para cima. Ainda que existam algumas diferenças entre o gás natural e a gasolina em termos de inflamabilidade e temperaturas de ignição (veja gráfico abaixo), os GNVs fazem uso dos mesmos conceitos básicos dos veículos a gasolina.

Propriedade	Gás natural	Gasolina	Diesel
Limites de inflamabilidade (% do volume no ar)	5 a 15	1,4 a 7,6	0,6 a 5,5
Temperatura de Auto-Ignição (°C)	450	300	230
Temperatura do Pico da Chama (°C)	1885	1978	2055

Porém, algumas modificações são necessárias para o funcionamento eficiente com gás natural. Essas mudanças acontecem principalmente no tanque de armazenagem de combustível, no motor e no chassi.

Armazenamento de Combustível
A maioria dos GNVs opera usando gás natural comprimido, de modo que o combustível ocupa um espaço menor. Na estação de abastecimento, o gás é comprimido de 204 a 245 atmosferas antes de ser bombeado para os cilindros de alta pressão que são presos em cima, atrás e embaixo do veículo. Os tanques de armazenamento dos primeiros GNVs eram volumosos e ocupavam bastante espaço no veículo mas, desde então, cilindros mais leves foram desenvolvidos. Denominados Sistemas de Armazenamento Integrado (ISS, na sigla em inglês), os cilindros são abrigados em uma proteção de fibra de vidro e de espuma absorvente de choques, para protegê-los dos efeitos de uma eventual colisão. Eles também têm menor diâmetro do que os antigos cilindros, sendo possível armazená-los para que fiquem com forma e tamanho semelhante ao de um tanque de gasolina convencional.

Imagem de cortesia Laboratório de física aplicada da Universidade  Johns Hopkins

Modificações no motor
Quando o motor com GNV dá a partida, o gás natural flui dos cilindros de armazenagem para a linha de combustível. Chegando próximo do motor, o gás natural entra em um regulador para reduzir a pressão. O gás alimenta então um sistema de injeção de combustível de múltiplos pontos de alimentação gasosa que introduz o combustível nos cilindros. Os sensores e computadores ajustam a mistura de ar e combustível para que a queima seja eficiente quando a vela de ignição incandesce o gás. Um motor de gás natural implica válvulas de escapamento de alumínio, pistões de alta compressão, sedes de niquel-tungstênio endurecido e um conversor catalítico próprio para metano.

Foto cortesia Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins Motor de gás natural instalado

Modificações no chassi
Podem ser necessárias algumas modificações na suspensão do GNV para criar o espaço de armazenamento para os cilindros de gás. Na traseira do veículo, uma suspensão de braços reatores substitui algumas vezes uma suspensão presa na lateral, que vem como padrão para muitos carros a gasolina. Isso cria mais espaço na traseira sem prejudicar o amortecimento dos choques e o conforto da viagem. Os GNVs também removem o pneu de estepe e o macaco, resultando em um piso plano para o veículo. Pneus próprios para rodarem vazios, tal como o Extended Mobility Tires da Goodyear, são instalados para compensar o fato dos pneus de estepe e macacos estarem faltando.

Foto cortesia Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins

Diferenças no reabastecimento
O reabastecimento do veículo a gás natural também pode ser diferente. O ponto de abastecimento fica na frente do veículo, ainda que em alguns GNVs, como no Honda Civic GX, seja feito na parte traseira. Um GNV pode ser abastecido em uma bomba de "carga rápida" aproximadamente no mesmo tempo necessário para encher o tanque de um veículo a diesel. Alternativamente, um GNV pode ser abastecido em 5 ou 8 h usando o método de "carga lenta". As estações de reabastecimento doméstico oferecidas pela Honda são do tipo de enchimento lento, exigem que os proprietários rabasteçam seus veículos durante a noite.

A seguir, veremos as vantagens e desvantagens dos veículos movidos a gás natural em relação a veículos movidos a gasolina.