O conjunto DHE da Saudi Aramco (Saudi Arabian Oil Company) é uma motorização híbrida totalmente nova, que quer manter os motores a gasolina relevantes. Advogando em causa própria, o invés de complicar, simplificou sua criação.

Para quem não sabe, a Aramco é a companhia petrolífera da Arábia Saudita, espécie de Petrobras que deu muito certo. E também é conhecida como “a maior produtora de petróleo do mundo”… Então, o que ela está fazendo ao projetar um motor híbrido dedicado (DHE)? Fica claro que ela tem grande interesse em manter os motores a combustão relevantes e, com os híbridos atraindo muito mais compradores do que os veículos elétricos a bateria em algumas regiões, a solução híbrida pode ser exatamente o que as pessoas precisam para continuar abastecendo seus carros nos postos de gasolina indefinidamente.

por Ricardo Caruso

A maioria dos sistemas híbridos utiliza um motor de combustão, um ou dois motores elétricos (ou mais), uma transmissão e um diferencial para distribuir o torque pelas rodas. A Aramco decidiu seguir outro caminho, e seu sistema recorre a dois conjuntos power-split —um para cada roda dianteira— que combinam engrenagens planetárias, motores elétricos e geradores. O resultado é uma arquitetura capaz de dispensar a caixa de câmbio convencional e até o diferencial. O termo power-split se refere ao mecanismo que divide ou combina a energia mecânica e/ou elétrica entre diferentes fontes.

Em teoria, esta solução reduz o número de componentes, diminui as perdas mecânicas e permite que o motor de combustão funcione mais tempo na sua zona de máxima eficiência.

Um motor híbrido dedicado (ou Dedicated Hybrid Engine – DHE) é um motor a combustão projetado exclusivamente para operar em conjunto com um sistema elétrico. Ao contrário de motores tradicionais adaptados, o DHE não precisa lidar com acelerações bruscas, operando em ciclos de altíssima eficiência, como Atkinson ou Miller

Vale ressaltar também que o DHE não é o único empreendimento da Aramco na corrida pelos compradores de veículos híbridos. Bom lembrar sempre da Horse Powertrain, joint venture formada quando a Renault e a Geely/Volvo separaram suas operações de motores a combustão. Cada uma dessas empresas detém 45% da nova joint venture, e a Aramco possui os 10% restantes.

A Horse Powertrain é especializada em motores completos ou extensores de autonomia que permitem às empresas hibridizar de forma rápida e fácil uma plataforma de combustão ou adicionar um extensor de autonomia a um modelo elétrico a bateria já existente. O DHE da Aramco responde à questão: “Se você estivesse projetando um novo powertrain híbrido ideal do zero, como ele seria”?

Sistema híbrido para 2030?

Um motor conectado a um motor-gerador por meio de engrenagens planetárias soa como algo já aplicado pela Toyota. Mas existem diferenças: o DHE da Aramco apresenta um conjunto motor-gerador-engrenagens planetárias em cada extremidade do virabrequim. Outra grande diferença: o próprio motor foi radicalmente repensado com foco absoluto na eficiência termodinâmica e na redução de custos, aproveitando um ciclo de trabalho híbrido robusto que raramente exige do motor torque em baixas rotações ou potência em altas rotações mas, em vez disso, pode funcionar por longos períodos ocupando uma “linha de eficiência” no gráfico de operação carga/velocidade.

Não é uma cópia do sistema híbrido da Toyota, que utiliza um único conjunto planetário para gerir o fluxo de potência. A Aramco optou por uma arquitetura simétrica, com um conjunto independente para cada semi-eixo dianteiro. É uma solução mais complexa do ponto de vista conceitual, mas potencialmente mais eficiente e com menor número de componentes.

O motor

O protótipo inicial da Aramco apresenta um motor de três cilindros em linha e 1.599 cm3. Para manter o tamanho compacto, ele utiliza um sistema de comando de válvulas no bloco com varetas, algo que pode soar como antigo ( (pushrod, solução ainda usada em alguns motores V8 da General Motors). Para simplificar, o motor é monobloco, sem cabeçote separado, e usa apenas duas válvulas por cilindro, sem variação de tempo ou elevação. Para minimizar o atrito, não há mancais de deslizamento; virabrequim, comando de válvulas e bielas giram sobre rolamentos, e o virabrequim é deslocado 12 mm em relação ao centro dos cilindros, para reduzir a carga lateral nos pistões. Também todos os componentes auxiliares, incluindo a bomba d’água, são elétricos e funcionam sob demanda.

Otimização

A relação entre diâmetro e curso é subquadrada, para favorecer o torque em baixas rotações (diâmetro de 82 mm, curso de 101 mm) reduzindo a relação superfície/volume, o que diminui a perda de calor e aumenta a eficiência térmica. A câmara de combustão mais compacta reduz o volume de frestas que podem aprisionar hidrocarbonetos, enquanto o projeto de sistema de admissão de alta turbulência/baixa rotação, utilizando injeção direta e indireta, promove uma combustão mais rápida, eficiente e completa.

A alta compressão mecânica, combinada com a estratégia de fechamento tardio da válvula de admissão (LIVC), reduz a compressão efetiva, preservando a taxa de expansão total para extrair o máximo de trabalho da combustão. A introdução da recirculação dos gases de escape (EGR) refrigerada reduz as perdas por estrangulamento sob cargas mais leves.

A eficiência térmica do motor está estimada entre 41% e 42% (o normal num motor a gasolina de Ciclo Otto fica entre 20% e 35%). Melhorias adicionais na eficiência também estão previstas, incluindo ignição na pré-câmara (utilizando uma câmara passiva do tipo Mahle e posição para vela de ignição), aumento da taxa de compressão de 13:1 para 15:1 e redução da contrapressão do escapamento pela substituição do turbo-compressor por um compressor elétrico. O abastecimento com hidrogênio é previsto como mais uma opção futura de descarbonização.

Detroit e França

Este projeto está sendo desenvolvido no Centro de Pesquisa da Aramco Americas em Detroit, Estados Unidos. A equipe é especialista em Combustão e Pesquisa de Motores e Combustíveis. Já trabalho O em um programa de injeção direta de gasolina com ignição por compressão (GDCI) na Hyundai, junto com a Mercedes-Benz (DiesOtto) e a General Motors (HCCI), onde destacou que não é possível ter a economia de combustível de um motor a diesel e arcar com os custos e emissões de um motor a gasolina, o que cancelou esses projetos. É uma equipe é reduzida, mas concebeu o motor da Aramco, enquanto a fabricante francesa de motores Pipo Moteurs o desenvolveu e construiu dois protótipos funcionais que agora estão em testes.

Engrenagens, engrenagens…

Cada extremidade do virabrequim se conecta ao porta-satélites de um conjunto de engrenagens planetárias. A engrenagem-solar de cada lado se conecta a um motor que funciona principalmente como gerador, e a engrenagem-anular externa se conecta a um motor de tração primária, que por sua vez está acoplado à roda.

Assim como no Toyota Hybrid Synergy Drive, o carro pode ser usado com o motor ligado ou desligado (tornando-o adequado para uso como HEV ou PHEV/extensor de autonomia) e, com dois conjuntos de engrenagens planetárias, não há necessidade de um diferencial (o que reduz parte do custo dos dois conjuntos de engrenagens planetárias e de redução). Observe que um lubrificante comum é compartilhado entre o motor e os conjuntos de engrenagens planetárias. Uma atualização para motores de tração de fluxo axial também está prevista, o que reduziria ainda mais a largura total do conjunto motopropulsor DHE.

Sistemas modulares

O motor de 1,6 litros e três cilindros em linha, aspirado, foi construído para testes, mas a simulação do motor em um sedã do porte de um Camry revelou potência insuficiente para enfrentar subidas. Assim, uma unidade turbo também foi desenvolvida. O projeto é modular, e prevê uma gama de motores utilizando a mesma câmara de combustão, incluindo um dois cilindros paralelo de 1,1 litros, 2.1V4 e 3.2V6 (os motores em “V” são compostos por dois monoblocos unidos por parafusos), cada um disponível em versões naturalmente aspirada ou turbo. Com um conjunto motopropulsor longitudinal central que aciona os diferenciais dianteiro e traseiro, a tração integral é garantida, o que pode representar uma ótima oportunidade para aproveitar o sistema de lubrificação por cárter seco do projeto e inclinar o motor para que caiba sob o assoalho.

Caro ou barato?

Eliminar o cabeçote reduz drasticamente os custos de usinagem (o Ford T que o diga), e o número de peças do motor três cilindros aspirado é de apenas 175 itens. A equipe está trabalhando para conseguir números comparativos em termos de custos com o motor quatro em linha DOHC de 16 válvulas do Toyota Prius, mas basta dizer que no Aramco isso é maior. Montar um virabrequim com rolamentos é mais caro do que simplesmente fixar um virabrequim fundido em uma base, e os próprios rolamentos são mais caros do que os mancais de deslizamento. O DHE da Aramco também exige o dobro de conjuntos de motor-gerador-engrenagem epicíclica, mas se a potência combinada dos motores for equivalente à de um Prius, cada motor pode ser menor e usar menos ímãs de terras raras, e assim por diante.

Cálculos da Aramco sugerem que um motor três em linha DHE de aspiração natural poderia proporcionar redução de 35% no consumo de combustível por um acréscimo de US$ 3.800 em relação a um motor convencional de quatro cilindros DOHC com injeção indireta em um sedã de porte médio, e que um motor V6 DHE de aspiração natural proporcionaria economia de combustível semelhante em relação a um V6 DOHC com injeção indireta em um SUV de porte médio por US$ 4.080. Novamente, usando os cálculos da Aramco, isso representa alguns pontos percentuais a mais de economia de combustível por cerca de 20% menos dinheiro do que custaria um sistema híbrido como o Toyota HSD.

Algum interessado?

Esse é agora a grande trabalho. A Aramco não fabrica motores ou automóveis, e seu objetivo passa por licenciar esta tecnologia ou encontrar parceiros interessados em colocá-la em produção. Os primeiros protótipos já estão sendo testados e a arquitetura foi concebida para ser facilmente escalável, podendo dar origem a motores de dois, três, quatro ou seis cilindros.

A apresentação deste motor DHE no Congresso Mundial da Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) de 2026 teve uma grande e interessada plateia, mas como a patente americana nº 12.558.950 B2 foi concedida apenas em 24 de fevereiro deste ano, a Aramco só agora está começando a apresentar o motor a potenciais clientes. Fiquemos atentos.