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