Mecânica

Novo motor diesel é tão limpo que é difícil medir suas emissões

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/12/2009

Este é o primeiro motor diesel a atender às severas especificações de nível 6 da União Europeia, que somente entrarão em 2014 e, ainda assim, apenas para os veículos novos.
[Imagem: Sebastian Pflaum, TU Muenchen]

Pesquisadores da Universidade Técnica de Munique, na Alemanha, apresentaram o protótipo de um novo motor diesel que, em comparação com os atuais, pode ser considerado praticamente isento de emissões.

É o primeiro motor diesel a atender às severas especificações de nível 6 da União Europeia, que somente entrarão em 2014 e, ainda assim, apenas para os veículos novos.

O objetivo dos pesquisadores é atender às novas normas sem nem mesmo precisar utilizar um conversor catalítico - o conhecido catalisador usado em todos os automóveis.

Norma europeia para motores diesel

A norma Euro 6, que deverá entrar em vigor em 2014, é um padrão difícil de alcançar sob qualquer critério. A diretiva estabelece níveis de emissão que são até mesmo difíceis de quantificar.

Um motor diesel, por exemplo, poderá emitir meros 5 miligramas de partículas de fuligem e 80 miligramas de óxidos de nitrogênio por quilômetro. Isto é um quinto dos particulados e um quarto dos óxidos Nox permitidos pela norma Euro 4, que era válida até meados de 2009. Atualmente está em vigor a norma Euro 5 - o novo motor emite menos da metade dos óxidos NOx permitidos por ela.

Fumaça e óxidos de nitrogênio

A redução das emissões dos motores diesel é complicada pelo fato de que os óxidos NOx e a fuligem, ou material particulado, não podem ser reduzidos de forma independente um do outro.

Os óxidos de nitrogênio são formados quando o diesel queima na presença do ar contido na câmara de combustão. O ar é composto por 21 por cento de oxigênio e 78 por cento de nitrogênio. O diesel reage com o oxigênio, produzindo dióxido de carbono e água. Isso acontece em uma reação muito rápida, resultando em temperaturas na câmara de combustão tão altas que o oxigênio também começa a reagir com o nitrogênio do ar, formando óxidos de nitrogênio.

Para combater este efeito, os motores diesel modernos recirculam parte dos gases de escape, levando-os de volta à câmara de combustão depois de resfriá-los, juntamente com uma porção de ar fresco. Nessa mistura, o dióxido de carbono e a água dos gases de escape moderam o processo de combustão, mantendo a temperatura em níveis mais amenos. Como resultado, formam-se menos óxidos de nitrogênio, embora ao custo de produzir mais particulados - mais fumaça - uma vez que a proporção de oxigênio na mistura ar-exaustão é menor.

Motor diesel de alta pressão

Os engenheiros alemães projetaram seu novo motor de tal forma que a mistura ar-gases de escapamento seja injetada na câmara de combustão sob alta pressão. A turbina do motor comprime a mistura até 10 vezes a pressão atmosférica - mais do que o dobro da pressão que os motores atuais conseguem suportar. Assim comprimida, a mistura ar-gases de escapamento contém oxigênio suficiente para queimar o diesel completamente.

Eles juntaram esta inovação com uma outra melhoria, esta no bico que injeta o diesel na câmara de combustão. O novo bico pulveriza o combustível em gotículas microscópicas, permitindo que ele queime mais completamente.

Nas gotas maiores, produzidas pelos bicos injetores convencionais, apenas a camada externa de moléculas de combustível é queimada - é como se cada gota fosse uma cebola, onde somente a primeira camada é "descascada," ou seja, queima de fato. A fuligem dessa queima envelopa o restante da gota, impedindo que ela entre em contato com o oxigênio. O resultado é uma maior formação de fumaça e uma queima mais pobre do combustível.

Futuro dos motores diesel

Os engenheiros afirmam que não estão satisfeitos com o atendimento da norma Euro 6 e que não há motivos para parar os desenvolvimentos. Eles querem descobrir exatamente como a fumaça se forma nos milésimos de segundo quando as gotículas de diesel queimam.

Mas colocar um sensor no interior da câmara de combustão atrapalharia o próprio processo de combustão. Para resolver o problema, eles desenvolveram um novo sensor que é inserido no interior da câmara para coletar uma amostra e novamente retirado de lá - tudo em um milésimo de segundo.

Com esta nova sonda, até 13 amostras podem ser coletadas durante uma única explosão no interior de um cilindro - uma situação ideal para estudar o nascimento das partículas de fuligem que fazem tanto mal ao ar das cidades e à saúde das pessoas.

Os pesquisadores já estão trabalhando em cima dos novos dados, o que significa que motores diesel cada vez mais limpos são uma questão de tempo.