Separar uma câmara de combustão de um cilindro pode parecer estranho, mas está sendo testado visando obter um controle mais preciso do movimento dos gases dentro dela, num turbilhonamento helicoidal.
Um orifício de grande tamanho, porém curto, conecta o cilindro à câmara, direcionando o jato de ar que emerge durante o tempo de compressão numa direção tangencial e a uma velocidade axial, induzida depois por uma rampa helicoidal.
O sistema, chamado MUSIC, usa uma câmara de combustão separada, dentro do cabeçote, contendo uma vela bem ‘longe’ e dois injetores, um de potência e outro de economia, que trabalham na gama de 80 a 120 bar.
A ignição por centelha e o processo de combustão têm lugar dentro da câmara – e esta, ao contrário do normalmente acreditado, expõe uma área de superfície bem menor aos gases queimantes, reduzindo fortemente as perdas de calor durante o período de máxima temperatura, principalmente ao queimar pequenas quantidades de combustível.
Visto lateralmente e de cima, o esquema mostra a posição da vela de ignição, da câmara de combustão, do injetor de potência e do injetor de economia.
Durante o ciclo de compressão, o ar que entra na câmara gira ao redor da periferia, ao mesmo tempo em que ‘caminha’ à frente num movimento parecido com o de um parafuso, movimento este que aumenta com o giro do motor.
Ao emergir do orifício, o jato de ar está impregnado de combustível entregue pelo injetor de economia, que ‘mira’ axialmente em direção à vela de ignição.
Em marcha lenta e em baixas cargas, uma pequenina quantidade de combustível é injetada logo no começo do tempo de compressão, formando uma mistura queimável junto à vela, mesmo enquanto a maior parte do ar está vindo atrás, sem combustível algum.
Para ampliar a carga, o injetor de economia prolonga seu período de trabalho em até 150 graus do girabrequim neste ciclo.
Nos últimos 30 graus, cerca de metade da massa de ar ainda não entrou na câmara.
É o momento de trabalho do injetor de potência, que o faz diretamente no meio do jato de ar, a uma razão de fluxo muito mais alta – cerca de cinco vezes maior do que aquela do injetor de economia.
O uso de dois injetores obvia a necessidade das altíssimas pressões encontradas nos modernos motores diesel, que têm de entregar todo o combustível dentro de um período de tempo curtíssimo ao operar a cargas e rotações muito altas.
Num motor diesel atual, não há espaço para dois injetores, mas a câmara indireta resolve este problema.
Em arranque, marcha lenta e baixas cargas típicas de uso urbano, o sistema MUSIC usa normalmente apenas o injetor de economia.
Nessa utilização, as emissões de carbono são muito reduzidas, devido à alta eficiência térmica, gerada pela queima pobre e pela menor perda de calor em toda a gama operacional.
A universidade inglesa de Coventry anos atrás desenvolveu um motor MUSIC monocilíndrico.
Hoje, um motor de quatro cilindros, baseado numa unidade Ford, está sendo desenvolvido pela Powertrain Technologies Ltd., num projeto parcialmente financiado por uma doação do Energy Savings Trust inglês.
O primeiro de três motores já está em testes de dinamômetro e o projeto deve estar terminado ainda este ano.
Os resultados experimentais disponíveis até agora são aqueles do motor monocilíndrico – e embora encorajadores, não representam todo o potencial do motor, já que ainda não há disponível equipamento de injeção otimizado para as características do motor.
Para que ele funcione corretamente, precisa de injetores GDI com razões de fluxo e capacidade de pulso mais altas do que os atualmente disponíveis, e ângulos diversos de cone.
Ainda assim, os resultados são extremamente promissores. Na região crítica dos 2.500 rpm e pressões de 0,4 bar, o MUSIC mostra diminuições de consumo médias de cerca de 35% e possíveis emissões 20% menores.
Além disso, a combustão pobre parece gerar NOx excepcionalmente baixos, com valores abaixo de 50 ppm até pressões de 4 bar.
O motor MUSIC, então, é na realidade apenas uma conversão de cabeçote, sem partes móveis extra e com eficiência térmica semelhante à de um diesel.
Como um diesel, pode receber um turbocompressor e até mesmo um sistema simples de razão de compressão variável.
Tudo indica que ele possa breve enfrentar os futuros limites europeus de 130 g/km de CO2.
FONTE: TechTalk
