Page 28 - Revista EAA - Edição 98

TRANSIÇÃO ENERGÉTICA

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Uma primeira proposta de conjunto de anéis para o
MCI a H é a adaptação do pacote típico de motores Die-
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sel convencionais. Com ajustes nas tensões e gaps é possível
reduzir LOC e blow-by, no entanto uma otimização adi-
cional é possível ao se partir de um pacote de anéis típico
de motores Otto.
A ausência de fuligem e material particulado da com-
bustão de H possibilita a aplicação dessa segunda proposta Figura 4. Composição do blow-by em MCI a H2. Fonte: Mahle.
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que apresenta melhor raspagem de óleo e conformidade ao
cilindro, minimizando ao máximo LOC e blow-by. mostra que, na condição avaliada, o processo de combus-
tão termina entre 25° e 30° após o ponto morto superior
Projeto do conjunto de válvulas (PMS). Assim, pode-se deduzir que aproximadamente dois

Válvulas, guias e sedes também precisam ser adaptadas de- terços do volume do blow-by consistem em uma mistura
vido aos novos desafios tribológicos decorrentes da ausên- de ar e hidrogênio não queimado que pode ser inflamável.
cia de combustível líquido e seu efeito lubrificante. O ponto Este resultado mostra que, sem uma ventilação forçada,
de partida da seleção de materiais para o MCI a H foram H não queimado se acumularia no cárter e poderia repre-
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as soluções já conhecidas para aplicações a gás natural. sentar um risco de explosão.
Apesar de a combustão de hidrogênio impor um menor Um sistema de ventilação ativa do cárter chamado High
carregamento térmico sobre os componentes do conjunto Pressure Impactor (HPI) foi desenvolvido e testado. Esse
de válvulas, a presença de água nos gases de escape gera sistema é composto por um compressor acionado eletrica-
preocupações com relação à corrosão. mente acoplado a um separador de óleo que proporciona
Válvulas de admissão são suscetíveis à fragilização por alta eficiência de filtração de partículas de lubrificante e fle-
hidrogênio devido ao perfil de carga cíclica combinado xibilidade de controle da vazão para assegurar uma concen-
com a exposição ao H não queimado, o que deve ser con- tração de H menor que 3,5% com o menor consumo elé-
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siderado para a seleção do material. trico possível em qualquer condição de operação do motor.
No caso das válvulas de escape, válvulas ocas preenchi-
das com sódio são uma boa opção para reduzir a tempera- Avaliações experimentais
com o MCI a H2
tura superficial e evitar o surgimento de pontos quentes que
podem gerar eventos de combustão anormal. Para estudar o processo de combustão do hidrogênio e ava-
liar o desempenho dos componentes da Mahle aplicados
Ventilação ativa do cárter a um MCI a H , um extenso plano de teste foi executado
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Outro desafio na utilização de hidrogênio em motores de no centro de testes da empresa em Stuttgart, utilizando o
combustão interna é o potencial acúmulo de H no cárter. motor convertido descrito anteriormente na tabela 1.
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Devido à baixa energia de ignição do combustível, há risco Como pode ser visto no resultado experimental mos-
de explosão dos gases do cárter caso a concentração de H trado na figura 6, aproveitando a alta reatividade e infla-
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ultrapasse 3,5%. mabilidade do H , foi possível obter operação estável com
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Os gases de blow-by são uma mistura de ar, hidrogênio lambda superior a 2 mesmo em altas cargas e em todas as
não queimado e produtos da combustão. O diagrama da faixas de rotação.
figura 4 mostra o resultado de simulações numéricas rea- Com este conceito de combustão pobre, o pico de tem-
lizadas para investigar o fluxo cumulativo de blow-by em peratura dentro do cilindro e a formação de NOx são mi-
função da posição do pistão. Uma análise termodinâmica nimizados. O diagrama da figura 7 mostra que as emissões
28 abril/maio/junho