O sistema de combustão MUSIC

Separar uma cƒmara de combustÆo de um cilindro pode parecer estranho, mas est  sendo testado visando obter um controle mais preciso do movimento dos gases dentro dela, num turbilhonamento helicoidal.

Um orif¡cio de grande tamanho, por‚m curto, conecta o cilindro … cƒmara, direcionando o jato de ar que emerge durante o tempo de compressÆo numa dire‡Æo tangencial e a uma velocidade axial, induzida depois por uma rampa helicoidal.

O sistema, chamado MUSIC, usa uma cƒmara de combustÆo separada, dentro do cabe‡ote, contendo uma vela bem -longe- e dois injetores, um de potˆncia e outro de economia, que trabalham na gama de 80 a 120 bar. A igni‡Æo por centelha e o processo de combustÆo tˆm lugar dentro da cƒmara – e esta, ao contr rio do normalmente acreditado, expäe uma  rea de superf¡cie bem menor aos gases queimantes, reduzindo fortemente as perdas de calor durante o per¡odo de m xima temperatura, principalmente ao queimar pequenas quantidades de combust¡vel.

Visto lateralmente e de cima, o esquema mostra a posi‡Æo da vela de igni‡Æo, da cƒmara de combustÆo, do injetor de potˆncia e do injetor de economia.

Durante o ciclo de compressÆo, o ar que entra na cƒmara gira ao redor da periferia, ao mesmo tempo em que -caminha- … frente num movimento parecido com o de um parafuso, movimento este que aumenta com o giro do motor. Ao emergir do orif¡cio, o jato de ar est  impregnado de combust¡vel entregue pelo injetor de economia, que -mira- axialmente em dire‡Æo … vela de igni‡Æo. Em marcha lenta e em baixas cargas, uma pequenina quantidade de combust¡vel ‚ injetada logo no come‡o do tempo de compressÆo, formando uma mistura queim vel junto … vela, mesmo enquanto a maior parte do ar est  vindo atr s, sem combust¡vel algum. Para ampliar a carga, o injetor de economia prolonga seu per¡odo de trabalho em at‚ 150 graus do girabrequim neste ciclo.

Nos £ltimos 30 graus, cerca de metade da massa de ar ainda nÆo entrou na cƒmara.  o momento de trabalho do injetor de potˆncia, que o faz diretamente no meio do jato de ar, a uma razÆo 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 alt¡ssimas pressäes encontradas nos modernos motores diesel, que tˆm de entregar todo o combust¡vel dentro de um per¡odo de tempo curt¡ssimo ao operar a cargas e rota‡äes muito altas. Num motor diesel atual, nÆo h  espa‡o para dois injetores, mas a cƒmara indireta resolve este problema.

Em arranque, marcha lenta e baixas cargas t¡picas de uso urbano, o sistema MUSIC usa normalmente apenas o injetor de economia. Nessa utiliza‡Æo, as emissäes de carbono sÆo muito reduzidas, devido … alta eficiˆncia t‚rmica, gerada pela queima pobre e pela menor perda de calor em toda a gama operacional.

A universidade inglesa de Coventry anos atr s desenvolveu um motor MUSIC monocil¡ndrico. Hoje, um motor de quatro cilindros, baseado numa unidade Ford, est  sendo desenvolvido pela Powertrain Technologies Ltd., num projeto parcialmente financiado por uma doa‡Æo do Energy Savings Trust inglˆs. O primeiro de trˆs motores j  est  em testes de dinam“metro e o projeto deve estar terminado ainda este ano.

Os resultados experimentais dispon¡veis at‚ agora sÆo aqueles do motor monocil¡ndrico – e embora encorajadores, nÆo representam todo o potencial do motor, j  que ainda nÆo h  dispon¡vel equipamento de inje‡Æo otimizado para as caracter¡sticas do motor. Para que ele funcione corretamente, precisa de injetores GDI com razäes de fluxo e capacidade de pulso mais altas do que os atualmente dispon¡veis, e ƒngulos diversos de cone.

Ainda assim, os resultados sÆo extremamente promissores. Na regiÆo cr¡tica dos 2.500 rpm e pressäes de 0,4 bar, o MUSIC mostra diminui‡äes de consumo m‚dias de cerca de 35% e poss¡veis emissäes 20% menores. Al‚m disso, a combustÆo pobre parece gerar NOx excepcionalmente baixos, com valores abaixo de 50 ppm at‚ pressäes de 4 bar.

O motor MUSIC, entÆo, ‚ na realidade apenas uma conversÆo de cabe‡ote, sem partes m¢veis extra e com eficiˆncia t‚rmica semelhante … de um diesel. Como um diesel, pode receber um turbocompressor e at‚ mesmo um sistema simples de razÆo de compressÆo vari vel. Tudo indica que ele possa breve enfrentar os futuros limites europeus de 130 g/km de CO2.
Jos‚ Luis Vieira


Jos‚ Luiz Vieira, Diretor, engenheiro automotivo e jornalista. Foi editor do caderno de ve¡culos do jornal O Estado de S. Paulo; dirigiu durante oito anos a revista Motor3, atuou como consultor de empresas como a Translor e Scania.  editor do site: www.techtalk.com.br e www.classiccars.com.br; diretor de reda‡Æo da revista Carga & Transporte.