Contextualização

A redução do impacto ambiental da mobilidade humana é um dos principais desafios que a indústria automobilística vem enfrentando desde a década de 60. Esse desafio levou à diversas evoluções e revoluções nos motores de combustão interna. Um exemplo disso é o ciclo HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition).

Este ciclo é caracterizado pela combustão espontânea de uma mistura homogênea, sendo estas características distintas encontradas nos ciclos Diesel e Otto, respectivamente. O resultado deste ciclo são o consumo e emissões de NOx bem reduzidos.

Porém, este ciclo apresenta limitações que impedem a implementação em automóveis, sendo a principal dela a limitada faixa de operações, principalmente em cargas elevadas.

Propósito do projeto

O propósito do projeto está voltado para a elevada taxa de liberação de energia presente nos motores HCCI. Isso se dá pela combustão instantânea que ocorre nesse ciclo, proporcionada pela ausência de propagação de chama durante a combustão. Isso leva à uma combustão violenta e potencialmente danosa aos componentes do motor, além de elevadas vibrações e ruído durante o funcionamento. Sendo assim, o controle da combustão é o caminho para a implementação desse tipo de motor em automóveis, onde as demandas de carga superam o que é possível entregar.

Solução Proposta

Observando métricas de emissões, eficiência térmica e viabilidade para o cliente final e montadoras, foi escolhido a estratificação térmica como via de controle da combustão. Essa estratificação é alcançada por meio da injeção direta de água durante a compressão, o que permite com que haja um aumento na duração de queima e consequente diminuição na taxa de liberação de energia.

Benefícios

Com a utilização da estratificação térmica, foi possível aumentar a faixa de operação do motor HCCI base de forma saudável, seguindo os limites de liberação de energia para operação do motor. Além disso, o motor FCI apresenta os benefícios característicos de um motor HCCI, sendo eles maior eficiência indicada, menor consumo específico e menor temperatura de queima.