5 maneiras de reduzir as emissões de motores a diesel

A busca por zero emissões levou muitas empresas de motores e sistemas de transmissão a adotar tecnologias de motores sem combustão interna. Isso normalmente significa uma fonte de energia elétrica de algum tipo. Mesmo assim, os motores a diesel continuam sendo fabricados e, portanto, a redução das emissões continua sendo uma prioridade.

Na edição impressa de janeiro-março da Power Progress International , o editor Julian Buckley analisou uma variedade de tecnologias utilizadas para reduzir as emissões de motores a diesel, bem como seus prós e contras. Você pode ler a matéria completa online , mas abaixo estão trechos que abordam cinco maneiras de reduzir as emissões de motores a diesel.

Usando Combustíveis Alternativos

Refinaria da Neste, fabricante de combustíveis sustentáveis, em Roterdã, Holanda, onde a empresa produz HVO. Fonte: Neste Oyj.

Motores a diesel não precisam queimar óleo diesel de petróleo. Existem alternativas. O diesel renovável, também chamado de óleo vegetal hidrotratado (HVO), é particularmente promissor. Por ser quimicamente idêntico ao diesel de petróleo, é um substituto imediato, o que significa que pode alimentar um motor a diesel sem modificações.

Uma matéria recente da Power Progress analisou por que o HVO foi escolhido pela revista como o Criador de Notícias do Ano de 2023. "Não há moléculas no HVO que você não encontre no óleo diesel", disse Markku Honkanen, chefe de serviços técnicos da fabricante de combustíveis renováveis Neste, na matéria, "então ele é quimicamente muito semelhante, exceto pela ausência de algumas das substâncias nocivas que não queimam de forma limpa".

Outra opção é o biodiesel. No entanto, existem muitas diferenças entre HVO e biodiesel. Por exemplo, o biodiesel é quimicamente diferente do diesel de petróleo, o que lhe confere propriedades distintas.

"Por causa da química do biodiesel, ele captura água e a transforma em solvente, o que o faz tentar limpar os tanques e linhas de combustível que estavam em operação há muito tempo", disse Matt Leuck, gerente de serviços técnicos da Neste, na matéria do Power Progress mencionada anteriormente.

Um motor que tira proveito disso é o Perkins Série 2600. Lançado em um evento para a imprensa no Reino Unido em setembro de 2023, o motor de 13 litros suporta HVO e biodiesel para reduzir sua pegada de carbono.

Leia o artigo completo, “Alcançando Emissões Reduzidas”, na edição do primeiro trimestre de 2024 da Power Progress International , janeiro - março de 2024

Engenharia de Software Melhor

O software usado para controlar um motor também pode ter um efeito drástico nas emissões. O software Dynamic Skip Fire (dDSF), da Tula Technology, sediada na Califórnia, por exemplo, usa algoritmos patenteados para decidir se deve pular ou disparar cilindros individuais para atender às demandas de torque.

A Liebherr Components e a Tula realizaram um estudo conjunto do software em máquinas pesadas, visando a redução de gases de efeito estufa (GEE) e óxido de nitrogênio (NOx) em motores a diesel. O estudo utilizou um motor Liebherr D966. Em 2022, a Power Progress divulgou seus resultados , que mostraram que, em simulações do software, a emissão de CO2 foi reduzida em 9,5% e as emissões de NOx caíram 41%.

Aprimorando Turbocompressores

Turbocompressores adicionam gases de escape pressurizados do motor à câmara de combustão. Isso permite que mais combustível seja injetado, aumentando a potência do motor. Também reduz as emissões do motor.

Cummins Turbo Technologies, fabricante dos turbocompressores da marca Holset. (Foto: Cummins)

A Cummins desenvolve e fabrica seus próprios turbocompressores, comercializados sob a marca Holset. A geometria variável dos modelos Holset VGT mais recentes permite a recirculação dos gases de escape (EGR) em rotas curtas, o que reduz os níveis de NOx.

Brett Fathauer, diretor executivo de pesquisa e engenharia da Cummins Turbo Technology, disse que a empresa está buscando acelerar a tecnologia que reduzirá as emissões de CO2.

“Estamos analisando a tecnologia de tratamento de ar, incluindo compressores, turbinas, melhorias de eficiência, juntamente com atualizações e desenvolvimentos de máquinas eletrônicas aplicáveis a sistemas de transmissão híbridos e de células de combustível”, disse ele.

Buckley disse que os carregadores de próxima geração estão prontos para aproveitar a energia "pulsada" e as interfaces de cobertura redesenhadas, cada uma das quais tem como objetivo otimizar a interação entre o fluxo de ar e as turbinas e direcionar o fluxo de forma eficiente para a câmara de combustão para fornecer níveis de potência otimizados.

Melhorando a injeção de combustível

Aprimorar a tecnologia de injeção de combustível é outra abordagem para reduzir as emissões. Por exemplo, o sistema modular common-rail da Bosch para veículos comerciais (CRSN), projetado especificamente para uso em aplicações fora de estrada, conta com injetores de válvula solenoide CRIN que operam a até 2.500 bar (36.259 psi). Isso atomiza o combustível em gotículas microscópicas. O CRIN também alterna rapidamente, injetando "uma quantidade específica de combustível nos cilindros para corresponder à situação de condução", de acordo com o site da Bosch. Ambos resultam em uma queima mais limpa, com menores emissões de CO2 e partículas.

Lidando com partidas a frio

De acordo com um whitepaper de 2023 publicado pela Escola de Engenharia Mecânica da Universidade de Nantong, na China, a combustão incompleta do combustível é inevitável quando a temperatura do ar e do motor estão baixas. O relatório cita dados que indicam que as emissões de NOx de motores a diesel de alta potência em condições de partida a frio podem aumentar entre 40% e 90%.

Combustíveis alternativos como HVO e biodiesel podem ajudar a resolver esse problema. De acordo com o whitepaper, o biodiesel pode reduzir significativamente as emissões de CO2. Embora haja pouca mudança em relação aos NOx e hidrocarbonetos, esses poluentes são eliminados mais rapidamente com o biodiesel do que com o diesel de petróleo.

O whitepaper afirma que os componentes do sistema de aquecimento são a melhor maneira de lidar com as emissões de partida a frio. Isso faz parte da abordagem adotada pela Eminox, fabricante britânica de sistemas de pós-tratamento.

Em entrevista à Power Progress International , Anthony Greatwood, gerente global de produtos da Eminox, afirmou que a empresa está explorando maneiras de aprimorar os sistemas de redução catalítica seletiva (SCR) para lidar com as emissões de partida a frio. Segundo Greatwood, a Eminox está investigando a introdução de uma dose dupla de fluido de exaustão de diesel (DEF) no fluxo de exaustão, bem como o aquecimento elétrico do catalisador para melhorar o desempenho antes que a temperatura do motor aumente.

Projeto de caminhão de entrega postal movido a propano mostra economia de emissões e custos Lançado em 2021 e concluído recentemente, o projeto explorou a viabilidade do propano como alternativa ao óleo diesel em caminhões.