Os motores diesel estão disponíveis há mais de 100 anos. São eficientes em termos de combustível e duradouros. Neste artigo, vais ficar a saber como funciona um motor a gasóleo e o que o futuro promete.
Como funciona um motor a diesel?
Tal como um motor a gasolina, um motor a gasóleo é um motor alternativo. O movimento de deslizamento dos pistões no interior dos cilindros é convertido em movimento de rotação pelas bielas e pela cambota. Quando os pistões se movem para cima, o ar no cilindro é fortemente comprimido. A compressão aquece o ar a uma temperatura de 700 a 900 graus Celsius, suficiente para inflamar o combustível injetado.
A pressão da explosão empurra o pistão para baixo, fazendo girar a cambota. Este princípio é conhecido como ignição por compressão. Os motores a gasóleo não necessitam de velas de ignição para inflamar a mistura combustível-ar. São conhecidos como motores de auto-ignição. Os motores a gasóleo são produzidos em versões a dois e a quatro tempos. Na prática, porém, apenas os motores diesel de quatro tempos são utilizados em veículos automóveis. Rudolf Diesel (1858 – 1913) deu o seu nome a estes motores. Embora este engenheiro alemão não tenha sido o inventor do princípio do motor diesel, foi o primeiro a construir um motor de ignição espontânea funcional.
O motor diesel torna-se móvel graças à pré-câmara
Os primeiros motores a gasóleo utilizavam uma ventoinha para soprar ar para dentro dos cilindros. Devido a esta conceção, os motores diesel eram volumosos e, com uma relação peso-potência de 250 kg/hp, muito pesados. Não eram adequados para utilização em veículos.
Num motor de pré-câmara, a câmara de combustão é constituída por um cilindro e uma pré-câmara. A pré-câmara ocupa cerca de um terço do volume de toda a câmara de combustão. O combustível é injetado na pré-câmara e misturado com o ar de combustão através de um desenho especial. O jato de combustível é dirigido o mais possível para o canal de transferência entre o cilindro e a pré-câmara. Isto significa que apenas uma parte do combustível é queimada na pré-câmara. Devido à expansão durante a combustão, a mistura combustível-ar é distribuída no cilindro através do canal de transferência. A maior parte da combustão da mistura combustível-ar tem lugar no cilindro.
Até ao final dos anos 80, este tipo de motor era o mais comum nos automóveis de passageiros. Só na década de 1990 é que os primeiros automóveis de passageiros foram equipados com motores diesel de injeção direta. Hoje em dia, estes são utilizados quase exclusivamente. Já em 1924, a MAN desenvolveu e produziu em série o primeiro motor diesel de injeção direta para camiões.
Motores diesel de injeção direta: Mais potência, menos consumo de combustível
Os motores a diesel de injeção direta não têm pré-câmara. O combustível é injetado diretamente na câmara de combustão. A tecnologia mais conhecida é a common-rail. Os motores diesel common-rail estão equipados com uma bomba de alta pressão que, durante o funcionamento, mantém continuamente o combustível a uma pressão elevada de até 3.000 bar num sistema de tubos. O sistema de tubos actua como um reservatório de pressão para compensar as flutuações de pressão causadas pela bomba hidráulica. Todos os injectores, conhecidos como válvulas de injeção, estão ligados a este sistema de tubos e, portanto, uns aos outros. A pressão é a mesma em todo o sistema. A alta pressão permite injetar o combustível diretamente no cilindro e distribuí-lo com precisão. Isto reduz o consumo de combustível e as emissões poluentes.
Ainda mais potência graças ao turbocompressor
A potência de um motor diesel depende da quantidade de combustível injetado. Em princípio, portanto, um motor a gasóleo não precisa de uma válvula de estrangulamento para modular a entrada de ar. No entanto, os motores diesel modernos beneficiam das válvulas de estrangulamento porque permitem um controlo preciso do motor. A potência de saída de um motor diesel é limitada pela quantidade de ar no cilindro. Isto significa que só pode ser queimado tanto combustível quanto o oxigénio disponível como parceiro de reação. A utilização de um turbocompressor permite aumentar a quantidade de ar e, consequentemente, de oxigénio no cilindro e injetar mais combustível para obter mais potência.
Menos CO2 mas mais óxidos de azoto: vantagens e desvantagens do motor diesel
Uma das vantagens do motor a gasóleo em relação ao motor a gasolina é a redução das emissões de CO2. Embora o gasóleo tenha um teor de carbono mais elevado, as temperaturas de combustão mais elevadas significam que as emissões de CO2 de um motor a gasóleo são mais baixas. Por outro lado, temperaturas de combustão mais elevadas significam emissões mais elevadas de óxidos de azoto (NOx) em comparação com um motor a gasolina. Os óxidos de azoto irritam as vias respiratórias e acredita-se que sejam responsáveis por vários milhares de mortes prematuras na Alemanha. Este conflito, em que as emissões de NOx aumentam enquanto as emissões de CO2 são baixas, não pode ser resolvido através de modificações técnicas no motor. Para reduzir as emissões de NOx, é necessário purificar os gases de escape dos motores diesel.
Catalisadores de injeção de ureia e catalisadores de retenção de NOx para motores diesel limpos
Para limpar as emissões dos motores diesel, os fabricantes de automóveis utilizam conversores catalíticos Lean NOx trap (LNT) ou tecnologia de redução catalítica selectiva (SCR). Na tecnologia SCR, é injectada no fluxo de gases de escape uma solução aquosa de ureia denominada AdBlue. A solução de ureia liga os óxidos de azoto contidos nos gases de escape e converte-os em azoto inofensivo e vapor de água. Graças a estas tecnologias, os gases de escape do gasóleo são relativamente limpos. Desde que ninguém mexa no seu sistema antipoluição.
O escândalo do gasóleo: será este o começo do fim do motor a gasóleo?
O escândalo do gasóleo ou dos gases de escape foi desencadeado pela descoberta, em 2015, nos Estados Unidos, de manipulações ilegais do sistema de controlo das emissões dos motores a gasóleo. A fraude foi revelada pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA. Esta descobriu que os veículos a gasóleo da Volkswagen AG só conseguiam atingir os baixos valores de emissões especificados pelo fabricante no banco de ensaio. No tráfego real, os valores de emissão de poluentes eram por vezes até 30 vezes superiores aos permitidos. A razão para tal foi a desativação ilegal do sistema de controlo das emissões de gases de escape.
Mais tarde, muitos outros fabricantes de automóveis foram considerados culpados de fraude. Para a Volkswagen, este escândalo é dispendioso e muito embaraçoso. A VW tem vindo a promover os seus motores a gasóleo e a vendê-los nos Estados Unidos sob a designação “Clean Diesel” como sendo particularmente limpos. Por fim, o “dieselgate” leva cada vez mais fabricantes de automóveis a pensar em combustíveis alternativos para os seus motores a gasóleo, como o biodiesel e o gasóleo sintético, a fim de prolongar a vida útil desta tecnologia.
Biodiesel e gasóleo sintético: o futuro do motor diesel?
Há alguns anos, o biodiesel era visto como a solução para as emissões poluentes dos motores a gasóleo. O biodiesel é basicamente óleo vegetal processado. Uma das vantagens do biocombustível é que a sua combustão liberta apenas a quantidade de CO2 que as plantas extraem do ar para produzir o óleo. No entanto, a utilização de biocombustíveis tem suscitado debates sobre o seu impacto na segurança alimentar.
O gasóleo sintético é produzido a partir de hidrogénio e CO2. O hidrogénio está disponível em quantidades ilimitadas, mas tem de ser obtido por eletrólise, ou seja, decompondo a água em hidrogénio e oxigénio. Este processo consome muita energia. O CO2 pode ser filtrado do ar. A combustão do gasóleo sintético produz apenas a quantidade de CO2 extraída do ar para a sua produção. Por conseguinte, o gasóleo sintético seria neutro em termos de CO2. Mas, na realidade, só é neutro se a eletricidade necessária para a eletrólise for proveniente de fontes de energia renováveis. Os especialistas acreditam que a produção de eletricidade exclusivamente a partir de fontes de energia renováveis também não será suficiente para cobrir a necessidade de combustíveis sintéticos no futuro.
O gasóleo tem futuro?
Provavelmente não. A UE estipula que as emissões poluentes dos veículos a motor devem ser reduzidas em 100 por cento até 2035. Isto significa que só podem ser registados veículos com emissões zero. O Ministro dos Transportes alemão, Andreas Scheuer, pretende que, a partir de 2035, só sejam permitidos veículos com motores de combustão que funcionem com combustíveis sintéticos. A maioria dos fabricantes de automóveis já anunciou a data em que os últimos veículos com motores de combustão sairão das suas linhas de produção.
São cada vez mais as associações ambientalistas que apelam à proibição dos motores de combustão que utilizam combustíveis fósseis. Na Conferência das Nações Unidas sobre as Alterações Climáticas, realizada em Paris em 2015, a Aliança Internacional ZEV (Zero Emission Vehicle) adoptou um plano concreto para uma proibição total dos motores de combustão. A Aliança ZEV reúne a Noruega, os Países Baixos, a Alemanha, Reino Unido e vários Estados da América do Norte. O seu objetivo é eliminar progressivamente os motores de combustão interna alimentados por combustíveis fósseis até 2050. Isto reduziria as emissões globais de CO2 em 40% até 2050. O futuro do gasóleo não é, portanto, muito promissor.
