Análise do efeito da turboalimentação e estratégia downsizing em motores de combustão interna : aspectos operacionais e ambientais

Abstract

Devido aos efeitos negativos gerados pelos motores de combustão interna em relação ao consumo de combustível e ao meio ambiente, diversas estratégias tecnológicas têm sido analisadas para reverter essa situação. O conceito downsizing, que busca reduzir a cilindrada do motor mantendo as mesmas características de potência e torque, que pode ser obtido através do uso de turboalimentação, é uma estratégia promissora se também for capaz de apresentar uma elevada eficiência energética e mitigar os impactos ambientais pela redução das emissões. O presente trabalho explora estas possibilidades realizando um estudo numérico via simulação 1D utilizando a plataforma GT-Power e tomando como base de estudo o motor E.torQ 1.6L 16v 4 cilindros. Os estudos paramétricos de redução da cilindrada envolvem a modificação do modelo em GT-Power do motor E.torQ original, que já havia sido previamente validado em outros estudos. Do conjunto de estudos, foram realizadas simulações com uma versão do motor totalmente aspirado de 1.6L e simulações com o motor turboalimentado com cilindradas de 1.0, 1.2 e 1.4 litros considerando 4 cilindros. Posteriormente foram realizadas simulações com as mesmas cilindradas para um motor de 3 cilindros. Dos resultados obtidos das simulações, foram realizadas análises comparativas levando em consideração as curvas de torque, potência, consumo específicos de combustível e emissões de CO2, CO, HC e NOx. Verifica-se que para rotações médias e altas os motores reduzidos conseguem compensar em desempenho o menor deslocamento. Observa-se de um modo geral que a medida que se reduz a cilindrada há melhoras nos níveis de consumo especifico de combustível e emissões CO2, CO, HC. No entanto, verifica-se que conforme se reduz a cilindrada ocorre aumento nas emissões específicas de NOx, principalmente em baixas velocidade para os motores de 3 cilindros.