Óxidos de nitrogênio: desafiadores até para reavivar o conceito dos motores Hesselman

A presença expressiva da injeção direta em motores de ignição por faísca nos últimos anos, que já inclui motores aspirados como o da atual geração do Honda City ao invés de ficar restrita aos turbo como o do Jeep Renegade que lança mão do T270 hoje como único motor nas versões de especificação brasileira a partir do ano-modelo 2022, naturalmente desperta alguns questionamentos. Desde a aparente vantagem na partida a frio quando se use etanol até as dificuldades no caso de uma conversão para gás natural, e a improvável possibilidade de reavivar a idéia de Jonas Hesselman que via na injeção direta um pretexto para aplicar combustíveis pesados como o querosene e o óleo diesel convencional a motores de ignição por faísca quase 100 anos atrás. Naturalmente haverá quem veja com ceticismo essa possibilidade nos dias de hoje, onde opiniões diversas às vezes exageradamente para algum extremo, e especificamente a aptidão de um tipo de motor para operar exclusivamente com combustíveis voláteis enquanto outros se mantém restritos a combustíveis pesados soa como um postulado incontestável num primeiro momento.

A bem da verdade, com a rigidez das regulamentações de emissões em vigor em diversos países, e até o Brasil passando a se aproximar mais dos Estados Unidos no tocante às emissões evaporativas ao invés de seguir alguma norma Euro com relativa defasagem, ficam mais acentuadas algumas diferenças entre os métodos e dispositivos que venham a ser usados. Enquanto um cânister de maior capacidade atende à necessidade de reter vapores desprendidos pela gasolina ou pelo etanol dentro do tanque de combustível em um veículo flex, e à medida que a injeção direta se consolida em motores de ignição por faísca surge a necessidade de usar um filtro de material particulado tal qual um similar turbodiesel necessitava, uma das questões mais críticas permanece sendo o controle das emissões de óxidos de nitrogênio (NOx). Ao se usar combustíveis voláteis, mesmo que um intervalo mais curto entre a injeção e a ignição cause uma vaporização incompleta da gasolina ou do etanol e intensifique a formação de material particulado a ser retido pelo filtro de material particulado, simplesmente recorrer a uma proporção maior de combustível pela carga de ar de admissão permanece a aposta mais óbvia da mesma forma que se aplica aos motores de ignição por faísca desde a época dos carburadores até a injeção sequencial no coletor de admissão.

Outra peculiaridade a ser considerada quanto ao controle dos NOx é que, usando ciclos termodinâmicos distintos para combustíveis voláteis ou pesados com a correspondente discrepância entre as respectivas taxas de compressão aplicáveis para um motor do ciclo Otto e um do ciclo Diesel, a princípio o EGR se mantém uma opção viável em ambos os casos, enquanto a propagação de chama pode ficar prejudicada ao se tentar fazer um motor Hesselman moderno. Portanto, algum outro método que atrapalhe menos a eficiência geral do processo de combustão seria mais desejável, e assim até o SCR que passou a equipar o Jeep Compass de especificação brasileira nas versões turbodiesel a partir de 2022 parece razoável, em que pese a inconveniência de ter que observar mais um item de manutenção periódica que é a reposição do fluido-padrão ARLA-32/ARNOx-32/AdBlue indispensável para o correto funcionamento do sistema SCR. Mais proveitoso ao menos enquanto se usasse um combustível volátil seria a injeção suplementar de água com algum álcool, ou até uma injeção suplementar de gás natural como já se vê em caminhões com o intuito de economizar óleo diesel mas que também diminui sensivelmente os NOx devido a uma proporção maior de combustível em relação à carga de admissão e até do material particulado porque o gás já injetado na fase de vapor favorece uma propagação de chama mais homogênea por toda a câmara de combustão.

Por mais que os motores Hesselman pareçam uma mera gambiarra, especialmente tentadora para burlar as restrições ao uso de motores Diesel com base nas capacidades de carga e passageiros ou tração ainda em vigor no Brasil, quem leve a sério a pauta do controle de emissões ao invés de chutar o balde ficaria num mato sem cachorro para justificar que um motor aparentemente "a gasolina" ou flex necessitaria de toda a parafernália de pós-tratamento que tem sido um calcanhar de Aquiles específico dos turbodiesel, no caso do SCR. Eventualmente mais viável em aplicações militares ou para embarcações em função do menor rigor no controle de emissões, mesmo compartilhando o projeto básico do motor com algum direcionado ao mercado automobilístico generalista, um retorno dos motores Hesselman ainda poderia se justificar sob condições operacionais bastante específicas, para as quais a predominância de motores Diesel segue firme e forte. Enfim, apesar da eventual utilidade que possa oferecer, um ressurgimento de motores Hesselman é tão desafiador quanto seguir apostando no Diesel diante do controle dos NOx...