Octanagem conforme a necessidade (octane - on - demand), esta é a novidade que a engenharia automotiva está desenvolvendo para melhorar o desempenho dos motores que podem usar um combustível com menor octanagem quando estiver em marcha lenta ou em velocidade de cruzeiro, já nas retomadas, o sistema identifica a necessidade de mais octanagem e assim o combustível que foi separado pelo novo componente tecnológico é injetado na câmara de combustão, gerando muito mais potência.
O uso de combustíveis convencionais gera problemas no desempenho dos motores com a queima irregular, principalmente pela pré-ignição que gera barulhos conhecidos como batidas de pino, que aumentam o consumo e pode danificar os componentes do motor.
No motor turboalimentado que utiliza o combustível de alta octanagem, que tem maior resistência à combustão espontânea, este fenômeno praticamente não existe, no entanto, a indústria automotiva está desenvolvendo uma alternativa, um sistema de octanagem sob demanda para resistir a batidas de pino e aumentar a eficiência do combustível.
O projeto prevê a combinação de motores do ciclo Otto de alta eficiência com um sistema de injeção de combustível duplo que injeta o combustível com octanagem conforme a necessidade do motor.
Um sistema duplo de injeção de combustível foi usado para injetar o combustível de alta octanagem e o combustível de baixa octanagem, foi esta estratégia usada para atender aos diversos requisitos antidetonantes do motor com o aumento da carga. O injetor localizado centralmente é a unidade de injeção direta, opera com pressões de 50 a 150 bar e o segundo injetor, localizado no coletor de admissão, opera com pressão de injeção constante de 4 bar.
O combustível de baixa octanagem é introduzido pelo sistema de injeção direta, enquanto o combustível de alta octanagem é introduzido pelo sistema de injeção no coletor. Essa estratégia foi selecionada com base em estudos anteriores que demonstraram que a introdução do combustível de baixa octanagem diretamente na câmara de combustão fornece benefícios de carga e eficiência em uma ampla gama de condições operacionais.
Esses benefícios foram mais significativos do que procurar maximizar a vaporização normalmente associada a combustíveis com maior octanagem, uma vez que esses combustíveis são utilizados com menos frequência. Essa abordagem também evita possíveis problemas de durabilidade do injetor causados pelo uso pouco frequente de um injetor de combustível situado dentro da câmara de combustão.
O sistema de separação de combustível pela octanagem instalado no carro utiliza o combustível derivado de petróleo em cargas baixas e intermediárias, nas quais o requisito de octanagem do motor é comparativamente baixo, enquanto um segundo combustível de alta octanagem é introduzido em cargas mais altas para suprimir a pré-ignição e elevar o desempenho.
O sistema utiliza dois tanques e dois combustíveis com qualidade antidetonante diferente, obtidos através da destilação instantânea baseada em volatilidade, que é usada para separar uma gasolina comum de mercado em combustíveis de alta e baixa octanagem a bordo do veículo.
O etanol está sendo usado como combustível alternativo em todo o mundo e é do conhecimento de todos que o etanol oferece a vantagem de ser antidetonante. O uso de gasolina com adição de etanol para controlar emissões e a redução da pré-ignição estimulou pesquisadores para desenvolver um sistema de separação de combustível que separasse a gasolina misturada com etanol em um combustível com alto número de octanas (combustível com alta concentração de etanol) e um combustível com um número baixo de octanas (combustível com baixa concentração de etanol) no veículo.
Foi demonstrado que o sistema de separação de combustível a bordo possuía desempenho de controle suficiente em uso prático em ambientes de condução reais. Além disso, as medições da velocidade de separação de combustível no ciclo de condução mostraram que o sistema foi capaz de separar o combustível a uma velocidade maior que a velocidade de consumo de combustível de alto número de octanas necessário para o motor e a concentração de etanol do combustível separado foi de aproximadamente 90%.
Essa inovação pode aumentar a eficiência na redução de consumo de combustível em 25%, reduzir as emissões de gases de efeito estufa em 30% e elevar em 15% o rendimento de motores, além de eliminar praticamente a possibilidade de pré-ignição.
Esta novidade vem dos Pesquisadores do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico (PNNL) do Departamento de Energia dos Estados Unidos, que desenvolveram um sistema de separação a bordo que pode apoiar o aumento da economia de combustível e reduzir as emissões de gases de efeito estufa como parte de um sistema de fornecimento de octanagem sob demanda.
Projetada para funcionar com o combustível existente no tanque do carro, a tecnologia de separação a bordo é a pioneira em usar a química, não uma membrana física, para separar a gasolina misturada com etanol em componentes de combustível de alta e baixa octanagem que vai ser armazenada em dois tanques separados. Um sistema de octanagem sob demanda pode medir a mistura de combustível apropriada para o motor, dependendo da energia necessária, por exemplo, octanagem mais baixa para marcha lenta, octanagem mais alta para retomadas ou acelerações fortes.
O etanol é um combustível barato que aumenta a taxa de octanagem, reduz emissões de gases de efeito estufa, mas também reduz o desempenho do veículo na economia de combustível. A octanagem do etanol comum é de 110, enquanto a da gasolina comum é de 87, o etanol rende em média, 70% do que rende a gasolina, um carro flex que ande 10 quilômetros por litro de gasolina, andará 7 com etanol.
Quando um carro comum consome combustível enquanto está parado em um semáforo, está desperdiçando o valioso combustível de alta octanagem que poderia ser melhor utilizado para a aceleração. É aqui que entra a tecnologia de separação como parte de um sistema de octanagem sob demanda, esta tecnologia otimiza o combustível disponível, oferecendo o combustível com octanagem certa na hora certa.
Com esta tecnologia, será possível utilizar combustível sem se preocupar com a redução de poluentes e com a economia porque o novo sistema é capaz de equilibrar estas situações e ainda com muito desempenho.
As barreiras associadas à introdução de dois combustíveis no mercado para uma utilização de octanagem sob demanda podem ser superadas usando um sistema de separação a bordo para separar um único combustível, como a gasolina E27 do mercado brasileiro, em um oxigenado de alta octanagem, como etanol, e um combustível de baixa octanagem como a gasolina comum.
Um número crescente de padrões para emissões e economia de combustível leva à necessidade de reduzir o tamanho dos motores do ciclo Otto. Para acomodar essa alteração e reduzir a pré-ignição ou batida de pino do motor, são necessários combustíveis com maior número de octanas. No entanto, estudos mostraram que os requisitos de octanagem não são uniformes ao longo do ciclo de condução do veículo, levando ao uso ineficiente dos componentes de combustível de alta octanagem.
Esta tecnologia demonstrada serve para aumentar substancialmente a economia de combustível através do uso eficiente de componentes de combustível com alta octanagem, é uma solução de combustível duplo que foi denominada como octanagem sob demanda que fornece combustível com a classificação de octanagem necessária, conforme determinado pelas demandas de torque do motor, fornecendo a proporção adequada de combustíveis de alta e baixa octanagem.
Os resultados mostram melhorias na economia de combustível e nas emissões de gases em relação a um veículo convencional que utiliza a gasolina de mercado como combustível único.
As tecnologias avançadas de combustível de motores do ciclo Otto desempenharão um papel importante na execução de metas futuras de emissões de gases de efeito estufa para veículos leves.