Quando se trata de motores de carros e caminhões, não mudou muito desde que Nikolaus Otto inventou o moderno motor de combustão interna em 1876. Mas o motor de combustão interna poderia, pelo menos teoricamente, estaremos em uma grande mudança.

Pesquisadores do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) receberam uma patente do Escritório de Marcas e Patentes dos EUA para um novo projeto que poderia aumentar a eficiência e reduzir as emissões tóxicas dos motores de combustão interna movidos a gasolina. milhões de carros e caminhões em todo o mundo. O projeto teórico apresenta métodos para girar rapidamente o gás dentro dos cilindros de combustão interna que os motores usam para impulsionar os veículos.

Óxidos de nitrogênio tóxicos

"A ideia é obter potência líquida de motores trabalhando em temperatura mais baixa do que se pensava possível e, assim, reduzir a emissão de óxidos de nitrogênio tóxicos, "disse o físico do PPPL Nat Fisch, Professor de Ciências Astrofísicas de Princeton, um co-desenvolvedor do método patenteado. O desenvolvedor principal é o físico Vasily Geyko, que trabalhou no projeto como aluno de pós-graduação no Programa de Física de Plasmas de Princeton no PPPL, que Fisch dirige.

A patente, que Fisch e Geyko inicialmente se candidataram em 2014, surgiu da pesquisa que os físicos estavam conduzindo sobre a rápida rotação e compressão do plasma - o quente, sopa carregada de elétrons e núcleos atômicos - em vez de gasolina. Durante o estudo, apoiado pela Administração de Segurança Nuclear Nacional do DOE (NNSA) e pela Agência de Redução de Ameaças de Defesa dos EUA, os pesquisadores descobriram que a rotação rápida de um gás neutro pode produzir condições que beneficiam os motores a gasolina.

Maior capacidade de calor

Contudo, Geyko e Fisch descobriram que a capacidade de calor de um gás giratório ideal, sua capacidade de absorver energia enquanto é aquecido, é maior do que um estacionário. Os cientistas então perceberam que um gás girando aproximadamente na velocidade do som, quando usado em um ciclo termodinâmico, poderia permitir que os motores operassem em temperaturas mais baixas com mais eficiência do que os motores convencionais de combustão interna.

Como Geyko aponta, "utilizado para os ciclos Otto ou Diesel, "que acionam motores a gasolina ou diesel, o efeito da capacidade de calor aumenta a eficiência termodinâmica para temperaturas operacionais máximas e mínimas fixas. Além disso, o ganho de eficiência relativa é maior à medida que as temperaturas máximas de operação diminuem. Isso torna a invenção particularmente benéfica para uso em motores de temperatura muito baixa. "

O gás giratório também modifica o projeto padrão do motor de combustão interna. "A invenção apresenta um motor de oito tempos, em vez de um motor de quatro tempos, a fim de girar o gás nos pontos certos do ciclo, "disse Fisch." Isso complica o motor, é claro. E um motor convencional será mais eficiente em temperaturas convencionais.

Maior eficiência

"Mas em temperaturas muito baixas, onde os motores convencionais operam com eficiência muito baixa, a emissão de óxidos de nitrogênio venenosos da queima de gasolina será significativamente menor. Nessas temperaturas, nossa invenção pode ser praticada com vantagem, com maior eficiência e economia de combustível, com os correspondentes benefícios para a saúde pública com a melhoria da qualidade do ar por meio da redução da emissão de óxidos de nitrogênio. "

Por enquanto, as descobertas patenteadas permanecem teóricas. Mas, por exemplo, se o Congresso legislasse uma redução nacional do óxido de nitrogênio, as possibilidades teóricas podem valer muito a pena um desenvolvimento posterior, Fisch disse. "Em princípio, "acrescentou Geyko, "mesmo uma redução moderada das temperaturas de combustão permitidas, para cerca de dizer 1, 300-1, 800 graus Celsius de cerca de 2, 500 graus Celsius, seria o suficiente para alcançar uma vantagem relativa de eficiência para um motor giratório a gás de 5 a 10 por cento em comparação com um motor convencional de ciclo Otto. "