p Os pesquisadores projetaram uma instalação exclusiva para testar peças de motor impressas em 3-D, para ajudar a reduzir as emissões de carbono em todo o mundo. O novo Transient Air System Rig (TASR) foi projetado e construído pelo Dr. Aaron Costall e sua equipe do Departamento de Engenharia Mecânica do Imperial College London. p Os pesquisadores esperam que isso ajude os fabricantes de grandes veículos off-road e de carga a reduzir a quantidade de dióxido de carbono (CO2) que produzem.

p A plataforma usa ar fresco em vez de gás de exaustão quente, para que as peças de plástico impressas em 3-D não derretam nas condições geralmente quentes encontradas em instalações de teste de motores normais.

p Isso também significa que os fabricantes podem imprimir em 3D apenas as partes do motor que precisam de teste, em vez de construir um motor inteiro.

p O TASR será usado para projetar e testar componentes do motor para novos veículos pesados ​​off-road e de carga de baixas emissões, e os pesquisadores acreditam que ajudará a reduzir as emissões de CO2 no Reino Unido e no mundo todo.

p Caroline Brogan conversou com o Dr. Costall para discutir o novo sistema.

p Que problema você está tentando resolver?

p O transporte produz um quarto das emissões mundiais de CO2, mas também é o setor mais difícil de descarbonizar.

p Entre 1990 e 2010, os veículos pesados ​​contribuíram para um aumento de 36% no CO2 na UE. Isso se deve em grande parte à crescente demanda por frete rodoviário, bem como a falta de progresso na melhoria da eficiência do combustível do motor:as emissões de CO2 estão diretamente relacionadas à quantidade de combustível queimado.

p Por que este equipamento é um passo na direção certa para veículos pesados ​​de carga?

p Para reduzir as emissões de CO2, devemos melhorar a eficiência do motor. Podemos fazer isso ajustando o 'aparelho respiratório' do motor, enquanto recupera o máximo de energia possível dos gases de exaustão quentes.

p As peças do motor que controlam esses processos são conhecidas coletivamente como o sistema de ar, e um componente crítico da maioria dos sistemas de ar modernos é o turboalimentador. Nossa pesquisa examina maneiras de melhorar o desempenho do sistema de ar e do turbocompressor para aumentar rapidamente a entrada de ar, enquanto recupera energia do gás de exaustão.

p Fazemos isso tentando entender como os gases de escape fluem através do sistema de ar e para o turbocompressor, ao tentar tirar proveito das pulsações de pressão, e basicamente tornando o mais fácil possível para o motor 'respirar'. Ao fazer isso, reduzimos a quantidade de combustível necessária e a quantidade de CO2 emitida.

p Como funciona a plataforma?

p Os motores são complexos. Os processos envolvem uma mistura de ar e combustível, em pressões e temperaturas em constante mudança. No sistema de ar, o fluxo do gás de exaustão está realmente pulsando devido ao movimento da válvula. Tudo isso torna muito difícil prever com precisão como os motores se comportam.

p Agora temos TASR, que nos permite medir o desempenho do motor sob condições controladas, mas realistas, para quase todos os tamanhos e tipos de motor de combustão interna.

p Ao imitar o fluxo de pulso do motor, eliminamos a necessidade de queimar combustível - permitindo-nos estudar a dinâmica dos fluidos sem os efeitos de confusão da transferência de calor devido aos gases de escape quentes. Não há nenhuma outra instalação experimental no mundo como esta!

p O TASR foi construído usando o sistema Active Valve Train da Lotus como parte do projeto do sistema de ar do motor de alto desempenho, que é uma colaboração entre Imperial, Caterpillar Inc., e Honeywell Transportation Systems.

p É comissionado como parte do Programa de Eficiência de Veículos Pesados ​​do Instituto de Tecnologias de Energia (ETI).

p O que vem a seguir para o campo?

p Muitos desafios com as emissões dos veículos podem ser enfrentados por meio da eletrificação, contanto que a eletricidade seja gerada a partir de fontes de energia com menor impacto climático, como gás natural e, cada vez mais, recursos renováveis ​​como energia solar e eólica.

p Esta é a abordagem atual no setor de veículos de passageiros, mas a transição para veículos elétricos não acontecerá da noite para o dia:haverá uma transição gradual ao longo de muitos anos, durante o qual a tecnologia atual, o motor de combustão interna, continua a emitir CO2.

p Além disso, é muito difícil eletrificar, ou mesmo hibridizar, muitos veículos pesados ​​- os requisitos de armazenamento de energia seriam imensos - é por isso que os combustíveis de hidrocarbonetos líquidos com alta densidade de energia continuam prevalecendo. Este é ainda mais um problema para máquinas off-road, como aqueles usados ​​na construção e mineração, onde o local de trabalho pode ser extremamente remoto de uma fonte viável de eletricidade.

p Tudo isso significa que a indústria e a academia devem continuar a trabalhar juntas para melhorar a eficiência do motor, já que mesmo o menor aumento reduzirá a quantidade de CO2 que será emitida em nossa atmosfera.