Ford regista patente para futuro motor de combustão interna a hidrogénio

A Ford também parece estar a avaliar a viabilidade de um futuro motor de combustão interna que usa hidrogénio como combustível. Essa intenção fica patente numa candidatura registada junto do Escritório de Patentes e Marcas dos EUA (U.S. Patent and Trademark Office).

Com isto, a marca norte-americana passa a alinhar-se com propostas semelhantes já vistas na Toyota, na Yamaha e ainda na Renault, que inclusivamente já apresentou um protótipo equipado com um motor de combustão alimentado a hidrogénio.

Importa, desde já, distinguir conceitos: estamos a falar de um motor de combustão interna a hidrogénio, com um princípio de funcionamento comparável ao de um motor a gasolina, e não de uma célula de combustível a hidrogénio (fuel cell), como a que é utilizada em veículos elétricos do tipo do Toyota Mirai.

O que abrange a patente da Ford

Convém também sublinhar que esta patente não descreve um motor concreto que a Ford já tenha, necessariamente, em desenvolvimento. O foco está, isso sim, no processo de combustão e na gestão da mistura ar–combustível - um conjunto de soluções que, em teoria, pode ser aplicado a diferentes motores.

Desta forma, ao contrário do que já foi observado, por exemplo, na Toyota - que adaptou o motor do GR Yaris para trabalhar com hidrogénio e chegou a testá-lo num Corolla de competição - a Ford, a julgar pelo teor desta patente, aparenta estar numa etapa mais inicial.

Ainda assim, o documento centra-se num ponto específico: um método de combustão para um motor de combustão turbocomprimido capaz de operar num intervalo alargado de misturas ar–combustível.

λ ≥ 2

Para interpretar o que a Ford propõe, é necessário abordar a equivalência entre a relação ar–combustível real e a relação considerada ideal (ou estequiométrica). Essa equivalência é representada pela letra grega λ (lambda).

Relação ar–combustível e mistura rica/pobre

Num motor a gasolina, a relação ideal (estequiométrica) é de 14,7 partes de ar para 1 parte de combustível, correspondendo a λ = 1. No entanto, essa proporção nem sempre se mantém inalterada, podendo variar em função de condições ambientais ou do próprio regime de funcionamento do motor.

Assim, quando λ < 1, existe menos ar do que o ideal, pelo que a mistura é mais rica (implica mais combustível e contribui para gerar mais potência). No sentido inverso, quando λ > 1, há excesso de ar e a mistura é considerada pobre (com benefícios ao nível dos consumos).

No caso de um motor de combustão a hidrogénio, λ = 1 - isto é, a razão estequiométrica - corresponde a 34 partes de ar para 1 parte de combustível.

De acordo com o que é descrito na patente da Ford, este motor a hidrogénio poderá operar com valores iguais ou superiores a dois (λ ≥ 2), ou seja, o dobro da razão estequiométrica. Na prática, isto aponta para a capacidade de trabalhar com misturas muito pobres, como 68 partes de ar para 1 parte de hidrogénio.

Isto torna-se possível devido a uma característica do hidrogénio: à razão estequiométrica, a sua combustão é extremamente rápida - bastante mais rápida do que a da gasolina. Ao recorrer a uma mistura muito pobre, é possível reduzir a velocidade de combustão.

A solução descrita pela Ford baseia-se em injeção direta para introduzir o hidrogénio na câmara de combustão, permitindo controlar de forma independente quer a quantidade de combustível, quer a de ar. Depois, recorre-se a EGR e ao comando variável das válvulas para fazer variar o valor de λ de “1” para “2” - ou até acima disso - consoante as necessidades.

Para futuro uso num híbrido?

A patente da Ford indica ainda que este motor de combustão a hidrogénio poderá integrar uma cadeia cinemática híbrida.

No esquema apresentado, surge um motor-gerador elétrico colocado entre o motor de combustão e a transmissão, sendo referido que este conjunto poderá ser aplicado num híbrido paralelo, num híbrido em série, ou num híbrido série-paralelo.

Ainda assim, a existência de uma patente não garante que a solução venha a ver a «luz do dia». Na indústria automóvel, é habitual registar patentes sobre praticamente tudo - de designações a tecnologias avançadas - mas nem todas acabam por chegar a ter aplicação prática.

Fonte: Muscle Car and Trucks