Tradução SAE 730154 (1973): câmara de combustão, vela de ignição e emissões de NOx (Nissan)

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Apresentação do estudo

Trata-se da tradução francesa (n.º 73-93) de uma comunicação SAE (S.A.E. Preprint N° 730154, congresso de Detroit, 8-12 de janeiro de 1973) assinada por Y. Sakai, H. Miyazaki e K. Mukai, dos laboratórios centrais de engenharia da Nissan Motor Co. (p. 57, p. 68). O texto original em inglês segue a tradução p. 68-70.

O estudo procura a relação entre o «esquema de combustão» e a emissão de NO, variando a forma da câmara de combustão e a localização da vela de ignição num motor monocilíndrico de 4 tempos a gasolina p. 57.

Dispositivo experimental

O motor (diâmetro x curso = 83 x 73,3 mm, cilindrada 399 cm³, taxa de compressão 8,5) está acoplado a um dinamómetro de 30 kW (p. 58, p. 68). Oito câmaras de combustão são testadas: cunha, «banheira», hemisférica, cúpula no pistão, Heron, disco, além de duas versões modificadas (p. 58, p. 65). Os gases são analisados por NDIR (CO, CO2, NO) e FID (HC) p. 58.

Resultados principais

Um atraso no calamento da ignição de 10° reduz Pi em 4-6 %, HC em 20-30 % e NO em 30-50 % p. 59. A recirculação dos gases de escape (EGR) a 10 % reduz o NO de 60 a 80 % p. 59.

Com a vela na posição normal, o NO atinge o pico entre 2900 e 3070 ppm dependendo da câmara; com uma localização secundária, a gama cai para 2070-2540 ppm p. 59 — a localização da vela aparece, portanto, mais determinante do que a forma da câmara. Em contrapartida, a tolerância à mistura pobre e à EGR reduz-se, e a variação ciclo a ciclo da pressão de pico passa de 7-10 % para 11-14 % p. 60.

Discussão e apêndice

Os autores ligam a descida do NO a uma temperatura de pico de combustão mais baixa (20 a 50 K menos com a vela deslocada) p. 60, confirmada pela figura 9 que liga a temperatura de pico e a concentração de NO p. 61. Um modelo de cálculo baseado na lei de Wiebe (equação A-1) confirma que uma taxa inicial moderada de libertação de calor limita o NO sem penalizar demasiado a potência (Pi) p. 63-64.

O resumo final recorda que estes resultados, obtidos num monocilíndrico com mistura homogeneizada, deverão ser completados por outros fatores (admissão, turbulência, atomização) para um motor multicilíndrico real p. 62.

Contexto

Esta comunicação SAE insere-se no contexto da regulamentação antipoluição automóvel que se endureceu fortemente nos Estados Unidos no início da década de 1970 (normas federais sobre NOx, CO, HC). Os construtores japoneses, incluindo a Nissan, investiram então massivamente na investigação sobre a combustão para responder a estas restrições sem recorrer apenas a um tratamento dos gases de escape a jusante (catalisador, ainda incipiente nessa data).

Na Citroën, este período corresponde às reflexões sobre a injeção e a carburação «limpas», num contexto em que Paul Magès, mais especialista em suspensão hidropneumática, segue também as evoluções técnicas que afetam a motorização e a despoluição, como testemunha a constituição de um dossier de traduções de artigos técnicos estrangeiros.

Olhar de arquivista

Esta tradução faz parte de um conjunto de documentos técnicos traduzidos ou compilados em torno da carburação, da injeção e da despoluição, provavelmente reunidos pelos serviços de estudos da Citroën para seguir a literatura internacional sobre o assunto. A presença de anotações manuscritas a lápis azul (sublinhados, reenvios «ver p.6», «ver 5») em várias páginas p. 58, 61, 62 sugere uma leitura ativa e crítica por um engenheiro, provavelmente para extrair os pontos salientes — provavelmente a importância relativa da localização da vela em relação à forma da câmara.

Este documento liga-se a um conjunto mais vasto de traduções de artigos técnicos que Magès ou os seus colaboradores puderam consultar nas suas pesquisas sobre a combustão e a antipoluição, a aproximar nomeadamente da tradução do artigo ATZ 1973 sobre o K-Jetronic ou do texto de Chapoux (UTAC) sobre a ação antipoluição, que testemunham o mesmo interesse da época pelas soluções técnicas face às novas restrições ambientais.