Ford registra patente de motor de combustão interna a hidrogênio

A Ford também dá sinais de que está avaliando a ideia de um futuro motor de combustão interna que usa hidrogênio como combustível. Isso é o que indica uma patente registrada pela marca do oval azul no U.S. Patent and Trademark Office (escritório de patentes e marcas dos EUA).

Contexto: Toyota, Yamaha e Renault também investigam

Com esse registro, a Ford passa a integrar o grupo de fabricantes que vêm estudando a combustão de hidrogênio, como Toyota, Yamaha e Renault - esta última já apresentou um protótipo equipado com motor a combustão movido a hidrogênio.

Vale deixar claro: aqui estamos falando de motor de combustão interna a hidrogênio, que opera de forma semelhante a um motor a gasolina, e não de uma célula a combustível (fuel cell) aplicada em veículos elétricos como o Toyota Mirai.

Patente da Ford e o que ela sugere

Também é importante pontuar que a patente não descreve um motor específico que a Ford já tenha, necessariamente, em desenvolvimento. O foco está no processo de combustão e no controle da mistura ar-combustível - um conceito que, em tese, poderia ser aplicado a diferentes motores.

Em outras palavras, diferentemente do que já foi visto na Toyota (que adaptou o motor do GR Yaris para funcionar com hidrogênio e chegou a colocá-lo à prova em um Corolla de competição), a Ford parece estar, pelo conteúdo da patente, em um estágio mais inicial.

O documento da Ford se concentra no método de combustão em um motor turboalimentado, capaz de operar com uma faixa ampla de misturas ar-combustível.

λ ≥ 2

Para entender melhor o que a Ford apresenta na patente, é preciso falar da equivalência entre a relação ar-combustível real e a relação considerada ideal (estequiométrica) da mistura, indicada pela letra grega λ (lambda).

Em um motor a gasolina, a proporção ideal/estequiométrica é de 14,7 partes de ar para 1 parte de combustível, o que corresponde a λ = 1. Ainda assim, essa proporção não é invariável (pode mudar por condições ambientais ou pelo próprio funcionamento do motor).

Assim, podemos ter um valor abaixo de um (λ < 1), quando há menos ar do que o ideal: a mistura fica mais rica (exige mais combustível e ajuda a gerar mais potência). Quando ocorre o contrário (λ > 1), por haver ar em excesso, diz-se que a mistura é pobre (o consumo tende a ser favorecido).

No caso de um motor a combustão a hidrogênio, λ = 1 (a razão estequiométrica) corresponde a 34 partes de ar para 1 parte de combustível.

De acordo com a patente da Ford para um motor a hidrogênio, o sistema permite trabalhar com valores iguais ou superiores a dois (λ ≥ 2), ou seja, o dobro da razão estequiométrica. Na prática, isso indica que o motor conseguiria funcionar com misturas muito pobres, chegando a 68 partes de ar para 1 parte de hidrogênio.

Isso só seria viável porque a combustão do hidrogênio, na razão estequiométrica, é extremamente rápida - bem mais rápida do que a da gasolina. Ao empobrecer bastante a mistura, a velocidade de combustão pode ser reduzida.

A proposta da Ford usa injeção direta para levar o hidrogênio à câmara de combustão, permitindo controlar de forma independente tanto o volume de combustível quanto o de ar. Depois, entram em cena a EGR e o comando variável de válvulas para ajustar o valor de λ de “1” para “2” - ou até acima disso - conforme a demanda.

Para futuro uso num híbrido?

A patente da Ford também menciona que esse motor a combustão a hidrogênio pode integrar um conjunto motriz híbrido.

No desenho do documento, aparece um motor-gerador elétrico instalado entre o motor a combustão e a transmissão, com a Ford indicando que esse trem de força poderia ser aplicado em um híbrido paralelo, em série ou em um híbrido série-paralelo.

A existência de uma patente, porém, não garante que a solução chegue a sair do papel e ver a «luz do dia». Na indústria automotiva, é comum registrar patentes de praticamente tudo - de nomes a tecnologias avançadas - e nem todas acabam tendo uso prático.

Fonte: Muscle Car and Trucks