Um novo estudo científico publicado na revista ‘Physical Review Applied’ pode vir a ter impacto relevante no desenvolvimento de motores de automóveis de próxima geração, ao apontar uma solução inovadora para um problema antigo da engenharia: a instabilidade da combustão. A investigação, conduzida por uma equipa japonesa, abre a porta a motores mais eficientes, menos ruidosos e potencialmente com menores emissões, segundo o ‘Motor1’.
O trabalho foi liderado por Hiroshi Gotoda, professor da Universidade de Ciências de Tóquio, e Ryoichi Kurose, professor da Universidade de Kyoto, duas instituições de referência na área da engenharia mecânica. Os investigadores recorreram a ferramentas matemáticas avançadas para identificar a origem das vibrações mais perigosas dentro da câmara de combustão e encontrar formas de as mitigar sem recorrer a alterações estruturais profundas.
O que é a instabilidade de combustão e porque afeta os automóveis
Num motor de combustão interna, a energia resulta da explosão controlada da mistura de ar e combustível. Quando esse processo deixa de ser totalmente estável, surgem flutuações de pressão e vibrações que reduzem a eficiência, aumentam o ruído e aceleram o desgaste dos componentes. Em situações extremas, estas instabilidades podem mesmo causar danos estruturais no motor.
Embora o fenómeno seja frequentemente associado a motores aeronáuticos ou industriais, também afeta motores automóveis, sobretudo os de elevado desempenho ou elevada eficiência, onde as margens de tolerância são mais reduzidas.
A ciência de redes aplicada à câmara de combustão
Para compreender o problema, os investigadores aplicaram conceitos da chamada “ciência de redes” ao estudo da turbulência dentro da câmara de combustão. Cada zona do fluxo foi tratada como um nó interligado a outros, num modelo semelhante ao de uma rede rodoviária.
A análise revelou que determinadas áreas desempenham um papel dominante na manutenção da instabilidade. Quando essas zonas-chave estão ativas, as vibrações intensificam-se; quando são neutralizadas, todo o sistema se torna mais estável, de acordo com o ‘Motor1’.
Pequenas intervenções, grandes efeitos
A principal conclusão do estudo está na solução proposta: em vez de alterar toda a geometria do motor, basta intervir em pontos muito específicos da câmara de combustão. A introdução de pequenos obstáculos físicos nessas áreas estratégicas permitiu reduzir de forma significativa as oscilações e o ruído gerados durante a combustão.
Este princípio, com as devidas adaptações, poderá vir a ser aplicado a motores automóveis, tornando-os mais eficientes e silenciosos sem necessidade de grandes modificações de projeto. A abordagem poderá ainda contribuir para a redução das emissões, ao estabilizar o processo de combustão.
Os investigadores sublinham, no entanto, que serão necessários estudos adicionais para adaptar esta tecnologia às dimensões e geometrias concretas dos motores automóveis, antes de uma eventual aplicação comercial.
