A ideia é fazer um motor aproveitar mais a energia da gasolina (vou me referir ao combustível principal como gasolina, mesmo podendo ser álcool ou GNV) transformando-a em mais movimento mecânico do que normalmente faz. O HHO não entra como fonte de energia e sim como um aperfeiçoador de como o motor transforma a energia térmica da gasolina em energia mecânica.
Como fazer essa mágica de transformar um motor em outro mais eficiente com apenas um gás especial, chamado HHO? Para isso tu tem de conhecer as perdas que um motor faz com a energia térmica da queima da gasolina, para reduzi-las, via HHO, fazendo o motor render mais com menos combustível.
Para começar, se um motor térmico fosse 100% eficiente ele não esquentaria e nem soltaria ar sob pressão na descarga, nenhuma energia escaparia dele a não ser no movimento do motor. Isso é impossível de várias formas, são as perdas que queremos encontrar e tentar reduzir algumas.
Todo mundo conhece e sabe que tentamos reduzir isso com projetos inovadores, menos peças em atrito, e um bom óleo para o motor.
Num motor a combustão o ar tem de ser aspirado pelo cilindro, visto que ele é quem fornece o oxigênio para combustão. Como nos motores Otto se costuma usar uma mistura perfeita de oxigênio e combustível (chamada de estequiométrica), uma quantidade de ar tem uma quantidade certa de combustível que lhe será misturado. Pela quantidade de ar aspirado eu sei quanto combustível foi gasto e pelo combustível consumido eu sei quanto ar foi aspirado.
Sabemos que a quantidade de combustível define a energia térmica que será liberada no motor, então para controlar a potência de um motor Otto se regula a quantidade de ar que é admitida no motor. Se entra muito ar, terá muito combustível, que liberará muito calor e muita energia, o contrário também e verdade. Quem faz esse controle da entrada de ar no motor é a “borboleta” ligada (de alguma forma) ao pedal do acelerador, fechando e abrindo a garganta do motor para o ar atmosférico.
É só pensar um pouco e veremos que com a borboleta toda aberta a restrição a entrada de ar é a mínima que esse motor possui, o contrário também é verdade. O movimento do pistão na sucção do ar cria um vácuo que e tanto maior quanto mais restrição a passagem do ar tiver, ou seja, para pouca aceleração o vácuo na admissão do motor é enorme em relação ao vácuo com aceleração máxima.
Preciso dizer que vácuo freia o motor? Pode ter certeza que um motor totalmente acelerado converte mais energia térmica em movimento por eliminar o freio do vácuo na aspiração do ar.
Nota: Quando me referi a "acelerado" eu me referi ao ato de apertar todo o acelerador e não de estar na velocidade máxima.
Isso é fácil, se calor sai do motor, esse calor não virou movimento mecânico, mas é impossível ter um motor frio.
O calor do motor é essencial para vaporizar a gasolina que entra atomizada em micro-gotas e não na forma de vapor na câmara de combustão. Um motor frio não vaporiza a gasolina e esta não queima, pois quem queima é vapor de gasolina e não gotículas de gasolina. Um motor frio absorve calor da combustão e pode apagar essa combustão antes dela fazer seu trabalho ou reduzir seu efeito.
Se um motor pudesse trabalhar frio seria ótimo, mas não é o caso dos nossos motores. Só que ele não precisaria esquentar tanto para funcionar, tanto que existe um sistema só para resfriar o excesso de calor do motor. Se reduzirmos um pouco o calor do motor, então o sistema de arrefecimento nem precisaria trabalhar ou trabalharia menos, mantendo apenas o calor essencial aos nossos motores.
Essa perda de energia se dá pelo bloco do motor ficar tempo demais exposto aos gases super quentes da combustão, drenando seu calor e energia.
Se o bloco do motor perde energia na forma de calor, que dizer de toda energia jogada fora nos gases super quentes do escapamento e em alta pressão?
Um fato interessante acontece no pistão, quando apertamos ar rapidamente no pistão, este ar esquenta transformando energia mecânica em energia térmica, só que o reverso também é verdade e é esse reverso que empurra o carro. Quando o pistão desce sob ação da pressão superior que existe dentro dele, em razão da energia térmica dos gases da queima, esses gases esfriam na proporção da energia mecânica gerada. Se esse pistão fosse enorme e de distendesse até que a temperatura dentro do pistão se reduzisse a ambiente, então ele teria transformado toda energia térmica em mecânica (retirando a energia térmica perdida para o bloco do motor).
Então quanto mais frio estiverem os gases depois que o pistão chegou ao PMI (ponto morto inferior), mais energia térmica virou energia mecânica (novamente subtraindo a energia térmica perdida para o bloco do motor). Só que isso depende do projeto do motor e a diferença entre o espaço no pistão entre o PMS e o PMI, chamado de “taxa de compressão”.
Se você tem um motor que no PMS (ponto moto superior) só tem um volume de 12,5ml e no PMI tem um volume de 250ml, isso significa taxa de compressão de 20x e esse motor converterá mais energia térmica em energia mecânica que um motor com taxa de compressão de 10x (25ml em PMS e 250ml em PMI).
Se existe energia que pode mover alguma coisa com a pressão, digamos vento, que sai do escapamento do motor, então a mera pressão dos gases é uma porção de energia perdida. Claro que é quase inevitável evitar essa perda e me parece a menor de todas. Está aqui só para constar.
Primeiro vamos definir o que deveria ser o HHO. O HHO deveria ser uma mistura de 2 porções de gás hidrogênio com uma porção de gás oxigênio, oriundos da decomposição da água por eletrólise. Somente isso e sem vapor ou outro contaminante! Deveria, mas não é, mas pensemos que seja.
A vantagem do HHO deveria ser queimar com muito mais rapidez que a gasolina.
Eu costumo fazer a comparação de fazer um churrasco. Você precisa acender o carvão na churrasqueira para queimar a carne. Isso demora, para facilitar tu molha o carvão com álcool e acende o carvão alcoolizado, ainda põe um ventilador para dar mais oxigênio e acender ainda mais rápido. Tu até pode ficar com um foguinho tentando acender o carvão, sem truques, mas vai demorar.
Numa comparação o carvão seria a gasolina, o álcool seria o HHO e o ventilador uma mistura pobre de combustível e com excesso de ar (oxigênio).
Pense o seguinte, para nós uma queima dentro de uma câmara de combustão de um motor pode parecer muito rápida, mas quando se está rodando a milhares de rotações por minuto não é tão rápida assim a queima da gasolina. Isso tanto é verdade que o motor tem que adiantar o acendimento da mistura para antes do PMS, senão a gasolina ainda estará queimando quando o motor já está quase no PMI.
Se tu consegue algum jeito da gasolina se queimar no exato instante que passa pelo PMS do pistão, instantaneamente, sem atrasos, tu tem as seguintes vantagens:
A pressão que empurra o pistão para baixo fica disponível, com toda sua força, no momento de descida do pistão. Isso permite que esse curso de descida seja de pura transferência de energia térmica para mecânica, esfriando os gases nessa transferência, empurrando mais rápido. Mais energia térmica vira energia mecânica e menos tempo as paredes do motor tem para roubar o calor dos gases, lembre-se que parte da energia térmica se perde esquentando o bloco do motor. Novamente, por não existir adiantamento no acendimento da mistura, então menos tempo os gases quentes ficam em contato com as paredes do cilindro lhe transferindo calor e esfriando os gases.
Eu ganho com menos perda na transferência de calor para o bloco do motor e na prontidão da pressão no momento certo para que a descida do pistão seja somente para expansão dos gases e conversão de energia térmica em mecânica e o consequente resfriamento dos gases.
Como adicional o menor tempo de existência de gases quentes dentro do pistão reduz o poluidor Nox.
Outro adicional é que a gasolina nunca queima completamente no motor, como demora muito para queimar, parte dela ainda está queimando quando o pistão já desceu demais e acaba apagando a mistura. Essa perda de combustível e vista na carbonização interna do motor e externa da descarga, além do poluidor e mortal gás CO (monóxido de carbono). Uma queima mais rápida, instantânea, reduziria esse combustível não queimado que vira carbonização e monóxido de carbono.
Tem mais um detalhe, a taxa de compressão:
A motivo de carros de ciclo Otto não usarem maiores taxas de compressão é que a gasolina não aguenta muita compressão no motor sem detonar, causando a famosa batida de pino. Isso acontece quando na fase de compressão da mistura combustível, ignição adiantada, começa a queima da gasolina ainda na subida do pistão provocando um aumento significativo da pressão que faz uma explosão indesejada acontecer, como uma pancada, dentro do pistão. Isso estraga o motor com o tempo e deve ser evitado.
Um motor foi feito para queimar a gasolina e não para detona-la em um instante.
Para evitar isso (detonação) se tenta colocar aditivos a gasolina para torna-la mais resistente a detonação (aumentar a octanagem), acertar (diminuir) o avanço da ignição para evitar a detonação causando que a queima da gasolina só termine mais tarde do que devia (já comentado). Também se reduz a taxa de compressão do motor. Isso não é bom, mas é necessário.
Reduzir a taxa de compressão do motor é a forma mais certa de reduzir sua eficiência de converter energia térmica em energia mecânica. Uma triste consequência para manter teu motor saudável por mais tempo.
Se pudermos reduzir o tempo de queima da gasolina, então a correção contra a detonação seria menor. Reduziria o avanço na ignição sem deixar combustível sem queimar e nem pistão detonando. Uma coisa puxa a outra e poderíamos aumentar a taxa de compressão do motor e a eficiência energética do mesmo na mesma tacada.
Tempo menor de queima leva a avanço de ignição menor, avanço de ignição menor que reduz o risco de detonação, risco reduzido de detonação que permite aumentar a taxa de compressão, aumento da taxa de compressão que aumenta a eficiência energética do motor.
Percebe que não é só injetar o HHO na porção certa, mas também acertar o tempo de avanço da ignição e aumentar a taxa de compressão que essa correção anterior tornar possível.
Então eu reduzi um pouco a perda de calor para o bloco do motor, melhorei a eficiência energética do motor com a aumento da taxa de compressão, que deixa os gases de saída mais frios. Não reduzi as perdas pelo vácuo da aspiração do ar e nem as perdas por atrito, mas já fiz uma grande coisa.
No exemplo da churrasqueira se usou mais que álcool (que simbolizava o HHO), se usou um ventilador que simboliza a mistura pobre.
Normalmente se faz uma mistura de ar-combustível exata para que não sobre oxigênio no ar aspirado e nem combustível sem queimar. Se sobra oxigênio depois da combustão, dizemos que a mistura estava “pobre” em combustível. Se sobra combustível depois da combustão, dizemos que a mistura estava “rica” em combustível.
Sem muitos detalhes a mistura pobre pode ser comparada com o ventilador em cima do carvão. O fogo se intensifica, o carvão certamente está se queimando mais rápido e até faz uma labareda. Imagina-se que o mesmo aconteça numa mistura pobre. Tudo isso, no exemplo da churrasqueira e da mistura pobre, se deve ao excesso de oxigênio.
Nesse caso a mera mistura pobre poderia fazer a gasolina queimar mais rápido e obter o mesmo efeito que eu descrevi para o HHO no tópico anterior (Como o HHO pode reduzir algumas dessas perdas?). Ou ainda a mistura dos dois métodos, HHO e mistura pobre, poderiam agir em conjunto, como na churrasqueira, para melhorar ainda mais o efeito.
Infelizmente parece que não existe HHO suficiente para que o descrito acima aconteça, dizem que mistura pobre pode quebrar o motor por super aquecimento e outros problemas, deixando minha argumentação anterior quase vazia.
Como o HHO não vem de um cilindro pronto, como ele é feito na hora com gasto considerável de energia, não podemos fazer mais que poucos litros de HHO por minuto e parece que isso não seria suficiente. Nesse caso teríamos que usar um cilindro de gás hidrogênio pressurizado, para não debitarmos toda economia que conseguimos do hidrogênio na formação do próprio gás na eletrólise, com saldo energético zero, ou até aumentando o consumo.
Para se ter uma ideia, um carro para andar somente com gás hidrogênio precisaria de mais de 200 litros por minuto, que num gerador de HHO a 12V gastaria mais de 2000 amperes para produzir. Então se eu disser que para o HHO funcionar precisaríamos de uns 10 litros por minuto, que consumiria 100 amperes do carro, talvez tu perceba que 10 litros por minuto de HHO não é muito para o motor e que 100 amperes é muito para a carro gerar, além do custo de energia (combustível) que se tem ao gerar 100 amperes com 12V.
Mais ainda tem um último fôlego de esperança para o HHO, se chama ignição!
Quando a vela de ignição acende a mistura, ela demora a se propagar, essa ignição é um ponto minúsculo que cresce e quanto maior, mas gasolina será iniciada na combustão. A tempo que demora para que esse ponto de gasolina iniciada (ignitada) na combustão se transforma numa bola de energia maior e que realmente faça a gasolina queimar rapidamente, novamente, é tempo precioso perdido. Muita pesquisa tem sido feita para dar uma ignição mais forte, com uma área inicial maior, na tentativa de fazer a iniciação da combustão começar mais rápido.
Reduzir o tempo entre a faísca e a real ignição da gasolina, esse é o objetivo!
Colocar velas mais potentes, com descargas elétricas mais fortes, múltiplas faíscas, espaçamento maior entre os eletrodos da vela para uma faísca maior, ignição a plasma, ignição a laser, não faltarão soluções a aparecer e já aparecendo nesse sentido.
Novamente, uma ignição mais rápida reduz o tempo de queima da gasolina que ligado a tudo que já foi dito pode melhorar o aproveitamento energético do carro. Pelo menos o papel de vela potente o HHO pode fazer? Aparentemente sim!
Se a quantidade de energia liberada na queima do HHO é muito ínfima para acelerar a combustão por conta própria, esse valor não é pouco para acelerar a iniciação da combustão, como uma super vela. Talvez não faça tudo que pretendíamos, mas a energia de 1 LPM de HHO é muitas vezes maior que a energia que a vela usa para acender a mistura combustível.
Agora vem o problema:
O HHO só é rápido para queimar quando está puro, misturado e diluído num espaço enorme (para a ínfima quantidade que é gerado) ele pode sequer acender antes da gasolina, sendo acendido pela gasolina e não o contrário. Isso acaba com sua função.
Outro detalhe é que para o hidrogênio acender exige-se uma quantidade mínima e máxima de gás hidrogênio em proporção ao ar que o dilui. Infelizmente a quantidade de ar que entra na câmara de combustão dilui o gás hidrogênio (componente ativo do HHO) para frações impossíveis para que ele acenda. Isso faz o cenário da gasolina acender uma ínfima porção de HHO, ao invés do contrário, ser a realidade cruel que acaba com carros auxiliados por meros 1 ou 2 LPM de HHO.
Se o hidrogênio do HHO não consegue efeitos com 1 LPM de HHO, até mesmo num ridículo motor 1 litro, então o que poderia estar dando resultados para alguns?
Para nossa sorte o HHO não vem puro, vem cheio de vapor d’água, vem cheio de aparelhos auxiliares, talvez o HHO seja apenas o garoto propaganda enquanto mistura pobre e vapor d’água carregam pedra, fazem o trabalho.
Lembram-se que uma das perdas de energia no motor era o vácuo na admissão de ar para o motor? Quanto mais fechada a borboleta, mas vácuo e perdas desse tipo existe para o motor. Mas quem vive com o pé em baixo no acelerador ao máximo que pode e num momento que essa ação não é para acelerar e não existe uma freada logo a seguir?
Acredite, se tu estiver em velocidade de cruzeiro e numa marcha que tu tem que pisar o acelerador até o fim, sem muitas freadas pela frente, tu estará no momento de maior economia no seu carro. Vou só fazer uma ressalva para o arrasto aerodinâmico que pode estar, também, roubando potência do carro e do motor.
Se tu utilizar mistura pobre, tu precisará acelerar mais para ter a mesma potência que antes. Naturalmente tu ficará mais vezes na situação de pé em baixo em velocidade de cruzeiro, evitando o freio do vácuo do motor. Se tu aliar a isso a possibilidade de uma queima mais rápida por excesso de oxigênio que a mistura pobre pode dar, então a parafernália associada ao HHO, para empobrecer a mistura, pode estar fazendo o milagre.
Vale lembrar que existe um mito que mistura pobre quebra motor, sempre vale a pena tomar cuidado com isso, vá que...
Outra forma de reduzir o freio a vácuo da entrada de ar é o vapor que vem junto com o HHO. Sob forte vácuo a água evapora até em temperatura ambiente. Somado isso ao intenso borbulhamento que ocorre na produção do HHO, podemos estar transformando a parca produção de HHO de 1 LPM na bancada em estonteantes 10 LPM de HHO cheio de vapor. No caso seria 1 LPM de HHO + 9 LPM de vapor. Entenda que esse vapor vai ocupar espaço e diminuir o vácuo, consequentemente reduz a freada que o vácuo da entrada de ar produz.
Então pode ser que um motor mais fraco, que fica com a borboleta mais aberta, além de muito vapor d’água, mais não demais senão apaga o motor, pode ser essa a real vantagem do HHO. Se for assim, vapor e mistura pobre fazem o serviço e o hidrogênio leva a fama.
Se for assim, tu não precisa de HHO, somente empobrecer a mistura numa proporção segura e injetar, talvez, um pouco de vapor d’água.
O HHO é uma ótima ideia que provavelmente não funciona.
Talvez seja melhor usar uma mistura pobre, mas de forma segura, que usar HHO.
O vapor d’água é um candidato melhor para a suposta melhora, que o HHO.
O mais provável é o efeito placebo em quem compra e a esperteza do vendedor de empurrar uma crença para quem já é crente. No caso crente em HHO.
Se uma pesquisa séria, que eu ainda gostaria de fazer na vida, provar que HHO funciona pela ação do hidrogênio, isso me será um espanto e uma grande satisfação.