PT97742B - Processo para efectuar a combustao de um combustivel aquoso num motor de combustao interna - Google Patents

Description

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Descobriu-se um novo combustível e uma nova mistura de combustível, bem como um novo processo de combustão, que reduzem os poluentes produzidos pelos motores de combustão interna que trabalham com combustíveis carbonados convencionais, tais como gasolina, gasóleo, petróleo para motor, combustíveis à base de álcool, tais como etanol e metanol, e as respectivas misturas.

A nova mistura combustível é também muito menos dispendiosa do que os combustíveis carbonados, tais como a gasolina ou o gasóleo visto que o seu ingrediente principal é a água. A designação motor de combustão interna tal como aqui se utiliza refere-se e abrange qualquer motor no qual se efectua a combustão de um combustível carbonado utilizando oxigénio em uma ou mais câmaras de combustão do motor. Os motores deste tipo actualmente conhecidos incluem motores de deslocamento de pistão, motores rotativos e motores de turbina (jacto).

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Os novos combustíveis aquosos da presente invenção têm menos energia potencial do que os combustíveis carbonados mas, apesar disso, são capazes de desenvolver pelo menos a mesma potência. Por exemplo, um combustível aquoso da presente invenção que contém ãgua e gasolina tem cerca de 1/3 da energia potencial (Kcal) (BTU) (0,252 x BTU = Kcal) da gasolina, mas quando utilizado para fazer trabalhar um motor de combustão interna, produz aproximadamente a mesma potência quando comparado com a mesma quantidade de gasolina. Isto é de facto surpreendente e admite-se que seja devido â nova mistura de combustível que se forma a partir da libertação de hidrogénio e oxigénio e à combustão do hidrogénio quando se introduz o novo combustível aquoso numa câmara de combustão de um motor de combustão interna e se efectua a combustão com quantidades relativamente pequenas de ar de combustão na presença de um catalisador que produz hidrogénio pelo novo processo da presente invenção.

No seu aspecto mais genérico, o combustível aquoso da presente invenção contém quantidades substanciais de água, por exemplo até cerca de 70% a cerca de 80 % em volume em relação ao volume total do combustível aquoso, de preferência 25 % a 75 % e mais vantajosamente ainda 40 % a 70 l, e um combustível carbonado gasoso ou líquido, tal como gasolina, etanol, metanol, cumbustível diesel, petróleo, outros combustíveis contendo carbono, tais como butano, gás natural, etc., ou as respectivas misturas. Quando se utiliza este combustível no novo processo da

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presente invenção, introduzem-se no sistema de introdução de combustível de motor combustível aquoso e ar de combustão, para receber e misturar o combustível e o ar de combustão e introduzir a mistura combustível/ar na(s) câmara(s) de combustão.

Estes sistemas podem incluir um carburador convencional ou um sistema de injecção de combustível·. Embora não seja necessário para a realização prática da presente invenção, quando se utiliza um motor com um carburador, o ar de combustão pode ser pré-aquecido até uma temperatura compreendida entre cerca de Yll° C (350° F) e cerca de 204° C (400° F) quando entra no carburador. Quando se utiliza um motor com um sistema de inj ec ção de combustível, o ar de combustão pode ser pre-aquecido até uma temperatura compreendida entre cerca de 50° C (122° F) e cerca de 70° C (158° F) quando entra no sistema de injecção de combustível. A mistura ar/combustível é introduzida na câmara ou nas câmaras de combustão, fazendo a sua combustão na presença de um catalisador que produz hidrogénio que facilita a dissociação da água no combustível aquoso em hidrogénio e oxigénio de modo que se efectue a combustão do hidrogénio com o combustível carbonado para fazer trabalhar o motor.

A designação catalisador que produz hidrogénio é utilizada aqui no seu sentido mais lato. Um catalisador tal como se define geralmente é uma substância que provoca ou acelera a acção entre duas ou mais forças sem ele próprio ser afectado. Na presente invenção sabe-se que sem esta substância presente na

câmara de combustão tal como aqui se descreve, a combustão do combustível aquoso nao se verificará de modo a desenvolver a potência pretendida para fazer trabalhar o motor de combustão interna.

Sem se pretender ficar limitado por qualquer teoria, admite-se que mediante a produção de uma descarga eléctrica numa câmara de combustão com uma atmosfera húmida, na presença de polos formados de catalisador que produz hidrogénio, a descarga eléctrica electrifica a massa de ãgua presente sob a forma líquida ou gasosa, por exemplo, vapor de água, permitindo que a carga eléctrica se desloque para os polos carregados negativamente para efectuar a descarga da carga eléctrica. A dissociação das moléculas de água parece ocorrer mediante exposição da massa de moléculas de água à carga eléctrica em associação com o calor de combustão que resulta da combustão do material carbonado que é componente do combustível aquoso durante o curso da compressão que, juntamente com a combustão do hidrogénio libertado, proporciona a potência para fazer trabalhar o motor.

Embora na variante mais preferida da presente invenção seja vantajoso utilizar dois polos catalíticos de catalisador que produz hidrogénio, pode também utilizar-se um ou mais polos para dispersar a carga eléctrica. Além disso, embora se possam utilizar os sistemas de velas normais para veículos motorizados convencionais que originam cerca de 25 000 a 28 000 vóltios, é

-6presentemente mais vantajoso produzir uma descarga eléctrica mais potente (vela mais quente) por exemplo, gerada por cerca de 35 000 vóltios. Os sistemas de produção de descarga eléctrica atingem até 90 000 vóltios e parece que as voltagens mais elevadas originam uma melhor dissociação das moléculas da ãgua na câmara de combustão.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA FORMA DE REALIZAÇAO PREFERIDA

Tal como se referiu anteriormente, uma das vantagens da presente invenção consiste em pode fazer trabalhar os motores de combustão interna com os novos combustíveis e as novas misturas combustíveis que necessitam de uma quantidade significativamente menor de ar de combustão para efectuar a combustão do combustível na câmara de combustão do motor. Por exemplo, quando se utiliza gasolina como combustível no motor de combustão interna provido de um carburador geralmente é necessária uma relação ar/combustível de 14 : 1 a 16 : 1 para produzir uma potência motriz satisfatória para fazer funcionar o motor e potência para um veículo a motor. Com um álcool, tal como etanoi puro, pode utilizar-se uma relação ar/combustível de 8 : 1 ou 9 : 1 para um funcionamento satisfatório do mesmo motor. Em contraste com estes combustíveis convencionais, o combustível aquoso da presente invenção necessita de uma quantidade controlada menor de ar de combustão. Determinou-se que é crítico para a realização prática da presente invenção utilizar uma relação /

-7-/ ar/combustível que não exceda 5 : 1 para um funcionamento satisfatório equivalente de um motor de combustão interna. A relação ar/combustível preferida de acordo com a presente invenção está compreendida entre 0,5 : 1 e cerca de 2 : 1, estando o valor óptimo da relação ar/combustível compreendida entre 0,75 : 1 e

1,5 : 1 e mais vantajosamente um valor de 1 : 1.

motivo pelo qual o combustível aquoso e a mistura combustível da presente invenção podem fazer funcionar satisfatoriamente um motor de combustão interna é a libertação de hidrogénio e de oxigénio na câmara de combustão, quando se realiza o processo da presente invenção. 0 hidrogénio e oxigénio resultam da dissociação das moléculas de ãgua e o hidrogénio sofre combustão juntamente com o combustível carbonado da mistura aquosa. Como consequência, utilizando menos combustível carbonado e menos ar de combustão, consegue-se obter uma potência motriz do motor comparável àquela que se consegue utilizando uma combustão convencional do mesmo combustível carbonado com quantidades de ar de combustão muito superiores.

Deve ainda notar-se que, com o combustível aquoso da presente invenção, o componente ãgua se vaporiza originando vapor de água na câmara de combustão. 0 vapor de água expande-se mais do que o ar e a câmara de combustão pode ser apropriadamente cheia com menos ar de combustão. Assim, o componente ãgua do combustível transforma-se em vapor de ãgua que se expande na

-8câmara de combustão e substitui uma parte do ar de combustão utilizado para a combustão dos combustíveis convencionais na câmara de combustão do motor. A expansão do vapor de água juntamente com a combustão do hidrogénio libertado pela dissociação das moléculas de ãgua origina a potência motriz requerida necessária para um funcionamento satisfatório do motor.

Já se referiu anteriormente que a quantidade de ar de combustão introduzido na câmara de combustão para a combustão do combustível aquoso da presente invenção deve ser controlada rigorosamente de modo que a relação ar/combustível não exceda 5 : 1 durante a combustão. Verificou-se que se se introduzir na câmara de combustão uma quantidade excessiva de ar juntamente com o combustível aquoso, isto é, superior à relação ar/combustível de 5 : 1, ocorre uma combustão incompleta do combustível carbonado devido ao excesso de oxigénio na câmara de combustão.

excesso de oxigénio em relação â quantidade necessária para a combustão do combustível carbonado ocorre quando a relação ar/combustível é demasiado elevada devido ao efeito combinado da quantidade de oxigénio libertado pela dissociação das moléculas de ãgua e do oxigénio adicional presente na quantidade excessiva de ar de combustão. A combustão incompleta do combustível carbonado origina um funcionamento insatisfatório do motor bem como excesso de emissão de poluentes indesejáveis. Reduzindo a quantidade de ar de combustão necessária para a combustão na câmara de combustão, encontra-se presente menos azoto na câmara de

combustao para se combinar com o oxigénio e formar poluentes NO indesejáveis emitidos durante o funcionamento do motor. Assim, uma vantagem importante da presente invenção é a considerável redução de Ν0_χ e de outras emissões poluentes indesejáveis em relação as que são produzidas pelos motores de combustão interna que trabalham de modo convencional utilizando combustíveis carbonados convencionais, tais como gasolina, combustível diesel, etc., em motores de combustão interna.

Deve também notar-se que uma vez que o hidrogénio e o oxigénio estão presentes na mistura combustível que deverá sofrer combustão na câmara de combustão de um motor de combustão interna, de acordo com a presente invenção, pode haver casos em que uma quantidade demasiado pequena de água no combustível aquoso apresente inconvenientes. Por exemplo, quando o combustível carbonado tem um baixo poder calorífico, isto ê uma baixa energia potencial de produção de Kcal (BTU) por unidade de volume, poderão ser aconselháveis maiores quantidades de ãgua porque a libertação de hidrogénio e oxigénio devido ã dissociação das moléculas de ãgua e a combustão do hidrogénio deverá aumentar apropriadamente o poder calorífico total da mistura de combustível carbonado e de água. Por este motivo, considera-se que um limite inferior compreendido entre 20 % e 25 % de ãgua, por exemplo superior a 20 % de ãgua, como sendo a quantidade mínima prática e utilizável de ãgua na mistura de combustível aquoso da presente invenção de modo a englobar uma grande variedade de

combustíveis carbonados no âmbito da presente invenção. O limite superior de 70 % a 80 X de agua é fixado devido â quantidade mínima de combustível carbonado gasoso ou líquido que é necessária para iniciar a reacção, despoletada por uma descarga eléctrica produzida na câmara de combustão que dissocia as moléculas de água na câmara de combustão. Determinou-se que é vantajoso para a reacção de dissociação da água dispor de 1997 Kcal/litro de combustível (30 000 BTU de energia/galão) a 3995 Kcal/litro de combustível (60 000 BTU de energia/galão).

combustível aquoso da presente invenção contém uma percentagem de água superior a cerca de 20 % e atingindo até cerca de 70 7„ a 80 % em volume do volume total do combustível aquoso e de preferência um combustível carbonado líquido volátil, tal como um combustível escolhido no grupo constituído pelos álcoois, por exemplo etanol ou metanol, gasolina, combustível diesel, combustível do tipo de petróleo ou as respectivas misturas. Os álcoois, tais como etanol e metanol, contêm geralmente pequenas percentagens de água quando produzidos comercialmente e, evidentemente, contem oxigénio e hidrogénio na sua estrutura molecular. Os graus comerciais de etanol e metanol sao comercializados em termos de um número proof, tal como, por exemplo, etanol 100 proof. Metade do número proof ê geralmente uma indicação da quantidade de etanol presente, isto é, o etanol 100 proof contêm 50 % em volume de álcool etílico e 50 1 de água; etanol 180 proof contém 90 % de álcool etílico e 10 % de água, etc..

-11Pensa-se que o combustível aquoso da presente invenção seja utilizável em todos os motores de combustão interna, incluindo motores de combustão interna que trabalham a gasolina ou a combustível diesel convencionais, para utilização em automó veis, camiões e similares, tendo carburadores convencionais ou sistemas de injecção de combustível, bem como motores rotativos e motores de turbina (jacto). Pensa-se que a presente invenção seja aplicável a qualquer motor em que se efectue a combustão de combustível carbonado líquido volátil com oxigénio (C^) em uma ou câmaras de combustão do motor.

São necessárias algumas modificações para adaptar esses motores â utilização do combustível da presente invenção. Por exemplo, deve fazer-se a instalação de um catalisador que produza hidrogénio na câmara ou nas câmaras de combustão do motor, tal como aqui se descreve, actuando o referido catalisador na dissociação das moléculas de ãgua para originar hidrogénio e oxigénio. Alêm disso, é importante dispor de meios apropriados para o fornecimento e o controlo da entrada, quantidade e caudal, do ar de combustão e do combustível na(s) câmara(s) de combustão, para um funcionamento óptimo do motor. Deve notar-se, em relação a isto, que a relação ar/combustível é um significativo para efectuar a combustão na(s) câmara(s). Sob o ponto de vista prático, é também desejável que os sistemas de alimentação de combustível e de armazenagem de combustível sejam feitos de materiais à prova de ferrugem. Ê também preferível dispor de um sistema de produção de descarga

-12eléctrica com uma voltagem superior ã geralmente utilizada nos motores de combustão interna que trabalham com combustíveis carbonados convencionais, por exemplo gasolina. Estão comercializados sistemas para proporcionar uma descarga eléctrica mais quente por exemplo pela Chrysler Motor Company. Como modificação adicional para optimizar o uso da presente invenção é desejável utilizar um sistema controlado electronicamente e assistido por computador para fornecer o combustível aos injectores de combustível durante o tempo de admissão do motor de combustão interna.

A dissociação das moléculas de água é bem conhecida per se. Por exemplo, descreve-se a termodinâmica e a química física da dissociação água/vapor de ãgua na obra de M. Vinugopalan e R. A. Jones, Chemistry of Dissociated Water Vapor and Related Systems, John Wiley & Sons, Inc., 1968; Ε. B. Mellard, Physical Chemistry for Colleges, McGraw-Hill Book Company, Inc., 1941, pp. 340 - 344; e F. Albert Cotton e Geoffrey Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, 1980 pp. 215-228; cujas descrições se incluem aqui a título de referência.

Embora isso não seja requerido para a realização prática da presente invenção, pode também instalar-se um aquecedor para pré-aquecer o ar de combustão para o motor e um permutador de calor para utilizar os gases de escape quentes provenientes do motor para pré-aquecer o ar de combustão depois de o motor estar a trabalhar, altura em que o aquecedor está

-13». *'^rr desligado. Embora a forma de realização da presente invenção a que se dá maior preferência não necessite do pré-aquecimento do ar de combustão e/ou do combustível, pode prê-aquecer-se o ar de combustão destinado ao motor antes da sua introdução no carburador ou no sistema de injecçãò de combustível. Quando se utiliza um motor com um carburador, o ar de combustão pode ser pré-aquecido a uma temperatura compreendida entre cerca de 177° C (350° F) e cerca de 204° G (400° F) quando entra no carburador. Quando se utiliza um motor com um sistema de injecçãò de cumbustível, o ar de combustão pode ser prê-aquecido a uma temperatura compreendida entre cerca de 50° C (122° F) e cerca de 70° C (158° F) quando entra no sistema de injecçãò de combustível. Nestes casos, o combustível aquoso da presente invenção é introduzido no carburador ou no sistema de injecçãò de combustível e é misturado com uma quantidade controlada de ar de combustão. De preferência, introduz-se o combustível aquoso no carburador ou no sistema de injecçãò de combustível à temperatura ambiente.

Na forma de realização preferida, introduzem-se o combustível aquoso e o ar de combustão do carburador ou no sistema de injecçãò de combustível â temperatura ambiente e em seguida introduz-se a mistura ar/combustível na câmara ou nas câmaras de combustão onde é efectuada a ignição da mistura ar/combustível por meio de uma veia que produz uma descarga eléctrica, de um modo convencional, quando o pistão da câmara de combustão atinge o tempo de combustão do ciclo de combustão. A

presença de um catalisador que produz hidrogénio na câmara de combustão é considerada como actuando como catalisador para a dissociação das moléculas de água no combustível aquoso quando a vela que produz uma descarga eléctrica provoca a ignição da mistura ar/ccm bustível. 0 hidrogénio e o oxigénio libertados pela dissociação sofrem também a ignição durante a combustão para aumentar a quantidade de energia fornecida pelo combustível. Verificou-se em experiências em que se utilizou álcool 100 proof como combus tlvel do motor que o motor produzia a mesma potência motriz, isto é, watts por hora, que é produzida com o mesmo volume de gasolina Isto é muito surpreendente considerando o facto de o etanol 100 proof ter um potencial de energia teórico de cerca de 3196 Kcal/litro (48 000 BTU/galão) com um potencial utilizável de cerca de 2330 a 2497 Kcal/litro (35 000 a 37 500 BTU/galão), em comparação com a gasolina, que tem um potencial de energia de cerca de 8189 Kcal/litro (123 000 BTU/galão), cerca de três vezes mais. 0 facto de o etanol com o menor BTU poder produzir tanta potência quanto a gasolina de maior BTU sugere que a potência adicional pode ser atribuída à libertação, isto ê, dissociação, e combustão de hidrogénio e oxigénio a partir da água.

Uma vez que se verificou que o etanol 100 proof é um combustível satisfatório no processo da presente invenção, é evidente que podem preparar-se outros combustíveis apropriados por mistura utilizando outros álcoois e misturando esses álcoois com gasolina, combustíveis de petróleo ou combustíveis diesel, conforme o combustível utilizado num motor a gasolina, de turbina ou diesel. 0 trabalho experimental indica também que o etanol 84 proof (42 Z de ãgua) pode igualmente ser utilizado como combustível e pensa-se que os combustíveis aquosos contendo até 70 Z e 80 Z de ãgua podem ser utilizados.

MOTOR COM CARBURADOR ) Para demonstrar uma forma de realização da presente invenção, seleccionou-se um motor com capacidade para medir uma carga de trabalho pré-determinada. 0 motor escolhido foi um motor de combustão interna de um cilindro com oito cavalos de potência ligado a um gerador a/c de 4 000 watts/hora. 0 motor/gerador foi fabricado por Generac Corporation de Waukesha, Wisconsin sob a marca comercial Generac, Modelo NQ 8905-0(S4002). Ajustou-se o motor/gerador de modo a ter uma capacidade de potência a/c contínua máxima de 4 000 watts (4,0 KW) monofásico.

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As especificações do motor são as seguintes :

Fabricante do Motor - Tecumseh

Modelo do Fabricante NQ - HM80 (Tipo 155305-H)

Cavalos de Potência Ajustados - 8 a 3600 rpm

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Deslocamento - 318,3 cm (19, cu in)

Material do Bloco do Cilindro - Alumínio com junta de ferro fundido

Tipo de Regulador - Mecânico, de velocidade fixa

Ajustamento da Velocidade Regulada - 3720 rpm sem carga (a 3600 rpm obtém-se frequência a/c ajustada e voltagem (120/240 volts a 62 hertz) ajustada. 0 ajustamento na ausência de carga a 3720 rpm proporciona 124/248 vóltios a 62 hertz. 0 ajustamento sem carga Íigeiramente elevado ajuda a segurar a velocidade do motor, a voltagem e a frequência não baixem excessivamente sob uma maior carga elêctrica).

Tipo de Filtro de Ar - Elemento de papel pregueado

Tipo de Arranque - Manual, bobina

Silencioso do Escape - Tipo retentor de chama

Sistema de Ignição - Estado sólido com roda-volante magnética

Velas - Champion RJ-17LM (ou equivalente)

Ajustamento da Folga das Velas a - 0,030 inch (0,76 mm)

Momento de Torção (binário) das Velas - 15 (pês-libras)

Capacidade do Cárter do Õleo - 1-1/2 pints (24 onças) (680,4 g)

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Serviço SC, SD ou SE óleo Recomendado Principal - SE 10W-30 óleos de viscosidade múltipla

Substituto aceitável - óleo SAE 30

Capacidade do Depósito de Combustível - 1 galão (3,785 litros)

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Combustível Recomendado

Principal - Gasolina tratada recente, sem chumbo

Substituto Aceitável - Gasolina normal recente, tratada sem chumbo.

Instalou-se um permutador de calor no motor para utilizar os gases quentes de escape provenientes do motor para pré-aquecer o ar de combustão. Instalou-se uma barra de platina na superfície inferior da cabeça do motor que forma o topo da câmara de combustão. A barra de platina pesava 28,349 g (1 onça) e media 5,87 cm (2-5/16 polegadas) de comprimento, 1,9 cm (3/4 polegadas) de largura e 0,159 cm (1/16 polegadas) de espessura. Fixou-se a barra de platina ao interior da cabeça do motor com 3 parafusos de aço inoxidável.

ar

Fixou-se um segundo reservatório de combustível com a capacidade de 2 litros ao reservatório existente com a capacidade de 1 litro. Inseriu-se uma ligação em T na conduta de combustível existente no motor para ligaçao â conduta de combustível de cada reservatório de combustível. Instalou-se uma válvula entre a ligação em T e as condutas de combustível de cada tanque de combustível de modo que cada tanque pudesse ser utilizado separadamente para alimentar de combustível o carburador ou para misturar combustíveis na conduta de combustíveis que alimenta o carburador.

ENSAIOS DE DEMONSTRAÇÃO

Efectuou-se uma série de ensaios para determinar se o etanoi 100 proof (50 % de etanoi em volume e água para completar o volume) poderia ser utilizado no motor que foi modificado do modo descrito antes e, em caso afirmativo, para comparar o funcionamento com etanoi 100 proof com a mesma quantidade de gasolina.

Mantendo o motor a trabalhar com etanoi 100 proof, mediu-se a potência debitada no gerador e verificou-se que o etanoi produzia 36 000 watts de potência durante um período de uma hora utilizando 2 litros de etanoi com um potencial de energia de cerca de 3196 Kcal/litro (48 000 BTU/galão).

Depois de o motor deixar de trabalhar a etanol, fez-se funcionar novamente com 2 litros de gasolina do reservatório de gasolina. As medidas efectuadas no gerador indicaram que quando o motor trabalhou a gasolina se produziu potência com uma taxa de 36 000 watts por hora durante 47 minutos, utilizando 2 litros de gasolina com um potencial de energia de cerca de 8189 Kcal/litro (123 000 BTU/galão).

Comparando estas determinações de potência verifica-se que 2 litros de etanol 100 proof produziram a mesma quantidade de potência que 2 litros de gasolina. Isto é surpreendente visto que tem cerca de 2,5 a quantidade de Kcal que a mesma quantidade de etanol 100 proof. Isto indica que a potência adicional do etanol deve ser devida à libertação e combustão de hidrogénio e de oxigénio provenientes das quantidades relativamente grandes de ãgua no combustível.

MOTOR COM SISTEMA DE INJECÇÃO DE COMBUSTÍVEL CONTROLADO

ELECTRONICAMENTE

Efectuou-se uma série de ensaios com um motor provido de um sistema de injecção de combustível controlado electronicamente. 0 motor utilizado para este fim era um motor de combustão interna controlado electronicamente, turbo, de 3 cilindros proveniente de um automóvel Chevrolet Spring de 1987 que tinha percor rido cerca de 60 000 Km (37 000 milhas).

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Removeu-se a cabeça do bloco do motor e limpou-se para retirar os depósitos de carvão. Ligaram-se 3 placas de platina ao interior de cada cabeça de modo a não interferir com as válvulas que se deslocam no interior das cabeças durante a operação. Cada placa de platina tinha 1 cm de comprimento e de largura e tinha uma espessura de 0,08 cm (1/32 de polegada). Ligou-se cada uma das placas de platina a uma cabeça por meio de um parafuso de aço inoxidável através do centro de cada peça. Limparam-se os depósitos de carvão de cada cabeça de pistão e voltou a montar-se o motor utilizando juntas novas.

Dividiu-se na parte média o tubo de ar de combustão que sai do turbo e alimenta o módulo injector e ligou-se a um permutador de calor para arrefecer o ar de combustão fornecido ao injector. Fez-se uma derivação ao permutador de calor por meio de duas ligações em Y de cada lado do permutador de calor e instalando uma válvula de borboleta no lado mais próximo do turbo de modo que a corrente de ar quente pudesse ser desviada do permutador de calor e introduzida directamente no módulo injector. Ligaram-se dois reservatórios de combustível, feitos de plástico e cada um com a capacidade de 3,785 litros (1 galão), â bomba de combustível por meio de uma secção em T tendo válvulas manuais, de modo que o combustível destinado à bombagem de combustível pudesse ser mudado rapidamente mediante abertura ou fecho das válvulas.

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ENSAIOS DE DEMONSTRAÇÃO

Efectuou-se uma série de ensaios de demonstração para determinar se o motor com as modificações referidas antes poderia trabalhar com uma série de combustíveis.

No primeiro ensaio utilizou-se metanol 200 proof, como fluido de arranque. 0 motor arrancou e trabalhou quando se elevou a pressão do combustível para um valor compreendido entre

4,2 e 5,2 kg/cm (60 a 75 psi). Quando se utilizou a gasolina, ajustou-se a pressão do combustível geralmente para um valor 2 compreendido entre 0,25 e 0,35 kg/cm (3,5 a 5 psi).

Quando o motor estava a trabalhar com metanol 200 proof, mudou-se o combustível para etanol desnaturado 100 proof e o motor continuou a trabalhar suavemente a 3500 rotações por minuto (rpm).

Efectuou-se uma nova série de ensaios utilizando metanol 200 proof em um dos dois reservatórios de combustível. Efectuou-se o arranque do motor com metanol 200 proof e ajustaram-se as rpm para 3500. Deixou-se o motor trabalhar durante alguns minutos. Durante este tempo, ajustou-se a pressão do _ 9 combustível e verificou-se que uma pressão de 4,6 kg/cm (65 psi) parecia ser adequada. Instalou-se um termopar próximo do módulo injector e efectuou-se uma leitura de 65° C decorridos cerca de 5 minutos.

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No segundo reservatório de combustível introduziu-se uma mistura combustível constituída por 500 ml de água destilada e 500 ml de metanol 200 proof e utilizou-se para fazer trabalhar o motor. Sem alterar o caudal do ar, verificou-se o aumento da temperatura do ar de combustão de 65° C para 75° C após cerca de 1 minuto. A leitura de rpm baixou para 3100 rpm. O motor trabalhou muito suavemente e foi desligado e feito arrancar de novo sem dificuldade.

próximo passo na série de ensaios consistiu em determinar a influência da variação do teor de água no combustível sobre o funcionamento do motor. Utilizando etanol desnaturado 199 proof como combustível de arranque, verificou-se que o motor arrancou imediatamente. Reduziu-se o ajustamento da pressão do combustível de 4,6 para 3,5 kg/cm (65 para 50 psi), tendo-se lido uma temperatura de 65° C para o ar de combustão e 3500 rpm, verificando-se que o motor trabalhou suavemente.

Em seguida, mudou-se o combustível para etanol desnaturado 160 proof. Manteve-se a pressão do combustível igual a

3,5 kg/cm (50 psi). Verificou-se que a temperatura do ar de combustão era de 67° C, que as rpm diminuíram para 3300 e que o motor trabalhava suavemente.

Decorridos 10 minutos, mudou-se o combustível para etanol desnaturado 140 proof. A temperatura do ar de combustão

subiu para 70° C, as rpm aumentaram para 3500 e o motor trabalhou suavemente.

Decorridos 10 minutos, mudou-se o combustível para etanol desnaturado 120 proof. A temperatura do ar de combustão aumentou para 73° C, as rpm diminuíram para 3300 e o motor trabalhou suavemente.

Decorridos 10 minutos, mudou-se o combustível para etanol desnaturado 100 proof. A temperatura do ar de combustão aumentou para 74° C, as rpm diminuíram para 3100 e o motor trabalhou suavemente.

Decorridos 10 minutos, mudou-se o combustível para etanol desnaturado 90 proof. A temperatura do ar de combustão permaneceu igual a 74° C, as rpm diminuíram para 3100 e o motor trabalhou suavemente.

Após mais 10 minutos, mudou-se o combustível para etanol desnaturado 80 proof. A temperatura do ar de combustão aumentou para 76° C e as rpm baixaram para 2900. Neste momento verificou-se um retorno de chama pouco frequente no motor. Em seguida, utilizou-se etanol desnaturado 100 proof como combustível primário e fechou-se a derivação para o permutador de calor. A temperatura do ar de combustão aumentou para 160° C e durante os próximos minutos aumentou até 170° C. As rpm aumentaram para 4000 rpm e o motor trabalhou suavemente.

As rpm de um motor que utilize o processo e o combustível da presente invenção podem ser reguladas mediante regulação do caudal de ar para a câmara de combustão. Num motor a gasolina convencional, as rpm do motor são reguladas por regulação da quantidade de gasolina que é introduzida nas câmaras de combustão.

Ê evidente que a presente invenção implica a utilização de um combustível aquoso que pode conter grandes quantidades de água em relação ao combustível carbonado volátil. Um combustível aquoso particularmente eficaz ê constituído por uma mistura de aproximadamente 70 Z de água e 30 Z de combustível carbonado. A energia térmica do combustível carbonado, por exemplo gasolina, diminui desde os combustíveis de alto valor energético, cerca de 7989 Kcal/litro (120 000 BTU/galão) no caso da gasolina, até um valor de aproximadamente 2330 Kcal/litro (35 000 BTU/galão) para uma mistura de 70 % de ãgua e 30 Z de gasolina. Este valor de Kcal (BTU) da mistura ãgua/gasolina é suficiente para manter uma reacção na câmara de combustão do motor de combustão interna, de tal modo que as moléculas de água se dissociam e as moléculas de hidrogénio (H^) se separam das moléculas de oxigénio (C^) e o hidrogénio gasoso assim produzido é utilizado como fonte de potência primária para mover os pistões no interior do motor de combustão interna após a combustão. A presente invenção é apli-25/ .¾ cãvel a diversos combustíveis carbonados voláteis, incluindo combustível diesel ou petróleo, podendo estes combustíveis ser misturados com até 80 7 de água (por exemplo, combustível diesel ou petróleo) para efectuar a mesma reacção de dissociação do hidrogénio e do oxigénio para libertar hidrogénio gasoso e produzir potência num motor de combustão interna na presença de um catalisador que produz hidrogénio.

Para que esta reacção se dê, é necessário equipar cada cavidade de combustão no interior de um motor de combustão interna com pelo menos 1, mas de preferência 2, e eventualmente mais, polos de catalisador que produz hidrogénio, com um ponto de fusão superior â temperatura da combustão. Os catalisadores utilizáveis incluem níquel, platina, ligas de platina-níquel, aço inoxidável com níquel, metais preciosos, rénio, tungsténio e as respectivas ligas, que podem ser utilizados como catalisador para a produção de hidrogénio sob a forma de polos metálicos catalíticos. A combustão e a dissociação são iniciadas por uma descarga eléctrica que pode ser produzida por um sistema de geração de descarga eléctrica convencional tal como se utiliza nos motores dos veículos a motor convencionais.

Como exemplos adicionais da presente invenção, utilizando combustível e ar de combustão à temperatura ambiente, mistu raram-se 3 litros de gasolina sem chumbo (com um índice de octana de 87) com um teor de Kcal (BTU) de cerca de 7989 Kcal·/litro

-26/

....

·» (120 000 BTU/galão) e 7 litros de água potável da rede de abastecimento. A esta mistura adicionaram-se 10 ml de agente tensioactivo (detergente) para um primeiro ensaio com objectivo de melhorar a mistura da água com a gasolina. Repetiu-se este procedimento para preparar outras misturas com 25 ml e 40 ml de agente tensioactivo para se obter a mistura água/gasolina. Efectuou-se também este procedimento utilizando água potável filtrada através de uma unidade de desionização e de um filtro de carvão para remover o cloro e outras impurezas presentes na. água.

Em seguida, ensaiou-se cada uma das misturas referidas antes num motor de combustão interna de 2,5 litros de 4 cilindros equipado com injectores, que se ligaram a um fuel rail, combustível utilizado durante estes ensaios foi fornecido ao fuel raill através de um dispositivo de medida de pressão de entradas múltiplas Bosch. Equipou-se também o motor com um carburador de combustível. Utilizou-se o carburador apenas para a entrada de ar no motor quando as relações ar/combustível eram substancialmente mais baixas e diferiam com os diversos combustíveis utilizados; por exemplo, arrancando a 0,75 : 1 com a mistura ãgua/ãlcool a 50/50 e 1 : 1 até 3 : 1 para a mistura 70 % de ãgua/30 l de gasolina. Normalmente, um motor a gasolina que utiliza a gasolina como combustível trabalha com uma relação ar/combustível de 14 : 1. Um motor deste tipo estã equipado com um cilindro mas é modificado para receber 2 porcas ou parafusos de níquel com um diâmetro de 1,27 cm (1/2 polegadas) como catali-

sador produtor de hidrogénio, sendo o diâmetro da parte roscada igual a 0,6 cm (1/4 polegada) para a realização da presente invenção. As porcas de níquel são colocadas com um afastamento de 1,27 cm (1/2 polegada) sobre o topo do pistão. Numa outra modificação colocou-se uma peça plana de alumínio 15,24 cm por

30,5 cm (6 polegadas por 12 polegadas) no interior e no topo da cabeça do motor. Efectuaram-se e esvaziaram-se 3 orifícios de

1,9 cm (3/4 polegadas) na cobertura da cabeça do motor e numa posição horizontal com afastamentos de cerca de 8,9 cm (3-1/2 polegadas). Aparafusaram-se alguns adaptadores de cobre nestes orifícios. Ligaram-se os adaptadores uns aos outros por meio de um tubo de cobre de 1,9 cm (3/4 polegadas) que se ligou à panela de escape. Este dispositivo retira os gases de escape do motor e o requerente verificou ser suficiente retirar os vapores de água (vapor) da cabeça do motor, pois de outro modo o vapor de ãgua acumular-se-ia no motor e no óleo do cárter o que não é conveniente.

O motor de 2,5 litros utilizado nestes ensaios foi um motor padrão de turbo-injecção Chrysler de 2,5 litros a que se haviam removido o turbo e todo o equipamento para a redução de fumos e de poluição. Este motor disponha também de uma transmissão automática de três velocidades montada de fábrica (que se manteve na posição neutra durante os ensaios) com uma relação de transmissão de 1 : 3,09.

4'

Efectuou-se a mesma série de ensaios descrita antes utilizando o mesmo motor de combustão interna e veículo com aproximadamente 20 Z a 25 Z de combustível diesel e 75 Z a 80 Z de ãgua, obtendo-se os mesmos resultados. Efectuaram-se ensaios adicionais com 20 Z a 25 Z de combustível â base de petróleo (querosene) e 75 Z a 80 Z de ãgua, obtendo-se também resultados semelhantes.

Numa outra série de ensaios, o requerente utilizou uma mistura emulsionada contendo 70 Z de ãgua e 30 Z de gasolina como único combustível para fazer trabalhar o motor num carro de ensaio desenvolvido pelo requerente para fins de ensaio.

Este veículo é um veículo com tracção dianteira, de 4 portas e 5 passageiros com um peso útil de 1134 kg (2 500 libras). Nos ensaios foi possível fazer este veículo atingir uma velocidade de 0 a 96 Km/hora (0 a 60 milhas/hora) em cerca de 6 segundos utilizando os referidos combustíveis. Ensaiou-se o veículo até uma velocidade máxima de 120 Km/hora (75 milhas/hora) mas o veículo poderia ter sido conduzido a uma velocidade substân cialmente maior.

Tal como se discutiu anteriormente, o requerente determinou também que é importante controlar o ar para a mistura combustível para obter os resultados óptimos. Em um ensaio, o requerente experimentou uma relação ar/combustível de 14 : 1, a mesma relação que se utiliza normalmente com a gasolina, e isso originou uma combustão incompleta no motor verificando-se a saída pelo tubo de escape de uma grande quantidade de mistura de água e de combustível. Verificou-se o mesmo quando se utilizou uma relação ar/combustível de 7 : 1. Estes ensaios foram efectuados utilizando ãgua e gasolina numa mistura de 70 % para 30 X, água e combustível diesel numa mistura de 75 X para 25 % e ãgua e petróleo numa mistura de 75 % para 25 A combustão incompleta começa a atingir níveis satisfatórios com relações ar/combustível de 3 : 1 ou inferiores. Os limites exteriores e as propriedades óptimas são facilmente determinados para uma dada mistura aquosa de combustível utilizando o procedimento descrito antes mas a relação ar/combustível nao deverá exceder 5:1.

requerente descobriu também que pode ser aconselhável utilizar um agente molhante ou um agente tensioactivo. Obtiveram-se bons resultados com um agente destes comercializado sob a marca comercial Aqua-mate2 fabricado ou distribuído por Hydrotex em Dallas, Texas. Obviamente, podem utilizar-se outros agentes molhantes comercializados que auxiliem a dispersão dos combustíveis carbonados na ãgua.

requerente efectuou outros ensaios com os 3 combustíveis anteriormente referidos utilizando 50 % de ãgua e 50 % de combustível carbonado, por exemplo um combustível à base de petró leo, que foi apropriadamente disperso na ãgua. Durante estes .

30ensaios o motor também trabalhou muito satisfatoriamente.

Está em curso um outro ensaio com um veículo utilizando 50 X de ãgua e 50 X de álcool, com um teor energético de 2330 Kcal/litro (35 000 BTU/galão). Conseguiram-se resultados de ensaio de 8,5 Km/litro (20 milhas/galão) de condução efectiva. Mediante um controlo apropriado do combustível no motor, pode aumentar-se significativamente e eficazmente a eficiência atê 12,8 Km/litro (30 milhas/galão) ou superior.

Os benefícios da presente invenção são substanciais pois consegue-se uma redução de cerca de 70 X de poluentes do ar com eliminação total de NO . Há também uma redução de 70 X do preço do combustível para fazer trabalhar o veículo devido à redução da quantidade de gasolina utilizada. Além disso, hã outras vantagens substanciais; tais como uma possível redução ou eliminação de necessidade de importação de petróleo bruto.

Podem utilizar-se outros combustíveis carbonados líquidos ou gasosos, incluindo combustíveis gasosos tais como, metano, etano, butano ou gãs natural e similares, os quais podem ser liquefeitos e substituir o etanol e o metanol tal como se utilizam na presente invenção, ou podem ser utilizados no estado gasoso.

-31/

Λ*' .Γ

X

Α presente invenção pode ser também aplicada a motores de aviões a jacto, que constituem uma outra forma de motor de combustão interna.

Embora as variantes da presente invenção aqui apresentacãs com o objectivo de a descrever sejam actualmente consideradas preferidas, deve entender-se que a presente invenção abrange todas as substituições e modificações de todas as formas de reali zação que estão abrangidas pelo espírito e âmbito da invenção, tal como se define nas reivindicações anexas.

Claims (34)

1.- Processo para efectuar a combustão de um combus tível aquoso num motor de combustão interna tendo um ou mais câmaras de combustão, um sistema de introdução do combustível, para receber e misturar o referido combustível e o ar de combustão e introduzir essa-mistura de combustível e ar na(s) câmara(s) de combustão, e um sistema para produzir uma descarga eléctrica na(s) referida(s) câmara(s) de combustão, caracterizado pelo fac to de;

(i) se introduzir ar de combustão em quantidades controladas no referido sistema de introdução de combustível;

(ii) se introduzir o referido combustível aquoso no sistem de introdução de combustível, para se misturar com o ar

33< -V âe combustão, sendo o combustível aquoso constituído por cerca de 20% em volume a cerca de 80% em volume de ãgua e por um material carbonado líquido ou gasoso; e (iii) se introduzir e efectuar a combustão dos referidos combustível aquoso e ar de combustão na(s) câmara(s) de combustão, na presença de um catalisador que produz hidrogénio, para trabalhar com o referido motor, sendo essa combustão iniciada por uma descarga eléctrica gerada na(s) câmara(s) de combustão .

2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de a combustão na(s) câmara(s) ser iniciada por uma descarga eléctrica de pelo menos 35 000 volts.

3. - Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de o catalisador que produz hidrogénio estar presente em pelo menos um, mas de preferência em vários polos catalíticos.

4.- Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de o combustível carbonado ser escolhido entre os álcoois, de preferência etanoi ou metanol, a gasolina, o petróleo, o combustível diesel, outros combustíveis contendo car bono, gasosos ou líquidos, e as suas misturas, em uma quantidade compreendida entre cerca de 25% e cerca de 75%, de preferência ,-34Λ» entre cerca de 40% e cerca de 70% em volume, em relação ao volume total do referido combustível aquoso.

5.- Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de a relação entre o ar e o combustível na mistura introduzida na(s) câmara(s) de combustão não exceder

5:1.

6. - Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de a relação entre o ar e o combustível na mistura introduzida na(s) câmara(s) de combustão estar compreendida entre 0,75:1 e 1,5:1, sendo de preferência igual a 1:1.

7. - Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de o combustível aquoso e o ar de combustão serem introduzidos no sistema de introdução de combustível à tem peratura ambiente.

8. - Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de se efectuar inicialmente o aquecimento do ar de combustão num aquecedor, antes da introdução na(s) câmara (s) de combustão, e em seguida se aquecer por meio do calor dos gases de escape do referido motor, depois de o motor estar a tra balhar.

/-359,- Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de o catalisador conter pelo menos um polo catalítico escolhido entre níquel, platina, liga de platina-níquel, aço inoxidável de níquel, metais nobres, rénio, tungsténio, respectivas ligas, e outros materiais que actuam como catalisador da dissociação das moléculas de ãgua para produzir hidrogénio quando se efectua a combustão do ar de combustão e do combustível aquoso, na presença do referido catalisador e de uma descarga elêctrica.

10. - Processo de acordo com a reivindicação 9, carac terizado pelo facto de se utilizar um catalisador de platina.

11. - Processo de acordo com a reivindicação 9, carac terizado pelo facto de o catalisador compreender polos catalíticos de níquel e de ligas contendo níquel.

12. - Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de a saída de potência do motor ser regulada através da regulação do caudal de ar para o sistema de introdução de combustível.

13. - Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de o referido motor ser escolhido entre um motor rotativo, um motor de turbina e um motor com um ou mais ci / - 3 6 lindros a trabalhar no qual a combustão ocorre dentro dos cilindros.

14.- Processo para efectuar a combustão de um combustível aquoso num motor de combustão interna, tendo (a) uma ou mais câmaras de combustão, (b) um sistema de introdução de combustível para receber e misturar o combustível e o ar de combustão e introduzir essa mistura de ar e de combustível na(s) câmara (s) de combustão e (c) um sistema de produção de descargas eléctricas para gerar uma descarga eléctrica na(s) referida!s). câmara(s) de .combustão, caracterizado .pelo facto de:

(i) se introduzir ar de combustão em quantidades controladas no referido sistema de introdução de combustível;

(ii) se introduzir combustível aquoso no sistema de introdução de combustível para se misturar com o ar de combustão, sendo o referido combustível aquoso constituído por cerca de 20% a cerca de 80%, de preferência 40% a 70% em volume de um combustível carbonado escolhido entre os álcoois, vantajosamente etanol ou metanol, a gasolina, o combustível diesel, o petróleo e outros combustíveis carbonados gasosos ou líquidos e as suas mistu ras; e (iii) se introduzir e efectuar a combustão do combus tível aquoso e do ar de combustão na(s) câmara (s) de combustão, na presença de um catalisador que produz hidrogénio, para fazer trabalhar o referido motor, sendo a combustão iniciada por uma /37descarga elêctrica gerada na(s) referida(s) câmara(s) de combustão.

15. - Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de a combustão na(s) câmara(s) de combustão ser iniciada por uma descarga elêctrica de pelo menos

35 000 volts.

16. - Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de o catalisador que produz hidrogénio es. tar presente em pelo menos um, mas de preferência em vãrios polos catalíticos.

17. - Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de o catalisador ser escolhido entre níquel, platina, liga de platina-níquel, aço inoxidável de níquel, metais nobres, rénio, tungsténio, respectivas ligas, e outros materiais que actuam como catalisador da dissociação das moléculas de água para produzir hidrogénio, quando se efectua a combus tão do ar de combustão e do combustível aquoso, na presença desse catalisador e de uma descarga elêctrica.

18. - Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de as moléculas de água do combustível aquoso se dissociarem na(s) câmara(s) de combustão para liberta/

-38rem hidrogénio e oxigénio, verificando-se a combustão desse hidrogénio na(s) câmara(s) de combustão juntamente com o combustí vel carbonado.

19.- Processo para efectuar a combustão de um combustível aquoso constituído por uma mistura de um combustível carbonado e água, num motor de combustão interna, sendo essa combustão susceptível de produzir uma potência motriz pelo menos aproximadamente igual â produzida pelo mesmo volume do referido combustível carbonado no mesmo motor sem água e um intervalo saída de potência como o indicado pelo correspondente intervalo de rotações por minuto do motor (rpm); tendo o referido motor uma ou mais câmaras de combustão, um sistema de produção de descargas elêctricas para gerar uma descarga eléctrica na(s) câmara (s) de combustão e um sistema de introdução do combustível pa ra (a) receber e misturar o combustível com o de combustão, (b) controlar as proporções do combustível e do ar e (c) introduzir essa mistura de combustível e de ar na(s) câmara (s) de com bustão, caracterizado pelo facto de:

(i) se introduzir o combustível aquoso e quantidades controladas de ar de combustão no sistema de introdução de combustível para aí se misturarem, sendo o combustível aquoso constituído por cerca de 20% a cerca de 80%, de preferência 40% a 70%, em volume, de um combustível carbonado líquido ou gasoso, vantajosamente um combustível carbonado constituído por um álX

39>

cool, tal como etanol ou metanol, gasolina, petróleo, combustível diesel ou as suas misturas;

(ii) se introduzir essa misturado combustível aquoso e do ar de combustão na(s) câmara(s) de combustão, na presença de um catalisador que produz hidrogénio, na(s) câmara(s) de combustão; e (iii) se efectuar a combustão dessa mistura de combustível aquoso e de ar de combustão para fazer trabalhar o referido motor, sendo a combustão iniciada por uma descarga elêctrica gerada na(s) câmara(s) de combustão.

20. - Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo facto de a combustão na(s) câmara(s) de combustão ser iniciada por uma descarga elêctrica de pelo menos

35 000 volts.

21. - Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo facto de o catalisador que produz hidrogénio es. tar presente em pelo menos um, mas de preferência vários polos catalíticos.

22.- Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo facto de as moléculas de água do combustível aquoso se dissociarem na(s) câmara(s) de combustão para libertarem hidrogénio e oxigénio, verificando-se a combustão desse hidrogénio na(s) câmara(s) de combustão juntamente com o combustí-40’ϊ?

vel carbonado.

23. - Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de o combustível carbonado ser escolhido entre álcoois, gasolina, combustível diesel, petróleo e as suas misturas, sendo a relação entre o ar e o combustível controlada de modo a estar compreendida entre 0,75:1 e 1,5:1, sendo de preferência igual a 1:1.

24. - Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo facto de o catalisador ser escolhido entre níquel, platina, liga de platina-níquel, aço inoxidável de níquel, metais nobres, rénio, tungsténio, respectivas ligas, e outros ma teriais que actuam como catalisador da dissociação das moléculas de água para produzir hidrogénio, quando se efectua a combustão do ar de combustão e do combustível aquoso, na presença desse ca talisador e de uma descarga elêctrica.

25. - Processo para fazer trabalhar um motor de combustão interna num veículo a motor, sendo esse motor de combustão interna susceptível de produzir um intervalo de saída de po tência como o indicado pelo correspondente intervalo de rotações por minuto do motor (rpm); tendo uma ou mais câmaras de combustão, um sistema de produção de descargas eléctricas para gerar uma descarga elêctrica na(s) câmara(s) de combustão e um sistema /41de introdução do combustível para (a) receber e misturar o combustível com o ar de combustão, (b) controlar as proporções do combustível e do ar e (c) introduzir essa mistura de combustível e de ar na(s) câmara (s) de combustão, caracterizado pelo facto de:

(i) se introduzir ar de combustão em quantidades controladas no sistema de introdução de combustão;

(ii) se introduzir o combustível aquoso no sistema de introdução de combustível para aí se misturar com o ar de combustão, sendo o combustível aquoso constituído por cerca de 20% a cerca de 80%, de preferência 40% a 70% em volume de um combustível carbonado líquido ou gasoso, vantajosamente um combustível carboxiado escolhido entre os álcoois, tais como etanol ou metanol, gasolina, combustível diesel ou as suas misturas;

(ii) se introduzir essa mistura de combustível aquoso e de ar de combustão na(s) câmara(s) de combustão, na pre sença de um catalisador que produz hidrogénio, na(s) câmara(s) de combustão, para fazer trabalhar o referido motor, sendo a combustão iniciada por uma descarga eléctrica gerada na(s) câmara ( s ) de combustão.

26.- Processo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo facto de as moléculas de água do combustível aquoso se dissociarem na(s) câmara(s) de combustão para libertarem hidrogénio e oxigénio, verificando-se a combustão desse hi- drogénio na(s) câmara(s) de combustão juntamente com o combustível carbonado.

27. - Processo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo facto de a quantidade de ãgua no referido combustível aquoso estar compreendida entre 25% e 75% e se controlar a relação entre o ar e o combustível no intervalo de

0,75:1 a 1,5:1.

28. - Processo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo facto de o catalisador compreender polos catalíticos escolhidos entre níquel, platina, liga de platina-níquel, aço inoxidável de níquel, metais nobres, rénio, tungsténio, respectivas ligas, e outros materiais que actuam como catalisador da dissociação das moléculas de ãgua para produzir hidrogénio, quando se efectua a combustão do ar de combustão e do combustível aquoso, na presença desse catalisador e de uma descarga eléctrica.

29.racterizado pelo tão ser iniciada

35 000 volts.

Processo de acordo com a reivindicação 28, cafacto de a combustão na(s) câmara(s) de combuspor uma descarga eléctrica de pelo menos

30.- Processo de acordo com a reivindicação 28, ca-43- racterízado pelo facto de o catalisador que produz hidrogénio es. tar presente em pelo menos um, mas de preferência em vãrios polos catalíticos.

31. - Processo para a preparação de um novo combustí vel aquoso, com ar num motor de combustão interna, caracterizado pelo facto de se misturar ãgua em uma quantidade superior a 20% e até cerca de 80%, de preferencia compreendida entre 25% e 75%, em volume, com um combustível carbonado líquido ou gasoso, de preferência um combustível carbonado escolhido entre os álcoois, vantajosamente etanol ou metanol, a gasolina, o petróleo, o combustível diesel e outros combustíveis contendo carbono, gasosos ou líquidos, ou as suas misturas.

32. - Processo de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo facto de se incorporar 40% a 70% de ãgua no novo combustível aquoso.

33. - Processo para a preparação de misturas combustíveis numa câmara de combustão, num motor de combustão interna, caracterizado pelo facto de se mistura combustível aquoso, combus tível carbonado gasoso ou líquido e hidrogénio libertado pela dissociação das moléculas de ãgua, contendo o referido combustível aquoso inicialmente 20% a 80%, de preferência 25% a 75%, em volu me de ãgua.

-44*

34. - Processo de acordo com a reivindicação 33, carac terizado pelo facto de o combustível carbonado ser um álcool, de preferência etanol ou metanol, gasolina, combustível diesel, petróleo ou outros combustíveis gasosos ou líquidos contendo carbono.

35. - Processo de acordo com a reivindicação 33, carac terizado pelo facto de a mistura combustível conter 40% a 70% de água.

Lisboa, 22 de Maio de 1991 O Agsite Oficial da Prcpr sdade Industrial

-45RESUMO

PROCESSO PARA EFECTUAR A COMBUSTÃO DE UM COMBUSTÍVEL AQUOSO NUM

MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA

Descreve-se um processo para efectuar a combustão de um novo combustível aquoso num motor de combustão interna tendo um ou mais câmaras de combustão, um sistema de introdução do com bustível/ para receber e misturar o referido combustível e o ar de combustão e introduzir essa mistura de combustível e ar na(s) câmara(s) de combustão, e um sistema para produzir uma descarga eléctrica na(s) referida(s) câmara(s) de combustão, que consiste em:

a) introduzir ar de combustão em quantidades controladas no referido sistema de introdução de combustível?

b) introduzir o referido combustível aquoso no siste ma de introdução de combustível, para se misturar com o ar de combustão, sendo o combustível aquoso constituído por cerca de 20% em volume a cerca de 80% em volume de água e um material car bonado líquido ou gasoso; e

c) introduzir e efectuar a combustão dos referidos combustível aquoso e ar de combustão na(s) câmara(s) de combustão, na presença de um catalisador que produz hidrogénio, para

-46fazer trabalhar o referido motor, sendo essa combustão iniciada por uma descarga eléctrica gerada na(s) câmara(s) de combustão.

A utilização do novo combustível aquoso, cuja prepa ração também se descreve, produz aproximadamente a mesma potência que um volume igual de gasolina.