Pourquoi certains quartiers sont-ils plus touchés que d’autres ?

Em um ciclo de combustão normal de um combustível em um motor de ignição por centelha, uma frente de chama viaja suavemente do ponto de ignição na vela em direção às paredes do cilindro. O poder antidetonante, é relacionado à capacidade de um composto resistir à condições de pré-chama sem se decompor em espécies que podem se auto-inflamar antes da frente de chama chegar112_.

O número de octano ou octanagem é uma medida padrão da qualidade de um combustível que, no motor, se traduz em sua capacidade de resistir à compressão sem detonar. Um combustível com elevado número de octano melhora a eficiência energética em um motor, fornecendo maiores taxas de compressão, o que representa ganhos em termos de economia de combustível, força e torque do motor. Por outro lado, um combustível com baixo número de octano tem maior propensão a sofrer pré-ignição (fenômeno popularmente conhecido como batida de pino), em que o combustível se auto-inflama antes do momento pré- determinado para a queima, podendo ocasionar danos ao motor.

Há dois métodos de teste reconhecidos para avaliar a qualidade antidetonante de combustíveis: o método RON, de pesquisa e o método MON, motor. O RON é, geralmente, o melhor indicador da qualidade antidetonante em motores operando sob condições brandas de carga (aceleração plena e baixa rotação), enquanto o MON, o melhor indicador para condições severas de operação (aceleração plena/alta rotação ou aceleração parcial/alta e baixa rotação) 83,113-115_{. O teste MON no motor CFR especifica a temperatura de entrada do ar a 38 °C e da} mistura ar-combustível (149 °C), enquanto o teste RON especifica uma maior temperatura de entrada do ar (52 °C) e não especifica uma temperatura para a mistura ar-combustível116_{. O} denominado Índice Antidetonante (IAD) - uma média dos valores de RON e MON (R+M/2) - é um método atualmente aceito para avaliar o real desempenho antidetonante de veículos.

O ensaio é determinado em um motor padrão monocilíndrico com taxa de compressão variável, desenvolvido pela Cooperative Fuel Research Committe – CFR117,113. Consiste na comparação da intensidade de detonação de um determinado combustível com aquela de uma mistura padrão de 2,2,4-trimetilpentano (iso-octano), ao qual foi atribuído número de octano igual a cem e n-heptano, de número de octano igual a zero118. O número de octanagem é a porcentagem em volume do iso-octano na mistura que corresponde a do combustível sendo testado.

A auto-ignição é um fenômeno causado por um aumento da temperatura e pressão no cilindro, que resulta da combustão normal do combustível. Álcoóis e outros oxigenados retardam o progresso da reação de auto-ignição em razão da formação de espécies radicais e produção de hidrocarbonetos insaturados. Em geral, os valores de MON e RON de hidrocarbonetos puros reduzem na ordem: aromáticos, isoparafinas, olefinas, naftenos e parafinas. As ramificações, redução do peso molecular e presença de insaturações tendem a aumentar o número de octano.

Os alcoóis possuem maior calor latente de vaporização do que a gasolina, o que resulta em um adicional resfriamento da câmara de combustão, fornecido pela evaporação dos álcoóis. Como resultado, a temperatura de admissão da mistura ar-combustível diminui com o aumento do teor de álcool, no caso do RON, porém se mantém constante no caso do MON. Esse fato justifica, em parte, o maior aumento do RON do que do MON quando um álcool é adicionado à gasolina116.

Os efeitos dos álcoóis no poder antidetonante da gasolina vêm sendo extensivamente estudados ao longo das últimas décadas. O aprimoramento dos indicadores MON e RON de uma gasolina foram relatados no estudo de Soheil et al.,112 _{após o teste com diferentes} oxigenados que incluíam álcoóis e éteres, adicionados em proporções entre 2,5 e 20 % em volume. Anderson et al.116 _{sugeriram que o número de octano, principalmente de RON, em} misturas álcool-gasolina podem ser melhor estimados a partir da composição molar, por interpolação linear entre os números de octano da gasolina e álcool puros.

Yates et. al.,119 desenvolveram um modelo cinético para caracterizar o comportamento de auto-ignição de misturas álcool-gasolina, o qual foi posteriormente combinado com uma simulação de um motor CFR para explorar as causas subjacentes ao valor de número de octano exibido pelos álcoóis. Outro modelo, baseado em redes neurais artificiais (ANN), foi desenvolvido por Psadakis et al.,120 _{para determinar o número de octano pesquisa (RON) em} misturas com a gasolina.

Os efeitos de vários oxigenados (álcoóis, levulinatos e furanos) em misturas com a gasolina foram testados por Christensen et al.,45 em termos do número de octano. Todos os oxigenados elevaram o poder antidetonante das misturas. Em gasolina comum, salvo as exceções (etanol e 2-propanol, na maior concentração testada, de 3,7 %), todas as misturas falharam no alcance do índice antidetonante (IAD) de 87, exigida na especificação da ASTM. Quando preparadas em gasolina Premium, de octanagem maior, todas as misturas atenderam ao limite de 87, o que mostra, segundo o autor, que, sob as condições testadas, a gasolina base usada para produzir a mistura com os álcoois superiores deveria apresentar uma octanagem inicial superior a que seria exigida caso o oxigenado fosse, por exemplo, o etanol.

No estudo de Li et al.,86 o número de octano de cada mistura 2-metil-1- propanol/gasolina foi calculado pela equação (10) e medido experimentalmente pelo método da

constante dielétrica, com o equipamento FDR-3601, fornecendo boa aproximação dos resultados.

ONmix = ∑ V₁₀₀iX ONi=

VgX ONi VbX ONi

100 (10)

onde ONmix é o número de octano da mistura combustível, Vi é o teor percentual de 2-metil-1- propanol ou gasolina, em volume e ONi é o número de octano do 2-metil-1-propanol ou gasolina.

No estudo, os autores concluem que a adição do 2-metil-1-propanol é útil na redução da detonação em motores a gasolina, pois a potência de saída e a eficiência de combustão do motor podem ser melhoradas pelo ajuste da taxa de compressão do motor utilizando misturas do tipo 2-metil-1-propanol/gasolina.