Num momento em que quase toda a indústria automotiva parece empenhada em relegar o motor a combustão interna às páginas da história, a Mazda faz questão de seguir… na direção oposta. E faz isso com prazer.
Não é a primeira vez que a marca japonesa toma esse caminho - e, da última vez, estava certa. A pergunta é: será que vai acertar de novo? Na Mazda, a aposta é que sim.
Essa escolha de continuar investindo em motores a combustão foi comunicada no ano passado, com a apresentação da nova geração de motores SKYACTIV-X. E nós tivemos a chance de experimentar o novo SKYACTIV-X na prática, antes do lançamento oficial, previsto para 2019.
Prepare-se: o texto é longo e técnico. Se você chegar até o fim, tem recompensa…
Motor a combustão? E os elétricos?
O amanhã será elétrico - e a liderança da Mazda também concorda com isso. Onde a marca diverge é na pressa com que muita gente decreta que o motor a combustão já estaria “morto”… desde ontem.
A palavra que muda tudo é “futuro”. Até que o carro 100% elétrico se torne o novo padrão, a migração para uma mobilidade elétrica global vai se estender por décadas.
Além disso, a geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis também precisa aumentar, para que a promessa de emissões zero dos carros elétricos não vire um engano.
Enquanto essa virada não se consolida, o “velho” motor de combustão interna seguirá como uma das principais ferramentas para cortar emissões de CO2 no curto e médio prazo - e continuará sendo o tipo de motor mais comum nas próximas décadas. Por isso, ainda há muito a evoluir. A Mazda diz ter assumido como missão espremer o máximo de eficiência possível do motor a combustão na busca por emissões menores.
“Comprometida com o princípio da solução correta na hora certa”, como a Mazda refere, a marca persegue constantemente a melhor solução - não a que parece melhor no papel, mas a que funciona no mundo real. É nesse cenário que aparece o SKYACTIV-X, um motor a combustão interna inovador e, para muitos, até revolucionário.
Revolucionário, por quê?
Porque o SKYACTIV-X é o primeiro motor a gasolina capaz de operar com ignição por compressão - como um Diesel… bem, quase como um Diesel (já chegamos lá).
A ignição por compressão - isto é, quando a mistura ar/combustível entra em ignição instantaneamente, sem depender da vela, ao ser comprimida pelo pistão - sempre foi um “santo graal” para quem projeta motores a gasolina.
O motivo é simples: a ignição por compressão é mais desejável. Ela acontece muito mais rápido, queimando praticamente todo o combustível na câmara de combustão de uma vez, o que permite extrair mais trabalho da mesma energia e, assim, elevar a eficiência.
Uma combustão mais veloz também abre espaço para uma mistura ar/combustível mais pobre dentro do cilindro, ou seja, muito mais ar do que combustível. O ganho é intuitivo: a queima ocorre em temperaturas menores, o que reduz NOx (óxidos de nitrogênio), e há menos energia desperdiçada no aquecimento do motor.
Os problemas
Só que conseguir ignição por compressão em um motor a gasolina está longe de ser trivial - e não foi por falta de tentativa de outras montadoras ao longo das últimas décadas. Ainda assim, ninguém tinha chegado a uma solução viável para produção em escala.
A Carga Homogênea na Ignição por Compressão (HCCI), conceito por trás da ignição por compressão, até agora só havia sido obtida em baixas rotações e com pouca carga. Por razões práticas, a ignição por centelha (vela) continuava necessária em rotações mais altas e cargas maiores. O outro grande problema é controlar quando a ignição por compressão acontece.
O desafio, portanto, é alternar entre os dois modos de ignição de forma suave - e isso obrigou a Mazda a aprimorar e controlar os diversos fatores que permitem a ignição por compressão em gasolina com mistura pobre.
A solução
O “momento eureka” - ou seria o instante em que a faísca apareceu? ba dum tss… - veio quando os engenheiros da Mazda resolveram questionar a ideia tradicional de que, para haver combustão por compressão, não se usam velas: “se a transição entre diferentes modos de combustão é difícil, será que, antes de mais, precisamos mesmo de fazer essa transição?” Daí nasce o princípio do sistema SPCCI - SPark-Controlled Compression Ignition (Ignição por Compressão Controlada por Faísca).
Na prática, a Mazda usa a vela até mesmo quando o objetivo é a combustão por compressão, o que viabiliza uma troca progressiva entre a combustão por compressão e a combustão por centelha. Mas se existe vela, ainda dá para chamar de combustão por compressão?
Dá, sim. A vela funciona principalmente como um “comando” para determinar o momento em que a combustão por compressão vai ocorrer. Em outras palavras, o charme do SPCCI é combinar a forma de queima típica de um Diesel com a forma de temporização de um motor a gasolina com vela. Dá para aplaudir? Dá.
O objetivo
O motor foi concebido para gerar as condições ideais de temperatura e pressão na câmara de combustão, até que a mistura ar/combustível - bem pobre, de 37:1, cerca de 2,5 vezes mais pobre do que em um motor a gasolina convencional - fique na iminência de entrar em ignição no ponto morto superior. Só que é a faísca da vela que dá início ao processo.
Ela inflama uma pequena porção de mistura mais rica (29:1), injetada num segundo momento, criando uma “bola de fogo”. Com isso, a pressão e a temperatura sobem ainda mais; então, a mistura pobre, que já estava prestes a detonar, não “aguenta” e entra em ignição quase instantaneamente.
Este controlo sobre a ignição envergonha-me. A Mazda é capaz de fazer isto a mais de 5000 rpm e eu nem o churrasco consigo acender à primeira…
Hoje a solução parece óbvia, mas exigiu alguns novos “truques”:
- o combustível precisa ser injetado em dois momentos diferentes: um para formar a mistura pobre que será comprimida e outro para a mistura um pouco mais rica, que a vela irá inflamar
- o sistema de injeção tem de trabalhar com pressão extremamente alta, para viabilizar vaporização e atomização rápidas, espalhando o combustível imediatamente pelo cilindro e reduzindo o tempo necessário para a compressão
- todos os cilindros contam com sensor de pressão, monitorando continuamente os controles citados e compensando, em tempo real, qualquer desvio do efeito desejado
- uso de um compressor - ingrediente essencial para manter alta a compressão, já que o SKYACTIV-X utiliza o ciclo Miller, que reduz a compressão, permitindo a mistura pobre pretendida. O ganho extra de potência e torque vem como consequência bem-vinda
Vantagens
Com o SPCCI, a Mazda consegue estender a combustão por compressão por uma faixa de rotações muito mais ampla, o que significa eficiência superior em mais situações de uso. Em comparação ao atual SKYACTIV-G, a marca promete consumo menor entre 20% a 30% dependendo da utilização. Ela também afirma que o SKYACTIV-X pode igualar - e até superar - a economia de combustível do seu próprio Diesel SKYACTIV-D.
O compressor eleva a pressão de admissão, melhorando desempenho e resposta. E, como a eficiência é maior por mais tempo ao longo do conta-giros, fica mais viável rodar em rotações mais altas, onde há mais potência disponível e a resposta é mais imediata.
Apesar de toda a sofisticação, o fato de a vela estar sempre presente acabou permitindo, curiosamente, um desenho mais simples: não há necessidade de comando variável nem de taxa de compressão variável. Melhor ainda: este motor funciona com gasolina 95, já que menos octanas favorecem a ignição por compressão.
Finalmente, ao volante
O texto já está enorme - mas é necessário. Para entender o tamanho do “barulho” em torno desse motor, é preciso olhar o que ele representa: um avanço relevante para motores a combustão. Só em 2019 daria para confirmar todas as promessas da Mazda, mas considerando o que a marca já prometeu e entregou com os SKYACTIV-G, a expectativa era alta de que o SKYACTIV-X cumprisse o que anuncia.
A boa notícia é que já rolou um teste antecipado. Estava programado um contato dinâmico com protótipos equipados com SKYACTIV-X, escondidos sob a carroceria conhecida do Mazda3 - ainda que, por baixo, pouco ou nada lembrasse o Mazda3 que conhecemos. Até a arquitetura base sob a carroceria já era de segunda geração.
Guiamos duas versões dos protótipos - uma com câmbio manual e outra com câmbio automático, ambos de seis marchas - e ainda tivemos como referência um Mazda3 2.0 de 165 cv com câmbio manual, para enxergar melhor as diferenças. Por sorte, esse foi o primeiro carro que conduzi, o que ajudou a avaliar o conjunto motor/câmbio (manual).
A distância entre o SKYACTIV-X (o motor do futuro) e o SKYACTIV-G (o motor atual) é gritante. O novo motor da Mazda é muito mais cheio em qualquer rotação - o torque extra aparece de forma clara. Assim como o “G”, o “X” é um 2.0 litros, mas com números mais generosos. A Mazda aponta para uma potência a rondar os 190 cv - e isso é perceptível na estrada.
O que mais surpreendeu foi a prontidão desde baixa rotação. E o melhor elogio possível é este: mesmo sendo uma unidade ainda em desenvolvimento, o conjunto já soa mais convincente do que muitos motores prontos que existem hoje no mercado.
O medo de que a ignição por compressão, por lembrar um Diesel, trouxesse traços típicos desse tipo de motor - mais inércia, faixa útil curta ou até um som menos agradável - se mostrou totalmente sem fundamento. Se esse é o futuro dos motores a combustão, que venha.
No interior do protótipo - com cara evidente de carro em desenvolvimento - havia uma tela acima do console central, exibindo três círculos numerados. Eles acendiam e apagavam conforme o tipo de ignição ou a mistura em uso:
- 1 - ignição por centelha
- 2 - ignição por compressão
- 3 - mistura ar/combustível mais pobre, na qual se obtinha a máxima eficiência
Impressionou a quantidade de situações em que a ignição por compressão entrava em ação - quase sempre só mudando para ignição por centelha quando explorávamos as rotações mais altas ou quando afundávamos o pé no acelerador.
Já o modo 3 exigia, claramente, uma condução mais comedida, sobretudo com o câmbio manual: foi difícil - ou falta de sensibilidade do pé direito - fazer o círculo 3 aparecer na tela. O câmbio automático - com escalonamento voltado para o mercado norte-americano -, embora menos prazeroso de usar, tornou bem mais fácil “acender” o círculo número 3.
Consumo? Ainda não sabemos!
Eu perguntei, mas ninguém cravou números. O computador de bordo estava “estrategicamente” coberto com fita adesiva; então, por enquanto, só dá para ficar com o que a marca declara.
Vale uma observação final: os protótipos já traziam a nova arquitetura - mais rígida e com potencial de entregar um interior mais refinado. Sem esquecer que eram carros de desenvolvimento, não deixou de surpreender que parecessem mais refinados e melhor isolados acusticamente do que o Mazda3 atual de produção - a próxima geração promete…
Novo Mazda3 deverá ser o primeiro SKYACTIV-X
Tudo indica que o Mazda3 será o primeiro modelo a receber o SKYACTIV-X; portanto, apenas em algum momento de 2019 seria possível medir, no mundo real, os ganhos de eficiência do motor.
Sobre o design, Kevin Rice, responsável pelo centro europeu de design da Mazda, contou que o visual geral do Kai Concept é viável para produção - ou seja, não está distante da versão final do futuro Mazda3. Só não espere as rodas gigantes, os retrovisores minúsculos ou as óticas expostas…
85 a 90% das soluções de design do Kai Concept poderão passar à produção.
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Promessa é dívida, como já dizia o Rui Veloso. Então aqui vai uma espécie de compensação: um épico kamehameha para lembrar o que acontece dentro das câmaras de combustão do motor SKYACTIV-X.
https://youtu.be/GdOlTsRHVdI?t=35s
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