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Técnica Zero a 300

Como irá funcionar o “motor diesel a gasolina” da Mazda?

Como você deve ter visto no Zero a 300 de hoje, a Mazda anunciou que irá lançar uma nova geração dos seus motores Skyactiv em 2019, e que eles serão “mais limpos que motores elétricos” se você considerar todo o ciclo de vida do motor. A afirmação não é muito precisa, mas foi certeira em termos de publicidade. Afinal, como um motor que queima combustível pode ser mais limpo que um motor movido por eletricidade?

Nas letras miúdas a Mazda explica que comparou as emissões de CO2 considerando que parte da energia elétrica mundial é produzida por combustíveis fósseis, o que significa que, indiretamente, o uso dos motores elétricos também resulta em emissões indesejadas. Mesmo assim, um motor que supostamente queima menos combustível que uma usina termoelétrica para não deixa de ser impressionante. Mas como isso é possível? Como a Mazda conseguiu otimizar a produção de energia a esse nível?

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A base do motor Skyactiv-X, como ele será batizado, é a tecnologia de ignição por compressão. É um conceito antigo usado pelos motores diesel desde sempre. Sem velas de ignição, a combustão no motor diesel acontece pela detonação da mistura ar-combustível. A compressão do ar aumenta sua temperatura, o diesel é injetado neste ar comprimido aquecido e se inflama, causando a expansão do pistão. É por isso que motores a diesel têm taxa de compressão elevada, entre 15:1 e 25:1, e também é por isso que os motores a gasolina precisam trabalhar com taxas mais baixas, que não causam a detonação da mistura no ponto morto superior.

O efeito colateral de não usar velas de ignição e depender da ignição por compressão é que ela só é possível em baixas rotações. Como a combustão depende da quebra das moléculas do combustível, ao aumentar as rotações o tempo para essa quebra acontecer é reduzido, e a capacidade de se inflamar diminui proporcionalmente, a menos que haja um catalisador, como uma centelha. Por esse motivo os motores a diesel trabalham com rotações baixas. Como a potência de um motor é o produto da multiplicação do torque pela velocidade (rpm), para obter mais potência é preciso ter mais rotações por minuto. E é por isso que os motores a gasolina são mais potentes que os motores a diesel de mesma cilindrada.

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SI Combustion (vela) e CI Combustion (compressão): 14,7 partes de ar para 1 de combustível vs. 36,8 partes de ar para 1 de combustível

O ponto positivo da ignição por compressão é que ela tem um aproveitamento maior da energia da explosão devido à maior taxa de compressão necessária para esse ignição. Assim, a eficiência termodinâmica será maior. E isso nos traz de volta ao motor Skyactiv-X da Mazda.

Ao adotar a ignição por compressão a Mazda acredita que poderá produzir o mesmo nível de potência usando menos combustível e, consequentemente, emitindo menos gases poluentes e CO2. Segundo a fabricante japonesa, a eficiência deste ciclo é até 30% maior se comparada aos seus motores da atual geração, que já usam uma taxa de compressão elevada e injeção direta para otimizar a eficiência termodinâmica.

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Para não comprometer a potência em altas rotações, o motor continuará usando velas de ignição. A dica está no nome do sistema adotado no Skyactiv-X: Spark Controlled Compression Ignition — algo como Ignição por Compressão com Controle de Centelha. A ideia é usar a ignição por compressão em rotações baixas e voltar a usar a ignição por centelha em rotações elevadas. Tudo possibilitado por uma programação relativamente complexa da unidade de controle do motor e do comando de válvulas, antecipação do ponto de ignição na fase de altas rotações, além da possível adoção de um coletor de escape projetado para ajudar a reduzir a temperatura da mistura no ponto morto superior para impedir a detonação em altas rotações, e uma “unidade de fornecimento de ar”.

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Com isso, em baixas rotações a mistura ar-combustível poderá ser tão pobre a ponto de “não se inflamar com centelha, apenas com a compressão”, segundo o diretor da Mazda Kiyoshi Fujiwara. Quão pobre é esta mistura? A Mazda diz a ignição por compressão permite usar “metade do combustível” que se usaria com a ignição por centelha. Além do menor volume de combustível, esse ciclo ainda resultaria na redução de emissões de óxido de nitrogênio, além de um melhor aproveitamento em uma faixa mais ampla de rotações, bem como melhorias nas respostas do motor.

Como vimos mais cedo, a Mazda começou a desenvolver esta tecnologia porque acredita que a ignição por centelha está chegando ao seu limite, e também por acreditar que os elétricos ainda consomem muita eletricidade produzida pela queima de combustíveis fósseis. Além disso, a fabricante japonesa tem como meta reduzir suas emissões de CO2 em 50% até 2030 e em 90% até 2050.

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