Como é que o motor HCCI sem velas de ignição da Mazda vai funcionar?

Quem gosta de engenharia automóvel tem de tirar o chapéu à Mazda. Com recursos mais limitados do que a maioria dos construtores mundiais – que aproveitam sinergias de grupo para obter economias de escala – a Mazda continua a traçar o seu próprio caminho de forma independente. Desenvolve as suas próprias plataformas, os seus próprios motores, as suas próprias soluções. E tudo isto sem recurso aos préstimos de outras marcas. Notável, não é?

Mas a Mazda foi ainda mais longe. Quando todos os outros fabricantes apostaram na redução do volume dos motores (o chamado downsizing), recorrendo à sobrealimentação e a sistemas de injecção direta, a Mazda manteve a cilindrada dos seus motores e lançou uma nova geração de motores atmosféricos SKYACTIV a gasolina que apostavam noutro sentido: redução de perdas energéticas por fricção e aumento da taxa de compressão. Todos disseram: o caminho não é esse Mazda. Porém o tempo veio dar razão à marca nipónica: afinal o downsizing não era a resposta.

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Resultado? A Mazda continua a bater recordes absolutos de vendas em todos os mercados e a afirmar que antes da eletrificação do automóvel, ainda há muito caminho por explorar nos motores de combustão em termos de eficiência. Tal como noticiámos esta semana, a Mazda quer elevar mais uma vez a fasquia.

Como?

Implementando na próxima geração de motores SKYACTIV a gasolina (que podem chegar ao mercado já em 2018) a tecnologia HCCI, que significa “Homogenous Charge Compression Ignition”, ou “ignição por compressão com carga homogénea”. Com esta tecnologia, a ignição do combustível concretiza-se através da alta taxa de compressão do motor, dispensando as tradicionais velas de ignição para iniciar a explosão da mistura. Ou por outras palavras, a pressão na mistura é tanta que despoleta a sua ignição.

No fundo, é aquilo que já acontece nos motores Diesel, que são mais eficientes que as motorizações a gasolina tradicionais no aproveitamento de energia mas que por outro lado são mais poluentes (devido aos gases gerados pela combustão do gasóleo).

Face aos motores Diesel, outra das vantagens dos motores HCCI é que dispensam os sistemas de injeção direta ou common rail: o combustível é pulverizado para a câmara de combustão em menores quantidades e de forma mais homogénea – factor fundamental para que haja detonação do combustível por igual. Ver imagem em baixo:

Várias marcas já tentaram implementar esta tecnologia nos seus motores de produção: Nissan, Opel (GM), Mercedes-Benz e Hyundai. Todas tentaram mas nenhuma teve sucesso.

Aparentemente, a Mazda conseguiu aumentar a taxa de compressão dos seus motores HCCI para um valor extremo que deverá estar próximos dos 18:1. Em termos comparativos, os motores Diesel têm uma taxa de compressão média de 16:1, enquanto nos motores a gasolina tradicionais esses valores variam entre os 9:1 e os 10,5:1 (dependendo se são atmosféricos ou turbo).

Nota: A taxa de compressão diz respeito ao número de vezes que o volume da mistura ar-combustível do cilindro é comprimido na câmara de combustão antes da explosão.

Vantagens deste sistema

Segundo a Mazda, trabalhar com a detonação HCCI em vez de trabalhar com a ignição tradicional reduz até 30% a produção de NOx na combustão. E não são só as emissões que diminuem, os consumos também diminuem – valores que como sabemos não estão correlacionados.

Este vídeo da General Motors mostra como funciona o sistema HCCI:

Problemas, problemas, problemas

Teoricamente, o princípio é simples: taxa de compressão elevada+mistura homogénea = combustão mais eficiente e limpa. O princípio é simples mas a execução é complexa.

Para que este sistema funcione corretamente é necessário um software e um hardware capaz de monitorizar o calor na câmara de combustão, as rotações, a injeção de combustível e o tempo de abertura e fecho das válvulas. É altamente complexo casar todos estes fatores em tempo real mantendo a agradabilidade de utilização. Muitas marcas tentaram, nenhuma conseguiu.

Outro problema é o funcionamento a frio, enquanto a câmara de combustão não atinge a temperatura ideal de funcionamento a combustão é irregular.

Ao que parece a Mazda, ao contrário das marcas já citadas, conseguiu resolver todos estes problemas. Como? Brevemente ficaremos a saber. O objetivo da Mazda é que a próxima geração do Mazda3 já venha equipado com motores SKYACTIV HCCI, um modelo que tem lançamento previsto já para 2018.

Entretanto, esperamos que a Mazda também não se esqueça deste motor…

Guilherme Costa

Desde muito cedo trocou a companhia dos brinquedos pelas revistas de automóveis. Alimentado por essa paixão em 2012 fundou a Razão Automóvel.

HCCI, Mazda, Motores