Mazda Skyactiv - D

Mazda Skyactiv-D

Dada a difícil maturidade dos propulsores elétricos nos próximos anos, pelas restrições inerentes à pequena autonomia; 

Dado o contributo ainda um pouco controverso dos sistemas híbridos, não só pelos consumos abaixo das expectativas do público, como pelo receio do aumento dos custos de exploração e queda nos valores residuais (valor de mercado em usado) devido à complexidade dos sistemas e duração das baterias;

A Mazda entende que ainda existe uma grande margem de progressão nos grupos propulsores convencionais, que podem, desde que haja o empenho necessário, atingir melhores performances e reduzidos consumos, sem levantar as dúvidas que os consumidores colocam nos outros sistemas.

Pergunta-se:

Mas, afinal, esse caminho do aprimoramento dos motores de combustão interna não é também uma evidência em todas as outras marcas do mercado?

Sim, é verdade!

Então, o que é que tem de diferente esta estratégia SKYACTIV?

Simples de responder: a abordagem científica e tecnológica!

Pergunta-se:

Então explique lá isso melhor?

De engenheiros para engenheiros seria:

Chegou-se à conclusão que a variação quadrática da temperatura de combustão é diretamente proporcional à entrega do trabalho inicial proporcionado pelos êmbolos, a partir do ponto morto superior!

Genial, não é verdade?

Penso que muitos de vós ainda se lembram de um Grande Senhor chamado António Silva, que explicava assim aos vizinhos os problemas ocorridos ao sintonizar o rádio que acabara de comprar:

O raio bate na lâmpada e volta para trás …. Problemas de carburador !!

Este episódio ocorreu num genial e antigo filme cómico português, protagonizado pelos ainda mais geniais atores da época (ainda atualmente à venda em DVD) e que recomendo vivamente. Creio que dará umas boas gargalhadas até partir os abdominais …

Esta da variação quadrática era só para me meter consigo … além de ser uma grande mentira e baboseira técnica. Tudo se explica e tudo se percebe, se conseguirmos simplificar. E é o que vou tentar fazer em seguida, para compreender os segredos desta nova tecnologia.

  

SKYACTIV - D

Sabe o que é a taxa de compressão?

Vamos a um exemplo:

O Ministro das finanças chega à conclusão que o melhor é mesmo deixar-nos só com o subsídio de Natal e retirar-nos o resto do vencimento anual.

Neste caso, a taxa de compressão lá em casa seria de 14 partes para 1 !!

Perante isto, penso que jamais ninguém terá dúvidas sobre o significado científico da taxa de compressão…

E num motor de automóvel como é que será?

Simples! Divide-se o volume de ar inicial (sugado pelo êmbolo) pelo final (comprimido pelo êmbolo) e diz-se que o ar está a ser comprimido numa razão de X partes para 1 – ou seja, todo aquele ar foi comprimido em 1/X avos do volume varrido pelo êmbolo.

Agora diga-me:

Da sua experiência e perceção, parece-lhe que os motores diesel têm maior taxa de compressão que os gasolina ou o contrário?

Sim! É verdade! São os diesel que apresentam sempre maior taxa de compressão.

E porquê ?

Porque é a compressão do ar que provoca a ignição (combustão) num motor a gasóleo, enquanto num motor a gasolina “existe um fósforo comandado” (vela) para incendiar a mistura ar-gasolina.

E diga-me outra coisa: acha que aumentar a taxa de compressão de um motor é “fixe” ?

Alguns de nós ainda se lembram de ver o primo ou o vizinho a mandar facejar a cabeça do motor para aumentar a taxa de compressão e acelerar melhor, não é verdade?

Então e se eu vos disser que a Mazda teve o desplante de reduzir a taxa de compressão dos motores diesel para o valor mais baixo a nível Mundial – precisamente 14 partes para 1 !!

Esqueçam! Que isto não foi ideia do Ministro das Finanças ….

Agora é que está tudo tramado!

Então aumentar a taxa de compressão é “fixe” e a Mazda faz tudo ao contrário? Será que a Mazda não quer ser uma marca “fixe” ?

Penso que agora todos concordam comigo quando eu disse no início que a abordagem científica era completamente diferente nesta estratégia SKYACTIV, certo ?

Vamos agora, por fases, perceber o que foi feito e os resultados alcançados:

Pergunta:

O que torna único a SKYACTIV – D (estratégia para os motores Diesel Mazda)?

Resposta:

A muito reduzida taxa de compressão.

Pergunta:

Então não era suposto e desejável aumentar a taxa de compressão num motor?

Respostas:

1 - Os motores diesel convencionais, com elevadas taxas de compressão, emitem quantidades muito elevadas de componentes nocivos, nomeadamente óxidos de azoto (NOx), que só se conseguem debelar futuramente, devido às próximas normas anti-poluição, com a introdução de outro catalisador (catalisador de óxidos de azoto).

2 – Elevadas taxas de compressão desencadeiam combustão parcial (não homogénea), daí a dificuldade de controlar as emissões de NOx.

Pergunta:

Porque é diferente a tecnologia SKYACTIV – D dos outros motores diesel limpos ?

Resposta:

Por norma, devido à elevada taxa de compressão, os motores diesel oferecem binários (força) elevados mas reduzida (limitada) rotação máxima – daí não se conseguirem explorar (espremer….) tão bem como os motores a gasolina

 O SKYACTIV – D tem uma resposta linear e fulgurante até a uma muito elevada rotação para um motor diesel (5.200 rpm), aproximando-se da sensação de conduzirmos um agradável e suave motor a gasolina.

Pergunta:

Como é que este caminho pode melhorar a condução ?

Resposta:

Ao reduzir-se a pressão de combustão, podem utilizar-se materiais internos do motor (cambota, êmbolos e bloco) mais leves, contribuindo para a performance do veículo e fácil entrega de potência do motor.

Pergunta:

Como é que se conseguiu chegar a um patamar tão baixo na taxa de compressão?

Respostas:

O maior desafio foi manter o motor a funcionar desde o arranque a frio até à temperatura de trabalho – para isso recorreu-se a 2 grandes ajudas:

 - uma foi a introdução de um novo e patenteado sistema de variação de abertura das válvulas de escape que provoca o retorno dos gases para aquecer o ar de admissão.

- outra foi a adoção de injetores piezoelétricos, de alta pressão e precisão, que conseguem enriquecer a entrega de combustível nesta fase.

Pergunta: o que são injetores piezoelétricos ?

Fenómeno da piezoeletricidade - Se passarmos uma corrente elétrica por um cristal, este deforma-se. Inversamente, se deformarmos um cristal, este produz uma corrente elétrica.

 Se interrompermos a corrente que o atravessa, o cristal volta à sua forma física inicial. É este fenómeno da capacidade dos cristais que é aproveitado para o acionamento dos injetores piezoelétricos. 

A expansão de um conjunto de cristais cerâmicos colocadosno atuador do injetor provocam a sua abertura, sendo 5 vezes mais rápido que um atuador por solenoide, duplicando a velocidade de comutação do injetor

Comparação das taxas de compressão de um novo motor SKYACTIV-D, face ao motor Mazda equivalente de geração anterior e um motor VW de 2 litros como referência. 

Observe-se os ganhos de binário (força do motor) ao longo de todo o regime de rotações. A curva seguinte demonstra que existem ganhos significativos, quer em baixa rotação (condução citadina), quer em alta rotação (condução em estrada com regimes elevados).

Observação dentro da câmara de combustão de um motor diesel moderno convencional:

  • A elevada taxa de compressão provoca ignição antes da mistura do ar com o combustível ser ideal.
  • A combustão torna-se localizada e heterogénea.
  • Formam-se óxidos de azoto e partículas de fuligem em excesso.

 

 

 

 

Observação dentro da câmara de combustão de um motor diesel Mazda SKYACTIV –D:

  • Redução da compressão e temperatura.
  • Mais tempo disponível para que o combustível se misture com o ar antes da combustão.
  • Combustão mais limpa com significativa redução de óxidos de azoto e partículas de fuligem.

 

 

 

Outro benefício decorrente desta estratégia: a força exercida no êmbolo pela combustão consegue ser antecipada, arremessando-o mais cedo, logo, com maior impulso, conforme se pode observar nos grafismos seguintes.

Decorrente da menor exigência de compressão dentro do motor, pode-se utilizar materiais mais leves:

  • Novos êmbolos, bielas, cambota e bloco, reduzem o peso do motor em 10%.
  • Reduz-se também a inércia e o atrito interno para o nível de um motor a gasolina.
  • Aumenta-se a economia de combustível.

 

Para prevenir a falha de combustão com o motor a frio, recorreu-se a 3 componentes essenciais:

  • Novo sistema de variação de abertura das válvulas de escape (representado na figura ao lado).
  • Injetores piezoelétricos.
  • Velas de cerâmica.

Durante a fase de admissão as válvulas de escape abrem ligeiramente para provocar o retorno dos gases de escape e aumentar a temperatura na fase de compressão.

SKYACTIV - D

Grandes linhas a reter:

  • 14:1 – a mais baixa taxa de compressão do mundo em motores diesel para carros de passageiros.
  • Motor 10 % mais leve.
  • Novo variador de fase nas válvulas de escape.
  • Novos injetores piezoelétricos.

Benefícios:

  • 20 % na redução de consumo e emissões.
  • Aceleração fulgurante desde baixa até alta rotação.
  • Cumprimento das normas Euro 6 sem recurso a catalisadores adicionais.

 

Pergunta final e fatal:

Perante esta parafernália toda de êmbolos e combustões, se eu estiver interessado em comprar um Mazda com esta nova tecnologia, o que é que eu ganho e em que é que isto contribui para a minha felicidade … ?

Simples de responder:

- Ganha nos consumos.

- Ganha nas emissões, logo, também na redução de impostos.

- Ganha na suavidade, oscilando as rotações do motor entre alta e baixa com uma sensação mais próxima da suavidade proporcionada pelos motores a gasolina. Sim! Porque ninguém gosta de ter um motor diesel ruidoso e trepidante.

- Ganha pela não adoção de um catalisador de NOx (redução de 1 catalisador no carro), poupando no preço do veículo e na manutenção, uma vez que estes catalisadores necessitam de um aditivo especial que é colocado pela oficina. Com a introdução da futura norma EURO 6, uma larga percentagem dos atuais motores diesel vão necessitar de adotar este catalisador para conseguir cumprir os valores de emissões de óxidos de azoto.

E, já agora, só mais uma perguntinha:

Quais são os modelos da Mazda que têm esta nova tecnologia?

Para já, só o modelo CX-5, novo SUV da marca recentemente lançado.

Em breve será o substituto do atual Mazda 6 e, gradualmente, nos outros produtos da marca.

Já agora, não esqueça que a estratégia SKYACTIV não se aplica só aos motores diesel, mas a todas as áreas do veículo. Senão vejamos:

SKYACTIV G – inovações para os motores a gasolina

SKYACTIV DRIVE – inovações para as caixas automáticas

SKYACTIV MT – inovações para as caixas manuais

 SKYACTIV BODY – inovações para as carroçarias

SKYACTIV CHASSIS – inovações para as suspensões