Suspensão revolucionária. Não inclina e até salta

Surpreenda-se: a tecnologia áudio pode converter um carro numa espécie de tapete mágico. A ideia (brilhante) nunca foi comercializada, mas parece que isso vai mudar. Vêm aí suspensões que até saltam.

A americana Bose, que conhecemos através dos reputados sistemas Hi-Fi, concebeu a suspensão mais sofisticada e eficaz do mercado. Até é capaz de saltar, como pode ver na fotogaleria

Com uma mente brilhante, o fundador da empresa de sistemas de alta fidelidade com o seu nome, Amar Bose, não se limitou a trabalhar apenas o som. Pelo contrário, chegou mesmo a criar um revolucionário sistema de suspensões magnéticas, inspirado nos altifalantes, que nunca chegou a comercializar. A tecnologia foi agora adquirida por uma empresa americana, a ClearMotion Inc., que pretende finalmente colocá-la no mercado. Mas vamos por partes, que esta história não é de agora.

Amar Bose andava amargurado pelo mau desempenho das suspensões dos seus carros. O homem tinha um Pontiac de 1957, cujas suspensões pneumáticas não funcionavam nada bem, e um Citroën de 1967, que volta e meia libertava um pouco de óleo das suspensões hidráulicas. Foi aí que Bose achou que a melhor solução era pegar nos ímanes e nas bobinas electromagnéticas dos altifalantes e criar uma suspensão que funcionasse como um tapete mágico.

Em 1980, o especialista em som concebeu o modelo matemático para a suspensão, mas precisava de melhores motores electromagnéticos, amplificadores e capacidade de processamento, necessidade que, à época, ainda não estava disponível. Já para não falar que uma coisa é empurrar para dentro e para fora a ligeira membrana de um altifalante, outra completamente distinta é empurrar para cima e para baixo um carro com mais de uma tonelada…

Em 2004 foi a surpresa geral: até saltava

Para escapar ao crivo do departamento financeiro, Bose foi fazendo evoluir a sua ideia sob o nome Project Sound.

Quando já estava convencido da mais-valia da sua solução, o engenheiro decidiu realizar uma sessão de testes públicos, devidamente registados em vídeo, para tornar evidente o potencial da sua tecnologia. Lado a lado, um Porsche 911 e um Lexus LS400, com e sem suspensões Bose. Foi assim:

Ficou demonstrado que, tal como prometido pelo mago do som, as suas suspensões (com muito de altifalante) não permitiam que o carro se inclinasse em curva, não mergulhasse nas travagens e, muito menos, levantasse a frente sob uma aceleração mais forte.

Como se isto não bastasse, a solução da Bose permitia ainda absorver qualquer buraco ou lomba como se ela não existisse, transformando o automóvel no tal tapete mágico que Amar Bose sempre imaginou. Para quem tivesse dúvidas sobre a ousadia do sistema, ou a criatividade do “pai” da ideia, a Bose dotou os modelos com a capacidade de saltar para evitar um obstáculo atravessado na via. Perante a aproximação de um carril de caminho-de-ferro, o sistema começava por flectir as suspensões (que tinham um curso de 20 cm), baixando o carro, para depois disparar tão repentinamente os motores electromagnéticos (um por roda), que levava o carro a saltar. Literalmente.

Ideia brilhante ou fiasco?

Apesar de ter sido considerada revolucionária, esta sofisticada tecnologia nunca chegou a ser comercializada. Porquê?

Essencialmente, foram duas as razões que afastaram os diversos fabricantes que mantiveram reuniões com a Bose, da compra das suspensões tipo “tapete mágico”. Uma foi o preço, pois a solução tecnológica precisava de mais uns anos até que surgissem motores lineares mais eficazes, mais potentes, mais rápidos e, sobretudo, mais baratos, para diminuir o custo por suspensão. Dito de outro modo, apareceu cedo demais.

Ainda que o facto de ser “prematura” tivesse sido um problema, não foi por isso que as portas se fecharam para as suspensões propostas pela Bose, que poderiam, ainda assim, equipar as versões topo de gama dos modelos mais caros, um pouco à semelhança do que aconteceu com as suspensões pneumáticas ou até mesmo as hidráulicas – excepção feita para a Citroën, cujo espírito inventivo faz recordar o de Amar Bose.

Numa prova de slalom, o veículo equipado com suspensão Bose nunca se inclina, apesar do esforço aplicado nos pneus
Aquilo que verdadeiramente pôs em suspenso o futuro das suspensões da Bose foi o excesso de peso. Comparada com uma suspensão convencional, com molas helicoidais e amortecedores telescópicos, o sistema de amortecimento inventado pelo homem do som pesava mais 23 kg por roda. Não prejudicava o comportamento da suspensão, nem a sua eficácia, pois estamos sempre a falar de massa não suspensa. Mas obrigava a que cada modelo que recorresse ao material da Bose acusasse mais quase 100 kg na balança do que a concorrência. O que é mau para os consumos, emissões e, no limite, até para o comportamento em curva e distâncias de travagem.

Na suspensão da Bose, não há molas nem amortecedores. Apenas ímanes, bobinas e motores electromagnéticos lineares

Amar percebeu que necessitava de energia eléctrica em grandes quantidades e, em 1980, apenas podia recorrer a um amplificador para alimentar os quatro motores lineares electromagnéticos. Hoje, passados 37 anos, há as baterias a 48V, que vão tornar tudo mais simples e já permitem que o Bentley Bentayga tenha um sistema de barras estabilizadoras activas, com um motor por cada eixo, ou que o Audi A8 ofereça o sistema de suspensão activa mais sofisticado e eficaz do momento, com um motor por roda e com a maioria das potencialidades da Bose.

Da suspensão para o banco

Se apesar do brilhantismo, a suspensão nunca encontrou clientes, já o mesmo não se pode dizer do outro produto baseado no mesmo princípio idealizado por Omar Bose: o banco de condutor de camião. Destinado a diminuir as forças aplicadas no corpo dos profissionais que passam dias aos comandos dos veículos pesados de grande porte, o assento da Bose não dá música, mas é uma melodia para os ossos e cartilagens dos condutores de longo curso.

Até a Bose aparecer com o seu assento mágico, o melhor que havia no mercado eram os bancos com suspensão pneumática, que absorviam grande parte das vibrações e esforços. Mas não o suficiente para os profissionais do sector – mais cedo ou mais tarde, a braços com graves problemas nas costas. O Bose Ride Seat vem equipado com uma série de sensores que detectam os movimentos verticais, informando o motor linear electromagnético que se dedica a contrariar o movimento, anulando-o quase na totalidade.

O banco é proposto por 3.700 dólares, com a Bose a garantir que absorve 97% das pancadas que, com o tempo, deformam a coluna dos condutores, especialmente daqueles que conduzem veículos com maior capacidade de carga e que, por isso mesmo, recorrem a suspensões mais duras.

Qual o interesse da ClearMotion Inc.?

Fundada em 2008, a Levante Power Corporation era uma empresa fornecedora de componentes para a indústria automóvel, que mudou de denominação em Janeiro de 2017, já a pensar num novo tipo de negócio. O objectivo era conceber um chassi que facilmente se adaptasse à nova geração de veículos eléctricos e autónomos que estão aí ao virar da esquina, muitos deles a apreciar uma atitude menos conservadora em relação às diversas partes do automóvel, a começar pelas suspensões.

Rebaptizada ClearMotion Inc., os seus responsáveis adquiriram no final de 2017 tudo o que existia da Bose Suspensions e da Bose Ride Seat à empresa americana sediada no Massachusetts e especialista em Hi-Fi, que ao longo de quase quatro décadas terá investido mais de 100 milhões de dólares nos dois projectos.

Nas mãos dos novos donos, a suspensão inovadora deverá rapidamente chegar ao mercado, ainda que com ligeiras alterações – fruto das soluções tecnológicas entretanto disponíveis – que a tornem mais barata e leve, o que pode ser facilmente conseguido com a introdução das novas baterias a 48V, que garantem quatro vezes mais potência, face às tradicionais de apenas 12V.

Sem abrir muito o jogo, a ClearMotion afirmou já que pretende ir para além das actuais suspensões reguláveis ou adaptativas tradicionais, e prescindir por completo das habituais molas e amortecedores. E conta com os sistemas que adquiriu à Bose para alcançar esses objectivos, tornando-se numa das maiores empresas do sector. Tanto mais que, acredita o seu CEO, Shakeel Avadhany, os utilizadores de veículos autónomos vão ser muito mais exigentes no que respeita ao conforto, o que vai exigir soluções mais sofisticadas como as desenvolvidas por Amar Bose há 37 anos, e que finalmente podem ver a luz do dia.

Retirado de observador

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Será que o hidrogénio é o combustível do futuro?

CES plus PMA 2014 — Photos by David Cardinal

O hidrogénio é alvo de investigação científica há anos, com o objetivo de o tornar um combustível viável para ser usado em vários setores, desde a indústria aos transportes. No entanto, a produção deste elemento sempre foi considerada economicamente inviável, apesar de ter a vantagem de emitir poluição zero, já que o produto final da combustão é vapor de água. No entanto, uma descoberta acidental poderá trazer o hidrogénio para as estações de combustível de todo o mundo.

Uma equipa de engenheiros do Laboratório de Pesquisa do Exército Americano estava a testar a resistência de uma liga de alumínio, espalhando água na sua superfície. Para surpresa geral, a água reagiu com o material da liga, decompondo-se em hidrogénio e oxigénio, tornando prático o uso do hidrogénio para geração de energia.

O material usado, um pó microscópico galvanizado, serve como catalisador para esta reação, mas não necessita de elementos estranhos que até aqui eram necessários para usar o hidrogénio como combustível, nomeadamente materiais tóxicos ou ácidos, como hidróxido de potássio, e também não foram precisas temperaturas elevadas.

Em termos práticos, 1 kg deste pó de liga de alumínio pode gerar 220 kW de energia durante três minutos, que a equipa testou com um mini-helicóptero telecomandado.

Retirado de motor24

Tecnologia SPCCI. A derradeira evolução do motor de combustão?

Os motores SKYACTIV-X a gasolina com tecnologia SPCCI anunciam ganhos de eficiência de 20 a 30% face aos motores atuais, colocando-os ao nível dos motores Diesel em termos de consumos. O melhor dos dois mundos? A Mazda afirma que sim.

 

Homogenous Charge Compression Ignition (HCCI). Um acrónimo que têm surgido constantemente na Autopédia da Razão Automóvel ao longo dos últimos meses. Alguns exemplos:

Em 2018 vamos trocar o acrónimo HCCI por outro: SPCCI. Porquê? A resposta surgirá mais adiante no texto.

Vamos rever a matéria

Como escrevemos anteriormente, a tecnologia HCCI (ignição por compressão com carga homogénea) permite que um motor a gasolina efetue o ciclo de combustão sem velas de ignição. A famosa ladainha (já centenária…): admissão, compressão, explosão e escape.

Tal como num motor Diesel, nos motores a gasolina com tecnologia HCCI a pressão na mistura é tanta que a combustão é despoletada sem recurso a velas de ignição.

Muitos construtores tentaram viabilizar motores a gasolina com esta tecnologia, que combina o melhor dos Diesel (binário, resposta a baixas rotações e economia de combustível) com o melhor dos motores a gasolina de ciclo Otto (potência, eficácia e emissões), mas ninguém o conseguiu devido aos problemas inerentes a esta solução – que vou explicar mais adiante.

Ninguém, excepto uns senhores muito teimosos que laboram lá para os lados de Hiroshima. Senhores esses que continuam a investir nos motores Wankel, a recusar o downsizing dos motores e a afirmar com convicção que antes da eletrificação do automóvel ainda há muito «sumo» para extrair do velho motor de combustão. Esses senhores (como já adivinharam…) são os engenheiros da Mazda.

Digam “olá!” ao SPCCI (Spark Controled Compression Ignition)

À medida que as notícias vão saindo, vamos ficando a conhecer mais detalhes desta nova tecnologia que vai estar presente na segunda geração dos motores Mazda SKYACTIV – já a partir de 2019.

Esta segunda geração de motores Mazda vai chamar-se SKYACTIV-X e promete oferecer num só motor o melhor dos Diesel e o melhor dos motores a gasolina:

 

Como tem sido hábito nos últimos anos, os engenheiros da marca de Hiroshima continuam convictos das suas opções. E deste investimento nasceu a tecnologia SPCCI (Spark Controled Compression Ignition), que em português significa algo como «sistema de ignição por compressão controlada por faísca».

Mas não se chamava HCCI?

Sim, chamava-se HCCI, mas esta tecnologia não servia os propósitos da Mazda.

A tecnologia HCCI tem um grave problema: apenas funciona em condições de utilização ideais (regime de rotações baixo, temperaturas baixas e pressão atmosférica constante). Caso contrário acontece um fenómeno apelidado de «pré-detonação», que reduz de forma drástica a eficiência da combustão e compromete a fiabilidade do motor.

Foi por isso que a marca desenvolveu a tecnologia SPCCI, que distingue-se da HCCI por conseguir contornar as suas limitações, ao recorrer a velas de ignição e a outros sistemas (de que falaremos adiante…) para controlar o momento da ignição, ainda que o princípio de funcionamento seja o mesmo.

Portanto, ao contrário do que tem sido noticiado ao longos dos últimos meses, por nós inclusivamente, os motores SKYACTIV-X vão ter velas de ignição – ainda que nem sempre seja necessária a faísca das velas para haver essa ignição. O funcionamento da tecnologia SPCCI está bem ilustrada neste vídeo:

 

Como podem ver, o princípio de funcionamento é simples. Porém, a execução é mais complexa do que aparenta.

Em breve trecho, a tecnologia SPCCI funciona da seguinte forma: É injetada na admissão uma primeira vaga de ar/gasolina muito pobre, para poder ser sujeita a uma compressão maior do que nos motores convencionais sem haver pré-ignição (quando a mistura explode antes do ponto ideal). Num segundo momento, é injetado junto à vela de ignição uma segunda vaga de combustível e a centralina dá ordem de ignição à vela mediante os parâmetros verificados naquele exacto momento (temperatura, pressão, mistura ar/gasolina, etc). Neste momento, a mistura está sujeita a uma pressão tão grande que é despoletada a ignição da mistura, não só junto à vela, mas em diversos pontos em simultâneo.

É aqui que reside a diferença. Esta sucessão de eventos despoleta múltiplos pontos de ignição na câmara de combustão, e portanto, uma combustão mais homogénea e eficiente de toda a mistura. Ou por outras palavras, consegue-se uma combustão mais potente, com menos combustível e com menor formação de gases de escape.

Parece simples, porém todo este processo resultou de um estudo intensivo do comportamento dos gases na câmara de combustão e do desenvolvimento de uma eletrónica altamente avançada. O controlo dos eventos durante a combustão é tão grande, ao ponto da Mazda conseguir fazer variar a taxa de compressão do motor em função do momento de ignição da vela. Como? Criando ondas de pressão em sentido oposto ao do êmbolo através do momento de ignição da vela.

Resolvido o problema com o controlo da ignição…

… a Mazda precisou de encontrar uma solução para manter constante e suficiente a mistura ar/combustível no motor, independentemente da pressão atmosférica exterior. Só assim é que a tecnologia SPCCI, ao contrário do que acontece com a tecnologia HCCI, pode funcionar a todos os regimes de rotação e numa multiplicidade de ambientes diferentes.

Para resolver este problema, a Mazda vai equipar os motores SKYACTIV-X com um compressor volumétrico (do tipo Roots) que manterá a pressão na admissão constante. Por seu turno, o controlo da temperatura na câmara de combustão estará a cargo de uma válvula EGR de comando eletrónico. Deste modo a Mazda consegue controlar todos os parâmetros que interferem com o ponto de ignição do motor através de uma centralina que comanda estes e outros periféricos do motor (sensores, injetores, etc).

skyactiv-x
O motor SKYACTIV-X da Mazda. É bem visível o compressor volumétrico.

O derradeiro controlo do fogo?

Com este manancial tecnológico a Mazda consegue controlar como, quando e em que condições é que a combustão (energia térmica) é transformada em movimento (energia cinética). É sem dúvida um feito tecnológico assinalável, a mais de 6 000 rotações por minuto! E eu aqui, a sentir-me como se estivesse em 3 000 a.c, ainda com dificuldades em acender uma lareira…

Mazda SKYACTIV-X
Os resultados práticos em gráfico.