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.
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Comprar carro a gasolina ou a gasóleo? Fizemos as contas por si

O Diesel (ainda) está na moda, mas, com a legislação antipoluição a apertar, muitos condutores questionam-se se deveriam comprar carro a gasolina ou a gasóleo.
Comprar Carro a gasolina ou gasóleo
 Com os incentivos fiscais a beneficiarem cada vez mais os automóveis a gasolina com baixas emissões de CO2 e com a oferta cada vez maior de modelos com motores turbocomprimidos de baixa cilindrada, é normal que muitos condutores se questionem se devem comprar um carro a gasolina ou a gasóleo. Para os ajudar, os nossos especialistas fizeram as contas para saber a partir de quantos quilómetros por ano rende o investimento extra num carro Diesel.

Comprar carro a gasolina ou gasóleo?

À primeira vista, com consumos e um preço por litro inferiores, as versões a gasóleo ganham vantagem. Mas, fazendo bem as contas, não é assim. Depois, as novas normas antipoluição são cada vez mais restritivas em relação ao diesel e isso vai-se refletir não só nos preços de aquisição (dispositivos de redução de emissões mais sofisticados) mas também na fiscalidade, cuja tendência é de se tornar cada vez mais penalizadora para essas motorizações.

Os fabricantes de automóveis estão-se a antecipar a essa viragem e cada vez mais apostam na gasolina ou nos híbridos gasolina/elétricos. Por exemplo, a Lexus, a marca de luxo do grupo Toyota, já só tem na sua gama motorizações a gasolina ou híbridas gasolina/elétrica e a própria Toyota está a pôr de parte os propulsores a gasóleo. O novo Honda Civic está a ser lançado só com motores a gasolina (no final do ano, virá uma versão a gasóleo) e, na renovação do Volkswagen Golf, embora o diesel se mantenha, a aposta mais forte vai para uma versão com motor a gasolina de 110 cv.

Vamos então a contas

Comparemos versões a gasóleo e a gasolina de um mesmo veículo, sem levar em linha de conta o custo das manutenções e revisões (mais dispendiosas para as viaturas a gasóleo) ou preocupações ambientais, com base num preço de 1,30€/litro para o gasóleo e 1,50€/litro para a gasolina.

1º exemplo: Volkswagen Golf

Volkswagen Golf

Comecemos pelo novo Golf: o 1.0 TSI de 110 cv Trendline Pack a gasolina custa 24.521€, o diesel 1.6 TDI de 90 cv Trendline (menos equipado) custa 28.103€. As médias oficiais de consumos são 4,8 l/100km para o 1.0 TSI e 3,8 l/100km para o 1.6 TDI. Isto é, em custos de utilização, por cada 100km, o 1.6 TDI tem uma vantagem de 2,30€ sobre o 1.0 TSI. Mas, como este, na compra, é quase 4000€ mais barato do que o diesel, só após cerca de 174.000 quilómetros é que o 1.6 TDI começa a compensar.

2º exemplo: Alfa Romeo MiTo

Alfa Romeo Mito

O Alfa Romeo MiTo com motor 0.9 a gasolina de 105 cv custa 19.493€ e o preço a gasóleo, com propulsor 1.3 de 95 cv, é de 20.993€. As médias de consumo são 4,2 l/100km para a variante a gasolina e 3,4 l/100km para a diesel. Com o MiTo a gasóleo poupa-se 1,90€ por cada 100 km. No entanto, os quase 1500€ de custo adicional do MiTo diesel só se pagam ao fim de percorrer cerca de 105.000 quilómetros.

3º exemplo: Nissan Micra

Nissan Micra

O novo Nissan Micra com propulsor 0.9 de 90 cv a gasolina custa 15.400€ e o seu irmão com motor 1.5 dCi a gasóleo de 90 cv tem um preço de 19.600€. Com médias de 3,5 l/100km (gasóleo) e 4,6 l/100km (gasolina), o Micra diesel só começa a ser vantajoso após 175.000 quilómetros.

Estes são apenas alguns exemplos, mas as versões a gasóleo são sempre mais caras que as a gasolina – a diferença entre elas é que pode variar. Some-se a isso o custo adicional das revisões e manutenção das viaturas diesel.

Investimento em veículos a gasóleo só compensa a partir dos 100.000 kms

Por tudo isto, é preciso fazer, no mínimo, mais de cem mil quilómetros para que os custos de utilização das viaturas a gasóleo comecem a compensar o investimento inicial, manutenção e revisões. Sabe bem pagar menos na bomba de combustível, mas a que custo? Na aquisição de um veículo, há que fazer bem as contas: diferença de preços entre versões de potência similar a gasolina ou a gasóleo e os custos de utilização, considerando a diferença de médias de consumo e de preços por litro da gasolina e do gasóleo.

Claro que há outros fatores a considerar – muitos preferem o comportamento e as performances das viaturas diesel face a idênticos modelos a gasolina, mas, em termos puramente economicistas, os veículos a gasolina estão em vantagem face aos a gasóleo.

retirado de kkb

Duas tecnologias que podem salvar os diesel

Ajudando a obter reduções assinaláveis nos valores de NOx, os sistemas desenvolvidos pelas Universidades de Loughborough e de Viena podem significar a viabilidade dos motores a gasóleo num prazo mais prolongado.

Estão a ser desenvolvidas duas novas tecnologias que em conjunto podem ter um importante impacto nos valores de NOx emitidos pelos  diesel, ajudando a prolongar a existência destes motores pois as emissões mais elevadas no que se refere aos óxidos de azoto são apontadas como um dos seus principais handicaps. Falamos de sistemas desenvolvidos pelas Universidades de LoughBorough, em Inglaterra, e de Viena, na Aústria, designados respetivamente como ACCT (Ammonia Creation and Conversion Technology) e CPT (Controled Power Technology).

No caso dos britânicos, a ideia passa pela substituição, na redução catalítica seletiva, do famoso AdBlue por um outro composto mais eficaz na transformação do nitrogénio em água. O principal problema do líquido atualmente utilizado pela generalidade das marcas está no facto de apenas operar a temperaturas mais elevadas, mas o ACCT consegue efetuar a transformação dos gases poluentes em outros não-nocivos em intervalos termais mais amplos. Com uma eficácia comprovada até aos -60º Celsius, este novo composto de amónia irá funcionar em todas as condições de utilização dos diesel, o que pode ser um importante trunfo aquando da introdução dos novos testes de emissões mais próximos da utilização quotidiana.

O segundo sistema, com assinatura austríaca, é o CPT, um motor de arranque a 48 volts refrigerado por água que consegue baixar os óxidos de azoto ao impactar em duas situações distintas durante os primeiros momentos de condução. Segundo é avançado, e considerando um motor V6 3.0L diesel, existe uma redução de 9% no NOx obtida através da regeneração da travagem instantânea que recupera 13kW, a que se juntam 7kW oriundos do mecanismo de assistência de binário. Além do impacto na redução nas emissões de NOx, existe ainda um potencial de redução de consumos obtida a partir do motor de arranque CPT, que poderá situar-se nos 4,5% para os referidos V6.

retirado de turbo

Parlamento Europeu acelera a morte dos Diesel

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O Parlamento Europeu apresentou esta semana um projeto-lei que deverá acelerar o abandono das motorizações Diesel.

Na última terça-feira, o Parlamento Europeu avançou com um projeto-lei mais rigoroso relativamente à homologação de emissões de veículos novos à venda na União Europeia. A proposta tem como objetivo enfrentar os conflitos de interesse entre as entidades reguladoras nacionais e os construtores de automóveis. A intenção é evitar futuras discrepâncias na medição das emissões.

O projeto de lei recebeu o voto favorável de 585 deputados, 77 contra e 19 abstenções. Agora, será finalizado em negociações que envolverão os reguladores, a Comissão Europeia, os Estados membros e os construtores.

Do que é que se trata?

A proposta aprovada no Parlamento Europeu propõe que os construtores de automóveis deixem de pagar diretamente aos centros de teste para certificar os consumos e emissões dos seus veículos. Esse custo poderá passar a ser comportado pelos estados membros, quebrando, deste modo, as relações de proximidade entre os construtores e os centros de teste. Não está excluída a hipótese desse custo ser suportado pelos construtores através de taxas.

Caso seja detetada uma fraude, as entidades reguladoras terão a capacidade de multar os construtores. A receita dessas multas poderá servir para compensar os proprietários dos automóveis, incrementar medidas de proteção ambiental e reforçar as medidas de vigilância. Os valores discutidos implicam até 30 mil euros por veículo fraudulento vendido.

Do lado dos Estados-membros estes terão de testar, a nível nacional, pelo menos 20% dos automóveis colocados no mercado todos os anos. A UE também poderá passar a ter competências para efetuar testes aleatórios e, caso seja necessário, emitir multas. Os países, por outro lado, poderão rever os resultados e decisões uns dos outros.

Além destas medidas, também foram tomadas medidas com vista à melhoria da qualidade de ar e à adoção de testes de emissões mais próximos da realidade.

Algumas cidades como Paris ou Madrid já anunciaram planos para aumentar as restrições ao tráfego automóvel nos seus centros, sobretudo a automóveis com motorizações Diesel.

Ainda este ano, também vão ser implementados novos testes de homologação – o WLTP (Teste Mundial Harmonizado de Veículos Ligeiros) e o RDE (Emissões Reais em Condução) -, que deverão produzir resultados mais realistas entre os consumos e emissões oficiais e os que poderão ser alcançados pelo condutores no quotidiano.

Expectativas e oportunidade perdida.

Pelo facto de ainda não possuir vínculo legal, muito do que está presente neste projeto de lei poderá sofrer alterações após as negociações.

As associações ambientalistas queixam-se de não ter sido seguida uma das principais recomendações de um relatório do próprio Parlamento Europeu. Esse relatório sugeria a criação de um organismo independente de vigilância do mercado, semelhante à EPA (Agência de Proteção Ambiental dos EUA).

Parlamento Europeu

O cerco aperta cada vez mais para os motores Diesel. Entre normas mais exigentes e futuras restrições de circulação, os Diesel deverão encontrar nas soluções semi-híbridas a gasolina os seus sucessores. Um cenário que deverá ser visível, sobretudo, no início da próxima década, principalmente nos segmentos mais baixos.

Retirado de razaoautomovel