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

• Mazda está a trabalhar num novo motor que dispensa velas de ignição
• Como é que o motor HCCI sem velas de ignição da Mazda vai funcionar?
• Mazda volta a revolucionar. Conhece os novos motores SKYACTIV-X

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. 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 de mistura mais rica, e a centralina dá ordem de ignição à vela mediante os parâmetros verificados naquele exato momento (temperatura, pressão, mistura ar/gasolina, etc). Neste momento, a mistura ar/combustível está sujeita a uma pressão tão grande, que é despoletada a ignição da mistura, não só junto à vela, mas instantaneamente em toda a câmara de combustão.

É aqui que reside a diferença. Esta sucessão de eventos despoleta uma combustão mais homogénea, rápida e eficiente de toda a mistura. Por outras palavras, consegue-se uma combustão muito mais rápida, onde é efetuado mais trabalho com menos combustível, e com menor formação de gases de escape nocivos como o NO_x (óxidos de azoto).

Num motor a gasolina dependente apenas da vela de ignição, a explosão é mais lenta, ocorrendo apenas junto desta, com a chama a propagar-se pela restante câmara de combustão.

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.

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Para resolver este problema, a Mazda vai equipar os motores SKYACTIV-X com um compressor volumétrico (do tipo Roots) “pobre”, 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.).

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 6000 rotações por minuto! E eu aqui, a sentir-me como se estivesse em 3000 A.C., ainda com dificuldades em acender uma lareira…

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Estamos ansiosos para experimentar os primeiros modelos com motores SKYACTIV-X. O candidato para a estreia deste motor com tecnologia SPCCI é a futura geração Mazda3, que chegará ao mercado em 2019.