Exclusivo: Aceleramos o Mazda SkyActiv-X, a salvação dos motores a combustão

Não deixe se levar pela carroceria do atual Mazda 3 desses carros das fotos. Sob essa superfície está o que a Mazda acredita ser o futuro dos motores a gasolina. Eles estão com o motor SkyActiv-X, o primeiro de produção com combustão em alta compressão de gasolina. E eles não são apenas de exposição: a Mazda está tão confiante em sua tecnologia ainda em desenvolvimento que nos deixou andar com os carros pelas ruas.

O SkyActiv-X (se pronuncia "ex", não dez) é o motor que acompanha a Mazda em sua investida para diminuir os níveis de consumo e melhorar o consumo de combustível. Hoje, as famílias de motores são chamadas de SkyActiv-G e SkyActiv-D, para gasolina e diesel, respectivamente. Comparado com SkyActiv-G, o X tem consumo de 20 a 30% melhor e torque aumentado em 10 a 20% em relação ao atual 2.0.

O que isso significa? Hoje, o Mazda 3 2.0 automático produz 157 cv e 20,7 kgfm de torque, e tem números oficiais de consumo (nos EUA) de 11,9 km/l na cidade e 15,7 km/l na estrada. Já as versões com o SkyActiv-X devem ir aos 24,9 kgfm de torque, com consumo de 15,3 km/l na cidade e 20,4 km/l na estrada. São apenas suposições, claro. Os números oficiais serão revelados em algum momento do futuro.

O segredo está na ignição da gasolina por compressão, o que leva a muitos benefícios que os motores a diesel já possuem há anos. Motores a gasolina normais queimam a mistura de ar e gasolina com uma faísca, o que força a descida dos pistões. Mas injetando uma baixa mistura de gasolina com ar até que ela se exploda espontaneamente, como num motor a diesel, os engenheiros da Mazda dizem que o SkyActiv-X pode produzir mais torque com menos perda de temperatura e menor uso de combustível. Muitos fabricantes exploraram esta ideia, mas nenhum conseguiu colocar isso num modelo de produção - até agora.

Essencialmente, a maior potência é produzida em um curto período a cada ciclo, pois a ignição por compressão é muito mais violenta que com a ignição por faísca da mistura ar-combustível. O pesquisador e engenheiro de desenvolvimento da Mazda, Jay Chen, compara a diferença entre a explosão de um balão e quando simplesmente deixamos o ar sair por onde ele entrou.

O protótipo usa um motor 2.0 de 4 cilindros com supercharger (compressor mecânico), resfriado pela recirculação de gases do escape, e variador de tempo de abertura das válvulas controlado eletronicamente. Ele tem taxa de compressão de 16,1:1, bem alta quando falamos em carros de rua a gasolina, e sistema de injeção direta de alta pressão. Como na maioria dos motores de injeção direta, o injetor está no topo do cilindro e a vela, ao lado.

Na maior parte do tempo, o motor funciona com o que a Mazda chama de "Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI)", ou ignição por compressão controlada por faísca. Uma mistura bem pobre (ou seja, com pouco combustível na proporção com o ar) é injetada na câmara de combustão, que se espalha graças a um pistão com desenho especial. O supercharger é usado para colocar mais ar se for necessário deixar a mistura mais magra. Assim que o pistão atinge o ponto morto (meio de seu curso), com a maior parte da mistura pronta para entrar em ignição por contra própria, há a injeção de uma pequena quantidade de gasolina e uma faísca da vela. Esta explosão queima o resto da mistura, o que produz mais potência neste tempo.

Esta é a inovação da Mazda: usar velas de ignição para começar a ignição por compressão. Por outro lado, diz o engenheiro, é bem complicado acertar o exato momento em que a explosão precisa acontecer. Para monitorar todo o processo, sensores de pressão em cada cilindro mandam informações para a central de comando do motor: "Apenas agora os processadores das centrais são rápidos o suficiente para controlar cada uma das etapas", disse Chen.

Em outros momentos, o motor da Mazda funciona com sistema de ignição por faísca tradicional. Ele muda para o modo primário em situações de carga, em alta rotação. Ou seja, para momentos de desempenho, a ignição por compressão não funciona. Mas já que o motor sempre usa o sistema de velas, os engenheiros dizem que ele pode perfeitamente alternar entre os dois modos.

A Mazda acredita tanto que seus motores estão prontos que utilizamos os protótipos pelas ruas, em situações de tráfego - cidade, estrada e tudo mais - com câmbios manual ou automático de 6 marchas. Como são protótipos, os carros não têm partes do interior (rádio, console central, etc) e há várias luzes de alerta acesas no painel, além de um iPad que indica qual modo de ignição está ativo naquele momento.

Mas o mais impressionante é que ao volante o 2.0 parece...normal. Responsivo e calmo, sobe giro facilmente, com bastante força em baixa e uma curva de torque direta com a curva de rotação. Em diversas situações, não percebemos qualquer diferença do que estamos acostumados.

O carro é mais rápido, principalmente em baixas rotações, que o atual Mazda 3 2.0. Em marcha lenta, não há vibração ou barulhos que esperaríamos de alguns motores de injeção direta ou a diesel. Em aceleração, o motor faz o mesmo ronco dos demais Mazda 2.0. Ainda não finalizado, ele faz alguns barulhos de pré-detonação em alguns momentos. A alavanca de câmbio de mexe toda vez que tiramos o pé do acelerador - isso é um truque para o motor perceber a transição de aceleração e desaceleração, explica um engenheiro. Ambos farão isso ocasionalmente em acelerações bruscas ou em subidas. Um engenheiro, me acompanhando no passageiro, se assustou quando o carro fez um enorme barulho quando saí de um semáforo.

Novamente, estes carros ainda estão em fase de testes, e a Mazda promete que os problemas serão corrigidos a tempo da produção começar. O barulho de detonação é o sistema de compressão funcionando. Dave Coleman, gerente de dinâmica veicular da Mazda, disse que o software irá prevenir este tipo de situação. O problema é que o motor tem muitas estratégias de funcionamento, e os engenheiros ainda estão aprendendo a fazer as combinações certas. "Estamos calibrando", disse ele. "Estamos lidando com um número grande de variáveis equações".

O protótipo também traz outras melhorias que serão parte da próxima geração dos modelos SkyActiv. De cara, as buchas da suspensão dianteira foram redesenhadas de modo a não deixar as rodas se moverem para trás quando passamos por lombadas, o que deixa o rodar mais confortável. "Nossa calibração será melhor", disse Coleman.

Os bancos são novos, para melhor apoio das costas do ocupante, reduzindo a fadiga. Toda a suspensão foi enrijecida, com amortecedores especiais para filtrar vibrações.

Francamente, foi complicado sentir o efeito dessas mudanças no nosso teste. O SkyActiv-X usa "mulas" do Mazda 3 como os que eu dirigi mais cedo aquele dia: suave em seus comandos, com um rodar firme, e extremamente natural na direção. Em outras palavras, continua sendo o melhor da Mazda em dinâmica e sensações.

Curiosamente, a Mazda usa um câmbio automático de 6 marchas enquanto os rivais já adotam caixas com 8, 9 e até 10, ou CVT. Como o SPCCI é eficiente em baixas cargas, Coleman diz que levar o motor a rotações mais altas não prejudica o consumo. De fato, ele acredita que a condução divertida do Mazda é quando a rotação mais sobe, com melhores respostas quando em altas rotações, sem a necessidade de redução de marchas. "Tentamos trabalhar as marchas para deixar o mais responsivo possível", disse ele.

De qualquer forma, o novo SkyActiv-X não é nada sem suas tecnologias. Para os iniciantes, a explosão natural por compressão, além do sistema de combustível de alta pressão, criam um grande barulho.

"O NVH (noise, vibration and harshness, ou barulho, vibração e aspereza) é algo desafiador", disse Coleman. "Tivemos que encapsular o motor" com uma espuma especial em todo o cofre, além de uma grande capa plástica que esconde tudo quando se abre o capô. Ele diz que a Mazda se inspirou em como as marcas da Europa fazem para esconder o barulho de seus modelos a diesel.

As explosões colocam mais pressão nos componentes internos do motor, então eles foram reforçados, quase ao mesmo nível que o exigido para os motores a diesel da Mazda. Como resultado, nenhuma parte é dividida com o SkyActiv-G. "Muita coisa é um meio caminho entre gasolina e diesel", disse Coleman.

O motor é também mais caro para construir - mas mais barato que os híbridos, segundo um engenheiro - e mais pesado que o SkyActiv-G, que ainda é mais leve que um motor a diesel equivalente. Os reforços da suspensão e chassis também adicionam peso. A Mazda tradicionalmente sempre tentou tirar o máximo de peso de seus carros. "Estamos bastante focados na questão do peso, mas ainda sendo práticos", disse Coleman.

O SkyActiv-X também usa um sistema híbrido, como o do Audi R8, Ram 1500 e Jeep Wrangler. Coleman deu poucos detalhes sobre o sistema, o suficiente para dizer que é para ajudar em condições de liga e desliga do motor. O sistema estava desligado nos protótipos. Mas é uma importante tecnologia para os futuros Mazda. "Todos os SkyActiv terão tecnologia híbrida leve", disse Chen.

Claro, este investimento da Mazda vem quando a maioria dos fabricantes anunciam grandes planos para a eletrificação de seus veículos nos próximos anos. A Mazda fará isso também - a linha do tempo da marca mostra um carro elétrico em 2020 e um plug-in em 2021 - mas a marca acredita que há mais ganhos com o desenvolvimento de motores de combustão interna que elétricos. Esta ideia da Mazda pode equipar modelos híbridos com motores a gasolina, que têm que ser o mais eficiente possível. Então o SkyActiv-X está construindo um passo para os modelos híbridos do futuro.

A Mazda não diz em que veículo lançará o SkyActiv-X, mas o conjunto mecânico será lançado em modelo novo com melhorias de plataforma, não uma simples reestilização de algum carro atual. "Não acho que teremos a chance de colocar o motor em um carro de sexta geração", diz Coleman. A Mazda se refere ao novo carro como uma tecnologia de sétima geração. A marca ainda confirmará se o novo carro chegará aos Estados Unidos em 2019. Por enquanto, tudo indica que será uma noa geração do Mazda 3.

Teremos que esperar um tempo para ver como o novo motor da Mazda entregará o que promete na adição de potência e eficiência em quantidade. Baseado nos protótipos que dirigimos, a tecnologia parece - principalmente com mais um ano de desenvolvimento - funcionar no mundo real. A Mazda vem resolvendo problemas pois testa o carro no mundo real, não apenas em planilhas. Então anote isso: ainda há vida para os motores a combustão.