Conheça o motor diesel com a maior eficiência térmica e considerado o motor mais limpo

Vamos conhecer algumas siglas novas que envolvem as novas tecnologias aplicadas nos motores diesel, que permitem extrair potência com eficiência de uma forma nunca atingida nos motores do ciclo Diesel.

A montadora que desenvolveu esta tecnologia é a japonesa Mazda e o nome dado ao novo sistema de injeção é Skyactiv D, que é um motor diesel de seis cilindros em linha de 3,3 litros que ainda é assistido com mais um motor elétrico, mas o nosso foco está na tecnologia aplicada neste motor diesel. 

O motor diesel em comparação com os demais motores de combustão interna do ciclo Otto, é muito mais eficiente e a razão desta eficiência está na taxa de compressão que é muito mais elevada, chegando ao dobro.

Esta mesma taxa de compressão do motor diesel que permite a maior eficiência, também se torna um problema com as emissões de NOx, mas os engenheiros da montadora Mazda encontraram soluções adequadas para controlar a compressão, a temperatura, as emissões de gases poluentes e aumentar a economia e o desempenho.

Até parece muita coisa boa para um motor diesel e de fato isso foi possível fazendo melhorias mecânicas e eletrônicas, que combinadas atingiram níveis surpreendentes.

Mesmo que a fabricante Mazda não tenha divulgado muitas informações, podemos afirmar que uma das melhorias revolucionárias está no desenho da cabeça dos pistões, que corresponde à maior parte da câmara de combustão. 

O conceito de um motor diesel para ter alta eficiência, a taxa de compressão deve ser elevada, apenas para efeito de comparação, o novo motor Scania Super, opera com taxa de 23:1, mas o motor Mazda Skyactiv D utiliza outra estratégia aplicando uma taxa de compressão de apenas 14,4:1, sendo uma das mais baixas do mundo.

A compressão mais baixa reduz a temperatura e a pressão na câmara de combustão e isso permite uma mistura de ar/combustível superior no início do curso de compressão, gerando um tempo de combustão otimizado.

O resultado é uma ignição mais homogênea, que atinge uma taxa de expansão mais elevada do que nos motores a diesel de maior compressão, o que resulta em uma economia de combustível significativamente melhor e emissões mais reduzidas de NOx e de partículas de fuligem.

Como uma grande vantagem, o motor Mazda Skyactiv D foi um dos primeiros motores a diesel a cumprir a rigorosa norma Euro 6 sem necessidade de instalação de sistema de pós-tratamento dos gases de escape.

A menor compressão reduz, também, o atrito mecânico e coloca menos pressão ao sistema e, por consequência, menos tensão nos componentes do motor, permitindo a utilização de um bloco de alumínio com pistões e virabrequim mais leves e isso aumenta ainda mais a eficiência do motor.

Tem o coletor de escape integrado ao cabeçote e utiliza um sistema duplo de turbocompressor sequencial, que oferece elevado torque em rotações baixas e uma grande potência nos regimes mais elevados, especialmente para este motor diesel que foi projetado para funcionar com rotações de até 7 mil rpms. 

Na parte eletrônica temos o sistema de injeção diesel common rail com injetores piezoelétricos multifuros de ação rápida, que controlam com precisão o tempo de injeção em cada momento do ciclo operacional do motor. Os injetores estão posicionados estrategicamente no centro das câmaras de combustão com vários orifícios direcionados para as laterais das câmaras, que na verdade são as cabeças de cada pistão.

O formato da cabeça de cada pistão lembra a figura de um ovo no centro, mas a grande melhoria está na lateral interna da cabeça do pistão, que formam duas regiões para a formação de duas frentes de turbulência.

Estas saliências nas laterais internas da cabeça dos pistões facilitam a rápida mistura e acelera a queima durante a combustão, que recebem várias injeções de diesel durante cada ciclo, inclusive o ar comprimido em cada cilindro já recebe uma injeção parcial, ou seja, a compressão é realizada com ar e combustível parcialmente pré-misturada e no momento da ignição, o sistema se encarrega de injetar mais diesel em etapas, conforme o regime de funcionamento do motor.

O nome dado a este sistema é DCPCI - Ignição por Compressão Parcialmente Pré-misturada Controlada por Distribuição (Distribution-Controlled Partially Premixed Compression Ignition).

Com esta estratégia de funcionamento, o ponto de ignição da mistura é atrasado em comparação com um motor diesel padrão. Isso leva à formação de uma mistura de ar/combustível pobre, que compensa em termos de eficiência e emissões.

Devido ao formato da câmara de combustão na cabeça do pistão, a mistura é distribuída de maneira mais uniforme e inflama mais tarde do que com um pistão padrão com apenas uma câmara de combustão.

Contribuindo com elevada eficiência, o sistema de injeção common rail funciona com uma pressão de injeção de até 2.500 bar. A bomba para a injeção direta common rail de alta pressão é acionada pelo eixo de comando de válvulas.

Como a câmara de combustão está na cabeça do pistão, logo representa o local mais quente do motor e precisa ser resfriado e olhando para a parte inferior do pistão, é possível ver os orifícios para os canais de resfriamento embutidos no pistão. Os esguichos de óleo injetam óleo nesses orifícios para ajudar a manter o pistão resfriado. 

No primeiro anel, que é o de compressão, o alojamento é reforçado com aço e isso ajuda a resistir a altas pressões de combustão, reduz o atrito e garante maio durabilidade sem acumular resíduos. 

Podemos considerar que a taxa de compressão mais baixa é o principal elemento da tecnologia Skyactiv D. Com uma taxa de compressão mais baixa, o evento de combustão pode ser controlado com mais precisão sem pré-ignição.

Com uma taxa de compressão menor, há mais tempo para formar uma mistura homogênea dentro da câmara de combustão. Sem pré-ignição, a ignição é controlada com o tempo de injeção.

Menos compressão permite mais avanço antes do tempo de injeção do ponto morto superior, aumentando a eficiência do motor ao melhorar a taxa de expansão.

Em um motor diesel convencional de alta compressão, injeta combustível após o ponto morto superior para reduzir o NOx, o que resulta em baixa economia de combustível.

Talvez a segunda característica mais inovadora do motor Skyactiv D seja sua elevação variável no came de escape. Isso permite que a válvula de escape seja ligeiramente aberta durante o curso de admissão.

Isso causa uma reversão dos gases quentes de escape, o que acelera o aquecimento do motor a partir de uma partida a frio, melhorando ainda mais a dirigibilidade a frio com baixa compressão.