Não é todos os dias que um construtor automóvel de dimensão mundial dá a conhecer com apreciável pormenor os seus planos para a próxima década e meia. E não só em termos genéricos, mas também em áreas específicas, como o design, os motores ou os chassis.
Prestes a cumprir o seu centenário, foi o que a Mazda escolheu fazer em Portugal, na região de Ílhavo, onde o Observador teve oportunidade de falar com alguns dos seus principais responsáveis e ficar a conhecer por dentro as suas principais novidades para os próximos tempos. Incluindo a rara oportunidade de conduzir, em plena via pública, os protótipos da futura geração de um dos seus modelos mais importantes, para mais equipados com aquele que promete revolucionar o sector dos motores de combustão interna, por reunir, numa mesma unidade a gasolina, as vantagens dos ciclos Otto e Diesel: o já célebre e muito aguardado Skyactiv-X.
Mas já lá vamos – até para perceber melhor como conseguiu o construtor de Hiroshima realizar essa tão ambicionada “quadratura do círculo”. Para enquadrar o tema, é preferível começar por saber qual a sua perspectiva do futuro do sector automóvel, e de que forma pretende a marca ajustar-se a um novo paradigma, que se altera, e continuará a alterar, a um ritmo alucinante. E, depois, será então a altura de descrever mais em detalhe o que nos trará o futuro da Mazda, em termos de estilo e tecnologia.
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Eléctricos e electrificação? Claro que sim. Mas a seu tempo…
Para descrever o rumo que a Mazda escolheu seguir nos próximos tempos, num plano a que chamou “Zoom-Zoom Sustentável 2030” (evolução do inaugurado em 2007), e que prevê uma redução das suas emissões corporativas de gases com efeito de estufa de 50% entre 2010 e 2035, e de 90% até 2050, nada melhor do que Jeffrey Guyton, presidente e CEO da Mazda Europa. E sendo os eléctricos e a electrificação o tema do momento na indústria, era inevitável que a conversa começasse, justamente, por aí.
Sem rodeios, o executivo de origem norte-americana avançou com a previsão da Agência Internacional de Energia, que antevê que, em 2035, menos do que 5% da produção automóvel mundial seja assegurada por veículos a fuel cells (FCEV), com os eléctricos a baterias (BEV) a representarem um pouco mais do que 11%. O que significa que, daqui a mais de 15 anos, o mais provável é que 84% dos automóveis ainda monte um motor de combustão interna (MCI), na sua maioria sendo híbridos (HEV) ou híbridos plug-in (PHEV).
Perante este cenário, a Mazda preferiu centrar esforços no desenvolvimento dos MCI, com o Skyactiv-X a assumir natural protagonismo neste capítulo. Se bem que não negligenciando outras soluções, nem mesmo a tão propalada electrificação, até porque esta é já comercialmente incontornável, seja por necessidade (grandes cidades, regiões do globo com elevada densidade populacional), ou por “tendência”. São disso exemplos mercados como o da Noruega, em que os incentivos fizeram desta uma opção quase “obrigatória” para muitos, ou da Califórnia, em que os clientes são especialmente sensíveis às energias ditas alternativas.
Jeffrey Guyton assume até que, em 2035, serão raros ou até mesmo inexistentes, os veículos equipados com MCI desprovidos de uma qualquer vertente eléctrica – seja um alternador/gerador integrado, a travagem regenerativa, ou mesmo uma solução híbrida ou híbrida plug-in (mas sendo sempre fundamental tornar esses mesmos MCI tão eficientes quanto possível). Anunciando, inclusive, que a Mazda prepara já o lançamento da micro-hibridização para 2019, do seu primeiro modelo totalmente eléctrico para 2020 (não se sabendo, ainda, se com ou sem extensor de autonomia), e de um PHEV para 2021 – lembrando, igualmente, a joint-venture estabelecida em partes iguais com a Toyota, destinada ao desenvolvimento dos automóveis eléctricos do futuro de ambas as marcas.
Mas deixa alguns alertas. A saber: que estudos há que comprovam que um BEV familiar que consuma 20 kWh de electricidade por cada 100 km percorridos acaba por representar uma emissão de CO2 de 200 g/km caso esta tenha sido produzida recorrendo a carvão, de 156 g/km se fazendo uso de petróleo ou seus derivados, ou de 100 g/km se a sua produção decorrer do gás natural. Convertendo estes valores para um registo Well-to-Wheel (do produtor ao consumidor, em que são levadas em linha de conta as emissões relacionadas com a extracção, a produção e o transporte do combustível utilizado), teríamos uma média de 128 g/km, bastando uma melhoria de eficiência de não mais do que 10% dos MCI para que estes ficassem em pé de igualdade com os eléctricos, mas sem os constrangimentos e limitações evidentes que lhes são inerentes (autonomia limitada, tempos de carregamento, mineração exaustiva de materiais raros enquanto componentes das baterias, etc.).
Jeffrey Guyton
Além da correcta avaliação das emissões de CO2, outros factores há que Jeffrey Guyton defende devem ser levados em conta neste domínio: um deles, a maioria dos consumidores não parecer ainda interessada em veículos totalmente eléctricos; o outro, o sempre determinante factor custo. E sabendo-se que, neste sector, qualquer progresso tecnológico acaba por ter que ser pago pelo consumidor final, o presidente da Mazda Europa defende que a aposta nos eléctricos deverá ocorrer quando as permanentes evoluções que se registam nesta área estabilizarem o suficiente, e o respectivo custo seja minimamente aceitável, e quando a produção de electricidade recorrendo a fontes renováveis seja a regra, e não a excepção (como já acontece em Portugal, todavia).
Perante tudo isto, são múltiplos os domínios nos quais os técnicos da marca se desdobram em esforços para desenvolver soluções que tornem os seus modelos mais apelativos e compatíveis com as novas e futuras exigências do mercado – segundo a Mazda, automóveis que apeteça conduzir, que levem em consideração as necessidades do planeta e dos seus habitantes (em termos do garante da sua mobilidade e da sua segurança). E não são poucas as novidades para conhecer nos anos que aí vêm. Já em 2019, o motor Skyactiv-X, as motorizações micro-híbridas, a nova plataforma Skyactiv-Vehicle Architecture e a evolução da linguagem visual da marca, o Kodo Design. Em 2020, a nova geração de motores Diesel Skyactiv-D (muito provavelmente com algumas tecnologias desenvolvidas para o Skyactiv-X) e o sistema de condução semiautónoma Co-Pilot Concept. Em 2021, o seu primeiro híbrido plug-in. Conheçamos já algumas delas mais em pormenor.
Antever o novo Mazda3
Para melhor explicar a evolução da linguagem estilística da marca, Kodo Design (“A alma do Movimento”) de seu nome, e permitir antever quais as suas ambições futuras neste particular, Kevin Rice fez-se acompanhar a Portugal de três protótipos: o RX Vision Concept (revelado em Tóquio em 2015, conta com um motor rotativo do tipo Wankel e tracção traseira), o RX Vision Coupé e o Kai, estes dois últimos estreados na passada edição do certame nipónico. Frisando que os três centros de estilo da casa de Hiroshima (Japão, Europa e EUA) trabalham conjuntamente e em permanente contacto, o director de design do centro de Pesquisa e Desenvolvimento da Mazda na Europa lembrou, também, que a marca não tem por hábito criar protótipos apenas para exibição, todos eles, nos últimos anos, acabando por resultar em modelos de produção em série.
Perante isto, assume particular interesse o Kai (pioneiro, em português), por antecipar o futuro Mazda3, a lançar já em 2019. Claro que elementos há que são típicos de uma criação conceptual e futurista, como os retrovisores exteriores substituídos por câmaras, os puxadores das portas embutidos ou a “pála” existente sobre as ópticas dianteiras. Mas, no essencial, é deste hatchback de cinco portas que sairá o novo compacto da marca nipónica, sob o seu capot estando já o motor Skyactiv-X e tendo por base a nova plataforma da marca.
Um dos conceitos inerentes ao seu design é o da manipulação da luz, só possível graças à manufactura aplicada pelos seus artesãos nos protótipos tridimensionais iniciais, depois combinada com as mais recentes tecnologias digitais, para que o resultado final seja um reflexo do meio envolvente. Outro é a inspiração na arte e na arquitectura tradicionais japonesas, baseadas na simplicidade e na pureza das formas. Por fim, a colaboração com artistas de outras áreas, criadores de peças tridimensionais depois integradas na filosofia de estilo da marca.
Em resumo, a estética da Mazda será minimalista, mas elegante, e destinada a elevar em permanência o valor da marca. Quanto ao Kai, aposta em apresentar-se como um “condensado de potência”, em que o interior é dominado pela linha horizontal do tablier, e sendo um dos raros tracção dianteira em que o centro do painel de instrumentos, o centro do volante e o centro do banco do condutor estão perfeitamente alinhados. Tudo premissas a confirmar já no próximo ano, quando chegar ao mercado na forma do seu derivado de produção em série, o novo Mazda3.
Mais eficaz, mais confortável
Já implementada nos protótipos do futuro Mazda3, e pronta a estrear-se em 2019, está a nova plataforma Skyactiv-Vehicle Architecture, mais uma vez desenvolvida segundo o conceito japonês Jinba Ittai (a ligação entre cavalo e cavaleiro), centrada no condutor e visando replicar a elevada capacidade de equilíbrio do ser humano, através da manutenção de quem segue a bordo da postura ideal, com a pélvis perfeitamente na vertical e a coluna em forma de “S”. O desenvolvimento analisou de forma abrangente todos os aspectos relacionados com a estrutura, optimizando a arquitectura com o intuito de que esta seja capaz de funcionar como um todo.
Para incrementar os níveis de ligação das diversas áreas (incluindo bancos, carroçaria, chassis e pneus), a Mazda centrou atenções em três pontos: assegurar uma suave transição da energia entre massas suspensas e não suspensas; alinhar a direccionalidade das forças; e reduzir as variações de rigidez entre as extremidades diagonalmente opostas. Assim pretendendo garantir que a força de reacção vinda do piso seja suavemente transferida de imediato para a carroçaria, mas não para as pernas dos ocupantes, de forma a criar um movimento suave e contínuo da zona pélvica, proporcionando uma condução mais confortável.
Concretamente, os bancos redesenhados contam com pontos de ancoragem, que transferem as forças vindas da carroçaria do veículo, mais firmes e reduzindo o seu movimento relativamente às massas suspensas, e ainda com uma estrutura interna em espuma de uretano com elevada capacidade amortecimento, assegurando que a carga é transmitida mais directamente das massas suspensas para o corpo dos ocupantes. Nos dianteiros, foi instalado um novo apoio elevatório manual das pernas, que garante que estas estão sempre em contacto com o banco, especialmente útil para os passageiros de estatura mais elevada.
A carroçaria, por seu turno, é composta em boa parte por aço de alta resistência, e recebeu reforços mais substantivos. As estruturas anelares que ligam a estrutura na vertical e na horizontal foram complementadas por ligações longitudinais dianteiras e traseiras, dando origem a elementos multidireccionais destinados a aumentar a rigidez diagonal e que reduzem em 30% o desfasamento na transmissão da energia para as linhas diagonais (da frente para trás), sendo estas agora transmitidas quase instantaneamente para os quatro cantos do veículo.
A suspensão, além de operar no eixo vertical, garante que o ângulo do braço está sempre virado para baixo, para que a inércia da massa suspensa empurre os pneus contra o piso. Ao mesmo tempo, um casquilho esférico garante que a transmissão de energia está perfeitamente alinhada, sem desvios transversais, enquanto que os pneus, ao contrário do habitual, não registam um aumento da sua rigidez, antes contam com flancos mais macios, que aumentam a sua capacidade de amortecimento e absorção de impactos e irregularidades, solução só possível de adoptar devido ao aumento de eficácia da própria suspensão. Claro está que esta plataforma, logo desde a sua fase inicial de desenvolvimento, previu a integração do sistema G-Vectoring Control, que ajusta o binário do motor aos movimentos da direcção, para controlar de forma uniforme as acelerações longitudinais e laterais. Algo, pois, com que se poderá contar de série no futuro Mazda3.
Estrela maior
Por importantes que sejam, e serão, as restantes novidades desvendadas pela Mazda neste fórum de design e tecnologia levado a cabo em terras lusas, o facto é que a maioria das atenções tinha que estar concentrada no novo motor Skyactiv-X. Quanto mais não seja pelo seu carácter inovador, anunciado que é como o primeiro do mercado a combinar, numa mesma unidade, (quase todas) as vantagens dos propulsores diesel e a gasolina. Ou seja, queima gasolina, mas funciona praticamente como um diesel, com ignição por compressão (mas não só…).
Começando pelo princípio: vantagem principal inerente aos motores a gasolina será a sua capacidade para fazer mais rotação, permitindo-lhes debitar mais potência. Já os motores diesel primam por queimar um combustível que lhes permite funcionar com uma ignição por compressão, que é o mesmo que dizer com uma mistura pobre (com excesso de ar), logo, com taxas de compressão mais elevadas, que garantem uma explosão mais rápida e violenta que torna o processo mais eficiente, garantindo mais força (binário) e menor consumo.
Aprofundado um pouco mais: numa mistura pobre, a temperatura de combustão é mais baixa, daí resultando menores emissões dos nefastos óxidos de azoto (NOx) e menores perdas calor, nomeadamente na fase de aquecimento motor. Ao mesmo tempo, o ar em “excesso” absorve o calor da combustão, transformando-o em pressão, com a energia daí resultante a ser utilizada para empurrar o pistão para baixo, isto é, gerando rendimento. E como a combustão é mais rápida, da mesma quantidade de energia resulta um maior rendimento.
O problema desta mistura é não ser estável, não podendo ser tão pobre que as moléculas combustível estejam tão distantes entre si a ponto de não garantirem a reacção em cadeia que torne realmente efectiva a combustão. Por outro lado, uma mistura de ar/gasolina demasiado rica, excessivamente comprimida, levaria à chamada auto-detonação, que é o mesmo que dizer à combustão espontânea da mistura em condições extremas de calor e temperatura, algo especialmente prejudicial para a saúde dos pistões e bielas.
E como resolveu a Mazda todas estas questões? Com um motor que pode funcionar como um motor a gasolina convencional, com uma mistura estequiométrica de 14,7 partes de ar para cada uma de combustível, quando a frio ou a rodar a alto regime, numa condução mais intensa. Mas que, sem que o condutor disso se aperceba, em 80% das condições admite uma mistura muito mais pobre, queimada por ignição por compressão, mas com o processo a ser sempre iniciado pela vela. Solução que a Mazda baptizou como SPCCI (SPark-Controlled Compression Ignition, algo como ignição por compressão controlada por faísca).
Essa mistura mais pobre começa por ser comprimida quase até às condições ideais de ignição por compressão, altura em que a vela inicia uma frente de chama, inflamando uma reduzida quantidade de mistura mais rica, que se expande para aumentar a temperatura e a pressão no interior cilindro até que as tais condições sejam atingidas, acabando a maioria da mistura por ser inflamada por compressão (a almejada HCCI – Homogenous Charge Compression Ignition, ou ignição por compressão de carga homogénea). No fundo, é o momento em que a faísca é emitida pela vela que define quando a ignição por compressão se inicia, ao mesmo tempo que a circulação do ar dentro do cilindro, que cria um efeito de vórtice, faz aumentar a pressão criada por essa frente de chama, assim garantindo que a ignição por compressão tem início pouco depois do ponto morto superior nas zonas em que a mistura é mais pobre.
A precisão absoluta no controlo do tempo de ignição foi um dos grandes desafios enfrentados pelos engenheiros, a par da necessidade de contar com diferentes relações de ar/gasolina num mesmo ciclo de funcionamento (a referida pequena quantidade de mistura um pouco mais rica junto à vela, e a restante, mais pobre). E é por isso que o Skyactiv-X recorre a um sistema de injecção directa de alta pressão, a pequenas velas especiais de alta potência, cujo custo não foi revelado, desviadas para a periferia do cilindro (já que no centro das válvulas está o injector e o espaço não abunda, devido à elevada taxa de compressão), a um compressor volumétrico de baixa pressão (ainda não divulgada) com intercooler, que assegura o fornecimento da quantidade necessária de ar, e ainda a um sensor de pressão (não um vulgar sensor de detonação) integrado em cada cilindro, que mede a pressão efectiva aí registada para ajustar os tempos de injecção e ignição, variáveis em função de alterações no índice de Octano da gasolina, da presença de combustíveis com etanol, ou das próprias condições ambiente (temperatura e altitude, entre outras).
Em termos práticos, o Skyactiv-X é um motor modular totalmente construído em alumínio, com uma cilindrada unitária de 500 cc, que nesta sua primeira versão conta com quatro cilindros (no futuro, poderá ter mais ou menos), 2,0 litros de capacidade, quatro válvulas por cilindro e injecção directa. Ainda em fase de desenvolvimento, aspira oferecer uma resposta sem precedentes nesta classe, 190 cv de potência e 230 Nm de binário máximo, com o rendimento neste estágio a situar-se algures entre estes valores e os 165 cv e 210 Nm oferecidos pelo mais convencional motor Skyactiv-G a gasolina de igual cilindrada da Mazda.
Verdadeiramente única, para um motor a gasolina de aplicação comercial alargada, a taxa de compressão de 16,0:1 utilizada nesta versão destinada a consumir gasolina com índice de Octano 95, e que deverá ser de 15,0:1 na variante destinada aos mercados onde ainda existe gasolina de 91 “octanas”, ou mesmo de 87, como o Japão e os EUA. A este propósito, e ao contrário do habitual, convirá realçar que um índice de octano muito elevado, em que é maior a resistência da gasolina à auto-detonação, nem sequer é uma vantagem, já que aqui o objectivo é facilitar a ignição por compressão.
Para cumprir com os actuais limites de emissões, o Skyactiv-X não necessita de recorrer a filtro de partículas, mas poderá passar a incluí-lo se futuras normas a isso obrigaram. Por posição, já monta uma solução micro-híbrida, no caso um alternador/gerador integrado a 24 Volt, embora desligado nos protótipos de desenvolvimento. Protótipos esses que garantem já uma redução do consumo de 15-20% em condições reais de utilização, face ao Skyactiv-G de 165 cv, esperando a Mazda que, terminado o desenvolvimento do motor, e estando este instalado num veículo mais leve e aerodinamicamente mais eficaz, essa melhoria seja da ordem dos 30%.
Mesmo com um aumento de 10% do binário face ao 2.0 Skyactiv-G, há que reconhecer que o Skyactiv-X não é tão poderoso a baixa rotação quanto um diesel, mas é mais potente, pelo menos tão económico, e seguramente mais limpo em termos de emissões de NOx e partículas. E, sem sombra de dúvida, será bastante mais barato, para mais nos tempos que correm, em que os motores a gasóleo são obrigados a recorrer a dispendiosos sistemas de “limpeza” que lhes permitam cumprir as normas anti-poluição cada dia mais rigorosas.
Já agora, e a propósito, sublinhe-se que não tal não impede que Mazda continue a investir nesta tecnologia, que tanto peso tem nas vendas de automóveis novos na Europa, Austrália, Japão e junto de alguns grupos de consumidores norte-americanos particulares, apreciadores de modelos premium animados por motores a gasóleo. E é por isso que dentro de cerca de dois anos será lançada a segunda geração dos seus motores Skyactiv-D, que até pode integrar alguns conceitos aplicados no Skyactiv-X, sobretudo a combustão de baixa temperatura, para baixar os níveis de NOx a ponto de dispensar o recurso ao AdBlue, para o que também irá contribuir, com o mesmo intento, o aumento inevitável, e transversal a toda a indústria, da cilindrada unitária dos motores diesel. No entretanto, os engenheiros da Mazda mantêm a esperança de que, para aplicações em que os motores eléctricos não se perspectivam como exequíveis, nem mesmo a longo prazo (aviação, marinha mercante, transporte ferroviário, transporte rodoviário pesado), seja alcançada uma das metas para o futuro da mobilidade: a criação de um combustível liquido (sintético ou biológico) neutro em termos de CO2, que até poderá vir a ser utilizado em motores com tecnologia diesel…
E como funciona?
Depois de tudo isto, a célebre cereja no topo do bolo: 30 quilómetros ao volante, repartidos entre um Mazda3 Skyactiv-G de 165 cv da actual geração, a funcionar como fiel da balança, e dois protótipos que combinam a nova plataforma Skyactiv-Vehicle Architecture com o também novo motor Skyactiv-X, um com caixa manual de seis velocidades, o outro com transmissão automática, ambos revestidos, de forma algo rudimentar, até, com os painéis de carroçaria do actual Mazda3. A bordo, um tablet dotado de um software que indicava, em tempo real, o estágio em que o motor funcionava, e em que a numeração de 1 a 3 ilustrava, por ordem crescente, a eficiência da condução, correspondendo o 1 aos tempos em que este trabalhava recorrendo a uma mistura estequiométrica.
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Por se tratarem de protótipos, e nem o tempo ou a distância serem por demais substanciais, as conclusões retiradas também não podem ser mais do que superficiais e preliminares. Ainda assim, menção, no novo motor, para uma suavidade e silêncio de funcionamento acrescidos face ao Skyactiv-G, e para uma boa capacidade de resposta na generalidade das situações. Ao mesmo tempo, e à excepção dos arranques, manter aceso o indicador de eficiência 2 não foi tarefa muito complicada, o 1 iluminava-se sempre que o regime ou a carga sobre o acelerador aumentam substantivamente, enquanto que o 3 apenas se conseguiu obter com uma muito reduzida pressão sobre o pedal da direita, a isso correspondendo ritmos de condução muito pouco práticos, e que não granjearam grandes simpatias junto dos restantes condutores.
Porventura por se tratarem de motores cujo desenvolvimento ainda se não completou, o facto é que a transição entre os modos de funcionamento convencional e de mistura pobre também esteve longe de ser imperceptível, como pretendido. Sobretudo quando se passava do primeiro para o segundo, em que foram patentes não só alguns “soluços”, com um certo “grilar” da unidade motriz.
Relativamente à nova plataforma, referência para um pisar sólido e para o apreciável conforto de marcha, mesmo em pisos menos regulares. A análise ao comportamento dinâmica, essa, só podia ficar para outra altura, pois estava fora de questão colocar em causa a integridade de um dos seis únicos protótipos existentes no mundo com esta combinação mecânica…
