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Resumo
- A Ferrari sugere projetos inovadores, incluindo um carro movido a hidrogênio com motor de seis cilindros em linha no meio para eficiência e design inovador.
- O design exclusivo apresenta um layout de motor invertido, introduzindo novos conceitos como lubrificação por cárter seco e indução forçada assistida por motor elétrico.
- Enquanto a Ferrari explora a energia do hidrogénio, a Toyota lidera com a sua tecnologia HCE para carros de corrida e futuros carros de estrada, continuando os avanços na indústria.
O mundo dos carros movidos a hidrogénio deverá crescer nos próximos cinco anos, com marcas como BMW, Toyota e Hyundai a planearem investir fortemente nesta tecnologia. Numa patente recente registada em 25 de agosto de 2022, a Ferrari sugeriu os seus potenciais projetos experimentais para um carro desportivo movido a hidrogénio, que sem dúvida se tornaria um dos projetos mais ambiciosos do Cavalo Empinado até à data.
A patente é creditada ao engenheiro de longa data da Ferrari, Fabrizio Favaretto, que, ao longo dos seus 24 anos de trabalho com a marca icónica, supervisionou vários departamentos diferentes. No momento do pedido da patente, Favaretto era Gerente de Arquiteturas de Veículos e Powertrain da Ferrari, cargo que ocupa até hoje, segundo seu perfil no LinkedIn. Os detalhes dos carros esportivos movidos a hidrogênio são nada menos que a inovação clássica da Ferrari, aplicando tecnologias modernas e futuras de maneiras totalmente novas.
Para fornecer as informações mais atualizadas e precisas possíveis, os dados usados para compilar este artigo foram provenientes da Espacenet e de outras fontes confiáveis, incluindo a Motor Trend.
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Um motor de combustão movido a hidrogênio invertido
Na vanguarda do conceito patenteado está a eficiência do carro sem sacrificar o desempenho. A patente recebeu alguma reação porque o motor de combustão seria um seis em linha que fica no meio do carro, em vez de um V-8 ou V-12, pelos quais a Ferrari é famosa.
No entanto, faz todo o sentido que um seis em linha seja a escolha de motor preferida para a patente, pois permite mais espaço para acomodar os quatro tanques de hidrogénio de alta pressão necessários, todos capazes de armazenar 10.000 PSI de gás hidrogénio. O design também conta com o motor disposto longitudinalmente pelo mesmo motivo. A patente também afirma que o motor poderia ser disposto transversalmente.
Os quatro tanques seriam dispostos de forma diferente, especificamente em pares. Os dois primeiros tanques seriam esféricos, posicionados em cada lado do motor de combustão na mesma elevação vertical. Passando para o segundo par de tanques apresenta formato cilíndrico e seriam dispostos acima do motor de combustão, sendo um colocado na frente do outro.
Virando as coisas de cabeça para baixo
Facilmente, o elemento mais ambicioso e surpreendente do mergulho da Ferrari na energia do hidrogênio é a ideia de literalmente virá-la de cabeça para baixo. Isso significa que o virabrequim seria o ponto mais alto do motor, com o cabeçote na parte inferior. A única razão lógica para a Ferrari optar por este arranjo invertido é acomodar os quatro tanques de hidrogênio e alojar o sistema de indução da forma mais eficiente possível. É claro que o próprio sistema de indução também está longe de ser comum. A transmissão também pode ser colocada mais acima com esta configuração, mantendo a distância entre eixos curta.
Apesar de estar de cabeça para baixo, o motor a combustão ainda segue as convenções estruturais, mas faz algumas alterações para acomodar o layout. O sistema de admissão do carro aspira o ar ambiente, como faria um carro normal, com o coletor de admissão do sistema conectado a cada cilindro. Cada cilindro teria sua própria câmara de combustão e um pistão que se conecta mecanicamente a um eixo de transmissão por meio de uma biela.
O carro também incluiria dois dutos de admissão em cada lado do carro, com filtros de ar provenientes de entradas na carroceria. Unidades compressoras também são utilizadas no coletor de admissão, melhorando a eficiência volumétrica de cada cilindro. Todos os sistemas se conectam entre si, começando pelo duto de admissão que leva à unidade do compressor, depois aos intercoolers e, finalmente, ao coletor de admissão.
Um problema inicial proposto por um motor invertido é como o óleo pode se mover efetivamente por todo o motor. A Ferrari, sem surpresa, encontrou uma solução única para esse problema potencial, usando um sistema de lubrificação por cárter seco. A patente menciona que o sistema de lubrificação compreende uma bomba de distribuição que retira o óleo de um reservatório e o bombeia de volta para o motor. Além disso, são utilizadas duas bombas de recuperação, localizadas em cada lado do bloco do motor.
Essas bombas coletam o óleo do bloco, começando pelo ponto mais baixo, e depois do cabeçote para encher o reservatório mencionado. Junto com o sistema de lubrificação, um sistema de refrigeração conectado ao eixo de comando também está presente na patente radical da Ferrari.
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Ideias ousadas para alcançar a indução forçada
A indução forçada parece ser o caminho claro que a Ferrari está tomando com esta patente, mas as formas como pretendem alcançar isso rivalizam com a ideia de um motor invertido. Além de ser movida a hidrogénio, a patente recente dá uma breve visão sobre a utilização de um motor eléctrico que alimentaria as rodas dianteiras, mas os detalhes são muito mais escassos sobre esta área do carro.
O que podemos deduzir do documento, entretanto, é que um único motor elétrico apresentaria dois compressores centrífugos instalados em cada lado dele. As duas turbinas seriam conectadas a um dispositivo de transmissão, que lhes permitiria ambos sejam alimentados igualmente ao mesmo tempo.
A energia para os compressores seria gerada durante a frenagem, o que exigiria uma bateria para armazenar a energia. A bateria não é mencionada na patente, mas essa parece ser a única maneira viável de os compressores receberem a energia para depois entregar ao motor.
Outra ideia para incluir energia elétrica surge na forma de uma configuração de turbina dupla, que seria conectada a um sistema de transmissão. As duas turbinas alimentariam então o mesmo gerador elétrico. A combinação de hidrogénio e energia eléctrica alcançaria novos níveis de eficiência, mantendo ao mesmo tempo o desempenho que todos os Ferraris simplesmente devem ter.
As ideias radicais para sobrealimentações e transmissões
Em outro lance para implementar efetivamente a indução de força para o motor, a Ferrari também parece estar pensando em usar componentes mais tradicionais, como superalimentadores, mas em combinação com um sistema de transmissão pouco ortodoxo. A transmissão em si não é nada fora do comum: um sistema de dupla embreagem e sete velocidades.
O que o torna bastante incomum é que o conjunto de dupla embreagem não estaria conectado ao motor; o eixo de entrada se conectaria ao virabrequim. Mantendo o tema da transmissão de dupla embreagem, a patente também propõe outro método de indução de força, que elimina completamente a necessidade de energia elétrica. Em vez disso, a configuração usaria um dos eixos da transmissão para enviar energia diretamente aos superalimentadores.
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Quais carros existentes apresentam ideias semelhantes?
Embora não possa ser confirmado se a Ferrari está realmente considerando desenvolver um carro usando este layout híbrido de combustão movido a hidrogênio, provavelmente não veremos isso por algum tempo. Outro cenário provável é que a Ferrari queira patentear muitas ideias para um futuro carro movido a hidrogénio, para garantir que os seus conceitos não possam ser usados por mais ninguém.
A patente descreve ideias bastante específicas, mas aspectos como o motor de seis cilindros em linha ainda podem ser alterados para um motor maior ou menor. Mas por ter a patente para o layout específico, a Ferrari pode ter certeza de que será a primeira a usá-lo, mesmo que seja incrivelmente confuso no momento.
Os pioneiros da Toyota
Apesar do conceito da Ferrari de construir um carro movido a hidrogénio, a marca italiana não é de forma alguma o único fabricante a explorar as possibilidades. A Toyota é uma marca que está a investir fortemente na prospeção de motores de combustão a hidrogénio, procurando extrair os monumentais benefícios ambientais que o gás pode proporcionar.
O motor H2 da marca é movido a hidrogênio, inicialmente projetado para carros de corrida. O Toyota GR Corrola H2 é um desses carros, competindo em corridas de resistência pela Rookie Racing. Subindo de nível, a Toyota revelou recentemente sua entrada para a categoria Le Mans Hydrogen usando o motor H2, com lançamento previsto para 2027.
Passando para os carros de estrada da Toyota, a marca está na vanguarda dos carros HCE pioneiros há décadas. Em 2024, a Toyota tem um motor refrigerado a água com patente pendente preparado para o seu futuro, que visa enfrentar os desafios de sobreaquecimento que os HCEs podem enfrentar.
Um sistema controlado bombeará água para as câmaras de combustão usando válvulas para regular a quantidade de água que passa. A Toyota não mergulhou de cabeça nos veículos elétricos como outras marcas, mas definitivamente vê um futuro brilhante para os carros movidos a hidrogênio, e por boas razões.
Avanços em toda a indústria
Não é apenas a Toyota que vê os benefícios extraordinários que os HCEs podem proporcionar; o movimento se estendeu a quase todos os cantos da indústria automotiva. A Honda é outro ator importante no desenvolvimento de veículos a hidrogênio, juntando-se ao grupo de tecnologia Hydrogen Small Mobility & Engine junto com Toyota, Kawasaki, Yamaha e Suzuki. Com as marcas de motocicletas Kawasaki e Yamaha também vendo os benefícios da energia do hidrogênio, podemos esperar que grande parte da inovação venha do Japão em um futuro próximo.
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