JCB atinge marco de engenharia acima de 640 km/h

O JCB Hydromax atingiu a impressionante velocidade máxima de 590 km/h (367 mph) em um teste de alta velocidade durante a Speed Week 2026 em Bonneville Salt Flats, no noroeste de Utah. Em seguida, menos de uma semana depois, em 11 de agosto, seus dois motores de combustão de hidrogênio de 800 hp o impulsionaram para baixo e para trás pelas planícies desérticas a uma velocidade média de 654,5 km/h (406,320 mph) – superando o recorde anterior de velocidade em terra de 298,2 km/h (185,5 mph) estabelecido pelo BMW H2R movido a hidrogênio em 2004.

Os motores usados no Hydromax são baseados nos motores do modelo de produção que equipam a retroescavadeira JCB 3CX movida a hidrogênio. (Foto: Becky Schultz)

O Hydromax também superou com folga o recorde mundial de velocidade terrestre para veículos a diesel, de 563 km/h (350,092 mph), estabelecido por seu antecessor, o Dieselmax, em agosto de 2006.

O recorde de velocidade terrestre na categoria A, Grupo XIV - Classe 7 do FIA World Flying Record Start, sancionado pela Fédération Internationale de l'Automobile (FIA), é o culminar de mais de um ano de planejamento por uma equipe de 65 pessoas, composta por 25 engenheiros da própria JCB, juntamente com especialistas da Prodrive, Ricardo, Xtrac e Ryze Power, a fornecedora de hidrogênio. Essa equipe foi incumbida pelo presidente da JCB, Anthony Bamford, de dar vida à sua visão.

“O JCB Dieselmax sempre foi uma ideia um tanto incomum, mas provou um ponto importante. Colocar um motor avançado em um carro de corrida para recordes de velocidade em terra mostrou ao mundo o que ele era capaz de fazer de uma forma que uma escavadeira jamais conseguiria”, disse Bamford, que estava presente para assistir à tentativa de recorde junto com grande parte de sua família. “O raciocínio é o mesmo com o hidrogênio hoje em dia. Se você leva a sério as emissões, precisa levar a sério o hidrogênio – e um projeto de recorde de velocidade em terra é a maneira perfeita de provar isso.”

Ryan Ballard, diretor de engenharia da JCB e líder do projeto Hydromax, elaborou um plano que previa a conclusão do projeto em 72 semanas. No entanto, a equipe recebeu apenas 50 semanas do início ao fim, e mesmo assim continuou com suas atividades profissionais regulares, o que torna sua conquista ainda mais notável.

Acelerando os motores até atingirem a velocidade ideal.

Motor de combustão a hidrogênio de produção da JCB, com 74 hp e 4,8 L. (Foto: JCB)

A Hydromax cruzou a linha de montagem impulsionada por motores baseados nos motores de combustão a hidrogênio de produção da JCB. Os motores de produção padrão, que receberam a homologação da UE para vendas comerciais em 2025, são fabricados na fábrica da empresa em Foston, Derbyshire, Reino Unido, para uso em máquinas de construção, como a retroescavadeira 3CX movida a hidrogênio.

O motor de combustão de hidrogênio de 4,8 litros, quatro cilindros em linha, é o resultado de cinco anos e um investimento de £100 milhões (US$135 milhões) no desenvolvimento de motores a hidrogênio. Com potência de 74 hp (55 kW) a 2.200 rpm e torque de 441 Nm (325 lb-ft), o motor foi projetado para igualar o desempenho e as características de torque de seu equivalente a diesel, alcançando, ao mesmo tempo, uma eficiência térmica ligeiramente superior.

O cárter, a base do motor, o bloco, o cabeçote, o coletor de admissão e a tampa de válvulas são compartilhados com o projeto do motor base, permitindo que os motores a hidrogênio sejam fabricados nas mesmas linhas de produção das unidades a diesel. A injeção de combustível na porta de admissão é usada na variante a hidrogênio para injetar hidrogênio no coletor de admissão a uma pressão de cerca de 145 psi (10 bar) antes de se misturar com o ar e entrar na câmara de combustão.

Os dois motores do Hydromax foram modificados para permitir a montagem lateral dentro da carroceria estreita do veículo de 9,75 metros de comprimento. (Foto: JCB)

Para aumentar a potência dos motores Hydromax, a equipe de desenvolvimento teve que descobrir como produzir dez vezes mais cavalos de potência do projeto atual. Modificações significativas foram necessárias, incluindo o aumento da rotação do motor de cerca de 2.200 rpm, para aplicações em equipamentos de construção, para quase 4.000 rpm no protótipo de alto desempenho. O torque também foi quadruplicado em comparação com o motor de produção.

Para alcançar esse objetivo, o sistema de válvulas com varetas utilizado no motor de produção foi substituído por um sistema de comando duplo de válvulas no cabeçote. Mark Richards, engenheiro principal da JCB Excavators, afirmou que a mudança proporcionou muito mais precisão na distribuição das válvulas em altas rotações do motor e reduziu a flexibilidade do sistema.

O fornecimento de combustível também mudou drasticamente. Em vez da injeção indireta, os motores de competição usam injeção direta, com a pressão na linha de combustível aumentada de cerca de 145 psi para aproximadamente 725 psi (50 bar). A injeção de hidrogênio diretamente na câmara de combustão permite o fornecimento de uma quantidade significativamente maior de combustível no tempo limitado disponível em altas rotações do motor.

Além disso, a JCB reduziu o peso do motor, aprimorou os sistemas de refrigeração e lubrificação e adotou um projeto de cárter seco para permitir que os motores fossem montados de lado dentro da carroceria estreita do veículo de 9,75 metros de comprimento.

“O sistema de lubrificação por cárter seco é comum em carros de corrida. Isso significa que o óleo não se movimenta descontroladamente durante curvas em alta velocidade e está sempre disponível para ser recolhido”, observou Richards. “No carro de corrida, temos uma bomba de sucção de óleo – a bomba de recuperação – que bombeia um litro de óleo por segundo ao redor de cada motor, permitindo que o motor permaneça lubrificado enquanto corre de lado.”

Essa configuração reduz o centro de gravidade do veículo, garantindo ao mesmo tempo um fornecimento constante de óleo em condições extremas de operação.

Embora tenham ocorrido mudanças substanciais, alguns elementos permanecem familiares. Richards afirmou que o virabrequim usado no motor de competição é o mesmo encontrado nos motores a diesel e a hidrogênio de produção da JCB. O trabalho de dinâmica de fluidos computacional realizado originalmente durante o desenvolvimento do motor de 74 hp também foi aproveitado no programa de competição.

Corrida legal

Manter o hardware em funcionamento representou um desafio crucial de engenharia. Só os pistões requerem 1 litro de óleo de refrigeração por segundo – o mesmo fluxo de óleo que o resto do motor combinado – para evitar o superaquecimento.

Para superar esse problema, a JCB desenvolveu um sistema de resfriamento com gelo, no qual o ar que sai do turbocompressor a cerca de 200 °C (392 °F) é resfriado a menos de 10 °C (50 °F) antes de entrar no coletor de admissão. A maior densidade do ar mais frio ajudou a maximizar a potência, explicou Richards.

Em vez de entradas de ar frio no carro, tanques cheios de gelo são usados para resfriar o motor e outros componentes da parte inferior da carroceria. Um tanque está localizado dentro da estrutura frontal do carro, enquanto o outro fica na saliência da carroceria atrás do piloto. Para cada teste, eram necessários aproximadamente 250 kg de gelo – com os tanques sendo esvaziados e reabastecidos a cada vez.

Uma equipe de 65 pessoas, incluindo 25 engenheiros da JCB, trabalhou em seus horários de folga para concretizar o veículo. (Foto: JCB)

Uma tecnologia de válvula de escape especialmente desenvolvida lida com as temperaturas geradas pelo motor de 800 hp. Cada turbocompressor de titânio gira a mais de 150.000 rpm a quase 300 °C (572 °F), bombeando o equivalente a uma banheira padrão de ar a cada meio segundo.

Devido à quantidade de água envolvida, tanto para refrigeração quanto como subproduto do escapamento, a JCB incorporou um químico à equipe de motores logo no início do processo para desenvolver um óleo de motor especial que, segundo o Comandante de Ala Andy Green OBE, piloto do Hydromax e também do Dieselmax original, "absorve água como uma esponja".

“Literalmente, desde o início do aquecimento do motor, toda essa água é absorvida e emulsionada no óleo – é o único óleo que já ouvi falar que consegue fazer isso – e depois evapora novamente”, disse ele. “Esse é apenas um pequeno exemplo dos detalhes científicos e tecnológicos que tornam esse resultado final tão impressionante, tanto para a indústria da construção civil e a JCB quanto para a indústria automobilística, com um carro a hidrogênio capaz de atingir 640 km/h.”

20 anos de progresso

Para transmitir a potência às rodas, os motores de combustão de hidrogênio acionavam as quatro rodas por meio de um sistema de transmissão e embreagem dupla – um avanço drástico em relação ao projeto Dieselmax. O Hydromax também adiciona um sofisticado sistema de indução com um turbocompressor de estágio único, usado em competições automobilísticas, para lidar com a alta altitude das planícies salgadas de Bonneville.

“O DNA da Dieselmax foi mantido na Hydromax”, comentou Green. “Mas com 20 anos a mais de tecnologia e uma compreensão profissional muito melhor por parte da equipe sobre o que eles estavam tentando alcançar… o resultado foi simplesmente mais sofisticado.”

Uma vista em corte do funcionamento interno da JCB Hydromax. (Foto: JCB)

No Hydromax, os dois motores são dispostos lateralmente dentro do chassi, com o cabeçote do motor dianteiro à esquerda do chassi e acionando as rodas dianteiras por meio de uma caixa de câmbio voltada para a frente. O motor traseiro, localizado atrás do piloto, tem o cabeçote à direita do chassi e aciona as rodas traseiras por meio de uma caixa de câmbio atrás dele.

Fundamentalmente, os motores precisavam ser balanceados em termos de potência. Para alcançar esse objetivo, eles são alimentados por dutos do tipo NACA na carroceria, criando uma solução de menor arrasto. De acordo com a JCB, esse design atualizado resultou em uma redução de 4% no arrasto aerodinâmico em comparação com o Dieselmax.

As rodas são acionadas por transmissões sequenciais personalizadas de seis velocidades da Xtrac, com trocas de marcha eletrônicas perfeitas. Em vez de diferenciais convencionais, são utilizados bloqueios de diferencial nos eixos dianteiro e traseiro. As embreagens usadas em ambas as caixas de câmbio foram retiradas de uma retroescavadeira JCB, pois as embreagens de competição não suportavam as cargas necessárias.

Como Green destacou, “Vinte anos a mais de tecnologia permitem um monitoramento e controle muito maior de todos os sistemas por meio de computadores e sensores, então ficou mais fácil saber o que estava acontecendo, mais fácil de controlar. No geral, era um carro mais fácil de dirigir em muitos aspectos, mas também maximizou o desempenho…”

Principais conclusões do Hydromax

Tom Beamish, gerente de implantação de projetos avançados da JCB, afirmou que a empresa espera que o projeto Hydromax impulsione o desenvolvimento de seus equipamentos de construção movidos a hidrogênio.

A JCB já disponibilizou comercialmente a retroescavadeira 3CX, equipada com um motor de combustão de hidrogênio de 74 hp, assim como o gerador a hidrogênio G60RS H, que funciona em conjunto com a bateria trifásica da empresa.

“Estamos sempre aprendendo quando fazemos algo assim”, disse Beamish. “Veja, por exemplo, quando fizemos o trator mais rápido do mundo; desenvolvemos sistemas de turbocompressão realmente sofisticados para ele. Esses mesmos sistemas de turbocompressão foram usados como aprendizado para desenvolver os motores a hidrogênio para produção.”

“Portanto, o que esperamos é que, a partir deste esforço de engenharia que estamos realizando agora, possamos extrair muitos aprendizados para então incorporá-los à nossa próxima geração de equipamentos de hidrogênio.”

Ballard afirmou que a JCB já possui um “grande potencial” em seus produtos de construção, projetados para funcionar praticamente 24 horas por dia, 7 dias por semana, e permanecerem “extremamente confiáveis dia após dia”. Mas ainda há oportunidades para aprimorá-los.

A conquista do recorde mundial de velocidade terrestre tinha como objetivo comprovar a eficácia da tecnologia de combustão de hidrogênio. (Foto: JCB)

“Se pudermos ter telemetria aprimorada e monitoramento de bordo mais eficiente, que busque otimizar nossas máquinas o tempo todo e proporcione maior tempo de atividade, melhor economia de combustível e desempenho aprimorado, acho que são essas as coisas que realmente vamos aproveitar disso”, disse ele. “Estamos usando tecnologia de ponta do automobilismo e agora estamos pensando: 'Como podemos aplicá-la às nossas máquinas?'”

Em discurso para os presentes nas planícies salgadas de Bonneville para celebrar a quebra do recorde de velocidade, o presidente Bamford afirmou que projetos como o Hydromax demonstram o que a engenharia pode alcançar, bem como o potencial da tecnologia de combustão de hidrogênio.

“Acredito que as pessoas estão sendo muito rápidas em decretar o fim do motor de combustão interna”, afirmou. “Há algum tempo, nos dizem que o motor de combustão interna chegou ao fim de sua vida útil… Bem, tenho uma notícia para vocês: não chegou. Os motores de combustão interna movidos a hidrogênio podem ser uma das soluções mais importantes do futuro, principalmente para máquinas pesadas…”

“Esta não é uma tecnologia que fica restrita a um laboratório”, continuou ele. “Em sua essência, esta tecnologia se baseia em um motor e em princípios de engenharia que compreendemos e que utilizamos diariamente em máquinas de construção em todo o mundo.”

“É uma tecnologia realmente prática, que já está sendo comercializada”, acrescentou Green, contemplando a paisagem árida e de um branco ofuscante. “E aqui estamos, em um ótimo lugar – o campo de testes mais exigente do mundo para automóveis, as Falésias Salgadas de Bonneville – para demonstrar o quão boa essa tecnologia é.”