Sistemas de Injeção Gasolina
Um motor de combustão interna necessita de dois compostos principais
para funcionar, combustível e ar. Será analisada de forma sucinta, o
sistema responsável por levar o combustível para a câmara de
combustão de um motor a gasolina e as principais alterações que o
mesmo sofreu ao longo do tempo, fruto da evolução tecnológica e
necessidade de reduzir emissões.
Independentemente do sistema que introduz o combustível no cilindro,
um motor de combustão interna possui 8 fases de funcionamento
principais e o sistema de combustível tem que ser capaz de responder
de forma adequada a cada uma delas.
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Compensação de temperatura
Os sistemas de alimentação de combustível podem ser divididos em
três grupos principais: carburadores, sistemas de injeção indireta e
sistemas de injeção direta.
Quando os primeiros sistemas a carburador apareceram, eram sistemas
totalmente mecânicos e com pouca flexibilidade para compensar
factores externos. Posteriormente, foram munidos com mecanismos de
compensação como o arranque a frio, compensação de altitude ou
temperatura. Atualmente, não são produzidas viaturas com este tipo
de tecnologia.
Na Figura 1, está esquematizado o principio básico de funcionamento
de um carburador. O combustivel é levado do depósito para um
compartimento do carburador, chamado de cuba. O ar admitido, chega a
uma zona de passagem mais estreita (venturi) que provoca um aumento
de velocidade e consequante redução de pressão naquele local. É esta
diminuição de pressão que puxa a gasolina que se encontra na cuba
para a admissão.
A borboleta de admissão limita a passagem de ar
para o motor, quanto mais aberta, maior a passagem de ar, menor a
pressão e mais combustivel é admitido para o motor.
Sendo um componente de funcionamento maioritariamente mecânico e o
facto de estar sempre dependente do meio envolvente, torna-se um
sistema pouco preciso e que fornece a mistura de forma pouco
consistente quando comparado com sistemas de injeção mais evoluídos. A
pressão de admissão e atomização da mistura é muito reduzida, pelo que
a potência produzida é limitada. Não permite pré ou pós injeções e as
emissões e poluentes são muito elevados.
Devido a estas limitações houve a necessidade de alterar o sistema de
admissão de combustível, para sistemas mais versáteis e eficientes, os
sistemas de injeção a gasolina.
Figura 1 - Principio de funcionamento de carburador.
A principal diferença entre os três sistemas em termos de configuração
é a localização dos injetores. Da esquerda para a direita, é
apresentado o seguinte:
1. Sistema de injeção indireta monoponto
Como o nome indica o
combustível é injetado apenas num local, no coletor de admissão e é
depois levado pelo ar admitido para cada um dos cilindros. Pressão de
funcionamento característica: 0,5 a 1,0 bar.
2. Sistema de injeção indireta multiponto
Possui um injetor
para cada cilindro, situado na porta de admissão antes da válvula.
Pressão de funcionamento característica máxima de 6,0 bar.
Para além do referido anteriormente, os sistemas de injeção indireta
evoluíram de forma a reduzir a emissão de poluentes como o monóxido de
carbono (CO), hidrocarbonetos (HC) e óxido de nitrogénio (NOx). Com o
aparecimento destes sistemas, surgiu também o catalisador de três
vias, sensor lambda e eletrónica de controlo.
3. Sistema de injeção direta
Possui um injetor para cada
cilindro e a injeção é realizada diretamente na câmara de combustão.
Pressão de funcionamento característica máxima de 350 bar.
O fato do combustível ser injetado diretamente no cilindro, faz com
que a temperatura da mistura arrefeça. Com menos temperatura dentro da
câmara de combustão, torna-se possível aumentar a relação de
compressão do motor, aumentando assim o rendimento energético do
mesmo.
Figura 2 - Sistemas de Injeção a gasolina (Monoponto / Multiponto
/ Injeção Direta)
Mais uma vez, esta evolução surgiu devido à necessidade de reduzir
emissões, neste caso de dióxido de carbono (CO2). Uma característica
destes sistemas, é o seu funcionamento com relação ar/combustível
(A/F) variável, dependente da carga e regime do motor. O funcionamento
característico de um motor a gasolina de injeção direta (GDI), está
esquematizado na Figura 3.
Conforme é possível analisar na Figura 3, em situações de binário e
regimes reduzidos a médios, o motor funciona com carga estratificada.
O que é a carga estratificada?
Em carga estratificada, a
mistura não é regular ou homogenia ao longo da câmara de combustão,
sendo mais rica junto à vela e progressivamente mais pobre ao longo da
câmara de combustão. Em situações de funcionamento com carga
estratificada, o motor funciona com valores de lambda (λ) entre 1,6 e
3,0. Devido a esta característica, a combustão ocorre sobretudo junto
à vela, uma vez que na envolvente se encontra principalmente ar fresco
admitido e gases provenientes da válvula de recirculação de gases de
escape (EGR) que funcionam como barreira isoladora, aumentando a
eficiência térmica do motor uma vez que é dissipado menos calor pelas
paredes do cilindro.
A média carga e rotação o motor opera com
mistura pobre homogenia, o λ é de aproximadamente 1,55 ao longo
de toda a câmara de combustão.
Por fim, a regimes e carga elevada o motor funciona com mistura
homogenia estequiométrica, com λ=1.
O modo de funcionamento é controlado pela unidade de comando do motor,
tendo em conta parâmetros como solicitação de binário, potência,
análise de gases de escape e leituras de sensores de todos os outros
sistemas.
Atualmente, o correcto funcionamento de uma viatura está dependente
dos vários sistemas que a constituem e que comunicam entre si. A
análise de avarias não pode ser realizada de forma isolada, a viatura
deve ser diagnosticada como um todo e não restringir o problema ao
sistema que manifesta anomalia direta e evidente. A
LD Auto recomenda, que realize as suas intervenções num
profissional de confiança e tecnologicamente capaz, com equipamentos
de diagnóstico eletrónico e bancos de ensaio para teste de componentes
que cumpram os requisitos impostos pelos fabricantes.
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