Sistema de injeção diesel Common Rail – Injetores

Nesta edição trataremos de esclarecer um pouco mais em detalhes sobre a operação dos injetores. Vamos primeiro fazer uma pequena abordagem sobre o injetor de combustível para motores ciclo OTTO, ou seja, alimentados por gasolina e/ou álcool. Este tipo de injetor é composto de uma bobina, que nada mais é que um fio enrolado por diversas vezes, com suas duas pontas dispostas no conector elétrico. Desta forma, quando é aplicada uma tensão nesta bobina, inicia-se a circulação de uma corrente elétrica.

Esta corrente elétrica acaba gerando na bobina um campo magnético que produz o efeito de um imã. Este efeito na válvula atrai o induzido deslocando a agulha que estava sobre a pressão de uma mola na posição de repouso, vedando o orifício que dá passagem ao combustível para o motor.

Sendo assim, este campo gerado tem força suficiente para vencer a mola e fazer com que a agulha saia de sua posição de repouso/vedação para a posição que oferece a passagem de combustível que já se encontra sobre pressão gerada pelo próprio sistema ao motor de forma pulverizada.

Ao interromper a tensão no conector, a circulação de corrente elétrica cessa e o campo magnético deixa de existir, tornando o efeito do imã nulo. Com isso, a força da mola desloca a agulha ao seu assento, vedando assim a passagem de combustível (veja figura 1).  Desta forma, enquanto houver tensão na bobina o motor estará recebendo combustível, e como a quantidade de combustível deve ser exata para cada regime de trabalho do motor o que depende de diversos fatores como rotação, carga, temperatura de ar, óleo entre outros, o tempo de permanência da tensão aplicada será diferente baseado nestes fatores. Este tempo é denominado tempo de injeção.

A unidade de comando (ECU) é quem comanda este tempo com base em todos os sinais de sensores que ela recebe. Pensemos assim, no conector elétrico, através do chicote do veículo, a tensão positiva estará sempre presente ao ligar a chave de ignição e/ou na partida enquanto o motor estiver em operação, faltando apenas tensão negativa para ocorrer a circulação da corrente e criar todo o efeito que falamos acima. Este “pulso” também assim conhecido, vindo da unidade de comando é realizado através de um componente eletrônico chamado transistor, de uma maneira “grosseira” é como uma chave liga e desliga. O tempo de injeção, o quanto fica ligado/desligado a “chave”, varia para que a dosagem seja exata à operação do motor.

Ao entendermos o conceito de funcionamento da válvula de injeção aplicada aos motores ciclo OTTO (gasolina e/ou álcool), iremos então para a válvula de injeção aplicada ao sistema Common Rail, motores ciclo Diesel. O princípio é bem parecido, porém há algumas particularidades, afinal as pressões de combustível neste sistema são muito elevadas, sendo que em certos regimes de trabalho do motor podem passar de 1700 bar de pressão. Como fazer para deslocar uma agulha de sua sede permitindo passar o combustível nestas e nas demais condições de trabalho?

No momento existem os injetores eletromagnéticos e os injetores piezo elétricos.  Iniciemos pelo primeiro modelo, onde há uma bobina semelhante ao injetor analisado inicialmente, porém o que acontece para este injetor é que ao circular a corrente elétrica na bobina gerando um campo magnético que desloca o induzido, abre-se um canal que dá retorno de parte do combustível de dentro do injetor e, nesta região que o combustível está escoando ocorre uma queda de pressão do mesmo, esta região esta localizada na parte superior da agulha.

Na parte inferior da agulha a pressão se mantém a mesma do tubo distribuidor de combustível, chamado de “Rail”. Com esta diferença de pressões entre a parte superior e inferior, a agulha se desloca de seu assento, pois a pressão que está na parte inferior é maior que a superior vencendo a força da mola, dando então condições de passagem do combustível ao cilindro do motor de forma pulverizada. Quando o pulso elétrico é interrompido o canal de retorno é vedado e as pressões se igualam novamente, com elas equilibradas a força da mola desloca a agulha para o seu assento, vedando a passagem de combustível e interrompendo o débito (veja figura 2). 

Veja na figura 03 mais detalhes e na figura 04 a dimensão da esfera de vedação para o retorno de combustível.
Como abordado no início, enquanto na válvula de injeção apresentada para motor ciclo OTTO o deslocamento da agulha ocorre diretamente pelo acionamento do pulso elétrico, no injetor para o sistema Common Rail este pulso aciona a abertura de uma válvula de retorno de combustível, gerando uma diferença de pressão que acaba por deslocar a agulha e assim ocorrendo o débito. Por tanto, toda tubulação de retorno de combustível dos injetores devem estar livres de qualquer tipo de obstrução, caso contrário poderá interferir no funcionamento ideal do injetor. O sistema de filtragem do óleo diesel também é importante, pois como vemos, o grau de precisão mecânico dentro desta peça é grande. Siga as recomendações do fabricante sobre os períodos destas manutenções.

Sobre o injetor piezo elétrico o principio para ocorrer a abertura, ou seja, o deslocamento da agulha de sua sede dando o débito preciso e necessário de combustível nos diversos regimes de trabalho do motor é semelhante, quer dizer, abrir um retorno para gerar diferença de pressão. Este tipo de injetor possui vantagens em relação ao eletromagnético, como por exemplo, ele responde cerca de cinco vezes mais rápido, tem menor peso, entre outras. No lugar de uma bobina elétrica, ele tem um material denominado piezo que possui a seguinte propriedade; quando se aplica um pulso elétrico neste material ele sofre alteração de dimensões, este movimento é aproveitado para acionar o conjunto que faz a abertura de retorno de combustível internamente no injetor. Observe a figura 05.
Testes nos injetores do sistema Common Rail devem ser realizados somente com equipamentos apropriados, fora deles, qualquer outro procedimento, oferece risco de danificar o produto.

O sistema de injeção eletrônica diesel Common Rail é de extrema confiabilidade, ele já está a um bom tempo presente nos motores ciclo diesel, oferecendo grande flexibilidade e atendendo aos mais exigentes requisitos do mercado. Desta forma, a preparação e capacitação dos profissionais como você, são de extrema importância para atender este sistema.

Espero que a matéria ajude aos colegas a conhecer mais sobre os injetores para Common Rail.
Desejo a todos muito sucesso e até uma próxima oportunidade.