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Veio para ficar: os detalhes da injeção direta de combustível


Na edição de abril, mostramos, nesta mesma coluna, como funciona a nova geração de veículos turboalimentados e porque estarão cada vez mais presentes nas novas gerações de motores

Por: Marco Antonio Silvério Jr. - 07 de julho de 2011

Vimos que o princípio continua sendo o mesmo e a potência obtida não é tão maior. Porém, novos sensores e válvulas garantem uma entrega de torque e potência mais linear e constante desde baixas rotações, além de um melhor controle das emissões de poluentes e consequente redução no consumo de combustível.

Uma breve introdução no sistema de injeção direta mostrou porque a utilização em conjunto com o turbocompressor é tão eficiente e vem sendo largamente utilizada nos motores modernos que seguem a tendência downsizing, ou seja, redução de tamanho sem comprometimento da potência.

Com ou sem o turbo, a injeção direta é certamente um sistema que veio para ficar. Durante o último Salão do Automóvel, no segundo semestre de 2010, diversos lançamentos estavam equipados com este conceito, e a maioria já entrou em circulação logo após o evento.

Veja abaixo alguns modelos:

Marca Modelo

VW Jetta

GM Omega

Peugeot3008

HyundaiSonata

Kia Cadenza

Mitsubish ASX

Mercedes-Benz250 CGI

Vantagens da  injeção direta
Injeção direta é aquela feita diretamente na câmara de combustão. A grande vantagem deste sistema é a alta pressão de injeção, que pulveriza o combustível em gotículas muito menores, facilitando a mistura com o ar e, consequentemente, uma melhor combustão.

O fato de estar dentro da câmara também evita que o combustível se condense nas paredes do coletor, cabeçote ou costas das válvulas. Então, todo combustível injetado estará na câmara de combustão disponível para a queima.

A despressurização do combustível na injeção – queda de cerca de 100 bar – faz com que a temperatura na câmara caia drasticamente. Seguindo a Lei de Boyle, a expansão repentina do volume que o combustível encontra ao sair do injetor tem como consequência a queda na pressão e na temperatura.

Esse fenômeno permite a exploração de taxas de compressão mais altas, um dos principais artifícios para se obter potência, sempre limitada pela alta temperatura gerada pela maior pressão de combustão, o que também interfere diretamente na vida útil do motor.

Repare na tabela abaixo, como veículos com injeção direta, mesmo sobrealimentados (que geram maior pressão de combustão), possuem taxas de compressão elevadas:


VeículoTaxa de Compressão

BMW 335i Bi - turbo10,2: 1

Audi A3 Turbo FSI10,5: 1

Audi R8 V1012,5: 1

Injeção estratificada
Não há forma melhor de iniciar uma explicação sobre o que é a injeção estratificada. Também conhecida como queima ultrapobre, este tipo de injeção consegue realizar o trabalho de combustão com relação ar/combustível de até 65:1.

Sabemos que a mistura estequiométrica para ocorrer a combustão da gasolina é de 14,7: 1. Então como é possível uma queima tão pobre?

A queima não ocorre exatamente com a proporção de, por exemplo, 65: 1. O que acontece na câmara é uma divisão em camadas. Veja a imagem abaixo:

Para compreender melhor o que é uma injeção estratificada, acesse o site www.oficinabrasil.com.br e confira o vídeo que detalha esta estratégia.

A injeção de uma pequena quantidade de combustível é feita nos últimos instantes do tempo de compressão sobre um desenho na cabeça do pistão. O combustível concentra-se ao redor da vela, onde ocorre uma atomização com uma parte do ar presente na câmara, que forma uma mistura próxima à estequiométrica nessa região. Porém, o restante da câmara está preenchido de mais ar.

Essa pequena quantidade de combustível entrará em combustão quando ocorrer a faísca. Essa combustão irá se propagar pelo restante do ar; o suficiente para deslocar o pistão, mas sem chegar até as paredes do cilindro, evitando perdas térmicas.

Esse tipo de injeção é utilizado apenas em situações onde não é necessário aceleração, por exemplo, ao manter uma velocidade de cruzeiro, leves reduções, ou seja, quando a carga imposta ao motor for baixa.

Nem todos os sistemas de injeção direta utilizam essa estratégia para redução de consumo e emissões, e, para funcionar perfeitamente, é necessário um combustível de boa qualidade. Por isso, no Brasil e Estados Unidos, há dúvidas se as montadoras se arriscam a adotá-la, já que é uma estratégia presente no sistema de injeção e pode ser desativada facilmente.

Componentes

Bico injetor
O bico injetor fica alojado no cabeçote, com um anel de teflon garantindo a vedação para evitar a saída de gases da câmara de combustão. Esse anel deve ser substituído, com o auxílio de uma ferramenta especial, sempre que o bico for removido do local de trabalho.

A remoção deste componente deve ser feita de forma cautelosa, já que é submetido a altas temperaturas de combustão do motor e por isso pode ficar engripado. Cada fabricante possui um kit de ferramentas especiais para efetuar este tipo de serviço sem risco de prejuízos.

No tanque existe uma bomba elétrica, porém seu funcionamento é diferenciado das convencionais e serve apenas para levar o combustível até a bomba de alta pressão. Um módulo faz o gerenciamento desta bomba, de acordo com o regime de funcionamento do motor, modulando sua rotação para aumentar ou diminuir a pressão da linha de baixa, monitorada por um sensor. A pressão fica por volta dos 6 bar em regimes máximos.

Bomba de alta pressão
Esta bomba está sempre ligada a um dos componentes móveis internos do motor ( comando de válvulas, corrente de distribuição, etc.), pois seu funcionamento deve estar sincronizado com o regime do motor, que determinará a pressão do combustível para os injetores.

Esta pressão varia entre as montadoras, mas vai desde 30 bar em marcha lenta até 200 bar em altos regimes, por isso é preciso muita atenção quando for preciso realizar a desmontagem dos componentes da linha de alta pressão.

A Audi recomenda desligar o conector da válvula reguladora de pressão e funcionar o motor por 10s. Então a pressão irá cair para cerca de 6 bar, que é a pressão da linha de baixa. Cada montadora tem seu procedimento, então verifique antes de desmontar ou desligar qualquer componente para evitar prejuízos.

Para fazer o monitoramento desta linha existem manômetros, como os da linha Diesel, mas o ideal é fazer as verificações por meio dos sensores de pressão já que a possibilidade de vazamentos é alta.

Nas bombas de alta pressão também estão posicionados o sensor de pressão e o regulador de pressão, que. comandado pelo módulo da injeção eletrônica, controla a quantidade de combustível que será admitida e necessária para alimentar o motor naquele determinado regime.