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.

  • Arranque a frio;
    • Ralenti;
  • Carga parcial;
    • Aceleração;
  • Desaceleração;
    • Carga máxima;
  • Compensação de altitude;
    • Compensação de temperatura.

    • Sistemas de alimentação de combustível

      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.

Figura 1 - Principio de Funcionamento de Carborador.

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.

 

Os sistemas de injeção a gasolina podem ser divididos em três sistemas principais, conforme é apresentado na Figura 2.

Figura 2 - Sistemas de Injeção a gasolina (Monoponto / Multiponto / Injeção Direta)

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.

  1. 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.

 

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.

Figura 3 - Modos de funcionamento GDI.

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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