Veja como funcionam os motores de injeção direta

Que tipo de motor propelirá seu próximo carro ou picape? Se você está contemplando a ideia de comprar um diesel por sua economia de combustível (o Volkswagen Jetta TDI faz mais de 21 km por litro), bem, talvez não seja necessário desistir ainda do confiável e conhecido motor a gasolina.

Em um motor a gasolina dotado de injeção convencional de combustível, a gasolina toma um caminho menos direto do que nos motores de injeção direta. Essa abordagem indireta causa toda espécie de ineficiência na queima de combustível e pode resultar no desperdício de muita energia utilizável.

Em um motor de injeção direta, porém, o combustível pula o período de espera que teria de sofrer em um motor convencional, e em lugar disso vai diretamente à câmara de combustão. Isso permite que ele seja queimado de maneira mais regular e completa. Para o motorista, o fato pode significar menor consumo e maior potência nas rodas.

No passado, a injeção direta envolvia obstáculos técnicos demais para que seu uso valesse a pena em automóveis a gasolina produzidos para o mercado de massa. Mas com os avanços da tecnologia e a pressão reforçada pela produção de carros capazes de operar com menos poluição e consumo mais baixo, ao que parece a injeção direta de gasolina – ou GDI (sigla de Gasoline Direct Injection), como é conhecida no jargão do setor no mundo todo, inclusive no Brasil- chegou para ficar. De fato, a maioria dos fabricantes de automóveis produz ou pretende introduzir em breve carros a gasolina que aproveitam esse sistema capaz de propiciar economia de combustível e melhora de desempenho.

O esquema básico da injeção direta

Para o leigo, o labirinto de mangueiras, comandos por cabo, coletores e tubos por sob o capô de um automóvel pode intimidar. Mas quando o assunto é um motor a gasolina, basta saber o seguinte: ele precisa de combustível, ar (mais exatamente, oxigênio) e de centelha para funcionar.

As duas diferenças mais importantes entre um motor de injeção direta e um motor a gasolina convencional estão na forma pela qual o combustível é entregue e na forma pela qual ele se mistura com o ar. Essas premissas básicas fazem grande diferença para a eficiência geral de um motor.

Injeção direta

Injeção Direta

 

Antes de entendermos como funciona um motor de injeção direta, vamos observar rapidamente a vida de um motor a gasolina comum . Primeiro, o combustível viaja via bomba, vindo do tanque de gasolina e passando pelos tubos de combustível, até chegar a injetores de combustível montados no motor. Os injetores espirram gasolina no coletor de admissão, onde combustível e ar se misturam em forma de uma névoa fina. A intervalos precisos, as válvulas de admissão se abrem, para cada diferente cilindro do motor. Quando a válvula de admissão de um cilindro se abre, o pistão daquele cilindro desce, sugando a névoa de ar e combustível do coletor de admissão, em cima, para o interior do cilindro. Quando o pistão volta a subir, ele comprime a mistura de ar e combustível até que ela se torne em média 10 vezes mais densa do que em seu estado inicial. Em seguida, a vela daquele cilindro solta uma centelha que provoca a ignição na câmara, com uma explosão de alta pressão e energia. Isso faz que o pistão volte a descer com imensa força, empurrando a biela, o que movimenta o virabrequim, fazendo que a potência chegue às rodas.

Entendeu? Bem complicado, não é? O processo funciona, mas, do ponto de vista da engenharia, deixa muito a desejar, e envolve muito desperdício.
Com um motor de injeção direta, porém, o combustível salta um estágio e amplia a eficiência. Em lugar de ficar no coletor de admissão, ele é injetado diretamente na câmara de combustão. Com ajuda dos modernos computadores de gestão de motores, o combustível é queimado no exato local em que é necessário, e no momento exato.

Eficiência:

Os motores de injeção direta propiciam mais força por unidade de combustível usada, por dois principais motivos. Primeiro, utilizam uma mistura de ar e combustível mais “pobre”. Segundo, a maneira pela qual o combustível se dispersa no interior da câmara permite que ele seja queimado de forma mais eficiente. Vamos considerar as duas coisas.

A relação entre o ar e o combustível durante a queima em um motor exerce efeitos determinados e previsíveis sobre o desempenho do propulsor, as emissões de poluentes e o consumo de combustível. Quando a quantidade de ar na mistura é alta, comparada à quantidade de combustível, temos uma mistura dita “pobre”. Quando encontramos o caso oposto, temos uma mistura “rica”.

Os motores de injeção direta usam uma mistura de 40 ou mais partes de ar para cada parte de combustível, expressa como “40:1”. Em um motor a gasolina convencional, a relação é de 14,7:1. Uma mistura mais pobre permite que o combustível seja queimado de maneira muito mais econômica.

Uma segunda vantagem em termos de eficiência, para os motores de injeção direta, é que eles podem queimar seu combustível de forma mais completa. O combustível pode ser injetado diretamente na parte mais quente da câmara de combustão – em um motor a gasolina, isso significa o mais próximo possível da vela. Em um motor a gasolina convencional, a mistura de combustível e ar se dispersa amplamente pela câmara, o que deixa quantidade substancial de gasolina não queimada, resultando em ineficiência.

Mas e quanto ao restante do motor? Será que os motores a injeção direta representam uma mudança radical com relação aos princípios conhecidos e aceitos dos motores de combustão interna?

A resposta é “não”. É certo que os motores de injeção direta usam alguns componentes especiais e artimanhas técnicas:

•    uma bela peça de equipamento chamada galeria de combustível conduz o combustível aos injetores;
•    programação especial no computador de gerenciamento de motor para lidar com os cálculos de fluxo de combustível, dimensão da gotícula de gasolina, controles de emissões e outras coisas sobre as quais nenhum motorista quer pensar ao dirigir;
•    catalisadores especiais para lidar com os níveis notoriamente elevados de emissões de óxidos de nitrogênio (NOx).

Apesar da questão do NOx, os motores a gasolina a injeção direta são especialmente elogiados por suas emissões mais baixas. É por isso que numerosos fabricantes de motores vêm se esforçando para construir versões de dois tempos do motor de gasolina com injeção direta. Embora motores de quatro tempos sejam usados na maioria dos automóveis e motocicletas comerciais, os motores de dois tempos dominam as motocicletas fora-de-estrada, os barcos de pequeno porte e jet skis e muitas das motos usadas para transporte nos países em desenvolvimento.

Fonte: How stuff works

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