Section 4.1 Scatter Diagrams and Linear Correlation 4.1 / 1.
4.1 injecção_mecânica
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0 – INTRODUÇÃO
As novas Técnicas e processos vão-se impondo pouco a pouco no já complexo mundo mecânico do
automóvel. Lenta, mas seguramente, os automóveis modernos vão incorporando todos os
aperfeiçoamentos conseguidos por outros sectores industriais, sobretudo se tiverem alguma coisa que
ver com a economia de consumo e com a diminuição atmosférica, a primeira exigida cada vez mais
pelo comprador e a segunda pela legislação dos diversos estados. Desde os anos setenta assiste-se a
um importante progresso quando foram incorporados no automóvel todas as técnicas, entre as quais a
electrónica tem um papel muito destacado e da mesma forma, combinado com ela na grande maioria
dos casos, com sistemas de injecção de gasolina, os quais, concebidos originariamente para os
grandes motores de aviação, depressa mostram a eficiência que poderiam trazer aos pequenos
motores a gasolina dos automóveis. A injecção a gasolina começou a aplicar-se com excelentes
resultados nos motores de competição, passou rapidamente para os motores dos automóveis
desportivos de série e, logo a seguir, foi incorporado nos veículos da gama alta de algumas marcas
de automóveis como Mercedes, BMW, Lotus, etc...
1– INJECÇÃO DE GASOLINA
1.1– ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA DE INJECÇÃO DE GASOLINA
Temos de nos remontar ao ano de 1876 para encontrar as origens do carburador, quando Eugen
Langen apresentou o seu primeiro sistema de alimentação para um motor a gasolina. Desde essa altura
até aos nossos dias, a técnica de alimentação dos motores de combustão evoluiu de forma
imparável e, desde a chegada da injecção e das normas anti-poluição, o carbu- rador tradicional parece
estar a ponto de desaparecer como sistema de alimentação para os automóveis de série. Para
alcançar o rendimento máximo de um catalisador é necessário um controlo muito preciso da mistura
de ar - gasolina que se fornece na câmara de combustão, e neste caso a relação tem de ser de 14,7
partes de ar para uma de gasolina. Para alcançar essa precisão, o carburador tradicional mostra-se
muito limitado, o que deu lugar à injecção electrónica como solução mais adequada. Os carburadores
mais modernos sofreram uma série de modificações, sendo todos os ajustes mecânicos de regulação
de mistura e borboleta do acelerador, substituídos por controlos electrónicos, para que sejam
compatíveis com uso do catalisador dos gases de escape que requer uma mistura exacta e precisa.
Com base em conhecimentos adquiridos nos motores dos aviões da segunda grande guerra, tentou-se
empregar as técnicas de injecção de combustível nos motores de automóveis. Com o objectivo de
aumentar o rendimento e a performance destes motores, verifica-se uma evolução constante nos
sistemas de injecção de gasolina. A Bosch tem sido a principal responsável por esta evolução, por
forma que nos vamos preocupar sobretudo com o estudo dos sistemas desenvolvidos por esta
empresa, considerando que todos os outros sistemas existentes se baseiam no mesmo principio
tendo algumas variantes implementadas pelas marcas que as conceberam. Tal como o carburador, o
objectivo fundamental de um sistema de injecção de gasolina é fornecer ao motor uma mistura de ar e
gasolina em condições perfeitas para que a combustão se realize rapidamente com a queima completa
de todo o combustível introduzido e por conseguinte com a libertação de toda a energia calorífica que
esse combustível deve fornecer. Este objectivo é, evidentemente, comum a todos os sistemas de
carburador, mas o que acontece é que os requisitos do motor de automóvel são muito variados e nem
sempre o mesmo sistema pode satisfazer todos estes requisitos. Assim, o sistema de alimentação
deverá ajustar a qualidade e a quantidade da mistura ar/combustível aos diferentes modos e condições
de funcionamento do motor, tais como:
Regime de rotação constatada;
Regime variável de rotação (aceleração e desaceleração);
Momento de arranque (a frio e a quente);
Cargas parciais e carga total.
Estes são factores que separadamente ou em simultâneo, fazem com que as condições de
combustão se modifiquem devendo a mistura ser a apropriada, por forma a garantir o máximo
rendimento com o mínimo de poluição. A injecção de gasolina persegue os mesmos objectivos que a
alimentação por meio de carburador, se bem que utilizando processos bastante diferentes. Nas figuras
1.2 e 1.3 apresentamos os esquemas comparativos dos dois sistemas de alimentação com o intuito
de mostrar as bases que os distinguem. Por um lado temos, na primeira figura, o caso da
alimentação pelo sistema de carburador. Em linhas muito gerais podemos resumir o funcionamento
deste dispositivo dizendo que é capaz de elaborar uma mistura explosiva a partir dos valores de
depressão que existem no interior dos tubos que alimentam cada um dos cilindros e que
constituem o colector de admissão (1). Com efeito, quando uma das válvulas de admissão (2) se abre,
põe o interior do cilindro em comunicação com a atmosfera, criando-se dentro do cilindro uma
depressão, que provoca uma corrente de ar no corpo do carburador (4). Devido à forma do corpo do
carburador, do tipo tubeira convergente – divergente (fig. 1.1), o ar acelera ainda mais na zona
estreita, onde está instalado o canal de alimentação de gasolina. Desta forma, a pressão junto à saída
da gasolina diminui, provocando a reacção desta e a consequente mistura com o ar. Esta mistura
entra em seguida no interior do cilindro (3), na qual se fará a combustão, depois de comprimida e
em presença de uma fonte de ignição (faísca da vela) que a iniciará. Neste momento convém
sublinhar que, no sistema de alimentação por carburador, a gasolina é arrastada pelo próprio ar;
portanto é o ar que entra que determina a quantidade de gasolina que o vai acompanhar dentro da
câmara de combustão do cilindro.
F i g . 1.1 – Esquema com a disposição clássica da montagem de um carburador no motor
Na figura 1.2 mostra-se, esquematicamente, um sistema de injecção de gasolina. Em primeiro lugar
vemos que cada cilindro dispõe do respectivo injector (1). Assim, no motor esquematizado, que é de
quatro cilindros, existem quatro injectores. Isto quer dizer que a alimentação de cada cilindro se faz
individualmente e não em conjunto, como acontecia no esquema da figura anterior. Há também que ter
em conta que a quantidade de gasolina fornecida por cada um dos injectores não está dependente da
depressão existente no colector de admissão (2), uma vez que o mecanismo que determina esta
quantidade não trabalha por depressão. Por outro lado, os injectores podem ser concebidos com
suficiente precisão para conseguir uma pulverização muito mais fina em todas as condições de
funcionamento do que pelo sistema que vimos da conduta nos carburadores, o que permite obter uma
mistura gasosa muito mais exacta, e por sua vez com maior possibilidade de rápida oxidação,
precisamente pela vaporização mais acentuada do combustível. Isto facilita a rapidez de combustão,
que por sua vez se irá reflectir no número de rotações do motor. A quantidade de combustível injectado
deve estar, naturalmente, relacionado com o ar admitido no colector de admissão. Por isso, o sistema
de injecção de gasolina deve dispor sempre de um dispositivo de controlo da quantidade de ar na
entrada do colector, isto é, um controlador de fluxo (3). A informação do fluxo de ar a entrar na câmara
de combustão passa a um distribuidor de combustível (4) através do qual se determina a quantidade
que é necessário juntar ao ar para conseguir uma mistura explosiva capaz de realizar uma combustão
completa em todas as solicitações do motor.
Fig. 1.2 – Esquema com a disposição de um sistema de injecção de gasolina
1.2 – INJECÇÃO INDIRECTA E DIRECTA, CONTÍNUA E DESCONTÍNUA
Tal como acontece nos sistemas de injecção Diesel, a injecção de gasolina também pode ser
directa, embora só a Mitsubishi seja pioneira com o sistema de alimentação GDI, (Gasoline Direct
Injection), se o injector estiver em contacto com a própria câmara de combustão, lançando o
combustível onde se produz a mistura ar/gasolina, ou indirecta se, como mostra a figura 1.3, o
lançamento se efectua numa posição anterior à válvula de admissão. Neste caso, a mistura
ar/gasolina é produzida no colector de admissão. O sistema de injecção indirecta é actualmente o
mais comum, entre os sistemas de alimentação que conhecemos.
Fig. 1.3 – Injecção contínua indirecta. Mesmo com a válvula de admissão fechada o injector continua
a fornecer combustível
Fig. 1.4 – Injecção descontínua indirecta. Quando a válvula de admissão se fecha, o injector não
fornece combustível
Neste caso, os injectores estão situados muito perto da válvula de admissão e além disso numa
posição favorável para que o jacto entre com mais facilidade pelo orifício da válvula.
Fig. 1.5 – Injecção indirecta. O injector pulveriza o combustível no colector de admissão, onde é produzida a mistura
ar/combustível
A passagem do ar, ao abrir-se a válvula de admissão, arrasta a fina neblina de combustível que o
injector lança. Existe também a possibilidade de o combustível fluir constantemente enquanto o
motor está em funcionamento, tal como está representado na figura 1.3. Neste caso toma o nome
de injecção contínua. Existe a injecção descontínua (figura 1.4), no qual a injecção se dá no
momento de abertura da válvula de admissão. A quantidade de combustível fornecido com este
sistema é muito precisa e está relacionada com a quantidade de ar que entrou pela admissão. O
injector regula a quantidade de gasolina pelo tempo que permanece aberto. Assim, quando o motor
trabalha em baixo regime e portanto precisa de pouco combustível, o injector abre e fecha
rapidamente e vai abrandando à medida que as necessidades de fornecimento de combustível são
maiores, por aumento do número de rotações do motor ou maior carga. Hoje pode dizer-se que o
mais normal nos sistemas de injecção de gasolina actuais é a injecção indirecta e descontínua, que
pode ser muito precisa no caso de ser dirigida por uma unidade electrónica de controlo. Este
dispositivo pode receber muita informação por meio de sensores e determinar assim a mistura
adequada, graças ao seu programa está capaz para transmitir ordens eléctricas muito precisas, que
indiquem exactamente o tempo de abertura do injector e o combustível a fornecer.
1.2.1 – INJECÇÃO INDIRECTA
Nos motores com injecção indirecta, tal como já foi atrás referenciado, o injector de combustível,
injecta a gasolina indirectamente para a câmara de combustão, ou seja, o injector está situado
estrategicamente por de trás da válvula de admissão, sendo este o lugar onde se efectua a mistura
ar-gasolina. Quando a válvula de admissão abre, a mistura entra na câmara de combustão para
posteriormente ser inflamada no momento que salta a faísca na vela. Portanto é o veio de
excêntricos que comandando a abertura das válvulas, define a ordem de inflamação nas diversas
câmaras de combustão.
Fig. 1.6 - Motor dotado de 4 válvulas por c a d a cilindro onde o injector é colocado estrategicamente antes da
válvula de admissão.
Nos motores em que o sistema de injecção é monoponto e indirecta, o único injector do sistema
injecta combustível para o colector de admissão sempre que existe uma válvula de admissão
eminentemente aberta. Por outro lado, nos motores com injecção multiponto contínua e indirecta, a
central poderá comandar os injectores todos em simultâneo, isto é, quando é dado o impulso
eléctrico para o injector abrir, todos os outros injectores abrem ao mesmo tempo, ou então, o
sistema de injecção funcionar com uma base sequencial, onde cada injector trabalha independente
de todos os restantes, sendo accionado no momento em que a válvula de admissão desse cilindro
está na eminência de abrir.
1.2.2 – INJECÇÃO DIRECTA
Nos sistemas de injecção directa, embora sejam ainda pouco vulgares nos motores a gasolina, o
combustível é pulverizado pelo injector directamente na câmara de combustão. A quantidade de ar
introduzido na câmara de combustão é doseada da mesma maneira que nos sistemas vistos
anteriormente e a mistura ar – gasolina é agora feita na própria câmara de combustão.
1.3 – MODO DE INJECÇÃO
Dentro dos sistemas multiponto podemos distinguir alguns grupos consoante o modo de injecção:
Injecção contínua
Injecção simultânea
Injecção semi-sequencial
Injecção sequencial
Na injecção contínua, os injectores encontram-se permanentemente ligados injectando sempre o
combustível nos colectores desde o momento de arranque do motor, sendo depois arrastado para o
interior do cilindro no tempo de admissão. Este modo de injecção era usado nas primeiras injecções
mecânicas, onde a dosificação era feita pelo distribuidor de combustível e não pelos injectores.
Tem a desvantagem de não haver um controlo preciso da injecção e de permitir a condensação de
parte do combustível quando em contacto com os colectores. Com a evolução para os sistemas de
comando electrónico, este modo foi posto de parte.
Fig. 1.7 – Pormenor de um motor com quatro válvulas, injecção indirecta com comando electrónico
Fig. 1.8 – Exemplo de um motor boxer com injecção indirecta comandada electronicamente
Fig. 1.9 – Injecção contínua, caso das injecções mecânicas K e KE - Jetronic
No modo de injecção simultânea, os injectores debitam combustível de modo descontínuo mas
fazem-no todos ao mesmo tempo.
Fig. 1.10 – Injecção descontínua
Na injecção semi-sequencial, o débito de combustível é feito por grupos de injectores. Por exemplo,
num motor de 4 cilindros, os injectores abrem e fecham dois a dois. Portanto existe sempre um
cilindro que recebe combustível enquanto a válvula de admissão ainda se encontra fechada, sendo
depois a mistura arrastada para a câmara de combustão no tempo de admissão. O modo de injecção
sequencial é o mais preciso. O comando dos injectores é feito independentemente para cada um.
Cada injector abre no momento exacto calculado pelo módulo electrónico em função da posição do
pistão em relação ao PMS, da rotação, da carga e outras informações recolhidas por sensores
acoplados ao motor. Este modo de injecção evita que o combustível permaneça algum tempo nos
colectores de admissão, com o risco de se condensar. Este modo, no entanto é mais dispendioso,
uma vez que necessita de processadores electrónicos com uma maior rapidez de resposta.
Actualmente, a maioria dos construtores opta por este sistema, uma vez que permite um controlo
mais adequado da mistura.
Fig. 1.11 – Injecção semi-sequencial
As figuras seguintes demonstram a sequência de injecção e ignição dum sistema de injecção
simultâneo e dum sistema de injecção sequencial, conforme a posição angular da cambota do
motor.
Fig. 1.12 – Injecção simultânea
Neste caso, a ordem de abertura dos injectores é sempre comum, isto é todos os injectores pulve-
rizam ao mesmo tempo, independentemente do cilindro que nesse instante executa a admissão de
mistura. No caso da figura seguinte (fig.1.13), os injectores recebem a ordem de comando duma
forma sequencial de tal modo que estes não actuam todos ao mesmo tempo sendo só accionados
no momento que a válvula de admissão desse cilindro está na eminência de abrir.
Fig. 1.13 – Injecção sequencial
1.4 – COMPONENTES BÁSICOS DE UM SISTEMA DE INJECÇÃO
O conjunto dos componentes básicos que devem formar parte de um sistema de injecção de gasolina
pode observar-se na figura 1.14, onde vemos, com exactidão, o que é um destes sistemas. Para maior
simplicidade escolhemos um sistema mecânico, se bem que ao longo deste livro estudemos com
pormenor os sistemas de injecção electrónicos.
Fig. 1.14 – Sistema básico de injecção mecânica
Na figura 1.14 temos, em primeiro lugar, o colector de admissão (1), com as entradas respectivas
para cada um dos cilindros. Podem ver-se os injectores (2) situados nas extremidades dos tubos do
colector, o mais perto possível das válvulas de admissão, se bem que destacáveis, do motor quando
se retira o colector. Em 3 temos uma das peças chave do sistema, o mecanismo de controlo do fluxo
(C) e o distribuidor (D) de combustível. Neste caso concreto, o ar, ao passar para o interior do colector,
encontra um disco sobre o qual vai exercer uma pressão proporcional à quantidade de ar circulante.
Origina-se assim um movimento no disco, que será transmitido a uma válvula dosificadora, no
distribuidor, por meio da qual se pode estabelecer uma proporcionalidade entre o deslocamento do
disco e a quantidade de combustível aos injectores, que, neste caso, funcionam também
mecanicamente. Na figura 1.14, vemos que existem outros dispositivos que também são importantes.
Por um lado, temos o conjunto de elementos que servem para fornecer os circuitos do sistema de
combustível. A entrada de gasolina faz-se pelo tubo (4), proveniente do depósito de combustível,
sendo este aspirado pela bomba (5) de alimentação eléctrica. Daqui, o combustível passa para um
dispositivo chamado acumulador (6) que tem a missão de manter sempre a pressão dentro de
determinados limites no interior dos circuitos que se formam a partir dele. O acumulador assegura a
pressão durante a paragem do motor e evita a formação de bolhas de vapor que impediriam ou iriam
dificultar o arranque com o motor quente. Como se pode ver, o combustível passa deste acumulador
através de um filtro (7) que garante a limpeza da gasolina, cujas impurezas seriam prejudiciais para
a passagem dos jactos dos injectores. A partir daqui, o combustível passa para o distribuidor já
referido. Outro elemento importante do sistema é formado pelo injector de arranque (8), através do
qual se fornece uma quantidade suplementar de combustível quando o motor está frio e tem de
arrancar. Este elemento faz as vezes do “strarter” que os carburadores possuem para enriquecer a
mistura durante o arranque a frio. Podemos ver na figura 1.14 o regulador de aquecimento, que tem por
missão assegurar o enriquecimento da mistura durante a fase de aquecimento do motor. Um modelo
como este trabalha por meio de uma lâmina bimetálica que acciona uma válvula mediante a qual se
fornece uma quantidade suplementar de combustível enquanto o motor não atingiu ainda a sua
temperatura de funcionamento. Quando isto acontece, a lâmina bimetálica dobra-se e fecha a
passagem da válvula, com o que deixa de enviar a quantidade suplementar referida. Deve destacar-
se o dispositivo em by-pass do ar para o bom funcionamento do ralenti do motor ou a marcha em
vazio. Na figura 1.14 estes elementos estão assinalados com o número 10.
1.4.1 – PREPARAÇÃO DA MISTURA AR/GASOLINA
Considerando o ar a 15ºC, o que corresponde mais ou menos à realidade, se dispusermos de um
sistema de alimentação do motor calculado para fornecer sempre uma mistura com o valor 1:15,06. É
conveniente conhecer algumas particularidades que na prática modificamos resultados teóricos, de
acordo com a estrutura dos nossos motores. Por exemplo, o facto de um motor ter um elevado número
de rotações faz com que se disponha de cada menos tempo para a combustão, o que pode alterar a
proporção estequiométrica. Da mesma maneira, no momento do arranque, quando as paredes do
cilindro estão frias, também se produz uma condensação da gasolina nas paredes que dificulta o
arranque por falta de combustível. De acordo com a experiência com motores a gasolina, os técnicos
fizeram um gráfico como o da figura 8.na linha horizontal, temos diferentes dosagens, ou seja,
relação combustível – ar, a linha vertical indica-nos a potência conseguida pelo motor com cada uma
das dosagens. O que interessa destacar agora neste gráfico é que a potência máxima deste motor
só se consegue com uma mistura com uma dosagem de 1:14, isto é, uma proporção de 14 unidades
de peso de ar por uma unidade de peso de gasolina. Vemos também neste gráfico como relações de
dosagem de 1:22 ou 1:7 já não dão praticamente potência, a primeira por excesso de ar e a segunda
por defeito. Este gráfico leva-nos, por fim, a um tema importante para todos os sistemas de
alimentação de gasolina.
Graf. 1.1 – Relação ar/gasolina com a potência
1.4.2 – MISTURAS RICAS E MISTURAS POBRES
A toda a mistura que contenha maior proporção de gasolina em relação ao ar chama-se mistura
rica, porque é rica em gasolina. Todas as relações de dosagem que estejam abaixo de 1:15 são
portanto misturas ricas, como 1:14, 1:13, 1:12, etc. O caso contrário, isto é a maior quantidade de ar
com respeito à mistura estequiométrica, origina uma mistura pobre. Assim, são misturas pobres as
proporções 1:16,1:17:1:18, etc. Dadas as condições de funcionamento dos motores de explosão, os
sistemas de alimentação, sejam de carburador ou de injecção a gasolina, têm de cumprir variações
da mistura de acordo com as condições de funcionamento e as solicitações pedidas ao motor pelo
condutor. Um sistema de carburação ou de injecção que fornecesse unicamente, em todos os
casos, uma mistura de 1:15, ainda que fosse muito económico e pouco poluidor, trabalharia num
motor com resposta muito lenta em determinados casos, com as consequentes dificuldades de
aceleração e potência máxima, sem falar do arranque a frio ou durante o aquecimento do motor. Em
linhas gerais, as misturas ricas são necessárias num motor a gasolina nos seguintes casos:
a) no arranque
b) na aceleração
c) ao pedir ao motor a potência máxima
Além disso, as misturas ricas são recentes e contribuem para um melhor funcionamento das válvulas,
por evitarem a sua combustão prematura nos motores a quatro tempos. No entanto, as misturas ricas
são tanto mais poluidoras quanto maior for a sua riqueza e também mais antieconómicas. Quanto às
misturas pobres, são desejáveis quando:
a) o motor se mantém a uma velocidade estável
b) quando se desacelera e/ou se trava
c) quando se trata de consumir o menos possível
A tudo isto há que acrescentar, no caso das misturas ricas, que são tanto mais importantes quanto
maior for o número de rotações do motor. Uma mistura de 1:14, fornece a sua maior potência ao motor
pelo facto de ter uma combustão muito mais rápida que a mistura 1:15. Não basta pois que a mistura
tenha todo o oxigénio necessário para uma combustão completa, é também necessário que a
combustão se possa efectuar num tempo inferior a um milissegundo, tempo de que dispõe um motor
quando trabalha à velocidade de 5000 rpm (rotações por minuto), tendo em conta que o tempo da
combustão se dá à volta de um sexto do curso do êmbolo.
1.4.3 – CONDIÇÕES DUM SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO
Relativamente à carburação ou alimentação de combustível para o motor, vemos que um sistema
deste tipo deve ter uma grande flexibilidade para um bom funcionamento em qualquer regime de
rotação do motor. Para que isto aconteça devem ser respeitados os seguintes pontos:
1. Teria que dispor de um sistema de medição do peso do ar da gasolina para que, em qualquer
condição, se conseguisse a dosagem adequada. Quanto ao ar, deveria poder medir a sua temperatura
e a altitude relativamente ao nível do mar. Quanto à gasolina, deveria igualmente ter-se em conta a
sua temperatura, que também a faz variar de peso. Com estes dados, teria de dispor de um sistema
que lhe permitisse modificar o fornecimento de gasolina com respeito ao ar, para manter sempre a
dosagem correcta que o motor requer em cada um dos seus múltiplos estados de funcionamento.
2. Deveria ter em conta a velocidade de rotação do motor para determinar a dosagem mais correcta em
cada caso, para conseguir maior rapidez de combustão, de acordo com o tempo de que se dispõe,
enriquecendo ligeiramente a mistura.
3. Deveria ter em conta a temperatura do motor, para se adaptar a dosagem ao regime de
funcionamento do motor. Um motor frio requer uma mistura muito mais rica no arranque e
progressivamente menor, até que consegue a temperatura mínima de funcionamento.
4. Deveria dispor de um analisador de gases de escape que fornecesse permanentemente informação
sobre as proporções poluidoras dos resíduos da combustão, para que se pudesse corrigir
imediatamente a dosagem, à medida que os resíduos ultrapassassem os limites autorizados.
1.5 – OS SISTEMAS DE INJECÇÃO
É de destacar a importante inovação que representa o facto de o fornecimento do combustível não ser
efectuado directamente através do ar, mas sim injectado independentemente do fluxo de ar que
entra pelo tubo de admissão. Com este sistema ficam eliminados todos os defeitos que o carburador
apresenta, no que diz respeito à inércia do ar em relação à gasolina.
Fig. 1.15 – Injecção mecânica de gasolina indirectamente para as câmaras de combustão. Este tipo de injectores
não tem qualquer comando eléctrico, sendo a pressão da gasolina a responsável pela abertura dos menores
injectores
Também não tem influência, neste sistema, a forma e comprimento dos tubos, porque o injector,
como se vê na figura 1.15, está colocado imediatamente depois da válvula de admissão e com o
jacto orientado para o ponto mais conveniente para a sua entrada no cilindro, quando a válvula de
admissão se abra. A presença de um injector para cada cilindro, disposição obrigatória nos sistemas
de injecção, elimina o defeito da alimentação irregular nos cilindros, que se pode observar em muitas
montagens com carburador. Com o contributo das grandes possibilidades da electrónica, os sistemas
de injecção de gasolina podem medir tudo o que seja necessário e obter as misturas com a
precisão devida, quando a injecção para cada cilindro for regulada por uma unidade electrónica
equipada com todos os sensores indicados para uma dosagem tão precisa. Esta tendência está já a
ser observada nos sistemas mais sofisticados levados a cabo pela importante pela empresa
BOSCH, havendo porém outras marcas que estão a seguir o mesmo caminho. A presença da
electrónica na injecção de gasolina abriu a estes sistemas a possibilidade de conseguir resultados
muito satisfatórios e um caminho esperançoso para obter uma dosagem perfeita. Sistemas como o
MOTRONIC da BOSCH, que inclui no mesmo comando electrónico dois sistemas que comandam
simultaneamente os processos de injecção e ignição, estão a dar bons resultados no que diz respeito
ao aumento de potência e economia de combustível dos motores.
2 – SISTEMAS DE INJECÇÃO
2.1 – CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE INJECÇÃO A GASOLINA
Se fizermos uma classificação dos sistemas de injecção de gasolina que se encontram actualmente
montados nos motores dos automóveis, veremos que terá de se destacar, em primeiro lugar, o
sistema utilizado para o controlo do doseamento. Neste ponto de vista, temos os sistemas de
injecção mecânicos e os sistemas de injecção electrónicos. Evidentemente que há uma série de
elementos comuns aos dois sistemas, mas é determinante da própria natureza do sistema a forma
como se realiza o controlo do doseamento. Vamos analisar apenas os sistemas desenvolvidos pela
empresa BOSCH por serem os mais vulgares sendo todos os outros sistemas produzidos por outras
marcas, desenvolvidos através destes. Por enquanto, para clarificar ideias e conhecer as siglas que
nos seus sistemas utiliza a BOSCH, vamos referir, na tabela que se segue, a origem de cada um
dos sistemas Jetronic, que são a base da produção da empresa alemã.
Sistema mecânico K – JETRONIC
Sistema misto KE - JETRONIC
Sistema electrónico D – JETRONIC
L – JETRONIC
LE – JETRONIC
LE1 – JETRONIC
LE2 – JETRONIC
LE3 – JETRONIC
LH – JETRONIC
É conveniente lembrar estas siglas de cada um dos sistemas para ter rapidamente uma orientação
sobre a forma – mecânica ou electrónica - do seu controlo. Entre os sistemas electrónicos, há-os de
maior ou menor complexidade.
Tab. 2.1 – Classificação dos diferentes sistemas de injecção
Também há que referir a existência de sistemas dificilmente enquadrados numa tabela como esta. Por
exemplo temos o KE – Jetronic, que é um sistema misto no qual a electrónica introduz alguns
melhoramentos no sistema clássico mecânico próprio de todos os K – Jetronic. Por outro lado, a
casa BOSCH fabrica também um sistema muito completo que inclui todo o circuito de ignição. Uma
unidade electrónica de controlo tem a missão de distribuir ordens, de acordo não só com o que diz
respeito à injecção de gasolina, mas também à produção e momento da faísca. Este sistema tem o
nome de Motronic e engloba alta tecnologia, indo além do que se costuma entender por injecção de
gasolina.
Fig. 2.1 – Sistema Lucas de injecção mecânica
Fig. 2.2 – Sistema Lucas de injecção BOSCH
Por último, é de referir outro sistema de alimentação de combustível designado por Mono – Jetro-
nic, que engloba as características de um carburador e de um sistema de injecção, estando no limite
entre os dois sistemas, se bem que, siga a mesma filosofia da injecção de gasolina, uma vez que a
mistura não é produzida pela queda de pressão do ar sobre um tubo de saída, mas sim por injecção
da quantidade de gasolina precisa por parte deste tubo, de acordo com a passagem de ar. Este
sistema é difícil de incluir na tabela anterior, mesmo quando a electrónica facilita o seu funcionamento.
2.2 – SISTEMAS MECÂNICOS
Vamos começar por analisar os sistemas de injecção a gasolina mecânicos, focando desde já no
sistema K – Jetronic por ser o mais simples e por constituir um exemplo muito compreensível, junta a
popularidade que o seu preço, muito acessível, lhe proporcionou. Desta forma, são muitos os
automóveis que levam ( i ) entre as suas letras de identificação (letra que se refere aos motores
equipados com injecção) e que possuem este sistema.
2.2.1 – INJECÇÂO MECÂNICA
A princípio, a injecção de gasolina foi aplicada somente em motores de corrida de automóveis de
competição, depois de ter sido implementado nos aviões de combate da segunda grande guerra. A
figura 2.3 mostra um motor de um carro de corrida de fórmula 1, um pouco antigo, mas gerido por
um sistema de alimentação por injecção de gasolina.
Fig. 2.3 – Motor de oito cilindros em V utilizado num Brabham F1
Entre os construtores europeus, a firma Mercedes equipa o seu famoso automóvel grande turismo
300SL com um sistema de injecção, o mesmo se podendo dizer da firma inglesa Jaguar, assim
como a GM (General Motors), que equipa o seu Corvette – Chevrolet com este sistema. As vantagens
principais da injecção de gasolina sobre o sistema de carburador são: A economia de combustível,
menor sensibilidade nas variações de temperatura e nos climas de grande altitude, sensibilidade das
acelerações para o seu bom funcionamento, menos exigências nas características de pureza do
combustível, etc. Como pode ver-se na figura 2.4, o sistema de injecção consiste em mandar a
gasolina para um injector, por meio de uma bomba injectora, tal como acontece com a alimentação
Diesel.
Fig. 2.4 – Circuito elementar da injecção de gasolina
Esta gasolina, perfeitamente pulverizada, mistura-se com o ar na conduta de admissão. A aceleração
da bomba consegue-se por meio do pedal do acelerador, que actua simultaneamente sobre a
quantidade de líquido combustível injectado e a entrada de ar, razão pela qual há uma regulação
perfeita da mistura. Com efeito, a alto regime de rotação do motor, precisa-se de uma mistura mais
rica, pelo que a bomba injectora possui uma abertura maior em relação à entrada de ar. Desta forma
pode conseguir-se uma mistura de proporção variável para cada número de rotações e portanto
produzi-la com a riqueza e dosagem óptimas em cada momento determinado, com o que o
funcionamento do motor pode realizar-se sempre nas condições mais favoráveis. Na figura 2.5 pode
observar-se o esquema de um sistema de injecção de gasolina cujo funcionamento é totalmente
mecânico.
Fig. 2.5 – Sistema de injecção American Bosch
No ponto 1 pode observar-se o depósito de combustível, o qual, é accionado pela bomba de
combustível eléctrica (2) e depois de passar pelo filtro (3), encontra uma passagem que o conduz
à bomba injectora (4). Desta bomba de injecção, o combustível passa para o injector (5), muito perto
da válvula de admissão. Pelo ponto (6), o combustível em excesso retorna ao depósito (1). No ponto 7
encontram-se os elementos de dosagem, ou seja, os que produzem a regulação da mistura. Estes
elementos são accionados pelo pedal acelerador (8). No ponto 9 observa-se o regulador de ralenti e
em 10, um termóstato que, de acordo com a temperatura do escape, a cujo tubo está encostado
produz alterações num excêntrico que regula a entrada de ar. Em 11 pode ver-se o tubo do regulador
de dosagem, do qual nos ocuparemos de seguida.
Fig. 2.6 – Accionamento da bomba do injector de gasolina do sistema American Bosch
O funcionamento da bomba injectora pode compreender-se observando a figura 2.6, onde
representamos um esquema do seu funcionamento. Por 9 dá-se a entrada do carburador na bomba,
que inunda toda a câmara. O êmbolo (8) está animado de um movimento oscilatório constante. Por A
penetra o líquido no interior da pequena câmara formada dentro do cilindro B. A força com que é
impulsionado o combustível faz a válvula (10), por onde penetra até 12 cuja conduta irá parar ao
motor, passando antes pelo injector. O resto dos mecanismos que apreciamos na figura 2.6
correspondem ao sistema de dosagem. Pela conduta (1) tornam-se sensíveis às depressões do
motor que fazem oscilar o êmbolo (3), devidamente protegido pela mola (2). Estas depressões
provocam o movimento da biela (4), que actua sobre o cilindro B por meio de 5,6,7,produzindo-lhe
ligeiros deslocamentos, em virtude dos quais a câmara de contenção do carburante aumenta ou
diminui, conseguindo-se assim, dosear a mistura constantemente, de acordo com as necessidades
sempre diferentes do motor.
2.2.2 – SISTEMA ROBERT BOSCH
A empresa Bosch, desde à muito tempo que se especializa no fabrico de sistemas de alimentação por
injecção, especialmente no fabrico de bombas injectoras para motores Diesel.
Aplicando tecnologias semelhantes ao motor Diesel, a Bosch criou um sistema de injecção a
gasolina inspirado directamente no processo utilizado para estes motores. Na figura 2.7 pode
observar-se os movimentos do êmbolo para a recolha e expulsão do combustível. Como se pode
constatar, trata-se de um sistema bastante semelhante às bombas injectoras dos motores Diesel.
Fig. 2.7 – Esquema da bomba Robert Bosch para injecção a gasolina
À semelhança dos sistemas diesel, esta bomba possui tantos pequenos impulsores ou pistões
quantos os cilindros que terá de alimentar no motor. Estes impulsores são accionados por um
excêntrico, o qual é ligado mecanicamente à cambota que sincronamente, injecta combustível para o
cilindro certo. A figura 2.8 representa um sistema de injecção destes, aplicado a um motor de
competição.
Fig. 2.8 – Esquema do sistema Robert Bosch aplicado a um motor Mercedes
Um dos grandes inconvenientes deste sistema consiste no preço da bomba de injecção e de todos os
órgãos das bombas Diesel e ainda um sistema de lubrificação especial uma vez que o funcionamento
da bomba com gasolina não é o mesmo que com o Diesel. Com efeito, o gasóleo possui, por si
mesmo, propriedades lubrificantes, o que não acontece com a gasolina, que, pelo contrário, dado o
seu poder deslubrificante, favorece o desgaste rápido das peças da bomba levando à gripagem dos
pequenos pistões. Por este motivo as injecções caíram facilmente em desuso.
2.2.3 – SISTEMA LUCAS
Este sistema é de origem inglesa e foi criado pela Lucas, equipado em alguns modelos Jaguar. Nele,
uma bomba de alimentação movida por um motor eléctrico aspira a gasolina de uma cuba e lança-a
sob pressão para um distribuidor rotativo, accionado também pelo motor. Este distribuidor alimenta os
injectores e a quantidade de carburante é regulada em função da quantidade de ar aspirado.
Também existe um dispositivo de regulação manual que permite regular a pressão e portanto a
saída da gasolina em função da temperatura exterior e da altitude. O excesso de gasolina é repelido
pela bomba injectora e não é utilizado pelo distribuidor regressando de novo ao depósito de gasolina.
À saída da bomba, uma válvula de mola calibrada produz uma pressão de 7kg/cm2. Um dos
mecanismos mais curiosos deste sistema é o regulador de mistura.
Fig. 2.9 – Sistema Lucas de injecção de gasolina
A figura 2.9 representa um esquema de funcionamento desta válvula. Através do ponto 33 penetra à
pressão o carburante, que desloca o pistão móvel (32) até ao amortecedor (26). Com o movimento do
pistão (32) descobrem-se uns orifícios que deixam passagem livre à gasolina até à conduta (34) e dali
ao injector (7). Em (44) observamos a conduta de depressão do tubo de admissão, que, como no caso
da injecção American Bosch, põe em movimento o êmbolo (30), o qual comanda o cone (29), que na
sua maior ou menor altura rectifica a posição do amortecedor (26) e com isto reduz o curso do êmbolo,
o qual, ao ficar reduzido, deixa a descoberto menor quantidade de orifícios. Conforme a altura do cone,
assim é maior ou menor a quantidade de gasolina injectada.
2.2.4 – SISTEMA RAMJET CHEVROLET
Este sistema foi criado pela Rochester Products Division, da GM (General Motors), e constitui um
sistema original e simples de injecção contínua. A figura 2.10 mostra todo o funcionamento do
sistema.
Fig. 2.10 – Sistema de injecção de gasolina Ramjet
A alimentação de combustível faz-se por um sistema normal de bomba eléctrica, chegando por A ao
interior de uma cuba onde a bóia (B) mantém um nível constante por um sistema semelhante ao da
cuba do carburador. Dentro do nível da gasolina podem apreciar-se as duas engrenagens rotativas
da bomba (C), que lançam a gasolina a grande pressão pelo interior da conduta (D) para uma mola
de bola (E), cuja pressão o carburante tem de vencer. Uma vez chegado ao depósito (F), segue a
conduta (G), que o transporta ao distribuidor e dali ao injector correspondente. A regulação da
mistura produz-se quando o motor tem uma depressão e esta transmite-se por meio de H até à
parte superior do dispositivo, onde um diafragma (K), ao produzir-se o vácuo, eleva a agulha (J). A
citada agulha tende a deslocar-se pela alavanca (I), actuando sobre o êmbolo (F) e produzindo um
deslocamento para baixo que fecha a entrada da conduta (G). Então o carburante vê-se obrigado a
voltar por L à entrada (A). A maior ou menor obstrução do Êmbolo (F), em virtude da membrana
(K), serve para regular a mistura de combustível – ar que há-de penetrar no interior dos cilindros.
Fig. 2.11 – Sistema de injecção mecânica Kuglefischer
2.2.5 – SISTEMA K - JETRONIC
O sistema K-Jetronic tem comando de controlo que actua por procedimentos mecânicos e hidráulicos,
e de uma forma muito esquemática o seu funcionamento é o seguinte: Começando por controlar por
um lado o caudal de ar, e por outro o fluxo de gasolina, até chegar à passagem intermédia de
regulação da mistura, o sistema K retira o combustível do depósito por meio de uma bomba eléctrica
a gasolina rotativa e de funcionamento continuo, para que de imediato e com uma pressão constante,
passe a um acumulador ou válvula capaz de manter a pressão no circuito, inclusive com o motor
parado. De seguida, um filtro impede a passagem das impurezas que a gasolina possa ter, e esta,
uma vez filtrada e depois de ter sofrido uma importante elevação de pressão, passa para as condutas
do regulador da mistura. O sistema K – Jetronic é um sistema de injecção mecânico, pelo qual os
injectores injectam constantemente, sendo portanto um sistema de injecção contínua onde os
injectores pulverizam constantemente o combustível para os cilindros.
Fig. 2.12 – Componentes que constituem o sistema de injecção K-Jetronic
Este sistema de injecção não necessita de qualquer accionamento por parte do motor. O volume de ar
aspirado pelo motor é medido num regulador de mistura constituído por um medidor de caudal de ar e
um distribuidor de débito de combustível passando depois pelo colector de admissão e
consequentemente para o motor. O distribuidor de débito de combustível, ligado ao medidor de caudal
de ar, distribui aos injectores, sem função do volume de ar aspirado, a quantidade de gasolina de
que o motor necessita para o regime de funcionamento respectivo. O ar pelo motor é purificado pelo
filtro de ar, passando depois pelo medidor de caudal. A passagem de ar pelo medidor faz levantar
um disco deflector que permite a admissão de ar para o colector. Com o motor no regime de ralenti e
à temperatura normal de serviço, o ar passa pela secção de derivação de ralenti “BY-PASS”, na
falange de montagem da borboleta, instalada no colector de admissão. Durante a fase de
aquecimento, o ar adicional necessário passa por uma válvula de ar adicional que promove uma
derivação em relação à borboleta. Em todos os outros regimes de funcionamento o ar passa pela
borboleta mais ou menos aberta, sendo então distribuído aos diversos cilindros. Uma bomba accionada
electricamente aspira o combustível do depósito através de um filtro primário instalado na tubagem e
impulsiona-o através de um acumulador e filtro, para o distribuidor de débito. Aqui é determinada a
quantidade de combustível necessária, a qual é conduzida para os injectores através de tubos de
injecção. Os injectores com apoios em borracha estão situados na junção no colector de admissão e
injectam continuamente a gasolina na proximidade das válvulas de admissão. Os injectores pulverizam o
combustível por acção mecânica de pressão não existindo qualquer outra ordem exterior.
1. Depósito de combustível; 2. Electrobomba de combustível; 3. Filtro de combustível; 4. Acumulador de combustível; 5.
Regulador de pressão do sistema; 6. Sonda volumétrica de ar com prato; 7. Distribuidor-dosificador; 8. Regulador de pressão de
comando; 9. Injector; 10. Colector de admissão; 11. Injector de arranque a frio; 12. Borboleta do acelerador; 13. Válvula de ar
adicional; 14. Interruptor térmico de tempo; 15. Distribuidor de ignição; 16. Relé de comando; 17. Interruptor de ignição e arranque;
18. Bateria
Fig. 2.13 – Sistema de injecção K-Jetronic
A gasolina encontra em primeiro lugar um regulador de pressão de alimentação que se encarrega de
manter a pressão num valor regular que se situa nas 5 atmosferas. Dentro das condutas do regulador
da mistura está o dosificador/distribuidor que cumpre a função de regular a quantidade de
combustível que vão introduzir os injectores nas condutas de admissão, sempre de acordo com o
medidor de caudal de ar. O ar chega ao regulador de mistura através de um filtro, cuja passagem está
regida por uma válvula (borboleta) que controla a depressão que se forma no colector de admissão,
de modo parecido ao que acontece nos carburadores. A borboleta regula a passagem do ar,
enquanto que o medidor do caudal o quantifica para dar a informação ao regulador da mistura de
modo que este, por sua vez, ordene ao dosificador/distribuidor, a quantidade necessária de
gasolina a injectar nos colectores de admissão. Este sistema não necessita de qualquer accionamento
por parte do motor. Neste sistema os injectores pulverizam o combustível continuamente estando
sempre abertos desde o momento que o motor dá início ao seu funcionamento.
2.2.5.1 - O MEDIDOR DE CAUDAL DE AR
O medidor de caudal de ar faz parte do regulador de mistura. É composto pelo difusor de ar, disco
deflector fixo a uma alavanca. Esta alavanca gira em torno de um ponto de apoio ou fulcro. O próprio
peso do disco deflector e da alavanca são compensados por meio de um contrapeso. A secção de
abertura de alívio tem como função permitir a passagem (retorno) do ar no caso de explosão no
colector de admissão. Uma mola assegura o posicionamento correcto do disco deflector quando o
motor está parado. O medidor de caudal de ar encontra-se na “corrente” de ar aspirado logo após o
filtro.
1. Difusor de ar
2. Disco deflector
3. Secção de abertura de alívio
4. Parafuso de afinação de CO
5. Contrapeso
6. Fulcro
7. Alavanca
8. Mola
Fig. 2.14 – Medidor de caudal de ar do sistema K-Jetronic
O volume de ar aspirado pelo motor, levanta o disco sendo a folga anelar entre este e o difusor
directamente proporcional à quantidade de ar admitida. Para a dosificação correcta do combustível, a
quantidade de ar terá de ser transmitida ao distribuidor de débito para que este possa dosear a
quantidade exacta de gasolina em função do volume de ar determinado. Este processo é realizado
pelo êmbolo de comando, que, por um lado sob a força de impulsão da alavanca e por outro lado
mediante a força exercida pela pressão da gasolina sobre o topo do êmbolo, é correctamente
doseada a quantidade de gasolina a injectar.
A – Pequena quantidade de ar admitido, o disco deflector levanta um pouco
B – Grande quantidade de ar admitido. O disco deflector levanta mais
Fig. 2.15 – Variação da quantidade de ar admitido em função
A força hidráulica que actua sobre o êmbolo por pressão de comando, e opõe-se à força exercida
pela alavanca, directamente ligada ao disco deflector. O curso de deslocamento do disco regula o
curso do êmbolo determinando assim o débito de combustível para os injectores.
Fig. 2.16
2.2.5.2 – A BOMBA DE ALIMENTAÇÃO DE COMBUSTÍVEL
A bomba de gasolina é uma bomba de rolos com um débito de cerca de 120 litros por hora,
accionada por um motor eléctrico com rotor bobinado, convencional, onde o fluido combustível
atravessa todo o corpo do motor até sair da bomba.
Fig. 2.17 – Bomba de combustível
Tanto o induzido como o indutor do motor eléctrico, bem como as escovas e o comutador é banhado
por gasolina sem o risco de uma faísca, no seu interior, poder inflamar o fluido combustível uma vez
que a bomba contém na entrada e na saída, válvulas que permitem que o circuito de combustível se
encontre devidamente isolado do ar. Na periferia do disco rotor há cinco entalhes em forma de bolsa,
em cada um dos quais se encontra um rolo.
Fig. 2.18 – Bomba de combustível em corte onde se pode observar o fluxo de gasolina através do corpo da
bomba
Sob a acção da força centrífuga, os rolos são empurrados para fora. Devido à excentricidade entre a
câmara da bomba e o disco rotor verifica-se o aumento do volume na entrada e a consequente
redução na saída obtendo-se o efeito de bombagem desejado. Todo o conteúdo interno da bomba,
como as peças do motor eléctrico, é banhado pelo combustível. Graças à falta de oxigénio e aos
espaços relativamente pequenos da bomba, não há qualquer perigo de explosão. Duas válvulas de
sobrepressão, uma na entrada e outra na saída, interrompem o circuito entre os lados de aspiração e
de pressão, quando a pressão, por exemplo, sobe excessivamente, em caso de avaria do regulador
de pressão. Uma válvula de retenção permite manter uma certa pressão residual no sistema ao ser
desligado o motor.
1. Entrada de gasolina
2. Disco rotor
3. Rolo
4. Carcaça
5. Saída de gasolina
Fig. 2.19 – Bomba centrífuga de combustível
1. Entrada de gasolina à pressão da bomba
2. Anel de vedação do êmbolo
3. Retorno ao depósito
4. Êmbolo
5. Mola
Fig. 2.20 – Regulador de pressão
Fig. 2.21 – Pormenor alargado do regulador de pressão
2.2.5.3 – O ACUMULADOR DE PRESSÃO DE COMBUSTÍVEL
O acumulador de pressão está montado na tubagem de pressão à saída da bomba de alimentação.
É uma cápsula constituída por duas câmaras separadas por um diafragma. A câmara da mola e a
câmara de acumulação têm três funções a desempenhar:
Fig. 2.22 – Acumulador de pressão de gasolina
1. A partir do momento em que a bomba de alimentação começa a funcionar, a câmara de
acumulação enche-se, a mola do diafragma fica sob tensão, o que atrasa, por um curto espaço de
tempo, a acumulação da pressão no sistema. Este atraso vai permitir que a pressão se manifeste
primeiramente na parte superior do êmbolo de comando do distribuidor / dosificador de combustível,
pressionando-o no sentido descendente, se não se encontrar já na posição inicial.
2. Tem como segunda função neutralizar (amortecedor) os impulsos de bombagem de gasolina, por
meio de uma haste amortecedora incorporada.
3. Permite manter o sistema sob pressão durante algum tempo, após a paragem do motor, o que
reduz a formação de bolhas de ar, garantindo um bom comportamento do arranque em quente.
1. Câmara da mola
2. Mola
3. Diafragma
4. Entrada de combustível
5. Encosto do diafragma
6. Saída de combustível
7. Carcaça
8. Câmara de acumulação
9. Carcaça
Fig. 2.23 – Acumulador em funcionamento normal não acumulando combustível
Fig. 2.24 – Acumulador em posição de percurso máximo, enchimento máximo da câmara de combustão
2.2.5.4 – O FILTRO DE COMBUSTÍVEL
É uma peça de consumo (não recuperável) montada entre o acumulador de pressão e o distribuidor
de gasolina. É composto por um filtro de papel e um filtro de rede muito fina, que retém quaisquer
partículas de papel que tenham podido desprender-se. Ambos os elementos se encontram alojados
num invólucro único. Ao proceder-se à sua substituição há que atender ao sentido de circulação do
combustível, impresso na caixa do próprio filtro.
Fig. 2.25 – Filtro de combustível
2.2.5.5 – O DISTRIBUIDOR / DOSIFICADOR DE COMBUSTÍVEL
O distribuidor / dosificador é outro elemento que juntamente com medidor de caudal, forma o já
conhecido regulador de mistura. O distribuidor / dosificador compõe-se de uma carcaça dividida em
duas metades, separadas por um diafragma de aço.
Fig. 2.26 – Funcionamento do distribuidor/dosificador de combustível
Fig. 2.27 – Circuito de pressão de comando do sistema de injecção
O combustível entra primeiro nas câmaras inferiores fluindo em seguida ao longo do êmbolo de
comando segundo a posição do mesmo e consequente secção das fendas de estrangulamento para
as câmaras superiores. As câmaras inferiores e superiores, o diafragma em aço e a mola constituem
as válvulas de pressão diferencial.
Fig. 2.28 – Diferentes estados de funcionamento da válvula de doseamento de combustível injectado
Estas válvulas de sede plana são introduzidas à pressão na parte superior do dosificador e têm
como função manter uma diferença de pressão constante nos estrangulamentos de comando,
independentemente da pressão do sistema e do volume de débito de combustível. Esta quebra de
pressão é de 0,1 bar. Se a pressão for igual nas câmaras superiores e inferiores as válvulas são
fechadas pelo diafragma. É por esta razão que se torna necessário existir sempre uma certa quebra
de pressão de forma a afastar o diafragma das sedes plana. Por isso é montada uma mola helicoidal,
rigorosamente calibrada, em cada válvula. Assim o doseamento de combustível fica dependente
apenas da secção de abertura dos estranguladores de comando.
1. Corpo do doseador
2. Distribuidor
3. Filtro
4. Filtro com separador
Fig. 2.29 – Peças do doseador – distribuidor de um sistema K-Jetronic
2.2.5.6 – VÁLVULA DE PRESSÃO DIFERENCIAL
Posição do diafragma com grande quantidade de combustível a ser injectada. Se ao acelerar, fluir mais
combustível através dos canais doseadores para as câmaras superiores, a pressão ali, aumenta
momentaneamente.
Fig. 230 – Válvula de pressão diferencial
O diafragma adopta uma posição mais côncava, aumentando também a superfície de abertura das
válvulas de pressão diferencial, até que a diferença de pressão, que é determinada pela mola (0,1
bar) permaneça constante. Se fluir menos combustível, o diafragma retoma a sua posição,
diminuindo a secção de abertura das válvulas, até que, de novo, a pressão diferencial determinada
pela tensão da mola seja 0,1 bar. Todo este processo determina um equilíbrio de forças no
diafragma e que mantém, qualquer que seja a carga no motor.
NOTA: O curso do diafragma é de apenas alguns centésimos de milímetro.
2.2.5.7 – O DISPOSITIVO DE ARRANQUE A FRIO
Ao arrancar em frio e por forma a ultrapassar o maior valor de atrito presente num motor que ainda
não atingiu a sua temperatura normal de funcionamento, é necessário uma mistura de ar/ gasolina
mais rica. Durante o processo de arranque a baixas temperaturas é activado o dispositivo de arranque
a frio que é constituído pelo interruptor térmico temporizado, e pelo injector de arranque a frio.
Fig. 2.31 – Circulação de combustível na situação de arranque a frio
1. Ligação eléctrica
2. Entrada de combustível
3. Armadura electromagnética
4. Solenoíde
5. Pulverizador
Fig. 2.32 – Injector de arranque a frio
Do injector a arranque a frio não é exigida uma grande precisão relativamente aos períodos de
abertura e fecho, dado ser comandada pelo interruptor térmico temporizado, através do relé durante o
processo de arranque. O que interessa principalmente é haver uma pulverização muito fina e esta
obtém-se fazendo passar o combustível pela sede da válvula, ao longo do induzido, através de dois
orifícios, um transversal e um longitudinal para o pulverizador rotativo. No pulverizador, o combustível é
posto em rotação por dois furos de entrada tangenciais, deixando o combustível perfeitamente
atomizado sob a forma de um cone de 90º.
2.2.5.8 – O INTERRUPTOR TÉRMICO TEMPORIZADO
Quando se arranca um motor frio, fornece-se tensão ao injector de arranque a frio e ao interruptor
térmico temporizado através do interruptor da chave de ignição.
1. Ligação eléctrica
2. Cabeça sextavada
3. Lâmina do bi-metálico
4. Filamento
5. Contacto
Fig. 2.33 – Interruptor térmico temporizado
Se o processo de arranque demorar mais de 8 a 15s, o interruptor térmico de tempo desliga o
injector de arranque a frio evitando-se assim que o motor se “afogue” em combustível. Neste caso o
interruptor térmico temporizado desempenha a função de comando do injector de arranque a frio.
Quando a temperatura do motor estiver acima dos 35ºC, na altura de arranque o interruptor térmico
temporizado já terá aberto a ligação para o injector de arranque a frio deixando este de injectar
combustível extra.
2.2.5.9 – A VÁLVULA DE AR ADICIONAL
Esta válvula permite a passagem de ar em derivação à borboleta durante o arranque a frio e na
fase de aquecimento. A secção de passagem é comandada por um disco em contacto com uma
mola bimetálica que é aquecida electricamente. Em frio está aberta a secção de passagem máxima
que vai fechando gradualmente à medida que o motor aquece. Está montada num ponto do motor
característico quanto ao processamento da temperatura.
Fig. 2.34 – Válvula de ar adicional
1. Lâmina bimetálica
2. Resistência eléctrica
2. Obturador
4. Conduta de ar
Fig. 2.35 – Esquema do interior de uma caixa-de-ar adicional
2.2.5.10 – O REGULADOR DA PRESSÃO DE COMANDO
O regulador da pressão de comando regula a pressão de comando que actua no topo do êmbolo do
dosificador, em função da temperatura e da pressão no colector de admissão. A caixa deste regulador
contém um diafragma que está posicionado entre o canal de pressão de gasolina vindo do
dosificador e o canal de retorno de combustível ao depósito. O diafragma está sob tensão de duas
molas, através de uma cavilha. A mola exterior está apoiada na base da caixa e a mola interior apoia-
se num segundo diafragma que está exposto de um lado à pressão atmosférica e do outro lado à
pressão ou vácuo do colector de admissão. O regulador inclui ainda uma lâmina bimetálica aquecida
electricamente apoiada no prato das duas molas.
1. Lâmina bi-metálica
2. Ligação eléctrica
3. Tomada de pressão do colector de admissão
4. Retorno ao depósito
5. Diafragma
6. Entrada de combustível
7. Cavilha
8. Mola exterior
9. Mola interior
10. Tomada de ar
11. Diafragma
Fig. 2.36 – Regulador de pressão de comando
O combustível à pressão normal da bomba desviado através de um orifício de estrangulamento
existente no diafragma de aço do dosificador é dirigido por meio de um canal para a parte superior
deste. Ao mesmo tempo a pressão que actua no topo do êmbolo é comunicada também ao regulador
de pressão de comando.
FUNCIONAMENTO EM FRIO
Com o motor frio, a lâmina bi-metálica pressiona o prato das molas permitindo a distensão do
diafragma do regulador e por consequência o retorno de combustível ao depósito o que se traduz
numa redução de pressão de comando. Esta redução de pressão na parte superior de êmbolo
implica, para um mesmo volume de ar aspirado, um deslocamento maior do êmbolo do dosificador
com o subsequente enriquecimento da relação ar/gasolina.
Fig. 2.37 – Regulador de pressão de comando com o motor quente
FASE DE AQUECIMENTO
À medida que a lâmina bi-metálica vai aquecendo electricamente, a cavilha sob tensão das molas,
pressiona o diafragma no sentido de bloqueio. Assim o retorno de combustível ao depósito diminui. A
pressão de comando aumenta e com ela a força contrária exercida sobre a alavanca do disco
deflector, empobrecendo a mistura.
Fig. 2.38 – Regulador de pressão de comando com o motor frio
Fig. 2.39 – O regulador corta o fluxo de combustível fazendo aumentar o valor da pressão de comando no
distribuidor/doseador
2.2.5.11 – OS INJECTORES
Abrem automaticamente a cerca de 3,3 bar de sobrepressão, não tendo, qualquer função de
doseamento abrindo, simplesmente, quando a pressão chega à pressão referida. Como já foi dito,
os injectores pulverizam o combustível continuamente, penetrando a gasolina nas câmaras de
combustão quando a respectiva válvula de admissão abre.
1. Cápsula do injector
2. Filtro
3. Pulverizador
4. Sede do injector
Fig. 2.40 – Injector mecânico do sistema K-Jetronic
2.3 – O CIRCUITO ELÉCTRICO
Se o motor pára e a ignição continuar ligada, a bomba eléctrica de combustível desliga-se, por
razões de segurança. O sistema K – Jetronic está equipado com um número de componentes
eléctricos, tais como bomba eléctrica, regulador de aquecimento, válvula de ar adicional, injector de
arranque a frio, interruptor térmico de tempo. O accionamento destes componentes é comandado por
um relé de comando que por sua vez é ligado pelo interruptor de ignição. Para além das suas
funções de comutação o relé de comando possui também uma função de segurança. Quando se
arranca um motor frio, fornece-se tensão ao injector de arranque a frio e ao interruptor térmico de
tempo de tempo através do borne 50 do interruptor da ignição. Se o processo de arranque demorar
mais de 8 a 15 segundos, o interruptor térmico de tempo desliga o injector de arranque a frio
evitando-se assim que o motor encharque. Neste caso o interruptor térmico de tempo desempenha
uma função de temporizador. Se a temperatura do motor estiver acima do 35º C, na altura do
arranque, o interruptor térmico de tempo já terá aberto a ligação para o injector de arranque a frio
que como resultado não injecta combustível. Neste caso, o interruptor térmico de tempo desempenha
a função de interruptor térmico. Por outro lado, o interruptor de ignição de arranque fornece tensão
ao relé de comando que liga mal o motor começa a rodar. A rotação aplicada ao motor através do
motor de arranque é suficiente para accionar o relé uma vez que a bobine de ignição, através do
terminal fornece impulsos ao relé. Estes impulsos são processados por um circuito electrónico
situado no relé de comando que liga após o primeiro impulso e aplica tensão à bomba de
combustível, à válvula de ar adicional e ao regulador de aquecimento. O relé de comando mantém-
se ligado enquanto a ignição estiver ligada e o motor estiver em andamento. Se os impulsos do
terminal 1 da bobina de ignição pararem devido ao motor ter parado, por exemplo, em caso de
acidente, o relé de comando desliga aproximadamente 1 segundo após a recepção do último
impulso. Este circuito de segurança evita que a bomba de combustível debite combustível quando a
ignição está ligada mas o motor não está em andamento. Arrancando com o motor frio, o injector de
arranque a frio e o interruptor térmico de tempo estão ligados. O motor gira (os impulsos são
captados do terminal 1 da bobina de ignição). O relé de comando, a bomba eléctrica de combustível,
a válvula de ar adicional e o regulador de aquecimento estão ligados.
Fig. 2.41 – Circuito eléctrico do sistema de injecção K-Jetronic
O interruptor térmico temporizado comanda a ligação do injector de arranque a frio em função da
temperatura do líquido refrigerante. Partindo de uma temperatura de 20º o injector deve injectar durante
12 segundos. O período de injecção decresce linearmente até +35ºC. acima desta temperatura, ou
depois de ultrapassada uma determinada temperatura durante o processo de arranque, (longo
período de arranque), com a consequente abertura dos contactos do interruptor térmico temporizado,
a injecção adicional cessa.
Índice0 – INTRODUÇÃO.......................................................................................................................................1
1– INJECÇÃO DE GASOLINA.......................................................................................................................1
1.1– ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA DE INJECÇÃO DE GASOLINA.....................................................1
1.2 – INJECÇÃO INDIRECTA E DIRECTA, CONTÍNUA E DESCONTÍNUA......................................................4
1.2.1 – INJECÇÃO INDIRECTA.............................................................................................................6
1.2.2 – INJECÇÃO DIRECTA.................................................................................................................7
1.3 – MODO DE INJECÇÃO......................................................................................................................7
1.4 – COMPONENTES BÁSICOS DE UM SISTEMA DE INJECÇÃO.............................................................11
1.4.1 – PREPARAÇÃO DA MISTURA AR/GASOLINA...........................................................................12
1.4.2 – MISTURAS RICAS E MISTURAS POBRES................................................................................13
1.4.3 – CONDIÇÕES DUM SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO....................................................................14
1.5 – OS SISTEMAS DE INJECÇÃO..........................................................................................................15
2 – SISTEMAS DE INJECÇÃO.....................................................................................................................16
2.1 – CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE INJECÇÃO A GASOLINA..........................................................16
2.2 – SISTEMAS MECÂNICOS................................................................................................................20
2.2.1 – INJECÇÂO MECÂNICA...........................................................................................................20
2.2.2 – SISTEMA ROBERT BOSCH.....................................................................................................23
2.2.3 – SISTEMA LUCAS....................................................................................................................24
2.2.4 – SISTEMA RAMJET CHEVROLET..............................................................................................25
2.2.5 – SISTEMA K - JETRONIC..........................................................................................................26
2.3 – O CIRCUITO ELÉCTRICO................................................................................................................42