O setor automobilístico, desde sua criação, encontra-se em constante evolução tecnológica para de garantir melhores performances para os veículos. Uma mudança relevante foi a troca do carburadores pela injeção eletrônica. Mas você sabe o que tudo isso significa? Hoje, falaremos sobre o sistema de alimentação de combustível dos motores.
Para dar a partida em um motor, é necessário que ocorra a combustão, reação exotérmica em que o comburente (ar) reage com o combustível a partir de uma faísca, responsável por dar início a tal processo. Para que ocorra a combustão de maneira adequada e sem desperdício, é imprescindível que a dosagem desse fluido ativo seja controlada por um dispositivo. É necessário, também que esse dispositivo introduza o combustível no interior cilindro do motor para dar início a combustão. Dessa maneira, existem duas principais alternativas possíveis de inserir o combustível que serão abordadas a seguir: por meio do carburador ou por meio da injeção eletrônica.
Um pouco de história
Sabemos que todos os motores de combustão precisam de combustível e ar para funcionar e, para aproveitar o melhor da combinação dos dois, utilizamos uma relação de ar combustível para a mistura. Se utilizamos uma relação, algo tem que manter esta, e este é o trabalho do carburador! Ele faz este trabalho mecanicamente, pois antigamente não haviam componentes capazes de regular tal relação de outra forma.
O carburador foi inventado em 1883 pelos cientistas húngaros Donát Bánki e János Csonka e utilizados pela primeira vez em 1896. No início, o mesmo consistia em um tubo ligado a um pequeno reservatório de combustível, com uma borboleta para regular a passagem de ar, o qual “carregava” o combustível da cuba para o motor. Mas, como tudo no mundo, o carburador também evoluiu com o passar dos anos, tornando-se mais eficiente.
Durante muitos anos, apenas ele era utilizado pelas montadoras para equipar seus veículos, mas o ano de 1957 trazia uma inovação para o mundo dos motores: a injeção eletrônica, desenvolvida inicialmente pela Bendix Corporation, que vendeu seu projeto de injeção para a AMC (American Motor Company. Junto com a Bendix, o grupo Chrysler, detentor da AMC, decidiu desenvolver o sistema para implantar em alguns de seus automóveis, como o Dodge D-500 (1958) e o Plymouth Fury (1958). Infelizmente, a capacidade de processamento do sistema não era o suficiente, ainda, e apenas 35 automóveis foram equipados com a nova tecnologia.
Figura 1 – Dodge D-500 (1958).
Assim, a Bendix decidiu por vender suas patentes para a empresa alemã Bosch, que modificou todo o sistema, nomeou-o como Bosch D-Jetronic e fez acontecer. O primeiro carro equipado com o novo projeto foi o Volkswagen 1600 TL/E. Por meio de sensores, o sistema era capaz de determinar a quantidade correta de combustível a ser injetada, através do cálculo correto do fluxo de massa de ar.
Figura 2 – Volkswagen 1600 TL.
A cada dia mais os sistemas de injeção ganharam espaço na indústria, até que, em 1997, a Kombi lançada no Brasil passou a contar com o novo sistema, o que finalizou a história do carburador nos automóveis.
O que é um carburador e como ele funciona?
O carburador é um dispositivo mecânico de alimentação de motores à combustão, responsável por realizar e regular a mistura ar-combustível que será enviada ao cilindro onde ocorrerá a combustão.
Por ser um dispositivo mecânico, não utiliza sensores, nem componentes eletrônicos para realizar a dosagem do combustível que será enviada à câmara de combustão. Em virtude desse fato, a dosagem do combustível não é tão precisa e eficiente.
Como dito anteriormente, o carburador é responsável pela dosagem de combustível e ar, para que ocorra a queima corretamente, sendo composto, basicamente, de um tubo por onde o ar admitido pelo coletor de admissão flui.
Durante seu percurso, o ar passa pelo Venturi, que é um estreitamento presente na passagem do ar e, quando este passa pelo Venturi, ele “arrasta” uma porção de combustível da cuba (reservatório interno), que mantém o nível correto através de um sistema de agulha e bóia. Logo em seguida o ar encontra a borboleta do acelerador, componente responsável pelo controle da quantidade de ar que irá passar para o motor, sendo ela controlada pelo acelerador, ou seja, quanto mais você pisar no acelerador, mais ela abrirá, liberando a passagem de mais mistura ar combustível para o motor.
Para a partida, o afogador desempenha um papel crucial, sendo uma alavanca que é puxada para enriquecer a mistura de ar e combustível durante a partida. Como na partida o motor está frio, tal sistema permite que a relação da mistura seja enriquecida (mais partes de combustível do que antes), fechando a borboleta do afogador. Após o aquecimento do sistema, a alavanca do afogador deve ser empurrada novamente para prevenir alto consumo de combustível ou prejudicar seu motor.
Figura 3 – Esquema de um carburador.
O que é injeção eletrônica e como ela funciona?
Como o próprio nome já diz, a injeção eletrônica controla a injeção no motor por meio de um chip eletrônico. Tal sistema faz o ajuste preciso da relação ar-combustível para todas as faixas de rotação do motor, providenciando melhores resultados quanto ao desempenho, rendimento e resposta para diversas situações.
A injeção eletrônica é uma maneira alternativa, mais atual e mais otimizada para a alimentação de motores a combustão. Diferentemente do carburador, a injeção eletrônica utiliza dos sensores para garantir que o motor trabalhe em condições ideais e sem desperdícios.
Todo o procedimento de ajuste dá-se em frações de segundos. Assim que é dada a partida no motor, os pistões sobem e descem continuadamente, sendo tal movimento reconhecido pelo sensor de rotação e enviado pelo mesmo para a ECU (unidade de controle eletrônico, do inglês Eletronic Control Unit). Quando desce, o pistão gera um vácuo, que será preenchido pelo ar proveniente do coletor da admissão. Durante o caminho para o cilindro, um sensor detecta a quantidade de ar que está passando e informa tal valor para a ECU, a qual ajusta a quantidade correta de combustível a ser injetada pelos bicos injetores, otimizando a relação ar-combustível. Há também a sonda lambda, responsável por medir a quantidade de oxigênio que sai com os gases de escape. Este dado permite que a ECU avalie se a mistura injetada está rica (muito combustível) ou pobre (pouco combustível), permitindo que a mesma faça ajustes na injeção, de acordo com o apontado pela lambda.
Figura 4 – Esquema da Injeção eletrônica.
Como visto, os sensores são responsáveis por coletar dados do funcionamento do motor e transferi-los para a ECU, verificando temperatura, pressão, fluxo de massa, proporções e outros parâmetros. A ECU é responsável, além da injeção de combustível, por armazenar os dados essenciais sobre parâmetros de fábrica, como a relação correta para injeção. Por fim, os atuadores são componentes diretamente ligados á alimentação e queima de combustíveis pelo motor, recebendo os comandos dados pela ECU. Exemplos são os bicos injetores, as bobinas, ventoinhas, bomba de combustível, entre outros componentes.
Figura 5 – Componentes da injeção eletrônica.
Comparação Carburador x Injeção eletrônica
Os carburadores, por “carregarem” o combustível por meio do ar para dentro do motor, exigem menos da parte elétrica, enquanto a injeção eletrônica utiliza muitos componentes que consomem energia, como a própria ECU. Tendo em vista a manutenção, a do primeiro é mais simples e barata, enquanto que o sistema eletrônico é mais complexo e dispendioso. Além de conserto mais em conta, apresenta maior leveza e é mais compacto para o sistema como um todo.
O carburador, embora seja um dispositivo de alimentação bem mais simples, não é o mais adequado quando se busca um alto desempenho do carro, isso porque seu funcionamento mecânico, impossibilita uma maior precisão da proporção adequada da relação ar-combustível. Enquanto isso, a injeção eletrônica permite, a partir dos sensores e aquisição constante de dados, um melhor desempenho gerado por sua precisão. Tal exatidão gerada pelo sistema de injeção eletrônica garante também a redução com os gastos com combustível, e menores emissões de gases poluentes.
Além disso, o carburador cria gargalos para o motor devido ao fato de funcionar por meio do arraste de combustível pelo ar para dentro do motor, além de nunca conseguir atingir a melhor relação ar-combustível. Além disso, se não utiliza sensores, o carburador não é auto adaptativo, ou seja, não é capaz de regular-se para novos combustíveis, como a injeção Flex. Por fim, hoje em dia os carburadores não atendem aos valores de emissão permitidos por nenhum órgão regulamentador. Ainda hoje os carburadores são utilizados em karts, cortadores de grama, lanchas e muitas outras aplicações devido a sua simplicidade, custos reduzidos e ser um sistema mais compacto.
Texto produzido por: Júlia Leite de Faria Ricotta e Fábio Sandrini Costa.
Ótimo texto, parabéns!