Injeção Direta Common Rail: Eficiência, Controle de Emissões e Desempenho

Motores diesel modernos utilizam sistemas de injeção common rail. Esses sistemas oferecem flexibilidade para atingir controle de emissões de classe mundial, potência e eficiência de combustível. Fabricantes (OEMs) podem agora projetar para máximo desempenho e valor ao usuário final em ampla gama de máquinas e aplicações.

Pela flexibilidade que permitem ao satisfazer os mais rigorosos padrões de controle de poluição, um número crescente de motores diesel modernos adota injeção direta common rail (CRDi). O combustível é entregue ao motor sob pressão e com precisão controlada eletronicamente. Isso proporciona flexibilidade para alcançar controle de emissões, potência e consumo de combustível de primeira linha.

Neste artigo, você aprenderá definição, funções, componentes, diagrama, funcionamento, vantagens e desvantagens do sistema common rail de injeção direta.

O que é injeção direta common rail (CRDi)?

Motores diesel oferecem vantagem distinta: alta eficiência de combustível e baixas emissões de CO₂. Por isso, novas tecnologias foram criadas para limitar emissões nocivas. O sistema Common Rail Direct Injection (CRDi) é uma delas. Neste projeto, a combustão inicia na câmara principal, situada numa cavidade no topo do pistão.

Este sistema usa injetores de alta resposta com controle eletrônico para injetar diesel com precisão cinco vezes superior a sistemas convencionais. Resultado: maior redução de material particulado e NOx, melhor eficiência e torque. Ruído e vibração do motor também diminuem.

Em 1997, a Bosch lançou o primeiro sistema common rail. O nome vem do reservatório comum de alta pressão (common rail) que alimenta todos os cilindros. Em sistemas diesel tradicionais, a pressão de injeção era gerada individualmente para cada injeção. No common rail, a geração de pressão e a injeção são separadas, garantindo combustível sempre na pressão correta para injeção.

Aplicações

O sistema common rail é adequado para todo tipo de veículo rodoviário a diesel: de carros urbanos (ex.: Fiat Panda) a executivos (ex.: Audi A8). Principais fabricantes: Bosch, Delphi, Denso e Siemens VDO (agora Continental AG).

Funções Principais

Alimentação de Combustível

O corpo da bomba de injeção contém cilindro e êmbolo. Quando a came eleva o êmbolo, o combustível é comprimido a alta pressão e enviado ao injetor.

Ajuste da Quantidade de Combustível

Em motores diesel, a admissão de ar é praticamente constante independentemente da rotação ou carga. A potência e o consumo variam quando a quantidade injetada muda com a rotação, mantendo o tempo de injeção constante. O pedal do acelerador ajusta a saída do motor, quase proporcional à quantidade injetada.

Ajuste do Tempo de Injeção

O intervalo entre a injeção/ignição/combustão e a pressão máxima de combustão é o "atraso de ignição". Como esse período é quase constante independentemente da rotação, um temporizador ajusta o tempo de injeção para combustão ótima.

Atomização do Combustível

O combustível é bem misturado ao ar quando pressurizado pela bomba e atomizado pelo bico injetor, melhorando a ignição. Resultado: combustibilidade total.

Componentes do Sistema Common Rail

• Bomba de injeção de combustível – pressuriza o combustível a alta pressão
• Tubo de alta pressão – leva combustível ao bico injetor
• Bico injetor – injeta combustível no cilindro
• Bomba de alimentação (feed pump) – suga combustível do tanque
• Filtro de combustível – filtra o combustível
• Unidade de controle do motor (ECU)

Diagrama do sistema CRDi

[Inserir diagrama: tanque → bomba alimentação → filtro → bomba alta pressão → common rail → injetores → cilindros; ECU controlando bomba e injetores]

Princípio de Funcionamento

O sistema common rail compreende um acumulador de pressão (tubo de distribuição de combustível) posicionado ao longo do bloco do motor. Uma bomba de combustível multi-cilindros de alta pressão alimenta o rail. Válvulas solenoides acionam os injetores. Tanto as válvulas quanto a bomba são controladas eletronicamente.

A pressão de injeção é independente da rotação e carga do motor, facilitando o controle dos parâmetros. Para reduzir ruído e NOx, costuma-se usar injeção piloto. O fluxo de combustível é controlado por válvula tipo agulha-assento nos injetores. Ambos os lados da agulha recebem pressão de combustível. Aliviando a pressão no topo, a pressão na base empurra a agulha para fora do assento, permitindo a passagem do combustível pelos orifícios do bico.

Assista ao vídeo para ver o funcionamento do common rail:

[Inserir vídeo]

Vantagens e Desvantagens do Sistema CRDi

Vantagens

• Produz 25% mais potência e torque que motor de injeção direta convencional
• Investimento inicial relativamente baixo
• Melhor resposta ao acelerador (pick-up)
• Mantém ruído e vibração mínimos
• Maior quilometragem por litro
• Emissões reduzidas
• Menor consumo de combustível
• Melhores resultados gerais de desempenho

Desvantagens

• Veículo mais caro
• Peças de reposição caras
• Custo de manutenção elevado
• Projeto complexo devido ao grande número de componentes

Conclusão

Sistemas common rail oferecem flexibilidade para atingir controle de emissões, potência e eficiência de combustível de classe mundial. OEMs podem projetar para máximo desempenho e valor ao usuário final. Neste artigo, explicamos definição, aplicações, funções, componentes, diagrama, funcionamento, vantagens e desvantagens da injeção direta common rail.

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