Como conseguir que os motores a gasolina sejam mais limpos

As partículas são a ruína dos motores de injeção direta de combustível, mas aumentar a pressão e outras inovações podem resolver isto. É importante destacar que os novos sistemas de injeção de alta pressão tornam os motores a gasolina ainda mais limpos e permitem cumprir os protocolos de emissões como o WLTP.

A injeção direta de gasolina (também conhecida como injeção direta de gasolina ou GDI) está a tornar-se rapidamente o melhor amigo dos fabricantes de automóveis. Proporciona uma melhor economia de combustível e menos emissões de CO2, ao mesmo tempo que melhora o binário a baixo regime, mas, como a maioria das coisas, não é um sistema perfeito.

Os motores GDI geram mais partículas em número e massa do que um motor de injeção no coletor convencional. Uma forma de resolver isto é através de sistemas de injeção de combustível de alta pressão. Os sistemas GDI atuais funcionam a 200 bar de pressão, mas uma das primeiras inovações da Delphi Technologies passa por um sistema de 350 bar.

A Delphi, a Magneti Marelli e a Bosch também estão a trabalhar em futuros sistemas de 500 bar. Primeiro, porém: o que têm os motores GDI que os leva a gerar mais partículas do que os de injeção no coletor?

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O combustível é idêntico, qual é a diferença?

O método tradicional injeta uma névoa de combustível medida em cada entrada do coletor à medida que os pistões aspiram ar durante o curso de admissão. O combustível precipita-se através dos condutos do coletor de admissão, evaporando-se na corrente de ar à medida que avança, e chega ao interior do cilindro como uma carga bem misturada (homogénea), pronta para a ignição.

Os motores GDI, por outro lado, aspiram apenas ar fresco e injetam o combustível diretamente na câmara de combustão à medida que o ar é comprimido dentro do cilindro, pouco antes da combustão. As entradas do coletor são concebidas para fazer o ar rodopiar dentro do cilindro, de modo que o combustível chega no meio de uma pequena tempestade que mistura o ar e o combustível. No entanto, há muito menos tempo para que as gotículas de combustível se evaporem do que na longa viagem que ambas percorrem num motor de injeção no coletor, e a evaporação incompleta das gotículas de combustível equivale a mais partículas.

Aumentar a pressão de injeção de combustível para reduzir o tamanho das gotas permite uma melhor evaporação no curto espaço de tempo disponível dentro de um motor GDI. A Delphi afirma que o seu primeiro sistema de 350 bar da indústria reduz o tamanho e a quantidade de partículas em até 70% e que o seu próximo sistema de 500 bar supera o primeiro em mais 50%. Mas fazê-lo não é tão fácil como parece: não se trata apenas de abrir a torneira.

Para começar, quanto maior a pressão, maior a energia necessária para a produzir, o que consome uma pequena parte da potência do motor e tem um ligeiro impacto na poupança de combustível. Também pode gerar mais ruído e põe uma tensão muito maior em todos os componentes de injeção. Os injetores novos e mais potentes medem o combustível com maior precisão, além de suportar a pressão adicional e as alterações de pormenor no rail de combustível que alimenta os injetores.

Uma solução para reduzir as emissões de CO2 nos motores a gasolina?

A nova conceção da bomba de injetor da Delphi proporciona a pressão adicional sem aumentar o ruído e minimizando o consumo de energia. Também evita aumentar a carga no mecanismo de acionamento e modificações posteriores dispendiosas no próprio motor. O sistema de 350 bar da Delphi é o primeiro passo, e mais, tanto de 350 como de 500 bar, deverão surgir de outros fornecedores importantes nos próximos anos.

Os filtros de partículas como o que vemos na imagem principal de Porsche já estão a ser instalados em automóveis novos para reduzir as emissões de partículas que saem do motor em 90%. Os filtros são acoplados e montados muito perto do motor para que entrem em funcionamento (aqueçam e comecem a trabalhar) rapidamente. Também funcionam como catalisadores de três vias já instalados em automóveis com motor a gasolina para limpar os óxidos de azoto (NOx), o monóxido de carbono (CO) e os hidrocarbonetos (HC).