Coluna “Mecânica Online”: Combinação de quatro tecnologias na redução de consumo e emissões
Advanced PFI é a evolução do tradicional sistema mais utilizado atualmente
Texto: Tarcisio Dias
É cada vez menor a distância entre as inovações tecnológicas e nosso mercado. Atendendo convite da Robert Bosch América Latina conheci de perto o principal Centro de Engenharia da Bosch, em Abstatt, Alemanha, que desde 1999 tem desenvolvido soluções individuais para sistemas eletrônicos, combinando as vantagens da tecnologia em série e comprovadas para diversos clientes situados na Alemanha, Japão, América do Norte, França, Áustria, China, Brasil, Reino Unido e Itália.
Foi uma oportunidade para conhecer no presente o futuro das inovações automotivas. Direto da fonte, com quem desenvolve e certifica os novos recursos. E nada melhor que encontrar brasileiros na linha de frente de projetos tão importantes. Thomas Junge e Martin Leder apresentaram as principais inovações desenvolvidas e em especial uma que tem tudo para ser aplicada em veículos no Brasil, a Advanced PFI, que revela a evolução do tradicional sistema PFI mais utilizado atualmente.
No sistema já utilizado em nosso mercado (PFI) Port Fuel Injection, a mistura ar/combustível é formada fora do cilindro do motor no coletor de admissão. O injetor pulveriza o combustível na válvula de admissão. Durante a descarga de admissão, o movimento para baixo do pistão faz a sucção da mistura ar/combustível através da válvula de admissão aberta para dentro da câmara de combustão.
Agora, vamos entender o que muda com o Advanced PFI. O objetivo continua o mesmo: maior rendimento do motor, máxima economia de combustível e impacto ambiental reduzido, alinhado com as novas metas de emissões de CO2 a serem cumpridas. Mas de que forma? Combinando quatro tecnologias.
1 – Dupla injeção de combustível – Por meio de dois injetores de combustível instalados na galeria, para cada cilindro, ocorre um reforço no posicionamento e direcionamento da pulverização das gotículas atomizadas de combustível, melhorando assim a distribuição do combustível na mistura com o ar e reduzindo a condensação na parede do cilindro e o tempo de injeção. Ocorre um ganho na estabilidade da ignição e na rapidez de conversão do catalisador, que ocorre mais rapidamente.
2 – Aumento da pressão do combustível – A bomba de combustível, no sistema de baixa pressão varia a pressão de combustível para atender as necessidades específicas. Quando você liga o veículo a pressão é temporariamente aumentada, variando de 4,2 até 6 bar, a fim de apoiar a formação da mistura e reduzir o tamanho da gota de pulverização (diâmetro médio de Sauter – SMD).
Esse sistema permite variar não apenas a pressão de combustível conforme a necessidade do motor, mas também a vazão da bomba, só permitindo a passagem necessária de combustível. Dessa forma a bomba trabalha menos, o alternador também trabalha menos, exigindo menos energia do carro. Maior pressão, melhor vaporização, melhor partida.
O aumento da pressão eleva a quantidade máxima de combustível medida a plena carga. A massa de combustível vaporizado é aumentada e a condensação de combustível na parede do coletor é reduzida.
3 – PFI Scavenging – Uma das ocorrências em motores turbos é a dificuldade em vencer a inércia da turbina e da sua capacidade volumétrica, mais conhecida como turbo lag, ou perda de potência nas baixas rotações, ou seja, o tempo de resposta necessário até que o turbo possa “alimentar” o motor com mais mistura.
O Scavenging nada mais é que o aumento na velocidade de “lavagem” do cilindro (expulsar o ar queimado da combustão anterior), que considera o tempo de escape dos gases e o início de uma nova admissão, que só acontece quando a válvula de escape está completamente fechada. O ganho na curva de torque é muito próximo quando comparado ao motor de injeção direta.
4 – Injeção com válvula de admissão aberta (OVI – Open Valve Injection) – Recurso pouco utilizado no Brasil devido a geração elevada de hidrocarbonetos (combustível não queimado que segue para a válvula de escape), passa a ser importante em conjunto com as outras três tecnologias, permitindo o aumento na taxa de compressão em cerca de um ponto (1,0), que reduz o consumo de combustível em carga parcial.
A injeção dupla amplia os efeitos do OVI por meio de melhoria da atomização e vaporização, bem como segmentação otimizada.
Vantagens para o cliente
Na prática essa combinação de quatro tecnologias resulta na redução das emissões (12% menos CO2 com a dupla injeção); ganho de cerca de 1% de economia no consumo devido o controle de variação da pressão de injeção do combustível (alternador não fica trabalhando a todo tempo carregando a bateria); a injeção com válvula aberta traz como benefício a redução na temperatura do motor (entre 0,5 e 1º C), aumento da taxa de compressão e economia de mais 1% no consumo; e o turbo (scavenging) o ganho na redução de consumo é da ordem de 10%.
Ao todo, a soma de todos os benefícios vai permitir uma economia de até 12% no consumo de combustível, além da funcionalidade melhorada devido o inovador desenvolvimento da injeção de combustível. Aumento de até 40% no ganho em torque. Mais de 20% de redução das emissões no ciclo de teste.
Essa tecnologia ainda não chegou ao Brasil, mas a Bosch já realiza o desenvolvimento com testes por aqui. A motorização escolhida foi a 1.4 bicombustível com taxa de compressão de 9,8:1 e produz 154 cavalos de potência a 5.500 rotações por minuto e torque de 206 Nm com rotação de 2.250 por minuto. As fotos revelaram o Fiat Punto em análise.
Centro avançado de Engenharia da Bosch
Desde 2011 a área de engenharia da Bosch tem presença direta no Brasil, permitindo facilitar que novos recursos possam ser oferecidos conforme as necessidades dos fabricantes automotivos por aqui instalados.
Entre as diversas atividades, os engenheiros dão suporte aos sistemas bicombustíveis, sendo responsável pela calibração do motor em bancos de ensaio da própria Robert Bosch América Latina, a calibração do veículo (por exemplo, comportamento, dirigibilidade), diagnósticos de calibração de emissões, a bordo, e calibração do pacote de software para o sensor flex-fuel, bem como preparação dos documentos de certificação para a homologação.
Além de carros de passageiros a equipe de Engenharia da Bosch na América Latina está fornecendo soluções de engenharia para a indústria de mineração.
*Tarcisio Dias, Profissional e Técnico em Mecânica, além de Engenheiro Mecânica com habilitação em Mecatrônica e Radialista, é gerente de conteúdo do Portal Mecânica Online® e desenvolve a Coleção AutoMecânica. E-mail: redacao@mecanicaonline.com.br.
