Injetores Piezo: o que são e como funcionam

Com as apertadas normas antipoluentes, todos os construtores vêem-se obrigados a reduzir as emissões. As recentes normas EURO6, elevaram a fasquia para um patamar ainda mais alto.

Uma das maneiras de se obterem resultados, é fazendo com que a detonação do combustível no interior dos cilindros se processe da forma mais eficiente possível. Os injetores Piezo terão um papel determinante nesse sentido.

Como é que isso pode ser feito?
Realizando injeções mais frequentes com menor volume de combustível e a maiores pressões de injeção, uma maneira de queimar de forma mais limpa e completa o combustível. Os injetores Piezo usam cristais de quartzo como atuador, que é mais rápido face aos tradicionais injetores de solenóide eletromagnético.

O que é a Piezoeletricidade?
Piezoeletricidade é uma combinação de efeitos do comportamento elétrico do material, particularmente de cristais. Quer isto dizer que quando se aplica uma força num cristal, o centro de equilíbrio das cargas positivas e negativas é deslocado, causando a polarização do material e o consequente deslocamento de corrente elétrica.

O que compõe um injetor Piezo?
O injetor Piezo é composto por uma peça única em forma de lapiseira, mas que no seu interior contém diversas partes estáticas e outras móveis.

Comecemos pelo topo do injetor. Aqui temos os terminais de ligação elétrica, aos quais se segue uma entrada de combustível composta por um terminal roscado de alta pressão, que liga à régua de injeção. Esse canal de entrada do combustível segue pelo interior do injetor e logo no seu início está um pequeno filtro metálico sob forma de cartucho.

Paralelamente, está o circuito de retorno do combustível numa saída separada. Passando à zona intermédia do injetor, temos o módulo Piezo, que contém o atuador Piezo composto por uma pilha de cristais e que por sua vez está ligado ao módulo atuador que contém 2 válvulas, uma composta pelo êmbolo e respectiva mola de pressão e outra pela válvula de comutação que gere parte do fluxo de combustível vindo da linha de alimentação e contido no reservatório.

Seguidamente e a limitar a deslocação destes componentes para a zona inferior, está a placa de restrição. A parte final do injetor é composta pela agulha do injetor e respetiva mola seguida do anel de retenção, terminando no bico do injetor. A zona terminal do bico do injetor é onde estão contidos os orifícios de vaporização do combustível pressurizado.

Como funcionam os injetores Piezo?
O funcionamento dos injetores Piezo consiste na passagem de corrente elétrica pela pilha de cristais, fazendo com que se expandam. Assim que os cristais descarregam a corrente também se retraem para o tamanho original. Esta expansão e contração dos cristais faz com que o combustível circule no interior do injetor, fazendo com que a válvula da agulha no bico do injetor abra e feche de forma extremamente rápida.

E quanto à velocidade e precisão?

Por exemplo, se a ECU dá instruções para o injetor ter um tempo de abertura de 0,5s e o injetor der o feedback de que esteve aberto 0,496s, a ECU sabe que pode usar um bocadinho mais de tempo no próximo ciclo de injeção para compensar. E porque os injetores piezo são mais rápidos, podem realizar mais injeções, mais precisamente até 7 por ciclo e a maiores pressões, o que aumenta a atomização do combustível.

O que é isso da atomização do combustível?
Quanto maior for a atomização do combustível melhor, pois isto significa que as partículas moleculares do combustível se ligam melhor com o oxigénio presente no interior do cilindro, traduzindo-se numa injeção mais eficiente, o que produz menos picos de temperatura, ao mesmo tempo que a explosão/combustão acontece de forma mais controlada, usando menos combustível.

E o que é que se ganha com isto?
É esta gestão extremamente precisa do combustível que se traduz em ganhos com melhores curvas de binário e potência, com menores emissões poluentes, para um consumo de combustível muito mais baixo.

Serão os injetores Piezo de momento melhores que os tradicionais de solenoide?
Sem dúvida que sim, mas os injetores Piezo ainda têm alguns pontos negativos. A sua produção tem custos elevados o que os torna num produto caro, principalmente pela novidade da tecnologia em si. Outro ponto negativo é a fiabilidade, embora os fabricantes estejam a trabalhar nisso.

Os injetores Piezo já são uma realidade em alguns blocos diesel e começam a aparecer nos blocos a gasolina. Irão certamente marcar a sua presença constante num futuro próximo, o que fará dos motores de combustão interna, máquinas cada vez mais eficientes e inteligentes.

Neste vídeo podem ver o processo de funcionamento do injetor Piezo:

Aqui podemos ver um injector Piezo na bancada de ensaio a 2000Bar de pressão:

Ricardo Neves

Tem no ADN a paixão por automóveis. Atingiu na formação como mecânico de automóveis o nirvana do viver e respirar técnica automóvel.