Como calcular um bico injetor (do jeito certo)

Muito se fala na internet sobre calculo de bico injetor para fazer esse ou aquele projeto, desde motores que simplesmente foram convertidos  para injeção eletrônica, até o mais audacioso projeto com 1milhão de cavalos.

Para cada um deles basta entrar na calculadora de algum site, especificar a potencia do motor, o combustível utilizado, e o numero de bicos e pronto! E quem for nóia como eu, e baixar o catalogo de bicos injetores e suas vazões, e colocar os dados de um modelo de carro qualquer, vai perceber que a maioria deles resulta em um valor próximo. Isso significa que o calculo funciona, mas não indica COMO o motor funciona, ou então, porque um carro fica mais bem regulado que outro, ou porque um é mais econômico que outro, ou ainda porque geralmente um carro de fabrica não comporta mais potencia.

O calculo feito normalmente é feito considerando que o bico injetor se mantenha aberto 100% do tempo. Isso funciona muito bem quando há alguma restrição no numero e tamanho dos bicos injetores que se tem disponível. Entretanto, o motor não admite esse combustível 100% do tempo. O motor só tem como admitir o combustível quando a válvula de admissão esta aberta (lógico!), e é ai que vem o problema: O que acontece com o combustível injetado enquanto a válvula fica fechada?

Bom, na verdade não é um grande problema, esse combustível acaba entrando no motor na próxima vez que a válvula abrir. O que acontece é que ele tem que esperar um ciclo para entrar, e como o combustível é líquido, a mistura com o ar é uma suspensão de partículas de combustível, e que logo se condensa. O combustível, agora em forma de gotas, e não mais em “spray” entra na câmara de combustão, só que agora sua queima é mais ineficiente, é muito mais lenta porque há muito menos área de contato entre as moléculas de combustível e de ar (não vou explicar isso, apenas pense em como o combustível queima ao ar livre... o vapor faz quase uma bola de fogo e queima bem rápido, enquanto a parte liquida demora bem mais).

Esse processo é imperceptível, tanto pra quem dirige o carro quanto pra quem afina o motor (não vem com essa, É imperceptível! Mistura incorreta e ponto fora são OUTRAS coisas). Aliás, isso quase não afeta a potencia final do carro. Mas se reflete no consumo, uma vez que para a mistura queimar de maneira correta, é preciso de um pouco (muito pouco) a mais de combustível, só que esse pouco, 3000 vezes por minuto, em 4 cilindros durante duas horas... VAI dar diferença.

Então, como calcular o bico? O bico deve ser calculado tendo em mente o quanto de tempo a válvula de admissão fica aberta. Na verdade o IDEAL é calcular com base no quanto ela fica aberta com mais de 1mm de levante, que é quando ela pode realmente admitir bastante ar e carregar o combustível, e isso fica em torno de 200° para um motor de fábrica.

O calculo então deve ser feito calculando a massa de ar que o motor deve admitir (PV=mRT de química básica – pressão volume e temperatura do ar do motor). Com a massa de ar, pela razão estequiométrica do combustível, a massa de combustível pode ser calculada (13,5:1 para gasolina brasileira, e 8,0:1 para álcool) com a massa de combustível, é hora de calcular quanto de volume isso representa, usando as densidades dos combustíveis (0,756 g/ml para gasolina brasileira, e 0,789 g/ml para álcool).

Agora que se sabe o volume de combustível, com a vazão do bico injetor, da pra saber o tempo que ele tem que ficar aberto para injetar a quantidade de combustível que seu motor precisa. E esse tempo tem que ser menor que o tempo que seu motor fica com a válvula aberta na rotação máxima.

Dito isso, esse é o jeito de se calcular um bico injetor de maneira que em todas as condições de funcionamento o motor consegue injetar tudo o que precisa dentro do tempo que a válvula fica aberta (modo de funcionamento sequencial).

Alguns já devem ter notado que o bico especificado assim é BEM maior que o normal, e que em condições de pouca carga onde a quantidade de combustível requerida é pequena, esse bico será difícil de controlar. Na verdade tudo depende da precisão com que o sistema de injeção faz os cálculos e da precisão com que se calibra o motor. Algumas montadoras já perceberam isso, e para simplificar as coisas, escolhem um bico de tamanho intermediário, mantendo o motor em modo sequencial por uma gama maior de condições de funcionamento; e como em condições onde se exige o máximo de potencia, o consumo não é o foco, o motor não precisa mais trabalhar de maneira sequencial.

PS: se o sistema de injeção é monoponto, ou mesmo multiponto, mas atua os bicos de maneira simultânea (vários bicos ligados juntos), não há como o motor trabalhar de modo sequencial, mesmo que 1 deles trabalhe corretamente, todos os outros não conseguirão.