Motor de injeção direta
Com a crescente escassez de recursos petrolíferos e a procura cada vez maior por veículos com baixo consumo de combustível, surgiu um novo tipo de combustão para motores a gasolina: a tecnologia de combustão pobre. A forma ideal de alcançar essa combustão pobre é através da injeção direta (FSI) estratificada, ou seja, a injeção direta de gasolina (GDI). Num motor de injeção direta, a gasolina é injetada diretamente no cilindro; o injetor está instalado na câmara de combustão, e a gasolina é injetada diretamente na câmara de combustão do cilindro. O ar que entra na câmara de combustão através da válvula de admissão mistura-se com o combustível, e a mistura é inflamada, formando-se a combustão. Este processo é semelhante ao dos motores a diesel de injeção direta; por conseguinte, a conversão dos motores a gasolina de injeção no cilindro para a forma de injeção no porta-válvulas, de gasolina para gasóleo, constitui uma iniciativa de grande envergadura.
A relação ar-combustível nos motores de injeção direta chega a 40:1, o que permite poupar combustível, reduzir as emissões e melhorar o desempenho dinâmico, diminuir a vibração do motor, aumentar a precisão da injeção de combustível e prolongar a vida útil do motor, entre outras vantagens. Por isso, todos os fabricantes de automóveis lançaram os seus próprios motores de injeção direta, tais como o FSI (Fuel Stratified Injection) da Volkswagen, o SIDI (injeção direta com ignição por faísca) da GM, o D-4S da Toyota, o HPI (injeção direta de alta pressão) da BMW, o GDI (injeção direta de gasolina) da Mitsubishi, o DFI (injeção direta de combustível) da Porsche, entre outros.
A injeção direta, também conhecida como FSI (Fuel Stratified Injection), representa um avanço na tecnologia dos motores a gasolina convencionais. Nos motores a gasolina convencionais, o controlo dos injetores de combustível — para pulverizar combustível no coletor de admissão — é efetuado através da posição do came, controlada por computador, e das condições de funcionamento do motor. No entanto, devido à distância entre o bocal e a câmara de combustão, à mistura da gasolina com o ar provocada pela abertura da válvula de admissão e ao impacto de partículas de óleo de diferentes tamanhos adsorvidas na parede do tubo, procura-se direcionar o combustível pulverizado pelos injetores diretamente para o cilindro.
O FSI foi desenvolvido pelo Grupo Volkswagen para melhorar o funcionamento do motor a gasolina tradicional, que apresentava problemas de falta de óleo no cilindro, através da tecnologia de injeção direta. Trata-se de um motor a gasolina de injeção direta avançada, semelhante à tecnologia de injeção direta utilizada nos motores a gasóleo, que, por meio de uma bomba de pistão, fornece a pressão necessária — superior a 100 bar — na gasolina fornecida aos injetores solenóides no interior do cilindro. Em seguida, através de um sistema controlado por computador, o combustível é injetado diretamente na câmara de combustão no momento mais adequado, com uma precisão de controlo próxima do milésimo de segundo; o aspeto fundamental a ter em conta na instalação dos injetores é que o cilindro deve dispor de um determinado espaço na parte superior esquerda. Uma vez que na parte superior do cilindro estão dispostas velas de ignição muito ecológicas e várias válvulas do motor 1.4TSI de uso comum, o conjunto é muito compacto, pelo que está disposto junto ao lado da válvula de admissão. Como os requisitos de conceção e fabrico do sistema de injeção são bastante elevados, se a disposição não for adequada — principalmente no que diz respeito à precisão de fabrico —, pode ocorrer rigidez ou fugas, o que pode causar mais danos do que benefícios. Além disso, os requisitos de qualidade do combustível para os motores FSI são relativamente elevados; o estado atual do combustível nacional pode tornar difícil cumprir esses requisitos, pelo que parte da montagem dos motores FSI importados para o Golf parece ter sido adaptada.
Além disso, a tecnologia FSI utiliza dois padrões de lubrificação diferentes: a lubrificação em camadas e a lubrificação uniforme. Modo de funcionamento do motor a baixa ou média velocidade com lubrificação em camadas. Nesta fase, a válvula de aceleração está parcialmente aberta; o ar proveniente do coletor de admissão que entra no cilindro atinge a parte superior do pistão, cuja forma especial, na parte superior, promove a formação de um vórtice junto à vela de ignição. Quando se aproxima o fim do processo de compressão, uma pequena quantidade de combustível é injetada pelo jato, dando origem à formação de gases combustíveis. Esta abordagem hierárquica permite melhorar plenamente a eficiência do motor, uma vez que, devido à baixa velocidade e à carga reduzida, apenas é necessário formar uma mistura de gás de alta concentração na zona em torno da vela de ignição, enquanto nas restantes partes da câmara de combustão se mantêm níveis mais elevados de mistura de ar; assim, o FSI aproxima-se muito do estado ideal. Quando o acelerador está totalmente aberto e o motor a alta rotação, entra uma grande quantidade de ar no cilindro, formando um forte vórtice de alta velocidade que se mistura com a gasolina. Isto contribui para a combustão do combustível e melhora a potência do motor. O computador altera constantemente o modo de injeção de combustível de acordo com as condições de funcionamento do motor, garantindo sempre a forma mais adequada de injeção. A utilização plena do combustível não só melhora a eficiência de combustível e a potência do motor, como também reduz as emissões.