Sistema de Injeção

Sistema de Injeção Eletrônica

Por que a Injeção Eletrônica?

+

Ar

TORQUE

Gases de Escape

Combustível


1) Necessidade de um controle mais preciso do processo de combustão

(mistura ar-combustível e avanço de ignição) em toda a faixa de operação

do motor, visando:

- atender aos requisitos legais de emissões de poluentes cada vez

mais rigorosos;

- tornar a operação do motor mais eficiente, com redução de

consumo de combustível e com melhor desempenho, através da

maximização do torque útil;


2) Melhoria da dirigibilidade do veículo, através da adequação da mistura

A/C e do avanço de ignição às condições limites para o carburador

convencional como, por exemplo, com a variação da temperatura do ar de

admissão, da temperatura do líquido de arrefecimento e da altitude;

3) Controle do torque disponível no eixo de saída do motor para integração

com outros módulos eletrônicos do veículo:

- ABS

- controle de tração

- transmissão automática

- controle eletrônico de estabilidade

- ar condicionado, válv. de aceleração sem cabo (drive by wire), cruise

control, etc

Histórico / Evolução:

Controle de mistura A/C

Carburador

Carburador Eletrônico

Injeção Eletrônica Central (monoponto)

Injeção Eletrônica Multi-ponto

Sistema de Injeção Direta

Controle do Avanço de Ignição

e Distribuição

Convencional (platinado e distribuidor)

Transistorizada / por Tiristor

Mapeada Eletronicamente

6

Capacidade (limitada) para ajustar a quantidade de combustível requerida nas

diversas condições de operação do motor.

Dispositivos auxiliares:

-controle de marcha-lenta (gicleur de mistura),

-partida a frio e aquecimento (warm-up, afogador),

-orifícios de progressão,

- válvula de aceleração (pistão a vácuo, haste mecânica, mola-diafragma).

Carburador

Carburador

Carburador

Trata-se de um carburador convencional equipado com atuadores para controle

do afogador e da rotação de marcha lenta. O carburador eletrônico consegue um

regime uniforme de funcionamento, melhorando a dirigibilidade e protegendo o

catalisador, evitando o acionamento do afogador.



Trata-se de apenas uma única válvula de injeção para todos os cilindros.

Injeção Eletrônica

Injeção Eletrônica Central (Monoponto)


Injeção Eletrônica Central (Monoponto)

Trata-se de uma válvula de injeção para cada cilindro do motor.

Modos de comando do

válvula de injeção

• Simultâneo

• Banco a Banco

• Sequencial


Injeção Eletrônica Multiponto


Injeção Eletrônica Multiponto

Trata-se de uma válvula de injeção para cada cilindro do motor, dentro da câmara

de combustão.


Sistema de Injeção Direta

Sistema de Injeção Eletrônica de Combustível

O sistema pode ser dividido e 3 sub-sistemas:

1. Sistema de Admissão: Ar

2. Sistema de Alimentação: Combustível

3. Sistema Eletrônico: Automação e Controle


É constituído por vários componentes que efetuam o transporte do ar para o

motor, nas suas diferentes condições de funcionamento.

Sistema de Admissão

Filtro de Ar

O corpo de borboleta de um motor com controle eletrônico incorpora alguns

sensores e atuadores controlados pela central.


Corpo de Borboleta

•Corpo de Borboleta motorizado – drive by wire

Sistema que garante maior suavidade na operação do veículo, evitando trancos e

realizando o fechamento e abertura da borboleta de aceleração de maneira gradual e

suave, contribuindo também para a redução na emissão de poluentes.

Nesse sistema, não existe ligação mecânica entre o acelerador e o corpo de borboleta,

desaparecendo o cabo do acelerador. Acoplado ao acelerador existem dois

potenciômetros para determinação da sua posição. A duplicidade de sensores aumenta a

confiabilidade e precisão do sistema.

No corpo de borboleta, além de um motor para acioná-la, existem potenciômetros

responsáveis pela informação da posição da borboleta.

O controle da marcha lenta nesse sistema se dá pela própria borboleta do sistema que

assume uma posição que garanta um fornecimento ideal de ar ao motor.


Corpo de Borboleta

Corpo de Borboleta


Sistema de Alimentação de Combustível

A alimentação do combustível é realizada através de uma eletrobomba instalada

no tanque de combustível, que succiona o combustível, envia ao filtro, tubo distribuidor e,

finalmente às válvulas de injeção de combustível.

A pressão de fornecimento de combustível para as válvulas de injeção é mantida

constante e proporcional ao valor de pressão existente no coletor de admissão pelo

regulador de pressão, mantendo constante a diferença de pressão para os injetores.

Bomba Elétrica de Combustível

Atuadores


Atuadores


O acionamento da bomba de combustível é feito por um motor elétrico que é alimentado pelo relé de comando. Ao ser acionada, a bomba faz sucção do combustível por intermédio dos roletes, pressurizando o combustível na sua saída.

O combustível também é responsável por arrefecer e lubrificar a bomba. A bomba faz sucção 1, o combustível passa pela válvula limitadora de pressão, cuja função é proteger a bomba, caso a linha de pressão seja obstruída. Se houver obstrução na linha de pressão, essa válvula irá abrir, permitindo que o excesso de pressão retome para sua sucção. O combustível lubrifica o rolamento 3 e arrefece o induzido 4 e as escovas 5. Depois o combustível abre a válvula de retenção 6, saindo do interior da bomba de combustível.

Quando o motor do veículo é desligado, a bomba de combustível também irá parar de funcionar. Neste momento, a válvula de retenção de pressão 6 irá fechar, não permitindo que caia a pressão e que o combustível retome para o tanque.

Com a rotação do disco rotor 3, os roletes 2 são arremessados para fora através da força centrífuga. O efeito de bombeamento é produzido pelos roletes em movimento, que possuem um aumento de volume na placa guia 4, no lado de sucção, e uma diminuição de volume no lado de pressão

Atuadores


Filtro de Combustível

Feito em carcaça especial para resistir á

pressão da bomba e elemento filtrante de

papel especial para reter as impurezas

contidas no combustível, evitando

obstrução nas válvulas de injeção.

Em alguns sistemas, existe na tubulação de entrada de

combustível, um amortecedor de vibrações. Sua função

é atenuar as vibrações da tubulação de combustível,

provocado pelas pulsações oriundas das mudanças de

pressão durante a abertura e fechamento dos injetores,

no regulador de pressão e até mesmo na bomba elétrica

de combustível

Tubo Distribuidor


A função do tubo distribuidor é armazenar o combustível pressurizado e distribuí-

lo uniformemente a todos os injetores.

Válvula reguladora de pressão


• Controla a pressão no tubo distribuidor à medida que

acelera ou desacelera o motor, de acordo com a

variação do vácuo no interior do coletor de admissão.

• A câmara inferior é ligada às mangueiras de entrada e

de retorno do combustível.

• A câmara superior é a câmara de vácuo, que possui

uma mola calibrada para a pressão desejada e uma

conexão para a instalação de uma mangueira ligada

ao coletor de admissão.

• A força gerada pela depressão no coletor no

diafragma vence a tensão da mola, permitindo o

retorno do excesso de combustível ao tanque

mantendo o diferencial de pressão constante.

Tubo Distribuidor


Na maioria dos modelos atuais, o regulador de pressão é instalado no reservatório

de combustível.

Válvula Injetora / Eletroinjetor

A válvula injetora é uma eletroválvula, normalmente fechada, comandada pela

ECU que abre a passagem de combustível para o coletor de admissão ao ser

energizada e fecha mecanicamente pela ação de uma mola interna quando

desenergizada .

Atuadores


A quantidade de combustível injetada será proporcional ao tempo de abertura,

de modo que a ECU deverá determinar em função da massa de ar admitida e de

estratégias específicas, o tempo necessário para injetar a quantiodade exata de

combustível para uma boa dirigibilidade, atendendo às normas de emissões de

poluentes..

Atuadores

Injector Linearity flow

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Injector opening (ms)

Inje

cte

d F

ue

l (m

g)

Static Flow = 2.58 g/s


Atuadores

• O sistema é constituído principalmente por uma central de controle

eletrônico (ECU ou Centralina), que tem a função de acionar e alimentar

eletricamente todos os componentes do sistema de injeção / ignição.

• Sensores - geram os sinais de entrada que monitoram constantemente as

condições do motor, a rotação e a carga a que ele está submetido.

• Atuadores - executam as “ordens” do módulo de controle. São controlados

eletronicamente.

Funcionamento do Sistema de Injeção Eletrônica:


• As informações que vão do motor para a ECU, são calculadas a partir da

quantidade de ar admitida para o combustível necessário a ser injetado,

para que se forme uma mistura ideal para cada regime de funcionamento

do motor. A central determinará também o momento ideal de

centelhamento nas velas.

• Mistura ideal é calculada com base nas medições de:

- regime de rotação do motor

- pressão absoluta no coletor de admissão

- temperatura do liquido de arrefecimento

- temperatura do ar aspirado

- teor de oxigênio no gás de escapamento



Sensores:

- Posição da borboleta

- Posição do virabrequim

(rotação)

- Temperatura do ar de admissão

- Pressão do ar do coletor de

admissão

- Temperatura da água

- Sensor de oxigênio

- Sensor de detonação

- Sensor do comando de válvulas

- Tensão da bateria

Extras:

- sensor de velocidade do veículo

- pressão do ar condicionado

- pressão de óleo

- pedal do acelerador

- quantidade de álcool na gasolina

Atuadores:

- válvulas de injeção

- bobina de ignição

- válvula de controle de

marcha-lenta

- válvula de purga de vapor de

combustível

- aquecimento do sensor de

oxigênio

- embreagem do compressor do

A/C

- ventilador do radiador

- válvula de recirculação dos

gases de exaustão

- lâmpada de diagnóstico no

painel de instrumentos

- válvula de aceleração

- válvula de alívio de pressão

(motores turbo)

Módulo de

Controle (ECU)




• A unidade de controle eletrônico (ECU) contém um software

com diversas sub-rotinas específicas para cada módulo de calibração.

• A partir da interpretação dos sinais enviados pelos sensores e identificação

da condição de operação do motor, o software envia comandos para os

drivers dos atuadores como, por exemplo: tempo de abertura da válvula de

injeção e avanço de ignição.


No que consiste a calibração do sistema de injeção

eletrônica do motor?

No preenchimento das variáveis de cada módulo do software

com valores adequados para que o conjunto motor-veículo responda

conforme o esperado / requerido para atendimento dos objetivos de:

emissões

dirigibilidade

desempenho

consumo


Funcionamento a Frio

• Durante baixas temperaturas, o combustível evapora com dificuldade e

ocorre evaporação do mesmo nas paredes do coletor de admissão. Esse

fenômeno faz com que apenas uma parte do combustível injetado,

efetivamente faça parte do processo de queima

• Nestas condições, acontece uma evaporação reduzida e fortes condensações

nas paredes internas do coletor de admissão, ambas aumentadas pela maior

viscosidade do óleo de lubrificação que, como se sabe, com baixas

temperaturas sofre aumento de resistência à rotação dos órgãos mecânicos

do motor.

• A central eletrônica reconhece esta condição e corrige o tempo de injeção

com base no sinal de temperatura do líquido de arrefecimento.

Funcionamento do Motor

Consequentemente:

- com temperaturas muito baixas, o válvula de injeção fica aberto por mais

tempo (a dosagem de combustível diminui) e a mistura é enriquecida;

- quanto maior for a temperatura do motor, menor será a abertura das válvulas

de injeção e, por conseguinte, maior será a dosagem de combustível e a mistura

será enriquecida.

Funcionamento a Frio


• Nesta fase, a central aumenta adequadamente a quantidade de

combustível exigida pelo motor (para obter o torque máximo) em função

dos sinais provenientes dos seguintes componentes:

- potênciometro da borboleta aceleradora;

- sensor de pressão absoluta;

- sensor de rotações e PMS.

Funcionamento em Aceleração


Funcionamento em Desaceleração

• Durante esta fase de utilização do motor, acontece a sobreposição de duas

estratégias:

1. regime transitório negativo para manter estequiométrica a quantidade de

combustível fornecida ao motor;

2. acompanhamento superficial às baixas rotações para atenuar a variação de

torque fornecida (menor freio motor).


• A estratégia de cut-off (corte do combustível em desaceleração) é efetuada

quando a central reconhece a borboleta na posição de marcha lenta, ou seja,

fechada, e a rotação do motor é ainda elevada.

• Nestas condições, a central não utiliza o sinal proveniente da sonda lambda

e o cut-off é ativado e desativado com valores de rotação variáveis de

acordo com a variação da temperatura do líquido dearrefecimento do

motor.

• O reconhecimento da borboleta aceleradora em posição aberta reativa a

alimentação do motor

Funcionamento em Cut - Off


• Durante o funcionamento em plena carga, a mistura é enriquecida para

permitir que o motor forneça a potência máxima (que é alcançada fora da

relação estequiométrica) e para impedir o aquecimento excessivo do

catalisador.

• A condição de carga plena é detectada através dos valores fornecidos pelos

sensores de posição da borboleta e da pressão absoluta. Nestas condições, a

central não utiliza o sinal proveniente da sonda lambda.

Funcionamento em Plena Carga


Autoadaptação


A central de controle do motor está provida com uma função de auto-adaptação

da mistura que tem a tarefa de memorizar os desvios entre mapeamento de base e

correções impostas pelos sensores que podem aparecer de maneira persistente

durante o funcionamento. Estes desvios (devido ao envelhecimento dos

componentes do sistema e do motor) são memorizados, permitindo uma

adaptação do funcionamento do sistema às progressivas alterações do motor e dos

componentes em relação às características do motor quando era novo.

A auto-adaptação permite também ao motor funcionar com combustíveis com

pequenas variações na composição, como a alteração na percentagem de álcool

na gasolina, por exemplo. Nesse caso específico, um sensor que monitora as

condições dos gases de escape (sonda lambda) percebe as mudanças na

combustão, promovendo as alterações necessárias para o correto funcionamento

do motor.

Proteção contra rotações excessivas


Ao ser projetado um motor, leva-se em consideração o balanceamento de suas

peças, a sua adequada lubrificação e a freqüência natural das molas de

acionamento de suas válvulas para determinar o regime máximo de rotações.

Exceder esse limite aumentará o risco de quebra do motor.

Aproveitando o recurso de controle do motor, está inserida no software de

controle de alguns modelos uma estratégia de corte para proteção contra

rotações prejudiciais ao motor.

Tão logo seja atingida a rotação programada, o tempo de injeção é

drasticamente reduzido, provocando uma caraterística semelhante a uma falha, o

que impede o motor superar o regime de giros máximo. Quando as rotações

voltarem a um valor "não crítico", é restabelecido o controle normal dos tempos

de injeção, em função da solicitação do motor.

Essa estratégia não impede, no entanto, que rotações excessivas sejam

atingidas durante reduções de marchas inadequadas, onde a própria inércia do

veículo tende a girar o motor através do sistema de transmissão. Nesse caso

cabe ao condutor utilizar as marchas de forma adequada, preservando o motor

de danos.

Sensores de rotação e Ponto Morto Superior (PMS)

• Na polia do motor está montada uma roda dentada magnética com marca de

referência. A unidade de comando (ECU) calcula a posição do virabrequim e o

número de rotações do motor, originando o momento

correto da faísca e da injeção

de combustível.

Sensores

Geram os sinais de entrada que monitoram constantemente as

condições do motor, a rotação e a carga a que ele está submetido.

Sensores de rotação e Ponto Morto Superior (PMS)

Tipos :

- Sensor de rotação e PMS tipo relutância magnética ou indutivo;

- Sensor de rotação e PMS de efeito hall

Sensores

Sensor de rotação e PMS tipo relutância magnética ou indutivo

• Sensor indutivo com a roda dentada de 60-2 dentes.

Quando a roda dentada possui 60-2 dentes, fixada ao eixo do motor pela polia do

virabrequim, quer dizer que dois dentes são removidos para criar uma referência. A

variação devida à passagem dos dentes e das cavidades gera uma freqüência de

sinais analógicos

Sensores

Sensor de rotação e PMS de efeito hallOs sensores de efeito Hall funcionam eletricamente iguais a um interruptor

simples. Ação magnética no lugar de mecânica é utilizado para abrir e fechar o

circuito.

Sensores

Sensor de rotação e PMS de efeito hall com 3 janelas

Neste sistema, o eixo da armadura é o eixo do distribuidor, de tal modo que o

cada ciclo será enviado três sinais à ECU, sendo correspondente às janelas

com o PMS dos cilindros.

• A rotação é determinada pelo tempo gasto entre dois sinais

correspondentes, porém uma das janelas é maior do que a anterior,

indicando ser esta a correspondente ao primeiro cilindro.

Sensores

Sensores de oxigênio (Sonda Lambda)

Sua função é levantar o conteúdo residual de concentração de oxigênio nos gases

de escape que fluem pela descarga, de modo a permitir que a ECU tenha controle do

teor da mistura.

As sondas podem ser classificadas em função do material que são

constituídas:

• Sonda de zircônio (ZrO2);

• Sonda de titânio (TiO2).

São classificadas pela forma como são aquecidas:

• Pelo próprio calor da descarga (sonda lambda);

• Por uma resistência de aquecimento própria (sonda lambda aquecida).

E também, pela forma como são aterradas, definindo uma quantidade de

fios de ligação elétrica diferenciado:

• Sonda de um fio - sonda lambda aterrada na própria carcaça

• Sonda de três fios - sonda lambda aquecida aterrada na própria carcaça

• Sonda de quatro fios - sonda lambda aquecida aterrada

pela ECU.

Sensores


Sensores


Sensores


Sensores

• Sonda de Zircônio com Aquecedor (HEGO)

Um aquecedor cerâmico inserido no sensor aquece o seu interior, permitindo

que ele possa ser utilizado numa faixa maior de temperatura dos gases de escape.

Devido ao aquecedor, o início de funcionamento é mais rápido que o do tipo EGO (sem

aquecedor) e possui uma menor variação das suas características.


Sensores

•Sonda de Zircônio com Aquecedor e Massa Isolada (ISOHEGO)

Este sensor possui um fio adicional para o sinal de massa em relação ao sensor

convencional com aquecedor (HEGO). A estabilidade do sinal é assegurada pela total

isolação entre o terra do sensor e a carcaça metálica externa, através de uma cerâmica

especialmente projetada. Isto garante maior vida útil à sonda, pois elimina possíveis

falhas proveniente de oxidação entre o escapamento e a sonda.

Sensor de fase

Combinado com o sinal de rotação e PMS, permitir que a ECU possa identificar o

cilindro em ignição

Sensor de rotação e PMS tipo indutivo com roda dentada 60-2 dentes mais sensor

de fase indutivo.

Este tipo de sensor de rotação e PMS utilizado somente nos motores com injeção

seqüencial de combustível ou, quando o sistema possuir dois sensores de

detonação.

O principio de funcionamento é o mesmo do sistema simples com somente a roda

dentada de 60-2 dentes:

Em motores 4 cilindros:

. O PMS do 1 ° e 4° cilindros ocorre na passagem do 20° dente da roda dentada

. O PMS do 2° e 3° cilindros na passagem do 50° dente.

Em motores 6 cilindros:

. O PMS do 1° e 5° cilindros ocorre na passagem do 18° dente da roda dentada;

. O PMS do 3° e 4° cilindros na passagem do 38°dente

. O PMS do 2° e 6° cilindros na passagem do 58° dente.

Sensores

Nesta hora, então, compõe o sinal com o sensor de fase, de mesmo principio de

funcionamento, montado na cabeça do motor em correspondência do eixo de

distribuição de descarga ou admissão. Sua função: detectar a passagem de um

dente na própria engrenagem de comando de válvula, 120° antes do PMS do

cilindro n° 1 na fase de ignição. Desta forma, é possível identificar o PMS de

cada cilindro individualmente, conforme a ilustração, sabendo que a ordem de

ignição é 1-3-4-2 ou 1-3-6-5-4-2.

Sensor de fase

Sensores

O medidor de massa de ar está instalado entre o filtro de ar e a borboleta

de aceleração e tem a função de medir a corrente de ar aspirada. Através

dessa informação, a unidade de comando calculará o exato volume de

combustível para as diferentes condições de funcionamento do motor.

Medidor de massa de ar

Sensores


A medida direta da massa de ar aspirada pelo motor é efetuada por um elemento

sensor quente. Devido a introdução de uma resistência de compensação da

temperatura esse sensor quente mantido a uma temperatura entre 100ºC a 200ºC

acima da temperatura do ar admitido.

Será maior a transferência de calor do sensor quente para o ar aspirado, quanto

maior for a massa de ar aspirado. O elemento sensor terá a sua resistência

alterada por conta da diminuição da instantânea da temperatura, provocada pela

transferência de calor do fio quente para o ar admitido.

O elemento sensor é parte do circuito da ponte de Wheaststone. Entende-se que

havendo uma variação na temperatura do elemento o sensor estará provocando

uma variação na sua resistência. Assim, um desequilíbrio é criado na ponte de

Wheaststone. Desta forma, o valor de sinal de corrente será tanto maior quanto

for o fluxo da massa de ar aspirada pelo motor não influenciado pelo volume,

velocidade, variação barométrica provocada pela variação de altitude em que

esteja o veiculo.

Sensores


Sensores

Função: Informar a velocidade do veículo, de modo a proporcionar

um melhor controle da marcha lenta e do processo de desaceleração.

Tipos:

•De efeito hall.

•Tipo relutância magnética.

•Led – Fototransistor.

Sensor de velocidade

Sensores

Sensor de pressãoOs sensores de pressão possuem diferentes aplicações. Medem a pressão

absoluta no tubo de aspiração (coletor) e informam à unidade de comando em

que condições de pressão o motor está funcionando, determinar qual o volume

de combustível deve ser injetado.

Nos sistemas rotação - densidade (speed - density), o sensor de pressão

informa a pressão no coletor de admissão para que se possa calcular a

densidade do ar. Em outros casos, a pressão no coletor é utilizada para a

determinação da carga a qual está sujeita o motor, de modo a definir o avanço

de ignição.

Sensores

Sensor de pressão

Tipos de Sensores

Existem diversos sensores para linha automotiva, suas versões variam

em função da faixa de pressão que o componente suporta na análise.

Estes sensores também podem ser classificados

• Quanto a sua aplicação: De pressão absoluta; De altitude.

• Quanto a sua função: Para cálculo da densidade do ar; Para

determinação do avanço; Para correção barométrica.

• Quanto à característica da curva de saída: Linear contínua; Pulsos

de freqüência.

Sensores

Sensor de posição da borboleta

Sua função é a de identificar a posição angular da válvula de aceleração (borboleta),

permitindo identificar a carga aplicada sobre o motor e o tempo de carga.

É a partir do sinal deste sensor que é feito o corte de injeção de combustível (Cut-Off),

quando central eletrônica monitora que a rotação do motor não está em marcha lenta e a

posição da borboleta está totalmente fechada à mesma processa está informação reduzindo

assim a injeção de combustível pelas válvulas de injeção. Outros sinais do sensor monstra como a ECU reage.

Estado da borboleta aceleradora Estratégia da central

Borboleta fechada Marcha lenta

Cut-off

Dash pot

velocidade de abertura da borboleta Aceleração rápida

borboleta totalmente aberta plena carga

borboleta parcialmente aberta carga parcial

ângulo da borboleta aceleradora sinal de carga para definição do

avanço de ignição.

Sensores

Sensor de posição da borboleta

Potenciômetro:

O principio de funcionamento consiste em fazer que o cursor de um

potenciômetro seja o próprio eixo da borboleta aceleradora. A ECU alimenta a

resistência com uma tensão constante (5V) e o sinal é obtido pelo cursor. O resultado é

uma curva linear entre

ângulo de borboleta x resistência:

Sensores

Sensor de temperatura do ar

Nos sistemas rotação-densidade (speed - density), o sensor de pressão

informa a temperatura do ar no coletar de admissão para que se possa calcular a

densidade do ar.

Nos sistemas de medição volumétrico, a temperatura do ar também é

utilizada no cálculo da densidade do ar, a diferença é que enquanto os sensores

de pressão do sistema rotação - densidade estão localizados após a borboleta

aceleradora, os medidores de vazão estão anterior a esta e portanto a variação de

pressão a que estão submetidos é a pressão atmosférica.

Deste modo, o calculo simples da variação da densidade pode ser feita

somente pela variação de temperatura. Nos sistemas de medição mássica, tem a

função de possibilitar a estabilização da temperatura do elemento quente.

Sensores

Sensor de temperatura do fluido de arrefecimento

Informa a unidade de comando das condições de temperatura do motor para

que se possa processar estratégias especificas como:

Funcionamento do motor a frio.

No funcionamento do motor a frio, a ECU deve enriquecer a mistura de um

fator inversamente proporcional à temperatura, ou seja, quanto menor for a

temperatura maior deverá ser o fator de enriquecimento da mistura.

Este enriquecimento é necessário, devido à condensação de uma parte do

combustível nas paredes frias do cilindro. Devido a isto o sistema deverá

trabalhar sem o sinal proveniente da sonda lambda. Além disso, o mapa de

avanço fica alterado (adiantado) para promover uma melhor queima do

combustível.

Cut-off com o motor frio.

Na fase de cut-off, os limites de rotação para entrada e saida da estratégia

de cut-off variam em função da temperatura da água

Sensores

O interruptor inercial de corte de combustível é utilizado em conjunto com a

bomba elétrica de combustível com a finalidade de desligá-Ia em caso de

uma colisão. É constituído por uma esfera de aço, mantida na posição por um

magneto.

Quando ocorrer um impacto brusco, a esfera se solta do magneto, percorre

uma rampa cênica e choca-se com uma lâmina alvo que abre os contatos

elétricos do interruptor e interrompe a alimentação da bomba elétrica de

combustível.

Uma vez que os contatos estão abertos, somente serão novamente fechados

através da ação mecânica de um botão de reinicialização.

Interruptor inercial de corte de combustível

Sensores

Sensor de pressão do reservatório

O sensor de pressão do reservatório de combustível é utilizado para monitorar a

pressão no reservatório combustível ou o vácuo, verificando a integridade do

sistema de combustível para determinar se existe vazamento evaporativo.

Sensor de pressão do condicionador de ar

Permite compatibilizar a marcha lenta com a carga adicional do compressor,

além de verificar a necessidade de acionamento do ventilador do radiador e

corte do compressor, visando a proteção deste contra pressões inadequadas;

Sensores

Atuadores

São componentes eletrônicos que transformam sinais elétricos em

movimentos mecânicos. A maioria destes componentes tem como principio

de funcionamento o eletromagnetismo

Eletroválvula

As eletroválvulas baseiam-se nos conceitos da indução eletromagnética e o campo

magnético capaz de atrair um magneto para o núcleo de um solenóide depende da corrente

elétrica que percorre as espiras da bobina.

No caso, o magneto, vai interagir com uma válvula (daí o nome eletroválvula),

controlando a passagem de um fluido (gás ou liquido) por uma tubulação.

As eletroválvulas podem ser, segundo o funcionamento elétrico:

liga/desliga (on/off) carga cíclica (duty-cycle)

corrente variável de duas vias

de três vias

Motor de Passo

O motor de passo é constituído de um estator e de um rotor com

rosca sem fim. O estator consiste de duas bobinas fixas, e o rotor de um imã

permanente e uma haste roscada sem fim que comanda o atuador mecânico,

A haste está roscada no imã e é guiada pela carcaça evitando o seu

movimento de giro, ou seja, a haste é solidária ao eixo imantado do rotor,

girando com a mesma rotação. Por este motivo, o atuador mecânico desloca-

se axialmente, num movimento de vaivém. O atuador 'vai' ou 'vem'

dependendo do sentido de giro do rotor. O sistema chama-se 'de passo'

porque o roto tem um giro escalonado, conforme a comutação do campo

magnético do estator.

No exemplo a seguir, mostrado pela figura, demonstra o princípio

de funcionamento de um motor de passo de 2 pólos.

Atuadores

Passo 1 – giro de 90º Passo 2 – giro de 180º

Passo 3 – giro de 270º Passo 4 – giro de 360º

Motor de Passo

Atuadores

Motor Rotativo

O princípio de funcionamento do motor rotativo, assemelha-se a uma

combinação dos princípios da eletroválvula e do motor de passo.

Os motores rotativos podem ser:

Simples

No caso de motores simples, um campo magnético gerado pela circulação de

corrente em uma bobina, provoca o giro de um rotor (como no motor de passo). O eixo do

rotor gira apenas de um ângulo correspondente à forma como foi construído o motor.

Na extremidade do eixo rotativo, uma válvula, como mostra a figura ao lado. O

comando é do tipo carga cíclica (duty-cycle), portanto de freqüência fixa. A permanência

do rotor em uma determinada posição depende então, do tempo de duração do pulso de

comando. O retorno é comandado por uma mola de torção e batente, o que permite a

válvula ser normalmente aberta ou fechada.

Atuadores

Duplos

Já nos motores rotativos duplos, o retorno deve ser comandado, já que a mola de torção é

substituída uma outra bobina, que combinada com o funcionamento da primeira, faz o eixo

girar no sentido horário ou anti-horário. O sistema de abertura e fechamento continua

sendo de carga duty-cicle, entretanto, torna-se necessário tanto o comando de abertura

quanto o comando de fechamento da válvula.

Motor Rotativo

Atuadores

Os relês são chaves que se baseiam nos princípios eletromagnéticos. Compõem-se

basicamente de um indutor e uma chave. A corrente elétrica quando percorre os

enrolamentos do indutor. gera um campo magnético suficiente para atrair um núcleo

e fechar ou abrir um interruptor elétrico e uma mola faz o acionamento inverso.

Assim, um relê com chave normalmente aberta, somente estará fechada quando

existir corrente elétrica nos enrolamentos do indutor.

Relê

Atuadores

Para atender às severas disposições legislativas sobre as emissões de resíduos

nocivos dos motores de combustão interna, além de uma dosagem sempre precisa da mistura

ar-combustível, o veículo está equipado com os dispositivos que controlam essas emissões.

Sistema de Controle de Emissões

Recirculação dos gases do cárter

O motor em funcionamento gera gases internamente. Para manter o seu correto

funcionamento, estes gases devem ser expulsos e isto é feito através do respiro do motor.

Uma parte destes gases é tóxica e por isso deve ser queimada para não ser jogada

diretamente no ambiente.

Além dos vapores de lubrificantes, gases de escapamento constituídos por misturas de

ar-combustível e pelos gases queimados que passam pela vedação dos anéis dos pistões são

gerados na região do cárter. Torna-se necessário um sistema que efetue a recirculação dos

gases, para impedir que atinjam a atmosfera e elevem a pressão interna do motor

demasiadamente, o que poderia determinar vazamentos.

Um sistema de chicanas ou um filtro recuperam o óleo que poderia ser arrastado

juntamente com os vapores. No interior da tubulação é montado um corta-chamas para

prevenir fenômenos de combustão devido ao retorno da chama ao corpo de borboleta.



•Válvula PCV (positive crankcase ventilation) ou ventilação positiva do cárter

Essa válvula tem a função de impedir que um volume acentuado de lubrificante

venha a ser arrastado junto com os gases do cárter para admissão, o que determinaria um

consumo exagerado de lubrificante.

No caso de elevada diferença de pressão entre a admissão e o cárter

(desacelerações, por exemplo) a válvula fecha, impedindo momentaneamente a

recirculação dos gases. Tão logo a diferença de pressão se suavize, o sistema volta a

operar normalmente.



Eletroválvula de purga do canister

A eletroválvula de purga do canister é o componente que controla o fluxo de

vapor (purga) do canister (filtro de carvão ativado) para o coletor de admissão durante

várias condições de funcionamento do motor.

A eletroválvula é do tipo normalmente fechado. Para ativá-Ia, eleve o giro do

motor por alguns instantes. Alguns sistemas possuem uma eletroválvula que controla a

abertura ou o fechamento do orifício atmosférico do canister, isto permite que a ECU,

em conjunto com a eletroválvula de purga do canister, abaixe a pressão do reservatório

de combustível.

Atuadores


Emissões Evaporativas

CanisterO canister, como já foi dito, é constituído por um reservatório que possui carvão ativado

atuando como filtro dos vapores oriundos do tanque de combustível.O canister possui

normalmente três conexões:

•Ventilação do tanque – uma mangueira conectada à parte superior do tanque conduz os

vapores até o filtro;

•Purga – faz a ligação do canister ao coletor de admissão para enviar os vapores a serem

queimados durante a purga;

•Atmosfera – promove o contato do canister com o ar atmosférico.

Os vapores são conduzidos à parte inferior do filtro onde sobem sendo filtrados pelo

carvão ativado em forma de pequenas esferas. Na parte superior, uma espuma atua como

filtro, impedindo que o carvão ativado penetre na linha de purga.





Válvula de purga

A válvula que controla o fluxo de vapores de combustível do canister para o coletor

de admissão pode ser mecânica ou eletricamente comandada pela central de controle do

motor.

A válvula, quando elétrica, é acionada pelo módulo de controle do motor através de

ciclos de trabalho determinando níveis de abertura compatíveis à operação do motor



Abastecimento

O posicionamento do canister varia a depender do modelo de veículo, mas muitas das

vezes pode ficar em uma altura inferior à tampa de enchimento do tanque.

Em caso de enchimento excessivo, o combustível tenderá a, por gravidade, atingir o

filtro de carvão ativado. Uma vez contaminado com combustível, o carvão ativado tende a

se dissolver e quando acionada a purga, ocorrerá contaminação do coletor de admissão e

cilindros do motor, provocando carbonização com conseqüente redução da sua vida útil.

Para evitar problemas dessa natureza, abastecer até o desligamento automático do bico

da bomba, evitando encher o gargalo. Agindo assim protege-se não só o canister e o motor,

como evita-se que combustível transborde e danifique a pintura.



Tampa do tanque de combustível

A tampa do tanque possui uma válvula que tem como função manter os vapores no

tanque com segurança. Em caso de substituição, é imperativo que se faça por uma de

modelo idêntico para preservar o correto funcionamento do sistema de controle de

emissões evaporativas

Recirculação de gases do escapamento

As altas temperaturas da câmara de combustão propiciam a formação dos óxidos de

Nitrogênio, que são poluentes. Para conter essa emissão reduz-se a temperatura da

câmara. Isso pode ser feito recirculando parte dos gases de escapamento.

O cruzamento de válvulas por si só faz com que parte dos gases resultantes da

queima voltem à admissão, auxiliando na tarefa de conter as emissões. Para um

controle mais efetivo torna-se necessário o uso de mecanismos que façam a

recirculação de forma controlada e em momentos que não prejudiquem o consumo e o

desempenho do motor.

Uma válvula controlada pela central eletrônica de controle do motor, pilota uma

válvula denominada válvula EGR – de Recirculação dos gases de escapamento

(Exhaust Gas Recirculation). A válvula é acionada sob as seguintes condições:

Motor aquecido à temperatura operacional – a recirculação dos gases com o motor frio

traria problemas de controle da mistura, que deve ser rica nesses momentos;

Rotação superior à marcha lenta – se a válvula abrir durante a marcha lenta, ocorrerá

instabilidade da rotação e o motor ficará vibrando ou apagará. Esse problema ocorre

pois a quantidade de ar admitida é mínima e a recirculação provocaria perda do

oxigênio necessário a queima do combustível sob essas condições.





Exercícios

1) Um motor com 6 cilindros, 4T e ignição por centelha com injeção de

combustível multiponto possui uma cilindrada de 2,4 L e uma eficiência

volumétrica de 87 % a 3000 rpm operando com etanol (FR = 1,06). Existe

uma válvula injetora para cada cilindro que fornece combustível a uma taxa

de 0,02 kg/s. Calcule o tempo de duração de um pulso de injeção para um

cilindro em um ciclo.

2) Um motor de 4,8 L V8-SI-4T opera a 4000 rpm. O motor trabalha com duas

injeções diretas de gasolina em cada cilindro durante um ciclo com uma

relação ar/combustível total de 28:1. A primeira injeção corresponde a ¼ da

quantidade total de combustível e ocorre durante a admissão (100oaPMI até

75oaPMI). A segunda injeção fornece a quantidade remanescente de

combustível próxima da vela momentos antes da ignição, terminando a 30o

aPMS. Um “supercharger” eleva a eficiência volumétrica do motor para 140

% nesta rotação. Calcule:

a) Consumo de combustível do motor.

b) Duração da 1a injeção.

c) Vazão mássica de combustível pelo injetor na 1a injeção.

d) Duração da 2a injeção.

e) Posição do pistão no início da 2ª injeção.

Automotive

Sistema de Injeção