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Injeção Eletrônica Diego Pereira; Felipe C. Roy;Leandro Piva

1. Introdução

A finalidade dos motores de combustão é transformação da energia química contida no combustível em energia mecânica. Esta transformação ocorre devido a queima da mistura ar combustível que ocorre dentro da câmara de combustão. Porém, esta queima não ocorre de forma otimizada em sistemas carburados, emitindo grande quantidade de poluentes a atmosfera. A injeção eletrônica surgiu devido à necessidade das montadoras se adequarem às exigências gorvenamentais com relação ao índice de emissão de poluentes. A injeção eletrônica trouxe outras vantagens, tais como aumento de potência do motor, diminuição do consumo de combustível, diagnóstico do veículo através de sinalizadores no painel de instrumentos, etc.

A injeção eletrônica possui um sistema de gerenciamento composto de uma Central Eletrônica (Centralina ou E.C.U.), que recebe informações de sensores instalados no motor e controla, entre outros sistemas, a injeção de combustível e a ignição. Para que o motor funcione corretamente, sem falhas, e com o melhor rendimento, é necessário que se misture uma quantidade específica de combustível ao ar que entra no motor. Como esta quantidade é determinada em massa, a central eletrônica calcula a massa de ar que é admitida pelo motor e comanda a injeção de combustível. Esta tecnologia leva em conta a rotação do motor e a densidade do ar aspirado. Através da rotação do motor, levando-se em conta a sua capacidade volumétrica, a central calcula o volume de ar admitido, e para o cálculo da densidade utiliza os valores da temperatura e da pressão do ar, que são informados à Central através de sensores. Tendo a massa de ar admitida pelo motor, a central comandará uma válvula, que chamamos de eletroinjetor, e esta permitirá a passagem da quantidade exata de combustível para realizar a combustão. Com esta mistura comprimida no cilindro, a Central atuara sobre o circuito de ignição, definindo o tempo de início da combustão. Os principais sistemas de injeção e ignição eletrônica não necessitam de ajustes ou regulagem, porém, por se tratar de sistemas eletroeletrônicos precisam ser constantemente avaliados, pois fornecem informações sobre seus componentes, além de informar se ocorreram defeitos ou anomalias durante seu funcionamento.

2. Central Eletrônica

A Central Eletrônica (ECU) é o principal elemento de um sistema de injeção eletrônica. A central eletrônica A partir da interpretação dos sinais enviados pelos sensores e identificação da condição de operação do motor, o programa envia comandos para os atuadores como, por exemplo: tempo de abertura da válvula de injeção e avanço de ignição.

A central verifica continuamente estes sinais dos sensores e corrige os valores comparando-os com os limites permitidos para cada um. Se os limites forem superados, o sistema reconhece a avaria acendendo uma lâmpada indicativa no painel (luz espia). A Figura 1 mostra a Central Eletrônica.

Figura 1: Central de Comando Eeletrônico, Bosch, 2006.

O fluxograma mostrado na Figura 2 está representada, de forma resumida, o funcionamento da Central Eletrônica.

Figura 2: Fluxo de funcionamento da Central Eletrônica, FIAT, 2002.

3. Sensores

Os sensores são dispositivo eletro-eletrônicos capazes de transformar um sinal proveniente do motor em sinal elétrico para a central. Esse sinal informa à central como está o funcionamento do motor. A seguir serão destacados os principais sensores que compõem a Central Eletrônica.

3.1. Sensores de Temperatura

Uma vez que se deseja controlar a temperatura de um sistema, é necessário que se disponha de um elemento que tenha algum parâmetro elétrico que varie com a temperatura.

3.1.1. Tipos de Sensores

Para medição de temperatura podem ser utilizados vários tipos de sensores: termopar, o BJT (Bipolar Junction Transistor), transistor e as termoresistências.

Especificamente na linha automotiva, os sensores podem ser classificados quanto à aplicação:

• De temperatura do ar;

• De temperatura do fluido de arrefecimento (água). - Quanto ao princípio de funcionamento:

• Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC);

• Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC);

• Termostato. - Quanto à forma de aterramento:

• Aterrados Unidade de Comando Eletrônica (U.C.E.)

• Aterrados pela própria carcaça do sensor.

3.1.2. Principio de Funcionamento

O termopar nada mais é que a junção de dois fios de materiais diferentes como, por exemplo, cobre e ferro. Quando as extremidades são submetidas a temperaturas diferentes é gerada uma diferença de potencial (ddp) proporcional a esta grandeza.

O BJT é um dispositivo bastante apropriado para uso como sensor de temperatura.

Tanto a tensão entre seus terminais Base e Emissor

(VBE), como a diferença entre os VBEs de dois transistores (∆VBE), são variáveis normalmente utilizadas para representar uma medida da temperatura em que o sensor se encontra. A relação que há entre ∆VBE e a temperatura é linear, o que favorece o uso de um par de transistores BJT como sensor de temperatura. Outro elemento que também pode ser utilizado como sensor de temperatura, onde não é requerida boa sensibilidade, é o diodo. O diodo polarizado diretamente exibe uma queda de tensão de 0,1 V/ºC de aquecimento. Como desvantagem ele requer um bom milivoltímetro para a leitura direta, ou então de um amplificador linear.

Já as Termoresistências obedecem o Princípio do

Efeito Termomecânico, que consiste em uma alteração da dimensão de um determinado material, não necessariamente um condutor elétrico, causada por uma determinada variação de temperatura. Ou seja, em condições normais de temperatura e pressão, um aumento de temperatura causa um aumento nas dimensões físicas do material.

O efeito Termoresistivo consiste em explorar a variação da resistência elétrica produzida por uma determinada variação de temperatura. Os “termômetros de resistência elétrica” funcionam baseados no fato de que a resistência de uma grande gama de materiais varia com a temperatura; de um modo geral, os metais tem um aumentam a resistência elétrica com o aumento de temperatura, ao passo que os semicondutores diminuem a resistência elétrica com o aumento da temperatura.

Os termistores mais utilizados são: o Termistor de

Coeficiente Positivo (PTC) e o Termistor de Coeficiente Negativo (NTC).

O PTC, como o próprio nome sugere, exibe um aumento da resistência com o aumento da temperatura. A variação da resistência é maior que a de um NTC na mesma faixa de operação.

Já o NTC, é mais conhecido e é encontrado no mercado com uma variedade grande no tipo construtivo e nos valores de resistência. Tem resistência inversamente proporcional à temperatura.

As curvas característica do NTC e do PTC podem ser visualizadas na Figura 3.

Figura 3: Curva característica do NTC e PTC, UNIJUÍ, 2003.

3.2. Sensores de rotação e Ponto Morto Superior (PMS)

A função dos rotores de rotação e Ponto Morto

Superior PMS é informar a rotação do motor e a referencia do ponto morto superior dos pistões. O sensor é excitado por uma roda dentada.

3.2.1. Tipos de Sensores

• Sensor indutivo; • Sensor magnético ou de relutância variável.

3.2.2. Princípio de Funcionamento

Sensor indutivo: o princípio de funcionamento

(Figura 4) baseia-se na geração de um campo eletromagnético de alta freqüência, que é gerado por uma bobina ressonante instalada na face sensora.

A bobina faz parte de um circuito oscilador que em condição normal (desacionada) gera um sinal senoidal. Quando um metal aproxima-se do campo, este por correntes de superfície (Foulcault), absorve a energia do campo, diminuindo a amplitude do sinal gerado no oscilador. A variação de amplitude deste sinal é convertida em uma variação contínua que é comparada com um valor padrão.

Figura 4: Princípio de funcionamento sensor indutivo, SENAI, 2004.

Sensor magnético ou de relutância variável: para seu funcionamento não é necessário alimentação (positiva ou negativa) seu sinal é gerado por indução eletromagnética, (Figura 5 e 6).

Quando o dente da roda fônica aproxima-se do sensor, a tensão começa a subir positivamente devido à variação do fluxo magnético, conforme Figura 5(a).

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