Curso De Injeção Eletronica

Curso De Injeção Eletronica

(Parte 1 de 7)

Aula 01 - Introdução ao curso

O sistema de injeção eletrônica de combustível surgiu no Brasil no final da década de 80, mais precisamente em 1989 com o Gol GTi da Volkswagen do Brasil SA. Logo em seguida vieram outros modelos de outras marcas como o Monza Classic 500 EF, o Kadett GSi, o Uno 1.6R mpi entre outros.

O sistema baseia-se num microprocessador que faz todo o gerenciamento do motor, controlando o seu funcionamento de forma mais adequada possível. Este sistema veio substituir os convencionais sistemas de alimentação por carburador e ignição eletrônica transistorizada. Isso significa que o mesmo cuida de todo o processo térmico do motor, como a preparação da mistura ar/combustível, a sua queima e a exaustão dos gases.

Para que isso seja possível, o microprocessador deve processar as informações de diversas condições do motor, como sua temperatura, a temperatura do ar admitido, a pressão interna do coletor de admissão, a rotação, etc. Esses sinais, depois de processados, servem para controlar diversos dispositivos que irão atuar no sistema de marcha lenta, no avanço da ignição, na injeção de combustível, etc.

Abaixo, damos um resumo do caminho completo de todos os sistemas de injeção existente.

A entrada de dados correspondem aos sinais captados no motor, como temperatura, pressão, rotação, etc. Após o processamento (sinais processados), estes sinais são enviados para o controle de diversos dispositivos do sistema (sinais de saída).

Agora, iremos substituir a figura acima por esta:

Como podemos observar, os sensores são os elementos responsáveis pela coleta de dados no motor. Esses dados são enviados à unidade de comando onde são processados. Por fim, a unidade irá controlar o funcionamento dos atuadores.

Resumindo: - Entrada de dados » Sensores

- Saída de dados » Atuadores

A unidade de comando (cérebro de todo o sistema) analisa as informações dos diversos sensores distribuídos no motor, processa e retorna ações de controle nos diversos atuadores, de modo a manter o motor em condições ótimas de consumo, desempenho e emissões de poluentes.

Os sistemas de injeção eletrônica de combustível oferecem uma série de vantagens em relação ao seu antecessor, o carburador:

Benefícios: - Melhor atomização do combustível;

- Maior controle da mistura ar/combustível, mantendo-a sempre dentro dos limites;

Basicamente a construção física do motor não foi alterada com o sistema de injeção. O motor continua funcionando nos mesmos princípios de um sistema carburado, com ciclo mecânico a quatro tempos onde ocorrem a admissão, a compressão, a explosão e o escape dos gases. O que de fato mudou foi o controle da mistura ar/combustível, desde a sua admissão até a sua exaustão total.

O sistema de comando variável, tuchos acionados por intermédio de roletes (motor Ford RoCam) e as bielas fraturadas são tecnologias a parte, que não tem nada a haver com o sistema de injeção.

Podemos dizer que a função principal do sistema de injeção é a de fornecer a mistura ideal entre ar e combustível (relação estequiométrica) nas diversas condições de funcionamento do motor.

Sabemos que, para se queimar uma massa de 15 kg de ar, são necessários 1 kg de gasolina (15:1) ou para uma massa de 9 kg de ar, são necessários 1 kg de álcool etílico hidratado.

Quando a relação da mistura é ideal, damos o nome de relação estequiométrica. Caso essa mistura esteja fora do especificado, dizemos que a mesma está pobre ou rica.

Com isso, para a gasolina temos: 1 : 1 - mistura rica 15 : 1 - mistura ideal (estequiométrica) 18 : 1 - mistura pobre

Vimos acima que a mistura ideal para a gasolina é 15 : 1 e para o álcool de 9 : 1. Sendo assim, fica difícil estabelecermos um valor fixo para a relação estequiométrica, uma vez que os valores são diferentes, ou seja, uma mistura que para o álcool seria ideal, para a gasolina seria extremamente rica.

Vimos acima que a mistura ideal para a gasolina é 15 : 1 e para o álcool de 9 : 1. Sendo assim, fica difícil estabelecermos um valor fixo para a relação estequiométrica, uma vez que os valores são diferentes, ou seja, uma mistura que para o álcool seria ideal, para a gasolina seria extremamente rica.

Para se fixar um valor único, iremos agregar a mistura ideal uma letra grega chamado lambda ( l ). Assim temos:

l = 1 : mistura ideal ou relação estequiométrica; l < 1 : mistura rica; l > 1 : mistura pobre.

Agora sim podemos dizer que a mistura ideal é quando l for igual a 1, independente do combustível utilizado.

Uma mistura rica pode trazer como conseqüências: alto nível de poluentes, contaminação do óleo lubrificante, consumo elevado, desgaste prematuro do motor devido ao excesso de combustível que "lava" as paredes dos cilindros fazendo com que os anéis trabalhem com maior atrito.

A mistura pobre provoca superaquecimento das câmaras de explosão, o que podem levar o motor a detonar.

Bom, agora que já sabemos qual a função principal do sistema de injeção, a partir da próxima aula estaremos dando todas as informações sobre esse sistema. Até mais.

Aula 02 – Classificação

O sistema de injeção eletrônica pode ser classificado quanto:

Ao tipo de unidade de comando: - Unidade de comando analógica;

- Unidade de comando digital.

Ao número de eletro-injetores ou válvulas injetoras: - Monoponto (uma válvula injetora para todos os cilindros); - Multiponto (uma válvula injetora para cada cilindro).

A forma de abertura das válvulas injetoras: - Intermitente ou simultâneo;

- Semi-seqüencial ou banco a banco;

- Seqüencial.

Ao modo de leitura da massa de ar admitido: - Ângulo x rotação;

- Leitura direta da massa de ar.

Ao modo de controle da mistura ar/combustível: - Com malha aberta;

- Com malha fechada.

De acordo com o sistema de ignição: - Dinâmica;

- Estática.

De acordo com o fabricante do sistema de injeção:

- Siemens

Das famílias dos sistemas de injeção: - Bosch Motronic;

- Outros.

Como podemos observar, um sistema de injeção pode ser classificado de diversas maneiras. Vejamos um exemplo:

GM Corsa 1.6 MPFI - Unidade digital;

Como vimos, existem diversos tipos de sistemas de injeção eletrônica com as classificações citadas na página anterior.

Nosso curso irá explicar o funcionamento de todos os sensores e atuadores, bem como as estratégias de funcionamento adotadas por qualquer fabricante. Não iremos falar especificamente em um único sistema e sim, de uma forma global, envolvendo todos os sistemas.

:: A injeção pressurizada de combustível

A injeção do combustível se dá através da válvula injetora ou eletro-injetor. Iremos evitar a expressão "bico injetor" devido a sua utilização em motores diesel.

Essa válvula, quando recebe um sinal elétrico da unidade de comando, permite que o combustível pressurizado na linha seja injetado nos cilindros. Trata-se então de um atuador, uma vez que é controlado pela unidade de comando.

A pressão na linha e o tempo de abertura da válvula determina a massa de combustível a ser injetada, portanto, para que a unidade de comando calcule esse tempo, é necessário que primeiramente, se saiba a massa de ar admitido. A pressão na linha é fixa e depende de cada sistema. Independente do seu valor, esses dados são gravados numa memória fixa na unidade de comando (EPROM).

Um motor pode conter uma ou várias válvulas injetoras. Quando se tem apenas uma válvula injetora para fornecer o combustível para todos os cilindros, damos o nome de monoponto. Um motor que trabalha com uma válvula para cada cilindro é denominada multiponto.

Na figura abaixo temos um sistema monoponto: Agora veja a diferença com o sistema multiponto:

Aula 03 - Sistema monoponto

Vimos na aula passada que o sistema monoponto utiliza uma única válvula injetora para abastecer todos os cilindros do motor. Ela fica alojada numa unidade chamado de TBI ou corpo de borboleta.

Observe que neste sistema a válvula injetora é centrada, fornecendo o combustível pulverizado para todos os cilindros.

Muitas pessoas ao verem a unidade TBI ainda pensam que é o carburador, devido sua aparência física. Mas as semelhanças param por aí. Lembre-se que no carburador o combustível era succionado por meio de uma depressão, agora, ele é pressurizado e pulverizado.

Devido as exigências na redução de poluentes, este tipo de injeção já não é mais fabricado, prevalecendo nos dias atuais o sistema multiponto.

Talvez você esteja se perguntando: Se o sistema multiponto é mais eficiente que o monoponto, por que ele foi utilizado durante mais de 8 anos? Muito simples, em função do seu custo ser bem inferior ao multiponto.

A partir de 1997 todos os sistemas passaram a ser multiponto, embora algumas montadoras chegaram a ultrapassar esse ano.

No sistema multiponto, a injeção do combustível pressurizado ocorre próximo às válvulas de admissão. Isso significa que no coletor de admissão só passa ar, o que possibilita o aumento no seu diâmetro favorecendo o maior preenchimento dos cilindros. Isto resulta numa melhora significativa da potência no motor.

Outra vantagem do sistema multiponto está relacionada a emissão de gases tóxicos. Como no coletor de admissão só passa ar, evita-se a condensação do combustível nas paredes frias do coletor. Com isso, melhora-se a mistura e a combustão.

A figura acima é somente ilustrativa, para podermos visualizar as diferenças entre os dois sistemas.

Obs: No sistema multiponto há possibilidade de se utilizar o coletor de admissão de plástico, devido ao não contato com o combustível. A vantagem do coletor de plástico em relação ao coletor de liga de alumínio fundido são:

- Mais barato.

Outras diferenças entre os dois sistemas iremos descrever com o decorrer do curso.

Aula 04 - Injeção intermitente ou simultâneo

No sistema multiponto, a injeção pode ocorrer de três formas: intermitente, sequencial ou banco a banco. :: Sistema intermitente ou simultâneo

No sistema intermitente ou simultâneo, a unidade de comando aciona todas as válvulas injetoras ao mesmo tempo, sendo que apenas um cilindro irá admitir imediatamente e os demais entram em modo de espera, pois, as válvulas de admissão ainda estarão fechadas.

Virabrequim Cilindro 1 Cilindro 2 Cilindro 3 Cilindro 4 Comando

0 - 180o EXPLOSÃO ESCAPE COMPRESSÃO ADMISSÃO 0 - 90o 180 - 360o ESCAPE ADMISSÃO EXPLOSÃO COMPRESSÃO 90 - 180o 360 - 540o ADMISSÃO COMPRESSÃO ESCAPE EXPLOSÃO 180 - 270o 540 - 720o COMPRESSÃO EXPLOSÃO ADMISSÃO ESCAPE 270 - 360o

Observe no quadro acima a distribuição perfeita da dinâmica dos gases no interior do motor a cada giro da árvore de manivelas (virabrequim) e do eixo comando de válvulas.

Basicamente existe dois modos de injeção neste método: o modo em fase fria e o modo em fase aquecida.

No modo em fase fria, a unidade de comando aciona os injetoras a cada 180o de gira da árvore de manivelas, o que corresponde a 90o do comando. Isso significa que durante toda a fase de aquecimento do motor, haverá duas injetadas em cada cilindro a cada rotação do motor (360o). Veja o quadro a seguir. Os círculos em verde representam as injetadas em cada cilindro e os quadros em branco os cilindros que já admitiram. Os quadros entre chaves são os cilindros que irão admitir.

0 - 180o{} 0 - 90o
360 - 540o {}180 - 270o
720 - 900o{} 350 - 450o

Virabrequim Cilindro 1 Cilindro 2 Cilindro 3 Cilindro 4 Comando 180 - 360o {} 90 - 180o 540 - 720o {} 270 - 360o 900 - 1080o {} 450 - 540o

Na tabela acima mostramos como ocorrem as injetadas em cada cilindro do motor, de acordo com o ângulo da árvore de manivelas ou da árvore de comando das válvulas.

Comparando-se as duas tabelas, podemos observar que na primeira linha, que corresponde a um ângulo de 0 a 180o da árvore de manivelas (meia volta) ocorre uma injetada em todos os cilindros, mas somente o quarto cilindro utiliza essa injeta. O primeiro, segundo e terceiro cilindros entram em modo de espera.

admissão

No segundo movimento (180o a 360o ) da árvore de manivelas ocorre a segunda injetada. O primeiro cilindro já tinha uma, agora tem duas, o mesmo ocorrendo no terceiro cilindro. O quarto cilindro não tinha nenhuma, agora tem uma. No segundo cilindro havia uma injetada. Ao receber a segunda a válvula de admissão se abre a absorve-se as duas injetadas. Todo esse ciclo se repete até que todos os cilindros passem a receber três injetadas, na quarta ocorre a

Quando o motor atingir uma determinada temperatura, a unidade a fim de não manter a mistura tão rica, reduz as injetadas em 50%, ou seja, passará a injetar somente a cada 360o de rotação da árvore de manivelas.

Assim, a injeção ocorrerá toda vez que houverem duas injetadas em cada cilindro, uma no modo de espera e a outra quando a válvula de admissão abrir.

0 - 180o0 - 90o

Virabrequim Cilindro 1 Cilindro 2 Cilindro 3 Cilindro 4 Comando

360 - 540o {}180 - 270o
720 - 900o{} 350 - 450o

180 - 360o {} 90 - 180o 540 - 720o {} 270 - 360o 900 - 1080o {} 450 - 540o

Para garantir o funcionamento perfeito deste método, é de suma importância que a unidade de comando do sistema de injeção saiba qual a temperatura do motor no momento.

Observe que no primeiro movimento não há injeção em nenhum dos cilindros, pois, ainda não se completaram os 360o de rotação. Já na segunda linha será injetado em todos os cilindros mas somente o segundo cilindro admite a mistura. Na terceira linha, o primeiro cilindro entra em admissão absorvendo a injetada anterior. Em nenhum dos outros cilindros é injetado novamente. Na quarta linha, ocorre uma nova injetada sendo que o terceiro cilindro está em admissão. Os demais estão em modo de espera.

Este método de injeção foi empregado no sistema LE Jetronic da Bosch que equiparam o Gol GTi, o Santana GLSi, o Versailles 2.0i Ghia, o Escort XR-3 2.0i, o Kadett GSi, o Monza Classic 500EF, o Uno 1.6 MPi, etc, logo no início da era injetada.

No sistema Le Jetronic, duas válvulas são acionadas pelo terminal 12 da unidade de comando e as outras duas pelo terminal 24.

Através dos pinos 12 e 24 a unidade de comando aterra as válvulas injetoras, uma vez que o positivo já existe e é comum para todas as válvulas.

Embora exista duas linhas na unidade de comando para acionamento dos injetores, as duas linhas são ativadas simultaneamente, o que gera o acionamento das quatro válvulas ao mesmo tempo.

Na realidade, ainda existe um componente intermediário entre as válvulas e a unidade de comando que são os préresistores, cuja função é igualar a impedância das bobinas dos injetores.

Aula 05 - Injeção banco a banco ou semi-sequencial Sistema semi-seqüencial ou banco a banco

Nesse sistema, a injeção do combustível ocorre em blocos, ou seja, são abertas simultaneamente duas válvulas injetoras e as outras duas ficam fechadas. Utiliza duas linhas da unidade de comando, como no método intermitente, porém, cada linha é acionada uma de cada vez.

O método banco a banco de injeção de combustível é o mais utilizado atualmente, devido a sua eficiência satisfatória (superior ao intermitente) e o baixo custo em relação ao método seqüencial.

A injeção somente ocorre no cilindro que estiver admitindo e o que acabou de explodir (esta fica em modo de espera). Também utiliza o método diferenciado de injeção entre as fases fria e aquecido.

A injeção ocorre a cada 180o de rotação da árvore de manivelas.

No método banco a banco, a unidade de comando do sistema de injeção deve saber exatamente a posição da árvore de manivelas, para que possa injetar somente nos cilindros que estiverem admitindo e o que acabou de explodir. A posição da árvore de manivelas é obtida por sinais elétricos provenientes de um sensor de PMS ou posição da árvore de manivelas.

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