Injeção eletrônica

Injeção eletrônica

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2 Injeção Eletrônica

Federação das Indústrias do Estado de Pernambuco Presidente Jorge Wicks Côrte Real

Departamento Regional do SENAI de Pernambuco Diretor Regional Antônio Carlos Maranhão de Aguiar

Diretor Técnico Uaci Edvaldo Matias

Diretor Administrativo e Financeiro Heinz Dieter Loges

Ficha Catalográfica

629.1.02/.07 S474i

1. ENGENHARIA DE VEÍCULOS DE TRANSPORTE
2. INJEÇÃO ELETRÔNICA
3. PROPULSÃO
I. Título

SENAI. DR. PE. Injeção Eletrônica. Recife, SENAI.PE/DITEC/DET, 1998.

Direitos autorais de propriedade exclusiva do SENAI. Proibida a reprodução parcial ou total, fora do Sistema, sem a expressa autorização do seu Departamento Regional.

SENAI - Departamento Regional de Pernambuco Rua Frei Cassimiro, 8 - Santo Amaro 50l00-260 - Recife - PE Tel.: (81) 3416-9300 Fax: (81) 3222-3837

Introdução 05 Funcionamento do Sistema de Injeção Eletrônica 06 Visão Global do Sistema de Injeção Eletrônica 10 Estratégias do Sistema de Injeção Eletrônica 14 Sensores do Sistema de Injeção Eletrônica 18 Atuadores do Sistema de Injeção eletrônica 25 Sistema de Ignição 31 Sistema de Combustível 34 Injeção eletrônica – Le-Jetronic 39 Injeção Eletrônica – Multec-700 4 Injeção Eletrônica – Multec-SEM 50 Injeção Eletrônica – EC-IV 60 Códigos de Piscada 68 Glossário de Injeção Eletrônica 80

Os países desenvolvidos preocupados com a grande quantidade de gases tóxicos produzidos pelos veículos automotores, criaram o sistema de injeção eletrônica de combustível. Sabe-se que, os veículos automotores, no processo de combustão, emanam na atmosfera, uma grande quantidade de gases tóxicos e essa quantidade é proporcional a má regulagem da mistura ar + combustível.

Então, o Sistema de Injeção Eletrônica de Combustível tem por objetivo básico prover a regulagem da mistura ar + combustível, da forma mais próxima do ideal quanto possível, a fim de termos emanações de gases tóxicos de uma quantidade mínima.

Precisava-se, então, dar algo em troca ao consumidor que por um lado passou a pagar um preço mais elevado pelo automóvel equipado com Sistema de Injeção Eletrônica de Combustível. O produto foi acrescido de potência no motor e uma diminuição na relação consumo X potência do motor.

Isto fez com as pessoas tivessem interesse em comprar um veículo com Sistema de Injeção Eletrônica de Combustível.

A falta de padronização das peças e da normalização com respeito a fabricação dos tipos de Sistema tem dificultado o aprendizado.

Neste estudo você terá condições de ter uma visão geral a respeito da Injeção Eletrônica de Combustível, de forma que seja capaz de executar reparos e manutenções em veículos equipados com tal sistema.

Em um processo de combustão existem três elementos básicos que são indispensáveis para que a combustão se realize. São: o oxigênio, o combustível e a centelha elétrica. Se em uma combustão tivermos a quantidade ideal de combustível para a quantidade de oxigênio, então conseguiremos a chamada combustão completa, originando como resultado desta combustão, apenas gás carbônico e água.

+ = +

É claro que para cada tipo de combustível, temos uma quantidade correta de ar e combustível, para que ocorra a combustão completa. Essa quantidade ideal da mistura ar + combustível é chamada de estequiométrica, e se diz que a mistura esta na razão estequiométrica. Na tabela abaixo são apresentados alguns exemplos da relação ar e combustível.

Combustível Relação ar + combustível - estequiométrica

Gasolina (2% de etanol) 13,3 / 1 Álcool (etanol) 9,0 / 1 Gasolina (pura) 14,7 / 1 Diesel 15,2 / 1 Metanol 6,4 / 1 GLP 15,5 / 1 Butano 15,4 / 1

Existe uma relação entre a quantidade de ar admitido e a quantidade de ar ideal que é chamada de razão de equivalência (λ).

idealAr admitAr _

Se,

Quant. de ar admitido = quant. de ar ideal ⇒ λ = 1⇒mistura ideal (estequiométrica) Quant. de ar admitido<quant. de ar ideal ⇒ λ <1 ⇒mistura rica Quant. de ar admitido>quant. de ar ideal ⇒ λ>1 ⇒mistura pobre

O sistema de injeção eletrônica possui um módulo de controle, que através de sensores recebe os sinais das condições de funcionamento do motor, e calcula a quantidade mais próxima, quanto possível, do ideal para aquela condição de funcionamento.

Para que a quantidade de combustível injetada seja a mais próxima do possível da desejada, é necessário que seja medida a massa de ar que é aspirada pelo motor (massa de ar admitido), através dos sensores. Depois de medida a massa de ar a - Unidade de Comando Eletrônico realiza o cálculo do tempo que o eletroinjetor deve permanecer aberto, para que seja injetada a quantidade ideal de combustível.

Apesar do módulo procurar dosar a mistura da forma ideal, isto é quase impossível que ocorra. Então no resultado final desta combustão, temos vários gases: gás carbônico (CO2), oxigênio (O2), nitrogênio (N2), água (H2O), etc., e mais os gases tóxicos monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HyCx), óxidos nítricos (NOx), óxido de enxofre (SOx).

CO2H2O SOx
HxCy NOx
O2 CO N2

Monóxido de Carbono (Co)

O monóxido de carbono é um gás que depende bastante da regulagem da mistura, ou seja, quanto mais rica for a mistura, maior será a concetração de CO no escapamento, portanto a melhor forma de controlá-lo é regulando a mistura ao ponto próximo do ideal.

Outro fator que também ajuda, é fazer com que a mistura torne-se bem homogênea. Quanto mais homogênea for a mistura mais chances tem de se obter uma combustão completa.

O monóxido de carbono é um gás que é altamente tóxico. Ele se combina facilmente com a hemoglobina (células do sangue) e ao atingir uma certa quantidade provoca asfixia e desmaios e logo após a morte.

Entre as causas mais comuns que provocam o desajuste do CO, podemos citar:

Ajuste da mistura incorreto Ponto inicial de ignição incorreto

Filtro de ar entupido

Sensores com defeito

Óleo contaminado

Compressão dos cilindros

Hidrocarbonetos (HyCx)

Os hidrocarbonetos são uma família de gases tóxicos que surgem como resultado da queima do combustível nos motores de combustão interna. A quantidade de hidrocarbonetos é tanto maior quanto maior for a desregulagem da mistura ar + combustível. Verifica-se ainda que para misturas ricas (excesso de combustível) a quantidade de hidrocarbonetos tende à tornar-se altíssima. Outro fator que faz com que apareça grande quantidade de hidrocarbonetos é a desaceleração do veículo, portanto o sistema de injeção utiliza algumas estratégias de forma a minimizar a emissão deste tipo de gás.

Em termos de poluição este gás pode causar a chuva ácida e apesar de não ter sido provado, acredita-se que este gás pode causar o câncer.

Óxidos Nítricos (NOx)

Esses gases não surgem especificamente pela desregulagem da mistura, mas sim, através do aquecimento da câmara de combustão, ou seja quanto maior for a temperatura da câmara de combustão maior será a quantidade de óxido nítrico no escapamento. Portanto o sistema de injeção além de regular a mistura ar + combustível da melhor forma, precisa também, de estratégias para diminuir o calor na câmara de combustão.

Com relação ao seu nível de toxidade, esse gás, quando em grande quantidade causa irritação nos olhos e mucosas, e nas plantas, causa ressecamento das folhas e sua morte. Portanto é um gás que deve ser evitado a sua emanação na atmosfera.

UCE - Unidade de Comando Eletrônico

A UCE é responsável pelo gerenciamento e processamento das informações vindas dos sensores e controle de todo o sistema de injeção eletrônica. Nos sistemas de injeção atuais a UCE também é responsável pelo controle da ignição, para que se tenha o avanço ideal para cada situação de funcionamento do motor.

A UCE também é comumente chamada de MCE (Módulo de Controle Eletrônico), pode-se também encontrar as iniciais correspondentes ao idioma inglês, ECU (eletronic control Unit) e ECM (Eletronic Control Model).

Internamente os principais componentes da UCE são: Processador

As memórias internas da UCE são de três tipos: RAM, ROM, EPROM.

O processador é o cérebro da UCE e é responsável pelas operações aritméticas realizadas dentro da UCE. As memórias são unidades que armazenam informações que serão utilizadas pelo processador durante o seu trabalho.

RAM – Randon Access Memory A RAM é uma memória de leitura e escrita , ou seja, o processador ora armazena informações ora lê as informações armazenadas. O processador utiliza essa memória para armazenar as informações que usa com mais frequência. É também nesta memória onde são armazenados os parâmetros adaptativos e os códigos de falhas do sistema de injeção Quando acontece algum defeito no sistema de injeção o processador, ao diagnosticar a falha, grava a informação da falha na memória RAM, através de um código). A parte da memória RAM onde ficam armazenadas as falhas do sistema também é comumente chamada em algumas literaturas de M, KAM ou KOEA. Necessita de alimentação da bateria para manter os dados armazenados.

ROM – Read Only Memory A ROM é uma memória somente de leitura, ou seja, o processador apenas lê as informações que foram armazenadas na memória durante a fabricação. Nesta memória é armazenada a sequência de operações do processador, ou seja, todos os passos que o processador deve seguir para o perfeito funcionamento do sistema de injeção eletrônica do veiculo. Não necessita alimentação da bateria para manter os dados armazenados, pois são permanentes.

EPROM – Eletronic Program Read Only Memory É uma memória que é eletronicamente programável. Esta memória pode ser programada uma única vez. Nela são armazenadas as constantes de funcionamento do sistema de injeção e do motor. Exemplo: cilindrada, tipo de combustível, taxa de compressão, marcha lenta ideal, etc. Não necessita de alimentação da bateria, os dados são permanentes. Alguns fabricantes chamam esta memória também de MEM-CAL, que significa memória de calibração.

Nos veículos mais novos já existe um outro tipo de memória que é a EEPROM – Eletronic Erase Program Read Only Memory – que é uma memória eletronicamente programável e apagável, ou seja esta memória permite que os dados sejam reprogramados e apagados desde que seja eletronicamente. Esta memória esta sendo usada para armazenar os códigos de falhas (anomalias no sistema) e também os parâmetros adaptativos. Não necessita de alimentação da bateria para manter os dados armazenados, sendo esta a grande vantagem, já que não se perde os parâmetros adaptativos quando se retira o cabo da bateira. A desvantagem é que os defeitos do sistema armazenados na memória somente podem ser apagados com o auxílio do scanner.

Os sensores são dispositivos que transformam uma grandeza não elétrica em uma grandeza elétrica. Exemplo: sensor de temperatura – transforma um valor de temperatura em um valor tensão proporcional a esta temperatura.

A finalidade dos sensores transformarem sinais não elétricos em sinais elétricos é que a UCE, somente entende sinais elétricos, portanto os sensores fazem a ligação entre as condições de funcionamento do motor e a UCE, transformando as condições do motor em sinais elétricos como por exemplo: rotação, temperatura do motor, etc.

São dispositivos que transformam sinais elétricos vindos da UCE em deslocamentos mecânicos de forma a mudar as condições de funcionamento do motor.

Esses dispositivos interligam a UCE ao motor do veículo. Sempre que a UCE precisa fazer algum ajuste nas condições de funcionamento do motor para que ele trabalhe em condições próximas do ideal, a UCE faz uso dos atuadores para mudar alguma característica do motor como exemplo poderíamos citar a abertura de uma passagem de ar. Como exemplo de atuadores podemos citar: válvula injetora de combustível, atuador de marcha lenta, eletroválvulas, etc.

O sistema de injeção eletrônica possui algumas estratégias para controlar, da melhor forma possível, a emissão de gases poluentes, o controle do avanço da ignição e a forma de medição da quantidade de ar admitido.

Para o cálculo da quantidade de combustível a ser injetado, a informação mais importante que o ECM precisa é a de massa de ar admitido. Portanto para se medir essa massa de ar, cada sistema utiliza uma estratégia diferente, podemos então citar:

Estratégia Ângulo x Rotação

Nesta estratégia, o módulo calcula uma aproximação da massa de ar admitido, através da informação recebida de dois sensores: o sensor de posição da borboleta e o sensor de rotação. Também vale citar que o parafuso de regulagem da marcha lenta foi substituído por um atuador, chamado corretor de marcha lenta que atua diretamente na borboleta do acelerador.

Estratégia Densidade x Rotação

É a estratégia mais utilizada, principalmente em carros populares, devido a ser uma estratégia que além de proporcionar uma boa medição, também apresenta baixo custo de manutenção para.

Igualmente a estratégia anterior, o módulo precisa realizar algum cálculo para obter a massa de ar, pois para a medição é utilizado um sensor de pressão absoluta (para medir a densidade do ar), o sensor de rotação e em alguns casos também o sensor de posição da borboleta. Então o módulo de posse dessas informações, calcula a massa de ar admitida.

Estratégia Fluxo de Ar

Essa estratégia é geralmente utilizada em veículos mais caros, que possuem um custo maior e apresentam o sistema de injeção mais completo. A forma de medição utilizada é a fluxo de ar, através de um sensor de fluxo de ar. Através deste sensor e do sensor de temperatura do ar o módulo calcula a massa de ar admitido.

Estratégia Massa de Ar

É a mais completa estratégia, pois nela o próprio sensor de massa de ar realiza diretamente e com precisão a medição da massa de ar admitida.

Dentre as estratégias para controle das emissões de gases podemos citar:

CUT-OFF (Corte de combustível)

A estratégia cut-off é realizada em duas ocasiões:

A primeira quando o veículo esta em desaceleração, ou seja, quando o veículo esta em desaceleração é porque o motorista retirou o pé do acelerador, significando que ele não necessita de potência do motor, neste instante, portanto ao realizar o corte do combustível, o sistema garante um freio motor mais eficaz, economiza combustível e também evita altos índices de CO.

A Segunda ocasião é com a intenção de evitar o desgaste prematuro do motor, ou seja, todo motor de combustão é fabricado para trabalhar com um nível máximo de rotação que, se ultrapassado, causa o desgaste prematuro do motor. Na memória do módulo de injeção está gravada a rotação máxima suportável pelo motor então quando esta rotação é ultrapassada, é realizada a estratégia de corte de combustível, até que a rotação volte aos limites aceitáveis.

DASH-POT (Retardamento do fechamento da borboleta)

Esta estratégia tem a função de evitar o descontrole da mistura ar + combustível. Nas desacelerações, quando o motorista retira rapidamente o pé do acelerador, a borboleta fecha-se rapidamente, consequentemente, causa um grande desajuste na mistura e uma emanação muito grande de hidrocarbonetos (HyCx), então, com a intenção de evitar esses problemas, o sistema de injeção realiza essa estratégia, retardando o fechamento da borboleta do acelerador.

Nos primeiros sistemas, o controle desta estratégia era realizado diretamente sobre a borboleta do acelerador, através de uma haste móvel que era controlada pelo módulo de injeção. A grande maioria dos sistemas atuais realizam essa estratégia através do recuo e avanço do motor de passo.

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