Injeção eletrônica, Notas de estudo de Eletrônica

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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

S474i

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

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

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

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INTRODUÇÃO

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.

FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA

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 (22% 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).

Ar ideal

Ar admit _

λ = _

ÁGUA

OXIGÊNIO

COMBUSTÍVEL

GÁS CARBONICO

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.

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.

P R O C E S S A D O R

RAM

ROM

EPROM

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 MM, 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.

ESTRATÉGIAS DO SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA

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.

ESTRATÉGIAS DE MEDIÇÃO DO 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.

ESTRATÉGIAS PARA O CONTROLE DE EMISSÕES EVAPORATIVAS

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.

Recirculação dos Gases de Descarga

A recirculação dos gases de descarga é uma estratégia usada com a finalidade de resfriar a câmara de combustão, e então, diminuir desta forma, a emanação do óxido nítrico, já que o controle de emissão deste gás, não pode ser controlado pelo ajuste da mistura ar + combustível.

Essa recirculação é feita através da válvula EGR (exaust gas recirculation) que possui um acionamento pneumático, assim como a válvula de purga do canister.

A quantidade de gases que é readmitida é mínima, mas é o suficiente para que resfrie a câmara de combustão e diminua a quantidade de NO (^) x lançada na atmosfera. Em alguns sistemas mais avançados existe ainda uma válvula solenóide controlada pela UCE, com intuito de controlar o acionamento da válvula EGR.

Válvula solenóide

Observação: tanto a estratégia de reaproveitamento dos gases do cárter e reservatório de combustível, quanto a estratégia de recirculação dos gases de descarga, afetam o desempenho do motor, pois ambas trazem uma desregulagem na mistura ar + combustível, mas lembre-se, a principal finalidade do sistema de injeção é a diminuição dos gases tóxicos.

SENSORES DO SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA

SENSOR DE TEMPERATURA DO MOTOR - ECT

Este sensor tem a finalidade de informar ao módulo a temperatura do motor do veículo. É do tipo resistivo NTC. Ele informa a temperatura do motor através de uma aproximação da temperatura da água de arrefecimento, em casos de carros arrefecidos a ar, ele mede a temperatura do óleo como uma aproximação da temperatura do motor. É alimentado com uma tensão de 5V.(fig.1)

FIG 1

SENSOR DE ROTAÇÃO

Tem a função de informar a rotação do motor. Estes sensores podem ser do tipo indutivo ou hall. Nos veículos com sistema de ignição estático (bobina DIS), ele é posicionado próximo a roda dentada. (Fig 4 e 5) Nos veículos com sistema de ignição dinâmica (com distribuidor), o sensor de rotação esta posicionado no corpo do distribuidor.

SENSOR DE OXIGÊNIO – SONDA LAMBDA - HEGO

Sua função é medir a quantidade de oxigênio na saída do escapamento. Através desta informação o módulo pode corrigir a mistura evitando grandes emanações de CO na atmosfera. A sonda lambda precisa funcionar a temperaturas acima de 300 o^ , Baseado nisto existe dois tipos de sonda lambda: com aquecimento e sem aquecimento. As sondas lambdas sem aquecimento estão conectadas bem próximo a saída do coletor de escapamento, neste ponto a temperatura dos gases de escapamento é muito alta, aquecendo assim a sonda rapidamente. Esse tipo de sonda possui geralmente um único fio. As sondas com aquecimento possuem uma resistência interna para ajudar a sonda a atingir a sua temperatura de trabalho, esse tipo de sonda está conectada mais distante do motor, onde os gases de escapamento já não são tão quentes. A sonda aquecida possui três ou quatro fios. (Fig. 6 e 7)

FIG 4

FIG 5

A sonda emite sinais geralmente na faixa de 100 a 900 mV. Onde:

‰ 100 a 450 mV – mistura pobre ‰ 450 a 500 mV – mistura ideal ‰ 500 a 900 mV – mistura rica

Injeção de combustível aumenta Misturarica

Pouco O2 no gás de escape

λ - Sonda = 0,8 V

Unidade de Comando empobrece a Injeção de mistura Combustível diminui

Mistura Pobre

Muito O2 no gás de escape

λ - sonda = 0,2 V

Unidade de comando enriquece a mistura

FIG 6

FIG 7