segunda-feira, 14 de setembro de 2009

Sistema de Injeção Eletrônica


Introdução

Na tentativa de atender às leis de emissões e consumo, o sistema de combustível usado nos carros modernos mudou muito nos últimos anos. O Subaru Justy, de 1990, foi o último carro vendido nos Estados Unidos a ter um carburador. No ano seguinte, o Justy tinha injeção de combustível. Apesar de a injeção eletrônica existir desde a década de 50, a injeção eletrônica de combustível foi amplamente usada em carros europeus apenas a partir de 1980. Hoje em dia, todos os carros vendidos nos Estados Unidos, na Europa e no Brasil têm sistemas de injeção de combustível.

O declínio do carburador


Carburado (Fusca/1970-VW)

Durante a maior parte da existência do
motor de combustão interna, o carburador foi o dispositivo que forneceu combustível ao motor. Em muitas outras máquinas, como os cortadores de grama e motoserras, ele ainda é utilizado. Mas conforme o automóvel foi evoluindo, o uso do carburador se tornou complicado. Para realizar algumas tarefas, os carburadores tinham cinco circuitos diferentes:


  • circuito de marcha-lenta - fornece combustível suficiente para manter o motor nessa condição de funcionamento

  • bomba de aceleração - fornece uma quantidade extra de combustível assim que o pedal do acelerador é pressionado, reduzindo a hesitação antes do motor acelerar

  • circuito de enriquecimento para potência - fornece combustível extra quando o carro estiver em um aclive ou rebocando um trailer

  • afogador - fornece combustível extra quando o motor estiver frio para que dê partida.

Para satisfazer exigências de emissões mais estritas, foram introduzidos os catalisadores. É necessário um controle muito cuidadoso da relação ar-combustível para o catalisador ser eficaz. Os sensores de oxigênio monitoram a quantidade de oxigênio nos gases de escapamento e a unidade de controle eletrônico (ECU) do motor usa essa informação para ajustar a relação ar-combustível em tempo real. Isso é chamado controle por retroalimentação de sinal (closed loop control) - não era viável alcançar este controle com carburadores. Houve um breve período em que se usavam carburadores controlados eletricamente antes que os sistemas de injeção de combustível dominassem o mercado, mas esses carburadores elétricos eram ainda mais complicados que os puramente mecânicos.

A princípio, os carburadores foram substituídos por sistemas de injeção de combustível no corpo acelerador (também conhecidos como sistemas de injeção central de combustível ou ponto único) que incorporaram válvulas de injeção de combustível controladas eletricamente no interior do corpo acelerador. Estes sistemas eram uma mudança em relação ao carburador que na prática só precisavam ser montados normalmente no coletor de admissão, de modo que os fabricantes de automóveis não tinham que fazer quaisquer mudanças drásticas em seus projetos de motor.

À medida que os novos motores eram projetados, a injeção central de combustível foi substituída por injeção de combustível multiponto. Estes sistemas têm um injetor de combustível para cada cilindro, normalmente localizados de modo que pulverizam diretamente na válvula de admissão. Estes sistemas fornecem uma dosagem mais precisa de combustível e resposta mais rápida.

História da injeção de gasolina

Os sistemas de ignição e de injeção de gasolina estão baseados em mais de 100 anos de pesquisas da Bosch. Assim, muitos fabricantes de automóveis têm a Bosch como fornecedora de seu equipamento original, o que assegura sua liderança no mercado de peças de reposição. Além de um programa completo que abrange milhares de itens de injeção a gasolina, a Bosch também oferece as peças de reposição e desgaste correspondentes para autopeças e oficinas.

Melhor rendimento com mais economia

Com a rápida evolução dos motores dos automóveis, o velho carburador começou a não conseguir suprir as necessidades dos novos veículos, no que se refere à emissão de gases, economia de combustível, potência, respostas rápidas nas acelerações, etc.

Partindo dessa constatação, a Bosch desenvolveu os sistemas de injeção eletrônica de combustível, que têm por objetivo proporcionar ao motor um melhor rendimento com mais economia, em todos os regimes de funcionamento.

Para que o motor tenha um funcionamento suave, econômico e não contamine o meio ambiente, ele necessita receber uma mistura ar/combustível perfeita, em todas as faixas de rotação.

Um carburador, por melhor que seja e por melhor que esteja sua regulagem, não consegue alimentar o motor na proporção ideal de mistura.

Os sistemas de injeção eletrônica têm essa característica, ou seja, permitem que o motor receba somente o volume de combustível que ele necessita.

Os sistemas de injeção eletrônica possibilitam:

  • menor emissão de poluentes;
  • maior economia;
  • melhor rendimento do motor;
  • partidas mais rápidas;
  • dispensa utilização do afogador;
  • melhor aproveitamento do combustível.

Princípio de funcionamento

Quando se dá a partida no veículo, os pistões do motor sobem e descem e o sensor de rotação sinaliza para a unidade de comando a rotação do motor. No movimento de descida, é produzida no coletor de admissão uma aspiração (vácuo), que aspira ar da atmosfera e passa pelo medidor de fluxo de ar e pela borboleta de aceleração, chegando até os cilindros do motor.

O medidor do fluxo de ar informa à unidade de comando o volume de ar admitido. A unidade de comando, por sua vez, permite que as válvulas de injeção proporcionem a quantidade de combustível ideal para o volume de ar admitido, gerando a perfeita relação ar/combustível, que é chamada de mistura.

Quanto mais adequada a mistura, melhor o rendimento e a economia, com uma menor emissão de gases poluentes. Os sistemas de injeção são constituídos basicamente por sensores e atuadores.

O que são sensores?

São componentes que estão instalados em vários pontos do motor e servem para enviar informações à unidade de comando (sinais de entrada). Ex.: sensor de temperatura.

O que são atuadores?

São componentes que recebem informações da unidade de comando e atuam no sistema de injeção, variando o volume de combustível que o motor recebe, corrigindo o ponto de ignição, marcha lenta, etc. Ex.: atuador de marcha lenta.

Os sistemas de injeção podem ser de dois tipos: Multiponto (LE-Jetronic e Motronic) e Monoponto (Mono Motronic).

Quando você pisa no acelerador



Corpo de Borboleta

O pedal do acelerador em seu carro está conectado à válvula-borboleta. Esta é a válvula que regula a quantidade de ar que entra no motor. Portanto, o pedal de combustível é, na verdade, o pedal de ar.

Quando você pisa no pedal de combustível, a válvula-borboleta abre um pouco mais, deixando entrar mais ar. A unidade de controle eletrônico do motor (ECU, o computador que controla todos os componentes eletrônicos em seu motor) "vê" a válvula de aceleração aberta e aumenta a vazão de combustível antes de entrar mais ar no motor. É importante aumentar a vazão de combustível assim que a válvula-borboleta se abre, caso contrário, assim que o pedal do acelerador for pressionado, pode haver uma hesitação caso o ar atinja os cilindros sem haver combustível suficiente nele.

Os sensores monitoram a massa de ar que entra no motor, bem como a quantidade de oxigênio no escapamento. A ECU usa esta informação para fazer o ajuste fino da entrega de combustível de modo que a relação ar-combustível seja correta.

O injetor




Eletroinjetor

Um injetor ou eletroinjetor de combustível não é nada além de uma válvula eletromagnética controlada eletronicamente. Ele é abastecido com combustível pressurizado proveniente da bomba de combustível em seu carro e é capaz de abrir e fechar muitas vezes por segundo.

Quando o injetor é energizado, um eletroímã move um êmbolo que abre a válvula, permitindo que o combustível pressurizado esguiche através de um minúsculo bocal. O bocal é projetado para atomizar o combustível, a fim de tornar a névoa a mais fina possível para que possa queimar facilmente.

A quantidade de combustível fornecida ao motor é determinada pela quantidade de tempo que o injetor de combustível permanece aberto. Isso é chamado de largura de pulso e é controlado pela ECU.





Injetores de combustível montados no coletor de admissão do motor

Os injetores são montados no coletor de admissão de modo que possam pulverizar combustível diretamente nas válvulas de admissão. Um tubo chamado galeria de combustível fornece combustível pressurizado a todos os injetores.

A fim de fornecer a quantidade correta de combustível, a unidade de controle eletrônico do motor é equipada com um grupo completo de sensores. Vamos dar uma olhada em alguns deles.

Sensores do motor:

A fim de fornecer a quantidade correta de combustível para cada condição de operação, a ECU tem de monitorar um gigantesco número de sensores de entrada. Eis apenas alguns:

  • sensor de massa do fluxo de ar - diz à ECU a massa de ar que está entrando no motor;

  • sensor(es) de oxigênio - monitora a quantidade de oxigênio no escapamento para que a ECU possa determinar o quão rica ou pobre a mistura de combustível está e fazer os ajustes necessários;

  • sensor da posição do acelerador - monitora a posição da válvula-borboleta de aceleração (que determina quanto ar passa para dentro do motor) para que a ECU possa responder rapidamente às mudanças, aumentando ou diminuindo o fluxo de combustível conforme necessário;

  • sensor de temperatura da água - permite à ECU determinar quando o motor atingiu sua temperatura de funcionamento normal;

  • sensor de voltagem - monitora a voltagem do sistema no carro para que a ECU possa elevar a rotação do motor em ponto-morto se a voltagem estiver caindo (o que indicaria haver uma alta carga elétrica);

  • sensor de pressão absoluta do coletor - monitora a pressão do ar no coletor de admissão.A quantidade de ar sendo aspirada para dentro do motor é um bom indicativo de quanta potência está produzindo; e quanto mais ar entra no motor, mais baixa se torna a pressão do coletor. Portanto, essa leitura é usada para medir quanta potência está sendo produzida;

  • sensor de rotação do motor - monitora a rotação do motor, que é um dos fatores usados para calcular a largura do pulso.
Há dois tipos principais de controle para sistemas multiponto: todos os injetores de combustível abrem ao mesmo tempo, ou cada um pode abrir pouco antes da válvula de admissão de seu cilindro se abrir (isso é chamado injeção de combustível seqüencial, necessariamente multiponto ).

A vantagem da injeção de combustível seqüencial é que, se o motorista fizer uma alteração repentina, o sistema pode responder de maneira mais rápida. Isto porque a partir do momento em que a alteração é feita, ele tem apenas de aguardar até que a próxima válvula de admissão se abra em vez de aguardar a próxima rotação completa do motor.


Sonda Lambda (Sensor de Oxigênio)














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