Injeção Eletrônica: Características e suas diferenças

ie1A injeção eletrônica é um sistema que monitora e controla o funcionamento do motor através da entrada e saída de dados. Sua principal função é fornecer a proporção ideal de ar e combustível(relação estequiométrica.) para o motor seja qual for o seu regime de funcionamento. Esses dados são informações sobre as condições e o regime no qual o motor está funcionando. As informações são captadas por sensores, instalados em posições estratégicas, e enviadas a Central de Processamento, onde são avaliadas e comparadas a parâmetros pré-estabelecidos contidos na central. A partir dessa avaliação ela irá comandar os atuadores devidamente.

Componentes
  1. Sensores;
  2. Unidade de Controle Eletrônico;
  3. Atuadores.
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Sensor de pressão absoluta do coletor de admissão, sensor MAP.

Sensores: Componentes localizados em pontos chave do motor, fornecem informações a central de processamento sobre o funcionamento do motor. Existem diferentes tipos de sensores, são eles:

  1. Resistivos;
  2. Hall;
  3. Indutivos;
  4. Capacitivos;
  5. Interruptores.

Os sensores são pequenos componentes eletrônicos que monitoram o funcionamento do motor, estão presentes em quase todas as partes do motor, da admissão ao escapamento. Teoricamente os sensores convertem qualquer fenômeno de natureza física ou química em sinais elétricos, para que estes sejam utilizados pela ECU para comparação com parâmetros pré-estabelecidos contidos na mesma, e a partir deste determinar de que forma os atuadores irão trabalhar.

Tipos de sensores

No geral, os sensores são classificados pela sua Função, Tipos de Curva Característica e o Tipo de Sinal de Saída. Como estamos tratando especificamente dos sensores do sistema de Injeção eletrônica, iremos explicar seu funcionamento com base no seu princípio de funcionamento, logo serão Resistivos, Capacitivos, Geradores de Sinal, Hall e Interruptores. Existem três classes de confiabilidade para sensores automotivos, no caso os sensores do sistema de injeção eletrônica pertencem a Classe 2 – Motor, Trem de força, Suspensão e Pneus.

Resistivos: O sinal de resposta do sensor é com base na variação de sua resistência elétrica. Recebe um sinal fixo de 5 volts e retorna a ECU um sinal variável entre 0 e 5 volts.
Capacitivos: Capacitores são componentes eletrônicos que são capazes de acumular cargas elétricas, sensores capacitivos seguem este princípio, armazenam cargas variáveis e retornam a ECU o mesmo sinal entre 0 e 5 volts. Existem poucas aplicações deste tipo de sensor.
Indutivo – Geradores de Sinais: São sensores que por meio de um fenômeno físico são capazes de gerar eletricidade. Geram o seu próprio sinal de referência.
Hall: Também são geradores de sinais, mas nesse caso convertem um sinal contínuo de 12 volts em um sinal pulsado – Onda quadrada – que é enviado a ECU.
Interruptores: Neste caso não há variação de sinal, apenas 0 ou 5 volts é enviado a ECU. Por este motivo não chega a ser considerado um sensor, porém o sinal de alguns interruptores são importantes para ECU.

ie3Unidade de Controle Eletrônico: É processador que recebe os sinais enviados pelo sensores, processa e comanda os atuadores de forma a obter o melhor eficiência possível do motorDevido sua complexidade, a UCE está detalhada em uma matéria própria.

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Válvula injetora para sistemas de injeção direta.

Atuadores: Componentes controlados pela ECU, são responsáveis por manter o motor funcionando de acordo com o comando da ECU.

Da mesma forma que os sensores informam o correto funcionamento do motor, eles também informam anomalias. Quando isto ocorre, então a central passa a ignorar o sinal do sensor que informa a avaria e passa a buscar outra forma de manter o motor em funcionamento, neste instante ela gera um código de avaria e acende a luz de injeção no painel.

Classificação

Antigamente os sistemas de injeção eletrônica trabalhavam de forma diferente, por exemplo: O sistema de injeção eletrônica do Gol GTI de 1989, o primeiro nacional equipado com injeção eletrônica. Este sistema era chamado por muito mantenedores automotivos de “injeção burra”, tratava-se do sistema Le Jetronic da Bosch, um sistema multiponto, intermitente e de central de injeção analógica.

Atualmente os sistemas de hoje são bem mais modernos e precisos,  mas para entender a injeção vamos conhecer a fundo como ela é classificada. Seis categorias classificam os sistemas de injeção eletrônica, são elas:

Tipo da Central de Processamento
Analógica/Digital.
Quantidade de válvulas injetoras
Monoponto/Multiponto.
Modo de injeção
Intermitente, Banco a Banco e Sequencial.
Calculo a massa de ar admitido
Speed Density, Vazão ou Fluxo de Ar e Leitura direta da massa de ar.
Controle da mistura ar e combustível
Malha aberta/Malha fechada.
Tipo Ignição
Dinâmica/Estática.

Tipo da Central de Processamento

Os primeiros sistemas dotavam de duas centrais, uma para injeção analógica e outra para injeção digital. Atualmente este sistema está em desuso, as centrais concentram todas as funções em um módulo digital apenas, ainda assim reduziram de tamanho, chegando a comparar-se com uma carteira.

Quantidade de válvulas injetoras

ie5O sistema de injeção eletrônica poder ter um ou vários bicos injetores, sendo monoponto ou multiponto, na ordem. As diferenças entre os dois sistemas vão além da quantidade de injetores, na verdade, a eficiência é a maior diferença entre eles. No sistema monoponto o bico localiza-se acima do corpo de borboleta(TBI – Throttle Body Injection); o sistema visa injetar a mistura de forma homogênea, mas desperdiça bastante combustível, pois além de ser um injetor para todos os cilindros grande parte desse combustível condensa nas paredes do Coletor de Admissão.
Ex: Sistema Bosch Mono-Jetronic.

Mais moderno, o sistema multiponto conquistou o mercado pela sua eficiência, agora passa a ser uma válvula injetora por cilindro. A vantagem deste é o fato do combustível ser injetado praticamente na válvula de admissão, então no coletor de admissão passa a circular apenas o ar aspirado pelo motor. Neste caso um coletor de maior diâmetro é usado, o que é um ponto a favor da potência; o alumínio forjado é substituído pelo plástico, mais leve, barato e principalmente menos resistente ao ar por ter uma superfície menos rugosa.

Tipo de Injeção

ie6Intermitente: Neste método de injeção todos as válvulas injetoras eram ativadas ao mesmo tempo, do combustível injetado por elas apenas um dos jatos era admitido pelo motor, os demais ficavam em “stand by” até que seu respectivo cilindro entrasse no tempo de admissão.
Quando o cilindro entra no tempo de admissão mais combustível é injetado, o que representa um gasto maior de combustível. Vale ressaltar que o sistema de injeção trabalha de forma diferente com o motor frio e em temperatura de funcionamento. Na fase fria o sistema injeta combustível sempre a cada 180º do virabrequim, ou seja, cada válvula injetora vai pulverizar combustível quatro vezes a cada um ciclo de funcionamento do motor. A medida que o motor alcança sua temperatura normal de trabalho a ECU reduz a quantidade de injetadas, estabilizando em uma injetada a cada 360º do virabrequim. O método intermitente já foi muito utilizado, carros nacionais como Gol GTI 1989(o primeiro deles), Kadett GSi e Uno 1.6 MPI são exemplos.

Banco a banco: Uma pequena evolução do sistema intermitente, mas agora com duas válvulas injetoras operadas simultaneamente, seguindo a mesma lógica, uma das injetadas é aproveitada e a outra permanece em espera. Cada injetor pulveriza o combustível a cada 180º do virabrequim, a ECU reduz a quantidade injetada a medida que a temperatura do motor atinge a ideal. Amplamente utilizado no passado por ser “menos ineficiente”, caiu em desuso total com a chegada do sistema sequencial.

Sequencial: É o método mais moderno, embora seja mais caro que os outros, domina o mercado devido a sua precisão e por reduzir ao máximo as perdas por condensação no coletor de admissão. Contudo a ECU precisa de mais informações sobre o motor, deve saber em que tempo cada cilindro está trabalhando, e comanda cada válvula injetora separadamente para que no tempo certo, o combustível pulverizado seja admitido pelo motor.

Forma de calcular a massa de ar

ie7Ângulo/Rotação: O calculo da massa de ar tem a rotação do motor e o ângulo de abertura da borboleta como as principais variáveis desse calculo, logo um sensor de posição da borboleta (TPS – Throttle Position Sensor) mais preciso, é necessário. A ECU então analisa a porcentagem de abertura da borboleta de aceleração e a rotação do motor. Logo após ela compara esses dados a parâmetros pré – estabelecidos que estão na EPROM da ECU.

Engine Speed / Air Density: Método de cálculo indireto (a informação da quantidade de massa de ar não é diretamente obtida por um sensor) mais utilizado, possui um sensor combinado de temperatura e de pressão no coletor de admissão (MAP – Manifold Absolute Pressure). Neste método fluxo de massa de ar é determinado pela rotação do motor, volume dos cilindros e pela informação obtida do sensor combinado. Em suas primeiras aplicações, os sensores MAP e de temperatura do ar eram separados, atualmente estão combinados em um mesmo corpo(ex: Linha VW com sistema de injeção Magneti Marelli, sensor combinado.). Esse cálculo é indireto.

Fluxo de ar: Este é um método direto, preciso e caro. Possui um medidor de fluxo de ar combinado com o sensor de temperatura do ar, e um sensor de pressão atmosférica. Os valores dos sensores são diretamente utilizados pela central para calcular o tempo de injeção. As variações na pressão atmosférica e densidade do ar são detectadas pelo sensor de pressão atmosférica e o de temperatura do ar.

Massa de Ar: De longe o melhor, calcula diretamente a massa de ar admitido sem precisar de outros parâmetros, para isso um sensor de massa de ar – MAF –  é necessário. Por meio de um fio aquecido ele determina a massa de ar, independente da pressão, umidade relativa e temperatura do ar.

Controle da Mistura Ar/Combustível

ie8Malha Aberta: O sistema de injeção é caracterizado como malha aberta quando não possui o controle dos gases de escape, as informações necessárias para esse controle são captadas pelo sensor lambda – SONDA LAMBDAou sensor de oxigênio. O sensor calcula a quantidade de oxigênio nos gases de escape, com essa informação a ECU interpreta se a mistura está muito rica ou muito pobre e efetua a correção.

Malha Fechada Neste caso o sistema possui o controle total do motor, desde a entrada de ar ar até a saída dos gases pelo escape. Atualmente os motores estão sendo equipados com duas sondas Lambda, uma antes e depois do catalisador(Padrão OBD BRII.)

Tipo de Ignição

ie9Ignição Dinâmica: Sistema que encontra-se em desuso, é caracterizado pelo uso do distribuidor, é um sistema mecânico que com a rotação do rotor distribuía as centelhas para os cabos de vela, e estes para as velas correspondentes.

Ignição Estática: Neste sistema a ECU controla o ponto de ignição, o tempo de liberação e fechamento da energia de ignição, ou seja, não é mais ativado mecanicamente como antes. Trata-se de um subsistema dentro da ECU que distribui a alta tensão da bobina para as velas no tempo certo.
O sistema pode ter uma bobina para cada cilindro ou uma bobina para cada dois cilindros, no segundo caso sempre ocorrerá uma “centelha perdida”, ou seja, um cilindro em um tempo produtivo e o outro não. No entanto o cilindro que estiver em combustão irá consumir maior tensão, deixando a centelha do cilindro no tempo morto fraca.

 

Auto entusiasta, piloto virtual, técnico em Manutenção e Mecânica Automotiva, estudante de Engenharia Mecânica. Automobilista nato!

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