Injeção eletrônica de motores

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Injeção Eletrônica aplicada a
Motores de Combustão Interna
Márcio Carvalho
Emissões de poluentes
Consumo de combustível
Desempenho
Dirigibilidade
Durabilidade
HC CO NOx Aldeídos Evaporativas
g/km g/km g/km mg/km g/test
FASE I June 1988 2.10 24.00 2.00 livre -
FASE II January 1992 1.20 12.00 1.40 150 6
FASE III January 1997 0.30 2.00 0.60 30 6
FASE IV January 2005 0.16nmhc 2.00 0.25 30 2
FASE V January 2008 0.05 1.00 0.12 20 2
Sistemas “On Board Diagnostic”
- OBD I
- OBD II;
- OBD_BrI; OBD_BrII;
- EOBD.
Carburador
Distribuidor
Venturis, cames, 
alavancas, etc.
Sensores e Atuadores
Unid . de Processamento
Algorítmo de controle
Hardware:
Software:
Sensores
Atuadores
PCM
Algorítmo
Parametrização
ar comb. centelha de ignição oxigênio no escape
Posição da borboleta
Temperatura do ar
Vazão do ar
Posição do virabrequim
Posição do comando de válvulas
Pressão do ar no coletor de admissão
Sensor de 
oxigênio
Injetores
Bobina e Velas
(avanço de ignição)
Válvula de marcha lenta
Válvula purga do canister
Recebe sinais dos sensores
Executa cálculos
Gerencia atuadores
“Feed Back” do Sistema
Algorítmo
Modelação matemática de 
fenomenos controlados
Plano estratégico de 
atuação
Parametrização 
Valores peculiares ao 
conjunto sendo controlado 
dentro do modelo matemático
ParametrizaçãoAlgorítmo
Software
Busca de compromisso entre:
Baixos níveis de emissões
Economia de combustível
Dirigibilidade
Desempenho
Durabilidade
Emissões
DurabilidadeEconomia
Desempenho
Dirigibilidade
Dinamômetros de Motores;
Desenvolvimento nos Veículos;
Desenvolvimento e Homologação em 
Laboratório de Emissões Veiculares
Ar
Combustível
Centelha de Ignição
“Speed throttle”
“Speed density”
“Mass air flow”
0,0000000
0,0000100
0,0000200
0,0000300
0,0000400
0,0000500
0,0000600
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00
ti (ms)
(lb
m
/in
j)
Relação [g/ g] 
Ar/ Combustível:
Gasohol = 13.3
Gasolina = 14.4
Álcool = 9.0
< 1 Mistura Rica
= 1 Mistura Estequiométrica
> 1 Mistura Pobre
Ar/ Comb. real
=
Ar/ Comb. 
Estequiométrica
Injetores são comandados em malha aberta
por mapas pré-calibrados.
Injetores são comandados por sistema de 
malha fechada em conjunto com sinal
do sensor de oxigenio.
Lambda fixo em valor tabelado
Usado nos processos:
Partida e pré-aquecimento +
Proteção do catalisador 
Plena carga
0 40
70 10
0 14
0 18
0
90
10
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Lambda
Coolant Temp. [F]Time [s]
LOST FUEL
0 40
70 10
0 14
0 18
0
90
10
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Lambda
Coolant Temp. [F]Time [s]
LOST FUEL
15
0035
0055
00
0.80.70.60.5
0.4
0.3
0
500
1000
1500
2000
Temperatura sem proteção
15
0035
0055
00
0.80.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0
500
1000
1500
2000
Temperatura com proteção
Torque Nm
119
119.5
120
120.5
121
121.5
122
122.5
123
0.700 0.750 0.800 0.850 0.900 0.950 1.000
Lambda
To
rq
u
e
Lambda varia em torno de um valor de controle
Lambda reage à leitura do sensor de oxigênio
Usado em:
Funcionamento normal +
Controle de emissões 
Aprendizado
0,95
0,97
0,99
1,01
1,03
1,05
Tempo
La
m
bd
a
Funcionamento normal
Sensor de oxigênio em
temperatura de 
funcionamento normal
Operação fora da 
região de plena carga
Sinal do 
sensor de 
oxigênio
Módulo de 
injeção
eletrônica
Câmara de 
combustão Sinal para injetores
Otimização da
conversão no 
catalisador
0
20
40
60
80
100
120
0,98 0,985 0,99 0,995 1 1,005 1,01 1,015
Lambda
Ef
ic
iê
n
c
ia
 
de
 
c
o
n
v
e
rs
ão
 
do
 
c
a
ta
lis
a
do
r
NOx
CO
HC
0,95
0,97
0,99
1,01
1,03
1,05
Tempo
La
m
bd
a
Variação de 
combustível
Variação de 
componentes
0,9
0,95
1
1,05
1,1
1,15
Tempo
La
m
bd
a
Máximo Torque 
(Ponto Ótimo)
Detonação
80
0
15
00 25
00 35
00 45
00 60
00
0,9
0,7
0,5
0,3
0,1
-10
0
10
20
30
40
50
60
Spark 
Advance
Engine Speed [RPM]
Engine Load
Torque [N.m]
112
112,5
113
113,5
114
114,5
115
115,5
116
0246810121416
Spark Advance [deg]
TDC
Ponto ÓtimoMBT (Minimum spark
advance for Best Torque)
Evolução da frente de chama com detonação
Transiente 
Ar/ Combustível
Transiente de Avanço de 
ignição
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
Sem controle de torque Com controle de torque
Rotação
Avanço
Refrigeração
Válvula Termostática
Ventoinhas (Radiadores)
Cargas ad icionais
Ar Condicionado
Alternador
Sobre alimentação
Dirigibilidade, Fuel
Economy e durabilidade.
Qualquer alteração da Relação de 
Transmissão (Mecânica ou Automática) 
exige uma nova Calibração.
“Corte” para Limite de Velocidade;
“Corte” de RPM Máximo;
Corte no fornecimento de 
Combustível – “Cut Off”
Conjunto
Motor/Catalisador
Motor
0,70 0,80 0,90 1,00 1,03 1,10 1,15 1,20 1,30
Lambda
Co
n
ce
n
tra
çã
o NOx
CO
HC
0
20
40
60
80
100
120
0,98 0,985 0,99 0,995 1 1,005 1,01 1,015
Lambda
Ef
ic
iê
n
ci
a
 
de
 
co
n
v
er
sã
o
 
do
 
ca
ta
lis
ad
o
r
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
-10
0
10
20
30
40
Primeira e 
Terceira 
Fases
Segunda
Fase
80km/h
40km/h
mph
mph
Veículos Híbridos;
GNV;
Flexíveis;
Elétricos e MCI.
Veículos Elétricos;
Geração; armazenamento.
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