AULA 2 SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE COMBUSTÍVEL

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SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE COMBUSTÍVEL
Como os MCI normalmente funcionam em regimes variados, a necessidade da mistura ar/combustível muda o tempo todo, saindo da condição ideal estequiométrica. No caso dos sistemas carburados este efeito é maior, causando um grande desperdício de combustível e elevadas emissões.
Uma tecnologia que melhorou esta condição foi a injeção de combustível fora da câmara de combustão (CC), assistida por computador, a injeção eletrônica indireta.
Neste caso o motor é constantemente avaliado por meio de sensores que alimentam certa eletrônica, que faz as contas, processa os dados e devolve as informações para os atuadores existentes no motor. Estes modificam alguns parâmetros de funcionamento do motor como faísca e quantidade de combustível.
Com o uso do sistema o consumo e a emissão dos MCI fica melhorando constantemente. Os primeiros sistemas chamados de monoponto usavam apenas 1 bico injetor. Já os sistemas multiponto usam 1 bico/cilindro, estes podem funcionar de forma sequencial ou não, em baixa pressão.
Na injeção direta, o combustível é injetado a alta pressão diretamente na C.C. reduzindo as perdas de combustível melhorando ainda mais o enchimento do cilindro com combustível melhorando a mistura do ar com o combustível e a qualidade da combustão, diminuindo o consumo de combustível e reduzindo a emissão.
CARBURADOR
O elemento básico ou principal da maioria dos carburadores consiste em uma passagem de ar de geometria fixa, contendo uma restrição com a forma de Venturi. Na garganta do Venturi está localizado um injetor de combustível e este vem de uma câmara de boia de nível constante, ou outro dispositivo de pressão constante. O fluxo de ar é controlado por uma válvula-borboleta a jusante do Venturi.
SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA DE COMBUSTÍVEL
Os sistemas eletrônicos de injeção de combustível apresentam duas vantagens principais sobre os sistemas mecânicos: dispõem de grande número de dispositivos de alta sensibilidade para fornecer sempre aos cilindros a quantidade precisa de combustível e não requerem um distribuidor mecânico de alta precisão.
O sistema é equipado com uma bomba de combustível elétrica que aspira combustível do reservatório num nível superior ao que é necessário para a injeção. O combustível em excesso retorna para o reservatório através de um regulador de pressão que evita a possibilidade de formação de bolhas de ar e de vapor de combustível.
O injetor mantém-se fechado sob a ação de molas e são acionados por solenoides. O volume de combustível injetado depende do tempo durante o qual o solenoide mantém o injetor aberto. Este tempo, por sua vez, depende de um sinal que o solenoide recebe do sistema de processamento eletrônico.
A grande vantagem do sistema eletrônico de injeção de combustível está na rapidez de resposta às condições de trabalho do motor. Isto proporciona alto nível de confiabilidade, controle apurado sobre os gases de descarga (redução dos níveis de poluição) uma vez que permite uma melhor queima da mistura, além é claro, de melhor rendimento não apenas em termos de potência, mas também em termos de consumo.
Atualmente são utilizados dois tipos básicos de sistemas de injeção de combustível: os sistemas que utilizam apenas um injetor (single-point), e os sistemas que operam com um injetor para cada cilindro (multi-point). Nos dois casos os sistemas de monitoramento do motor são semelhantes. Obviamente obtêm-se melhores resultados nos sistemas "multi-ponto" (multi-point), devido a melhor distribuição da mistura A/C, praticamente não existe perda de carga devido ao atrito dos coletores, tendo em vista a que o combustível é injetado na janela de admissão, assim como os problemas decorrentes da condensação do combustível nos coletores. 
Por outro lado, os sistemas baseados em um único injetor proporcionam um ótimo rendimento se comparado com os sistemas convencionais de alimentação (carburadores) pelos motivos já abordados e se comparados com os sistemas multi-ponto oferecem um custo inferior.
FIGURA 1 – MULTIPONTO.				FIGURA 2 – MONOPONTO.
	
PRINCIPAIS COMPONENTES DO SISTEMA DE INJEÇÃO
Bico injetor. Controla o volume de combustível. Atua através de comandos enviados pela "unidade de comando eletrônico".
Regulador de pressão. Atua como limitador de pressão de combustível de 1 a 2 bar, permitindo o retorno de combustível em excesso para o reservatório.
Bomba de combustível. Possui acionamento elétrico. Sua operação independe da rotação do motor, mantendo assim o sistema sem flutuações de pressão.
Bobinas de ignição. Em geral, para cada dois cilindros é instalada uma bobina controlada pelo sistema de eletrônico de ignição e pela "unidade de comando eletrônico". Nestes casos dispensa o distribuidor.
Atuador de marcha lenta. Tem a função de controlar a vazão de ar em regime de marcha lenta, permitindo assim controle da rotação em qualquer instante de funcionamento do motor.
Unidade de Comando Eletrônico. É o centro de operação de todos os componentes do sistema de alimentação de combustível. Tem a função de monitorar e analisar os dados enviados pelos sensores, sinalizando ao injetor e em alguns casos ao sistema de ignição as condições de trabalho solicitadas pelo motor.
CARACTERÍSTICAS DOS MCI
Potência dos MCI – 4 cilindros
FUSCA 1960 – 36CV	TX: 8:1
CORCEL I 1970 – 68CV	TX: 10:1
GOL A AR 1980 – 51 CV
GOL 1991 – 
GOL BOLA 2000 – 1.0->55CV
GOL 2010 – 1.0 -> 76CV; 1.6-> 104CV	TX: 12:1
CARACTERÍSTICA GEOMÉTRICA
 
Taxa de compressão dos MCI é a relação entre os volumes no Ponto Morto Superior(PMS) e o Ponto Morto Inferior (PMI).
Por exemplo, quando se diz que um motor possui uma taxa de compressão de 10:1, isto significa que a câmara de combustão, quando completamente distendida, possui volume 10 vezes maior em relação ao da câmara completamente comprimida
A compressão da mistura é essencial para o melhor aproveitamento da queima nesses motores. Isto ocorre porque a queima é uma reação química (rápida oxidação do combustível), e é explicável pelo estudo da cinética química.
Ex: Taxa 12:1 -> PMi=12 PMS=1
Taxa = Volume PMS/Volume PMi
POTÊNCIA EFETIVA EM UM EIXO
Potência = Torque * RPM
DINAMÔMETROS	CURVA DO MOTOR
POTÊNCIA TÉRMICA	COMBUSTÍVEL/TEMPO
RENDIMENTO TÉRMICO	P.ΔV/t
CILINDRADA DE UM MCI
Ou volume total possível de ser admitido no motor, é o volume geométrico total caso todos os pistões estivessem no PMi.
4 cilindros. Volume total 1.0 Litros=1dm³=100cm³=1000cc
Volume por cilindro 250cc
QUESTÕES
1-Explique o funcionamento da injeção eletrônica indireta.
Injeção eletrônica indireta é o sistema que inicia a formação ar + combustível fora da câmara de combustão, geralmente no próprio coletor de admissão do motor.
A injeção indireta usa bicos injetores bastante próximos às válvulas de admissão. Como a mistura é feita logo antes da admissão do cilindro, o ar que que vem do coletor ganha velocidade e ajuda a mistura a entrar como um spray no cilindro, fazendo a explosão ser mais consistente e fornecendo mais potência.
2-Liste os sensores e os atuadores de um sistema de injeção indireta.
3-Explique o funcionamento destes sensores e atuadores.
Sensores
São componentes que captam informações para a central, transformando movimentos, pressões, e outros, em sinais elétricos para que a central possa analisar e decidir qual estratégia seguir.
Sensor de posição da borboleta de aceleração - Este sensor informa à central a posição instantânea da borboleta. Ele é montado junto ao eixo da mesma, e permite à central identificar a potência que o condutor esta requerendo do motor, entre outras estratégias de funcionamento.
Sensor temperatura líquido de arrefecimento - Informa à central a temperatura do líquido de arrefecimento, o que é muito importante, pois identifica a temperatura do motor. Enviando um sinal a unidade de comando. que por sua vez altera o tempo de injeção, avanço de ignição, entrada de ar no coletor e até uma dose extra de combustível pelo injetor de partida à frio.
Sensor
temperatura ar - Este informa à central a temperatura do ar que entra no motor. Junto com o sensor de pressão, a central consegue calcular a massa de ar admitida pelo motor e assim determinar a quantidade de combustível adequada para uma combustão completa.
Sensor pressão do coletor - Responsável por informar a diferença de pressão do ar dentro do coletor de admissão, entre a borboleta e o motor, e o aratmosférico.
Sensor rotação - Informa a central a rotação do motor e na maioria dos sistemas a posição dos êmbolos, para a central realizar o sincronismo da injeção e ignição. Na maioria dos projetos ele é montado acima de uma roda magnética dentada fixada no virabrequim, mas pode ser encontrado em outros eixos também.
Sensor detonação - Permite a central detectar batidas de pino no interior do motor. Este sensor é fundamental para a vida do motor, já que os motores modernos trabalham em condições criticas, a central diminui o ângulo de avanço de ignição a fim de eliminar o evento denominado como"pré-detonação", tornando a avança-lo posteriormente.(corta potencia)prevenir uma quebra.
Sonda lambda ou Sensor Oxigênio - Este sensor fica localizado no escapamento do automóvel, ele informa a central a presença de oxigênio nos gases de escape, podendo designar-se por sensor O2 é responsável pelo equilibrio da injecção, pois ele tem a função de enviar a informação de qual é o estado dos gases á saída do motor (pobres/ricos) e é em função desta informação que a unidade do motor controla o pulso da injecção. Nos automóveis que podem rodar com mais de um combustível ou com uma mistura entre eles (denominados Flexfuel ouBicombustível , gasolina / álcool no Brasil ) a central consegue identificar o combustível utilizado, ou a mistura entre eles, através do sinal deste sensor.
Sensor velocidade - Informa a velocidade do automóvel, essencial para varias estratégias da central.
Atuadores
Os Atuadores são componentes responsáveis pelo controle do motor, recebendo os sinais elétricos da central eles controlam as reações do motor.
Injetores - Responsáveis pela injeção de combustível no motor, a central controla a quantidade de combustível através do tempo que mantêm o injetor aberto ( tempo de injeção). Esses podem ser classificados por seu sistema de funcionamento: monoponto (com apenas um injetor para todos os cilindros) e multiponto (com um injetor por cilindro). Sendo que esses injetam combustível de forma indireta, antes das válvulas de admissão, existe também a injeção direta, que os injetores de combustível injetam dentro da câmara de combustão.
Bobinas - Componente que fornece a faísca (centelha) para o motor. Os sistemas antigos (ignição convencional) utilizam uma bobina e um distribuidor para distribuir a faísca a todos os cilindros, já os sistemas modernos (ignição estática) utilizam uma bobina ligada diretamente a dois cilindros ou até uma bobina por cilindro. A central é responsável pelo avanço e sincronismo das faíscas.
 Motor corretor marcha lenta ou motor de passo - Utilizado para permitir uma entrada de ar suficiente para que o motor mantenha a marcha lenta, indiferente as exigências do ar-condicionado, alternador e outros que possam afetar sua estabilidade. Normalmente o atuador é instalado em um desvio (by pass) da borboleta, podendo controlar o fluxo de ar enquanto ela se encontra em repouso.
Bomba de combustível - Responsável por fornecer o combustível sob pressão aos injetores. Na maioria dos sistemas é instalada dentro do reservatório (tanque) do automóvel, ela bombeia o combustível de forma constante e pressurizada, passando pelo filtro de combustível até chegar aos injetores.
Válvula purga canister - Permite a circulação dos gases gerados no reservatório de combustível para o motor. Normalmente é acionada com motor em alta exigência.
Eletroventilador de arrefecimento - Posicionado atrás do radiador, ele é acionado quando o motor encontra-se em uma temperatura alta, gerando passagem de ar pelo radiador mesmo quando o automóvel estiver parado. Nos sistemas modernos ele é desativado se o automóvel estiver acima de 90 km/H.
Luz avaria do sistema - Permite a central avisar ao condutor do automóvel que existe uma avaria no sistema da injeção eletrônica, ela armazena um código de falha referente ao componente e aciona a estratégia de funcionamento para o respectivo componente permitindo que o veículo seja conduzido até um local seguro ou uma oficina.
4-Quando mudamos o combustível de um MCI a gasolina para gás natural veicular (GNV), o que acontece com o sistema de injeção? Para de funcionar? Explique.
Quando um carro é adaptado para utilizar GNV (Gás Natural Veicular)como combustível através de um sistema de GNV aspirado (kits GNV até 4ºgeração) , uma série de alterações ocorrem durante a queima. A principal delas é a relação ideal da mistura de combustível e ar. Depois da conversão, a central eletrônica não tem mais controle sobre o combustível quando o veículo está rodando com GNV, e passa a ter leituras inadequadas da sonda lâmbda, mas não consegue corrigir a diferença, pois não tem controle sobre a quantidade de combustível (GNV), que é aspirado pelo motor e não mais injetado de forma controlada pela centralina. Como consequência,a centralina ou ECU (eletronic control unit) do veículo tentará compensar a mistura incorreta alterando os tempos de injeção de combustível líquido (gasolina ou álcool), mas os bicos injetores estão desligados pelo emulador de bicos e esta alteração não tem nehum reflexo na mistura ar/GNV, o que faz com que haja um desajuste na mistura ar/combustível quando a chave seletora é comutada para voltar a usar o combustível líquido. Além disso, a falta de oscilação do sinal da sonda (normalmente entre 0 volt e 1 volt) provoca a detecção de falha na sonda lambda e geração de um código de defeito, provocando consequente acendimento da luz de aviso de defeito da injeção eletrônica no painel do veículo.
Falha de bicos injetores
Esta falha é causada pela ausência, isso mesmo, ausência do simulador de bicos. Por incrível que pareça, algumas convertedoras, na tentativa de reduzir custos, suprimem o simulador de bicos, substituindo-o por um relê. Claro, o relê desliga os bicos, mas ninguém informa isto ao módulo, que assustado, acende luzes desesperado. A solução é instalar o simulador de bicos, que além de desligá-los, irá dizer ao módulo que os bicos ainda estão ligados. O módulo, por sua vez acreditará nesta pequena mentira que vale a pena.
5-Quais as limitações para o uso de injeção direta nos carros?
Bem, os motores de GDI tendem a melhorar as emissões em termos gerais, mas produzem muitos óxidos de nitrogênio, ou NOx. Como os motores diesel, eles despejam particulados invisíveis e insalubres na atmosfera.
E, pelo menos por enquanto, seu custo de produção é superior ao de motores convencionais. O diretor de desenvolvimento da Audi, Axel Eiser, estima que os motores de injeção direta que estão sendo instalados nos seus carros custem 5% a mais que motores convencionais. Outras estimativas indicam que um motor de injeção direta pode custar centenas de dólares a mais do que um convencional, devido ao seu controle de emissões mais complicado.