PARTE 6 Gerenciamento Eletronico de Motores

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Gerenciamento Eletrônico de Motores
O que deve ser gerenciado em um 
motor?
1. COMBUSTÍVEL 2. OXIGÊNIO 3. ENERGIA DE ATIVAÇÃO (CENTELHA)
Perguntas Fundamentais
1. Qual a quantidade de combustível que deve ser fornecida ao 
motor?
2. Como dosar o fornecimento de combustível?
3. Qual a quantidade de oxigênio (ar) que deve ser fornecida ao
motor?
4. Como dosar o fornecimento de oxigênio (ar) ?
5. Como gerar a centelha?
6. Como gerenciar o momento em o centelhamento ocorrerá?
Perguntas Fundamentais
1) Qual a quantidade de combustível que deve 
ser fornecida ao motor?
Estequiometria da Combustão
22222158 18,445,7818,4475,11 NOHCONOHC 
  
   gas
ar
gasgas
arar
c
a
gas kg
kg
MN
MN
m
m
FA 6,14
1111
2993,55
/ 



OHCOOHC 222158 5,7875,11 
Gasolina (E0)
Estequiometria da Combustão
Etanol (E100)
OHCOOOHHC 22252 323 
2222252 28,113228,113 NOHCONOOHHC 
  
   et
ar
etet
arar
c
a
et kg
kg
MN
MN
m
m
FA 0,9
461
2928,14
/ 



Razão A/F
Combustível: A/F(s) [kg/kg]:
Gasolina Pura (E0) 14,7:1
Etanol (E100) 9,0:1
Gasolina Comum (E22) 13,2:1
Diesel 15,2:1
Metanol 6,4:1
Metano (CH4) 17,2:1
Propano (C3H8) 15,6:1
Butano (C4H10) 15,4:1
Hidrogênio 34,0:1
Fator λ
• λ >1 mistura pobre
• λ =1 mistura estequiométrica
• λ <1 mistura rica
𝜆 =
 𝐴 𝐹 𝑟
 𝐴 𝐹 𝑠
Influência do Fator λ
Perguntas Fundamentais
2) Como dosar o fornecimento de combustível?
Carburador Eletroinjetor
Perguntas Fundamentais
3) Qual a quantidade de oxigênio (ar) que deve
ser fornecida ao motor?
4) Como dosar o fornecimento de oxigênio (ar) ?
Forma de modular 
a potência!!
(motores otto)
Perguntas Fundamentais
5) Como gerar a centelha?
5) Como gerar a centelha?
Perguntas Fundamentais
6) Qual o momento do centelhamento da vela?
O momento do centelhamento é função
da carga e rotação do motor. Ele ocorre
alguns graus APMS, de tal forma que o
pico de pressão no interior do cilindro
venha a ocorrer aproximadamente 13
graus DPMS, maximizando dessa forma
o trabalho útil produzido pelo motor.
Avanço de Ignição
Posição angular do eixo
virabrequim, medida em
graus APMS da
compressão, na qual
ocorre o centalhamento
da vela de ignição.
Pressão no cilindro vs Ângulo de Ignição
Ignição Eletrônica
Gerenciamento eletrônico dos 
motores
Unidade Central de Controle (ECU)
ECU / UCE / Centralina
Parâmetros controlados pela ECU
1. Injeção de Combustível
2. Ignição
3. Borboleta motorizada (DBW)
– Marcha lenta ( motor de passo)
4. Eletroventilador
5. Turbocompressor
6. Compressor do ar condicionado
7. Bomba d’água
8. (Etc)2 
Parâmetros medidos pela ECU
1. Rotação do motor
2. Posição do 1º pistão em relação ao PMS
3. Posição do 1º pistão em relação ao PMS de compressão
4. Posição da borboleta e sua velocidade de abertura
5. Pressão e temperatura do ar no coletor de admissão
6. Temperatura do líquido de arrefecimento
7. Tensão da bateria
8. Concentração de O2 na descarga
9. Velocidade do veículo e das rodas
10. Marcha engatada, etc.
SENSORES
Sensor de Rotação e PMS
𝜺 = −
𝜹𝝓
𝜹𝒕
Eletromagnetismo - Lei de Faraday
Sensor de Rotação e PMS
𝜺 = −
𝜹𝝓
𝜹𝒕
Sensor de Fase
Efeito Hall
29
Calibração dos sensores 
Calibração do sinal do sensor de rotação e do sensor de sincronismo (indutivo) 
Rising trigger
Falling trigger
Index tooth 1 180°
1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 58 1 5 
TDC – End exhaust 
±70°
Exhaust Intake Compression
32 tooth + sync signal – next TDC 
End compression Stroke cil 1
Temperatura do líquido de arrefecimento
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
V sensor
Temperatura do ar
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
V sensor
Sensor Posição da borboleta (TPS)
Sensor Posição da borboleta
Sensor Posição da borboleta (TPS)
Estado da Borboleta 
Aceleradora
Estratégia da UCE
Fechada Controle de marcha lenta
Cut-off
Dash pot
Taxa de abertura Aceleração rápida
WOT Plena carga
Ângulo de abertura Carga do Motor *
* Exitem outras formas de se referencia a carga do motor, como por exemplo a 
pressão no coletor de admissão (MAP)
Mass Air Flow (MAF)
Vazão de ar
Mass Air Flow (MAF)
Vazão de ar
Atuadores
Injeção de combustível
Injeção de combustível
Tensão de acionamento do 
eletroinjetor 
Estratégias de Injeção
• Full group
• Semi-sequêncial
• Sequêncial Fasada
Full group
• 1 injeção para cada tempo 
de admissão do motor.
• Cada pulso de injeção 
fornece ¼ do combustivel
necessario. 
• Combustível fica
“esperando” no coletor até 
que a válvula de admissão 
seja aberta
Semisequencial
• Injeção simultânea nos 
cilindros gêmeos.
• Injeção ocorre sempre que 
o cilindro encontra-se no 
PMS
• Cada pulso de injeção 
fornece ½ do combustivel
necessario. 
• Combustível fica
“esperando” no coletor até 
que a válvula de admissão 
seja aberta
• Redução da frequência de 
acionamento
Sequencial fasada
• Injeção realizada de forma 
individualizada e 
sincronizada com o tempo 
de admissão de cada 
cilindro
• Cada pulso de injeção 
fornece todo combustivel
necessário para o ciclo do 
cilindro
• Promove melhor 
atomização do combustível 
e ganhos em consumo e 
emissões.
• Necessita de sensor de fase
IJPU - Porcentagem do Tempo base de Injeção
Mapa de injeção
Cálculo da 𝑚𝑓
Método Direto
Cálculo da 𝑚𝑓
Método indireto - Speed Density
 𝒎𝒂𝒓 =
𝜼𝝂 ∙ 𝝆𝒂𝒓 ∙ 𝑽𝒅 ∙ 𝑵
𝒏𝒓 ∙ 𝟔𝟎
 𝑚: Vazão mássica admitida pelo motor [kg/s];
ηv: Eficiência volumétrica
ρar: Densidade do ar no coletor de admissão [kg/m
3]
Vcc: Deslocamento volumétrico do motor [m
3]
N: Frequência de rotação do motor [rpm];
nr : Número de revoluções de cada ciclo de trabalho por cilindro do motor (rev).
Ρin: pressão no coletor de admissão [Pa];
R: constante do ar [J/kg k];
Tin: Temperatura do ar no coletor de admissão [K].
𝝆𝒂𝒓 =
𝑷𝒊𝒏
𝑹 ∙ 𝑻𝒊𝒏
Sonda
Lambda
Função de transferência
Flauta - Regulador de Pressão
Bobina
𝜀1 = −𝑁1
𝛿𝜙
𝛿𝑡
𝜀2 = −𝑁2
𝛿𝜙
𝛿𝑡
𝜀2
𝜀1
=
𝑁2
𝑁1
Controle do avanço de ignição
Atuador de Marcha Lenta
Motor de passo
Controla a marcha 
lenta do motor
Drive by Wire
VIDEO
Reles
B
ai
xa
 p
o
tê
n
ci
a
co
m
an
d
o
A
lta p
o
tê
n
cia
acio
n
am
e
n
to
Relé
Correção Barométrica
A pressão atmosférica varia com a altitude, 
dessa forma deve haver uma correção do tempo 
de injeção em função da pressão atmosférica 
local.
ECU / UCE / Centralina