Apostila_Sistemas_Automotivos_20190218105527

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BELO HORIZONTE 
CAMPUS BURITIS E CRISTIANO MACHADO 
ENGENHARIAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SISTEMAS AUTOMOTIVOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autor: Prof. Alex de Oliveira 
Sistemas Automotivos 
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SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 7 
1.1 Contexto histórico ....................................................................................................... 7 
2 SISTEMAS E SUBSISTEMAS DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA ............... 9 
2.1 Componentes Fixos .................................................................................................... 9 
2.1.2 Bloco do motor ......................................................................................................... 9 
2.1.3 Cabeçote e cárter .................................................................................................... 11 
2.2 Componentes Móveis ................................................................................................ 12 
2.2.1 Pistão ....................................................................................................................... 12 
2.2.2 Anéis de segmento ................................................................................................. 12 
2.2.3 Biela ......................................................................................................................... 13 
2.2.4 Árvore de manivelas ............................................................................................... 15 
2.2.5 Válvulas e eixo de comando de válvulas .............................................................. 17 
2.2.6 Volante do motor .................................................................................................... 23 
2.3 Sistema de alimentação ............................................................................................ 24 
2.3.1 Tanque de combustível .......................................................................................... 24 
2.3.2 Sistema de alimentação de ar ................................................................................ 26 
2.3.3 Carburador .............................................................................................................. 26 
2.4 Sistema de injeção eletrônica ................................................................................... 30 
2.4.1 Eletro Injetor ............................................................................................................ 32 
2.4.2 Acelerador eletrônico ............................................................................................. 36 
2.4.3 Sensores.................................................................................................................. 37 
2.4.3.1 Sensor de rotação e de fase ............................................................................... 37 
2.4.3.2 Sensor de oxigênio .............................................................................................. 40 
2.4.3.3 Medidor de fluxo de ar ........................................................................................ 42 
2.4.3.4 Sensor de temperatura ........................................................................................ 43 
2.4.3.5 Sensor de velocidade .......................................................................................... 44 
2.4.3.6 Sensor de pressão absoluta (MAP) .................................................................... 44 
2.4.3.7 Interruptor inercial ............................................................................................... 44 
2.4.3.8 Sensor de detonação .......................................................................................... 44 
2.4.3.9 Atuador de marcha lenta ..................................................................................... 46 
2.5 Sistema de ignição .................................................................................................... 47 
2.5.1 Sistema de ignição convencional ......................................................................... 47 
2.5.2 Ignição eletrônica ................................................................................................... 53 
PRÁTICA 1 – Principais componentes de um motor de combustão interna ............... 56 
PRÁTICA 2 – Parâmetros geométricos de um motor de combustão interna ............... 64 
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PRÁTICA 3 – Sistema de alimentação de combustível ................................................ 65 
PRÁTICA 4 – Sistema de injeção eletrônica................................................................... 66 
PRÁTICA 5 – Motor de 2 tempos .................................................................................... 68 
PRÁTICA 6 – Avaliação do desempenho de um gerador Diesel ................................... 74 
PRÁTICA 7 – Avaliação do desempenho de um gerador Otto ...................................... 79 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 81 
 
 
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NORMAS DA DISCIPLINA E DO LABORATÓRIO DE ENGENHARIA 
1. É obrigatório o uso de jaleco em todos os laboratórios. 
2. Por questões de segurança, no horário da aula, o aluno deverá usar calça comprida e sapatos 
fechados. 
3. Não será permitido, EM HIPÓTESE ALGUMA, que alunos sem o material especificado nos 
itens 1 e 2, citados acima, assistam às aulas nos laboratórios. 
4. É proibido sentar nas bancadas, lanchar e fumar dentro dos laboratórios. 
5. Para o bom andamento das práticas, a tolerância máxima de atraso nas aulas de laboratório é 
de 15 minutos. 
6. Os relatórios das práticas deverão ser entregues na data estipulada pelo professor. Não serão 
aceitos relatórios após a data limite estabelecida. 
7. Somente o aluno presente na aula onde se realizou uma determinada prática poderá entregar 
o referente relatório. 
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ORIENTAÇÕES PARA ELABORAÇÃO DOS RELATÓRIOS 
Os relatórios das aulas práticas deverão ser digitados eletronicamente, em papel branco ou 
reciclado, formato A4 (21,0 cm x 29,7 cm), sempre no anverso (frente) das folhas. 
No texto de todo o trabalho deve-se utilizar fonte Arial ou Times New Roman, tamanho 11, com 
espaço de entrelinhas 1,5 (um e meio). 
Todo o texto deve ter alinhamento justificado. Antes e depois de cada parágrafo deverá ser marcado 
espaçamento de 6 pontos. 
Os títulos das seções e subseções devem ser separados do texto por dois espaços de 1,5 de 
entrelinhas, do texto anterior e posterior. Não se pode usar pontuação no final do título da seção ou 
subseção. 
A citações bibliográficas devem seguir as Normas da ABNT. 
As ilustrações poderão ser cópias fieis de publicações, desde que as fontes sejam citadas no 
trabalho. Por serem utilizadas para explicar e entender um texto, as ilustrações/figuras devem ser 
colocadas o mais próximo do texto a que se refere; deve estar centralizada na página e se enquadrar 
nas mesmas margens do texto. Dentro do texto, a figura deve ser indicada no singular seguida por 
numeração seqüencial em arábico. O mesmo seaplica aos gráficos e tabelas. 
Os gráficos deverão ser gerados em Excel ou outro programa compatível. 
A impressão deverá ser em cor preta. Somente poderão ser utilizadas cores para as ilustrações. 
Além do título, os relatórios deverão conter as seguintes partes: 
1. INTRODUÇÃO: Descrição da teoria que fundamenta a prática de laboratório realizada. Deve 
ser uma síntese própria dos livros, artigos e outros materiais consultados, contendo, 
obrigatoriamente, as respectivas citações bibliográficas. O objetivo do trabalho pode aparecer 
no último parágrafo da introdução, podendo, ainda, ficar separado desta para maior destaque. 
2. OBJETIVO: Indica o principal objetivo da experiência. É a descrição sucinta do que se 
pretende obter. 
3. MATERIAIS E MÉTODOS: Deve conter uma descrição completa da metodologia utilizada, 
que permita a compreensão e interpretação dos resultados, bem como a reprodução dos 
experimentos. Deve ser dividido em: 
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3.1 Materiais: descrição dos materiais e/ou equipamentos utilizados na realização do 
experimento. 
3.2 Procedimento Experimental: descrição do procedimento executado para a realização 
da prática, incluindo-se modificações que tenham sido feitas no decorrer do experimento 
em relação ao procedimento originalmente proposto. Pode-se apresentar nesse item um 
esquema da montagem e/ou bancada experimental. 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO: É a parte mais importante do relatório e que requer maior 
maturidade acadêmica do aluno. Descreve os principais resultados obtidos durante a prática 
realizada em laboratório. Os resultados devem ser apresentados em uma sequência lógica, 
de preferência obedecendo a ordem em que o procedimento foi realizado. Devem-se incluir 
os cálculos efetuados, sendo que os resultados podem ser apresentados em forma de gráficos 
ou tabelas, conforme o caso e de modo a melhorar a sua compreensão. As unidades de 
medida devem ser expressas no Sistema Internacional (SI). Todos os resultados devem ser 
acompanhados de uma análise crítica, com base nos conceitos teóricos citados na Introdução. 
Sempre que possível, deve-se realizar a análise de erros e indicar a incerteza de medição. 
5. CONCLUSÃO: Síntese das conclusões e/ou parecer acerca do experimento e dos resultados 
obtidos. Devem estar em sintonia com os objetivos propostos e ser fruto de observações e/ou 
análise realizada pelo autor do relatório. 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: A apresentação das referências bibliográficas deve 
seguir as Normas da ABNT. 
 
A pontuação dos relatórios será dividida em: 
Divisão Pontuação 
Introdução 20% 
Objetivo 10% 
Materiais e Métodos 20% 
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Resultados e Discussão 30% 
Conclusão 10% 
Referencias Bibliográficas 5% 
Formatação e Apresentação 5% 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
Esta apostila foi criada para dar suporte à disciplina Sistemas Automotivos do curso de Engenharia 
Mecânica do UniBH. Foram utilizadas referências bibliográficas de livros, artigos e sites 
especializados que devem ser usadas para um aprofundamento teórico. Na primeira parte do texto 
são apresentados conceitos dos principais componentes que compõe os veículos movidos a 
motores de combustão interna, com destaque aos motores de ignição por centelha. Na segunda 
parte do texto são apresentadas as propostas de práticas experimentais para aplicação dos 
conceitos. 
1.1 Contexto histórico 
Não se sabe o momento exato de criação do primeiro automóvel. Sabe-se que esse surgiu de 
sucessivas adaptações tecnológicas e com um objetivo: transportar cargas e pessoas. Sua 
evolução aconteceu no decorrer dos séculos XVIII e XIX, sendo um dos primeiros registros por volta 
de 1769, quando Nicolas-Joseph Cugnot criou um carro a vapor de três rodas (Figura 1). Este 
veículo possuía um motor de combustão externa, ou seja, o combustível era queimado fora do motor 
(CAPELLI, 2010). Alguns pesquisadores não consideram Nicolas Cugnot como criador do 
automóvel, já que sua criação era movida por um motor a vapor. 
 
Figura 1 - Carro de Nicolas Cugnot 
Fonte: DIAS (2011) 
Na França, em 1860, o belga Jean Joseph Étienne Lenoir construiu o primeiro motor de combustão 
interna, propulsionado por gás. Já em 1876, o alemão Nikolaus Otto construiu um motor de 
combustão interna que operava em quatro tempos, onde o combustível era comprimido antes de 
ser inflamado (OLIVEIRA, 2010). A partir do uso da gasolina, os primeiros automóveis de combustão 
interna movido por esse combustível surgiram quase que simultaneamente. Karl Friedrich Benz, um 
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engenheiro de automóveis alemão, possui a patente do primeiro veículo com motor de combustão 
interna alimentado por gasolina (Figura 2), datada em 29 de janeiro de 1886 (CAPELLI, 2010). A 
Figura 3 mostra a patente de Nikolaus Otto, que deu nome ao ciclo de quatro tempos como “ciclo 
Otto”. O motor de ignição por compressão foi desenvolvido inicialmente por Rudolf Christian Karl 
Diesel, em 1892, dando nome ao motor Diesel (BRUNETTI, 2012). 
 
Figura 2 - Criação e patente de Karl Benz 
Fonte: DIAS (2011) 
 
Figura 3 - Patente Nikolaus Otto 
Fonte: CAPELLI (2010) 
Vários fabricantes isolados em diversos países começaram a produzir seus veículos e marcas 
conhecidas começaram a surgir, como: Peugeot, Fiat, Opel, Renault, Cadillac, Ford, Buick, Rolls 
Royce, todas até 1910. Destaque para Henry Ford (Figura 4), que tinha a ideia do automóvel como 
um meio de transporte barato, útil, prático e sobretudo seguro. Ele passou a fabricar automóveis 
em série, destacando o Ford T, fabricado de 1908 a 1927, cujas vendas ultrapassaram 15 milhões 
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de unidades. É interessante observar que desde a criação do primeiro motor a quatro tempos os 
automóveis tiveram uma grande evolução, porém o conceito inicial é o mesmo. 
 
Figura 4 – Henry Ford e Ford T 
Fonte: DIAS (2011) 
2 SISTEMAS E SUBSISTEMAS DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA 
Os motores de combustão interna são constituídos de diversos sistemas e subsistemas. Os tópicos 
a seguir apresentam os principais componentes de um motor. 
2.1 Componentes Fixos 
2.1.2 Bloco do motor 
O bloco representa a estrutura principal do motor, onde são acoplados os componentes principais 
e auxiliares que o compõe. No bloco são usinados os cilindros, sendo que alguns blocos possuem 
tubos removíveis, chamados de “camisas”, que formam as paredes dos cilindros. O interior do bloco 
é usinado para permitir a passagem de óleo e água dos sistemas de lubrificação e arrefecimento, 
além de estruturas para acoplamento dos demais componentes do motor. 
Os materiais de construção do bloco dependem do tipo e dos custos de fabricação, podendo ser de 
ferro fundido, alumínio fundido, alumínio forjado e aço. Atualmente, o alumínio é utilizado nos 
motores modernos para se obter redução de peso e boa dissipação de calor. 
A Figura 5 (a) mostra um modelo de bloco de alumínio e a Figura 5 (b) mostra um bloco com detalha 
da “camisa” do cilindro. Estas camisas podem ser úmidasou secas. A Figura 6 mostra o detalha da 
camisa úmida, onde o líquido de arrefecimento entra em contato direto com a camisa e a camisa 
seca, onde não há contato direto com a camisa. Temos ainda, os motores refrigerados a ar, onde 
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os cilindros são separados e circundados por aletas que aumentam a superfície de troca de calor, 
como mostra a Figura 7. 
 
 
Figura 5 - Bloco do motor em alumínio (a) e detalhe do "encamisamento" (b) 
Fonte: TILLMANN (2013) 
 
Figura 6 - Camisa seca e úmida 
Fonte: TILLMANN (2013) 
 
 
Figura 7 - Cilindros com aletas 
Fonte: TILLMANN (2013) 
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2.1.3 Cabeçote e cárter 
O cabeçote corresponde à parte superior do motor, onde se formam as câmaras de combustão e 
se localizam as válvulas, velas, injetores, etc. A união do bloco com o cabeçote é feita por uma junta 
de amianto revestida por material metálico, que deve estabelecer total vedação, já que entre o bloco 
e o cabeçote ocorrem as combustões em altas pressões. A Figura 8 mostra um modelo de cabeçote 
e junta. 
Os cabeçotes podem ser de ferro fundido ou ligas de alumínio e também possuem galerias em seu 
interior por onde circula água de refrigeração. A fixação do cabeçote deve ser realizada conforme 
prescrito pelo fabricante, seguindo uma certa ordem de posicionamento e aperto dos parafusos, 
além de aplicação do torque adequado. 
 
Figura 8 - Cabeçote e junta 
Fonte: COLLARD (2007) e ROCHA (2015) 
O cárter (Figura 9) fecha a parte inferior do bloco e armazena o óleo lubrificante do motor. É 
normalmente constituído de ferro ou alumínio fundidos e a união com o bloco, também, requer uma 
junta para evitar vazamentos. 
 
Figura 9 – Cárter 
Fonte: FIERROS CLASSICOS (2015) 
 
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2.2 Componentes Móveis 
O conjunto móvel dos motores são formados pelas bielas, pistões, anéis, árvore de manivelas, 
dentre outros, e transforma os movimentos retilíneos alternados dos êmbolos em rotação da própria 
árvore de manivelas. 
2.2.1 Pistão 
O pistão é o órgão do motor que transmite a energia resultante da expansão dos gases após a 
combustão da mistura ar/combustível. A força recebida pela expansão dos gases queimados é 
transmitida à biela. A conexão entre o pistão e a biela é realizada através de um pino de aço, como 
mostra a Figura 10. Os pistões são, geralmente, fabricados de ligas de alumínio ou aço. 
O pistão deve possuir elevada resistência mecânica, pois deve suportar as forças da compressão 
e combustão, boa resistência ao calor, já que a combustão pode atingir temperatura de até 2000 
ºC, elevada resistência ao desgaste, pois em 6000 rpm alterna o movimento 100 vezes por segundo 
e boa condutibilidade térmica. 
 
Figura 10 – Pistão 
Fonte: UFPEL (2012) 
2.2.2 Anéis de segmento 
Os pistões apresentam canaletas para alojamento dos anéis de segmentos. Esses anéis são 
componentes montados nos pistões e ficam em contato direto com as camisas. As funções dos 
anéis de segmentos são: vedação da compressão e da combustão, controle do óleo lubrificante e 
transferência de calor para o sistema de arrefecimento. Geralmente, os anéis são fabricados de 
ferro fundido cinza, devido à resistência ao desgaste. 
Os anéis são classificados em dois tipos: anéis de vedação e anéis de lubrificação. Os anéis de 
vedação estão na parte superior do pistão e os anéis de lubrificação ficam na parte inferior do pistão 
e têm a finalidade de lubrificar as paredes do cilindro. A Figura 11 mostra os anéis de segmento. 
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Figura 11 – Anéis de segmento 
Fonte: TILLMANN (2013) 
2.2.3 Biela 
A biela é o componente do motor responsável por transmitir os movimentos alternativos do pistão 
para o eixo do motor. Junto com o eixo de manivelas, transforma o movimento retilíneo do pistão 
em movimento rotativo. São construídas em ligas de aço e em alguns casos de alumínio. A Figura 
12 mostra um modelo de biela. 
 
Figura 12 – Biela 
A Figura 13 mostra uma divisão das partes de uma biela: cabeça, corpo e pé. O pé articula-se no 
pino de pistão por intermédio de uma bucha de bronze fosforoso chavetada. A cabeça da biela é 
dividida em duas partes e se acopla ao moente da árvore de manivela. Em ambas as partes, são 
montados casquilhos ou bronzinas para o assentamento do moente. O corpo da biela pode ser 
tubular ou de seção em duplo T, para aumentar a rigidez e diminuir o peso. Em alguns casos, existe 
um orifício interno para conduzir o óleo lubrificante. A Figura 14 mostra o conjunto pistão e biela, 
 
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Figura 13 – Partes da Biela 
Fonte: TILLMANN (2013) 
 
Figura 14 – Conjunto Pistão e Biela 
Fonte: TILLMANN (2013) 
Os casquilhos ou bronzinas são buchas que servem de guia e apoio para os órgãos giratórios em 
regime de velocidade e cargas elevadas. Estes componentes são bipartidos, geralmente tri-
metálicos, de aço-cobre-estanho e possuem na sua superfície um material especial anti-fricção, que 
diminuem o atrito entre o eixo e seu apoio, suportando cargas elevadas. As bronzinas possuem 
ressaltos para assegurar um posicionamento correto na montagem e impedir seu deslocamento 
lateral, bem como orifícios que permitem facilitar a lubrificação, como mostra a Figura 15. Nos 
motores, estes componentes são empregados na árvore de manivelas e, em alguns modelos, nas 
árvores de comando de válvulas. 
Os principais tipos de casquilhos são: 
a) Casquilhos para assentamento das bielas aos moentes da árvore de manivelas; 
b) Casquilhos para assentamento da árvore de comando de válvulas; 
c) Casquilhos com flange de encosto para ajustar a folga axial da árvore de manivelas; 
d) Casquilhos inteiriços, também conhecidos como bucha; 
e) Casquilhos do munhão da árvore de manivelas. 
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Figura 15 – Bronzinas 
Fonte: SENAI (2003) 
2.2.4 Árvore de manivelas 
A árvore de manivelas ou eixo virabrequim é o componente que transforma o movimento alternado 
do pistão em movimento rotativo. É considerado o eixo motor e recebe as bielas que lhe imprimem 
movimento e se apoiam nos moentes do virabrequim. Os munhões são os locais onde a árvore se 
apoia ao bloco do motor e os moentes são os locais onde as bielas são fixadas. Tem fixado em sua 
parte frontal uma polia que distribui movimento para os acessórios externos do motor, como o eixo 
do comando de válvulas e a bomba d’água. Na sua região posterior é fixado o volante do motor e 
nesse a embreagem. O interior do virabrequim contém ainda dutos especiais por onde circulam o 
óleo necessário à lubrificação dos munhões e dos moentes. A Figura 16 mostram alguns 
componentes de um eixo virabrequim 
Esse componente tem uma série de características para possibilitar um funcionamento correto. As 
cargas aparentes de um virabrequim resultam em tensões devido a flexão, torção e cisalhamento 
em todo seu comprimento. A geometriacomplexa envolvida torna impossíveis cálculos precisos de 
tensão, ainda que as cargas fossem conhecidas com precisão. Esses componentes são geralmente 
feitos de aços especiais que garantam uma resistência, de acordo com a potência do motor. Não 
deve ter cantos vivos onde possam aparecer trincas e devem apresentar raios de concordância 
adequados, que provoquem um arredondamento nos cantos e garantam maior resistência. 
 
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Figura 16 – Partes do Virabrequim 
Fonte: SENAI (2003) 
Os tipos de árvores de manivelas podem variar de acordo com o alinhamento dos cilindros do motor. 
Nos motores com cilindros em linha (Figura 17), o número de moentes é igual ao número de 
cilindros. Nos motores em V (Figura 18) há duas bielas para cada moente e, assim, a árvore de 
manivelas pode ser mais curta e mais resistente. 
 
 
Figura 17 – Virabrequim – Motor em linha 
 
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Figura 18 – Virabrequim – Motor em V 
2.2.5 Válvulas e eixo de comando de válvulas 
As válvulas são os componentes do motor responsáveis pela vedação dos orifícios de admissão do 
ar e exaustão dos gases da combustão. Desta forma, existem dois tipos de válvulas: válvula de 
admissão e válvula de exaustão. As válvulas podem ser dispostas, em relação ao cilindro, 
lateralmente ou no topo da câmara de combustão. As válvulas posicionadas no topo favorecem a 
potência do motor e um rendimento térmico superior. A Figura 19 mostra os principais componentes 
das válvulas e do mecanismo de acionamento destas. 
 
 
Figura 19 - Principais componentes de acionamento da válvula 
Fonte: TILLMANN (2013) 
 
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Os tuchos presentes no comando de válvulas têm a função de transmitir o movimento do came à 
vareta ou haste impulsora ou diretamente às hastes das válvulas, dependendo da posição do eixo 
de comando. Existem dois tipos de tuchos utilizados nos motores: 
a) Convencional: peça única e maciça (Figura 20): 
 
 
Figura 20 - Tucho Convencional 
Fonte: SENAI (2003) 
b) Hidráulico: com componentes em seu interior que visam compensar os desgastes 
existentes entre as peças móveis, que acionam as válvulas e o comando de válvulas, e 
melhorar o acionamento das válvulas e o rendimento do motor (Figura 21). 
 
Figura 21 - Tucho Hidráulico 
Fonte: SENAI (2003) 
Os balancins têm a função de inverter o sentido do movimento gerado pelo came e a mola tem 
como função fechar a válvula, mantendo-a pressionada com a sua sede. O conjunto de balancins e 
molas são instalados no cabeçote. 
As varetas são hastes longas que transmitem os movimentos dos tuchos aos balancins e estes, 
para as válvulas. Cada balancim possui uma regulagem independente através de porca e parafuso, 
o que possibilita periodicamente ajuste na folga das válvulas. 
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As sedes das válvulas são instaladas no cabeçote por interferência e tem a função vedar a mistura 
ar/combustível na câmara de combustão. São fabricadas em aços especiais para resistirem a altas 
temperaturas. 
As guias de válvulas, como o próprio nome já diz, têm a função de guiar as válvulas, para sua 
abertura e fechamento. São fabricadas em latão, ferro fundido ou aço, têm forma cilíndrica em são 
posicionadas em perfurações existentes no cabeçote. Em geral, na parte superior das guias, 
encontram-se retentores de válvulas, que fazem a vedação do óleo lubrificante. 
As válvulas podem ser acionadas por: 
a) Hastes e balancins com eixo de cames no cárter; 
b) Balancins com eixo de cames suspenso; 
c) Eixo de cames suspenso com impulsos diretos sobre as válvulas; 
A abertura e fechamento das válvulas estão relacionados com o movimento do pistão e com o ponto 
de injeção. O movimento do eixo de manivelas é transmitido para um outro eixo, chamado eixo de 
comando de válvulas por meio de engrenagens, corrente ou correias. Nos motores de 4 tempos, a 
relação de rotação da árvore de manivelas para a árvores de comando de válvulas ou eixo de cames 
é de 2:1, isto é, a cada duas voltas das árvores de manivelas, o eixo de cames realiza somente 
uma, já que o motor necessita de duas voltas no virabrequim para completar a realização de um 
ciclo. 
Existem diversas maneiras de ligação entre as árvores de comando de válvulas e de manivelas, 
como mostra a Figura 22 a seguir: 
 
 
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Figura 22 - Diferentes tipos de acionamento das válvulas 
Fonte: SENAI (2003) 
E conforme a localização da árvore de comando de válvulas, cada motor leva uma denominação, 
como mostra a Figura 23 a seguir: 
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Figura 23 - Posições da árvore de manivelas 
Fonte: SENAI (2003) 
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A árvore ou eixo de comando de válvulas tem as funções de sincronizar a abertura e o fechamento 
das válvulas com os êmbolos do motor; estabelecer a ordem de ignição dos cilindros; e limita a 
rotação do motor. Esse eixo possui vários excêntricos chamados de cames ou ressaltos e em alguns 
casos ele aciona, também, a bomba de combustível e a bomba de óleo. O eixo é apoiado por meio 
de munhões e alguns motores possuem buchas ou casquilhos entre os munhões e os mancais de 
apoio. Cada motor possui o seu comando de válvulas específico e através da angulação dos cames 
são formados os diagramas de válvulas. A Figura 24 mostra um modelo de eixo de comando de 
válvulas e a Figura 25 mostra um modelo de diagrama de válvulas. 
 
Figura 24 – Eixo de comando de válvulas 
 
 
Figura 25 – Diagrama de válvulas 
Fonte: MWM INTERNATIONAL (2007) 
O acionamento das válvulas é realizado com movimento giratório do eixo de comando, onde o 
ressalto ou came aciona o tucho que, por sua vez, move a haste, fazendo com que o balancim 
transmita o movimento à válvula, abrindo-a. Para cada válvula, há um conjunto tucho, haste, 
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balancim, como mostra a Figura 26. Para os modelos DOHC e OHC a haste é movimentada 
diretamente pelos cames. 
 
Figura 26 - Conjunto de acionamento das válvulas 
Fonte: TILLMANN (2013) 
Na instalação da válvula é necessária uma folga, a fim de que a válvula vede bem e, para permitir 
ajustagens, desgaste, expansão e contração devido a mudanças de temperatura. Essa folga deve 
ser a mínima necessária para assegurar que a válvula fique ajustada na sede. As principais 
consequências de uma folga mal ajustada são: folgas pequenas provocarão, na admissão, má 
compressão e explosões nos condutos de admissão; nas válvulas de descarga, as consequências 
serão danosas para a integridade do sistema,uma vez que, além de má compressão, poderão 
provocar a queima da válvula ou a consequente deformação; folgas excessivas na admissão terão 
como resultado admissão deficiente, enquanto na descarga o escape incompleto dos gases 
queimados. Nas duas situações o resultado será o baixo rendimento do motor. 
2.2.6 Volante do motor 
O volante do motor é uma massa fixada no eixo de manivelas responsável por acumular energia 
cinética, propiciando uma velocidade angular uniforme no eixo de transmissão do motor. Durante o 
tempo de potência útil de cada pistão (expansão), o volante absorve energia, que é restituída nas 
fases de admissão, compressão e exaustão, reduzindo os efeitos da variação dos tempos do motor. 
Volantes mais pesados dão mais estabilidade ao motor, com funcionamento mais suave, em 
contrapartida, a subida de rotações é mais lenta. A Figura 27 mostra um modelo de volante. 
 
Sistemas Automotivos 
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24 
 
 
 
Figura 27 – Volante 
Fonte: UFPEL (2012) 
2.3 Sistema de alimentação 
O sistema de alimentação de combustível garante o fornecimento de combustível aos motores na 
quantidade e no momento adequados. Nos motores tradicionais de ciclo Diesel, o combustível é 
injetado diretamente na câmara de combustão, no momento exato para que ocorra a combustão 
instantânea da mistura ar/combustível. Já nos motores de ciclo Otto, a mistura ar/combustível é 
introduzida na câmara de combustão. Nos motores de ciclo Otto mais modernos o combustível 
(álcool ou gasolina) podem ser introduzidos diretamente na câmara de combustão. A seguir são 
descritos os principais componentes do sistema de alimentação de combustível, com foco em 
motores do ciclo Otto. 
2.3.1 Tanque de combustível 
O tanque tem a função de armazenar o combustível no veículo. A localização e a capacidade 
dependem do veículo e do motor. Antigamente, os tanques eram construídos de chapas de aço e 
revestidos internamente para evitar corrosão. Hoje em dia, são fabricados em material plástico, mais 
leves e resistentes à corrosão. No tanque estão instalados a bóia, para indicar o nível de 
combustível, o tubo de sucção e, em alguns casos, separadores internos para atenuar o movimento 
do combustível. 
O circuito de alimentação conta com tubulações que conduzem o combustível do tanque ao motor 
e o excedente de volta para o tanque. Entre o tanque e a bomba de combustível, há um filtro que 
retém impurezas que possas estar presente no combustível e atingir o carburador ou bicos injetores. 
A bomba de combustível pode ser acionada mecanicamente ou através da tensão elétrica da 
bateria, dependendo do veículo. A bomba mecânica, geralmente, faz partes dos carros mais 
antigos. Os carros construídos a partir de 1990 já são equipados com bombas elétricas, que são 
Sistemas Automotivos 
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25 
 
 
posicionadas dentro do tanque de combustível. Nessas bombas, o combustível refrigera e lubrifica 
seus componentes internos. A Figura 28 mostra um modelo de tanque de combustível e conjunto 
de uma bomba elétrica veicular. 
 
Figura 28 - Tanque e conjunto da bomba de combustível 
Hidrocarbonetos são liberados do tanque na forma de vapores aromáticos. Os níveis de emissões 
evaporativas devem ser controlados. Portanto, um sistema foi desenvolvido para armazenar os 
vapores liberados pelo combustível. Esse sistema é chamado de cânister, mostrado pela Figura 29. 
O cânister é composto por um filtro de carvão ativado que retêm os vapores e libera para atmosfera, 
somente o ar puro. O tanque de combustível possui uma válvula que é ativada quando a pressão 
interna atinge um valor determinado, liberando o vapor para cânister. A válvula de cânister tem a 
função de dosar o fluxo de vapores de combustível provenientes do tanque. Ela permite a 
reutilização dos vapores de combustível com direcionamento para o coletor de admissão. Essa 
válvula pode ser controlada pela central eletrônica. 
 
Figura 29 – Cânister 
Fonte: COSTA (2002) 
Sistemas Automotivos 
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26 
 
 
2.3.2 Sistema de alimentação de ar 
O sistema de alimentação de ar é projetado para suprir o motor de ar livre de partículas e em 
quantidade suficiente para o melhor rendimento do motor. O coletor de admissão (Figura 30) é 
responsável por conduzir o ar ou a mistura ar/combustível para o interior dos cilindros. O ar 
atmosférico é aspirado pela depressão gerada pelos pistões do motor e passa por um elemento 
filtrante, que tem a função e reter as impurezas existentes no ar ambiente. O elemento filtrante é 
fabricado em papel fibroso sanfonado. A geometria do filtro é dependente do tipo de veículo (Figura 
31). 
 
Figura 30 – Coletores de ar 
 
 
Figura 31 – Filtros de ar 
Fonte: COSTA (2002) 
2.3.3 Carburador 
Em motores do ciclo Otto a mistura ar/combustível pode ser realizada de duas maneiras: carburador 
ou injetores de combustível. A Figura 32 mostra o esquema de um veículo com sistema de 
alimentação por carburação. A bomba de combustível é acionada e transfere combustível do tanque 
para o carburador. Ao mesmo tempo, o ar também chega ao carburador após passar pelo filtro de 
ar. No carburador a mistura ar/combustível é formada na dosagem correta de combustível 
vaporizado e ar, a qual vai alimentar o motor (CAPELLI, 2010). 
 
Sistemas Automotivos 
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27 
 
 
 
Figura 32 - Circuito de alimentação com carburador 
Fonte: COSTA (2002) 
As funções do carburador, são: dosar a quantidade de combustível, dosar a quantidade de ar 
aspirado, misturar o combustível com o ar em proporção exata, pulverizar a mistura ar/combustível. 
Os principais componentes do carburador são (VALLE, 2014): 
a) Corpo: estrutura de fixação dos demais componentes; 
b) Cuba: recipiente de combustível proveniente do tanque. Uma válvula controlada por uma 
bóia controla o nível de combustível no interior da cuba. 
c) Difusor ou cone de venturi: o ar passa pelo difusor ganhando velocidade. Na seção mais 
estreita a pressão é reduzida, sugando o combustível da cuba. A Figura 33 ilustra esse 
processo. 
 
 
Figura 33 – Funcionamento do carburador 
Sistemas Automotivos 
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28 
 
 
d) Tubo de emulsão: responsável pela dosagem da mistura ar/combustível. É constituído por 
um tubo mediante o qual o combustível da cuba tem acesso ao difusor. Na extremidade 
superior se encontra um parafuso, com um orifício chamado de gicleur de ar. Na 
extremidade inferior do tubo de emulsão, em contato com a cuba do carburador, se encontra 
outro parafuso um orifício chamado de gicleur principal, que tem a função de dosar o 
combustível. 
e) Borboleta de aceleração: é uma válvula responsável por regular o fluxo de mistura que 
alimenta o motor. O tipo mais comum é a borboleta mecânica, cujo comando é realizado 
através do pedal do acelerador. 
A Figura 34 mostra alguns dos componentes do carburador. 
 
 
Figura 34 – Componentes do carburador 
Fonte: DIAS (2015) 
Os carburadores são configurados para trabalhar em diferentes regimes: 
a) Partida a frio: quando o motor é colocado em funcionamento em baixas temperaturas, o 
circuito de partida a frio é colocado em operação. O tipo mais comum é o da borboletaafogadora, localizada acima do venturi. Essa borboleta ao fechar-se, forma uma grande 
depressão dentro do conduto, aumentando o fluxo de combustível para dentro do cilindro. 
Sem o uso deste sistema a baixa temperatura dentro do coletor de admissão e baixa 
velocidade de rotação, dificultam a atomização ideal das moléculas de combustível. Ao 
atingir a temperatura adequada, um sistema abre a borboleta do afogador 
automaticamente. A Figura 35 mostra o esquema deste circuito. 
Sistemas Automotivos 
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29 
 
 
 
Figura 35 – Partida a frio 
Fonte: DIAS (2015) 
b) Marcha-lenta (Figura 36): quando o motor está em marcha-lenta, a borboleta de aceleração 
está em repouso, com uma pequena abertura para que o mínimo de ar possa passar. Essa 
situação cria uma depressão abaixo da necessária para sucção do combustível. Como a 
depressão do coletor de admissão de ar é alta, o combustível é desviado do circuito principal 
para um canal auxiliar. Na saída do canal está localizado um parafuso em forma de agulha, 
que controla o fluxo de mistura, permitindo assim a regulagem da marcha lenta do motor. 
Uma parte do ar necessário para a combustão é aspirada da própria válvula borboleta e a 
outra, através de um furo calibrado, chamado de gicleur de ar da marcha lenta (VALLE, 
2014). 
 
Figura 36 – Marcha-lenta 
Fonte: DIAS (2015) 
c) Média/alta rotação: nessa situação o sistema principal (Figura 34) entra em operação. A 
válvula borboleta está parcialmente aberta, desativando o sistema de marcha-lenta, e o 
Sistemas Automotivos 
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30 
 
 
carburador passa a fornecer combustível pelo pulverizador principal devido à alta 
velocidade do motor e depressão criada pelo difusor. 
d) Aceleração rápida: em situações de ultrapassagem, por exemplo, no instante de abertura 
da válvula borboleta, ocorre a entrada de uma grande quantidade de ar, entretanto, o 
aumento do combustível aspirado não é proporcional, causando empobrecimento da 
mistura em um momento de alta necessidade de potência. Nesse momento, o sistema de 
aceleração rápida entre em ação, pois quando a válvula borboleta é acionada com maior 
ângulo, uma bomba de aceleração é acionada. A bomba direciona o combustível da cuba 
para o pulverizador de aceleração, que injeta o combustível adicional logo antes do difusor, 
enriquecendo a mistura (Figura 37). 
 
Figura 37 – Aceleração rápida 
Fonte: DIAS (2015) 
Consulte Capelli (2010) para mais detalhes do sistema de carburação. 
2.4 Sistema de injeção eletrônica 
O gerenciamento eletrônico dos motores surgiu da necessidade de se produzir motores que 
poluíssem cada vez menos, imposição de severas leis de proteção ambiental em todo o mundo. Os 
sistemas de injeção eletrônica substituíram o carburador e a distribuição de combustível 
convencional (VALLE, 2014). Ao contrário do que muitos pensam, o gerenciamento eletrônico do 
motor não é um conceito novo, sendo que a Bosch já testava injeções eletrônicas em 1939, e em 
1954 o primeiro veículo com injeção eletrônica foi lançado, o Mercedes Benz 300 SL (CAPELLI, 
2010). No Brasil, o VW Gol GTI foi o primeiro carro com injeção eletrônica, sendo lançado em 1989. 
O gerenciamento eletrônico do motor faz muito mais do que a “injeção eletrônica”, como é 
popularmente conhecida. A central controla diversos subsistemas do motor e do veículo, sendo um 
Sistemas Automotivos 
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31 
 
 
deles, o sistema de alimentação de combustível. Dentre as outras funções, podemos citar: controle 
da mistura, controle da ignição e memória adaptativa do mapa de injeção. 
O sistema de injeção eletrônica oferece diversas vantagens em relação ao uso do carburador, 
dentre elas: 
a) Menor consumo de combustível; 
b) Maior confiabilidade; 
c) Menor necessidade de manutenção; 
d) Melhor dirigibilidade 
e) Melhor atomização do combustível; 
f) Maior controle da mistura ar/combustível, mantendo-a sempre dentro dos limites; 
g) Redução dos gases poluentes, como o CO, HC e NOx; 
h) Maior controle da marcha lenta; 
i) Maior rendimento térmico do motor; 
j) Redução do efeito "retorno de chama" (backfire) no coletor de admissão; 
k) Facilidade de partida a frio ou a quente. 
O sistema de injeção eletrônica faz todo gerenciamento do motor através de microprocessadores, 
cuidando de todo o processo térmico do motor, como a preparação da mistura ar/combustível, a 
sua queima e a exaustão dos gases. 
Para este controle, o sistema recebe informações de sensores sobre as informações de diversas 
condições do motor, como sua temperatura, a temperatura do ar admitido, a pressão interna do 
coletor de admissão, a rotação, etc. Com o processamento destas informações ocorre o controle de 
diversos dispositivos que irão atuar no sistema de marcha lenta, no avanço da ignição, na injeção 
de combustível. 
Em resumo, a unidade de comando analisa os dados fornecidos pelos sensores distribuídos no 
motor, processa e retorna ações de controle nos diversos atuadores, de modo a manter o motor em 
condições ótimas de consumo, desempenho e emissões de poluentes. 
Os atuadores são componentes que recebem informações da unidade de comando e atuam no 
sistema de alimentação, variando o volume de combustível que o motor recebe. Podemos dizer 
que a função principal desse sistema de injeção é a de fornecer a mistura ideal entre ar e 
combustível (relação estequiométrica) nas diversas condições de funcionamento do motor. A Figura 
38 mostra uma central eletrônica, chamada de ECU (Eletronic Control Unit), com os principais 
atuadores e sensores que compõe o gerenciamento eletrônico. 
Sistemas Automotivos 
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32 
 
 
 
Figura 38 – Sensores e atuadores do sistema de injeção eletrônica 
Fonte: COSTA (2002) 
2.4.1 Eletro Injetor 
Em um sistema de injeção eletrônica o eletro injetor tem o papel de atuador. É uma eletroválvula 
normalmente fechada que abre a passagem de combustível para o coletor de admissão ao ser 
energizada e fecha mecanicamente pela ação de uma mola interna quando desenergizada. É 
responsável ainda pela atomização do combustível (SENAI, 2012). A Figura 39 mostra o esquema 
de um injetor. 
 
 
Figura 39 - Eletro Injetor 
Fonte: RAMOS (2006) 
Sistemas Automotivos 
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33 
 
 
Quando não há corrente no circuito, a agulha pressiona a superfície de vedação devido à ação da 
mola, mantendo o combustível pressurizado. Quando energizada, a bobina cria um campo 
magnético atraindo o corpo da agulha, determinando assim a abertura do injetor. O combustível é 
pulverizado no momento da injeção pela ponta da agulha (GUO, 1999). 
A válvula injetora deve ter tempos de resposta rápidos. O tempo em que a válvula permanecer 
aberta determina a quantidade de combustível injetada, sendo função da unidade de controle o 
cálculo deste tempo de abertura. Este cálculo é gravado na memória do controlador da unidade 
eletrônica. A quantidade de eletro injetores e a forma como é comandada a sua abertura definem o 
tipo do sistema de injeção. De um modo geral o sistema pode ser classificado em: 
a) Mono ponto (Figura 40): injeção é dada em um único ponto localizado na entrada do 
coletor de admissão.A válvula borboleta controla a quantidade de mistura que chegará 
aos cilindros. Esse sistema já está obsoleto, e os carros atuais são fabricados com a 
injeção multiponto. 
b) Multiponto (Figura 41): composto por um injetor para cada cilindro, nesse sistema a 
borboleta fica instalada antes dos bicos. O sistema multiponto é mais eficiente, pois 
fornece a quantidade adequada de combustível para cada cilindro e com melhor 
atomização do combustível. 
 
 
Figura 40 - Injeção Monoponto 
Fonte: SENAI, 2012 
 
Sistemas Automotivos 
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34 
 
 
 
Figura 41 - Injeção Multiponto 
Fonte: SENAI, 2012 
Atualmente, a maior parte dos motores de ignição por centelha é alimentada por sistemas de injeção 
indireta de combustível. Nos sistemas de injeção indireta multipontos atuais, os injetores são 
instalados em cada um dos ramais do coletor de admissão de forma que o combustível seja 
pulverizado na parte posterior das válvulas de admissão e seja admitido junto com o ar no curso de 
admissão do pistão, como mostra a Figura 42. 
 
Figura 42 – Injeção indireta em motores de ignição por centelha 
Fonte: Adaptador de NORBYE (2013) e SENDYKA e NOGA (2013) 
O sistema de injeção direta de combustível de motores do ciclo Otto fornece o combustível 
diretamente à câmara de combustão, como mostra a Figura 43, e evita a formação de filme de 
combustível nos dutos de admissão. Além disso, o sistema promove maior controle na quantidade 
de combustível fornecida ao motor para cada combustão, reduzindo o tempo de transporte do 
combustível desde a injeção até o início da combustão e possibilitando a redução do consumo de 
combustível. 
A necessidade de reduzir as emissões de poluentes e o uso de combustível e, consequentemente, 
aumentar a eficiência térmica do motor levam a avanços tecnológicos nos sistemas de injeção de 
Sistemas Automotivos 
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35 
 
 
motores de combustão interna. Comparando-se os motores de injeção direta de combustão por 
compressão com os motores de ignição por centelha de injeção indireta, observa-se o menor 
consumo específico de combustível dos motores diesel, associado à maior razão de compressão e 
ao coletor de admissão sem estrangulamento, possibilitado pela injeção direta de combustível 
(ZHAO et al., 2002). 
 
Figura 43 – Injeção direta em motores do ciclo Otto 
Fonte: Adaptado de ADRIANO (2014) e SENDYKA e NOGA (2013) 
Sistemas de injeção direta possibilitam o uso de menor quantidade de combustível na partida e 
redução de emissão de hidrocarbonetos na transição de cargas. Outra vantagem do uso de injeção 
direta de combustível é a vaporização do combustível atomizado, que pode reduzir 
substancialmente a temperatura do ar. Com uma vaporização adequada, o combustível pode retirar 
calor somente do ar admitido. Esse resfriamento possibilita a redução da ocorrência de detonação 
durante a compressão e o uso de maiores razões de compressão, além de possibilitar aumento da 
eficiência volumétrica com maior quantidade de ar admitido. 
Com a injeção direta, porém, há um menor tempo disponível para vaporização do combustível e 
formação de uma mistura homogênea ar/combustível, requerendo maior vaporização do 
combustível e maior pressão de injeção. O menor tempo de formação da mistura pode causar a não 
evaporação de parte do combustível e formar gotas que saem na exaustão em forma de 
hidrocarbonetos não queimados (ZHAO et al., 2002). As limitações ao uso da injeção direta 
envolvem o alto custo de implementação em comparação com a injeção indireta e resultados de 
Sistemas Automotivos 
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36 
 
 
experimentos que relatam aumento da emissão de NOX e HC devido à não evaporação de parte do 
combustível (ZHAO et al., 2002). 
2.4.2 Acelerador eletrônico 
Nos sistemas modernos o acelerador dos veículos passou a ser eletrônico, ou seja, em vez de um 
cabo de aço para abrir e fechar a válvula borboleta, um motor elétrico executa essa tarefa. O pedal 
do acelerador é um atuador eletrônico que envia sinais para ECU que comanda eletronicamente a 
abertura no corpo da borboleta. 
No acelerador eletrônico existem dois potenciômetros que atuam juntos, enviando o sinal para ECU 
de acordo com a posição de aceleração. Os dois potenciômetros são redundantes por questão de 
segurança, ou seja, na falha de um, o outro continua garantindo o funcionamento do sistema. 
As variações dos sinais do potenciômetro são interpretadas pelo programa da ECU, que atua em 
um motor elétrico acoplado à borboleta, que produz sua abertura ou fechamento de acordo com a 
aceleração solicitada. A Figura 44 mostra um modelo de borboleta controlada por motor elétrico e 
a Figura 45 mostra um esquema do sistema de aceleração eletrônica. O acelerador eletrônico 
possui diversas vantagens em relação ao acelerador mecânico: melhor desempenho, controle total 
da aceleração, melhor resposta do motor, melhor controle da marcha lenta, aceleração suave, 
melhor retomada e economia de combustível. 
 
 
 
Figura 44 – Válvula borboleta elétrica 
Fonte: LOPES (2009) 
 
 
Sistemas Automotivos 
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37 
 
 
Figura 45 – Acelerador Eletrônico 
Fonte: LOPES (2009) 
2.4.3 Sensores 
A ECU leva em conta diversos fatores para calcular o montante de combustível a ser injetado. 
Dentre os mais importantes estão: temperatura do líquido de arrefecimento, temperatura do óleo, 
sensor de oxigênio (sonda lamba), temperatura e e densidade do ar atmosférico e rotação do motor. 
A Figura 46 mostra o esquema de um sistema multiponto (Motronic – Bosch). 
 
 
Figura 46 - Injeção Multiponto eletrônica – MOTRONIC - BOSCH 
Fonte: CAPELLI (2010) 
 
2.4.3.1 Sensor de rotação e de fase 
Uma central de controle eletrônico de combustível deve fornecer a quantidade adequada de 
combustível e no momento certo. Para isso deve saber a rotação do motor e a posição dos cilindros. 
A função do sensor de fase e de rotação é informar a rotação do motor e a referência do ponto 
morto superior (PMS). O sensor de fase e de rotação são geralmente do tipo magnético ou do tipo 
indutivo. 
O sensor magnético é constituído de um imã permanente que é o núcleo de uma bobina. Em 
sistemas automotivos ele é fixado próximo de uma roda dentada, fabricada com material ferroso e 
Sistemas Automotivos 
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38 
 
 
que possui 58 dentes e um espaço equivalente a dois dentes, sendo chamada no meio automotivo 
de roda fônica (Figura 47). 
 
Figura 47 - Sensor Magnético 
Fonte: COSTA (2002) 
O enrolamento da bobina está dentro do fluxo magnético, constante, gerado pelo imã permanente, 
que tem sua intensidade variada pelos dentes da roda fônica. Quando o dente da roda dentada 
estiver diante do sensor, o fluxo magnético é máximo e quando em frente ao sensor estiver à 
cavidade o fluxo magnético é mínimo. Esta variação de fluxo magnético devido à passagem dos 
dentes (ou cavidade) é condição necessária para gerar uma força eletromotriz – tensão elétrica – 
no enrolamento da bobina do sensor. 
A magnitude da tensão induzida é proporcional à variação do fluxo magnético (Equação 1). A tensão 
de pico (ponto máximo) produzida por esse sensor varia de poucos voltsa um baixo número de 
rotações e, algumas dezenas de volts quando a rotação aumenta. 
 
𝒇. 𝒆. 𝒎. = −
𝒅∅𝑩
𝒅𝒕
 (1) 
 
O sensor indutivo baseia-se na geração de um campo eletromagnético de alta frequência gerado 
por uma bobina ressonante. A bobina em condição normal gera um sinal alternado. Quando um 
metal aproxima-se do campo, este, por correntes de superfície, absorve a energia do campo, 
diminuindo a amplitude do sinal gerado no oscilador. A variação de amplitude deste sinal é 
convertida em uma variação contínua que é comparada com um valor padrão, usado para identificar 
a fase e rotação do motor. 
A Figura 48 ilustra o sinal gerado, onde os pulsos assinalados com 2 são gerados pelos dentes e 
em 3 se vê o sinal gerado pela falha. O sensor magnético é assinalado por 1 e a roda fônica por 4. 
Sistemas Automotivos 
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39 
 
 
 
 
Figura 48 - Sensor magnético e roda fônica 
Fonte: PEDROSO, 2002 
Para completar a sincronização da central eletrônica com o ciclo de combustão do motor, um outro 
sensor é utilizado, chamado de sensor de fase. A função é de informar a referência de fase do 
primeiro cilindro para determinar o momento de injeção e/ou ignição (sequencial). O sinal enviado 
à central eletrônica é gerado por um sensor de efeito Hall montado na polia de comando de válvulas 
(1 rotação = 1 ciclo completo). A Figura 49 mostra o esquema de instalação do sensor de fase e a 
Figura 50 mostra o sincronismo entre o ciclo do motor, o sensor de rotação e o sensor de fase. 
 
 
Figura 49 - Sensor de fase 
Fonte: CAPELLI (2010) 
 
Sistemas Automotivos 
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40 
 
 
 
Figura 50 – Sincronismo do motor 
 
2.4.3.2 Sensor de oxigênio 
Conhecido como sonda lambda, o sensor de oxigênio é parte integral do sistema de controle de 
emissões de poluentes e está localizado no duto de exaustão do motor. Quando a quantidade de 
ar é a mais adequada para prover a queima completa do combustível, é chamada de mistura ideal 
ou estequiométrica. Todo gerenciamento eletrônico do motor tem como principal objetivo atingir a 
estequiometria. O parâmetro λ (lambda) é utilizado para saber se a mistura está ideal, sendo 
calculado pela Equação 2 (CAPELLI, 2010). Nos capítulos seguintes veremos mais detalhes da 
formação da mistura e cálculo da razão estequiométrica. 
 
λ =
𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝑚á𝑠𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟/𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝑚á𝑠𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡í𝑣𝑒𝑙 
𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝑚á𝑠𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎/𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝑚á𝑠𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡í𝑣𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
 (2) 
 
A classificação da mistura é dada por: 
• Se λ = 1: mistura ideal ou mistura estequiométrica; 
• Se λ < 1: mistura rica; 
• Se λ > 1: mistura pobre. 
 
A sonda lambda está localizada na exaustão do motor, antes do conversor catalítico, em um local 
onde a temperatura seja suficiente para o regime de funcionamento do sensor. O sensor tem a 
Sistemas Automotivos 
______________________________________________________________________________ 
 
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41 
 
 
função de medir o conteúdo de oxigênio nos gases de descarga e informar à central para que seja 
feita a correção da quantidade de combustível injetado. A sonda consiste de um corpo cerâmico 
especial, cuja superfície é provida de eletrodos de platina permeáveis a gás. O material cerâmico 
poroso permite uma difusão do oxigênio do ar. A cerâmica torna-se condutora em temperaturas 
elevadas, e havendo uma diferença de teor de oxigênio entre os dois lados será gerada uma tensão 
elétrica nos eletrodos, que é enviada à central eletrônica (VALLE, 2014). A superfície externa está 
em contato com o gás de exaustão e a superfície interna está em contato com o ar atmosférico. A 
Figura 51 mostra o esquema do sensor. 
 
Figura 51 – Componentes da sonda lambda 
Fonte: VALLE (2014) 
 
O material do sensor, geralmente zircônio, se torna condutor em temperaturas acima de 300ºC. 
Quando a mistura ar/combustível se aproxima da relação ideal, estequiométrica, existe uma 
variação brusca na tensão gerada, entre 0 e 1V. Para atingir esta temperatura o gás de escape leva 
algum tempo para aquecer o elemento, e para reduzir esse tempo, alguns sensores possuem 
aquecedor interno. A Figura 52 mostra os tipos desse sensor e a Figura 53 mostra um modelo de 
sonda lambda. 
Sistemas Automotivos 
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42 
 
 
 
Figura 52 – Tipos de sonda lambda 
Fonte: Valle (2014) 
 
Figura 53 – Modelo de sonda lambda 
Fonte: CARROS INFOCO (2012) 
 
2.4.3.3 Medidor de fluxo de ar 
Este sensor, também conhecido como debímetro, mede a massa de ar admitida pelo motor. Um 
dos tipos de debímetro, realiza a medição através de uma “membrana aquecida” interposta em um 
canal através do qual flui o ar que entra no motor. A membrana é mantida em temperatura constante, 
aproximadamente 120ºC acima da temperatura do ar, através de uma resistência de aquecimento 
colocada em contato com ela (CAPELLI, 2010). 
Quando o fluxo de ar atravessa o canal, retira calor da membrana. Para que a membrana se 
mantenha com temperatura constante, uma certa corrente deve passar pela resistência. Através de 
Sistemas Automotivos 
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43 
 
 
uma ponte de Wheatstone, essa corrente é medida e relacionada com a vazão mássica de ar que 
passa pelo canal. O sistema é todo calibrado para as condições de fábrica do motor, como o bom 
estado do filtro de ar, por exemplo (CAPELLI, 2010). A central usa a informação do fluxo de ar para 
adequar a quantidade de combustível pulverizada. A Figura 54 mostra um modelo de debímetro. 
 
 
Figura 54 – Medidor de vazão mássica 
Fonte: CAPELLI (2010) 
2.4.3.4 Sensor de temperatura 
O sensor de temperatura é utilizado para medir a temperatura do fluido de arrefecimento, ar ou 
água, e informar à central de injeção/ignição. O sensor é do tipo resistivo NTC (coeficiente de 
temperatura negativa). O valor da resistência é alterado em função da temperatura do fluido, sendo 
reduzida com o aumento da temperatura. A leitura da resistência/tensão pela central, indica à central 
a leitura da temperatura. Problema com sensor de temperatura do motor podem causar uma queda 
significativa do rendimento do veículo (CAPELLI, 2010; VALLE, 2014). A Figura 55 mostra o sensor 
de temperatura. 
 
 
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Figura 55 – Sensor de temperatura 
Fonte: VALLE (2014) 
2.4.3.5 Sensor de velocidade 
Os sensores de velocidade, conhecidos como sensores taquimétricos, informam a velocidade do 
veículo à ECU. Esse sensor fica localizado na saída do eixo diferencial. 
2.4.3.6 Sensor de pressão absoluta (MAP) 
O sensor de pressão absoluta é conhecido como MAP (Manifold Abolute Pressure) e tem como 
função informar as variações de pressão existentes no coletor de admissão e a pressão atmosférica 
local, para cálculo da massa de ar admitida (CAPELLI, 2010). Na maioria dos sistemas, o elemento 
sensível desse sensor é constituído de uma membrana de material cerâmico. Um diafragma separa 
duas câmaras: na câmara inferior lacrada é criado o vácuo e a superiorcomunica-se diretamente 
com o coletor de admissão através de uma tubulação de borracha. O sinal gerado é derivado da 
deformação sofrida pela membrana, de natureza piezorresistiva, que é amplificado antes de ser 
enviado à central eletrônica, que identifica do valor da pressão. O sensor MAP pode ser integrado 
ao sensor de temperatura em alguns casos. A Figura 56 mostra um modelo desse sensor. 
 
 
Figura 56 – Sensor MAP 
 
2.4.3.7 Interruptor inercial 
O interruptor inercial atua em interrupções bruscas de movimentos, como em casos de colisão, 
desativando a bomba de combustível. Desta forma, reduz a possibilidade de incêndio. 
2.4.3.8 Sensor de detonação 
Sensores de detonação são componentes importantes nos veículos modernos, pois possibilitam a 
proteção do motor e auxiliam para o controle de uma queima de combustível mais eficiente. Estes 
sensores são utilizados para detectar um fenômeno que ocorre quando uma parte da mistura 
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ar/combustível alcança alta temperatura e pressão suficientes para causar uma rápida ignição (ou 
autoignição) no cilindro, devido à compressão, antes da combustão ter sido iniciada pela vela de 
ignição, em motores com ignição por centelha. Ao ocorrer a ignição da mistura, uma grande 
quantidade de energia química é liberada rapidamente, causando um rápido aumento de pressão 
local. Esse fenômeno causa um ruído característico e pode causar sérios danos ao motor, sendo 
chamado de detonação (TOPINKA, 2003). 
Estes sensores são compostos por tipos de cristais que, quando submetidos a deformações, 
produzem uma tensão elétrica proporcional, fenômeno chamado de piezoeletricidade. O sensor é 
composto basicamente por uma massa, uma mola e o cristal piezoelétrico (Figura 57). Vibrações 
induzidas nesse sistema comprimem a montagem e deformam o cristal contra a massa, resultando 
em uma tensão elétrica (FERNANDEZ, 2006). Na utilização em motores, estes sensores geram 
sinais elétricos a partir das vibrações transmitidas através da estrutura do motor. A dificuldade de 
detectar um fenômeno específico, como detonação ou combustão, deve-se ao ruído de fundo das 
vibrações mecânicas, comuns no funcionamento dos motores, principalmente em altas rotações. 
No momento em que o módulo de injeção eletrônica recebe o sinal com indicação de detonação, 
inicia gradativamente um processo de redução graduação do avanço de ignição. Ao término da 
detonação, o sistema reestabelece o valor de avanço do motor. A Figura 58 mostra um 
posicionamento típico do sensor de detonação no bloco do motor. 
 
Figura 57 - Vista em corte de um sensor de detonação piezoelétrico 
Fonte: FERNANDEZ, 2006 
 
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Figura 58 – Posicionamento do sensor de detonação 
Fonte: BRAGA, 2007 
2.4.3.9 Atuador de marcha lenta 
O atuador de marcha lenta limita a quantidade de ar de maneira a manter a rotação constante de 
marcha lenta durante a fase de aquecimento do motor, nos momentos em que são ligados os 
acessórios elétricos do veículo e em desaceleração. Possui um motor de passo ou, em alguns 
sistemas, um motor de corrente contínua. A central utiliza informações do sensor de rotação, 
temperatura de arrefecimento e posição da borboleta para controlar o atuador. No corpo da 
borboleta há um orifício por onde passa parte do ar aspirado. O fluxo nesse orifício é regulado pelo 
atuador de marcha lenta, como os antigos “glicleur” dos carburadores (CAPELLI, 2010), como 
mostra a Figura 59. 
 
Figura 59 – Atuador de marcha lenta 
Fonte: COSTA (2002) 
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2.5 Sistema de ignição 
Em motores de combustão interna ocorre a transformação da energia química em energia térmica 
através da reação química, denominada combustão. Para que ocorra a combustão, precisamos de 
combustível, o ar e o agente detonante ou calor. O sistema de ignição faz o papel do elemento 
detonante, provendo uma centelha (faísca). Os sistemas de ignição também sofreram evoluções ao 
longo do tempo. Veremos aqui os sistemas convencionais e o sistema eletrônico. 
2.5.1 Sistema de ignição convencional 
A Figura 60 mostra um sistema de ignição convencional e seus principais componentes. A bateria 
faz a transformação de energia química em energia elétrica, que alimenta todos os sistemas do 
motor. A tensão da bateria em veículo convencionais fica em torno de 12,6 V. O alternador carrega 
a bateria e fornece energia elétrica durante o funcionamento do veículo 
 
 
Figura 60 – Sistema de ignição convencional 
Fonte: MICHEL (2015) 
A tensão fornecida pela bateria não é suficiente para produção de faísca. Em sistemas 
convencionais essa tensão elétrica deve atingir entre 8.000 e 20.000 V. Portanto, deve haver uma 
transformação de tensão elétrica, obtida através das bobinas de ignição. 
A bobina (Figura 61) é um transformador que recebe baixa tensão da bateria e transforma em alta 
tensão. A bobina é envolvida por uma chapa metálica e em seu interior possui um núcleo de ferro 
laminado e dois enrolamentos, chamados de primário e secundário. Geralmente, o enrolamento 
primário possui cerca de 350 espiras e o secundário 20.000 espiras (fio mais fino). O enrolamento 
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primário está conectado nos terminais positivo e negativo da bateria e o secundário possui uma 
extremidade ligada na saída de alta tensão da bobina, onde está o cabo, e a outra ligada 
internamente no enrolamento primário (COSTA, 2002; CAPELLI, 2010 e VALLE, 2014). 
 
 
Figura 61 – Bobina de ignição 
Fonte: VALLE (2014) 
O transformador da bobina de ignição somente realiza o processo de indução com tensões 
alternadas. O platinado é um elemento chaveador que altera uma tensão puramente contínua e 
constante, da bateria, em pulso de tensão para o primário da bobina (CAPELLI, 2010). Por meio de 
uma engrenagem localizada na base do distribuidor, o platinado se abre e se fecha sucessivamente. 
Quando a chave de ignição é ligada e dá-se a partida, o platinado abre e fecha (Figura 62). Com 
o platinado fechado, o terminal da bobina de ignição está ligado à massa. Acionando o comutador 
de ignição, o enrolamento primário da bobina é energizado com tensão da bateria. Essa tensão será 
elevada para ordem de 10³ V no secundário e é armazenada em forma de campo magnético, para 
depois ser fornecida à respectiva vela, permitindo a formação da centelha. Esse campo magnético 
vai aumentando até alcançar o seu ponto máximo. Nesse momento, o platinado se abre (acionado 
pelo distribuidor) interrompendo a circulação de corrente pelo circuito da bobina. Nesse instante, é 
gerada no secundário da bobina uma força contraeletromotriz, devido à energia acumulada. Um 
capacitor, chamado de condensador, é ligado em paralelo com o platinado e absorve a energia 
proveniente da força contraeletromotriz gerada na bobina primária, evitando a formação de arco 
elétrico nos contatos do platinado. 
 
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Figura 62 – Circuito com platinado fechado 
Fonte: COSTA (2002) 
O distribuidor (Figura 63) tem a função de determinar o tempo paraa bobina de ignição causar os 
pulsos de alta tensão e, também, distribuir esses pulsos para as velas de ignição na ordem 
requerida. Esse dispositivo é instalado diretamente no motor, sendo acionado por meio de um eixo 
auxiliar ou no comando de válvulas. O rotor gira internamente ao distribuidor, fazendo a distribuição 
da corrente elétrica, que passa pela tampa do distribuidor. 
A tampa do distribuidor é fabricada de material isolante de corrente elétrica. Para um motor de 
quatro cilindros, possui em sua superfície cinco torres de encaixe, sendo a torre central para encaixa 
do cabo da bobina e as outras para encaixe dos cabos das velas de cada cilindro. 
O momento ideal para geração da centelha é variável e depende de diversos fatores, como: rotação 
do motor, carga, temperatura do sistema de arrefecimento, temperatura do coletor de ar, detonação. 
Existe um tempo entre a geração da centelha na vela até a queima completa da mistura e para que 
seja aproveitada ao máximo a elevação da pressão no interior dos cilindros, é imperativo que a 
centelha seja lançada antecipadamente ao PMS. Ao adiantamento da centelha, chama-se avanço 
da ignição. O sistema deve prever esse avanço e alterar o momento de geração da centelha. 
No interior do distribuidor são instalados dois sistemas de avanço da abertura de comando do 
platinado, o avanço a vácuo e o avanço centrífugo (Figura 64). O avanço a vácuo é um dispositivo 
que tem a forma circular, instalado na lateral do distribuidor, onde um diafragma está ligado por uma 
mangueira até o carburador e o mesmo diafragma, na outra extremidade, é ligado a uma mesa 
móvel dentro do distribuidor. Na transição da rotação do motor de marcha lenta para maiores 
rotações, cria-se uma depressão no carburador que faz com que o diafragma se movimente, 
movimentado a parte móvel da mesa para avançar o ponto de abertura do platinado. O retorno é 
feito por uma mola eu fica por trás do platinado (COSTA, 2002). 
 
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Figura 63 – Componentes do distribuidor convencional 
Fonte: COSTA (2002) 
Já o avanço centrífugo é instalado dentro do distribuidor, ligado à mesa por pinos e às sapatas dos 
cames da árvore do distribuídos por meio de molas. São pesos em forma de meia-lua colocados 
estrategicamente dentro do distribuidor para que, quando houver o aumento de rotação do motor, 
os mesmos sejam afastados, fazendo com que os cames da árvore giratória acionem os ressaltos, 
antecipando a abertura do platinado. 
 
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Figura 64 – Avanço de ignição 
Fonte: COSTA (2002) 
A corrente elétrica que sai do distribuidor é conduzida até as velas através dos cabos de ignição 
ou cabos de velas (Figura 65). Esses cabos possuem diâmetros específicos e aplicações 
específicas, conforme o tipo de sistema de ignição. São resistentes à alta tensão e às altas 
temperaturas existentes no compartimento do motor. Nos cabos são instaladas resistências para 
eliminar interferências que podem prejudicar o funcionamento de outros sistemas eletrônicos do 
motor. Podem ser cabos supressivos (CS), onde há um supressor instalado ao longo do próprio 
cabo ou de terminais supressivos (TS), onde há um resistor instalado nos terminais que vão sobre 
as velas. 
 
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Figura 65 – Cabos de ignição 
Fonte: COSTA (2002) 
Finalmente, as velas de ignição são as responsáveis por conduzir a alta voltagem elétrica para o 
interior da câmara de combustão, convertendo-a em faísca para inflamar a mistura ar/combustível. 
É um componente que requer para sua concepção a aplicação de tecnologia sofisticada, pois o seu 
perfeito funcionamento está diretamente ligado ao rendimento do motor, os níveis de consumo de 
combustível, a maior ou menor carga de poluentes nos gases expelidos pelo escape, etc. A Figura 
66 mostra os principais componentes de uma vela de ignição. 
O eletrodo central recebe o pulso do distribuidor e percorre todo o interior da vela. O eletrodo lateral 
fica na parte inferior da vela, bem próximo ao eletrodo central. Essa distância é vencida pela tensão 
elétrica e deve ter um valor específico e controlado para que a centelha gerada seja suficiente para 
dar início à combustão. 
 
Figura 66 – Velas de ignição 
Fonte: MARQUES (2014) 
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2.5.2 Ignição eletrônica 
Com a evolução dos sistemas automotivos, o sistema de ignição convencional foi substituído pela 
ignição eletrônica, eliminando, principalmente, o platinado. O comando de ignição sem contato 
mecânico apresenta vantagens que tornam o sistema atrativo como: 
a) Não há desgaste mecânico; 
b) Maior facilidade no ajuste do ponto de ignição; 
c) Maior segurança de ignição em regime de rotação elevada e absorção ideal de potência em 
rotação reduzida, pois mantem a potência de ignição constante. 
 
A principal característica desse sistema é o emissor de pulsos, que substituiu o platinado. Ele produz 
pulsos de comando sem auxílio de contatos mecânicos, podendo ser emissor de pulsos indutivos 
(TSZ-I) ou emissor de pulsos Hall (TSZ-H). 
A ignição transistorizada por bobina, com emissor de pulsos indutivos (TSZ-I), é um sistema de 
ignição que controla o momento da faísca por um gerador de sinal indutivo, instalado dentro do 
distribuidor. Esse sistema aumentou a eficiência da centelha para os cilindros, ampliando os 
intervalos de regulagens do sistema de ignição e melhorando o comportamento das partidas em 
altas e baixas temperaturas. 
Portanto, o distribuidor de ignição passou a ser equipado com o emissor de pulsos indutivos. O 
conjunto é formado por um estator fixo composto de um ímã permanente, enrolamento de indução, 
núcleo e rotor emissor de impulsos que gira de acordo com o eixo do distribuidor. Ambos têm 
prolongamentos denominados ponta de estator e ponta de rotor (CAPELLI, 2010). A Figura 67 
mostra o distribuidor indutivo. 
 
Figura 67 – Distribuidor indutivo 
Fonte: COSTA (2002) 
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A ignição eletrônica transistorizada por bobina, com emissor de pulsos Hall (TSZ-H), baseia-se em 
um emissor de impulsos de material semicondutor, percorrido por uma corrente elétrica polarizada 
e submetido a um campo magnético, que geral um pulso elétrico na ordem de milivolts, denominada 
de tensão Hall. É composto por dois componentes, um fixo e outro móvel. O emissor conta com um 
ímã permanente com peças condutores em um circuito integrado e um rotor com janelas de igual 
tamanho instaladas para o comando do primário da bobina de ignição. A Figura 68 mostra o 
esquema desse sistema. Para maiores detalhes do funcionamento dos sistemas de ignição, 
consulte a referência CAPELLI (2010). 
 
 
Figura 68 – Emissor de pulsos Hall 
Fonte: COSTA (2002) 
Uma outra evolução dos sistemas de ignição é a ignição mapeada, onde eliminou-se o avanço 
mecânico da ignição. Esse sistema possibilita o avanço do ponto de ignição com maior flexibilidade, 
atendendo às alterações de rotação e carga impostas ao motor e regula o ponto de ignição em um 
cilindro detonante. 
O sistema é programado