A tração humana ou animal, foi muito utilizada em engenhos e em veículos para o transporte de pessoas e cargas.
Por muitos séculos a tração animal foi a única fonte de força utilizada para realizar trabalho.
Cavalos e bois são os animais mais comuns neste método. Com o desenvolvimento das sociedades, tornou-se vital a busca por novas fontes motoras.
A força humana foi utilizada pelas primeiras máquinas simples criadas pelo homem, tais como alavancas, esteiras, cordas e polias. A partir destes dispositivos surgiram os primeiros guindastes e moinhos de produtos rurais.
F = Força E= Eixo
R = Resistência
Para realizar um trabalho é
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A mecânica é a ciência do movimento e o ramo da física que explica como pressões e volumes de gases fazem os veículos andarem.
Mas, o princípio de todo este processo é entendido através da química, uma vez que toda produção de trabalho requer o fornecimento de uma quantidade de quantidade de energia no mínimo igual ao trabalho gerado.
Os fenômenos que tornam o automóvel uma máquina viável acontecem no pequeno mundo das molécula.
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James Watt foi um matemático e engenheiro escocês. Construtor de instrumentos científicos, destacou-se pelos melhoramentos que introduziu no motor a vapor, que se constituíram num passo fundamental para a Revolução Industrial.
SUBSTITUIR A FORÇA ANIMAL PELA FORÇA MECÂNICA.
Nicolaus August Otto foi o inventor do primeiro motor de combustão interna ciclo de Otto. Casado com Anna Gossi, tiveram sete filhos, dentre eles Gustav Otto, construtor de aeronaves.
MUDOU O SISTEMA DE COMBUSTÃO , QUE AGORA PASSA A SER INTERNO.
Rudolf Christian Karl Diesel foi um engenheiro mecânico alemão, inventor do motor a diesel. Era o segundo de três filhos de Theodor e Elise Diesel, imigrantes alemães na França.
Pouco combustível, gera muito força.
Dobrou a pressão interna.
PRIMEIRO MOTOR MOVIDO A OLEO.
No ciclo otto a mistura ar-combustível mesmo comprimida, precisa de uma faísca (de uma vela por exemplo) para iniciar ao processo de queima.
Nos motores Diesel, a mistura é substituída por ar puro no cilindro, que é comprimido a uma razão bem maior que no Otto (16:1 a 24:1 8:1 a 10:1).
Essa maior compressão leva a uma elevação significativa da temperatura que, combinada com o Diesel, pulverizando através de pequenos jatos a alta pressão, iniciam o processo de combustão espontânea, isto evita o efeito de detonação que ocorre com o combustível no motores do ciclo Otto, aumentando significativamente o rendimento
Uma outra característica dos gases de escape dos motores Diesel são os altos índices alcançados pela temperatura do fluído e pela pressão na câmara de combustão: de 600 a 800ºC e de 65 a 130 kgf/cm2, respectivamente.
aumentando significativamente o rendimento volumétrico do motor Diesel.
Nos motores ciclo Otto (ou a gasolina), esses valores chegam apenas a 800 a 1000ºC e de 60 a 80 kgf/cm2.
Robert Bosch passou mais de sete anos trabalhando em diversas empresas, trabalhou com Thomas Edison em Nova York, e no Reino Unido para a empresa alemã Siemens. Em 1886 em Stuttgart Alemanha fundou uma loja de máquinas de precisão e eletrônicos, que em 1937 tornou-se a Robert Bosch GmbH. Deve-se a ele o desenvolvimento da partida magnética e da bomba de injeção para motores a diesel. Em 1984 foi incluído no Automotive Hall of Fame.
Os sistemas de ignição e de injeção de gasolina estão baseados em mais de 100 anos de pesquisas.
O sistema baseia-se num
microprocessador
que faz todo o gerenciamento do
motor, controlando o seu funcionamento de forma mais adequada possível.
CONCEITO
Este sistema veio substituir os convencionais sistemas de alimentação por carburador e ignição eletrônica transistorizada. Isso significa que o mesmo cuida de todo o processo térmico do motor, como a preparação da mistura ar/combustível, a sua queima e a exaustão dos gases.
Para que isso seja possível, o
microprocessador
deve processar 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. Esses sinais, depois de pressão interna do coletor de admissão, a rotação, etc. Esses sinais, depois de processados, servem para controlar diversos dispositivos que irão atuar no sistema de marcha lenta, no avanço da ignição, na injeção de combustível, etc.ENTRADA DE SINAIS SINAIS PROCESSADOS SAÍDA DE SINAIS
CAMINHO COMPLETO DE UM SISTEMA ELETRÔNICO
A entrada de sinais corresponde aos sinais captados, como temperatura, pressão, posição, etc. Após o processamento (sinais processados), estes sinais são enviados para o controle de diversos dispositivos do sistema (sinais de saída).
SENSORES
UCE
ATUADORESComo podemos observar, os sensores são os elementos responsáveis pela coleta de dados no motor. Esses dados são enviados à unidade de comando eletrônico, onde são processados. Por fim, a UCE irá controlar o funcionamento dos atuadores.
Informa a posição da válvula de
aceleração que controla a quantidade de ar para obter a combustão.
Injeta combustível no momento correto e na quantidade exata para a câmara de combustão.
Processa todas as informações dos sensores, calcula a mistura ideal de ar + combustível e
Informa a ECU a posição do virabrequim para efetuar
a ignição e a injeção com precisão
ECU
ideal de ar + combustível e todo sistema de injeção e ignição do motor
Informa a ECU a quantidade de combustível disponível no tanque e o envia de forma pressurizada ao bico injetor.
Informa a ECU a temperatura do ar na admissão para
que seja calculado a
mistura com o combustível ideal.
Informa a ECU a pressão do ar na admissão antes que seja misturada com o combustível.
Monitora a temperatura do liquido refrigerante, e quando necessário aciona a ventoinha,.
RESUMINDO
- Entrada de dados »»» Sensores
- Sinais processados »»» Unidade de comando - Saída de dados »»» Atuadores
A unidade de comando (cérebro de todo o sistema) analisa as informações dos diversos 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 sistemas de injeção eletrônica de combustível oferecem uma série de vantagens em relação ao seu antecessor, o carburado.
BENEFÍCIOS
- Melhor utilização do combustível;
- Maior controle da mistura ar/combustível, mantendo-a sempre dentro dos limites; - Redução dos gases poluentes, como o CO, HC e NOx;
- Maior controle da marcha lenta; - Maior economia de combustível; - Maior rendimento térmico do motor;
- Redução do efeito "retorno de chama" no coletor de admissão; - Facilidade de partida a frio ou quente;
Basicamente a construção física do motor não foi alterada com o sistema de injeção. O motor continua funcionando nos mesmos princípios de um sistema carburado, com ciclo mecânico a quatro tempos onde ocorrem a admissão, a compressão, a explosão e o escape dos gases.
COMBUSTÍVEIS
São materiais que emitem calor ao reagirem com o oxigênio, num processo de combustão.
A quantidade de energia, sob a forma de calor, que um combustível pode fornecer Esta propriedade permite que uma quantidade de massa de um combustível desempenhe o papel de reservatório de energia, capaz de armazená-la em sua estrutura química até o momento de ser usada.
calor, que um combustível pode fornecer quando queimado completamente chama-se poder calorífico.
O poder calorífico da gasolina é superior ao do álcool, portanto, carros movidos a etanol apresentam maior consumo de combustível, em comparação aos que utilizam o derivado de petróleo, estando ambos em condições idênticas de desempenho mecânico.
No caso do automóvel, os combustíveis mais comuns são a gasolina e o álcool, cujos poderes caloríficos típicos são, respectivamente, 9600 e 6100 kcal/kg.
O que de fato mudou foi o controle da mistura ar/combustível, desde a sua admissão até a sua exaustão total.
Podemos dizer que a função principal do sistema de injeção é a de fornecer a mistura ideal entre ar e combustível (relação estequiométrica) nas diversas condições de funcionamento do motor.
A potência máxima de um motor não é limitada pela quantidade de combustível fornecido, mas sim pela quantidade de ar aspirado, uma vez que a quantidade de ar necessária é sempre várias vezes maior do que a quantidade de combustível.
MISTURA ESTEQUIOMÉTRICA
A quantidade de ar teórica, necessária para que A quantidade de ar teórica, necessária para que ocorra uma combustão completa em um motor alimentado com uma mistura formada de ar e gasolina obtida a partir da reação química de combustão, cuja dosagem é feita pela injeção eletrônica ou pelo carburador. A gasolina é uma mistura de vários hidrocarbonetos, que, na média típica, pode ser representada por C8H18.
EQUAÇÃO ESTEQUIOMETRIA DA COMBUSTÃO COMPLETA DA GASOLINA
Portanto a razão ar-combustível ACe é dado por:
Para que ocorra a combustão em 1 kg de gasolina são necessários 15 kg de ar atmosférico. Esta razão de ar-combustível é chamada de mistura estequiométrica (ACe)
EQUAÇÃO ESTEQUIOMETRIA DA COMBUSTÃO COMPLETA DO ÁLCOOL
Portanto a razão ar-combustível ACe é dado por:
Para que ocorra a combustão em 1 kg de álcool são necessários 9 kg de ar atmosférico. Esta razão de ar-combustível é chamada de mistura estequiométrica (ACe)
É importante reiterar que estes cálculos são ideais, ou seja, consideram apenas as estequiometrias das massas de combustível e de ar para uma reação de combustão completa. Normalmente, os veículos trabalham com a chamada mistura econômica, que admite um excesso de ar para aumentar a eficiência da combustão.
Hoje o que de fato mudou foi o controle da mistura ar/combustível, desde a sua admissão até a sua exaustão total. Podemos dizer que a função principal do sistema de injeção é a de fornecer a mistura ideal entre ar e combustível (relação estequiométrica) nas diversas condições de funcionamento do motor.
Quando a relação da mistura é ideal, damos o nome de relação estequiométrica. Caso essa mistura esteja fora do especificado, dizemos que a mesma está pobre ou rica. Com isso, para a gasolina temos
Para se fixar um valor único, iremos agregar a mistura ideal uma letra grega chamado lambda (λ). Assim temos:
λ = 1 : mistura ideal ou relação estequiométrica;
λ < 1 : mistura rica; 11 : 1 - mistura rica
15 : 1 - mistura ideal (estequiométrica)
18 : 1 - mistura pobre
Agora sim podemos dizer que a mistura ideal é quando λ for igual a 1, independente do combustível utilizado.
A mistura rica pode trazer como conseqüências: alto nível de poluentes, contaminação do óleo lubrificante, consumo elevado, desgaste prematuro do motor devido ao excesso de combustível que "lava" as paredes dos cilindros fazendo com que os anéis
trabalhem com maior atrito.
A mistura pobre provoca superaquecimento das câmaras de explosão, o que podem levar o motor a detonar.
O SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA
PODE SER CLASSIFICADO QUANTO
AO TIPO DE UNIDADE DE COMANDO
AO NÚMERO DE ELETRO-INJETORES OU VÁLVULAS INJETORAS
AO NÚMERO DE ELETRO-INJETORES OU VÁLVULAS INJETORAS
AO TIPO DE UNIDADE DE COMANDO
- UNIDADE DE COMANDO ANALÓGICA- UNIDADE DE COMANDO DIGITAL.
Foi o primeiro sistema de injeção eletrônica utilizada no Brasil. Possui uma eletroválvula de injeção (bico) para cada cilindro, que acionam simultaneamente. O sistema Analógico era mais simples, mas mesmo assim foi uma verdadeira revolução em relação ao sistema a carburador convencional. Como o sistema era analógico, não possuía memória, nem códigos de defeitos, nem compensação do sistema por sonda lambda. E seus componentes eletrônicos não podiam ser diagnosticados através de um Scanner como fazemos hoje
- UNIDADE DE COMANDO DIGITAL.
Possui apenas uma eletroválvula de injeção, responsável pela alimentação de combustível de todos os cilindros do motor. Por ser um sistema Digital, já possuía processamento e memória, onde foi incluído o sistema de diagnóstico, como: memória de código de defeitos, luz de anomalia e comunicação com Scanner.
Também no sistema digital, foi possível incluir um importante componente, o sensor de oxigênio (sonda lambda) que analisa a mistura queimada pelo motor e retorna um sinal elétrico, enviado para a ECU que serve para compensação do sistema.
AO NÚMERO DE ELETRO-INJETORES OU VÁLVULAS INJETORAS
- Monoponto (uma válvula injetora para todos os cilindros)Possui somente uma válvula injetora, esta válvula injetora esta situada no corpo da borboleta também chamado de TBI. É um sistema de velocidade densidade do ar. Este sistema possui um modulo de controle eletrônico chamado de CENTRALINA que controla todo o sistema.
1 - Entrada de combustível 2 - Entrada de ar 2 - Entrada de ar 3 - Borboleta de aceleração 4 - Coletor de admissão 5 - Válvula de injeção 6 - Motor
- Multiponto (uma válvula injetora para todos os cilindros)
Os bicos injetam o combustível diretamente na cabeça das válvulas, e o ar que passa pelo coletor de admissão não tem mais a função de arrastar o combustível em suspensão. Com esta diferença, o chamado coletor seco assume um papel diferente daquele do coletor úmido do sistema carburado.
1 - Galeria de distribuição (Entrada de combustível) (Entrada de combustível) 2 - Entrada de ar 3 - Borboleta de aceleração 4 - Coletor de admissão 5 - Válvulas de injeção 6 - Motor
SIMULTÂNEO
No sistema intermitente ou simultâneo, a unidade de comando aciona todas as válvulas injetoras ao mesmo tempo, sendo que apenas um cilindro irá admitir imediatamente e os demais entram em modo de espera, pois, as válvulas de admissão ainda estarão fechadas.
BANCO A BANCO
A injeção do combustível ocorre em blocos, ou seja, são abertas simultaneamente duas válvulas injetoras e as outras duas ficam fechadas. Utiliza duas linhas da unidade de comando, como no método intermitente, porém é acionada uma linha de cada vez.
Os sistemas de comando seqüencial podem, em função de sua própria estratégia, comandarem as válvulas injetoras de forma defasada, ou seja, comandar a abertura das válvulas antes mesmo da abertura da válvula de admissão.
O funcionamento adequado dos sensores e atuadores possibilita o funcionamento correto do motor, garantindo rendimento, menor consumo de combustível e controle das emissões de poluentes.
TIPOS DE SENSORES TIPOS DE SENSORES E ATUADORES Diretos – A ECU liga e desliga esse componentes diretamente.
Indiretos – A ECU liga e desliga esse componentes atravez de reles.
TIPOS DE SENSORES
Sensor de detonação Medidor de massa de ar Sensor de pressão
Sensor de temperatura
TIPOS DE SENSORES E ATUADORES
Sensor de posição da borboleta Atuador de marcha lenta
Sensor de rotação Sensor de fase
TIPOS DE ATUADORES
SENSOR DE DETONAÇÃO
Instalado no bloco do motor, o sensor de detonação converte as vibrações do motor em sinais elétricos. Esses sinais permitem que o motor funcione com o ponto de ignição o mais adiantado possível, conseguindo maior potência sem prejuízo para o motor.
MEDIDOR DE MASSA DE AR
O medidor de massa de ar está instalado entre o filtro de ar e a borboleta de aceleração e tem a função de medir a corrente de ar aspirada. Através dessa informação, a unidade de comando calculará o exato volume de combustível para as diferentes condições de funcionamento do motor.
SENSOR DE PRESSÃO
Os sensores de pressão possuem diferentes aplicações. Medem a pressão absoluta no tubo de aspiração (coletor) e informam à unidade de comando em que condições de aspiração e pressão o motor está funcionando, para receber o volume exato de combustível.
SENSOR DE TEMPERATURA
Informa à unidade de comando a temperatura do líquido de arrefecimento, o que permite identificar a temperatura do motor. Possui uma resistência elétrica do tipo NTC (Negative Temperature Coefficient), que varia inversamente à temperatura do motor.
Quanto maior a temperatura, menor o valor da resistência elétrica obtida. Essa medida, junto com a de outros sensores, é utilizada para calcular a quantidade de combustível adequada em cada momento.
SENSOR DE POSIÇÃO DA BORBOLETA
O sensor de posição da borboleta de aceleração está fixado no corpo da borboleta, acionado através do eixo da borboleta de aceleração. O sensor informa para a unidade de comando todas as posições da borboleta de aceleração. Também utilizado para influenciar a
quantidade de combustível pulverizada
TESTES
BORBOLETA FECHADA TENSÃO V
DE 0,6 V A 1,2 V BORBOLETA MEIO ABERTA TENSÃO V
DE 2V A 3V BORBOLETA TOTALMENTE ABERTA TENSÃO V
ATUADOR DE MARCHA LENTA
Tem como função garantir uma marcha lenta estável. Possui internamente duas bobinas (ímãs) e um induzido, onde está fixada uma palheta giratória que controla um “bypass” de ar. A variação da quantidade de ar é determinada pelas condições momentâneas de funcionamento do motor, onde a unidade de comando, através dos sensores do sistema, obtém tais informações de funcionamento, controlando assim o atuador de marcha lenta.
Componente de vital importância do sistema de injeção eletrônica de combustível.
Com o sinal deste sensor a UCM calcula a rotação instantânea do motor e a posição da árvore de manivelas e, de posse destas informações efetua o cálculo da massa de ar admitida determinando o admitida determinando o avanço da ignição.
PRINCIPIO DE GERAÇÃO DO SINAL DE ROTAÇÃO
A roda geradora de impulsos possui 60 dentes com uma falha equivalente a um
intervalo de 2 dentes. Esta falha é utilizada pela unidade de controle do motor como referência para a posição da árvore de manivelas em relação à posição de cada cilindro dentro do circuito de quatro tempos do motor.
O PMS (ponto morto superior) dos cilindros 1 e 4
encontra-se no 14° dente após a falha dos 2 dentes passar pelo sensor G28, enquanto que o PMS dos cilindros 2 e 3 encontra se no 44º dente. Dissemos também que uma volta completa da roda dentada geradora de impulsos equivale a 360º.
360º.
Ao dividirmos 360º, pelo número de dentes da roda geradora de impulsos igual a 60 dentes concluímos que o intervalo entre dentes equivale a 6º.
Sendo assim, a falha de dois dentes ao passar pelo sensor G28 mostra que tanto o primeiro como o quarto cilindros estão à 84º antes do PMS, e isto é necessário para que a unidade de controle do motor possa calcular com antecedência a curva de avanço da ignição e se necessário determinar o momento da injeção.
A roda geradora de impulsos possui posição de fixação definida e, caso seja montada errada, pode ocasionar falhas no motor ou até mesmo danificá-lo. Por isso, é essencial o uso da ferramenta T10017 para montar o flange de vedação, pois esta ferramenta posiciona a roda geradora de impulsos em relação à árvore de manivelas.
Pinos 1 e 2 540Ω ± 10 %
Pinos 1 e 3 4,5V ± 10 %
SENSOR DE FASE
O sensor de fase registra a posição do eixo de comando do motor. Ele mede, sem contato, a velocidade de rotação, a posição angular e a troca de fase do motor. Essas medidas permitem identificar com precisão o momento em que o primeiro cilindro do motor encontra-se em fase de compressão.
TESTES
VÁLVULA DE PURGA DO CANISTER
Esta válvula está instalada na tubulação do tanque de combustível e é responsável por liberar ao motor os vapores de combustível que se encontram dentro do tanque. Quando o combustível evapora no tanque, ele é armazenado em um filtro de carvão ativado chamado canister e os gases são enviados ao motor para queima quando liberados por esta válvula, proporcionando economia de combustível.
VÁLVULA DE INJEÇÃO
Em sistemas de injeção multiponto, cada cilindro possui uma válvula de injeção que pulveriza o combustível. As válvulas de injeção são acionadas eletromagneticamente, abrindo e fechando através de impulsos elétricos provenientes da unidade de comando. Para cada tipo de motor existe um tipo de válvula de injeção. Por serem componentes de elevada precisão, recomenda-se fazer a revisão das válvulas de injeção regularmente e substituí-las quando necessário.
Checar a resistência do enrolamento da Válvula Injetora que devera ser de 15,9Ω ±0,35Ω.
Checar Tensão do rele principal
RISCOS DA LIMPEZA INEFICAZ
Classificada como um sensor de concentração de oxigênio
Funciona com o desequilíbrio da concentração de oxigênio entre as paredes da membrana interna, de um lado oxigênio atmosférico e do outro gases de escape, faz surgir uma diferença de potencial elétrico.
Se a mistura na ranhura for pobre, a
célula de
bombeamento deverá remover íons de oxigênio da ranhura Este «sinal» (Vs) é enviado à central de
injeção eletrônica de modo que esta possa promover uma regulação eletrônica (comparação com Vref).
oxigênio da ranhura para a descarga até que a célula de concentração informe à central de injeção uma tensão de 450mv (estequiométrica).
Caso a mistura seja rica, a central de injeção fornecerá uma corrente Ip em sentido contrário ao caso anterior. O objetivo é o mesmo, obter um Vs igual a Vref e para isso é necessário «bombear» oxigênio para dentro da ranhura. Uma vez que a mistura já é rica, o teor de oxigênio é baixíssimo a única forma é decompor CO2 e H2O e fornecer oxigênio à ranhura.
Esquema elétrico interno da sonda lambda
