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Carros

Você entende como funciona a tecnologia mais importante do seu carro?

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Luigi C. 

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Em meados dos anos 1980, o longo reinado dos carburadores começava a decair com o surgimento de um novo método de alimentação. O sistema de injeção eletrônica de combustível (Electronic fuel injection – EFI), muito mais eficiente e econômico que seu antecessor, começou a ser amplamente utilizado na fabricação de veículos e prevalece até os dias atuais.

Tratava-se de um sistema eletrônico integrado que mensurava, adaptava e controlava precisamente todas as etapas de injeção de combustível no motor. Todo processo era otimizado através de uma unidade de controle eletrônico (UCE) que recebia dados de diversos sensores e realizavas os cálculos matemáticos complexos para, dentre outras coisas, manter a melhor mistura ar/combustível possível, independe de fatores externos.

O motivo da rápida popularização da injeção eletrônica se deu por inúmeras razões:

  • Economia: por se tratar de um sistema eletrônico, a quantidade de mistura enviada ao motor era sempre a ideal, evitando gastos desnecessários de combustível;
  • Desempenho: como a mistura era dosada precisamente pelo sistema a eficiência de combustão era maior e isso se traduzia em um desempenho acima do proporcionado por sistemas carburados;
  • Tornou o uso do afogador desnecessário: a injeção eletrônica dispensou a utilização dos afogadores, tornando a inicialização dos motores mais rápidas e fáceis;
  • Redução de poluentes: por último, mas não menos importante, o sistema eletrônico reduzia significativamente a emissão de poluentes, tendo em vista que o maior causador desse efeito estava relacionado com a sobra de combustível na combustão.

Além disso, o principal concorrente do sistema eletrônico era o velho carburador, o que facilitou, e muito, a adoção em larga escala da injeção eletrônica.

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Carburador vs. Injeção eletrônica

Antes de nos aprofundarmos no complexo e fascinante sistema de injeção eletrônica, precisamos entender como o sistema carburado e a injeção eletrônica funcionam e também suas principais diferenças.

Os carburadores fornecem controle de combustível por meios dinâmicos, onde uma diferença de pressão controla o fluxo de combustível juntamente com o girar das válvulas de controle do fluxo de ar. A relação entre o fluxo de ar e o de combustível é, essencialmente, ajustada mecanicamente.

Vários métodos foram utilizados ao longo dos anos, numa tentativa de proporcionar uma forma de compensação para diferentes condições de funcionamento em sistemas carburados. Nenhuma dessas formas foi tão eficiente como a injeção eletrônica.

No sistema de injeção eletrônica o carburador é eliminado. A regulagem do fluxo de ar continua a ser executada usando uma borboleta ou válvula, porém a quantidade de combustível utilizada é controlada eletronicamente pelo sistema. A proporção de combustível e ar fornecidos ao motor podem ser reguladas de forma independente.

O EFI fornece a entrega da mistura combustível/ar requerida com base nas informações fornecidas por vários sensores, dentre eles, o sensor de temperatura do ar, temperatura do motor, sensor de pressão do coletor, sensor de oxigênio, sensor de rotação e o sensor de posição do acelerador.

Uma unidade de controle eletrônico (UCE) executa os cálculos que são necessários para otimizar, tanto o fornecimento de combustível, como também o sistema de ignição. O EFI permite que a relação ar/combustível possa ser ajustada continuamente de acordo com as condições operacionais (altitude e temperatura) e as exigências do motor (abertura do acelerador, partida à frio, partida à quente e etc).

Motores equipados com injeção eletrônica geralmente oferecem maior potência e torque do que uma versão carburada do mesmo. Em carburadores é difícil otimizar a potência/torque através das diversas faixas de velocidades de rotação, enquanto que os sistemas EFI são capazes de se adaptarem ao longo de todos os ciclos de operação.

Além disso, a injeção eletrônica pode, ao mesmo tempo, compensar outros fatores de modo a manter o desempenho ideal. Normalmente os motores com injeção produzem cerca de 5% a 10% mais energia do que sua versão carburada.

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Como funciona a Injeção eletrônica

Se o coração de um carro é seu motor, podemos dizer que seu cérebro é a Unidade de Controle do Motor (UCE – Engine Control Unit). A UCE otimiza o desempenho do propulsor tomando decisões baseadas em dados coletados através dos sensores que compõem o sistema de injeção eletrônica. Essa unidade central é responsável pela execução de quatro funções fundamentais ao funcionamento do veículo:

  • Controlar a mistura de combustível;
  • Controlar a velocidade de rotação da marcha lenta;
  • Regular e ativar o sistema de ignição;
  • Controlar o comando de válvulas (em alguns casos).

Antes de detalhar sobre como a UCE realiza suas tarefas, vamos seguir o caminho percorrido por uma gota de gasolina que é inserida em seu carro. No tanque, o combustível é sugado por uma bomba elétrica. Esse dispositivo envia a gasolina, por meio de linhas de combustível rígidas, até o tubo distribuidor.

Um regulador de pressão a vácuo no final do tudo distribuidor, assegura que a pressão do combustível no tubo permaneça constante em relação à pressão de entrada e envia o excedente de volta ao tanque. Imediatamente conectados a tudo distribuidor estão as válvulas injetoras, que permanecem fechadas até que a UCE decida enviar combustível aos cilindros.

Normalmente, as válvulas injetoras possuem duas conexões. Uma está ligada à bateria através de um relê de ativação e outra está conectada a unidade de controle. A UCE, ao decidir enviar combustível a câmera de combustão, emite um pulso elétrico ao injetor, que fecha o circuito e proporciona passagem de corrente elétrica à solenoide.

O ímã na parte superior do êmbolo é atraído pelo campo magnético gerado pela corrente no solenoide, ocasionando a abertura da válvula. Uma vez em alta pressão no tubo distribuidor, a abertura da válvula envia combustível a uma velocidade elevada através da ponta de pulverização do injetor. O tempo durante o qual a válvula será aberta e, consequentemente, a quantidade de combustível enviado ao cilindro, depende da largura do pulso enviado pela UCE.

Quando você pressiona o pedal do acelerador, o sensor de posição da borboleta envia um sinal para a UCE. O sensor de pressão do coletor determina quanto ar está entrando no coletor de admissão e também encaminha essa informação para a unidade de controle. A UCE usa essas informações para decidir o quanto de combustível deverá ser injetado nos cilindros para manter a estequiométrica da mistura.

O computador usa continuamente a verificação da posição da borboleta para mensurar a quantidade de ar admitida no sistema, a fim de ajustar o pulso elétrico enviado para as válvulas injetoras, assegurando que a quantidade adequada de combustível seja inserida.

Além disso, a UCE utiliza o sensor de oxigênio para descobrir quanto desse gás está presente na exaustão. O teor de oxigénio nos gases do escape fornece uma indicação de quão bem a mistura está sendo queimada. Entre os sensores de posição da borboleta, pressão do coletor e o medidor de oxigênio, o computador afina o pulso que ele transmite as válvulas injetoras.

Para funcionar perfeitamente, a corrente elétrica destinada as velas de ignição deve ser fornecida em pontos muito precisos dentro do ciclo de operação dos motores. A faísca, produzida através da vela, é otimizada em relação à posição do pistão. Isso permite que o motor aproveite uma quantidade máxima de trabalho a partir da expansão dos gases resultantes da combustão.

Baseado nos dados do sensor de posição do cilindro, também conhecido como sensor de rotação e os demais sensores citados acima, a UCE determina quando acionar a bobina e, consequentemente as velas. A UCE recebe continuamente informação do sensor de rotação e o usa para otimizar a ignição.

É um sistema bastante complexo, com muitos componentes funcionando de forma conjunta. Por isso trouxemos um pequeno diagrama simplificado com todos os integrantes do sistema e suas respectivas posições no ciclo de operações.

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Confiabilidade aprimorada

Com toda a sua complexidade e genialidade, os sistemas de injeção eletrônica de combustível, são inerentemente mais confiáveis do que os carburados. Isso decorre da sua capacidade de manter as proporções de ar/combustível ideais durante todo o ciclo de operação. Paradas inesperadas do motor, velas de ignição com desgaste excessivo e outros problemas associados com misturas desproporcionais são eliminados.

Carburadores tendem a demandar mais manutenção, além de requerer ajustes constantes. Motores equipados com sistema eletrônico de injeção de combustível, permanecem constantemente em perfeito estado de sintonia. Isto não só melhora a confiabilidade, mas também reduz a quantidade de manutenção de rotina necessárias a um desempenho satisfatório.

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