Devido à rápida evolução dos motores dos automóveis, além de fatores
como controle de emissão de poluentes e economia de combustível, o velho
carburador que acompanhou praticamente todo o processo de evolução
automotiva, já não supria as necessidades dos novos veículos. Foi então
que começaram a ser aprimorados os primeiros sistemas de injeção
eletrônica de combustível, uma vez que desde a década de 50 já existiam
sistemas "primitivos", para aplicações específicas.
Para que o motor tenha um funcionamento suave, econômico e não contamine
o ambiente, ele necessita receber a perfeita mistura ar/combustível em
todas as faixas de rotação. Um carburador, por melhor que seja e por
melhor que esteja sua regulagem, não consegue alimentar o motor na
proporção ideal de mistura em qualquer regime de funcionamento. Os
sistemas de injeção eletrônica têm essa característica de permitir que o
motor receba somente o volume de combustível que ele necessita.
Mais do que isto, os conversores catalíticos - ou simplesmente
catalizadores - tiveram papel decisivo no desenvolvimento de sistemas de
injeção eletrônicos. Para que sua eficiência fosse plena, seria
necessário medir a quantidade de oxigênio presente no sistema de
exaustão e alimentar o sistema com esta informação para corrigir a
proporção da mistura. O primeiro passo neste sentido, foram os
carburadores eletrônicos, mas cuja difícil regulagem e problemas que
apresentaram, levaram ao seu pouco uso.
Surgiram então os primeiros sistemas de injeção single-point ou
monoponto, que basicamente consistiam de uma válvula injetora ou bico,
que fazia a pulverização do combustível junto ao corpo da borboleta do
acelerador. Basicamente o processo consiste em que toda vez que o pedal
do acelerador é acionado, esta válvula (borboleta), se abre admitindo
mais ar. Um sensor no eixo da borboleta, indica o quanto de ar está
sendo admitido e a necessidade de maior quantidade de combustível, que é
reconhecida pela central de gerenciamento e fornece o combustível
adicional.
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Para que o sistema possa suprir o motor com maiores quantidades de
combustível de acordo com a necessidade, a linha de alimentação dos
bicos (injetores) é pressurizada e alimentada por uma bomba de
combustível elétrica, a qual envia doses maiores que as necessárias para
que sempre o sistema possa alimentar adequadamente o motor em qualquer
regime em que ele funcione. O excedente retorna ao tanque. Nos sistemas
single point a alimentação é direta ao bico único. No sistema
multi-point, em que existe um bico para cada cilindro, localizado antes
da válvula de admissão, existe uma linha de alimentação única para
fornecer combustível para todos os injetores.
Seja no caso de sistemas single-point ou multi-point, os bicos injetores
dosam a quantidade de combustível liberada para o motor pelo tempo em
que permanecem abertos. As válvulas de injeção são acionadas
eletromagneticamente, abrindo e fechando através de impulsos elétricos
provenientes da unidade de comando. Quando e por quanto tempo devem
ficar abertas estas válvulas, depende de uma série de medições feitas
por diversos sensores distribuídos pelo veículo. Assim, não são apenas o
sensor no corpo da borboleta e a sonda lambda que determinam o quanto
de combustível deve ser liberado a mais ou a menos, mas também os itens
que se seguem:
- UNIDADE CENTRAL DE INJEÇÃO - Também chamado “corpo de
borboleta” engloba vários componentes e sensores. Montado no coletor de
admissão, ele alimenta os cilindros do motor. Na unidade central de
injeção encontram-se a válvula de injeção, o potenciômetro da borboleta,
o atuador de marcha lenta, o regulador de pressão e o sensor de
temperatura do ar.
- SONDA LAMBDA - Funciona como um nariz eletrônico. A
sonda lambda vai montada no cano de escape do motor, em um lugar onde se
atinge uma temperatura necessária para a sua atuação em todos os
regimes de funcionamento do motor. A sonda lambda fica em contato com os
gases de escape, de modo que uma parte fica constantemente exposta aos
gases provenientes da combustão e outra parte da sonda lambda fica em
contato com o ar exterior. Se a quantidade de oxigênio não for ideal em
ambas as partes, será gerada uma tensão que servirá de sinal para a
unidade de comando. Através deste sinal enviado pela sonda lambda, a
unidade de comando pode variar a quantidade de combustível injetado.
- 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.
- POTENCIÔMETRO DA BORBOLETA - O potenciômetro da
borboleta de aceleração está fixado no corpo da borboleta e é acionado
através do eixo da borboleta de aceleração. Este dispositivo informa
para a unidade de comando todas as posições da borboleta de aceleração.
Desta maneira, a unidade de comando obtém informações mais precisas
sobre os diferentes regimes de funcionamento do motor, utilizando-as
para influenciar também na quantidade de combustível pulverizado.
- 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.
- MEDIDOR DE FLUXO DE AR - Tem como função informar à
unidade de comando a quantidade e a temperatura do ar admitido, para que
tais informações influenciem na quantidade de combustível pulverizada. A
medição da quantidade de ar admitida se baseia na medição da força
produzida pelo fluxo de ar aspirado, que atua sobre a palheta sensora do
medidor, contra a força de uma mola. Um potenciômetro transforma as
diversas posições da palheta sensora em uma tensão elétrica, que é
enviada como sinal para a unidade de comando. Alojado na carcaça do
medidor de fluxo de ar encontra-se também um sensor de temperatura do
ar, que deve informar à unidade de comando a temperatura do ar admitido
durante a aspiração, para que esta informação também influencie na
quantidade de combustível a ser injetada.
- ATUADOR DA MARCHA LENTA - O atuador de marcha lenta
funciona tem a função de garantir uma marcha lenta estável, não só na
fase de aquecimento, mas em todas as possíveis condições de
funcionamento do veículo no regime de marcha lenta. O atuador de marcha
lenta possui internamente duas bobinas (ímãs) e um induzido, onde está
fixada uma palheta giratória que controla um “bypass” de ar. Controlado
pela unidade de comando, são as diferentes posições do induzido,
juntamente com a palheta giratória, que permitem uma quantidade variável
de ar na linha de aspiração. A variação da quantidade de ar é
determinada pelas condições de funcionamento momentâneo do motor, onde a
unidade de comando, através dos sensores do sistema, obtém tais
informações de funcionamento, controlando assim o atuador de marcha
lenta.
- SENSOR DE TEMPERATURA - Determina o atingimento da temperatura ideal de funcionamento e corrige a quantidade de mistura enviada ao motor.
- SENSOR DE VELOCIDADE DO MOTOR - Este sensor determina a
que rotação o motor opera instantaneamente. Entre outras razões,
geralmente esta leitura é cruzada com a dos aceleradores eletrônicos
para determinar a "vontade" do motorista e dosar as quantidades
necessárias de mistura, de acordo com as curvas de torque e potência
ideais do motor.
A evolução dos sistemas de injeção de combustível, possibilitou não
apenas as características e vantagens acima descritas, como também
propiciou a incorporação do sistema de ignição. Desta forma os modernos
sistemas de injeção, também são responsáveis pelo geranciamento do ponto
de ignição. Alguns dos principais itens nesta tarefa, são:
- SENSOR DE ROTAÇÃO - Na polia do motor está montada uma roda
dentada magnética com marca de referência. A unidade de comando calcula
a posição do virabrequim e o número de rotações do motor, originando o
momento correto da faísca e da injeção de combustível.
- SENSOR DE DETONAÇÃO - Instalado no bloco do motor, o
sensor de detonação converte as vibrações do motor em sinais elétricos.
Estes sinais permitem que o motor funcione com o ponto de ignição o mais
adiantado possível, conseguindo maior potência sem prejuízo para o
motor.
- BOBINAS PLÁSTICAS - As bobinas plástica têm como
função gerar a alta tensão necessária para produção de faíscas nas velas
de ignição, como as tradicionais bobinas asfálticas. Dimensões mais
compactas, menor peso, melhor resistência às vibrações, mais potência,
são algumas das vanta-gens oferecidas pelas bobinas plásticas. Além
disso, as bobinas plásticas possibilitaram o aparecimento dos sistemas
de ignição direta, ou seja, sistemas com bobinas para cada vela ou par
de velas, eliminando dessa forma a necessidade do distribuidor. Com suas
características inovadoras, as bobinas plásticas garantem um perfeito
funcionamento dos atuais sistemas de ignição, em função da obtenção de
tensões de saída mais elevadas.
Vale salientar que tanto para o sistema de injeção, como o de ignição, a
lista de componentes (sensores e atuadores), costuma ser um tanto mais
extensa e que varia tanto de acordo com o fabricante como também de um
modelo para outro. Sistemas mais recentes e sofisticados podem conter
mais de uma centena de elementos e realizar outra centena de operações,
interagindo com o sistema de ar-condicionado, direção hidráulica, câmbio
automático, controles de tração e de estabilidade, entre outros.
O gerenciamento de todas as leituras efetuadas pelos diversos sensores,
de forma a determinar basicamente quando e em que quantidades o
combustível deve ser fornecido ao motor e, em que momento deve ocorrer a
faísca (nos sistemas que incorporam a ignição), fica a cargo da ECU
(Eletronic Control Unit), ou Unidade de Controle Eletrônico. Para tanto,
utiliza-se de um programa que visa "decidir" o que fazer em cada
situação e de acordo com a "vontade" do motorista, visando proporcionar o
melhor rendimento possível, dentro de parâmetros adequados de consumo e
de poluição.
 
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