Sistema de Injeção Eletrônica

4SF

PALIO 1.0/....1.4/1.8 FLEX 04 EM DIANTE

SIENA1.0/.....1.8 FLEX 04 EM DIANTE
STRADA 1.8 FLEX 04 EM DIANTE
UNO MILLE FLEX 05 EM DIANTE
1) Introdução
O sistema Magneti Marelli IAW4SF pertence à categoria dos sistemas de
controle de motor chamado de; “Sistema de Gerenciamento de Motor”, pois
contempla a gestão de vários sub-sistemas de gerenciamento que abrangem
todas as mais diversas condições de funcionamento do motor e solicitações
tais como:

I) Sistema de injeção eletrônica de combustível.

II) Sistema de ignição eletrônica.
III) Sistema de controle de detonação (“knock”)
IV) Interface digital com sistema Immobilizer.
V) Auto-gestão de controle para emissões veiculares/evaporativas.
VI) Sistema de auto-diagnóstico.
VII) Sistema de recovery de falhas.
VIII) Estratégia de auto-adaptativo.
IX) Estratégia Flex Fuel SFS (Software Flex Fuel Sensor)

Todos os sistemas citados acima possuem estratégias de funcionamento bem

definidas onde cada um tem a sua própria gestão de sensores e atuadores,
porem os sistemas interagem entre si, formando um sistema único e versátil de
gerenciamento.
O sistema completo é controlado através de uma unidade eletrônica de
comando, chamada de ECU, onde a mesma possui uma arquitetura de
componentes eletrônicos chamada hardware, o hardware é microprocessado
(eletrônica digital baseada em microprocessador) sendo que o controle deste
hardware é feito através de informações lógicas pré.programadas, chamadas
de software.
A integração entre hardware, software, sistemas de interface e componentes
físicos(sensores e atuadores) é que caracteriza a extrema flexibilidade de
controle e interoperabilidade entre o motor de combustão e outros sistemas
disponíveis no veículo.
A Magneti Marelli dispõe de uma completa gama de produtos que vai desde
componentes físicos até unidades eletrônicas de comando, atendendo as mais
variadas solicitações de nosso clientes.
1.1) Aplicabilidade
O sistema IAW4SF tem o seguinte escopo de aplicação para FIAT do Brasil:
2) Generalidades.

2.I) Sistema de injeção eletrônica de combustível.

O sistema de injeção eletrônica de combustível tem por objetivo primário analisar
as condições de funcionamento do motor em um determinado instante
e disponibilizar de forma correta a quantidade de combustível necessária ao
funcionamento do motor acionando um conjunto de válvulas eletromagnéticas
denominadas injetores onde a quantidade de combustível é determinada pelo
tempo que os injetores permanecem abertos.
As principais características do sistema de injeção eletrônica de combustível
são:

1-Sistema do tipo indireto, ou seja, os injetores são posicionados no coletor de

admissão o mais próximo o possível das válvulas de admissão, fora da câmara
de combustão.
2-Os injetores são produzidos em material inoxidável, permitindo a utilização de
qualquer concentração de álcool no combustível.
3-O circuito de alimentação de combustível é feito através de bomba elétrica de
recalque, e o retorno de combustível para o tanque é do tipo “returnless”, ou seja,
não possui tubulação de retorno, o regulador de pressão é posicionado próximo
ao conjunto de bomba/bóia, dentro do tanque de combustível.

4-O sistema possui pilotagem dos injetores do tipo seqüencial / fasado, ou seja, o
sistema reconhece a fase do motor, e os injetores serão pilotados na seqüência
de ignição do motor.

5-O reconhecimento da quantidade de massa de ar admitida pelo motor é do

tipo “speed density”, ou seja, o calculo da massa de ar admitida pelo motor é
feita através da medição da temperatura e pressão do coletor de admissão.

6-Flexibilidade da estratégia de funcionamento, possibilitando operar o sistema no

modo “open loop”, e “close loop”.
2.II) Sistema de ignição eletrônica.

O sistema de ignição eletrônica tem por objetivo primário ignitar a carga de

mistura comprimida de ar/combustível no interior do cilindro, de tal forma á
iniciar o processo de combustão no momento exato requerido pelos requisitos
físicos do motor de combustão interna.
A formação desta carga elétrica é feita através da excitação dos enrolamentos
do interior de uma bobina elétrica, e a disponibilização desta carga é feita
induzindo-se a mesma a uma vela de ignição, onde um arco voltaico saltará entre
os eletrodos da vela iniciando o processo de combustão.
O de ignição eletrônica tem as seguintes características:

1-Sistema de controle 100% eletrônico, possui sistema totalmente

transistorizado com ausência de componentes mecânicos móveis.

2-Ignição estática do tipo; “distribuitorless”, ausência de distribuidor.

3-Transistor de potência da bobina integrado na bobina, para evitar

interferência eletromagnética aos componentes eletrônicos da ECU.

4-Bobina dupla de alta potencia, possibilitando o uso de uma bobina para cada
2 cilindros.
2.III)Sistema de controle de detonação (“knock”)

A mistura ar/combustível deve ser inicialmente inflamada alguns graus antes do

PMS na fase de compressão, para que esta mistura tenha tempo de queimar antes
de o pistão alcançar alguns graus depois do PMS, ponto ótimo em se obtém a maior
energia do processo de combustão.

Com apelo atual por desempenho, as taxas de compressão dos motores são
extremamente elevadas para se maximizar o rendimento térmico do motor, mas
junto com o desempenho, a elevada taxa proporciona uma margem de segurança
quanto à detonação quase que inexistente em altas cargas.

O de controle de detonação, mede o ruído provocado pelo processo de detonação e

toma ações junto á estratégia de avanço da seguinte forma:

A ECU verifica a presença do fenômeno da detonação, através do sinal de

aceleração proveniente de um sensor junto ao bloco do motor, o sinal é tratado
segundo cálculos estatísticos processados em tempo real, se após a análise for
constatado que existe o fenômeno da detonação, a ECU identifica qual o cilindro
está detonando e retira avanço gradualmente do cilindro que está detonando, com o
objetivo de não ocorrer danos estruturais sérios ao motor.
Após constatar que o fenômeno da detonação não está mais presente, o sistema
volta a buscar o valor nominal de avanço para aquele cilindro gradualmente para
evitar o início de um novo fenômeno.
O sistema de detonação possui as principais características:

1-Estratégia independente e de alta prioridade de processamento no sistema

com controlador dedicado para gestão de detonação.

2-Possibilidade do uso de apenas um sensor de detonação.

3-Possibilidade de adaptatividade em função de incremento de avanço.

4-Controle virtualmente independente para cada cilindro.

2.IV)Interface digital com sistema Immobilizer.

O sistema Immobilizer é um sistema anti-furto baseado na identificação da chave de

ignição, e comunicação digital entre o módulo Immobilizer e diversas unidades de
comando existentes no veículo, no qual uma vez reconhecida a chave de ignição no
momento do “key-on”, o modulo Immobilizer envia um código específico de
desbloqueio para as unidades de comando existentes no veículo, se a chave não for
reconhecida pelo modulo Immobilizer, o mesmo não envia o código de desbloqueio
e o restante dos módulos de controle terão seu funcionamento bloqueado ou inibido.
O sistema Immobilizer é um sistema composto de chave de ignição com transponder
(microship de memória), antena para a chave posicionada no comutador de ignição
e módulo Immobilizer.
E tem por objetivo reconhecer o código gravado no transponder da chave de ignição
e desbloquear as unidades de comando que estão em comunicação com o módulo
Immobilizer.
O sistema 4SF está apto á se comunicar com o módulo Immobilizer e gestir as
informações digitais enviadas por ele, de tal forma a bloquear ou não o
funcionamento do motor pelo bloqueio do controle ou não, dos atuadores do sistema
de gerenciamento de motor.
2.V)Gestão de controle para emissões
veiculares/evaporativas.
As tecnologias de controle de emissões de poluentes veiculares são hoje
uma determinação legal por parte dos órgãos governamentais de diversos
paises, e existem duas formas primárias de minimizar a emissão de
poluentes.
1) Pela otimização dos componentes físicos do motor de combustão
interna como; desenho de câmaras de combustão mais eficientes, adição
de conversores catalíticos, pesquisa em coletores de admissão/escape que
proporcionam uma melhor repartição de mistura, adição de válvulas de
controle adicionais e etc.
2) Pela adoção de novas estratégias de controle dos sistemas de
injeção/ignição do motor de tal forma a tornar mais eficiente o processo
de combustão e a gestão dos atuadores mais flexível quanto a desperdício
de combustível.
Existem duas forma de controle da gestão de combustível.

1) OPEN-LOOP; A estratégia de controle “Open-Loop”, trabalha com valores da

relação A/F pré-fixados em tabelas na memória da ECU, onde este método têm
por objetivo não reduzir emissões ou consumo de combustível, mas maximizar o
desempenho do motor quando solicitado pelo usuário.

2) CLOSE-LOOP: A estratégia de controle “Close-Loop”, trabalha em uma malha

fechada entre a “Sonda Lambda”, a quantidade de combustível injetada e a ECU,
em tempo real, proporcionando a determinação correta da relação ar/combustível
dentro da janela de trabalho do catalizador.

Em paralelo existe a gestão do sistema de canister, que é um filtro de carvão

ativado absorve os vapores de combustível provenientes do tanque quando o
veículo está parado, e no momento oportuno, re-envia esses vapores ao motor
para serem queimados.
2.VI)Sistema de auto-diagnóstico.

Devido a complexidade dos sistema de controle de motores atuais, o sistema

contempla uma estratégia de auto gestão de diagnóstico, o sistema possui a
seguinte estratégia de funcionamento.
Os diagnósticos implementados no sistema podem ser enquadrados em geral
em dois tipos diferentes: elétrico e funcional

Diagnóstico elétrico. O diagnóstico elétrico de um sensor se baseia no fato de que

em condições de funcionamento normal o sensor deve estar dentro de sua faixa
nominal de operação (0 à 5V). A verificação de um sinal fora desta faixa permite
após um oportuno tempo de filtragem e de confirmação,diagnosticar o defeito no
sensor.
A presença de sinais fora da faixa nominal do sensor, nos estágios de entrada da
ECU permite avaliar uma possível não plausibilidade de sinal do sensor por motivos
de interrupção do circuito, curto cercou a massa ou ao positivo, existem também
sensores com sinal redundante, ou seja, existem dois sensores para medir a
mesma grandeza física, se houver uma não conformidade entre os dois sinais, a
ECU reconhecerá este evento como uma não plausibilidade de sinais e tomará uma
ação para garantir o funcionamento do motor sem comprometer a segurança do
usuário.
Diagnóstico funcional.
Os três modos de defeito acima citados são aqueles
estatisticamente mais freqüentes no âmbito dos sensores dos
sistemas de controle, mas não são os únicos possíveis na
realidade podem ocorrer também travamentos mecânicos em
sensores móveis, se o travamento do sensor ocorrer dentro da
faixa nominal (0 à 5V) o sistema também o reconhecerá como uma
não plausibilidade de sinal.

Outros modos de defeitos usam os valores de vários sensores, e

através de cálculos matemáticos determinam se o funcionamento
global do motor esta coerente, se não estiver a ECU adota valores
padrão para os sensores e inibe o funcionamento de alguns
atuadores.
2.VII)Sistema de recovery de falhas.

Se um defeito é diagnosticado no sistema, é necessário tomar oportunas ações

de recovery a fim de diminuir o fator de risco derivado da perda de redundância
do sistema.
Os procedimentos de recovery podem ser divididos em duas famílias:

- Recovery de sinal, que agrupa as ações voltadas a substituir um sinal

diagnosticado de defeito por um outro, aproveitando as redundâncias físicas /
funcionais do sistema;

Recovery de sistema, que agrupa as ações voltadas a limitar os

desempenhos do sistema na presença de um defeito.
2.VIII)Estratégia de auto-adaptativo.

A central possui uma função auto-adaptativa que tem o objetivo de

reconhecer as mudanças que ocorrem no motor devidas a processos
de estabilização.
Ao longo do tempo e a envelhecimento dos componentes e do próprio
motor.
Estas mudanças são memorizadas sob forma de modificações no
mapeamento básico, e possuem a função de adaptar o funcionamento
do sistema às progressivas alterações do motor e dos componentes em
relação às características quando novo.
Esta função auto-adaptativa permite também compensar as inevitáveis
diversidades (devidas às tolerâncias de produção) de componentes
eventualmente substituídos.
Pela análise dos gases de descarga, a central modifica o mapeamento
básico em relação às características do motor quando novo.
2.IX) Estratégia Flex Fuel SFS (Software Flex Fuel Sensor)
Principais diferenças em relação ao sistema convencional (E22):
a) Injetor de combustível principal dimensionado quanto à vazão, para suprir as
necessidades do motor para funcionamento com combustível de E22 a E100.

b) Reservatório principal e linha de combustível devem possuir tratamento

anti-corrosivo para trabalhar continuamente com E100.
c) Bomba de combustível deve ser resistente ao funcionamento contínuo com
E100.
d) Sensor de nível de combustível com saída de sinal para informação à centralina
de mudança no nível de combustível.
e) Adoção de sistema de partida a frio, com implementação de estratégia para
funcionamento a partir de determinado porcentual de álcool no combustível.
f) Manutenção do sistema de controle de emissões evaporativas.
g) Posicionamento do catalisador próximo ao coletor de descarga(closed couple),
para atender aos requisitos de emissões TIER I,e eliminar a necessidade de
pré-catalisador para redução da emissão de aldeídos.
h) O sistema de controle do motor com o SFS Flexfuel caracterizasse por permitir o
uso de qualquer mistura de combustível entre E22 e E100, sem o uso de sensor
físico.
Principais componentes Magneti Marelli
O funcionamento do SFS baseia-se na identificação lógica do tipo de combustível
em uso e na otimização da gestão do motor em função desse combustível de tal
forma que a adaptação do A/F seja feito o mais rápido possível, e sem
conseqüências ao desempenho do motor.
Para tal, foram introduzidas algumas novas estratégias para a perfeita
adequação do sistema.

2.IX.1) Sensor Lógico

2.IX.2) Autoadaptatividade
2.IX.3) Cálculo do Tempo de Injeção (modelo injetor)
2.IX.4) Gestão do avanço
2.IX.5) Partida a Frio
 - Aquisição do nível de combustível:
A seguir serão descritos os conceitos e algoritmos das principais estratégias
modificadas ou introduzidas, e também o racional / justificativa de algumas
estratégias não alteradas.

2.IX.1) Sensor Lógico

Conceito Básico:
O sistema Magneti Marelli estima a quantidade de ar admitida pelo motor, e
calcula o tempo de injeção dependente da relação ar/combustível (A/F).
Equações Básicas do Tempo de Injeção:
O funcionamento da estratégia SFS baseia-se nas informações provenientes
da estratégia de controle do título em closed-loop, e conseqüentemente nas
informações do sensor de oxigênio (Sonda Lambda).
O SFS monitora o valor médio do termo que corrige a quantidade de combustível
aplicada ao motor para manter a combustão estequiométrica (KO2F) e, em função
deste termo recalcula o valor da relação A/F presente no motor.
Exemplo: Em um sistema contendo gasolina foi acrescido álcool levando a
mistura a 50% de cada combustível.
Ação no sistema de injeção atual:
Habilitação da Estratégia SFS :
Durante o funcionamento da estratégia SFS o sistema de controle do motor
sofre alguns interventos, onde algumas funções são desativadas, outras são
ativadas e outras modificadas.
Sendo assim, deve-se habilitar o seu funcionamento somente quando
for necessário, limitando a influência no funcionamento normal do motor.
As condições em que se faz necessária essa habilitação são:
⇒ Quando houver abastecimento
⇒ Perda de alimentação
⇒ Quando houver troca de componentes (ECU, sonda lambda, etc)
2.IX.2) Autoadaptatividade
As correções na mistura causadas pela mudança de combustível serão
incorporadas ao novo valor de A/F; as demais correções, causadas por desvios dos
componentes e/ou dispersão entre motores serão incorporadas aos parâmetros
adaptativos. Esta separação é feita da seguinte maneira:
- As variações causadas pelo combustível ocorrem em instantes bem precisos, ou
seja, quando as condições de habilitação do SFS forem satisfeitas. Nessa fase a
autoadaptatividade é desabilitada.
- Fora das condições anteriores se reabilita a estratégia de autoadaptatividade que
irá recuperar as variações lentas dos componentes do sistema / motor. Além disso,
se na fase anterior for identificado um A/F fora dos limites conhecidos atribuí-se o
delta aos parâmetros adaptativos.
Observações:

1) Para o correto funcionamento da estratégia o veículo novo deve passar por uma
pré-adaptação com combustível conhecido, visando absorver as tolerâncias de
componentes/motor, antes de realizar o primeiro reconhecimento de um novo
combustível. Para tal, é previsto um procedimento de short trip que deverá ser
executado na saída da linha de produção.

2) Nos motores alimentados com combustível que tenha alto percentual de álcool
ocorre um fenômeno de contaminação do óleo na fase fria de funcionamento.
Essa contaminação se dá pelo próprio combustível, que em parte, fica
depositado no cárter.
Com o aquecimento do óleo esse combustível acaba evaporando e retornando
ao motor através do blow-by, o que causa um forte desbandamento na mistura
durante um certo período. O sistema prevê uma janela em temperatura da água
e tempo, onde amplia-se a autoridade do controle de título e desabilita-se a
autoadaptatividade, com isso evita-se falsas diagnoses e aprendizados.
2.IX.3) Cálculo do Tempo de Injeção (modelo injetor)

Como o sistema de ar da Magneti Marelli mapeia a capacidade de aspiração do

motor, não existe diferença na cadeia de ar para as diversas misturas de
combustível possíveis, e após calculada a massa de ar admitida pelo motor, calcula-
se o combustível a ser injetado através do A/F lógico:

A relação entre a quantidade de combustível calculada (Qcomb) e o tempo de

injeção a ser atuado (Tinj) é dada pelo modelo do injetor ( ganho e offset ).
A determinação do modelo do injetor é realizada a partir da reta de regressão
dos dados de Qcomb e Tinj obtidos no dinamômetro. Para o sistema Flex-fuel
será determinada a reta de regressão a partir dos dados para álcool e gasolina.
Desta forma o modelo do injetor será único e aquele que melhor aproxima os
dados dos dois combustíveis.
2.IX.4) Gestão do avanço

As correções dinâmicas de avanço servem para melhorar o

acoplamento motor-cambio, reduzindo as oscilações durante
acelerações e desacelerações.
São baseadas em degradação de torque com redução do
valor atuado. Com esse conceito somado ao fato de que a
curva única independe do combustível utilizado, concluí-se
que as correções dinâmicas são iguais para qualquer mistura
utilizada, ou seja, uma mesma redução de avanço aplicada a
diferentes misturas gera a mesma redução percentual de
torque.
2.IX.5) Partida a Frio
Esta estratégia tem como objetivo, garantir uma partida satisfatória mesmo
com diferentes porcentagens de álcool à mistura, durante a fase fria de
funcionamento do sistema. Para aplicação desta estratégia, será necessário
um sistema suplementar no momento da partida.

Composição do sistema suplementar:

Tubo de aeração no corpo de borboleta Bomba de gasolina Reservatório

O tubo de aeração adicional e a bomba de gasolina para partida a frio, serão
pilotados em portings diferenciados da ecu. Para o sistema, em condição de
partida ou repartida (fases 1,2 e 3), foram previstas correções multiplicativas de
0 a 2, para adequar a quantidade de combustível às diferentes misturas
previstas no SFS - FLEXFUEL, correções estas em função do AF_FLEX.
Descrição do funcionamento da estratégia:
A estratégia é habilitada em função da temperatura da água e do A/F atual.

Partida:
A partida será gestida em modo assíncrono, com tempo de injeção e intervalo entre as
injeções calibráveis.
A partida será dividida em duas fases:

Fase 1
Consiste em aplicar um número fixo de injeções com frequência constante, levando em
consideração:
Temperatura da água
A/F atual
Tensão de bateria
Ângulo de borboleta

Fase 2
Consiste em aplicar, com frequência constante, injetadas que decrescem ao longo do
tempo. Nesta fase, o tempo de injeção a ser aplicado inicialmente, será o mesmo tempo
da fase 1, só que recalculado através de um coeficiente de decremento, até que não
haja mais a necessidade de adicional de combustível. Além das duas fases descritas
acima, são previstos:
* Estratégia Anti-Afogamento
•Fase pós partida

Estratégia Anti-Afogamento
Durante a partida (Fase1 ou Fase2) se for observado:
Um ângulo de pedal superior a uma determinada faixa, passa-se
direto para a Fase Pós-Partida pela qual será descrita abaixo:

Fase Pós-Partida
Nesta fase existem dois tipos de atuação, dependentes do modo motor:

Estabilizado
Este modo será gestido sincronamente, ou seja, uma injeção a cada PMS em
função (Rpm, Pressão) com um coeficiente de correção em função (Temperatura de
água, A/F), adicionado um offset para o injetor adicional e a bomba de gasolina, em
função (Tensão de Bateria).

Acelerado
Este modo será gestido de forma assíncrona a cada entrada em modo motor
acelerado em função (Temperatura da água, A/F).
Injetor de combustível?:

Os injetores, do tipo "top-feed" a duplo jato (com spray inclinado em relação ao

eixo do injetor), são específicos para motores a 4 válvulas por cilindro, e
permitem poder dirigir oportunamente os jatos em direção às duas válvulas de
aspiração. Os jatos de combustível na pressão de 3,5 bar saem do injetor
pulverizando-se instantaneamente e formando dois cones de propagação.
A adoção de um processo produtivo mais sofisticado permitiu a melhoria da
vedação da sede do injetor (vazamento reduzido com injetor fechado) para o
atendimento às mais severas normas antievaporação. A lógica de comando
dos injetores é do tipo "seqüencial fasada", os quatro injetores são
comandados conforme a seqüência de aspiração dos cilindros do motor,
enquanto o fornecimento pode iniciar para cada cilindro já na fase de expansão
até a fase de aspiração já iniciada.A fixação dos injetores é efetuada pelo
coletor de combustível que aperta os mesmos nas respectivas sedes
existentes nos tubos de aspiração
Os mesmos estão fixados ao conector por meio de "travas de segurança". Dois
anéis (1) e (2) de borracha seguram a vedação no tubo de aspiração e no coletor
de combustível.A alimentação de combustível é feita pela parte superior (3) do
injetor, o corpo contém o enrolamento (4) ligado aos terminais (5) do conector
elétrico (6).
Características elétricas
Tensão de Alimentação: 12V
Resistência elétrica: 13,8 à 15,2Ω a 20°C
Manutebilidade:

1) Nas operações de retirada-recolocação não aplicar

solicitações maiores que120 N no conector (6) do injetor
para não prejudicar sua funcionalidade.

2) Jamais expor este componente a ação de cloro ou

qualquer tipo de sal.

3) Não utilizar qualquer tipo de lubrificante que possa

reagir com os anéis de
vedação de borracha.
4.1) Descrição de componentes internos.

1) Microprocessador
2) Microprocessador dedicado a .safety”
3) Power supply (fonte de energia elétrica)
4) Driver multi função (injetores, canister, ventilador, A/C, Lâmpada safety)
5) Driver de controle do DC-Motor (Drive by Wire)
6) Pré driver de ignição (4 canais)
7) Cristal oscillator 10Mhz
8) Drive de sinal PWM para o aquecedor da sonda Lambda.
9) PCB multilayer (4 camadas de circuito impresso)
10) Condensadores de filtro RF (EMC)
11) Driver CAN-B/IMO-B
12) SIGMA Controlador da estratégia de KNOCK
A Unidade Eletrônica de Comando também chamada de ECU, é produzida com a
tecnologia .SMD. (estampado de alta densidade de componentes) e está. A sua
função é elaborar os sinais provenientes dos vários sensores a fim de comandar os
atuadores de modo a obter o melhor funcionamento possível do motor.

A ativação da ECU é feita através do reconhecimento da chave em posição “key-

on”, a mesma controla a alimentação (“power-latch” interno), e através de um relé
controla a bomba elétrica de combustível e as cargas principais.

Estão também presentes:

- Memória RAM “stand-by” com alimentação permanente;

- Memória flash EEPROM reprogramável através de carregamento remoto;
- Memória EEPROM quem mantém sinais dos parâmetros autoadaptativos
com o envelhecimento do motor e que se pode zerar somente com um comando
pelo tester de diagnósticos
Em condições de stand-by a central absorve aproximadamente 1 mA. Possui um
sistema operacional em tempo-real. A utilização de um elevado número de circuitos
personalizados .Custom., para específicas funções, permitiu um notável grau de
integração e redução dos volumes, mesmo com um aumento das funcionalidades.
A estrutura software da central é subdividida em duas partes que trocam entre si
informações do tipo de engenharia:

- “aplicativo” que comanda a gestão do motor em função dos parâmetros de

engenharia provenientes dos sensores calculando os parâmetros de atuação dos
injetores, da bobina ignição e borboleta motorizada.

-“básico” que comanda a aquisição das informações provenientes dos sensores

convertendo-s em unidades de engenharia, com a atuação dos comandos dos
atuadores conforme os parâmetros calculados pelo software .aplicativo., a gestão
dos autodiagnósticos dos vários sensores e atuadores e a comunicação com o
instrumento externo de diagnósticos ligado na linha serial .K.. Uma posterior função
de diálogo na rede CAN de alta velocidade interage com as outras centrais
(ASR/ESP/ABS/Direção elétrica) e o Body Computer.
A correta gestão temporal dos eventos com base de tempo (gestão de timers
retardos) e de ângulo (ligados a sequencia de rotação do motor) é assegurada
por um sistema operacional integrado no software que coordena os eventos
conforme precisas prioridades garantindo a gestão ideal do motor também em
altas rotações.Uma estrutura .modular. permite a máxima flexibilidade de
utilização dos vários controles sem penalizar os desempenhos globais do
sistema.

Atenção: Certificar-se, em caso de substituição da ECU, de ligar de

modo eficiente os conectores dos cabos blindados diretamente no
parafuso da carcaça da ECU. Garantir também que a carcaça (caixa de
alumínio) seja fixada à bateria de maneira correta.
5) Estratégias de funcionamento do sistema de injeção.
5.1) Controle do tempo de abertura dos injetores.

Os injetores funcionam sob uma estratégia do tipo seqüencial fasado, ou seja, o

injetor abre um orifício e injeta o combustível sob pressão, somente no momento de
abertura da válvula de admissão, enquanto que os outros injetores permanecem
fechados.

O tempo que o injetor fica aberto determina a quantidade de combustível que será
injetada no motor.

A ECU calcula o tempo de abertura dos injetores e os comanda com extrema

velocidade e precisão com base na:

– Carga do motor (número de giros e vazão de ar);

– Tensão da bateria;
– Temperatura do líquido de arrefecimento do motor.
– O evento de injeção ocorre em correspondência do ponto de injeção
ideal "início de injeção", mantendo fixo o ponto de "fim de injeção".
5.2) Controle do avanço de ignição.

Para maximizar a quantidade de energia liberada pelo processo de combustão

no interior do cilindro, a ECU precisa ajustar com precisão o momento da
centelha em relação à posição da arvore de manivelas, atingindo toda a faixa
de funcionamento do motor. A ECU, graças a um mapeamento memorizado em
seu interior, está apta a calcular o avanço da ignição em função:

– Da carga do motor (marcha lenta, parcial, plena carga com base no

número de giros e na vazão de ar);

– Da temperatura do ar aspirado;

– Da temperatura do líquido de arrefecimento do motor.

– É possível retardar a ignição seletivamente no cilindro que o solicita, em

função do valor de aceleração do sensor de detonação.
5.3) Controle da rotação de marcha lenta

A central reconhece a condição de marcha lenta através da posição de "alívio"

do pedal do acelerador. Com o pedal aliviado e embreagem desengatada o
torque gerado é nulo e está ativo o controle da marcha lenta. Na fase de alívio,
uma ação no pedal do freio confirma a vontade do motorista de reduzir a
velocidade do veículo.

A ECU, para controlar a marcha lenta, em função dos consumidores ligados e

sinais dos pedais do freio/embreagem, pilota a posição da borboleta motorizada.

A rotação de marcha lenta prevista a quente é de 900 ± 50 rpm com motor

termicamente estabilizado e desacoplado da transmissão.
5.6) Controle estequiométrico de combustível - sonda lambda
No sistema 4SF a sonda lambda, é colocada na entrada do catalisador. A sonda na
entrada determina o teor Oxigênio residual dos gases de escape provenientes do
motor, obtendo uma relação precisa da relação ar/combustível no instante da
combustão, esta sonda trabalha em conjunto com a estratégia de “close loop” da
ECU e tem por objetivo manter a estequiometria dentro da faixa útil de eficiência do
catalisador, e possui uma estratégia de autoadaptabilidade em função das variações
de produção do motor.
5.7) Controle da partida a frio:

Nas condições de partida a frio se verifica:

- Um natural empobrecimento da mistura (causa má turbulência das partículas

do combustível nas baixas temperaturas);
- Uma evaporação reduzida do combustível;
- Uma maior condensação do combustível nas paredes do coletor de
aspiração;
- Maior viscosidade do óleo de lubrificação; A ECU reconhece esta condição e
corrige o tempo de injeção com base na:
- Tensão da bateria;
- Rotação do motor;
- Temperatura do líquido de arrefecimento;
- Temperatura do ar aspirado;
A correção do avanço da ignição é feita exclusivamente em função da rotação
do motor e da temperatura do líquido de arrefecimento do motor.

A rotação é corrigida progressivamente e, proporcionalmente ao aumento da

temperatura do motor até obter um valor nominal com o motor termicamente
estabilizado.
5.8) Controle do enriquecimento em aceleração:

Nesta fase, a ECU aumenta adequadamente a quantidade de combustível fornecida

ao motor (para obter o máximo torque) em função dos sinais provenientes dos
seguintes componentes:

- Potenciômetro da borboleta no pedal do acelerador;

- Sensor de giros e PMS;
-Sensor de pressão do ar;

O tempo básico de injeção é multiplicado por um coeficiente em função da

temperatura do líquido refrigerante do motor, da velocidade de abertura da
borboleta do acelerador e do aumento da pressão no coletor de aspiração.
Se a variação brusca do tempo de injeção for calculada quando o injetor já
estiver fechado, a ECU reabre o injetor (“extra pulse”), para poder compensar o
teor de mistura com a máxima rapidez; as sucessivas injeções resultam em um
aumento na quantidade de combustível, já aumentadas com base nos
coeficientes anteriormente citados.
5.9) Corte de combustível na desaceleração (Cut-Off)

Na fase de alívio do pedal do acelerador e além de um limite de giros do motor

a central estabelece:

- Corta a alimentação elétrica aos injetores;

-Reativa a alimentação aos injetores a 1300 - 1500 giros/min.

Faltando a alimentação, o número de giros desce mais ou menos velozmente

em função das condições de marcha do veículo. Antes de atingir a rotação de
marcha lenta, é verificado o andamento da descida do número de giros.
Se for superior a um certo valor, a alimentação de combustível é parcialmente
reativada para ter um "acompanhamento macio" do motor em direção à rotação
de marcha lenta.Os limites de reativação da alimentação e o corte de
combustível variam em função de:

- Temperatura da água do motor;

- Velocidade do veículo;
- Rotação do motor.
5.10) Controle da bomba elétrica de combustível
A central alimenta a bomba de combustível:
- Com a chave em “key-on” de 1 a 3s em função da temperatura do motor;
- Com a chave em “crank-on”, e sinal coerente do sensor de giros.
A central interrompe a alimentação da bomba de combustível:
- Com a chave em STOP;
- Ausência do sinal de giros da roda fônica.O sistema de alimentação de
combustível “return-less” prevê uma pressão de combustível constante
de 3,5 bar.
5.11) Controle da detonação
A central verifica a presença do fenômeno da detonação, através do sinal de aceleração
proveniente do sensor, o sinal é tratado segundo cálculos estatísticos processados em
tempo real, se após a análise for constatado que existe o fenômeno da detonação, a
ECU qual o cilindro que está detonando e retira avanço gradualmente do cilindro, com o
objetivo de não ocorrer danos sérios ao funcionamento do motor.
Após constatar que o fenômeno da detonação não está mais presente, o sistema volta a
buscar o valor nominal de avanço para aquele cilindro gradualmente para evitar o início
de um novo fenômeno.
5.12) Recuperação dos vapores de combustível
Os vapores de combustível (poluentes), coletados em um filtro com carvão ativado
(canister), são enviados para os tubos de aspiração para serem queimados.
Isto ocorre através de uma válvula elétrica, comandada pela central somente
quando as condições de funcionamento do motor o permitem. A ECU compensa
esta quantidade de combustível suplementar com uma redução do fornecimento aos
injetores.
5.13) Controle do ventilador de arrefecimento do radiador
A central, em função da temperatura do líquido de arrefecimento, comanda o
acionamento do ventilador:
- Temperatura de acionamento da 1ª velocidade 97°C;
- Temperatura de acionamento da 2ª velocidade 102°C.
Existe ainda um posterior controle em função do sinal de pressão linear que liga o
ventilador na 1ª e 2ª velocidade, em função da pressão do gás refrigerante, com
instalação de condicionamento ligada.A central, na ausência do sinal de temperatura do
líquido de arrefecimento, atua a função de recovery inserindo a 2ª velocidade do
ventilador até o desaparecimento do erro.
5.14) Autodiagnósticos

O sistema de autodiagnósticos da central controla o correto funcionamento da

instalação e sinaliza eventuais anomalias por meio de uma luz espia no painel de
instrumentos. Esta espia sinaliza os defeitos de gestão do motor. A lógica de
funcionamento da luz espia é a seguinte: com a chave em marcha à luz espia se
acende e permanece acesa até a partida do motor. O sistema de autodiagnósticos
da central verifica os sinais provenientes dos sensores comparando-os com os
dados permitidos.
Sinalização de defeitos na partida do motor:
. a falta de desligamento da luz espia na partida do motor indica a presença de um
erro memorizado na central.
Sinalização de defeitos durante o funcionamento:
. O acendimento da luz espia lampejante indica:
. a possível danificação do catalisador pela presença de "misfire" (falta de ignição);
. a falta de aprendizado da assimetria da roda fônica;
. O acendimento da espia com luz fixa indica a presença de erros de gestão do
motor.
Recovery
A ECU define de tanto em tanto o tipo de recovery em função dos componentes em
avaria.
5.15) Interface com o sistema de ar condicionado

Na solicitação de potência, devida ao acionamento do compressor, a central pilota

a borboleta motorizada para incrementar a vazão de ar.

A central interrompe momentaneamente a alimentação ao compressor:

-Na fase de partida;

-Desligando-o acima de uma rotação definida em calibração;

-Desligando-o com temperatura do motor definida em calibração;

-Na fase de arranque com acelerador completamente apertado;

- Em função da pressão do circuito (sinal do pressostato linear).

5.16) Sensor de temperatura e pressão do ar

O sensor de pressão e temperatura do ar é um componente integrado que

tem duas funções de leitura no coletor de aspiração: uma da pressão e a
outra da temperatura do ar. Ambas as informações servem para a central
de controle do motor para definir a quantidade de ar aspirado pelo motor e
são utilizadas para o cálculo do tempo de injeção e do avanço de ignição. O
sensor integrado é montado diretamente no coletor de aspiração através de
dois parafusos de fixação, e a vedação é realizada por dois O-ring. Esta
solução permite eliminar o tubo de ligação e ter uma resposta mais imediata
diante das variações de vazão de ar no coletor de aspiração. A variação de
quota será atualizada automaticamente a cada partida do motor e em
determinadas condições de posição da borboleta e rotação (adequação
dinâmica da correção barométrica).
O sensor de temperatura do ar é constituído de um termistor do tipo NTC
(Coeficiente de Temperatura Negativo), a resistência elétrica do sensor diminui com
o aumento da temperatura do ar, similar ao sensor ATS 04. O elemento NTC é
alimentado a uma tensão de referência de 5V. O circuito de entrada na central é
projetado como divisor de tensão, esta tensão é repartida entre uma resistência
presente na central e a resistência NTC do sensor. Isto resulta que a central está a
avaliar as variações de resistência do sensor através das mudanças da tensão e
obter assim a informação de temperatura.
O sensor de pressão é constituído por uma ponte de Wheatstone
serigrafada em uma membrana de material cerâmico.
Em uma face da membrana existe o vácuo absoluto de referência, e na outra face
age a depressão presente no coletor de aspiração.
O sinal (de natureza piezoresistiva) derivado da deformação que a membrana
sofre, antes de ser enviado à central de controle do motor, é amplificado por um
circuito eletrônico contido no mesmo suporte que aloja a membrana cerâmica. O
diafragma ou elemento sensível, com o motor desligado, flete em função do valor
de pressão atmosférica; deste modo se tem com a chave ligada, a exata
informação da altitude.
Durante o funcionamento do motor o efeito da depressão procura uma ação
mecânica na membrana do sensor, a qual flete fazendo variar o valor das
resistências. Uma vez que a alimentação é mantida rigorosamente constante (5V)
pela central, variando o valor da resistência varia o valor da tensão de saída.
6) Sensores
6.1) Sensor de temperatura do líquido refrigerante do motor
É sabido que com o motor frio se verifica um natural empobrecimento da mistura
determinado pela má turbulência que as partículas de combustível possuem nas
baixas temperaturas, reduzida evaporação do combustível e forte condensação
(fase líquida) nas paredes internas do coletor de aspiração.

Além disto, na fase de partida ou "Crank" diminuem os giros de arraste do motor por
efeito de maiores atritos devidos a órgãos mecânicos e ao óleo de lubrificação. A
central, conseqüentemente, adquirindo a informação da temperatura da água, atua
um enriquecimento da mistura e de avanço na fase de:

. partida ou "Crank";

. estabilização térmica do motor.

Este enriquecimento é lentamente diminuído com o aumento da temperatura do
líquido refrigerante do motor até exaurir-se. Com o motor estabilizado, a
informação da temperatura da água é utilizada para a pilotagem do ventilador.
O sensor é constituído de um corpo de latão que fecha hermeticamente o termistor
do tipo NTC para protege-lo contra a ação corrosiva do líquido refrigerante do
motor; fornece informação de temperatura a ECU.
Está localizado no termostato do líquido refrigerante do motor.
Este sinal esta disponível na linha CAN para o quadro de bordo
6.2) Sensor de detonação

São múltiplas as causas que podem levar ao surgimento de fenômenos de

detonação:
As elevadas temperaturas, o envelhecimento ou o desgaste dos componentes
mecânicos ou mais simplesmente abastecimentos com gasolina com menor
poder antidetonante. A nova estratégia de controle da detonação, além de
prevenir o surgimento de fenômenos de detonação persistentes, que podem
levar à danificação do motor, tem a peculiar característica de poder
incrementar o avanço da ignição mapeada até o atingimento da detonação
iminente (ponto de máximo rendimento do motor) cilindro por cilindro. Esta
técnica de procura do máximo aproveitamento do motor leva a uma redução
do consumo de combustível de aproximadamente 2%. O sensor acelerômetro
colocado no bloco fornece à central de controle do motor um sinal elétrico
proporcional às "vibrações" captadas.
6.2.1 Princípio de funcionamento

O acelerômetro é constituído de um cristal piezoelétrico do tipo não ressonante que

tem a propriedade de transformar em um sinal elétrico (mV) a energia mecânica
armazenada sob forma de solicitações vibracionais. O sensor é ligado à central de
controle do motor mediante uma ligação blindada. As moléculas do cristal são
caracterizadas por uma polarização elétrica. Em condições de repouso (A) as
moléculas não possuem uma orientação particular. Quando o cristal é submetido a
solicitações mecânicas (colisões ou pressões) as moléculas se orientam de modo
tanto mais marcado quanto mais elevadas forem as solicitações às quais o cristal for
submetido.

Esta orientação (B) produz uma tensão nas pontas do cristal. O sinal elétrico,
oportunamente filtrado e amplificado, é adquirido pela central em determinadas
"janelas" síncronas com as fases do motor. Deste modo está apta a distinguir
os "picos" de sinal a elevada energia, típicos da detonação, da "rumorosidade"
típica da combustão normal.
Para assegurar o máximo segurança de identificação, o circuito de aquisição
do sinal é do tipo "banda larga"; a amplificação do sinal e as freqüências do
filtro são programáveis.

A correção no avanço da ignição é feito de maneira seletiva cilindro por cilindro.

O ponto de ignição é mantido no valor limite e variado somente se for
identificada a detonação incipiente.

Estão também previstos mapas autoadaptativos a zonas, função do regime de

rotação e da carga do motor, diversificados para os vários cilindros.

Se forem necessárias fortes reduções do avanço, a mistura ar/gasolina é

proporcionalmente enriquecida para manter as temperaturas na descarga
dentro dos limites de segurança para válvulas e catalisador.

O autodiagnóstico no sensor intervém com temperatura do líquido de

arrefecimento superior a 20°C, seja com o motor desligado como em
funcionamento (o valor do sinal adquirido não pode ser inferior a limites pré-
definidos).
O sensor de detonação é montado no bloco do motor abaixo dos flanges do coletor de
aspiração entre o cilindro 2 e o cilindro 3 (em posição simétrica para permitir o
reconhecimento da detonação de modo análogo em todos os cilindros), onde existe um
alojamento que deve satisfazer precisas especificações dimensionais e de planicidade.
6.3) Sensor Lambda (LSF4)
A sonda Lambda ou sonda Oximétrica utilizada nesta instalação é do tipo .On- Off e é
montada no primeiro trecho da tubulação de descarga, em proximidade do coletor. Este
componente tem a função de informar à central de injeção sobre o andamento da
combustão (relação estequiométrica). Para obter uma mistura ideal é necessário que a
quantidade de ar aspirado pelo motor seja igual àquela teórica que serviria para queimar
todo o combustível injetado.
Neste caso, o fator lambda (λ) relação entre a quantidade de ar aspirado e a
quantidade de ar teórica (que serve para queimar todo o combustível) é igual a
1.
Teremos:
. λ > 1 mistura pobre (excesso de ar)
. λ = 1 mistura ideal
. λ < 1 mistura rica (falta de ar)
A sonda lambda, colocada em contato com os gases de descarga, gera um sinal
elétrico, cujo valor de tensão depende da concentração de oxigênio presente nos
próprios gases. Esta tensão é caracterizada por uma brusca variação quando a
composição da mistura se afasta do valor λ = 1. Para garantir o rápido atingimento da
temperatura de funcionamento (~ 300°C), a sonda possui uma resistência elétrica. O
aquecimento da sonda lambda é controlado pela central de injeção proporcionalmente à
temperatura da água (no mapa). A célula de medição e o aquecedor são integrados no
elemento cerâmico (estratificado) com a vantagem de obter um rápido aquecimento
com uma baixa absorção de corrente da célula, de modo a permitir o controle em
"closed loop" dentro de cerca de 20 segundos após a partida do motor.
Recovery
Em caso de avaria do elemento sensor ou do resistor, é ignorada qualquer
informação transmitida e o sistema trabalha em OPEN-LOOP.
6.3.1 Controle do sensor lambda

O sinal da sonda lambda é função da relação lambda (ver diagrama) e da temperatura

da cerâmica (350°C ÷ 850°C). O mesmo pode oscilar de ≥ 10 mV a ≤ 900 mV conforme
a quilometragem. A comutação por parte da ECU é reconhecida se o sinal oscilar de
300mV a 600 mV com uma freqüência de 2 Hz ÷ 4 Hz, abaixo do qual a sonda, com
aquecedor eficiente, é considerada envelhecida ou envenenada por chumbo e deve ser
substituída. A corrente absorvida pelo aquecedor que tem uma resistência de 9 Ω a
temperatura ambiente, é de ~ 0,5 A. A resistência da sonda é comandada pela ECU
com uma freqüência mínima de 2Hz e um duty-cycle variável em função da tensão
da bateria e do ciclo de funcionamento previsto pelas calibrações.
Em caso de "erro lambda" sinalizado pelo tester diagnóstico, antes de substituí- la,
controlar:

- Vazamentos de ar nos coletores, tubulações, servo-freio, descarga e

recirculação dos vapores de gasolina
.
-Estado de desgaste das velas de ignição.

- Correta colocação em fase da distribuição e posicionamento do sensor

de PMS/giros.

- Correta pressão de alimentação do circuito de combustível.

Como se pode notar pela tabela "Emissão na descarga" o conversor catalítico,
do tipo trivalente, permite abater contemporaneamente os três gases poluentes
presentes nos gases de descarga: hidrocarburetos não queimados (HC), Monóxido
de Carbono (CO), Óxido de Nitrogênio (NOX), enquanto aumenta o valor do Dióxido
de Carbono (CO2) que não é nocivo a saúde do homem. As causas que colocam
rápida e irreparavelmente fora de uso o conversor catalítico são:
- Presença de chumbo no combustível, que abaixa o grau de conversão a níveis tais
a tornar inútil sua presença no sistema;
- Presença de gasolina não queimada no conversor; é suficiente um fluxo de
gasolina com duração de 30s em um ambiente a 800°C (temperatura interna do
conversor) para provocar a fusão e o rompimento do catalisador. Não retirar
nenhuma peça dos componentes da ignição (bobina de ignição estática e velas de
ignição). O sinal da sonda lambda é visualizado no tester de diagnósticos. O mesmo
deve oscilar continuamente em um campo bem definido (mistura pobre < 0,45 V,
mistura rica > 0,45 V). A resistência do aquecedor da sonda lambda é de
9Ω a temperatura ambiente (20°C), enquanto a tensão de alimentação é aquela da
bateria (~ 12V).
7) Válvula interceptadora canister
O funcionamento do circuito antievaporação de combustível é controlado pela central
eletrônica de comando da injeção-ignição do seguinte modo:
- Durante a fase de partida a Injetores permanece fechada, impedindo que os vapores
de gasolina enriqueçam excessivamente a mistura; tal condição permanece até que
seja atingida uma temperatura pré-fixada do líquido refrigerante do motor
(aproximadamente 65°C);
- Com o motor estabilizado a central eletrônica envia à Injetores um sinal de onda
quadrada, que modula a abertura conforme a relação cheio/vazio do próprio sinal. Deste
modo a central controla a quantidade dos vapores de combustível enviados à aspiração
de modo que o teor da mistura não sofra bruscas variações. As normas de controle
antievaporação requereram a adoção da válvula interceptadora EC2 para garantir a
lavagem dos vapores também na condição de motor funcionando em marcha lenta.

Resistência do enrolamento: R = 20Ω ± 3.

8) Proteção codificada da partida
Para aumentar a proteção contra tentativas de furto, os veículos estão equipados
com um sistema eletrônico de travamento do motor "FIAT CODE" de 2 a geração.
As chaves possuem um dispositivo eletrônico "Transponder" que transmite um sinal
em código ao circuito do Nó do Body Computer; se este reconhecer o código enviado
(que varia a cada partida), permite a colocação do motor em funcionamento.
O sistema CODE de 2ª geração difere daquele de 1ª geração pelas seguintes
variantes:
– O código utilizado no diálogo, que ocorre através da antena entre o nó
do Body Computer (seção Code) e chave, varia a cada partida ("Rolling Code"):
portanto, mesmo com scanner eletrônico, o código não pode ser reproduzido;
– Eliminação da chave Master: são fornecidas duas chaves já "memorizadas" seja
para o sistema Code, seja para o alarme e/ou travamento das portas (controle
remoto) se presente;
– Nó do Body Computer com seção dotada de autodiagnósticos direta;
– Memorização dos códigos em um Data Base gerido por P&A FIAT para
pedido de novas chaves. A parte eletrônica do sistema Fiat Code está concentrada
na central Body Computer. O sistema Code é constituído de duas chaves eletrônicas,
uma rede CAN de comunicação com a central de controle do motor, antena no
comutador de ignição e Code Card para o procedimento de partida de emergência.
9) Diagnósticos

Com o auxílio do Tester de diagnósticos (scanner) ligado ao sistema é possível

visualizar a solicitação do operador:

Parâmetros motorísticos:

Chave eletrônica, giros do motor, giros objetivo carga do motor, tempo de injeção,
tempo de injeção para cada cilindro, avanço médio atuado, avanço para cada cilindro,
correção do avanço para detonação para cada cilindro, tensão do sensor de detonação
para cada cilindro, tempo de carga dos primários da bobina, pressão de aspiração,
pressão atmosférica, temperatura do ar, temperatura da água, ângulo da borboleta,
estado da borboleta, tensão lambda, eletroválvula canister, velocidade do veículo.
Pressão clima, estado do freio, estado da embreagem.

Erros:

Central, pressão do ar, temperatura do ar, temperatura da água, potenciômetro

da borboleta, sensor, self-learning, relé do eletroventilador, etc...
O diagnóstico permite também zerar os "parâmetros autoadaptativos", fazer o
"cancelamento de erros", efetuar o "destravamento da chave eletrônica“ (immobilizer) e
chamar o código de reposição e o software da central.