Jeronymo G Zanlorenzi - BANCADA DIDÁTICA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA

Jeronymo G Zanlorenzi - BANCADA DIDÁTICA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA

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Curitiba 2007

BANCADA DIDÁTICA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA. Jeronymo G Zanlorenzi

Monografia apresentada à disciplina de Projeto Final como requisito parcial à conclusão do Curso de Engenharia da Computação, orientada pelo Prof. Nestor C. Saavedra Filho.

Curitiba 2007

TERMO DE APROVAÇÃO Jeronymo G. Zanlorenzi

Monografia aprovada como requisito parcial à conclusão do curso de Engenharia da Computação do Centro Universitário Positivo, pela seguinte banca examinadora:

Prof. Nestor C. Saavedra Filho. (Orientador)

Prof. José Carlos da Cunha Prof. Mauricio Perreto

Curitiba, 10 de Dezembro de 2007.

Lista de Figuras5
AGRADECIMENTOS7
RESUMO8
ABSTRACT9
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO10
CAPÍTULO 2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA1
2.2 - Funcionamento de um motor:12
2.3.1 - Micro controlador:15
2.3.2 - Sensor Ótico:17
2.3.4 - Módulo de ignição:19
2.3.5 - Bico injetor:21
CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO2
3.1 – Especificação de Hardware2
3.1.1 - Módulo de injeção:2
3.1.2 - Módulo de ignição:23
3.1.3 - Módulo de simulação de rotação:23
3.1.4 - Bancada de testes:24
3.2 – Especificação do Software24
3.2.1 - Software:24
3.2.3 - Firmware:24
CAPÍTULO 4 - PROJETO25
4.1 - Módulo Micro controlador26
4.1.1 - Interface serial confiável:26
4.1.2 - Conector que facilite a regravação:26
4.1.3 -Conector para alimentação:26
4.1.4 - Conectores para interface:27
4.2 - Módulo Bicos e Bomba29
4.3 - Módulo Sensor CO230
4.4 - Sensor da borboleta31
4.5 – Fonte de alimentação31
4.6 - Software32
4.6.1 – Diagrama de casos3
4.6.2 - Diagrama De Seqüência34
4.7 –FirmWare37
CAPITULO 6 – CONCLUSÃO39
CAPITULO 7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS40
ANEXO 1ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.
ESTUDO DE VIABILIDADEErro! Indicador não definido.
ANEXO IERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.
CronogramaErro! Indicador não definido.
ANEXO IERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.
ANEXO IVERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.
ArtigoErro! Indicador não definido.
Manual do UsuárioErro! Indicador não definido.
Manual TécnicoErro! Indicador não definido.
Figura 1 – Modelo motor a combustão13
Figura 2 – Motor Estagio Admissão13
Figura 3 - Motor Estagio Compressão14
Figura 4 – Motor Estágio Combustão14
Figura 5 – Motor Estágio Exaustão15
Figura 6 – Pinagem PIC16f877a16
Figura 7 – Encoder Ótico17
Figura 8 – Bomba de Combustível17
Figura 9 – Bomba de combustível detalhada18
Figura 10 – Esquema de ignição19
Figura 1 - Bobina de combustível20
Figura 12 - Bicos Injetores21
Figura 13 – Solenóide21
Figura 14 - Diagrama em blocos do Sistema25
Figura 15 - Esquematico Modulo de Controle28
Figura 16 - esquemático Programador PIC16F87729
Figura 17 - Esquematico Modulo Bomba de combustivel / bicos de injeção30
Figura 18 - Esquemático Simulador de Sensores CO2 / Borboleta da Admissão30
Figura 19 - Protótipo do software32
Figura 21 - Diagrama de Seqüencia34
Figura 2 - Diagrama de Seqüencia35
Figura 23 - Diagrama de Classes36
Figura 24 - Fluxograma do FirmWare37

6 Figura 25 - Esquemático de um gravador de PIC. [Mundo da eletrônica, 2007]..Erro! Indicador

Figura 26 - Fonte 150W Para ComputadorErro! Indicador não definido.
Figura 27 - Fonte AdaptadaErro! Indicador não definido.
Figura 28 - Imagem do protótipo ComentadaErro! Indicador não definido.
Figura 29 - Protótipo comentadoErro! Indicador não definido.
Figura 30 - Protótipo comentadoErro! Indicador não definido.
Figura 31 - Módulos integrados no ProtótipoErro! Indicador não definido.
Figura 32 - Módulos Integrados no ProtótipoErro! Indicador não definido.

não definido.

1 Tabela Resultados38

Lista de Tabelas 2 Tabela: Materiais Disponibilizados - Resumo de Custos..........Erro! Indicador não definido.

Ao orientador Prof. Nestor Cortes Saavedra Filho pelo incentivo, simpatia e presteza no auxílio as atividades e discussões sobre o andamento e normatização desta Monografia de conclusão de curso.

A todos os professores e seus convidads pelo carinho , dedicação e entusiasmo demonstrado ao longo do curso.

Aos colega s de classe pela espontaneidade na troca de materias e informações numa demonstração de amizade e solidariedade.

A minha família por tolerar minha ausência . E, finalmente, a Deus pela oportunidade e privilégio que me foi dado em compartilhar tamanha experiência e, ao frequentar este curso , perceber e atentar para relevância , de temas que não faziam parte, em profundidade, de minha vida.

Motores à combustão estão a nossa volta no dia a dia, e em sua maioria utilizam sistemas de controle de combustível eletrônico. Estes sistemas sendo tão abundantes, são alvo de estudos constantes para seu aperfeiçoamento, buscando menor consumo, e baixo custo de fabricação, desta forma se faz necessário um sistema didático que facilite o entendimento do funcionamento de uma injeção eletrônica permitindo a analise de seu funcionamento e alteração de parâmetros.

Utilizando-se de uma bancada de testes que contem a simulação dos principais componentes de uma injeção, e de uma interface com o usuário através de um computador que permita a visualização de parâmetros, tais como rotação do motor, freqüência de abertura dos bicos, etc, bem como sua alteração.

Palavras chaves: Bancada de testes, sistema didático, interface com computador.

Engines are our return in the day the day, and in its majority they use systems of electronic fuel injection control. These systems being so abundant, are under constant studies for its perfectioning, searching for less evel, and low cost of manufacture, in such a way becomes necessary a didactic system that facilitates the agreement of the functioning of an electronic injection allowing analyzes it of its functioning and alteration of parameters. Using itself of a group of benches of tests that will count the simulation of the main components of an injection. E of an interface with the user through a computer that allows to the visualization of parameters such as rotation of the engine, frequency of opening of the peaks, tc, as well as its alteration.

keywords: Table of tests, didactic system, interface, computer.

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO

O projeto visa criar uma ferramenta didática para o estudo do funcionamento de um sistema de injeção de combustível, para motores a combustão interna.Tal ferramenta propicia ao usuário a visualização das diversas partes do sistema de injeção interagem, de forma a controlar a quantidade de combustível a ser dosada.

A ferramenta é constituída de um software que mostra gráficos da rotação do motor, freqüência e tempo de abertura dos bicos, assim como permite a alteração da seqüência em que os bicos abrem.

Este software comunica-se com uma bancada de testes, que é constituída de uma bomba de combustível, quatro bicos injetores de combustível, leds para a visualização do ponto de ignição, potenciômetro para controle de rotação de um motor DC que fornecera a rotação para um disco encoder, simulando o leitor de ponto do motor, e ainda um potenciômetro para simular a variação de CO2 emitido.

Esta bancada é controlada por um micro-controlador que por sua vez comunica-se com o computador.

Este projeto visa auxiliar no entendimento sobre o funcionamento de um sistema de injeção eletrônica, o qual se mostra de grande importância, tendo em vista que ao visualizar e manusear à bancada, facilita o processo se compreensão e assimilação, por parte do operador.

CAPÍTULO 2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 – Histórico

No princípio do século X surgiram os primeiros automóveis; assim como a maioria dos automóveis dos dias de hoje, estes eram movidos por motores de combustão interna, da mesma forma os combustíveis utilizados eram líquidos altamente inflamáveis como o álcool e a gasolina.Tendo em vista a parte que compõe a mistura usada na admissão, dois sistemas predominaram o modo em que a mistura de ar- combustível é preparada.

Os carburadores são dotados de uma válvula que regula a quantidade de mistura que entra no motor, e um tubo de Venturi, que faz com que o combustível se junte ao ar simplesmente, pelo fato de que o tubo de Venturi gera uma redução da pressão no seu interior com a passagem de ar, que se dá com o movimento de admissão do cilindro, o que faz o combustível ser sugado para dentro do motor naturalmente.

Temos os sistemas de injeção eletrônica, estes surgiram como sucessor dos carburadores entre as décadas de 50 e 60, contudo somente nos anos 80, este sistema apesar de mais preciso, veio a ser usado em grande escala pelas montadoras de veículos, devido a um fator predominante: a diminuição do custo dos componentes eletrônicos.

Atualmente a injeção eletrônica vem ganhando terreno, levada por um fator predominante; a redução no desperdício de combustível, o que leva a outros dois resultados muito interessantes: a redução no consumo de combustível, e a redução de gases poluentes.

Redução do consumo: os combustíveis fósseis provenientes do petróleo estão se esgotando tendo até mesmo data marcada para o seu fim em alguns países do Oriente Médio. Estes fatores aliados a outro fazem com que o preço do combustível aumente cada vez mais, este é o motivo preponderante para a necessidade de sistemas que economizem combustível tais como as injeções eletrônicas .

Redução da emissão de gases poluentes: Durante a queima dos combustíveis, basicamente são liberados na atmosfera dois gases : o monóxido de carbono e o dióxido de carbono, sendo o monóxido de carbono o mais poluente.Pois, numa atmosfera rica em monóxido

estufa que vem aquecendo o planeta

de carbono, a hemoglobina combina-se com esse gás formando um composto estável. Esta reacção é irreversível. Assim, a hemoglobina fica bloqueada e deixa de fazer o transporte do oxigénio e do dióxido de carbono, podendo levar à morte por asfixia. O uso da injeção eletrônica reduz magnificamente a emissão do monóxido de carbono (esse gás e gerado principalmente pelo excesso de combustível administrado na mistura), e ainda reduz a emissão de dióxido de carbono que apesar de menos poluente é um dos principais causadores do efeito

equilíbrio de injeções eletrônicas para estes

Para o estudo sobre o correto funcionamento, de um sistema de injeção eletrônica, e aperfeiçoamento dos seus parâmetros, que fazem com que os inúmeros benefícios para os cidadãos, possam ser maximizados, sistemas de análise eletrônico do funcionamento dos sistemas de injeção, são a cada dia mais necessários. Para a correta calibração e aferição para um perfeito funcionamento, tendo em vista que como os motores são influenciados por incontáveis variáveis torna-se difícil precisar o comportamento de consumo (combustível / ar variando em relação ao tempo e a rotação do motor). Assim sendo, este sistema didático de injeção eletrônica torna-se de suma importância tanto para instituições de ensino que formam novos profissionais, como para empresas que desenvolvem injeções eletrônicas, para que possam estudar, o comportamento de novos motores, para a correta confecção de modelos baratos de bom 2.2 - Funcionamento de um motor:

Basicamente os motores de combustão interna em sua maioria são dotados de um sistema de cilindros, os quais atuam como se fossem êmbolos de seringa de injeção, ligados por suas hastes a uma manivela (Figura 1), ao se girar a manivela tem inicio o primeiro estagio admissão (Figura 2), no qual o cilindro desce aspirando de uma mistura composta de ar (O2) e combustível, controlado por válvulas a câmara e selada, dando inicio ao segundo estágio, compressão (Figura 3), estagio onde o embolo e impulsionado para cima comprimindo a mistura, ao chegar ao ponto máximo de compressão, neste momento uma peça chamada de vela gera uma centelha elétrica dando inicio a terceiro estágio, combustão(Figura 4), estágio caracterizado pela queima dos gases da mistura, que foi iniciada pela centelha gerada pela vela, a queima dos gases faz com que estes se expandam impulsionando o embolo de volta ao pondo mais baixo, neste momento tem inicio o quarto e ultimo estagio a exaustão(Figura 5) dos gases queimados compostos basicamente de CO2, O2, H2O; o cilindro e impelido para cima, expulsando os gases para fora do cilindro. De forma simples estes são os 4 estágios de um motor 4 tempos que tem este nome devido ao número de estágios que compõem seu funcionamento.

Figura 1 – Modelo motor a combustão http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/segunda_lei/segunda_lei.html [10/06/2007]

Figura 2 – Motor Estagio Admissão http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/segunda_lei/segunda_lei.html [10/06/2007]

Figura 3 - Motor Estagio Compressão http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/segunda_lei/segunda_lei.html [10/06/2007]

Figura 4 – Motor Estágio Combustão http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/segunda_lei/segunda_lei.html [10/06/2007]

Figura 5 – Motor Estágio Exaustão http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/segunda_lei/segunda_lei.html [10/06/2007]

2.3 – Teoria do Hardware 2.3.1 - Micro controlador:

Micro controladores são circuitos integrados (CI), que contem a mesma estrutura interna básica que de um PC (Computador Pessoal), mas em proporções reduzidas.

Estes dispositivos possuem memória de programa, memória RAM, processador, e ainda algumas outras facilidades tais como, conversores A/D e geradores de PWM.

São muito úteis nos casos em que se necessita de algum tipo de processamento rápido diretamente no circuito.

projeto

No caso do nosso simulador de injeção eletrônica, será muito útil, pois realizara muitos processos tais como: comunicação serial, assim como controle dos subsistemas que compõe este

O Microprocessador: PIC 16F877A, versátil e cheio de recursos. É um eficiente microcontrolador da família 16f fabricada pela (Microchip), oferecendo bons recursos para aplicações de controle.

Possui as seguintes características:

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