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Como identificar se o problema é mecânico ou eletroeletrônico, o que devemos fazer? (equipamentos úteis, os testes e procedimentos realizados)

Vamos apresentar de forma simples e didática quais os equipamentos podem ser utilizados, os testes e procedimentos realizados, a fim de identificar se a falha é mecânica ou eletroeletrônica.

Por Laerte Rabelo

Olá, caros leitores! Dando continuidade ao estudo e análise de falhas nos sistemas eletromecânicos que compõem o veículo, vamos nesta matéria abordar o funcionamento os tipos e as características de dois importantes componentes do sistema de admissão de ar: corpo de borboleta e pedal do acelerador.  

Apresentaremos, em detalhes, as técnicas e estratégias de diagnóstico, assim como a utilização do osciloscópio para nos auxiliar na determinação da causa das anomalias presente nestes componentes de forma rápida e assertiva através da captura e interpretação dos sinais emitidos. 

CORPO DE BORBOLETA 

 Nos motores ciclo Otto, o corpo de borboleta comanda a aceleração do motor, mediante abertura e posterior aumento da massa de ar admitida, de acordo com a atuação do condutor no pedal do acelerador.  

Atualmente, nos sistemas de gerenciamento dos motores, temos a utilização do corpo de borboleta do tipo motorizado, denominado sistema “drive by wire” que traduzindo para o português significa sistema dirigido (controlado) por fio.  

A borboleta motorizada é comandada diretamente pelo módulo de controle do motor, conforme solicitação do motorista, através do pedal do acelerador, e pelos sinais recebidos dos demais sensores do sistema, seguindo os mapas de acionamento gravados na memória do módulo do motor.

A gestão da abertura da borboleta acontece por intermédio de um motor elétrico de comando eletrônico em função da solicitação do pedal do acelerador, e a posição da borboleta é controlada pelo módulo do motor. Desta forma, o motor de corrente contínua integrado ao corpo de borboleta e comandado pelo módulo de controle do motor com sinal PWM (Modulação por Largura de Pulso), variando a abertura da borboleta de acordo com a solicitação do condutor. 

Sensor de posição da borboleta de aceleração (TPS) -  Este sensor transmite, sob forma de tensão, um sinal analógico à Unidade de Comando do Motor, informando-a sobre o ângulo e a velocidade de abertura ou de fechamento da borboleta. O sensor de posição da borboleta de aceleração (Thottle Position Sensor – TPS) é um potenciômetro contido em um invólucro plástico.      

FUNCIONAMENTO 

O cursor desse sensor, fixado no corpo de borboleta, é acionado mecanicamente por uma alavanca ou diretamente por uma extremidade do eixo da borboleta de aceleração. A unidade de comando do motor aplica uma tensão de referência na entrada desse potenciômetro, normalmente de 5 Volts. A tensão na saída, levantada no cursor, varia proporcionalmente com a abertura da borboleta. 

Assim, observando o sinal deste sensor com um osciloscópio podemos avaliar seu estado mudando a posição da borboleta e analisando se o sinal emitido varia à medida que movimentamos seu cursor. (Fig.4)  

Para se realizar um diagnóstico deste sensor devemos observar atentamente cada ponto do sinal, a fim de identificar alguma deformação ou anormalidade. Desta forma, para ilustrar um caso em que o proprietário de um veículo Celta relatou falha nas acelerações vamos exibir o sinal emitido pelo sensor defeituoso causador da anomalia. 

Nota-se claramente uma deformação na parte inferior do sinal do sensor. Ao substituí-lo o veículo voltou a funcionar normalmente.  

Com a necessidade de um maior controle do nível de emissão de poluentes, houve a necessidade de um melhor monitoramento na identificação da posição da borboleta, desta forma, foi adicionado mais um sensor de posição.  

Internamente, existem agora 2 potenciômetros que identificam a posição da borboleta para o módulo do motor. 

A tensão de saída do potenciômetro P1 varia de 0V a 5V quando a borboleta é aberta.  Já o valor de tensão do potenciômetro P2 varia de 5V a 0V quando a borboleta é aberta. A qualquer instante, se o valor de P1 for somado ao valor da tensão de P2, o resultado será 5V. 

Para confirmar que o corpo de borboleta respondeu ao comando do módulo de controle do motor devemos visualizar o sinal emitido pelos sensores para confirmar sua plausibilidade, ou seja, a correta relação entre seus sinais.

  Observem que o somatório do valor de tensão emitido pelos sensores em qualquer ponto do gráfico é igual a 5V. Para facilitar a confirmação desta somatória sem precisar analisar ponto a ponto, alguns osciloscópios trazem em seu software duas funções que auxiliam bastante o técnico: a primeira é conhecida como inversão de sinal, ou seja, permite que o sinal analisado seja invertido na tela. Como neste caso específico dos sensores de posição da borboleta há uma relação de espelhamento entre eles, ao se realizar a inversão do sinal de um potenciômetro ele será projetado sobre o outro, assim, o técnico avalia rapidamente se há uma falha ou não em um ou nos dois sensores. A segunda é chamada função matemática, como o seu próprio nome sugere esta função possibilita a realização de diferentes operações matemáticas como soma ou subtração, por exemplo, entre dois canais distintos, a fim de verificar a legitimidade da relação entre eles. 

Na figura 9 temos em destaque o canal que foi invertido, a sobreposição entre os canais e, finalmente a função matemática, que juntas confirmam a qualidade e plausibilidade do sinal emitido pelos dois sensores de posição.  

 A fim de exemplificar um caso no qual um dos sensores apresenta falha em seu funcionamento, irei utilizar um caso cedido gentilmente pelo amigo reparador Sidney Winck, em que um Fiat Tipo equipado com um motor 1.6 apresentava falhas nas acelerações. O técnico, de posse do osciloscópio, captou os sinais dos dois potenciômetros obtendo os seguintes sinais.

Ao analisar o sinal emitido pelos sensores, Sidnei identificou rapidamente a falha em um dos potenciômetros. Após sua substituição o veículo voltou a funcionar normalmente. 

Novas Tecnologias de sensores de posição da Borboleta - Atualmente, alguns veículos estão equipados com corpo de borboleta com sensores de posição segundo o efeito HALL, também conhecido como Contatct Less, traduzindo para o português significa sem contato físico.  

O modelo Contact Less não possui o contato físico. A medição se dá mediante a variação de campo magnético. Com isso, obtém-se maior precisão e durabilidade do componente, observe que os sinais emitidos são um igual ao outro. 

Sensor de posição do Pedal do Acelerador - O sensor de posição do pedal do acelerador, localizado no próprio pedal, é utilizado pelo módulo do motor para reconhecer a demanda de torque por parte do condutor do veículo quando o pedal é pressionado. 

Geralmente, o sensor é constituído por um invólucro fixado ao suporte do pedal do acelerador, no interior do qual, em posição axial, está colocado um veio ligado a dois potenciômetros integrados: um principal e um de segurança. Esses potenciômetros enviam ao módulo do motor os sinais que são proporcionais ao torque solicitado pelo condutor (sinais proporcionais à posição do pedal do acelerador). 

A tensão de saída do potenciômetro P1 varia de 0V a 5V, dependendo da posição do pedal do acelerador. Já o valor de tensão de saída do potenciômetro P2, que também varia em função da posição do pedal, geralmente tem o valor instantâneo igual a metade do valor de tensão de saída do potenciômetro P1. É essa característica que aumenta o nível de confiabilidade da informação gerada pelos potenciômetros. 

Temos o sinal emitido pelos potenciômetros P1 e P2 de um veículo em perfeito funcionamento. Observe que as medidas em destaque exibidas pelo osciloscópio confirmam o bom funcionamento dos dois sensores de posição do pedal. 

Amigos reparadores, chegamos ao fim de mais uma matéria na qual procuramos familiarizá-los com os principais componentes do sistema de admissão de ar, a fim de auxiliá-los no diagnóstico de falhas, assim como mostrar os diferentes tipos, princípio de funcionamento e as novas tecnologias aplicadas aos sensores de posição. Sucesso a todos! - Até a próxima 

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