Corpo de borboleta de acionamento eletrônico e acelerador com sensor de posição hall

Os controles eletrônicos do motor envolvem vários componentes e nesta matéria vamos abordar o sistema de controle de aceleração.

1. Corpo de borboleta Motorizado

Nesse tipo de sistema, O ECM (5) detecta a abertura (extensão pressionada do pedal) do pedal do acelerador com base na tensão do sinal do sensor da posição do pedal do acelerador (APP) (1), e, usando esses dados e a condição de operação do motor, calcula a abertura ideal da válvula borboleta. 

Por outro lado, detecta a abertura da válvula borboleta com base na tensão do sinal do sensor de posição da borboleta (3) inclusa no corpo da válvula (2) e a compara com a abertura ideal da válvula calculada acima.

Quando houver uma diferença entre elas, o ECM controlará a taxa de trabalho (100% – 0%) de acordo com tal diferença para acionar o atuador da borboleta (motor) (4) incluso no corpo da válvula borboleta. 

Quando não houver diferença, o ECM controlará a taxa de trabalho em cerca de 15% para manter a abertura da válvula. Desta forma, a válvula (17) é aberta e fechada para obter a abertura ideal.

Neste sistema, como o sensor de posição da borboleta e o sensor de posição do pedal do acelerador (APP) têm 2 sensores (principal e sub) cada, assegura-se um controle e detecção de anormalidades altamente precisos.

Além disso, quando o ECM detecta alguma anormalidade no sistema, ele desliga o relé de controle do atuador da borboleta (8) para parar o controle do atuador desta.

Quando o relé de controle do atuador da borboleta é desligado, a válvula borboleta fica fixada em abertura de aproximadamente 7 graus da sua posição totalmente fechada (abertura-padrão) pela força da mola de retorno e da mola de abertura inclusa no corpo da borboleta.

Este corpo não é equipado com válvula de IAC para controle da marcha lenta. 

O controle da marcha lenta é feito através do atuador da borboleta, que abre/fecha a válvula borboleta.

A figura 1 mostra de forma didática o funcionamento desse sistema.

O corpo da borboleta consiste principalmente no motor da borboleta, sensor de posição, mola de retorno e engrenagens.

O sensor de posição da borboleta é do tipo de não-contato, empregando CI de efeito HALL.

Um par de suportes e um par de ímãs permanentes giram juntos com a válvula borboleta.

O estator e o CI HALL são fixados na tampa.

O motor da borboleta é tipo DC e incorporado ao corpo da borboleta.

O motor borboleta controla de modo preciso a posição da válvula borboleta via engrenagem intermediária, de acordo com o sinal enviado do ECM.

A figura 2 apresenta os principais componentes internos do corpo de borboleta. 

Já a figura 3 exibe em detalhes os componentes de um corpo de borboleta eletrônico desmontado.

Como mostra a figura 3, o estator é fixado na tampa.

O suporte e o ímã permanente giram juntos com o eixo da válvula borboleta.

O Circuito integrado de efeito HALL gera tensão proporcionalmente ao fluxo magnético que penetra pela ponta.

[a] quando a válvula borboleta está completamente. O fluxo magnético que penetra pela ponta do CI é mínimo, resultando em mínima tensão de saída.

[b] quando a válvula borboleta está completamente.

O fluxo magnético que penetra pela ponta do IC é máximo, resultando em máxima tensão de saída.

A figura 4 mostra detalhes do funcionamento da válvula borboleta.

Quando nenhuma força é aplicada ao eixo da válvula borboleta, ela ficará aberta em 7 graus.

Quando uma força em sentido anti-horário é aplicada à engrenagem da válvula borboleta, a parte chanfrada da engrenagem da válvula entra em contato com o parafuso limitador. 

Esta é a posição “completamente fechada”. 

O parafuso limitador se encaixa de modo preciso (há um orifício hexagonal na cabeça do parafuso).

As figuras 5 e 6 mostram o corpo de borboleta em 7 graus e 0 graus, respectivamente. 

A figura 7 mostra a posição do meio do corpo de borboleta. 

Já a figura 8 exibe a posição totalmente aberta do corpo de borboleta. 

1.1 Precauções no serviço de montagem do corpo da borboleta elétrica

ADVERTÊNCIA - Jamais toque a válvula borboleta com o dedo enquanto a chave de ignição estiver ligada (posição ON) e o pedal do acelerador estiver pressionado. Caso contrário, poderão ocorrer ferimentos resultantes da compressão do dedo entre a válvula borboleta e a carcaça do corpo.

CUIDADO - Não exponha o conjunto do corpo da borboleta elétrica a choque excessivo, tal como queda. Se o conjunto do corpo dela elétrica houver sido exposto a choque excessivo, ele deverá ser substituído.

Tome cuidado para não permitir a entrada de material estranho (como poeira e/ou partículas metálicas) dentro da carcaça do corpo da borboleta e/ou na válvula borboleta. Caso contrário, a válvula ficará presa.

Não aplique força de movimentação excessiva na válvula borboleta para verificar sua operação e/ou o funcionamento do sensor TP.

1.2 Diagrama Elétrico do Corpo de Borboleta Motorizado

A figura 9 exibe os componentes, cores dos fios e função de cada pino do módulo de injeção para o controle do atuador e para os sensores de posição da borboleta motorizada.

Nesse exemplo, o transistor de potência é alimentado pela tensão de bateria via relé de controle do atuador da borboleta.

A bobina do relé de controle é energizada quando o relé principal é ligado.

1.3 Oscilograma de referência da Borboleta Motorizada

A figura 10 exibe um exemplo de sinal de controle da borboleta motorizada.

Já a figura 11 exibe as ondas de referência dos sensores de posição da borboleta.

2. Sensor do Pedal do Acelerador do tipo Hall

O sensor da Posição do Pedal do Acelerador (sensor APP) é montado no conjunto do pedal do acelerador e detecta a posição do acelerador. Um tipo não-contato é usado, empregando elementos indutivos. 

Um sistema de trilha dupla garante uma detecção precisa e uma função confiável. O ECM recebe o sinal deste sensor e controla o atuador da válvula borboleta.

A parte de detecção consiste nos seguintes elementos:

-Cursor fixado no pedal do acelerador;

-CPU em placa de circuito impresso fixada na carcaça do sensor;

-Bobina transmissora;

-3 bobinas receptoras U1, U2 e U3.

O cursor se move junto com o pedal do acelerador. 

Conforme o cursor se move, o campo magnético varia e a corrente gerada nas bobinas receptoras também varia.

A CPU calcula a corrente que flui através de U1, U2 e U3 para emitir diferentes sinais (principal e sub) ao ECM.

A figura 12 apresenta detalhes do circuito de detecção da posição do pedal do acelerador.

2.1 Diagrama elétrico do sensor de posição do pedal do acelerador.

A figura 13 exibe de forma didática os componentes, cores de fios e identificação dos pinos do módulo de controle do motor.

2.2 Oscilograma de referência dos sensores do pedal do acelerador

A figura 14 exibe um exemplo de plausibilidade entre os sensores de posição do acelerador APP1 e APP2.

Até a próxima!!!