Diagnóstico do Sistema Eletrônico utilizando grandezas elétricas e instrumentos de medição

Dando continuidade aos métodos e técnicas de diagnóstico abordados na edição de setembro deste jornal na coluna consultor OB, vamos neste artigo explorar os sistemas eletroeletrônicos automotivos. Destacando as técnicas de diagnósticos que irão facilitar a vida do reparador na solução de falhas presentes no sistema de injeção eletrônica de combustível, utilizando-se para isso do multímetro automotivo com suas funções especificas para esta aplicação.

1. Sistema de Injeção eletrônica de combustível - O sistema de gerenciamento eletrônico de motores, também conhecido como “sistema de injeção eletrônica”, tem a função de dosar a quantidade ideal de combustível para a quantidade de ar admitido pelo motor, buscando sempre a relação estequiométrica da mistura ar/combustível, necessária aos diversos regimes de funcionamento do motor.

O sistema é basicamente constituído por:
Sensores: são componentes, distribuídos pelo motor, que transformam sinais físicos em sinais elétricos enviados para a Central de Injeção que, por sua vez, verifica constantemente as diversas informações instantâneas sobre as condições de funcionamento do motor;

Central de Injeção: processa os dados recebidos, funcionando como o “cérebro” do sistema e fazendo todo o gerenciamento e controle de funcionamento do motor;
• Atuadores: são componentes que transformam os sinais elétricos de comando da Central de Injeção em ações de controle, buscando, assim, o funcionamento do motor da forma mais adequada possível.

A figura 1 mostra esquematicamente o funcionamento do sistema de injeção eletrônica.

O sistema de injeção eletrônica de combustível dos veículos divide-se em três etapas de funcionamento que são:
• Etapa 1 - Informações dos sensores (sinal de entrada)
• Etapa 2 - Decisão (comando)
• Etapa 3 - Trabalho (sinal de saída para os atuadores)

A figura 2 exibe o diagrama em bloco do sistema.

2. Testes nos componentes de controle do sistema de Injeção Eletrônica
2.1 Relé - Nos sistemas de injeção eletrônica de combustível são utilizados relés ou interruptores magnéticos que agem como dispositivos de economia, funcionalidade e segurança. Tem a função de realizar o acionamento de componentes elétricos que necessitam de uma corrente elétrica considerável para seu funcionamento como por exemplo, a bomba de combustível. Possui normalmente quatro pontos de ligação, sendo dois para a corrente de comando (linhas 85 e 86) e dois para a corrente de trabalho (linhas 30 e 87). A figura 3 mostra o relé com seus pontos de ligação.

Para a realização do teste do relé é necessário a utilização do multímetro na escala de resistência elétrica, também conhecido como ohmímetro, nome dado devido a sua unidade de medida (ohm). Para tanto deve-se, primeiramente, tomar o cuidado de desenergizar ou remover o objeto do circuito. O componente a ser medido jamais poderá ser conectado ao ohmímetro se estiver sob tensão, caso contrário esse ato trará sérios danos ao seu equipamento.

Em seguida deve-se selecionar a chave rotativa do multímetro em uma das posições Ω (200Ω, 2kΩ, 20kΩ, 200kΩ, 20MΩ) e inserir a ponta de prova preta no terminal COM e a ponta de prova vermelha no terminal VΩmA e, finalmente, estas pontas nos pinos 85 e 86 do relé a ser testado.

A figura 4 exibe a utilização do ohmímetro na medição da resistência elétrica da bobina do relé.

Os valores encontrados nesta medição devem ser comparados com a literatura técnica ou manual de reparação do veículo, entretanto, caso o reparador não disponha desta informação poderá utilizar os valores a seguir, apenas como referência, podendo estes valores mudarem de acordo com os sistemas utilizados por cada fabricante.

Se os valores encontrados estiverem entre 55 Ω e 120 Ω, indica que a bobina do relé está em bom estado. Contudo, para que o teste do relé seja conclusivo neste devem ser testados também os contatos da corrente de trabalho, ou seja, a continuidade dos contatos entre os pinos 30 e 87, como o mostrado pela figura 5.

Ligados desta forma os contatos entre os pinos 30 e 87 serão fechados e a lâmpada neste momento deverá acender, mostrando que o relé está em perfeito estado, caso contrário o relé deverá ser substituído.

Após realizado o diagnóstico no qual se constatou que o relé está funcionando perfeitamente no teste de bancada, mas ao ser inserido novamente na central de distribuição elétrica do veículo ele não funciona, é necessário realizar, dentre outros testes, o de eficiência de aterramento da central a fim de garantir que o relé está recebendo o sinal negativo para energizar a sua bobina. A figura 6 e 7 exemplifica a realização deste teste.

Na figura 6 vemos que a ponta de prova azul está numa de suas extremidades ligada ao terminal COM do multímetro e em sua outra extremidade no cabo negativo da bateria. A ponta de prova amarela no terminal VΩmA do multímetro. Já na figura 7 vemos que a outra extremidade da ponta de prova amarela está ligada no contato de um dos pinos do relé que deverá receber sinal negativo para que seja criado o campo eletromagnético no mesmo e, desta forma, fechar os contatos entre os pinos 30 e 87.

Se ao realizar a medição o reparador encontrar um valor inferior a 2 Ω é sinal que o aterramento está eficiente, bem como o condutor que leva esse sinal negativo à central de distribuição elétrica está em bom estado.

2.2 Sensores - Para a realização destes testes foram utilizados os sensores de pressão absoluta do coletor de admissão (MAP); sensor de massa e temperatura do ar (MAF) e aquecedor da sonda lambda – sensor de oxigênio localizado antes do catalisador.

O sensor de pressão absoluta, localizado no coletor de admissão, é um componente que mede e fornece leitura da pressão no coletor de admissão para o cálculo dos mapas de avanço de ignição e injeção de combustível.

A figura 8 mostra o sensor MAP posicionado no coletor de admissão.

Os testes realizados neste sensor foram os seguintes:
Teste do sinal de alimentação (pino 1) - O valor de tensão encontrado deve está em torno de 5 volts.

A figuras 9 e 10 exibem, respectivamente, os pontos de medição e valor mostrado no multímetro.

Na figura 9 observamos que a ponta de prova amarela está ligada ao pino 1 do conector do sensor para captar a alimentação elétrica proveniente da central de injeção eletrônica e, em sua outra extremidade está ligada ao terminal VΩmA do multímetro. A ponta de prova azul está numa de suas extremidades ligada ao terminal COM do multímetro e em sua outra extremidade no cabo negativo da bateria conforme mostra a figura 10.

Teste do sinal massa do sensor (pino 2) - Para realizar o teste o reparador deve colocar o multímetro na escala de resistência elétrica e realizar a medição entre o pino 2 no conector do sensor e terminal massa da bateria. O valor encontrado deve ser inferior a 2 Ω.

As figuras 11 e 12 mostram, respectivamente, o valor encontrado no display do multímetro e o ponto de medição no conector do sensor. 

Teste do sinal de saída do sensor para a central de injeção (pino 3) - Com a chave de ignição ligada, ponta de prova amarela ligada ao terminal VΩmA do multímetro e sua outra extremidade no pino 3 do conector do sensor. Ponta de prova azul ligada ao terminal COM do multímetro e a outra extremidade em um ponto massa do motor ou cabo negativo da bateria. Os valores encontrados devem ser comparados com tabelas fornecidas pelos fabricantes dos veículos. Entretanto, caso o reparador não disponha destas informações poderá utilizar os valores a seguir, apenas como referência, podendo estes valores mudarem de acordo com os sistemas utilizados por cada fabricante.

Com o motor ligado, o valor de resposta do sensor deve variar de 0,5 volts a 4,5 volts dependendo do regime de funcionamento do motor se em marcha lenta, carga parcial ou em plena carga. As figuras 13 e 14 mostram, respectivamente, o valor encontrado no display do multímetro e o ponto de medição no conector do sensor.
O sensor de massa e temperatura do ar (MAF) mede a quantidade de ar que flui através da borboleta e é enviado ao coletor de admissão.

Esses sensores fazem leitura de duas importantes funções para o cálculo dos mapas de avanço da ignição e injeção de combustível. No medidor do fluxo de massa de ar, existe um fio aquecido de platina que está exposto ao fluxo de ar de admissão.

Ao aplicar uma corrente elétrica específica ao fio, a unidade de controle do motor o aquece até certa temperatura. O fluxo de ar esfria tanto o fio quanto o termistor interno, alterando sua resistência. Essa variação causa uma proporção em tensão que a unidade de controle do motor usa para calcular a massa de ar de admissão.

A figura 15 e 16 exibe o sensor de massa e temperatura do ar (MAF).

As figuras 17 e 18 mostram a posição do sensor MAF no duto de entrada de ar e seu conector, respectivamente.
Para medir a tensão de alimentação do sensor de massa de ar e temperatura do ar de admissão e resposta do sensor, proceda da seguinte forma:

Com o contato da ignição ligada (motor desligado) e multímetro na escala de tensão elétrica DC, meça a tensão de alimentação do sensor MAF através do pino 3 de seu conector em relação ao ponto massa ou negativo da bateria. O valor encontrado deve ser igual à tensão da bateria. As figuras 19 e 20 mostram a tensão vista no multímetro e o ponto de medição no conector do sensor, respectivamente.

Ainda com a ignição ligada e motor desligado coloque a ponta de prova do multímetro no pico 5 do conector do sensor, a alimentação do sensor de temperatura deve ser de aproximadamente 5 volts. As figuras 21 e 22 mostram, respectivamente, o valor exibido no multímetro e o ponto de medição no conector do sensor.

Para se verificar o sinal de resposta do sensor devemos continuar com a ignição ligada, motor desligado. Com o conector instalado no sensor e o multímetro na escala de frequência em Hertz (HZ). Com a ponta de prova no pino 1 do conector verificar se o valor de frequência exibido pelo multímetro em relação ao negativo ou massa da bateria fique próximo de 1.8 KHz e com o motor em funcionando, em marcha lenta, esse valor fique próximo de 2.2 KHZ, como mostram as figuras 23 e 24, respectivamente.

Medição da resistência elétrica do aquecedor da sonda lambda - A figura 25 exibe o posicionamento da sonda lambda pré-catalisador, que é responsável por analisar a mistura ar/combustível A/F, de forma a obter um maior controle de emissões de poluentes.

Para a realizar a medição da resistência elétrica, desconecte o conector do sensor, insira as pontas de prova nos pinos 3 e 4.

O valor encontrado deve estar em torno de 16 ohms. A figura 26 exibe os pontos de medição e o valor mostrado no multímetro.

Agora com o multímetro na escala de tensão elétrica DC, meça no conector do sensor através do pino 4 a tensão de alimentação da resistência de aquecimento da sonda lambda em relação ao negativo da bateria, o valor encontrado deve ser igual à da tensão de bateria.  As figuras 27 e 28 mostram, respectivamente, o valor apresentado no multímetro e o ponto de medição.

Dessa forma, observamos que o multímetro automotivo é uma ferramenta fundamental para a realização de diagnósticos de falhas nos sistemas eletroeletrônicos automotivos. Possibilita ao reparador visualizar, interpretar e analisar a alimentação e sinais dos sensores, assim como a eficiência dos pontos de aterramento do veículo, garantindo, desta forma, confiabilidade e eficiência no procedimento de diagnóstico.