Parte 3 - Sistemas realimentados e o controle em malha fechada

Na edição anterior foi analisada a aplicação do conceito de controle em “malha fechada” ao ajuste da mistura em motores de ciclo Otto. Dando continuidade, a presente matéria, elaborada com informações retiradas dos livros “Controle Integrado do Motor” e “Diagnóstico Automotivo Avançado”, tem por objetivo apresentar a aplicação de tais conceitos ao controle da marcha lenta e ao ajuste do avanço da ignição.

Lembrar que o conhecimento da operação dos sistemas controlados em malha fechada (ou circuito fechado) é de fundamental importância para o diagnóstico de sistemas de injeção/ignição e de forma geral, para todos os sistemas de eletrônica embarcada.

Foi o advento dos sistemas eletrônicos digitais, que permitiu o controle em malha fechada (circuito fechado) da quase totalidade das funções de controle do motor e dos sistemas de emissões.

Controle da marcha lenta em malha fechada
Os sistemas digitais permitem o controle da rotação de marcha lenta em circuito fechado, ou seja, não há necessidade de nenhum dispositivo de ajuste da marcha lenta, externo ou manual. A UC recebe o sinal do sensor de rotação e automaticamente aciona o atuador de controle da marcha lenta, a fim de corrigir qualquer desvio da rotação com relação ao valor especificado.

Figura 1

Basicamente existem duas maneiras de atingir tal objetivo:
a. Controlando o fluxo de ar que passa por um desvio (by-pass) entorno da borboleta. Este controle pode ser feito com Motor de Passo, Válvula Solenóide ou Válvula Rotativa.

b. Controlando mecanicamente a abertura da válvula de aceleração (borboleta). Neste sistema, um motor de corrente contínua estende ou retrai um parafuso que se constitui no batente da borboleta.
A figura 1 mostra os dispositivos de controle utilizados no ajuste da marcha lenta em motores de ciclo Otto.

Quando a UC detecta a condição de motor acelerado (fora da marcha lenta), ajusta o dispositivo para uma rotação superior à da marcha lenta, com o objetivo de permitir uma desaceleração gradual.

Ajuste da rotação de marcha lenta através do Avanço da Ignição
Na marcha lenta, há fatores, de variação rápida, que afetam a sua estabilidade. Por exemplo, variações ciclo-a-ciclo, no teor da mistura, provocam variações de torque que não podem ser compensadas com os dispositivos mecânicos acima mencionados. Neste caso, resulta difícil antecipar qual deverá ser a movimentação do dispositivo de controle para estabilizar a rotação. A haste de um motor de passo, por ser um dispositivo mecânico pode demandar uma ou duas rotações do motor, para ser posicionar.

Figura 2

É neste ponto que o ajuste da marcha lenta através da modificação instantânea do avanço, se apresenta como solução, já que, com este mecanismo, a rotação pode ser ajustada rapidamente, em um intervalo da ordem de algumas dezenas de graus de giro do virabrequim.
Além de servir como mecanismo de estabilização, o controle da rotação através do ajuste do avanço, contribui para a economia de combustível e diminuição das emissões. Isto, porque possibilita o funcionamento estável do motor, com rotação de marcha lenta menor e mistura levemente pobre.
A figura 2 mostra como exemplo, uma configuração similar a dos sistemas EEC-IV ou Multec 700 TBI, com o sensor de rotação instalado no distribuidor.

Assim:
1) A UC ajusta o dispositivo de controle com o valor armazenado na memória, que é o mais apropriado às condições de funcionamento, e confirma a ação verificando o valor recebido do sensor de rotação.
2) Com a informação do sensor, a UC ajusta o avanço para estabilizar a rotação.

Controle do avanço da ignição em malha fechada
Em todo sistema de injeção/ignição digital, é a UC que determina o valor do avanço para cada cilindro e para cada ciclo de ignição.
O controle do avanço pode ser realizado em malha aberta ou fechada. Para que possa ser feito em malha fechada (circuito fechado), é necessária a presença no sistema, do sensor de detonação KS (fig. 3). Não existindo tal sensor, o controle do avanço só pode ser feito em malha aberta.

Detonação
O fenômeno de detonação ocorre dentro da câmara de combustão e se caracteriza pelo aumento excessivo e brusco da pressão na mesma, ainda quando o pistão não atingiu o ponto morto superior.
O aumento da pressão acarreta a elevação da temperatura interna da câmara. Se repetido com certa freqüência, o fenômeno de detonação pode provocar danos irreversíveis.

No caso de aparecimento de detonação, a correção (atraso do ponto) é aplicada no cilindro que apresenta o fenômeno.
A cada ciclo de ignição com detonação, o avanço é diminuído de aproximadamente 1 a 2 graus até o desaparecimento da mesma.
Nesse momento, a UC entra na fase de espera, na qual o valor do avanço aplicado permanece inalterado por um período de 40 a 100 ciclos de ignição. Após este período, a UC passa a aumentar o avanço a cada ciclo, no sentido de aproximar-se novamente, ao valor ideal indicado no mapa, para aquelas condições de funcionamento do motor.
O procedimento de controle do avanço acima descrito é aplicado, somente, naqueles cilindros que apresentam detonação.