Tablolama Yazılımı (MS Excel) ile Tablo ve Grafik

A evolução dos sistemas de gerenciamento eletrônico do motor promoveu a redução do número de componentes mecânicos em ambos os sistemas, através da inserção de módulos eletrônicos de processamento de sinais. Esses módulos foram desenvolvidos de maneira segmentada, como apresentado pelos itens 3.3 e 3.5 desse capítulo. Bauer (1999) apresenta alguns sistemas, como o “Bosch LE-Jetronic+EZK”, capazes de realizar o controle eletrônico de um MCI utilizando módulos analógicos distintos, dedicados ao controle da formação da mistura ar/combustível (módulo LE- Jetronic) e para controle em malha fechada das estratégias de ignição, desde a formação da centelha até sua inserção na câmara de combustão (módulo EZK).

Os avançados sistemas existentes no mercado, aplicados aos motores de combustão interna, são capazes de controlar os parâmetros de funcionamento do motor otimizando seu rendimento. Isto significa aproveitar uma maior parcela da energia contida no combustível, transformando-a em trabalho útil. A associação do aumento de rendimento promovido pelos sistemas de gerenciamento eletrônico a novas tecnologias mecânicas, como variadores de fase, sobre-alimentadores e novos materiais empregados possibilitam a concepção de motores de baixa cilindrada, leves e capazes de gerar valores de potência e torque superiores quando comparados aos seus antecessores.

Com a introdução do controle digital, através da discretização de sinais e monitoramento das condições de operação dos MCI’s, foram desenvolvidos sistemas de controle integrados de formação e de ignição da mistura ar/combustível. Esse tipo de sistema de gerenciamento eletrônico é o principal responsável pela redução do impacto ambiental causado pelos automóveis atuais.

Sua principal tarefa é fornecer o torque demandado pelo condutor enquanto assegura economia de combustível, maximiza a vida útil do motor e reduz a emissão de poluentes (Ribbens, 1998; Bauer, 1999). A Figura 3.33 apresenta um diagrama de blocos de um sistema de gerenciamento eletrônico digital.

Figura 3.33 – Sistema de gerenciamento eletrônico digital (Ribbens, 1998).

O diagrama de blocos apresentado pela Figura 3.32 mostra, de maneira geral, os sub-sistemas associados ao gerenciamento eletrônico digital de um MCI, onde as entradas recebidas pelo sistema fornecem a condição instantânea de funcionamento do motor. Tipicamente, o sistema recebe os sinais referentes às seguintes grandezas físicas:

- Vazão mássica de ar (Massic Air Flow - MAF);

- Posição instantânea da válvula borboleta (Throttle Position Sensor - TPS);

- Temperatura do fluido de arrefecimento (Coolant temperature - CT);

- Velocidade e posição angular do eixo virabrequim (Crankshaft position - CKP);

- Tempo de cada cilindro (Cameshaft Position - CMP);

- Concentração de O2 no escapamento (Heated Exaust Gas Oxigen Sensor - HEGO);

- Sensor de pressão diferencial (Differential Sensor Pressure – DPS).

Esse conjunto de informações é transmitido ao módulo de condicionamento de sinais de entrada e saída (I/O driver) no intuito de converter (discretizar) as informações de entrada para processamento do micro-processador dedicado (controller), sendo esse o sub-sistema responsável pela determinação da condição instantânea de operação do motor. Identificada essa condição, o micro-processador realiza o controle do motor, através das saídas do módulo I/O, com base nas informações obtidas e nas estratégias descritas no software de gerenciamento eletrônico (Ribbens, 1998).

Segundo Ribbens (1998), o micro-processador possui partições de memórias dedicadas à gravação do software principal, formado por um código-fonte que pode conter centenas de linhas. Normalmente esse código é gravado em memórias tipo ROM (Read On Memory) ou tipo Flash EPROM. Existe ainda a necessidade de utilização de uma memória volátil tipo RAM para auxiliar na execução do software. As principais saídas do módulo I/O são responsáveis pelo controle em modulação da largura de pulso (Pulse Width Module – PWM) dos tempos de injeção (Injection Pulse Width) da unidade de controle de combustível e do tempo de permanência (Dwell Time) das unidades de geração da centelha de ignição (bobinas de ignição). Podem ser citadas ainda como funções controladas pelo módulo I/O, o controle de acionamento de sistemas periféricos como, por exemplo, a bomba de combustível, o sistema de recirculação dos gases de descarga (EGR), a lâmpada de anomalias e eletroválvula de purga do canister.

A divisão de tarefas executadas por sistemas físicos (hardware - HW) ou por sistemas digitais (software - SW) é realizada de forma a maximizar o rendimento do sistema, visando sempre o custo e o tempo associado a essa implantação. Na maioria dos casos, os sinais de comando dos sistemas periféricos são provenientes do micro- processador e seguem uma lógica de acionamento que depende das condições de operação do motor. Em particular, a contribuição de um sistema de gerenciamento eletrônico digital está diretamente ligada ao controle e manutenção da mistura ar- combustível dentro de limites definidos e às estratégias de controle do avanço de ignição em toda a faixa de operação de um MCI, que se traduzem em um maior desempenho do motor nas regiões de economia de combustível, conforto e dirigibilidade (Bauer, 1999).

Para a determinação desses limites, as montadoras e os fabricantes de motores independentes realizam ensaios em bancos dinamométricos passivos e ativos, onde são simuladas diferentes condições de operação do motor, variando desde os regimes de marcha lenta, incluindo cargas parciais, acelerações rápidas e desacelerações até condições extremas de operação. Além disso, as resoluções impostas pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA, através do Programa Nacional de Controle de Emissões Veiculares – PROCONVE, restringem os parâmetros de funcionamento dos motores, principalmente em condições de partida a frio e durante a faixa de aquecimento do motor, onde o catalisador apresenta um desempenho reduzido na conversão catalítica (light off) (CETESB, 2006).

Os limites estabelecidos pelas diferentes fases de implantação do PROCONVE exigem uma evolução continua dos sistemas de gerenciamento eletrônico dos motores de combustão interna, como o diagrama da Figura 3.34.

Figura 3.34 – Fases de implantação do PROCONVE (CETESB, 2006).

A necessidade em se obter calibrações individuais para cada veículo faz com que os fabricantes dos sistemas digitais de gerenciamento eletrônico disponibilizem às montadoras, equipamentos dedicados ao desenvolvimento do controle motor denominados “centrais eletrônicas de desenvolvimento” ou “centrais abertas”. Essas centrais são sistemas de controle integrados parametrizáveis, capazes de atuar sobre todos os parâmetros de funcionamento de um MCI através de elaboração de mapas e/ou tabelas que traduzem os valores ideais para cada regime de operação.

Trabalhos desenvolvidos por Baeta et al (2005), são dedicados ao desenvolvimento de metodologias específicas que envolvem calibração de motores em bancada dinamométrica utilizando centrais eletrônicas de desenvolvimento.

Concluídas as etapas de calibração ao banco de prova, dirigibilidade, confiabilidade e de emissões, os dados são gravados e transferidos para as unidades responsáveis pelo gerenciamento eletrônico do motor, denominadas “centrais dedicadas”, que equipam os veículos normais de produção comercializados no país.