Componentes eletrônicos – Sensor MAP

Nas edições anteriores foram abordadas algumas maravilhas que a eletrônica tem realizado no mundo automotivo. A partir de agora, serão desmembrados e explicados os principais componentes eletrônicos utilizados nos automóveis modernos.

O sensor MAP tem tensão de trabalho de ± 1,5 a 4,6V

A invasão eletrônica começou pelo motor, com a adoção de diversos sensores responsáveis por coletar dados que influenciam na combustão necessária para mover o veículo: combustível + oxigênio + faísca.

Existem tipos diferentes de sensores: resistivos, indutivos, capacitivos e Hall, mas independentemente do tipo, o importante é saber que o sensor converte a energia recebida em um sinal elétrico, que é enviado à central eletrônica.

MAP
O sensor de pressão absoluta do coletor de admissão (MAP – Manofold Absolute Pressure) tem como função informar a Central Eletrônica (ECU)sobre as diversas variáveis da pressão no coletor de admissão. Este valor é determinado pela rotação do motor e pela posição da borboleta de aceleração.

Com o valor da pressão absoluta, mais as informações dos demais sensores do sistema, consegue-se determinar a melhor relação ar/combustível e o avanço de ignição.

O MAP encontra-se no compartimento do motor e é ligado ao coletor de admissão através de um tubo de borracha.

Na maioria dos sistemas, o sensor MAP apresenta como elemento sensível uma membrana de material cerâmico. É constituído por duas câmaras, separadas pelo diafragma cerâmico, onde uma delas é fechada à vácuo e a outra exposta à pressão do coletor.

O sensor MAP pode ter saída analógica ou digital, em ambos os casos a sua alimentação é garantida pela ECU por meio de uma tensão contínua de aproximadamente 5V. No sensor com saída analógica, o sinal enviado a ECU, é uma tensão contínua de intensidade variável com a depressão do coletor de admissão.

Já o de saída digital fornece um sinal em onda quadrada cuja frequência varia com a depressão do coletor de admissão.

Em marcha-lenta, o MAP informa à ECU tensão de aproximadamente 1,5V, e em aceleração total, algo em torno de 4,6V. Assim, sempre que o scanner acusar falha no sensor MAP, um teste simples com voltímetro determina se está ou não funcionando bem.

Evolução que vem da eletrônica

Diagrama do controle da ECU: sensores informam a central eletrônica que determina o tempo de ingeção e momento da ignição da vela

Antes da eletrônica tomar conta dos automóveis, a bateria tinha apenas dois propósitos: fornecer energia para a produção de faísca e acender lâmpadas. Porém, com a injeção eletrônica, um mundo de novas possibilidades foram abertas, primeiramente para controlar a relação ar-combustível a ser queimado nas câmaras de combustão, e, agora, para gerenciar até mesmo o nível de ruído dentro do veículo.

A sofisticação chegou a um ponto que os dispositivos não podem mais trabalhar de forma isolada. Agora, tudo está conectado em rede. São diversos modulos eletrônicos interligados, inclusive com o unidade de controle do motor (ECU – Engine Control Unit). O motivo é simples: melhor gerenciamento do veículo para reduzir emissões de gases e aumentar a segurança.

Atualmente, há modelos com mais de 70 módulos eletrônicos, e a bateria tem de dar conta de todos eles. Há, inclusive, um módulo para gerenciar a bateria. Assim, é importante que ter este componente sempre em boas condições, pois tudo depende da energia que fornece ao veículo.

“Existem procedimentos que devem ser respeitados ao desconectar os cabos da bateria dos carros mais modernos, pois mesmo depois de desligar o motor e retirar a chave do contato, a central eletrônica leva um tempo até checar todos os sistemas e, se neste momento faltar energia, isso pode causar um problema de perda de parâmetros, e imobilizar o veículo”, afirma o editor Técnico do Jornal Farol Alto, Amil Curi.

Nosso especialista comenta ainda que é preciso ficar atento com o uso de carregadores de bateria para dar partida no veículo. “Nunca use o carregador direto no veículo, em conjunto com a bateria descarregada”, alerta. Amil explica que nesta condição, o motor de arranque solicita uma carga enorme de corrente e, para prover isso, o carregador pode aumentar a tensão para níveis acima do aceitável pelos módulos, e podem queimar.

Rede
Interligar os módulos em rede tem vantagens e desvantagens. Os principais benefícios são melhor controle e gerenciamento do veículo em divesos aspectos, mas primordialmente em relação à emissões de gases poluentes e de efeito estufa, e segurança dos usuários.

Vale lembrar que foi justamente por conta das legislações de emissões mais apertadas que surgiu a injeção eletrônica, pois somente desta forma é possível fazer um ajuste mais aprimorado da queima do combustível. Para tanto, são utilizados sensores como fluxo (ou massa) de ar, posição do pedal do acelerador e temperatura do líquido de arrefecimento do motor, para determinar o tempo de injeção (quantidade de combustível para que haja explosão). Simultaneamente, a ECU determina o tempo de ignição, isto é, qual o melhor momento de soltar a faísca na câmara de combustão para a queima do combustível.

Por fim, o sensor de oxigênio, também conhecido como sonda lambda, analisa o resultado da queima (quanto menos oxigênio na saída do escapamento, melhor) e regula automaticamente o tempo de injeção com objetivo de encontrar a melhor relação entre força e consumo.

Este é um exemplo simplificado de controle de injeção eletrônica. A maioria dos veículos conta também com sensores de rotação, de detonação, temperatura do ar, pressão no coletor e TPS (posição da borboleta). Na prática, quanto maior a quantidade de informações, mais precisa é a tomada de decisão.

O sistema de injeção apresenta ainda uma série de atuadores, como as válvulas injetoras, bobina de ignição, bomba de combustível, válvula de purga do cânister e lâmpada de erro.

Segurança
O outro motivo para a interligar módulos em rede é a segurança dos usuários, assunto que será abordado na próxima edição.

Próximo passo: conectividade

Dirigir vai deixar de ser divertido para se tornar uma atividade 100% segura. Acidentes com mortes serão raridades, dignas de manchete nos jornais.

Este é o próximo passo do desenvolvimento tecnológico automotivo, uma vez que o ser humano já mostrou ser completamente incapaz de conduzir um veículo com total responsabilidade, o tempo inteiro.

A chave para se chegar a isso é a conectividade, a possibilidade das máquinas trocarem informações de forma autônoma, interpretá-las e agir de acordo com protocolos previamente estabelecidos.

Recentemente, a Mercedes-Benz apresentou o projeto Car-to-X, tecnologia que permite a troca de informações entre veículos e também entre veículos e a infraestrutura de tráfego. A priori, o sistema emite alertas ao motorista sobre acidentes, outros veículos em pontos cegos, congestionamentos etc. Mas, ainda cabe ao motorista o poder da decisão.

O sistema da Mercedes-Benz utiliza a rede de telefonia móvel (celular). O motivo é óbvio: todo mundo (ou quase) tem um celular hoje em dia. Porém, as redes não são 100% confiáveis (como os seres humanos), ainda. Mas é um começo.

Para comercializar o produto, batizado de Drive Kit Plus, a Mercedes criou um aplicativo para smartphone, chamado Digital DriveStyle, que transforma o veículo em um transmissor e receptor de informações simultaneamente. As mensagem são apresentadas aos motoristas com antecedência no sistema de GPS do veículo, que podem se precaver evitando sustos.

Em uma versão mais avançada, os sistemas de controle e gerenciamento eletrônico do automóvel poderão interferir automaticamente. Já são comuns em veículos mais sofisticados sistemas como piloto automático adaptativo, que além de manter a velocidade constante, interpreta a velocidade do veículo à frente e aciona os freios se necessário. Chegam até mesmo a parar completamente o veículo.

Outro sistema que começa a se popularizar são os de assistência de estacionamento, que em breve farão as manobras totalmente independentes da ação do motorista.

A condução autônoma também progride a passos largos. O Google’s Sefl-Driving Car (carro auto-guiado do Google) já é uma realidade nos Estados Unidos, apesar de ainda não estar disponível comercialmente.

O projeto é liderado por Sebastian Thrun, que em 2005 conquistou o Grande Desafio do Darpa, do governo dos EUA, sendo o primeiro veículo auto-guiado a cruzar o deserto. Thrun é motivado pela perda de um grande amigo, aos 18 anos, morto em acidente de carro.

O sistema desenvolvido pelo Google é o futuro. Utiliza um Lidar, tecnologia de sensoriamento remoto que mede a distância pela análise da luz refletida a um alvo iluminado com um laser, câmeras de vídeo e diversos sensores, em conjunto com um software e um computador rápido o bastante para processar todas as informações e movimentar o veículo.

Os benefícios são inúmeros. Mas talvez o principal é a possibilidade de aumento da velocidade média no transporte rodoviário, pois com o sistema automático, os carros podem andar mais próximos um dos outros, e à velocidades mais altas. Tal como mostrado no filme Eu, Robô, com Will Smith.

Além disso, o motorista vira passageiro, e pode se dar ao luxo de apreciar a paisagem e também mandar emails, SMS etc.. Mais tempo para trabalhar.