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Princípios básicos para realizar análises de pressões do motor usando um osciloscópio

Com tanta tecnologia embarcada e motores mais eficientes, as ferramentas passaram por uma transformação profunda, os tubos de Bourdon dividiram o espaço com os sensores eletrônicos de pressão (os transdutores)

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Por Diogo Vieira


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A análise de pressões de um motor de combustão interna não é nenhuma novidade. Os manômetros de pressão de compressão de cilindro, manômetros do sistema de arrefecimento, do sistema de lubrificação ou vacuômetros são nossos companheiros de muitas décadas.

Derrubando falsos paradigmas

Certa vez navegando nas redes sociais, encontrei um reparador que estava vendendo seus manômetros de combustível, compressão de cilindro e os vacuômetros. Na foto, havia uma pilha de caixas sobre a mesa. Na descrição do seu post, o real motivo desta atitude: “Vendo kit manômetros automotivos. Agora somos #diagnósticoavançado, nosso diagnóstico agora é com transdutores!”.

Certamente que o diagnóstico eletrônico de pressões do motor abriu caminhos para diagnósticos mais precisos, mas não vamos exagerar. Os nossos velhos manômetros não deverão em hipótese alguma serem substituídos pelos transdutores.

Estes deverão ser o complemento do diagnóstico com transdutores. Vou tentar explicar com uma breve ilustração: Quando vamos ao médico nos queixando de certa enfermidade, o doutor poderá pedir uma bateria de exames para dar um diagnóstico preciso.

Os exames pedidos não são aleatórios, pois quando o médico ouve a queixa de seu paciente, já traça em sua mente as possíveis causas da enfermidade e o respectivo tratamento. Os exames solicitados serão analisados como um todo, cruzando todas as informações disponíveis. Dessa forma, uma enfermidade diagnosticada em um exame “A” poderá ser confirmada pelo exame “B”.

deverá ser o procedimento do profissional automotivo: ouvirá do cliente a queixa da falha e, baseado em sua experiência e conhecimento, aplicar uma rotina de testes. Os testes com transdutores darão agilidade no processo de diagnóstico do veículo e o teste com manômetro confirmará o diagnóstico. 

Um exemplo comum é o uso do transdutor de compressão instalado no orifício da vela de ignição que, analisando a variação de pressão na câmara de combustão, poderá detectar baixa pressão de compressão.

O reparador em seguida deverá constatar esta falha com seu manômetro. Outro exemplo que podemos citar é o uso do transdutor de vácuo (TVA), que acusa junta do cabeçote rompida entre cilindros. Se meu TVA acusa tal falha, o próximo passo é a instrumentação do veículo com um manômetro que testa a vazão dos cilindros.

Descreveremos a seguir o funcionamento de cada transdutor.

Transdutor de Pressão no cilindro (TPC)

Este transdutor é ligado no orifício da vela e analisa a pressão do cilindro sem a existência da combustão. O termo TPC, assim como outras abreviações que serão apresentadas, foram criadas pelos participantes do fórum Oficina Brasil com o objetivo de agilizar a comunicação.

Falando no Fórum Oficina Brasil, foi lá que apareceram os primeiros projetos desta ferramenta no nosso país: usávamos um pressostato de Ar- Condicionado do Corsa como transdutor. 

Na época, não tínhamos transdutores automotivos à venda no Brasil e a importação era inviável por causa dos altos custos. Então tínhamos “que se virar nos 30” para realizar os diagnósticos. A incubadora tecnológica, os reparadores do fórum que se esforçaram para baratear os transdutores e traduzir o material técnico, hoje fabricam transdutores, ministram treinamentos ou são referências em seus estados.

ideia do pressostato como transdutor de pressão de cilindro era boa, mas esbarrava em um detalhe: um relevante tempo de resposta. Isto significa que o elemento que fazia a conversão de pressão para tensão DC era “lento” e atrapalhava alguns diagnósticos. Lá fora os russos e ucranianos já haviam contornado esse problema com o uso do sensor piezorresistivo da série MPX5700, fabricado pela empresa FREESCALE. 

O MPX5700 tinha um bom tempo de resposta, baixo ruído elétrico e se tornou o nosso transdutor padrão para o diagnóstico de pressão de cilindro.

A variação da pressão em função do tempo representada pelo canal azul (figura 4) traz muitas vantagens em relação à analise com o manômetro de pressão de compressão. 

Com o TPC podemos analisar a pressão máxima alcançada dentro da câmara de combustão no PMS do cilindro, analisar o desgaste de anéis de segmento, os momentos de abertura e fechamento das válvulas e outras análises.

A Gabaritop

O TPC fornece a variação de pressão dentro do cilindro para o osciloscópio. Cabe ao técnico automotivo interpretar o gráfico e extrair as informações do estado do motor. A interpretação pode ser feita usando os cursores do osciloscópio, entretanto há uma forma mais fácil de realizar o diagnóstico da onda do TPC: um software chamado Gabaritop, desenvolvido pelo Mauro Cervo (usuário do Fórum Oficina Brasil) e Ricardo Cervo. Consiste em um conjunto de réguas onde podemos identificar a posição em graus do giro do eixo virabrequim, as pressões dentro da câmara de explosão, identificar os ciclo de combustão, linhas de referência etc. O vídeo demonstrativo pode ser acessado neste link: encurtador.com.br/AJPW3

Transdutor Piezoelétrico

Consiste em um recipiente que acomoda uma pastilha piezoelétrica (figura 6). Quando uma deformação no corpo da pastilha é produzida pela ação de uma pressão positiva ou negativa, sinais elétricos são gerados pelo elemento piezo e enviados ao osciloscópio. O formato externo da ferramenta varia de acordo com o fabricante. 

Confira agora as aplicações deste transdutor para diagnóstico automotivo:

Transdutor Piezoelétrico na Admissão

Também chamado de Transdutor de vácuo na admissão (TVA). O transdutor é ligado diretamente em um ponto de vácuo no coletor de admissão. A onda característica deste sensor (figura 8) possibilita a visualização do cruzamento de válvulas ou Overlap, isto é, o momento em que as válvulas de admissão e escape permanecem abertas. Com este diagnóstico podemos verificar o estado mecânico do motor como: sincronismo, assentamento válvulas e comando torcido. 

Transdutor Piezoelétrico no Escapamento

Também chamado de transdutor de vácuo no escapamento (TVE). Com a mesma ferramenta agora instalada no cano de escapamento, analisaremos os pulsos produzidos pelos cilindros quando as válvulas de escape abrem. Este teste é importante para o diagnóstico de falhas de cilindro (misfire). A imagem característica (figura 9) do sensor inserido no escapamento deverá ser analisada juntamente com um pulso de sincronismo (geralmente o pulso de ignição do primeiro cilindro) para diagnóstico do cilindro que apresenta problema de combustão. No caso do nosso exemplo, o canal vermelho que representa a variação de pressão no escapamento apresenta um pulso de pressão de amplitude diferente dos demais, evidenciando a falha no motor. 

Transdutor Piezoelétrico no Cárter

Outra possibilidade de uso do transdutor piezoelétrico é a análise das variações de pressão no cárter do motor, denominado TVC (transdutor de vácuo no cárter). O movimento dos pistões cria uma variação de pressão no cárter e esta variação poderá ser analisada na vareta de nível do óleo lubrificante ou na tampa de abastecimento do óleo.

A onda característica do transdutor (figura 9) nos diz a posição aproximada dos PMI (ponto morto inferior) e PMS (ponto morto superior) e aponta possíveis defeitos nas vedações da câmara de combustão. No nosso exemplo, analisando a posição de cada vale e cada crista do sinal, a falta de uniformidade nestes pontos evidencia um problema mecânico.

Estas foram as principais aplicações do diagnóstico com transdutores. Ainda há a aplicação dos transdutores no sistema de arrefecimento, linha de combustível ciclo Otto, linha de combustível ciclo Diesel e diferencial de pressão na turbina.

Quem sabe no futuro uma matéria abordando estes outros diagnósticos?

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Até a próxima!

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