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Realizar reparos em módulos eletrônicos depende de profissionais especializados nesta área – Parte 4

A eletrônica embarcada nos veículos não é mais novidade, mas a manutenção adequada ainda precisa de boa formação de especialistas que possam garantir que a frota de veículos esteja em condições de uso

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Por André Miura


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Visando a economia de tempo durante o reparo completo do veículo (desde o diagnóstico até a execução do serviço), o reparo eletrônico em bancada não pode ser feito baseado em tentativa e erro. Além da perda de tempo desnecessário, esse tipo de reparo causa perda total de assertividade na causa original da falha. É importante dominar bem a arquitetura interna de uma ECU (Unidade de Controle Eletrônica) para recuperar esse tempo e precisão nos diagnósticos e reparos. 

Nesta série, estamos abordando em cada artigo uma parte da arquitetura interna do hardware da ECU. Já abordamos como a ECU é alimentada, como processa sinais e como comanda atuadores diversos. Agora, vamos abordar como a ECU consegue comandar alguns atuadores específicos que necessitam de altas tensões para serem acionados. Vamos entender também por que isso é necessário. 

Esperamos que essa série de artigos desperte em você a curiosidade e a necessidade de se especializar no reparo eletrônico para trazer um diferencial na sua oficina. Usaremos durante as explicações uma ECU modelo para extrair os conceitos necessários. 

Revisando a arquitetura de hardware de um módulo Diesel

Conforme consideramos nos primeiros artigos dessa série, veja a seguir os principais circuitos que você encontrará em um módulo de injeção Diesel:

• Circuito de Alimentação;

• Circuito de entrada e processamento de sinais;

• Circuito para comando de atuadores;

• Circuito de amplificação e armazenamento de tensões;

• Circuito de comunicação (Rede CAN e K).

Neste artigo focaremos no circuito de amplificação e armazenamento de tensões e seus componentes principais. 

Aplicação do circuito de tensões amplificadas

Os três blocos de funcionamento que já consideramos nesta série de artigos estão presentes em todas as ECUs. Porém, no comando de injetores, vários sistemas necessitam de tensões mais altas do que a de bateria. Tais sistemas têm dentro da ECU mais do que apenas 3 Blocos de funcionamento. Elas têm também um quarto bloco com a função de amplificar tensões e armazená-las para serem usadas nos disparos de injetores. Portanto, nem toda ECU possui esse circuito amplificador. 

A aplicação desse circuito no módulo do motor dependerá do tipo de sistema mecânico usado no disparo de injeção. Por exemplo, em um sistema common-rail, as altas pressões de combustível na linha ou tubo comum são as mesmas altas pressões de combustível que chegam aos injetores e nas agulhas. Portanto, para “vencer” esse valor alto de resistência e realizar o disparo, são necessárias altas tensões. Em sistemas como o mencionado, é comum encontrarmos pulsos de comando entre 80V e 100V. 

Já em sistemas como o de unidades injetoras, nos quais em sua maioria a geração de pressão de combustível acontece mecanicamente e em sincronismo com o disparo do injetor, as tensões de trabalho são baixas, muitas vezes próximas da tensão de bateria, como algo em torno de 30V. Isso é possível porque as pressões de combustível não são constantes na agulha do injetor. 

Vale lembrar também que o projeto eletroeletrônico do veículo visa trabalhar com correntes baixas, o que acarreta menor custo de projeto. Para tanto, e para que seja possível realizar o mesmo trabalho (potência elétrica) mesmo tendo que manter a corrente baixa, é necessário amplificar a tensão. Isso se dá pela aplicação da seguinte lei: P=U.I, onde (P=Potência, U=Tensão e I=Corrente). 

Identificando a aplicação do circuito amplificador 

Uma maneira prática de identificar se uma ECU possui ou não esse circuito é através da localização de componentes eletrônicos relacionados com amplificação e armazenamento de energia. Tais componentes são basicamente os transformadores e os capacitores eletrolíticos. 

Transformadores de tensão

Os transformadores de tensão são componentes que aumentam ou diminuem determinado valor de tensão. O transformador é constituído por um núcleo e por duas bobinas. O núcleo sendo basicamente um imã e as bobinas tendo um número diferentes de espiras, isoladas eletricamente umas da outras. Elas são chamadas de bobina primária e bobina secundária. A primária é a bobina que recebe a tensão da fonte (por exemplo da linha +30 / 24V), e a secundária é a bobina de saída da tensão transformada, ou seja, com um valor maior e amplificado neste caso. 

Capacitores Eletrolíticos 

O capacitor eletrolítico recebe esse nome porque é composto internamente por folhas de alumínio, enroladas e embebidas em um eletrólito líquido composto por alguns ácidos. O tamanho do capacitor varia de acordo com a capacitância usada e limite de tensão que ele suporta. Por isso, no bloco 4 em questão os capacitores costumam ser grandes fisicamente, pois armazenam tensões amplificadas. Possui polaridade, sendo que o terminal negativo é indicado geralmente por uma faixa ou referência na cápsula do capacitor. 

Vale lembrar que esse componente não é capaz de amplificar tensões, apenas armazená-las. Portanto, o componente responsável por amplificar é um transformador de tensão ou indutor, que por sua vez, não possui a propriedade de armazenamento. Os dois componentes (capacitor e transformador) trabalham juntos para que a linha se mantenha energizada com altas tensões. 

Geração de alta tensão

No artigo anterior, consideramos o trabalho de um transistor Mosfet. Vimos que esse componente, presente nos diversos comandos de atuadores, trabalha com o princípio de chaveamento. Nos sistemas que possuem Bloco 4 teremos dois transistores Mosfet que chamamos de “comuns de baixa tensão” alimentados com as tensões de fonte +30 (24V). Teremos um para cada banco de injetores. No momento em que é ligada a ignição do veículo (+15), esses transistores de baixa são acionados e realizam disparos de tensão de bateria para o banco de injetores.

As tensões baixas disparadas não têm um aterramento direto fornecido pela ECU apenas com linha +15 ligada, assim, as tensões de bateria retornam para o circuito, através de alguns diodos (que controlam o sentido da corrente) são descarregadas nos transformadores de tensão. No momento em que isso ocorre, há uma amplificação da tensão de bateria (24V) para algo em torno de 60V a 90V (em média dos sistemas).

As tensões altas geradas pelos transformadores são armazenadas pelos bancos de capacitores eletrolíticos, que constituem a fonte (“source”) de outros transistores Mosfet que chamamos de “comuns de alta tensão”. Esses, por sua vez, usam essas altas tensões para realizar a abertura dos injetores, em cada momento de injeção que ocorrerá após a partida. 

Como vimos em mais essa matéria, com conhecimentos específicos é possível efetuar reparos de módulos de injeção com sucesso, e ser capaz de diagnosticar diferentes possibilidades de falhas nos disparos de Injetores feitos pela ECU. Especialize-se nessa área que talvez ainda não conheça - a eletrônica embarcada automotiva voltada ao reparo de módulos.

Para isso, procure cursos específicos e mantenha-se sempre atualizado nas inovações da área automotiva. 

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