Atualizado em 29 de setembro de 2022
Neste artigo, vamos apresentar em detalhes o funcionamento e características construtivas do corpo de borboleta eletrônico e pedal do acelerador presentes nos veículos atuais.
Corpo de borboleta motorizado
Nesse tipo de sistema, O ECM (5) detecta a abertura (extensão pressionada do pedal) do pedal do acelerador com base na tensão do sinal do sensor, da posição do pedal do acelerador (APP) (1). Usando esses dados e a condição de operação do motor, calcula a abertura ideal da válvula borboleta.
Por outro lado, detecta a abertura da válvula borboleta, com base na tensão do sinal do sensor de posição da borboleta (3), inclusa no corpo da válvula borboleta (2) e a compara com a abertura ideal da válvula borboleta calculada acima.
Quando houver uma diferença entre elas, o ECM controlará a taxa de trabalho (100% – 0%), de acordo com tal diferença para acionar o atuador da borboleta (motor) (4) incluso no corpo da válvula borboleta.
Caso não houver diferença, o ECM controlará a taxa de trabalho em cerca de 15% para manter a abertura da válvula borboleta. Desta forma, a válvula borboleta (17) é aberta e fechada para obter a abertura ideal.
Neste sistema, como o sensor de posição da borboleta e o sensor de posição do pedal do acelerador (APP) têm 2 sensores (principal e sub) cada, assegura-se um controle e detecção de anormalidades altamente precisos. Além disso, quando o ECM detecta alguma anormalidade no sistema, ele desliga o relé de controle do atuador da borboleta (8) para parar o controle do atuador da borboleta.
Quando o relé de controle do atuador da borboleta é desligado, a válvula borboleta fica fixada em abertura de aproximadamente 7 graus da sua posição totalmente fechada (abertura-padrão) pela força da mola de retorno e da mola de abertura inclusa no corpo da borboleta.
Este corpo da borboleta não é equipado com válvula de IAC para controle da marcha lenta.
O controle da marcha lenta é feito através do atuador da borboleta, que abre/fecha a válvula borboleta.
A figura abaixo mostra de forma didática o funcionamento desse sistema.
O corpo da borboleta consiste principalmente no motor da borboleta, sensor de posição da borboleta, mola de retorno e engrenagens.
O sensor de posição da borboleta é do tipo de não-contato, empregando CI de efeito HALL.
Um par de suportes e um par de ímãs permanentes giram juntos com a válvula borboleta.
O estator e o CI HALL são fixados na tampa.
O motor da borboleta é tipo DC e incorporado ao corpo da borboleta. Ele controla de modo preciso a posição da válvula borboleta via engrenagem intermediária, de acordo com o sinal enviado do ECM.
A figura a seguir apresenta os principais componentes internos do corpo de borboleta.
Já a próxima figura exibe em detalhes os componentes de um corpo de borboleta eletrônico desmontado.
Como mostra a figura abaixo, o estator é fixado na tampa.
O suporte e o ímã permanente giram juntos com o eixo da válvula borboleta.
O circuito integrado de efeito HALL gera tensão proporcionalmente ao fluxo magnético que penetra pela ponta.
[a] quando a válvula borboleta está completamente fechada
O fluxo magnético que penetra pela ponta do CI é mínimo, resultando em mínima tensão de saída.
[b] quando a válvula borboleta está completamente aberta
O fluxo magnético que penetra pela ponta do IC é máximo, resultando em máxima tensão de saída.
A figura a seguir mostra detalhes do funcionamento da válvula borboleta.
Quando nenhuma força é aplicada ao eixo da válvula borboleta, ela ficará aberta em 7 graus.
Já quando uma força em sentido anti-horário é aplicada à engrenagem da válvula borboleta, a parte chanfrada da engrenagem da válvula borboleta entra em contato com o parafuso limitador.
Esta é a posição completamente fechada.
O parafuso limitador se encaixa de modo preciso (há um orifício hexagonal na cabeça do parafuso).
As figuras a seguir mostram o corpo de borboleta em 7 graus e 0 graus, respectivamente.
A figura abaixo mostra a posição do meio do corpo de borboleta. Observe:
Já a figura a seguir exibe a posição totalmente aberta do corpo de borboleta.
Precauções no serviço de montagem do corpo da borboleta elétrica
ADVERTÊNCIA
Jamais toque a válvula borboleta com o dedo enquanto a chave de ignição estiver ligada (posição ON) e o pedal do acelerador estiver pressionado.
Caso contrário, poderão ocorrer ferimentos resultantes da compressão do dedo entre a válvula borboleta e a carcaça do corpo da borboleta.
CUIDADO
Não exponha o conjunto do corpo da borboleta elétrica a choque excessivo, tal como queda. Se o conjunto do corpo da borboleta elétrica houver sido exposto a choque excessivo, ele deverá ser substituído.
Tome cuidado para não permitir a entrada de material estranho (como poeira e/ou partículas metálicas) dentro da carcaça do corpo da borboleta e/ou na válvula borboleta. Caso contrário, a válvula borboleta ficará presa.
Não aplique força de movimentação excessiva na válvula borboleta para verificar sua operação e/ou o funcionamento do sensor TP.
Diagrama Elétrico do Corpo de Borboleta Motorizado
A figura abaixo exibe os componentes, cores dos fios e função de cada pino do módulo de injeção para o controle do atuador e para os sensores de posição da borboleta motorizada.
Nesse exemplo, o transistor de potência é alimentado pela tensão de bateria via relé de controle do atuador da borboleta.
A bobina do relé de controle do atuador da borboleta é energizada quando o relé principal é ligado.
Oscilograma de referência da Borboleta Motorizada
A figura a seguir exibe um exemplo de sinal de controle da borboleta motorizada.
Já a figura abaixo exibe as ondas de referência dos sensores de posição da borboleta.
Sensor do Pedal do Acelerador do tipo Hall
O sensor da Posição do Pedal do Acelerador (sensor APP) é montado no conjunto do pedal do acelerador e detecta a posição do acelerador. Um tipo não-contato é usado, empregando elementos indutivos.
Um sistema de trilha dupla garante uma detecção precisa e uma função confiável. O ECM recebe o sinal deste sensor e controla o atuador da válvula borboleta.
A parte de detecção consiste nos seguintes elementos:
- Cursor fixado no pedal do acelerador
- CPU em placa de circuito impresso fixada na carcaça do sensor
- Bobina transmissora
- 3 bobinas receptoras U1, U2 e U3
O cursor se move junto com o pedal do acelerador.
Conforme o cursor se move, o campo magnético varia e a corrente gerada nas bobinas receptoras também varia.
A CPU calcula a corrente que flui através de U1, U2 e U3 para emitir diferentes sinais (principal e sub) ao ECM.
A figura abaixo apresenta detalhes do circuito de detecção da posição do pedal do acelerador.
Diagrama elétrico do sensor de posição do pedal do acelerador
A figura a seguir exibe de forma didática os componentes, cores de fios e identificação dos pinos do módulo de controle do motor.
Oscilograma de referência dos sensores do pedal do acelerador
A figura abaixo exibe um exemplo de plausibilidade entre os sensores de posição do acelerador APP1 e APP2.
Até a próxima!!!
