Teste o sensor de nível do tanque

Além de complementar o circuito do instrumento indicador no painel, nos carros flex, o sensor de nível do tanque é fundamental para se reconhecer o abastecimento de combustível.

Para realizar um teste eficaz, nos carros injetados é necessário remover o conjunto (sensor/bomba) do tanque empregando as verificações usuais de varredura do potenciômetro.

veja também: Testando potenciometros com osciloscopio

No local pode ser medida apenas a resistência, geralmente entre os terminais 2 e 3, como mostra a foto abaixo. O teste assim realizado só é apropriado caso haja uma falha permanente em que não funciona o indicador.

Medir a queda de tensão no sensor, sem desconectar o circuito e com a chave de ignição ligada, dará uma visão geral do circuito.

Apresenta uma queda de tensão, foto abaixo: Circuito aparentemente normal.

Sem queda: Potenciômetro interrompido, conector com mau contato.

Ausência de tensão: Fiação interrompida ou problemas na região do painel.

Não deixe de avaliar também, se os terminais do conector e sensor estão isentos de zinabre ou mau contato, corrija-os se necessário.

Controle PWM para aquecimento da sonda lambda

O controle de aquecimento por pulsos PWM é uma das opções existentes que proporciona um aquecimento eficiente e seguro para as sondas planares.

As figuras que seguem ilustram detalhes do controle aplicado no aquecimento da sonda lambda.

Na configuração usual de conexão do osciloscópio, isto é, sinal em relação à massa (vide figura acima), os pulsos de nível alto indicam o tempo em que o aquecedor permanece desligado. Neste lapso de tempo temos a tensão do positivo da bateria medida através do circuito série formado pelo contato do relê e o PTC da sonda. 

Na figura 5 a potência aplicada no aquecimento, determinada pelo nível baixo do sinal, corresponde a 41% do período. A indicação numérica sobre o gráfico se refere ao nível alto do sinal, para obter uma leitura direta (nível baixo) se deve selecionar no osciloscópio a opção de trigger (disparo) na descida do sinal.

Na figura 6 a potência é reduzida para 2% do período, indicando que a temperatura está próximo do valor ideal. Notem que somente se modificou a largura dos pulsos e não a freqüência.

O circuito mostrado é similar para outros componentes controlados.

Temas relacionados:
O que significa PWM?
Teste a sonda lambda banda larga com o osciloscópio
Regulagem - adaptação lambda

Osciloscópio - Verificação da correia dentada

O sincronismo entre os sinais de rotação e fase é decisivo para todos os cálculos que faz a unidade de comando em relação ao motor. Igualmente importante é o sincronismo entre virabrequim e comando de válvulas.

O que estes elementos têm em comum? O sincronismo da eletrônica depende da mecânica, portanto se a correia dentada esta fora de ponto, os sinais de rotação e fase também estarão. As conseqüências são conhecidas: diversos erros registrados na unidade de comando do motor, consumo alto de combustível, falta de potencia, partida difícil do motor, etc.

A verificação mecânica da correia dentada demanda tempo e muito trabalho com desmontagens, alem do uso de ferramentas especiais. Se realmente existe um problema aí, não é tempo perdido. Porém, se está tudo em ordem resulta em perda de tempo e dinheiro.

Uma sugestão para evitar tanto trabalho ou simplesmente ter certeza do diagnóstico, é fazer a verificação do sincronismo dos sinais de fase e rotação, com a ajuda de um osciloscópio de dois canais.
O resultado pode ser visto no oscilograma abaixo.

O sincronismo correto é dado pelo alinhamento da decida do sinal de fase com o pico negativo do sinal de rotação.

Havendo diferença entre os sinais, significa que existe um erro na posição de montagem de um dos sensores ou sua roda de impulsos (dentada), algum dano na mecânica do motor ou a correia dentada está fora do ponto. Certamente isto vai justificar a necessidade ou não de desmontagens.

Infelizmente não existe uma biblioteca a respeito destes oscilogramas e nem todos os manuais do sistema possuem esta informação. Felizmente o teste é rápido e fácil de executar.

Os interessados que tenham um osciloscópio de dois canais, podem armazenar os dados dos veículos que passam por sua oficina, construindo assim sua própria base de dados.

Novidade! Sonda lambda sem ar de referência

Desde a sua invenção a sonda lambda passou por constantes evoluções, difícil mesmo é prever quantas mais poderão vir. Visitando os sites dos maiores fabricantes mundiais deste produto, pude constatar que desponta mais uma novidade: a sonda lambda planar sem referencia de ar ambiente, ou seja, a câmara de referencia não se comunica com o ar exterior.

Segundo literaturas técnicas, a câmara de referencia hermética absorve oxigênio do gás escape, bombeado através da cerâmica de dióxido de zircônio.

Para realizar este feito se aplica uma corrente elétrica da ordem de poucos microamperes ao eletrodo positivo da célula de geração, que passa a ter dupla função: bombear íons de oxigênio residual do gás de escape para a câmara de referência e ao mesmo tempo gerar o sinal correspondente à relação lambda da mistura.

Até o momento não pude constatar que veículos poderiam estar usando este produto.

Fonte de referência: Apostila Bosch - Los sensores en el automóvil, Site NGK

Teste a sonda lambda banda larga com o osciloscópio

Testar a sonda lambda de banda larga com o osciloscópio é uma alternativa que enriquece bastante o diagnóstico, pois além de medir a tensão é possível visualizar a qualidade do sinal, a sua duração, freqüência, entre outros.

As medições que seguem foram feitas em um veículo VW-Passat FSI versão Brasil, e servem de referências para outras aplicações que usam este tipo de sonda.

Com o negativo do osciloscópio (isolada da massa) conectado no borne 5 (fio amarelo) e o positivo no borne 1 (fio preto). Valor teórico 0,45 V. Valor medido varia 0,42 a 0,49V, figura 1.

Conectar o negativo do osciloscópio à massa (chassi) e o positivo no borne 5 (fio amarelo). Valor teórico 2,5V. Valor medido varia de 2,5 a 2,56V, figura 2.

Nota: Em algumas versões de unidades de comandos este valor é de 1,5 V. Exemplo: VW- Bora ME 7.5, os demais valores não se alteram.

Negativo do osciloscópio (isolado da massa) entre borne 5 (fio amarelo) e positivo no borne 6 (fio vermelho). Valor teórico 600 mV negativo a 600 mV positivo.

Mistura rica, figura 3, oscilação de pouca almplitude a valores negativos. 

 

Mistura pobre, figura 4, oscilação de pouca amplitude a valores positivos.

Teste sinal de controle do PTC de aquecimento da sonda.Positivo do osciloscópio entre o borne 4 (fio branco) e negativo à massa (chassi): pulsos PWM. 

Com a sonda fria, figura 5, a largura dos impulsos decrescem gradativamente com o aquecimento da sonda. Freqüência fixa de 100 Hz.

A figura 6 mostra os pulsos no PTC da sonda à temperatura de trabalho. Considera-se como ciclo ativo, o qual circula corrente elétrica através do PTC, o nível baixo do sinal.

Como funciona a sonda lambda de banda larga - LSU

Como comentado, a sonda lambda de banda larga necessita o suporte de um sistema eletrônico para seu funcionamento. Um circuito integrado (CI), montado na UCM, é responsável por compor o sinal que corresponda à relação lambda da mistura queimada no motor.

Dispostas em camadas se formará duas células, sendo uma denominada célula geradora CG e a outra a célula de bombeamento CB.

A célula geradora CG produz uma tensão, inicialmente, em função do volume de oxigênio no gás de escape, já que este se comunica com a câmara intermediaria.

Fixado a tensão de referencia U1em 450 mV, o diferencial de tensão deste com a célula geradora CG na entrada do comparador C origina a corrente elétrica aplicada na célula de bombeamento, que transportará íons de oxigênio do gás escape para a câmara interna da sonda e vice versa.

Controlado pela corrente elétrica, o volume de oxigênio na câmara intermediaria regula a tensão da célula geradora ao nível da tensão de referencia U1.

Dependente do volume de oxigênio no gás de escape, a corrente de bombeamento é uma relação exata da mistura queimada no motor. O sinal é obtido na etapa de conversão (A) amplificando-se a queda de tensão sobre os resistores em paralelo Rs (interno a UCM) e Rs1 (instalado no conector da sonda), por onde circula a corrente enviada a célula de bombeamento de oxigênio.

Rs1, montado no conector da sonda, é um resistor destinado à calibração da sonda no final da fabricação.

A tensão U2 eleva o potencial do borne negativo (5) da sonda para +1,5V ou +2,5 V em relação à massa, criando um referencial para a inversão de corrente na célula de bombeamento, além de fixar este valor de tensão para lambda=1.

A potencia de aquecimento é regulada por um controle PWM aplicado na alimentação do PTC, garante a temperatura exata e protege a sonda contra choques térmicos.

Como simular o sensor de temperatura do motor

Vamos ver aqui um exemplo de uso do simulador. O primeiro passo é interligar os bornes do simulador (potenciômetro) com o conector do sensor de temperatura, como mostrado na foto.

Ajuste a temperatura, use o scanner para visualizar o valor ajustado, e simule o funcionamento desejado.

Você pode alterar a temperatura através do potenciômetro para: Ligar o ventilador do radiador, simular a partida a frio nos carros flex, verificar as funções de adaptação Lambda ou qualquer outra função.

É importante dizer que o simulador é um componente passivo, ou seja, depende da ação do técnico.

Aquí vai a sugestão de procedimentos a realizar para simular uma partida a frio e checar os componentes do sistema flex: 

• 
  
  Verificar o A/F para saber se o carro está adaptado para alcool - deve estar acima de 80.
• 
  
  Ajustar o potenciômetro para obter uma leitura de 5 a 10 ºC.
• 
  
  Para evitar afogamento do motor, retire o fusível da bomba de combustível principal e descarregue a pressão do sistema.
• 
  
  Remova a mangueira de combustível da partida a frio do coletor e introduza em uma vasilha para coletar o combustível durante o teste.
• 
  
  Dar partida e verificar o funcionamento do sistema.

 Dica!

Para os sistemas em que a UCM controla o ventilador do radiador, ex:ME7.5.2, seja breve para evitar o superaquecimento do motor ao simular o NTC do motor com o carro em funcionamento.

Verifique a fasagem do Polo 2.0

Usando um osciloscópio de dois canais se verifica o sincronismo do sinal de rotação e fase. 

Validade: Veículo VW - Polo 2.0L - 2003> motor BBX e outros similares.

Característica: Sensor de rotação indutivo e sensor de fase Hall de quatro janelas.

Checar: Montagem correta da correia dentada, montagem e funcionamento dos sensores.

Fasagem Fiat - Marea

Imagem de sincronismo do sinal de rotação e fase.

Veículo: Fiat - Marea 2.0l. Serve como referência para quase todos os veículos que possuem sensor de rotação indutivo e sensor de fase Hall simples no eixo de comando.

Utilidade: Checar a correta montagem da correia dentada e a integridade dos sensores de fase e rotação

Vacuômetro

Imagens do vacuômetro construido com um sensor MAP reaproveitado de uma unidade de comando EZK danificada.  

Alimentação: pilha de 9 Volts.

Corpo de borboleta monoponto



Corpo de borboleta Fiat Tipo 1.6L

No sistema de injeção monoponto da Bosch, a UCM calcula o volume de injeção em função da carga do motor determinada pela relação do ângulo de abertura da borboleta aceleradora x rotação do motor. Montado no eixo da borboleta aceleradora o potenciômetro de pista dupla fornece as tensões de referências para o cálculo do ângulo de abertura.

Potenciômetro monoponto - vista interna

Com o scanner pode ser lido o valor real do ângulo de borboleta, já processado pela UCE, e com um multímetro pode ser medido os valores de tensão no componente, como indicado a seguir.

Diagrama e Identificação dos pinos

.

Pinos 1 (negativo) e 5 (positivo) – Alimentação de 5V +/-0,2V.

Sinal entre 1 Negativo) e 2 (positivo) Pista I – valor 0,1 a 4,8 V

Sinal entre 1 Negativo) e 4 (positivo) Pista II – valor 0,1 a 4,8 V

Com o objetivo de detectar ruídos elétricos nas pistas dos potenciômetros e checar o sincronismo do sinal, o uso do osciloscópio completa os testes necessários.



Sinal obtido no corpo de borboleta do Fiat Tipo 1.6L sistema MA1.7

Pela imagem do osciloscópio, figura acima, pode ser constatado que os sinais das pistas estão isentos de ruídos elétricos. O sincronismo fica demonstrado pela evolução do sinal de tensão da pista 2, incrementado a partir do momento que a tensão da pista 1 atinge aproximadamente 3,0 V.

Este conceito se aplica a todos os sistemas monomotronic Bosch aplicados na PSA, VW, GM, etc. bastando observar os parâmetros específicos em cada caso.

Sintomas de defeitos:

Sendo o sensor principal para o cálculo do volume de combustível injetado, a falha neste componente pode provocar fortes alterações na mistura ar/combustível, no consumo, na emissão de gases, marcha lenta irregular e solavancos durante a condução do carro. Erros de sonda e adaptação lambda também podem ser encontrados.

As informações contida na maioria dos manuais de reparação são genéricas e muitas vezes insuficientes para realizar um diagnóstico eficaz, desta maneira as imagens dos sinais obtidas com o osciloscópio, em veículos que passam diariamente na oficina pode incrementar a base de dados existente.

Links relacionados:

Cinco razões para checar o tempo de injeção

Osciloscopio - verificação da correia dentada

Osciloscópio - Testando potenciômetros

Sonda Lambda universal

Para facilitar o trabalho do aplicador e reduzir custos, fabricantes de sondas oferecem programas de fornecimento de sondas universais. Entretanto, o técnico deve usá-lo com muito cuidado, pois é comum enganar-se ao escolher a sonda universal.

Os erros mais comuns ocorrem com as sondas de 4 fios devido:

• Existem dois tipos no mercado, a de dióxido de zircônia e a de titânio.

Ambas são sensíveis ao teor de oxigênio no gás de escape, porém quanto ao funcionamento são totalmente diferentes, a de zircônia é geradora de eletricidade, funciona como uma pilha, e a de titânio é uma resistência variável. Uma resistência substituiria a bateria do seu celular? Claro que não, então, podemos dizer que as sondas não são intercambiáveis.

 

• As sondas de 4 fios são diferentes também quanto à ligação do negativo do sensor, que pode ser isolado ou aterrado na carcaça. A aplicação equivocada pode resultar em: instabilidade da marcha lenta, falhas de aceleração, consumo alto de combustível, emissões irregulares, falhas de regulagem Lambda. Faça um teste de continuidade e compare com a sonda original.

• As potências dos PTCs de aquecimento das sondas variam. Uma potência alta pode danificar a sonda por superaquecimento e a baixa potencia não irá aquecer-la suficientemente, ocasionando erros de mistura. Algumas unidades de comando monitoram o aquecedor e pode detectar o erro na potencia do PTC.

 

Em todo caso, é recomendável: apagar a memória de erro, fazer um teste de condução no veiculo e repetir o autodiagnóstico antes de encerrar o serviço.

Sonda Lambda com defeito

Frequentemente ocorrem casos em que, mesmo após a troca da sonda Lambda, o defeito ou sintoma de falha permanece, inclusive o erro da sonda volta a ser memorizado na UCM.

Qual é a razão? 
A sonda lambda é o sensor usado para detectar o teor de oxigênio no gás de escapamento. O sinal gerado pela sonda é usado pela unidade de comando do motor para calcular a relação de mistura ar-combustível queimada no motor. Desvios da mistura programada são corrigidos através do controle do volume de combustível a ser injetado. Um erro atribuído a sonda lambda será gerado, caso não seja possível a compensação da mistura.

O que significa isso? 
Por exemplo: Ao falhar a vela de ignição de um cilindro, haverá um aumento do volume de oxigênio no gás de escape. A sonda lambda emitirá um sinal detectando o excesso de ar, e o módulo de controle do motor interpretará como sendo uma mistura pobre. A reação do controle do sistema será aumentar o volume de combustível injetado, como medida de correção.

Sabendo como reage o comando do sistema, podemos deduzir neste exemplo, por mais que se aumente o volume de combustível injetado a mistura não será compensada, pois existe uma falha de combustão. Possivelmente causará aumento no consumo de combustível, falhas no funcionamento do motor e irá memorizar erros relacionados a sonda, tipo: mistura pobre ou sonda defeituosa.

Leitura da memória de defeitos na UCM, erro de sonda lambda

De maneira idêntica qualquer outra falha que altere fortemente a mistura, pode gravar um erro de mau funcionamento atribuindo-o à sonda Lambda, como: mistura muito rica, muito pobre ou sonda defeituosa. Veja figura do scanner acima. 

Possíveis causas que induzem a sonda lambda ao erro de funcionamento:
Sensores ou atuadores com defeito, mecânica do motor com defeito, sistema de ignição defeituoso, fuga de ar no coletor de admissão ou escape, sistema de arrefecimento do motor defeituoso, sistema de combustível com pressão muito alta/muito baixa/com fuga, etc.

O que fazer?
Investigue todos os elementos que tenham relação com a falha memorizada, corrija o problema encontrado. Não se deve trocar a sonda Lambda, exceto se testes específicos comprovarem que ela esteja defeituosa ou sofreu algum dano em consequência do mau funcionamento.

Veja também:
Mais erros que abordam a sonda lambda
Erros de adaptação do A/F em carros flex fuel
Sonda lambda após o catalisador

Confira a fasagem Gol 1,0L

Oscilograma de sincronismo entre o sensor de fase e de rotação do motor. Útil para verificar a montagem da correia dentada e a integridade dos sensores.   

Veículo: Gol 1,0L 2004

Sonda Lambda banda larga

O mais recente sensor de oxigênio em uso, sonda Lambda, se trata de um elemento de duas células, capaz de medir com grande precisão uma faixa ampla de relação de mistura. Fisicamente sua carcaça é idêntica as anteriores, notório somente pelo número de fios de ligação (cinco fios na sonda).
Acostumado com a sonda tradicional, a tensão de sinal chama a atenção do técnico, pois ela pode alcançar até 6 Volts. Além disso, a amplitude do sinal é muito pequena, oposto do que ocorrem nos demais tipos de sondas.

A figura mostra o sinal medido em um Passat FSI versão Brasil.

O circuito eletrônico da unidade de comando determina a faixa de tensão do sinal e também o ponto de operação (set point) de mistura estequiométrica, que pode ser de 1,5 ou 2,5 Volts, conforme o sistema.

A flexibilidade de aplicação permite o uso deste componente em veículos leves e pesados com qualquer tipo de combustível ou sistema de injeção.

Apesar de ser um produto que ganha espaço nos novos sistemas, já encontrei este sensor num Volvo 98.

Osciloscópio - Testando potenciômetros

O potenciômetro é um componente básico para inúmeros sensores nos veículos leves e pesados, com aplicação: no pedal acelerador, corpo de borboleta, medidor de fluxo, sensor de nível, etc.

As pistas destes componentes são suscetíveis à contaminação por sujeiras e desgaste pela fricção do cursor.

O diagnóstico de mau funcionamento, na maioria das vezes, é baseado em históricos de falhas e na memória de erros, porém existem casos que estes métodos são ineficazes.

Imaginem aquele radio, onde o nível sonoro sobe, abaixa ou aquele indicador de nível de combustível cuja agulha oscila. Pois é, este é o ruído elétrico, que afeta qualquer equipamento que use potenciômetro.
No equipamento de som, por exemplo, se reconhece que o potenciômetro está ruim pelo ruído sonoro no altofalante, no momento que se ajusta o volume. Nos sistemas eletrônicos do automóvel, necessitamos saber sua função e sobre tudo, reconhecer os sintomas causados por sua falha.

Lembre-se que um sintoma de falha, pode envolver vários componentes que possuem o mesmo principio básico. Além disso, às vezes não estão disponíveis e comprá-los pode sair caro. Enfim, ruído elétrico, pequenas interrupções, mau contato etc. podem ser imperceptíveis ao verificar o potenciômetro com um multímetro comum, “scaner” e mesmo o autodiagnóstico, nem sempre, detecta seu mau funcionamento.

Existem outras maneiras para testar um potenciômetro? Sim, entre elas podemos citar os multímetros gráficos ou analógicos e o osciloscópio com gravação de tela.

Qual é melhor? Não existe uma resposta exata, todos podem ser usados com os devidos critérios.

Para refletir sobre este tema, ilustro a seguir gráficos de um medidor de fluxo de ar defeituoso, obtidos com um multímetro gráfico e um osciloscópio.

 

Neste diagrama, obtido com um multímetro gráfico, a evolução do sinal e seus valores são claros, porém não é possível visualizar nenhum defeito.

Repetindo o teste, agora com o osciloscópio, sob as mesmas condições, fica evidente no oscilograma acima, que há uma falha na pista do potenciômetro.

Dúvida!

Por que não conseguimos visualizar a falha com o multímetro gráfico?

A explicação está na base de tempo, pois no osciloscópio a evolução do sinal transcorre em intervalos da ordem de milissegundos, suficientemente sensível para detectar variações breves. O multímetro gráfico é muito mais lento, portanto não é adequado nesta comprovação.

Isto demonstra que, além de saber como funciona e como se prova um componente, é necessário conhecer profundamente as possíveis falhas e as limitações dos equipamentos de testes empregados no diagnóstico.

Vacuômetro eletrônico

Tabelas de dados incompletas, grandeza da escala do instrumento diferente da tabela, precisão do vacuômetro, sem falar que o MAP é um sensor de pressão absoluta e o vacuômetro, comumente mede pressão relativa.  Estes, são apenas alguns inconvenientes que defrontamos ao testar o sensor MAP. Pensando nisso, decidi construir meu próprio vacuômetro ... ahh eletrônico, com excelente precisão e com poucos componentes. O segredo ... foi usar um MAP de 105 kpa, ajustando a tensão de saída para obter uma leitura direta com um multímetro na escala de milivolts. veja o esquema abaixo e os componentes utilizados.

É necessária uma fonte com uma saída de +5 V e -5V perfeitamente estabilizada, de baixa corrente, pois o consumo é muito baixo. Melhor resultado pode ser obtido usando potenciômetros trimpot multivoltas. Para calibrar, basta ajustar o trimpot de 200 Ohms para obter uma leitura de 12,2 mV entre o negativo do instrumento e o 0 Volts. Interrompa o ponto S, conectando ao positivo de 5 Volts, ajuste o trimpot de 20k para uma saída de 97,7 mV entre o positivo do instrumento e o 0 Volts.

Terminado a calibração, refaça a conexão S com o terminal de saída do MAP, conecte as saídas dos trimpot no multímetro, selecione a escala para milivolts. A leitura é de 1 mV/kpa, ou seja ao ler por exemplo 50 mV a pressão é de 50 kpa absoluto.

Eu usei uma derivação T, com uma saída conectada ao MAP do aparelho, outra ao MAP sob teste ou qualquer componente que se deseje testar e a última a bomba de vácuo (como não tenho uma, usei uma seringa grande... experimente vai se surpreender!)