Ajuste de combustível em sistemas de controle integrado do motor Ajuste de Combustível de Curto Prazo - STFT.
O Ajuste de Combustível é um recurso que permite controlar de forma precisa o teor da mistura para obter o máximo de redução nas emissões e no consumo. Lembrando, o valor de Ajuste de Combustível a ser aplicado no cálculo do tempo de injeção tem, como base, a informação recebida do sensor de O2 pré-catalisador e se apresenta na forma de dois parâmetros de adaptação calculados pela UC: "Ajuste de Combustível de Curto Prazo" (sigla: STFT) "Ajuste de Combustível de Longo Prazo" (sigla: LTFT). Parâmetros de ajuste de combustível ou de controle da mistura
A análise dos parâmetros de ajuste de curto prazo e de longo pra zo é de fundamental importância, tanto na avaliação de desempenho como no diagnóstico de falhas. Através destes é possível avaliar a estratégia de adaptação utilizada pela UC no controle da mistura. Devido a que estes parâmetros resultam de cálculos internos, os seus valores somente podem ser recuperados através do equipamento de teste ("scanner"), no Modo Contínuo. - O ajuste de combustível de curto prazo (STFT) depende diretamente da informação recebida do sensor de O2. É um fator que varia rapidamente e afeta o tempo de injeção somente no regime de malha fechada. É utilizado pela UC para fazer comutar a sonda Lambda. Ou seja, durante o funcionamento em malha fechada, quando a sonda indica condição de empobrecimento, o valor de STFT é aumentado; quando a sonda indica condição de enriquecimento, é diminuído. -O ajuste de combustível de longo prazo (LTFT) resulta da adaptação ou "aprendizado" realizado pela UC, e leva em consideração o desgaste natural do motor, a modificação de suas características no tempo e tolerâncias de fabricação de componentes mecânicos e elétricos. Este parâmetro se modifica lentamente. Depende indiretamente da informação recebida do sensor de O2 e, basicamente, reflete a tendência do parâmetro STFT. Resumindo, o parâmetro LTFT reflete a tendência do ajuste de combustível ao longo do tempo, enquanto o parâmetro STFT é uma resposta imediata ao sinal do sensor de O2. Denominações e valores
Inicialmente e até o fim dos anos 90, os parâmetros de ajuste eram apresentados em "passos", pela quase totalidade dos fabricantes. Uma exceção foi a Ford, que utilizou "%". - Quando expresso em passos, o intervalo de valores utilizado é de 0 a 255 passos. O valor "128 passos" indica correção 0%. O valor "255 passos", correção de +100% e o valor "0 passos", correção de -100%. - Quando expresso em porcentagem, o intervalo de valores utilizado é de –100% a +100%. O valor "0%" indica que não há correção. Este é o formato utilizado no padrão OBDII. A figura 1 apresenta o gráfico de equivalência entre valores em porcentagem e valores em "passos" ou "contas" e auxilia na conversão dos valores apresentados nos equipamentos de diagnóstico.
Parâmetros de ajuste em sistemas pré-OBDII Os parâmetros de ajuste de combustível nos sistemas pré-OBDII receberam diversas denominações, todas elas, particulares a cada fabricante. Só para mencionar alguns exemplos: - A GM utilizou as denominações "BLM de O2" para o ajuste de longo prazo e "Integrador" para o ajuste de curto prazo. Esta última também, utilizada pela Fiat. - Na linha VW as denominações variam de acordo com o veículo e o sistema de injeção aplicado. Assim, no sistema M1.2.3 (Golf) são utilizados: "Regulagem da Mistura (%)" para o ajuste de longo prazo e "Fator Lambda" para indicar qual o valor de Lambda que a UC utiliza naquele momento. Outras denominações utilizadas pela VW são: Fator Adaptativo Aditivo; Fator Adaptativo Integral; Fator Adaptativo Multiplicador. Como se observa, a diversidade de denominações, juntamente à falta de padronização numa mesma linha de veículos, e isto, por sua vez, associado às descrições ambíguas na documentação do fabricante, são fatores que dificultam a interpretação dos valores e, consequentemente, o resultado do diagnóstico. Parâmetros de ajuste em sistemas OBDII
Nos sistemas OBDII, as siglas que identificam os parâmetros de ajuste de combustível são: - STFT ou SFT (do inglês: "Short Term Fuel Trim"): "Ajuste de Combustível de Curto Prazo" - LTFT ou LFT (do inglês: "Long Term Fuel Trim"): "Ajuste de Combustível de Longo Prazo" Ajuste (adaptação) de combustível de curto prazo - STFT
É utilizado como fator multiplicativo aplicado ao cálculo do tempo de injeção, durante o funcionamento em malha fechada. Como mencionado, reflete uma resposta "rápida" da UC, à informação recebida da sonda Lambda; a sua aplicação resulta na correção imediata do tempo de injeção no sentido oposto à indicação da sonda. Características Relevantes
- A UC modifica o seu valor a cada ciclo para compensar a indicação enviada pela sonda Lambda. - O STFT é um ajuste "não aprendido", ou seja, não depende de variações ao longo do tempo. O seu valor não é memorizado; é apagado assim que é desligado o motor. - STFT = 128 (0%): significa que não é aplicada nenhuma correção ao tempo de injeção.
- STFT superior a 128 (0%): indica que a correção aplicada aumenta o ti (tempo de injeção) enriquecendo a mistura. - STFT inferior a 128 (0%): indica que a correção aplicada diminui o ti (tempo de injeção) empobrecendo a mistura. A figura 2 apresenta a sequência de ações que afetam o teor da mistura quando o sistema opera em circuito fechado.
Após a partida, e assim que o sistema passa a funcionar em malha fechada, o ST FT aplicado ao ti é 128 (0%). A seguir, a UC o incrementa (adiciona combustível) ou o diminui (subtrai combustível) com o objetivo de provocar a mudança de estado da sonda. Nessa situação inicial: - Se o sensor de O2 indica condição de mistura rica ([a]; [b]), a UC reduz o valor de STFT com o objetivo de diminuir o pulso de injeção ([c]), tornando, assim, a mistura mais pobre no próximo ciclo. - Se a sonda informa que a mistura admitida é pobre ([d]; [e]), a UC incrementa o valor de STFT, o que aumentará o tempo de injeção ti ([f]), tornando a mistura mais rica no próximo ciclo. Esta sequência se repete enquanto o sistema funciona em malha fechada. Quando em circuito aberto, sem levar em consideração a informação da sonda, o STFT é 128 (0%), ou seja, a UC não aplica nenhuma correção de curto prazo. Esta situação transitória apresenta-se durante as seguintes fases: - Enriquecimento na aceleração e em plena carga. - Empobrecimento na desaceleração. - Enriquecimento na marcha lenta, quando é ligado o A/C, e antes da compensação. efetuada através do dispositivo de controle da marcha lenta; isto propicia uma "antecipação" no ajuste da marcha lenta. - Compensação da marcha lenta, quando engatada a transmissão automática. Quando o sistema passa a funcionar novamente, em malha fechada, o valor do ajuste poderá ser modificado desse valor 128 para um valor maior (enriquecimento) ou menor (empobrecimento) dependendo da informação recebida do sensor naquele momento. Como a UC modifica este ajuste a cada ciclo de injeção, o valor do STFT, visualizado no scanner durante o funcionamento normal em circuito fechado, oscila rapidamente (1 a 2 vezes por segundo) de 8 a 10 passos (+/-5%), em torno do valor 128 (0%). A oscilação em torno de um valor diferente de 128, é indicação de que o sistema está se afastando das condições ideais. Persistindo esta situação por alguns segundos, afetará o valor do LTFT. Como mencionado, o Ajuste de Combustível é um recurso que permite controlar de forma precisa, o teor da mistura para obter o máximo de redução nas emissões e no consumo. Lembrando, o valor de Ajuste de Combustível a ser aplicado no cálculo do tempo de injeção tem como base a informação recebida do sensor de O2 (pré-catalisador) e se apresenta na forma de dois parâmetros de adaptação calculados pela UC: - "Ajuste de Combustível de Curto Prazo" (sigla: STFT) - "Ajuste de Combustível de Longo Prazo" (sigla: LTFT) Ajuste de Combustível de Longo Prazo - LTFT
Os valores de LTFT são armazenados na memória da UC em um conjunto de células formando uma tabela ou "mapa", como mostra a figura1. O valor de LTFT armazenado em cada célula é função da rotação e carga do motor.
O exemplo da figura 1 corresponde a uma configuração com 16 células. Aquela da marcha lenta depende só da rotação e independe da carga aplicada.
Inicialmente, todas as células do mapa de LTFT contêm o valor 0% ou 128. Ao longo do tempo e em função do "aprendizado", os valores de correção vão se atualizando com base no valor do STFT (ajuste de curto prazo). Para cada faixa de rotação e carga existe um valor de ajuste LTFT. São os denominados "parâmetros adaptativos", que indicam a correção de longo prazo a ser aplicada naquelas condições de funcionamento. Os sistemas atuais possuem "mapas" com até 160 células. Características relevantes
- O ajuste de longo prazo indica uma "tendência" na operação do sistema de combustível. É uma resposta "lenta" às variações do Lambda da mistura, ao longo do tempo. A UC atualiza ou "aprende" o valor deste parâmetro, com base no valor médio em torno do qual oscila o STFT. - Tal como o STFT, o LTFT é um fator multiplicativo aplicado ao tempo de injeção. - Na maioria dos casos, são necessários de 20 a 30 segundos para que a unidade de comando "aprenda" novas condições de funcionamento, e como resultado disso, modifica o valor do LTFT. - Os valores "aprendidos" são armazenados na célula do mapa, correspondente às condições de rotação e carga em que se encontra o motor. O mapa é atualizado quando o sistema funciona em malha fechada. - A correção de longo prazo é aplicada, a cada ciclo de injeção, tanto no funcionamento em malha fechada como em malha aberta. - LTFT = 128 (0%): indica que não é aplicada nenhuma correção decorrente do aprendizado. - LTFT superior a 128: indica que há correção para enriquecimento da mistura. - LTFT inferior a 128: indica que há correção para empobrecimento da mistura. A diferença entre o STFT e o LTFT reside em que este último se m odifica de forma muito mais lenta, em função de uma oscilação persistente de STFT, em torno de um valor diferente de 128 (0%). Controle da Mistura
A figura 2 mostra como se processa o controle da mistura, em malha fechada, em f unção da informação da sonda e dos valores calculados de STFT e LTFT. Ilustra, de forma esquemática, o sinal da sonda Lambda e a variação dos valores calculados dos parâmetros de ajuste de combustível. Repare que é um diagrama esquemático que tem por objetivo consolidar os conceitos apresentados. Não representa as ondas reais visualizadas num scanner com a opção de transformar em gráficos valores de parâmetros ao longo do tempo.
- Inicialmente, até o ponto 1, o valor de STFT oscila em torno de 128 (0%), em resposta ao sinal da sonda. A UC reage modificando o valor de STFT no sentido de aumentar o tempo de injeção quando a sonda indica mistura pobre e diminuí-lo, quando indica mistura rica. Repare que sendo LTFT igual a 128 passos (0%), nenhuma correção de longo prazo é aplicada nesse momento.
- Durante o período A, a sonda só reage ao aumento do tempo de injeção, indicando mistura rica, quando a correção do STFT, com valores crescentes, atinge 138 passos (+8%). Ou seja, só nesse instante, o sinal da sonda muda de estado, indicando condição de mistura rica. Esta variação de STFT no sentido de compensar a indicação do sensor de O2, pode ser devido a alguma modificação nas condições de funcionamento ou de desgaste do motor. - A partir deste ponto e para manter o teor da mistura no nível desejado, o STFT oscila em torno de 135 passos. Em função de que esta situação permanece por um período de tempo (até o ponto 2), a UC "aprende" o novo valor de correção para LTFT, que passa de 128 a 135 passos (ponto 3). Como resultado deste "aprendizado" do LTFT (período B), o STFT volta a oscilar em torno de 128. Limites de Adaptação
Os parâmetros de ajuste de combustível conseguem compensar condições de mistura rica ou pobre até certo limite denominado "Limite Adaptativo". A UC monitora constantemente ambos os parâmetros de ajuste para verificar o correto funcionam ento do sistema. O LTFT será afetado na medida em que a correção do STFT se afaste persistentemente, do valor 128 (0%). O tempo de "aprendizado" de LTFT depende do sistema analisado, mas geralmente, está em torno de 10 a 20 segundos. Quando o valor combinado dos parâmetros (LTFT + STFT) excede o limite de adaptação permitido, a UC grava o código de falha correspondente e o sistema passa a funcionar em malha aberta. Este limite de correção está geralmente, entre +/-25% e +/-35%. Em passos: entre 85/95 e 155/165. - O LTFT é o parâmetro considerado para a gravação de falha. O limite máximo de adaptação está, geralmente, em torno de +/-25% e a faixa normal de operação em +/-10% em torno de 0%. Em passos, os valores normais estão geralmente entre 110 e 140. - Oscilações de STFT com amplitudes superiores a 8% (10 passos) são indicação de sonda com resposta lenta, como mostra a tela do scanner da figura 3, com o gráfico do ajuste de curto prazo. Observar a repetida variação (pico-a-pico) de 9% no valor do STFT. Deve ser salientado que os valores acima são aproximados. Geralmente, quando estão fora da faixa mencionada, aponta para problemas de dirigibilidade ou de consumo, relacionados com a alimentação de combustível (injetores, pressão), entrada de ar falso (vazamento) ou com sensores MAP ou MAF. Repare que os parâmetros de ajuste afetam diretamente o tempo de injeção e não necessariamente implicam, sempre, no enriquecimento ou empobrecimento excessivo da mistura. Assim, um alto valor de LTFT não significa necessariamente a injeção de mais com bustível e, sim, que o pulso é aumentado para injetar a quantidade requerida pelas condições de funcionamento. Por exemplo: com pressão baixa de combustível, o tempo de injeção deverá ser aumentado para fornecer a quantidade requerida nessa situação. Este aumento no tempo de injeção resulta do aumento no valor do parâmetro LTFT o que, por sua vez, se modifica em função da informação do sensor de oxigênio. Na realidade não houve aumento na quantidade de combustível. Simplesmente o valor de ajuste aumentou e com isto também o tempo de injeção, para compensar a situação de empobrecimento. Como mencionado, o Ajuste de Combustível é um recurso que permite controlar de forma precisa, o teor da mistura para obter o máximo de redução nas emissões e no consumo. Lembrando: o valor de Ajuste de Combustível a ser aplicado no cálculo do tempo de injeção tem como base, a informação recebida do sensor de O2 pré-catalisador e se apresenta na forma de dois parâmetros de adaptação calculados pela UC: “Ajuste de Combustível de Curto Prazo” (sigla: STFT) “Ajuste de Combustível de Longo Prazo” (sigla: LTFT) Nota: Lembrar que as siglas LTFT e STFT são aquelas adotadas pelo padrão OBD II original. Podem variar de acordo com as especificações próprias de cada país. Parâmetros de ajuste
Os parâmetros de ajuste de combustível constituem um importante auxiliar ao diagnóstico em veículos OBDII ou veículos pré-OBDII que disponibilizem tais parâmetros. Através deles é possível visualizar como a UC atua sobre o tempo de injeção para manter o sensor de O2 com utando corretamente.
Lembrar que em regimes transitórios os sistemas com sonda Lambda passam a trabalhar em malha aberta. Aqueles com sensor de relação ar/combustível permanecem em malha fechada. Desde o ponto de vista do diagnóstico, o ajuste de longo prazo (LTFT) resulta de grande interesse devido a que registra a tendência das correções ao longo do tempo. Já, o ajuste de curto prazo (STFT), por não ser memorizado, só serve para analisar condições instantâneas de funcionamento. Assim, comparando os valores do ajuste de longo prazo em marcha lenta com aquele a 2500 rpm , pode-se ter uma idéia de como o sistema de controle de combustível se comporta em diferentes regimes de funcionamento. Por exemplo: - Um valor de LTFT de 20% em marcha lenta e -3% a 2500 rpm pode apontar para vazamento (ou entrada falsa de ar) o qual afeta a massa de ar admitida com maior intensidade nas baixas rotações. Na medida em que aumenta a carga (aumenta a massa de ar admitido), o vazamento se transforma numa porcentagem menor do ar total admitido e o fator de correção diminui. - Um valor de LTFT de 0% em marcha lenta e +20% a 2500 rpm pode indicar uma restrição na linha de combustível, fato este que afeta a mistura com maior intensidade nas acelerações ou rotações mais altas. Análise de Casos
A seguir alguns exemplos de interpretação do conteúdo das células de ajuste de longo pra zo. A condição ideal de todas as células conterem o valor 128 (0%) passos, raramente acontece devido às tolerâncias normais que apresentam os componentes que fazem parte do sistema de controle do motor. Lembrar que os sistemas OBD II apresentam os valores em porcentagem. Este é um exemplo (figura [a]) do conteúdo das células, no caso em que a UC aplica as correções necessárias para compensar uma condição de escapamento levemente pobre. Representa uma configuração típica de funcionamento normal, no qual, a sonda tem “autoridade” no controle da mistura. (ver neste capítulo o item “Autoridade do Sensor de Oxigênio”)
Este é um exemplo (figura [b]) no caso em que a UC aplica as correções necessárias para compensar uma condição de escapamento levemente rico. Representa uma configuração típica de funcionamento normal, no qual, a sonda tem “autoridade” no controle da mistura.
Este exemplo (figura [c]) mostra o caso em que o ajuste atinge o limite máximo (160 passos) para algumas condições de rotação e carga. Esta configuração de valores é indicação de escapamento pobre. Muito possivelmente, a sonda perde a autoridade nesses casos e provoca a gravação do código correspondente a “Sensor de Oxigênio - Nível Baixo”.
Este exemplo (figura [d]) mostra o caso em que o ajuste atinge o limite mínimo (100 passos) para algumas condições de rotação e carga. Esta configuração de valores é indicação de escapamento rico. Muito possivelmente, a sonda perde a autoridade nesses casos e provoca a gravação do código correspondente a “Sensor de Oxigênio - Nível Alto”.
Os valores das células podem ser visualizados no modo contínuo quando solicitado o parâmetro “Ajuste de Longo Prazo” ou similar. O valor apresentado é aquele utilizado pela UC naquela condição de rotação e carga. Como mostra a figura [e], para alguns sistemas da GM, entre outros, é mostrado o número da célula que está sendo utilizada.
Foi o advento dos sistemas eletrônicos digitais, que permitiu o controle em malha fechada (circuito fechado) da quase totalidade das funções de controle do motor e dos sistemas de emissões. Nos modernos sistemas de injeção/ignição eletrônica podem ser encontradas as seguintes funções (entre outras) controladas em malha fechada: - Controle da relação ar/combustível ou controle do teor da mistura: Para dosar, com precisão, a quantidade de combustível mais conveniente às condições de funcionamento do motor. Para atingir tal objetivo, o sistema deve possuir um método de medição adequado da massa de ar admitido, e uma forma apropriada de dosagem da quantidade de combustível calculada. - Controle e estabilização da rotação de marcha lenta dentro da faixa que propicie o melhor funcionamento do motor. Para isto, a UC deve conhecer (medir) com precisão a rotação do motor.
- Controle do avanço do ponto de ignição em função da presença do fenômeno de detonação. Para isso a UC deve poder “sentir” o aparecimento da detonação e medir sua intensidade, com o objetivo de aplicar as medidas corretivas que protejam o motor. Nota: Lembrar que um sistema projetado para trabalhar em malha fechada pode, em determinados momentos, funcionar em malha aberta; isto dependerá do programa de controle, residente na UC. Assim, o funcionamento em malha fechada da função de controle da mistura é desativado nas acelerações, desacelerações, e quando o sensor de concentração de O2 apresenta defeito. Controle da Mistura em Malha Fechada
O controle da mistura em malha fechada pressupõe a existência do sensor de concentração de O2 no sistema (sonda Lambda, sensor de O2 de Banda Larga ou sensor de Relação Ar/Combustível). Sem este sensor, o controle da mistura só poderá ser feito em malha aberta. A figura [1] mostra uma configuração convencional com sonda Lambda que detec ta a presença ou não, de oxigênio nos gases de escape. O sistema indica que a mistura admitida possui excesso de ar (mistura pobre) ou, caso contrário, indica excesso de combustível (mistura rica). A partir dessa informação a UC corrige a quantidade de combustível injetada, no sentido de enriquecer a mistura, quando a sonda informa a existência excesso de oxigênio, e empobrecer a mistura quando a sonda informa ausência de oxigênio nos gases de escape.
Qualquer condição de desregulagem, que provoque a modificação do fator Lâmbda da mistura, com relação ao desejado, será detectada imediatamente pela UC. Desta forma, poderá ser ajustada a quantidade de combustível injetado, a fim de restabelecer a condição de mínimo consumo e mínimo nível de emissões. Se, num intervalo de tempo razoável, isso não for possível, a UC indica tal situação, gravando um código de falha. As vantagens do controle em malha fechada são óbvias: a precisão, rapidez na correção e estabilidade, são fatores que podem ser melhorados até níveis difíceis de atingir com sistemas de controle que trabalham em circuito aberto. Sensor de Oxigênio Pós-catalisador e o Ajuste de Combustível. A figura [2] mostra uma configuração típica de sistemas OBDII. Nestes, a sonda pós-catalisador é utilizada para: - Avaliar a eficiência de conversão. Esta função é realizada pelo monitor do catalisador. - Realizar o ajuste fino da mistura e verificar o funcionamento do sensor pré-catalisador. Nos sistemas OBDII e para o ajuste da mistura, podem ser identificadas duas malhas de controle.
Figura 02
1. Malha principal que inclui: sensor de O2 pré-catalisador (HO2S11), a UC e o injetor. O sensor informa a concentração de oxigênio nos gases de escape; com esta informação, a UC determina o Lambda da mistura admitida e calcula o tempo de acionamento do injetor do próximo ciclo de injeção. 2. Malha secundária que inclui: sensor pós-catalisador (HO2S12) a UC e o injetor. O sensor informa a concentração de oxigênio depois do catalisador; com isto, a UC realiza o ajuste fino do tempo de injeção calculado a partir da informação da sonda pré-catalisador. Quando tem autoridade sobre o controle da mistura, o sensor pré-catalisador permite que o sistema funcione em malha fechada. No entanto, esta malha de controle não consegue autoverificar-se quanto ao seu funcionamento. Precisamente, a função da sonda posterior é verificar continuamente o Lambda da mistura admitida formando, assim, uma outra malha fechada de controle, independente da malha principal. Lembrar que o catalisador não modifica o Lambda, o qual só depende da relação entre as moléculas de oxigênio, hidrogênio e carbono que constituem a mistura ar/combustível admitida. Após a combustão, as moléculas se rearranjam, formando os gases de escape, m as, a relação entre elas permanece. A figura [2] mostra as duas malhas de controle. Os sinais apresentados são típicos de sistem as funcionando corretamente: Em função da capacidade de armazenamento de oxigênio do catalisador, a sonda posterior apresenta uma menor atividade se comparada com o sensor pré-catalisador. Como conseqüência, por ser seu sinal mais estável, apresenta uma maior sensibilidade às variações do Lambda da mistura admitida. Desta forma, contribui para a correção do valor do LTFT de forma tal a assegurar a operação com o Lambda apropriado às condições de funcionamento do motor naquele momento. A sua informação é utilizada para o ajuste fino do valor controlado pela malha principal. Como resultado disto, um valor de Lambda fora da faixa, informado pelo sensor posterior, será indicação de que o sensor pré-catalisador não está executando corretamente a sua função devido a defeito próprio, a falha de combustão ou vazamento no escapamento. Como mencionado, o Ajuste de Combustível é um recurso que permite à unidade de comando controlar de forma precisa o teor da mistura para obter o máximo de redução nas emissões e no consumo. A avaliação dos parâmetros de ajuste de combustível, associada à informação da sonda e à composição dos gases de escape, constitui uma ferramenta relevante no diagnóstico de problemas de dirigibilidade e consumo e, isto, havendo ou não falha gravada. Cabe salientar que valores altos ou baixos do STFT (Integrador) ou do LTFT (BLM de O2) não são, necessariamente, uma indicação de falha. Um alto valor no ajuste de combustível não é sempre indicação de que mais combustível está sendo injetado. Eles podem indicar que a largura de pulso está sendo aumentada para injetar a quantidade de combustível requerida pelas condições de funcionamento do motor. (Ver item “Limites de Adaptação” na edição de Março 2009.) A figura [1] apresenta as informações de diagnóstico utilizadas a seguir. A análise baseia-se na avaliação da relação existente entre: - A informação do sensor de O2. A partir desta informação, a UC determina o teor da mistura admitida. - O valor de LTFT (BLM de O2). Indica a tendência da UC no controle do teor da mistura. - As emissões do motor medidas no escape, com analisador de 4 gases. O fator Lambda, calculado a partir da composição dos gases de escape (ou aquele informado pelo analisador), representa a condição real da mistura admitida. Pode ser utilizado para confirmar o informado pela UC no parâmetro “Tensão Lambda” ou similar. Lembrar que a presença do catalisador não altera o valor de Lambda da mistura admitida.
Figura 01
A seguir serão analisados casos extremos de funcionamento anormal que têm por objetivo m ostrar a utilização dos referidos parâmetros no diagnóstico. Não abrangem todas as possibilidades que poderão se apresentar na prática diária. O seu único objetivo é o de fundamentar a aplicação dos conceitos apresentados e auxiliar o raciocínio. As possíveis causas, assim como os valores apresentados, são orientativos e dependem principalmente da configuração do sistema diagnosticado, o que por sua vez é influenciado pelos avanços tecnológicos. As causas de defeito e valores de referência não substituem, portanto, as informações fornecidas pelos fabricantes, que sempre devem ser consultadas previamente. Sensor de O2 indicando Tensão Baixa. 1. Condição: Sinal da sonda com tensão baixa constante, indicando mistura pobre, pulso de injeção maior que o normal (LTFT indicando enriquecimento) e Lambda calculado < 1 (mistura rica). Esta situação anormal pode ser provocada por: - Sensor de O2 defeituoso; circuito interrompido; sensor inoperante em sistema EEC-IV. Nota: Nos sistemas atuais, na situação de sonda inoperante ou de interrupção do circuito de sinal, a tensão no conector da UC está em torno de 450 mV. - Excesso de ar atinge o sensor de O2. Pode ser provocado por um ou mais cilindros com falha de combustão; vazamento no sistema de injeção de ar secundário. - Sinal do sensor com curto-circuito à massa. - Sensor frio. - Vazamento no escape antes da sonda. A entrada de ar falso dilui os gases com excesso de oxigênio que perturba a operação do sensor de O2 (falsa indicação de mistura pobre). 2. Condição: Sinal da sonda com tensão baixa constante, indicando mistura pobre, pulso de injeção maior que o normal (LTFT indicando enriquecimento) e Lambda calculado > 1 (mistura pobre). Esta situação anormal pode ser provocada por: - Pressão de combustível baixa. - Injetores entupidos. 3. Condição: Sinal da sonda com tensão baixa constante, indicando mistura pobre, pulso de injeção menor que o normal (LTFT indicando empobrecimento) e Lambda calculado > 1 (mistura pobre). Esta situação anormal pode ser provocada por: - Falha em algum sensor cujo sinal é utilizado para o cálculo do tempo de injeção. Reparar que, nesta situação, o sinal da sonda está de acordo com o tempo de injeção. Portanto, a sonda não tem autoridade. (Ver adiante.) Nesta situação de diagnóstico, o que deve ser analisado é qual o sinal que faz o sensor de O2 perder a autoridade. 4. Condição: Sinal da sonda com tensão negativa. Neste caso, o LTFT e o Lambda são fatores irrelevantes. Esta situação anormal pode ser provocada por: - Sensor de O2 defeituoso. Um sensor com a cerâmica danificada pode fornecer tensões negativas. - Possível referência de massa defeituosa. Não afeta a real leitura do sensor, mas pode causar erro de interpretação do sinal por parte da UC. - Líquido de arrefecimento fora de especificação. Quando o líquido envelhece se torna corrosivo (ácido ou básico). Nesta situação, o motor pode se transformar numa pilha. Geralmente, a polaridade do motor resulta negativa em aproximadamente, 0,5 a 0,7V. - Defeito no alternador. Diodo(s) defeituoso(s) pode(m) provocar ondulações superiores a 400 ou 500 mV. O aconselhável é que não superem 250 mV. Sensor de O2 Indicando Tensão Alta. 1. Condição: Sinal da sonda com tensão alta constante, indicando mistura rica, pulso de injeção menor que o normal (LTFT indicando empobrecimento) e Lambda calculado < 1 (mistura rica). Esta situação anormal pode ser provocada por: - Óleo contaminado com combustível. Possivelmente, devido ao sistema PCV (ventilação positiva do cárter) defeituoso. - Sistema de emissões evaporativas. - Pressão alta de combustível. - Em sistemas multiponto, diafragma do regulador de pressão com vazamento. - Injetores gotejando. 2. Condição: Sinal da sonda com tensão alta constante, indicando mistura rica, pulso de injeção maior que o normal (LTFT indicando enriquecimento) e Lambda calculado < 1 (mistura rica). Nesta situação, o sensor de O2 não tem “autoridade” no controle da mistura. A causa do funcionamento anormal deve ser procurada em alguma informação incorreta proveniente de um sensor com maior autoridade que a da sonda nesse momento: MAP ou MAF, TPS, ECT, ACT. “Autoridade” do Sensor de Oxigênio Uma consideração muito importante é que, quando a ação da UC resulta do mesmo sentido que a informação da sonda, esta última não tem “autoridade” no controle da mistura. Por exemplo, se o LTFT (BLM de O2) indica uma correção no sentido do empobrecimento (BLM < 128; LTFT < 0%) e a
sonda informa condição de mistura pobre constante (sinal da sonda < 450 mV), significa que a UC não leva em consideração a informação do sensor de O2 para o ajuste da mistura. Como conseqüência disto, conclui-se que a ação da UC nessa situação depende da informação de um outro sensor com “autoridade” maior que a da sonda. Se assim não fosse, o esperado seria que, perante o excesso de O2 nos gases de escape, a UC comanda o enriquecimento da mistura (BLM > 128 ou LTFT > 0%). Cabe salientar que a autoridade que é conferida ao sensor de O2 é limitada. É baseada nos valores armazenados nas células de ajuste de longo prazo (LTFT). Se tivesse autoridade absoluta em qualquer circunstância, um sensor defeituoso, indicando mistura pobre constante, poderia provocar o aumento da quantidade injetada até limites extremos: “afogar” o motor ou provocar uma condição de calço hidráulico. Como mencionado, o Ajuste de Combustível é um recurso que permite à unidade de comando controlar de forma precisa o teor da mistura para obter o máximo de redução nas emissões e no consumo. A avaliação dos parâmetros de ajuste de combustível, associado à informação da sonda e à composição dos gases de escape, constitui uma ferramenta relevante no diagnóstico de problemas de dirigibilidade e consumo e isto, havendo ou não, falha gravada. No capitulo anterior, foram apresentadas situações de diagnóstico correspondentes a casos extremos, nos quais os parâmetros de ajuste e o sinal da sonda estavam nos limites. No entanto, os referidos parâmetros são de fundamental importância no diagnóstico de falhas de dirigibilidade ou de consumo, ainda que não tenham atingido os limites de adaptação. A adaptação. A seguir, são analisadas algumas situações em que o ajuste de combustível está dentro dos limites de adaptação e o sensor de O2 comuta, indicando que este tem “autoridade” sobre o controle da mistura. Lembrar que um alto ou baixo valor de LTFT, não significa necessariamente a injeção de uma quantidade maior ou menor de combustível; o pulso é aumentado ou diminuído para injetar a quantidade requerida pelas condições de funcionamento. A seguir, alguns exemplos de como a análise dos parâmetros de ajuste de combustível pode auxiliar no dia gnóstico. Vazamento de Vácuo
- Nos sistemas “velocidade/densidade” o ajuste de combustível não é afetado. - Nos sistemas com MAF, o sistema tenderá a trabalhar pobre pelo que o LTFT apresentará valores de correção positivos, que diminuem com o aumento da rotação. Baixa Pressão de Combustível
Tanto nos sistemas “velocidade/densidade” como naqueles com MAF, os parâmetros de ajuste apresentarão valores positivos de correção. Mais significativos com o aumento de carga e rotação. Tubulação de EGR Obstruída
- Nos sistemas “velocidade/densidade”, sem medição de fluxo EGR, este defeito provoca o funcionamento com mistura pobre já que a UC subtrai combustível por conta de uma massa de gases recirculados que não está presente na câmara por causa da obstrução. - Nos sistemas com MAF, o ajuste de combustível não é afetado por defeito no sistema EGR. Sensor MAF
Uma indicação aparentemente incorreta do sensor MAF pode dever-se a: - Restrição no escape ou na admissão; - Vazamento entre o sensor e o corpo da borboleta; - Calibração incorreta do sensor; - Problema mecânico como, por exemplo, calagem incorreta do eixo comando. Exemplo: Sensor MAF do Fiat Marea Para discriminar o problema, a verificação do ajuste de combustível é uma das primeiras a serem feitas, levando em consideração os valores totais de ajuste, LTFT + STFT e verificando como variam em função da faixa de rotação e carga: - Valores de ajuste negativos na marcha lenta e positivos nas cargas altas, apontam para contaminação. Na marcha lenta e com o elemento “quente” sujo, o MAF tende a dar leituras maiores que as reais. Assim que a carga aumenta, o elemento aquecido não consegue transferir todo o calor para o ar que o circula, pelo que a leitura resulta inferior à massa real admitida. A limpeza do sensor pode resolver a falha. - Defeitos de calibração do MAF produzem leituras erradas que são compensadas pela UC, através do ajuste de combustível, o qual pode superar o limite de +/-10%. Mas, ao contrário do caso anterior, o defeito no sensor afeta o ajuste de combustível, por igual, em todos os regimes de funcionamento. - Se a leitura do MAF for superior ou inferior ao valor informado pelo fabricante para a faixa de rotação e carga analisada, mas, o LTFT estiver dentro da faixa de +/-10%, em princípio, o MAF está informando o valor correto. - Nos casos em que a leitura do MAF é correta, mas, o ajuste de combustível está fora da faixa de +/-10% ou +/-15%, o defeito pode ser de alimentação de combustível.
