Confira quais são os princípios do sistema de controle eletrônico de subministro de combustível, ou simplesmente sistema DECOS
Na medida em que o consumo de energia (corrente) aumenta como resultado direto do incremento das aplicações de sistemas eletroeletrônicos nos veículos modernos, surge a necessidade de criar mecanismos ou sistemas de controle deste consumo. Neste sentido, o sistema de subministro elétrico de combustível, o qual está na lista dos consumidores elétricos importantes (bomba elétrica de combustível), não poderia ficar fora desta tendência. Desta forma, surgem soluções como o sistema DECOS (Demand Controlled Fuel Supply System), o qual será objeto de estudo desta coluna.
Conceito do sistema DECOS
Se pensarmos em um sistema convencional de subministro de combustível para um veículo de injeção eletrônica, e se especificamente pensarmos na bomba elétrica de combustível, será fácil identificar que existe um desperdício de energia (corrente elétrica), já que, durante a operação normal da bomba de combustível, a mesma é acionada de forma permanente na sua capacidade máxima em qualquer condição de funcionamento ou demanda de carga do motor (exceto com ignição desligada).
Isto quer dizer que a bomba elétrica de combustível vai consumir sua corrente máxima, sem importar a condição de carga na qual o motor se encontra. Em poucas palavras, se tomamos como referência um veículo que utiliza uma bomba elétrica que consome 7,5 amperes hora (7,5 Ah), o mesmo vai consumir essa energia elétrica tanto em ralenty quanto em plena carga.
Não faz muito tempo, provavelmente consumir 2 ou 3 amperes hora a mais, não representava uma grande preocupação por parte dos fabricantes de automóveis. Mas, na medida que as tecnologias avançam, são os pequenos detalhes que fazem a diferença, e neste sentido, 2 ou 3 amperes de uma bomba elétrica, somados aos amperes consumidos por um eletroventilador e tantos outros consumidores, passam a ser controlados por um sistema de gestão de energia, o qual se encarregará de tratar de todos esses consumos de uma forma um pouco mais “inteligente”, obtendo como resultado, impactos muito positivos em consumo de combustível, emissões poluentes, potência e torque do motor, assim como, na durabilidade dos componentes elétricos controlados por este tipo de sistema.
O principio de funcionamento do sistema DECOS é relativamente simples: a bomba de combustível elétrica, ao contrario do que acontece com um sistema convencional, passa a ser acionada de forma modulada, isto é, modulando o tipo de ativação conforme a demanda especifica ou condição na qual se encontra o motor.
Desta forma, a modulação elétrica da ativação da bomba vai determinar mudanças na velocidade de giro da mesma, o que acabará consequentemente determinando uma modulação da pressão e vazão da bomba de combustível.
Ou seja, as mudanças no comportamento elétrico vão impactar diretamente no comportamento hidráulico do sistema; sendo esta a proposta original do sistema DECOS, o qual traduzido literalmente significa: Sistema de subministro de combustível controlado por demanda.
Todo este controle é realizado em sintonia com a unidade de controle eletrônico de motor (ECU), já que é ela quem determina em que momento aumentar a pressão/vazão de combustível através da modulação do acionamento elétrico; sempre em acordo com a demanda correspondente para cada fase de funcionamento do motor.
Os fabricantes de veículos e sistemas automotivos, confirmam que com a aplicação do sistema DECOS conseguem obter uma diminuição do consumo de combustível (no ciclo completo), de até 5%. Resultados nada depreciáveis principalmente considerando o valor atual do litro de combustível.
Como sempre acontece na indústria automotiva, em um primeiro momento este tipo de sistema foi aplicado exclusivamente em veículos de alta gama, os quais alguns anos atrás eram todos equipados com sistemas de injeção direta. Mas, depois de terem evidenciado todos os benefícios que este conceito traz para qualquer sistema de subministro de combustível, o mesmo já faz parte de aplicações de veículos com injeção indireta, assim como, em aplicações de motores a Diesel.
O exemplo da figura 1 corresponde a um sistema DECOS. Esta logica de funcionamento consegue um excelente desempenho em todos aqueles veículos que seguem a estratégia E-Gas (sistemas com borboleta motorizada), já que o princípio do acelerador eletrônico está baseado no conceito de demanda de carga. Quando o motorista pisa no acelerador, o sistema deve calcular o tempo de injeção, ignição e outros importantes parâmetros; desta forma, a mencionada demanda de carga, será utilizada para calcular a pressão de combustível, a qual por sua vez será definida pela ECU (3).
Uma vez que esta demanda de carga (torque do motor), foi processada e definida pela ECU (3), a mesma entrará em comunicação com outra unidade de controle eletrônico, conhecida com o nome de módulo de ativação da bomba elétrica (2), o qual geralmente se encontra localizado perto do conjunto da bomba elétrica (1) nas imediações do tanque de combustível.
Este sinal de comunicação entre a ECU (3), e o módulo de ativação da bomba (2), se encontra representada na figura acima com o número (4), sendo este um sinal de comunicação geralmente de baixa frequência (aproximadamente 20 Hz), ou dependendo do modelo do veiculo pode ser utilizado para este fim um protocolo CAN de comunicação.
O mais importante a ser levado em consideração no diagnóstico para analisar este tipo de sinal é que se trata de um sinal de comunicação (4), o qual deve ser medido com osciloscópio para corroborar que o mesmo se encontra íntegro, ou seja, que a mensagem (sinal de comunicação) não está corrompida.
A figura 2 mostra um exemplo de um sinal de comunicação entre a ECU e o módulo EKP, para o caso de um veículo que utiliza um protocolo de comunicação CAN (Controller Area Network).
Continuando com o analise do funcionamento do sistema DECOS, vamos falar um pouco do sinal de ativação ou também conhecido como sinal de comando. Na figura 1 este sinal está representado com o numero (5), e se trata geralmente de um sinal PWM (Pulse-Width Modulation). Este tipo de sinal é frequentemente utilizado para realizar uma modulação por largura de pulso a qual no caso do sistema DECOS tem o objetivo de controlar o valor da alimentação da bomba elétrica de combustível.
Na figura 3 é possível ver o sinal típico de ativação (5), o qual, na maioria dos casos, contará com uma frequência de ativação de aproximadamente 20 KHz.
Desde a perspectiva do diagnóstico, o que deve ser analisado em um sinal de ativação de uma bomba elétrica, são as duas magnitudes elétricas apresentadas na tela acima: a tensão de ativação (representada em azul) e a corrente consumida pela bomba elétrica (representada em vermelho).
Seguindo o formato de um sinal PWM, o pulso modulado resultante da leitura do osciloscópio (canal 1= U-CH1, na cor azul), é um pulso quadrado que neste caso recebe a tensão real da bateria do veículo (Aproximadamente 14,8 Volts), e permanece ativando e desativando a bomba elétrica em espaços de tempo muito curtos: reparem que o setup do eixo horizontal do osciloscópio (eixo X), está configurado com um valor de 200 microssegundos.
Desta forma, a bomba elétrica está ligando e desligando em uma frequência tão rápida que não seria possível medir este valor com um equipamento mais simples; por exemplo, com um multímetro.
Inclusive, se esta medição for feita com um multímetro, o valor apresentado pelo equipamento seria apenas o valor de tensão media; o qual podemos estimar que no exemplo acima, seria algo próximo dos 7,0 Volts; informação que sem dúvida poderia levar qualquer técnico a tirar conclusões equivocadas com relação ao diagnóstico, pelo simples fato de não conhecer os princípios de funcionamento do sistema, o que leva também à utilização de equipamentos não adequados para o diagnóstico.
Com relação aos valores de corrente apresentados no canal 2 (I-CH2, na cor vermelha), fica evidenciada a redução do consumo elétrico. Como é possível ver na curva de consumo de corrente, a mesma oscila entre valores de 2 e 3 amperes hora. Isto quer dizer que o consumo total ao final do ciclo completo sempre será inferior ao consumo máximo do sistema, já que o mesmo oscila conforme demanda.
Estas medições devem ser realizadas em diferentes situações de carga para poder identificar possíveis problemas (excesso de consumo elétrico ou oscilações de tensão), o que identificaria a presença de um problema elétrico ou hidráulico no sistema. Lembre-se que problemas hidráulicos podem afetar o consumo elétrico de corrente e a tensão de trabalho do sistema. Como exemplo, podemos citar um filtro obstruído, o qual aumenta consideravelmente o consumo de corrente.
Todos os sistemas de gestão de energia que controlam motores elétricos obtêm um melhor rendimento quando utilizam motores elétricos do tipo Brushless (sem escovas), já que, durante os ciclos (liga e desliga), não acontecem picos de tensão que elevam o consumo elétrico gerando esses pequenos arcos voltaicos caraterísticos dos motores com escovas. Isto não quer dizer que não existam veículos que utilizem o sistema DECOS ou similares com bombas elétricas convencionais (com escovas). Mas, para todos os casos e diante da necessidade de substituição de uma bomba deste tipo de veículo, deve ser aplicada uma bomba original com as caraterísticas especificadas pelo fabricante.
Existem muitos veículos para os quais é necessário realizar um reconhecimento do novo componente com scanner (toda vez que for substituída a bomba elétrica de combustível). Isto responde ao fato de que os diferentes módulos que controlam esta bomba devem adequar os perfis de ativação conforme a resistência interna, consumo elétrico e outros valores de ajuste necessários via software.
artigo por Diego Riquero Tournier publicado originalmente na Revista O Mecânico (ed. 347, março/2023)
fotos Arquivo Bosch
