Sensores

Postado em 4 de junho de 2021 por Julia Ricotta

A busca por maior desempenho dos automóveis é o foco dos estudos da engenharia automotiva. Para alcançar essa realidade, é necessário que os automóveis disponham de inúmeros dispositivos, que sejam capazes de coletar dados constantemente. Hoje, falaremos sobre os sensores, dispositivos amplamente utilizados para detectar estímulos e transformá-los em informações úteis ao motorista.

Os sensores são pequenos dispositivos eletrônicos utilizados em diversas aplicações, com a função de detectar estímulos e transformá-los em dados que são de importância para um bom funcionamento.

Já os sensores automotivos, são dispositivos que visam facilitar e dar maior segurança para o motorista durante a condução do automóvel, a partir da coleta de dados que são observados no painel do veículo.

Vale ressaltar que a escolha do sensor depende, unicamente, do objetivo para seu uso. Desse modo, os sensores são classificados de acordo com a maneira que detectam os estímulos provenientes do ambiente: acústicos, elétricos, magnéticos, mecânicos, ópticos e térmicos.

Apresentaremos a seguir alguns dos principais sensores que auxiliam em um bom desempenho do carro.

Sensor lambda

O sensor sonda Lambda é um pequeno dispositivo eletrônico, classificado como elétrico, também conhecido como “sensor de oxigênio”. Sua função é aferir a quantidade de oxigênio que passa pelos coletores de escape após a combustão no motor, por meio de sinais elétricos. Em virtude da sua localização, tal dispositivo é sempre confeccionado em materiais resistentes a altas temperaturas, uma vez que os dutos e gases de escape alcançam entre 300° e 900°C.

Sua importância no funcionamento do automóvel é conferir se a quantidade de combustível pulverizada é a mais adequada. Dessa maneira, quando o sensor lambda capta alta presença de oxigênio, significa que a quantidade de combustível injetada e queimada, é inferior à ideal e, portanto, a mistura de ar-combustível é denominada pobre. Por outro lado, quando a quantidade de combustível injetado na câmara de combustão é demasiada, e acima do ideal, dizemos que a mistura é considerada rica.

Problemas nesse tipo de sensor podem resultar em baixo desempenho do automóvel (ocorre quando a mistura está pobre) e uso indevido da gasolina (quando a mistura está rica) causando, em muitos dos casos, desperdício de combustível.

Figura 1 – Sonda Lambda

Sensor de rotação do motor

O sensor de rotação do motor é um componente fundamental para o sistema de injeção eletrônica. Como o próprio nome já diz, ele monitora a velocidade de rotação do motor (RPM) e envia impulsos negativos para a central de injeção, a fim de regular a relação da mistura ar-combustível. Esse tipo de sensor afere constantemente a abertura e o fechamento das válvulas de admissão e escape, sobe-desce dos pistões e a velocidade do automóvel (obtida através do RPM).

Geralmente ele é do tipo indutivo, pois percebe a passagem dos vários dentes existentes na roda fônica, que é um disco ligado ao eixo do motor. Tendo a quantidade de dentes detectadas num intervalo de tempo, sabe-se a rotação do motor no instante medido.

Tal dispositivo tem tanta importância para o funcionamento adequado do carro que, muitas das vezes, quando o mesmo apresenta algum tipo de problema, restringe o funcionamento completo do motor. Dessa maneira, nesses casos, é necessária a troca do sensor antigo por um novo.

Figura 2 – Sensor de fase do motor

Sensor de fase do motor

O sensor de fase é outro dispositivo com forte ligação com a injeção eletrônica e de suma importância para o funcionamento do motor. Sua função é informar qual a posição do eixo do comando de válvulas ao Módulo de Controle (sistema eletrônico responsável por controlar as funções do motor) que compara aos dados obtidos pelo sensor de rotação. Logo em seguida, é possível determinar a ordem de ignição, observar qual cilindro está no tempo de admissão, e definir o momento ideal para a injeção de combustível no interior da câmara de combustão.

Além de auxiliar no controle da injeção, o sensor de fase também é responsável por validar os dados obtidos pelo sensor de rotação, garantindo, portanto, que ambos estão funcionando em perfeito estado.

Figura 3 – Sensor de Fase

Sensor de detonação

O sensor de detonação é um dispositivo que se encontra no exterior do bloco do motor, próximo aos cilindros, responsável por transformar as vibrações mecânicas em oscilações elétricas, que serão interpretadas pela unidade de comando eletrônica, a ECU. Essa unidade é capaz de analisar a presença da detonação (forma de combustão descontrolada que pode resultar na perda da eficiência e na destruição de alguns componentes).

Caso apareça o “knock” (detonação), o controlador reduz o avanço da ignição em todos os cilindros, ou cilindro a cilindro, caso existam sensores de detonação em cada cilindro. Dessa maneira, é possível observar que o dispositivo é capaz de proteger o motor de possíveis problemas futuros.

Figura 4 – Sensor de detonação do motor

Sensor de pressão da admissão

O sensor de pressão, também conhecido como sensor MAP (do inglês Manifold Absolute Pressure), disponibiliza a informação da pressão do ar admitido para a unidade de comando. Tendo a pressão, junto com os dados coletado pelo sensor de temperatura (será citado no próximo tópico), é possível determinar a densidade do ar, que por sua vez determina a quantidade de combustível para uma combustão otimizada e auxilia no cálculo do avanço do ponto de ignição.

A medição da pressão de ar tem como base a força produzida pelo fluxo de ar aspirado, que atua sobre um diafragma com referência ao vácuo, tendo como resultado a pressão absoluta do sistema. A deformação do diafragma é transformada em sinal de tensão, que é transmitido para a ECU.

Figura 5 – Sensor MAP

Sensor de temperatura

Ele é um sensor resistivo, ou seja, possui uma resistência, que informa à ECU a temperatura do ar admitido durante a aspiração. Como citado anteriormente, o sensor de temperatura auxilia na determinação da densidade do ar admitido e, com isso, determina a quantidade ótima de combustível a ser injetada.

Além de ser encontrado na admissão, ele também é encontrado em outros locais do motor, pois ele é necessário para garantir que o motor esteja em uma boa temperatura de trabalho, podendo ser utilizado para medir, por exemplo, a temperatura do líquido de arrefecimento do motor.

Figura 6 – Sensor de Temperatura

TPS

O sensor de posição da borboleta, também conhecido como TPS (do inglês Throttle Position Sensor), identifica o ângulo de abertura da borboleta da TBI, ou seja, quanto que a borboleta está aberta em relação ao seu estado fechado.

A TBI é responsável por controlar o fluxo de ar que vai do coletor da admissão para a realização da combustão nos cilindros, sendo controlada de maneira extremamente precisa pelo sistema. Tal controle é necessário devido ao fato de que é preciso garantir a vazão de ar correta em direção ao coletor da admissão, conforme o requerido pela ECU, a fim de garantir a razão estequiométrica da mistura.