O sistema E-GAS de gerenciamento para motores VolkswagenEntre as inovações da geração de motores EA 111 com balancins roletados para o sistema de válvulas, foi lançado também o sistema de gerenciamento para motores com acelerador eletrônico, que trouxe a filosofia torque de gestão, otimizando rendimento, consumo e emissões. Fique por dentro desta tecnologia.Por: REDAÇÃO

A ideia de eliminar a ligação mecânica do pedal do acelerador, que deu origem ao conhecido sistema drive by wire (ligação mecânica entre o pedal do acelerador e o corpo de borboleta no motor por meio de um cabo bowden), teve por princípio tornar elétrico o acionamento da válvula borboleta. No sistema com ligação mecânica, mesmo com gerenciamento eletrônico, a unidade de comando não tem influência direta no torque solicitado ao motor, restando ao sistema simplesmente atuar no enriquecimento da aceleração, mapa de ignição e regime de desaceleração (dash pot por meio de um sistema mais dedicado ao controle da marcha-lenta). Nesta configuração o torque resultante é muito mais influenciado pelos desenhos complexos do corpo de borboleta, pela dinâmica de enchimento dos cilindros, pressão atmosférica, pelo desenho dos coletores de admissão e escape, dinâmica da troca gasosa, sistema de válvulas, etc., do que pelo sistema de gerenciamento eletrônico do motor.Com o acionamento elétrico do corpo de borboleta E-GAS surge uma possibilidade antes impensável. Independente do acionamento do pedal do acelerador, é possível programar um regime de abertura ou fechamento da válvula borboleta ainda mais adequado ao torque solicitado pelo motorista ou a uma solicitação externa. Por exemplo: se por algum motivo o torque solicitado deva ser elevado independente de uma solicitação feita pelo motorista (houve maior demanda do compressor pela função ar condicionado ou a simples ativação do ar condicionado), basta a unidade de gerenciamento comandar maior abertura na borboleta independente do comando do motorista pelo pedal. Isto é gerenciamento pela demanda de torque proporcionado pelo sistema E-GAS. Gerenciando a demanda de torque do motorista – Com estas informações percebe-se que o sistema trabalha gerenciando tanto a demanda feita pelo motorista como por diversos agentes externos diretamente ligados aos sistema E-GAS ou indiretamente via rede CAN. O gerenciamento das demandas do motorista é realizado pelo pedal do acelerador que envia um sinal elétrico para a unidade de comando do sistema de gerenciamento que processa e comanda um sinal digital de saída para o servomotor de corrente contínua do corpo de borboleta, tanto para abrir como para fechar. Esta gestão de funcionamento influencia inclusive nas velocidades diferenciadas que estas duas ações (abrir e fechar) devam ser executadas na borboleta e na amplitude desejada (ângulo da borboleta).Ou seja, conforme o condutor pisa no pedal do acelerador, sua posição é detectada por meio de um conjunto de sensores e é transmitida à unidade de comando do motor. Assim, a expectativa de torque expressa pelo condutor é transformada numa velocidade de abertura e num ângulo específico da válvula borboleta. Significa que para a rotação, torque e velocidade do veículo, o torque do motor será fornecido na urgência esperada atendendo os níveis de segurança e das emissões.O sistema E-GAS tem vantagens bem definidas: tem um valor expresso em Newtons-metro, como indicativo do torque que deve ser fornecido e não como ângulo de abertura da borboleta; elimina as complicações com roteiro do cabo entre o habitáculo e o compartimento do motor; facilita a execução de funções como dash-pot, pois possibilita a programação do

retorno da borboleta na desaceleração (retorno mais lento proporciona melhor dirigibilidade e menor emissão de hidrocarbonetos não queimados) e melhora o controle de marcha-lenta.Esta diferença fundamental implica que os cálculos da quantidade de combustível a ser injetado e do avanço de ignição, como exemplos, não são consequências da massa de ar imposta pelo motorista ao pressionar o pedal do acelerador. Uma vez que a unidade de comando identifica qual o torque que o motorista exige, o sistema de gerenciamento eletrônico faz o cálculo da massa de ar que deve entrar nos cilindros, considerando a velocidade de enchimento para a obtenção da resposta de aceleração desejada. Com esta informação precisa, ocorre o comando da velocidade de abertura e o ângulo de abertura que deve ser aplicado à borboleta.Sabendo-se previamente qual a massa de ar a ser admitida, esse dado é monitorado pelas informações vindas dos outros sensores distribuídos pelo veículo. Com base nisto, o sistema determina precisamente a massa de combustível que deve ser injetada e o avanço de ignição (entre outros parâmetros), necessários para a obtenção do torque solicitado por meio do pedal do acelerador.Gerenciando a demanda de torque de sistemas externos – As vantagens desta nova filosofia em sistemas de gerenciamento eletrônico são as inúmeras possibilidades para conseguir melhor dirigibilidade, menor consumo relativo e emissões ainda mais reduzidas. Aspectos como dirigibilidade e conforto podem ser observados com alguns exemplos: uma situação simples é a rodagem em velocidade constante. Nesta condição, num sistema convencional, quando o ar condicionado é ativado, a carga resistiva adicional leva o torque final, fornecido pelo motor, a cair sensivelmente. Para manter a mesma velocidade, o motorista precisa calcar mais ainda o acelerador. Com a filosofia torque de gerenciamento das cargas do motor, a unidade eletrônica comanda o sistema para manter o torque final fornecido. Nesta condição, o sistema de gerenciamento providencia, sem nenhuma interferência do motorista, a abertura extra da borboleta e o rearranjo dos outros parâmetros do motor, sem apresentar sinais perceptíveis de que tudo isto esteja ocorrendo.O mesmo acontece com o alternador: através do monitoramento da linha 30, a unidade de comando tem a informação do sinal de carga resistiva exigida do motor. Quanto mais o alternador precisa suprir a demanda energética da bateria, maior a carga resistiva ao torque que o motor recebe. Para suprir essa necessidade, a unidade de comando providencia o ajuste da posição da borboleta para que o motor compense a maior carga imposta sem que esta ação seja percebida pelo motorista.O sistema de gerenciamento E-GAS permite o desenvolvimento de tantas soluções que no novo Polo e no Golf (ambos utilizam o sistema E-GAS Bosch nos motores 1.6 e 2.0) que, além da filosofia torque, foi introduzido um novo software que, através de um modelo matemático dedicado ao monitoramento contínuo da carga de bateria, realiza adequações na marcha-lenta, em função da demanda energética da bateria. 

 O princípio é simples: caso a unidade de gerenciamento identifique que o alternador não consegue suprir a demanda de energia suficiente para manter a bateria carregada, ocorre automaticamente o aumento da rotação do motor na situação de marcha-lenta para garantir o atendimento da demanda energética. Esta função é especialmente útil para evitar a descarga da bateria em longos congestionamentos.Outras sensações como a de precisar pisar mais no acelerador para conseguir a mesma velocidade em maiores altitudes não serão mais percebidas. A posição de pedal será a mesma ao nível do mar ou no alto da serra, pois, a unidade de comando encarrega-se de abrir a borboleta e ajustar os parâmetros, de forma que o motor entregue o mesmo torque, desde que o motorista mantenha a mesma posição do pedal.A versatilidade do sistema E-GAS também aparece, guardadas as proporções, na eventual utilização de um combustível de menor octanagem. A capacidade de adaptação e auto-aprendizado afetam menos a dirigibilidade do veículo, na medida em que o importante é o torque a ser fornecido. Nos casos de detonações, o atraso de ignição provocado pelo sensor de detonação é compensado automaticamente pela maior abertura da borboleta. Se o carro trabalha com o motor frio, o novo software contém outro modelo matemático que prevê a resistência mecânica mais elevada para essa condição. Com este recurso, é possível praticamente eliminar a sensação de motor fraco, durante a fase de aquecimento.Outra característica muito interessante deste sistema está ligada ao corte de combustível em alta rotação, normal nos motores injetados. Nos sistemas Marelli, esta função deixa de existir nos moldes convencionais e dá lugar a um sistema que providencia um suave fechamento da borboleta quando o motor atinge a faixa perigosa de rotação (aproximadamente 6.500 rpm) funcionando como se o próprio motorista aliviasse a carga exigida do motor.Para rodagens em velocidades constantes, normalmente encontradas com o uso do sistema de piloto automático (disponível no Golf), como há infinitas combinações dos parâmetros que resultam no torque, a unidade de comando pode fazer a otimização deles segundo critérios como, por exemplo, o consumo mais baixo ou o menor nível de emissões, para cada situação de utilização do motor. Já em situações dinâmicas (acelerações, por exemplo), o sistema tem condições de planejar como será a evolução dos parâmetros do motor, pois tem todo o controle sobre a forma como a aceleração será feita.Num software convencional acontece assim: o motorista abre a borboleta, o sistema detecta a abertura e, só então, corrige os parâmetros.

Ou seja, o sistema de gerenciamento corre atrás para adequar combustível, avanço, etc., às solicitações do motorista. Com a filosofia “torque”, o sistema de gerenciamento eletrônico sabe de antemão qual a quantidade de combustível e o avanço a ser selecionado, porque está comandando a aceleração. A diferença é sentida no conforto ao dirigir – sem solavancos – no consumo e nas emissões de poluentes.

Unidade de ComandoO sistema Magneti Marelli 4LV foi usado até o final da linha 2002 nos motores 1.0 litro de 8 válvulas e de 16 válvulas. A unidade é ligada ao veículo por dois conectores, um com 81 pinos e outro com 39. O conector de 81 pinos recebe os fios que pertencem ao chicote que atende o veículo, enquanto o de 39 vias, recebe o chicote do compartimento do motor.Nos motores 1.0 de 8 válvulas, o sistema foi substituído pelo 4SV, que é uma evolução tecnológica da Geração IV das unidades de comando Magneti Marelli para a Volkswagen. A diferença entre os dois sistemas não se apresenta no consumo, dirigibilidade ou dinâmica de aceleração. Está, principalmente, na tecnologia eletrônica empregada no processo de produção da unidade de comando e nos novos hardwares da unidade.Observe nas fotos que a unidade de comando 4SV, apesar de usar o mesmo gabinete da 4LV, utiliza somente 60% do espaço ocupado pelo circuito impresso do sistema.Outra informação importante sobre os dois sistemas e que alguns mecânicos estão enfrentando dificuldades, é que também está sendo usado desde a linha 2003, um novo sensor combinado que mede a pressão no coletor e temperatura do ar.Até o sistema 4LV, utilizava-se um sensor combinado da Motorola e a partir da linha 2003 passou-se a utilizar outro, fabricado pela Bosch.Precisamos ficar atentos a isso pois, apesar dos conectores do chicote serem compatíveis, os sensores não têm compatibilidade entre os sistemas e não permitem montagem nos respectivos coletores de admissão.

Lâmpada piloto EPC (K 132)Uma lâmpada piloto no instrumento combinado indica ao motorista as condições de funcionamento do sistema de acelerador eletrônico. Esta lâmpada, em condições de funcionamento normal, deve-se acender no painel de instrumentos ao ligar a ignição e se apagar após 1 ou 2 segundos do motor entrar em funcionamento. A lâmpada EPC irá acender quando algum item que influencia o funcionamento do acelerador eletrônico como: os sensores localizados no pedal do acelerador, sensor que indica o acionamento do pedal de freio, o servomotor da borboleta e os sensores de posição da borboleta, apresentarem alguma avaria. Quando a gravidade da avaria disser respeito à segurança de condução, o sistema de gerenciamento assume uma condição de emergência, não permitindo que a rotação do motor supere a margem de 1.800 rpm, independente da posição do pedal. Trata-se de uma estratégia de segurança que garante a condição de manobra do veículo, mesmo para superar rampas, e ainda uma segurança funcional para a sua condução.

Sensores nos pedaisPara controlar a abertura e o fechamento da borboleta e a desaceleração do motor, é necessário identificar as ações que são executadas com os pés nos pedais. Quando se retira o pé do acelerador, por exemplo, pode ser que o motorista deseje acionar o pedal do freio ou da embreagem para trocar a marcha.

Cada uma destas ações exige uma resposta diferenciada do motor. Se o objetivo for acionar o freio, deve-se controlar o fechamento da borboleta para executar um freiomotor que atue em função da desaceleração do veículo. Se o objetivo for trocar a marcha, será necessário derrubar a rotação do motor para diminuir rapidamente a rotação da árvore primária. Assim, no sistema E-GAS, cada um dos pedais ganhou um sensor ou conjunto de sensores, cujo objetivo é sinalizar à unidade de comando os desejos do motorista para auxiliar na providencia de ações.Sensores localizados no pedal do acelerador (G79 e G185) – No pedal do acelerador encontramos dois potenciômetros de posição integrados que sinalizam a carga exigida do motor e a urgência que se deseja para o fornecimento do torque solicitado. Os sensores de posição do pedal do acelerador são alimentados com 5V pela unidade de comando. Através dos dois potenciômetros (G79 e G185), a movimentação do pedal é transformada em dois sinais analógicos que serão comparados para verificar a coerência e a plausibilidade do sinal para, em seguida, serem convertidos em sinais digitais a serem processados pela unidade de comando.De acordo com a velocidade em que o pedal é acionado e a magnitude do torque exigido, a unidade de comando realizará cálculos, usando os demais parâmetros disponíveis para comandar a abertura da borboleta. Os dois sensores de posição da borboleta fornecerão as informações de retorno para a unidade, para que esta comprove se os sinais enviados pela unidade de comando foram realizados pelo corpo de borboleta.Usando a tensão de referência de 5V, os dois potenciômetros (G79 e G185) transformam a movimentação angular do pedal em dois sinais analógicos de tensão diferentes, que serão comparados entre si com o objetivo de monitorar a coerência e a plausibilidade do sinal. Estes dois sensores estão integrados ao mecanismo do pedal do acelerador e se comunicam com a unidade de comando por um conector de 6 pinos.Sensor (interruptor) do pedal de freio (F e F47) – O interruptor do pedal do freio, utilizado normalmente para acender as luzes do freio (interruptor F), possui mais dois pinos que levam a sinalização do acionamento do freio para a unidade de comando do motor. Será através deste acionamento que a unidade de comando controlará os dash pot (controle do fechamento da borboleta) para o freio motor e o corte do sistema de injeção conhecido como “cut off”.Sensor (interruptor) do pedal da embreagem (F36) – A função deste interruptor é sinalizar à unidade de comando que a embreagem foi acionada, para que a rotação seja reduzida para viabilizar a troca da marcha. Este interruptor recebe um positivo da linha 15 e, pelos seus contatos internos, permite que o sinal positivo seja encaminhado para o pino 39 da unidade de comando. Assim que o pedal é acionado, a ausência do sinal indica que a embreagem foi acionada. Esses interruptores devem ser montados com os respectivos pedais na posição de repouso (sem que sejam acionados).Assim que são posicionados nos respectivos alojamentos, o apoio da haste de regulagem no pedal, assume a posição de regulagem e libera o mecanismo de trava do interruptor para permitir a instalação do componente. Basta girá-los no sentido horário.Em geral, ao serem removidos, o mecanismo de trava e de ajuste automático são danificados, podendo apresentar funcionamento instável. Por isso, sempre que esses interruptores forem removidos, é recomendável a substituição por uma peça nova, fornecida com a haste de regulagem totalmente estendida.

Corpo de Borboleta

No sistema E-GAS o corpo de borboleta é uma válvula que controla o fluxo de ar para o motor, através de comandos digitais feitos pela unidade de comando para um servomotor (G186) de corrente contínua.Neste mesmo conjunto existe dois sensores potenciômetros (G187 e G188) que transformam a posição angular da borboleta de aceleração em sinal elétrico para a unidade de comando do motor. Será por estes sensores que a unidade de comando do sistema de gerenciamento monitorará a velocidade de abertura da borboleta e se esta abertura aconteceu na intensidade adequada.O servomotor de corrente contínua G186 – recebe os sinais digitais da unidade de comando para atuar na abertura e no fechamento da válvula borboleta do acelerador por meio de uma relação de transmissão por engrenagens. A válvula borboleta tem como posição mecânica (sem atuação elétrica no servomotor), que é dado pela posição angular da borboleta parcialmente fechada, com abertura positiva de aproximadamente 18º. A carga da mola espiral mantém sempre a posição da borboleta com esta abertura positiva para garantir ar suficiente para a partida do motor caso ocorra uma pane elétrica que impeça o funcionamento normal do servomotor. Nesta condição, a rotação de marcha-lenta do motor ficará em aproximadamente 1.500 rpm.O sinal digital duty cicle (ciclo de trabalho) enviado pela unidade de comando do sistema E-GAS para o servomotor, atua vencendo a carga desta mola tanto para abrir como fechar a borboleta.Conforme pode ser observado no oscilograma, controlando o regime de marcha-lenta do motor, o sinal atuador enviado pela unidade de comando para o servomotor G186 é uma sucessão de sinais liga-desliga que atuam com níveis de tensão positiva ou negativa. Os ciclos de trabalho de nível positivo são utilizados quando a unidade de comando deseja reduzir a rotação para a marcha-lenta fechando a válvula borboleta.Os ciclos de nível negativo são para abrir a válvula borboleta.Sensores de posição da borboleta G187 e G188 – A unidade de comando do sistema de gerenciamento, por sua vez, monitora a velocidade de abertura da borboleta, e se esta abertura aconteceu na intensidade adequada, através dos potenciômetros de posição da borboleta. Estes potenciômetros de redundância são utilizados por questões de segurança.Caso aconteça falha em um dos potenciômetros, a unidade de comando controla a posição da borboleta somente com um dos potenciômetros e a informação do sensor da pressão no coletor.O corpo de borboleta se comunica com unidade de comando por um conector de 6 pinos. Os pinos 3 e 5 alimentam o servomotor G186. O pino 2 alimenta os dois sensores com o positivo de 5V e o pino 6 alimenta os sensores com negativo. O pino 1 leva o sinal do sensor de posição G187 e o pino 4 leva o sinal do sensor de posição G188.Caso ocorra alguma falha em qualquer dos componentes do corpo de borboleta, deve-se proceder a troca do conjunto completo, pois, não está prevista qualquer desmontagem ou reparo neste componente.Tags | e-gas | mecânico | passo a passo | volksw

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