Coluna Mecânico Pro: Regulagem Lambda e a incidência no diagnóstico

Veja qual é a importância de saber como interpretar informações emitidas pela sonda lambda para conseguir diagnosticar possíveis falhas no gerenciamento do motor

artigo por Diego Riquero Tournier | fotos Arquivo Mecânico Pro

Compreender a lógica do funcionamento da regulagem lambda dentro da estratégia da gestão de motor talvez represente um dos caminhos mais eficazes em termos da assertividade do diagnóstico. Claro que, como frase introdutória, pode parecer bonita. Mas além de bonita ou motivacional, esta afirmação deve ser sustentada com fatos, e justamente este será o objetivo deste material: como diagnosticar possíveis falhas no sistema de gestão de motor a partir das informações da sonda lambda?

Mas para isso, primeiro, devemos começar falando das informações que a sonda lambda gera, para depois entrar no processamento delas por parte da ECU. Atualmente, podemos dividir os tipos de sonda lambda em 2 grandes grupos:

• Sondas lambda de salto (ou convencionais);
• Sondas lambda de banda larga.

Mas, independentemente do tipo de sonda lambda, a função da mesma será sempre a de medir a quantidade de oxigênio presente nos gases de escapamento, e com base neste resultado será possível determinar se a queima da mistura ar/combustível foi realizada de forma eficiente ou não.

Isso quer dizer que diante de qualquer desvio ou falha na formação da mistura ou queima da mesma, a combustão resultante deste processo será detectada pela sonda lambda como uma combustão incompleta através da geração de sinais elétricos (tensão lambda).

Estamos falando de falhas de injeção, ignição, falhas mecânicas e até contaminação de combustível que afetam o resultado da combustão.

Diego Riquero Tournier é chefe de serviços automotivos para América Latina na Bosch

Falando em resultados da combustão, o principal objetivo de um sistema de gestão de motor é manter a relação ar/combustível na proporção certa, sendo que esta relação “ideal” é conhecida tecnicamente como relação estequiométrica, ou também será denominada do ponto de vista eletrônico da gestão de motor como fator Lambda 1 ou simplesmente Lambda 1.

Esta relação ideal ou lambda 1 representa o ponto de equilíbrio entre uma mistura rica (excesso de combustível = pouco O2) e uma mistura pobre (excesso de ar = falta de combustível)), e este ponto de equilíbrio se estabelece e se monitora de forma dinâmica durante o funcionamento do motor. Na prática quer dizer que a unidade de controle eletrônico do motor (ECU) recebe a informação de mistura pobre e modifica o tempo de injeção aumentando a quantidade de combustível injetado (TI); no próximo ciclo, esta modificação deixa a mistura um pouco mais rica e a sonda lambda envia um sinal de mistura rica, e assim por diante, no ciclo seguinte “empobrece” um pouco a mistura, praticamente no que poderíamos definir como um ciclo de “looping”.

Este jogo de oscilações de mistura rica para mistura pobre é o funcionamento normal de una sonda lambda e até deve ser considerado como um bom sintoma do funcionamento do motor no que se refere a gestão eletrônica.

A Figura 1 mostra o comportamento normal de uma sonda lambda de salto (convencional), na qual é possível ver sintomas de que seria um bom funcionamento dela:

– Tempo de resposta, representado pela frequência mediante a qual varia o sinal, sendo o ideal para este tipo de sonda, uma variação de 4 picos em uma escala de tempo de 10 segundos.

– Amplitude de sinal, corresponde à diferença entre a tensão máxima e mínima da leitura do sinal, lembrando que uma mistura rica gera valores que oscilam entre 750 mV e 1 V. Por outro lado, uma mistura pobre gera valores entes 100 e 400 mV.

Desta forma, quanto maior for a diferença entre o valor máximo e mínimo do sinal, assim como, quanto maior for a frequência mediante a qual estes valores de tensão oscilam, melhor será a condição operacional da sonda lambda, e, da mesma forma, poderíamos afirmar sobre o bom funcionamento do controle da regulagem da mistura.

Mas, como dissemos, existem 2 grandes tipos de sonda lambda dominantes no mercado, e até o momento falamos apenas da sonda lambda convencional (sonda de salto), vamos ver então, um pouco mais sobre o conceito de funcionamento das sondas de banda larga.

SONDA LAMBDA DE BANDA LARGA (LSU)

Na medida em que os motores foram evoluindo e começando a trabalhar com diferentes formações de mistura (em muitos casos, misturas extremante pobres), entregando como resultados valores lambda muito distantes de lambda 1; esta realidade começou a estar cada vez mais presente principalmente em veículos equipados com sistemas de injeção direta.

À primeira vista, a diferença mais notória entre uma sonda lambda convencional e uma sonda de banda larga (Figura 2) estará determinada pela presença de uma maior quantidade de fios de conexão, já que as sondas lambda de banda larga precisam de uma alimentação adicional para o funcionamento de uma célula de bombeio, a qual tem a função de gerar as condições de valores referenciais alimentados de forma externa.

Por este motivo, as sondas de banda larga, contam com conexões elétricas de 5 ou de 6 fios. Podemos dizer que a grande diferença em termos funcionais de uma sonda de banda larga LSU está determinada pela presença de um sensor de duas células no interior dela, o qual trabalha em conjunto com uma eletrônica de regulagem.

Esta eletrônica de regulagem atua diretamente em uma das células de medição (Célula de bombeio), colocando ou retirando corrente (A) toda vez que se identifica um desequilíbrio na concentração de oxigênio entre os gases de escapamento e os gases atmosféricos.

Todo este processo de alimentar ou retirar corrente da célula de bombeio é administrado por um software específico de regulagem lambda, o qual se encontra dentro da unidade de controle de motor (ECU).

Desta forma, a informação relacionada com a necessidade de “injetar” mais ou menos corrente se transforma na referência de concentração de O2 presente nos gases de escapamento; ou seja, o resultado da quantidade de O2 pressente nos gases de escapamento passará a ser uma informação resultante de um processamento de dados de um software. Desta forma, a faixa de sensibilidade da sonda, ou seja, a capacidade de medir concentrações lambda (ƛ), diferentes de lambda 1, passam a ser medidos com um alto range de possibilidades e com muita precisão, como mostra a Figura 3.

Na prática, e aos efeitos do diagnóstico, o valor de referência para analisar o comportamento dinâmico de uma sonda lambda de banda larga (LSU) não será realizado a partir da medição da corrente (A) consumida pela célula de bombeio da sonda (já que os valores são muitos pequenos e difíceis de medir), sendo a referência de medição de desempenho da sonda realizada com scanner diagnóstico como mostra a Figura 4 e apresentada em valores de tensão.

 

DIAGNÓSTICO AVANÇADO DA FORMAÇÃO DE MISTURA

Existe uma forma de realizar um diagnóstico da gestão do motor a partir da interpretação de informações disponíveis em muitos dos scanners, e isso é possível por uma caraterística dos softwares de gestão de motor conhecida como a função de valores auto adaptativos.

Para compreender este conceito, primeiro é preciso explicar uma importante função que existe dentro de todos os softwares das unidades de controle de motor (ECU). Trata-se da função ou estratégia auto adaptativa.

A função auto adaptativa existe praticamente em qualquer sistema mecânico ou máquina a qual for controlada por uma gestão eletrônica, e a explicação para esta funcionalidade está baseada na lógica de que todos os componentes mecânicos sofrem desgastes durante sua vida útil normal, e de alguma forma esta caraterística deveria ser levada em consideração pelo software que a controla.

Se não fosse desta forma, diversos componentes ou sistemas mecânicos deveriam ser descartados simplesmente porque o software não seria capaz de identificar uma condição normal de desgaste.

Mas vamos colocar este conceito dentro de um exemplo prático. Vamos pensar em um motor que depois de 10 mil km de utilização por mais que seja considerado um motor praticamente novo, o mesmo naturalmente sofrerá desgastes em componentes mecânicos como anéis de pistão, válvulas que já não vedam da mesma forma etc.

Bom, dentro de esse cenário, se consideramos um valor monitorado pela ECU como a pressão do coletor de admissão, os valores lidos pelo sensor de pressão dentro do coletor já não serão os mesmos se comparados ao valor do motor quando era zero km.

Pois bem, de alguma forma esta variação deve ser levada em consideração como parte de um desgaste normal, o qual não configura uma falha ou defeito, mas sim uma diferença de valor que a ECU deverá interpretar corrigindo valores nos mapas de calibração tais como, o ângulo de posição da borboleta, o tempo de ignição, o tempo de injeção, entre outros…

Este caso representa um caso normal da intervenção da função auto adaptativa de uma ECU a qual controla sistemas mecânicos.

Desta forma, podemos dizer que todas as ECU contam com a capacidade de modificar seus mapas (sua calibração original) rescrevendo novos dados, os quais passarão a ser os novos parâmetros de gestão eletrônica de controle de motor; este é o significado dos valores auto adaptativos. Mas, tudo bem, e o que tem a ver tudo isso com o diagnóstico avançado da formação da mistura? Muito bem, a explicação está no fato de que uma das tantas estratégias auto adaptativas que existem dentro de uma ECU está relacionada com a capacidade de fazer correções nos valores da formação de mistura.

Estas funções auto adaptativas estão relacionadas com a formação da relação ar/combustível (mistura) e são conhecidas como o aprendizado adaptativo de combustível “Adaptive Learning / Fuel Trim”, ou também popularmente conhecidas como AF.

Dentro das funções de aprendizado de combustível existem dois tipos: estratégias de longo prazo e estratégias de curto prazo.

Ambas as estratégias têm o mesmo objetivo, o de manter a relação ar/combustível sempre o mais próximo possível do ideal e para isso, a ECU se valerá sempre da informação da sonda lamba no sentido de manter a leitura da mesma sempre o mais próximo possível do fator Lambda 1.

Voltando às estratégias de longo e curto prazo, as mesmas poderão ser identificadas também como as siglas do inglês LTFT (Long Term Fuel Trim), ou STFT (Short Term Fuel Trim), a Figura 5 mostra a forma que estas informações são apresentadas em alguns scanners.

As estratégias de curto prazo STFT determinam ajustes temporários de curta duração os quais se executam de forma imediata para manter o resultado da combustão sempre próximo do fator lambda 1; caso estes ajustes representem uma correção que supera ao longo de um determinado tempo um 25% (seja para enriquecer ou empobrecer a mistura) com relação ao último mapa gravado, a correção de curto prazo (STFT), começará a afetar a correção de longo prazo rescrevendo um novo LTFT.

Na prática, a analise em nível de diagnóstico, deverá estar focada nos valores atuais com os quais o veículo está funcionando, e para todos os casos que um valor adaptativo LTFT (longa duração) superar um 10% (seja um valor positivo ou negativo), o mesmo deve ser considerado uma evidência clara de que, por algum motivo, a ECU está fazendo compensações importantes no tempo de injeção.

Lembrando que os valores positivos (exemplo: +5%) representam o enriquecimento da mistura, e os valores negativos (exemplo: -20%) representam o empobrecimento da mistura. Com relação aos valores de curto prazo, também o esperado é que não superem uma correção de 10%. Só que neste caso devemos ressaltar que, por períodos curtos e em determinadas condições, como uma fase fria do motor ou uma aceleração brusca, é possível ver leituras que superem este valor sem chegar a serem consideradas como uma falha; neste sentido, o importante é que não se prolonguem no tempo afetando o valor de LTFT.

Desta forma, e utilizando as informações da sonda lambda as quais acabam influenciando os valores adaptativos, é possível fazer um diagnóstico mais aprofundado, identificando situações nas quais por determinados motivos os mapas de injeção tendem para um enriquecimento ou empobrecimento da mistura, entregando pistas valiosas para que o técnico em diagnóstico possa interpretar até encontrar a causa ou origem da falha ou do mal funcionamento do sistema.

 

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