Injeção Eletrônica: Sensor de Rotação, vital para o Motor.

É o mais importante sensor do sistema de injeção, sua informação é tão vital para o sistema que o motor – dependendo do sistema – pode nem entrar em funcionamento caso seja detectada sua ausência. Estou falando do Sensor de Rotação, nosso próximo componente a ser abordado na série sobre Injeção Eletrônica do Carros Infoco, acompanhe.

Toda essa importancia se deve ao fato de sua informação ser base para todo o sincronismo entre o sistema de injeção(tempo de injeção) e ignição(avanço ou atraso da centelha.).

Existem diversos tipos de Sensores de Rotação, no entanto com o fim da Ignição Dinâmica, a configuração com sensor Hall no distribuidor entrou em desuso abrindo espaço para os sensores indutivos e hall IC diretamente na roda fônica. Mesmo assim abordaremos os três, pois mesmo os sistemas mais antigos ainda marcam presença nas oficinas nas oficinas.

Nota: Roda Fônica também é chamada de Roda Dentada.

Sensor de Rotação – Tipo Indutivo:

Geralmente localizado na Polia da Árvore de Manivelas ou no Volante do Motor, o sensor indutivo recebe da ECU uma tensão de referência(5 ou 12 volts), e retorna para a ECU um sinal negativo de rotação e posição da Árvore de Manivelas.O sensor é composto por um Imã e Núcleo Ferromagnético envoltos por uma Bobina de Indução, tudo isso hermeticamente fechado.

Para que o sensor funcione ele precisa estar próximo de um composto ferromagnético, que neste caso é a roda dentada do volante ou da polia da árvore de manivelas.
O fluxo do campo magnético da bobina do sensor varia com o movimento da roda dentada gerando uma tensão na bobina do sensor, e esta é interpretada pela ECU. Quando o dente da roda passa pelo sensor, a tensão é máxima, e quando o espaço entre dentes passa pelo sensor a tensão é mínima.

Essa variação de fluxo magnético(dente, espaço, dente…) gera uma tensão no sensor, a velocidade do motor também influencia no valor dessa tensão, sendo diferente em marcha-lenta e em funcionamento pleno. Devido ao fato de os intervalos entre máxima e mínima tensão serem cada vez menores a medida que a velocidade do motor cresce, logo a amplitude do sinal também varia com a velocidade.

Outro fator que pode influencia na leitura do sensor, é a distância para a roda dentada, atualmente os novos sistemas utilizam sensores com posição fixa, mas em sistemas mais antigos a posição do sensor era regulável. A distância é determinada pelo fabricante.

De acordo com o projeto do motor, o sensor pode estar montado em diferentes lugares, os mais comuns são próximo ao volante e na polia do virabrequim. A quantidade de dentes também difere de sistema para sistema, mas no princípio funcionam da mesma forma.

O terminal do sensor pode ter 2 ou 3 pinos, caso possua dois pinos, um será o positivo(5 ou 12 volts) e o outro será o sinal negativo para ECU, porém, como o sensor indutivo é mais sensível ele precisa estar protegido das interferências externas, neste os dois fios são trançados para criar um tipo de “blindagem magnética”.
Sendo um terminal de três pinos, o terceiro é um fio de blindagem feito de cobre, alumínio e poliéster ligado em algum ponto de aterramento.

Motor VW 2.0(Golf/Polo) – Sensor G28:

Pegaremos como exemplo a configuração 60-2 dentes do motor VW 2.0, neste sistema o sensor é o G-28, veja o funcionamento do sensor:

Aqui a roda dentada possui 58 dentes, mas o quinquagésimo nono e sexagésimo são omitidos, ficando então o espaço vazio de dois dentes(por isso 60-2 dentes.). Cada dente está disposto à 6° em volta da roda(60 dentes em 360°.).

Neste sistema o PMS dos cilindros 1 e 4 é identificado no 14° dente da roda dentada, logo 84° de giro da rodada dentada a partir da falha de dois dentes, e os cilindros 3 e 4 são identificados no 44° dente e logo 264° de giro da roda dentada.

Quando o motor está em funcionamento, o sensor ao detectar a falha de dois dentes da roda dentada realiza uma contagem até o 14° dente, durante essa contagem a ECU calcula o tempo de injeção e o ponto de ignição. Sempre tomando também como referência os sinal dos demais sensores do sistema – como visto nos outros tópicos. O mesmo processo é feito para os cilindros 3 e 4.
Esse é o procedimento feito para motores 4 cilindros, o procedimento de calculo pode variar de acordo com o projeto.

Sensor de Rotação – Tipo Hall:

Configuração com Distribuidor – Ignição Dinâmica:

Nesta configuração o Sensor de Rotação está localizado noDistribuidor do motor, e foi largamente utilizada nos motores carburados(apenas como sensor de rotação.) e nos motores com injeção eletrônica, mas que utilizavam ainda o sistema de Ignição Dinâmica.

Composto por Imã, Circuito integrado Hall e Rotor metálico. Dentro distribuidor o CI está disposto de frente para o imã, os dois componentes são fixos, mas separados pelo rotor metálico que possui quatro janelas(aberturas.). O rotor está fixado ao eixo do distribuidor, que por sua vez está engrenado com o Eixo do Comando de Válvulas, assim o rotor gira na mesmo velocidade do eixo de cames. Quando em movimento, o rotor ora

obstrui ora abre passagem para o fluxo magnético entre o imã e o sensor.
Quando a janela do rotor está entre o imã e o CI o fluxo é máximo, então é emitido um sinal negativo para a ECU de 12 volts DC, caso a parede do rotor fique entre o CI e imã o campo é zero, logo a tensão gerada também é zero.

Como é de concepção antiga, esta configuração foi utilizada com os antigos métodos de injeção sequencial, o sinal do Sensor de Rotação do tipo Hall era utilizado pela ECU para calcular a rotação do motor, o PMS do primeiro cilindro e a partir deste, sincronizar a injeção do motor e o controle da detonação.

Configuração Sensor Hall e Roda Fônica:

Aparentemente parecido com o sensor indutivo, mas na verdade trata-se de um sensor hall como os que eram utilizados no distribuidor. Localizado na lateral do bloco do motor, o sensor mantem o Circuito Integrado(daí o IC-Integrated Circuit- no nome.) próximo a roda dentada.

Diferente do Hall no distribuidor, neste o imã o localiza-se no sensor juntamente com o circuito integrado, a diferença está apenas na localização, o principio é o mesmo.
Com o motor funcionando, a passagem dos dentes da roda fônica faz variar o campo magnético do sensor, o campo emitido pelo imã é perturbado com a passagem dos dentes, causando uma variação de tensão no material semicondutor do sensor.

Neste tipo de sensor de rotação existem três fios, o sinal positivo(12volts ou 5volts), sinal negativo para ECU e o fio de aterramento, este é blindado para evitar interferências com o meio externo.

Diferenças entre sistemas:

Cada configuração possui suas características, embora sejam mais comuns, os sensores indutivos são mais sensíveis as interferências externas, por isso precisam de um terceiro fio só para blindagem, ao passo de que um sensor hall possui mais robustez na emissão de seu sinal, mesmo assim possuem blindagem na sua fiação.

O sensor indutivo trabalha com tensão alternada, possui um sinal muito parecido com uma curva senoidal, é analógico, e necessita do conversor AD(Conheça aqui.) para que a ECU interprete sua informação.
No sensor hall localizado no distribuidor a variação de tensão ou é máxima, ou é nula, sendo então um sinal de onda quadrada(Nos sensores hall utilizados atualmente esse sinal precisa ser convertido em digital.). No caso do sensor no distribuidor a informação digital para ECU dispensa a passagem pelo conversor AD. Contudo tornou-se obsoleto frente a Ignição Estática.

Atenção na hora de trabalhar com diferentes sensores, pois ao utilizar o Multímetro devemos lembre de alterar o cursor para tensão AC ou DC(alternada ou direta) dependendo do sensor.

O que é o sinal do Sensor de Rotação para ECU

Gráfico do sinal de rotação no Osciloscópio
Crédito Foto : Central Auto Care

Os sistemas de injeção e ignição precisam trabalhar em sincronia, de fato, o sinal do sensor de rotação é vital para o sistema pois é base para todo o funcionamento do sistema, quando aceleramos ou reduzimos, o sistema trabalha em cima do sinal de rotação e informação dos demais sensores para calcular a massa de ar admitida, executar avanço ou atraso do ponto de ignição, determinar o tempo de injeção, sempre adequando o motor a exigência que lhe é imposto.

Para determinar a rotação do motor, a ECU identifica o intervalo de tempo entre as variações de tensão, obtém a frequência das oscilações e calcula as rotações do motor.

Atualmente é comum combinar as atividades do Sensor de Rotação com um Sensor de Fase localizado no Comando de Válvulas, mas este é assunto para o próximo post.

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