Capítulo 1: Evolução da eletrônica e aumento da complexidade no diagnóstico de um veículo automotor

Com o uso de um instrumento de medição especializado é possível realizar diagnósticos em sistemas elétricos e eletrônicos dos veículos muito mais precisos e assertivos, garantindo um reparo com maior qualidade e agilidade. Isto permite aumentar a confiança e o respeito do cliente pelo reparo realizado por uma oficina equipada com esses equipamentos, garantindo dessa forma um aumento na satisfação do cliente e, consequentemente, uma propaganda positiva desta oficina.

Por: Redação

Réplica do primeiro veículo propulsionado pela energia de um motor a combustão interna desenvolvido por Karl Benz

No passado, a mobilidade entre uma cidade e outra era difícil e demorada, pois essa locomoção era feita através de meios de transportes lentos e quase sempre impulsionados por uma energia animal (cavalos, camelos, bois, etc).

No intuito de aperfeiçoar a mobilidade das pessoas, pesquisas no ramo de máquinas térmicas foram iniciadas e ao longo da história várias soluções foram desenvolvidas. Contudo, uma das mais utilizadas atualmente é o motor de combustão interna. O seu desenvolvimento iniciou-se com os primeiros motores a vapor, desenvolvidos e construídos pelos jesuítas franceses Ferdinand Verbeist e Philippe Marie Grimaldi, na China, em 1665. Porém, com a exploração do petróleo anos mais tarde houve a substituição do combustível em forma gasosa pelo combustível em forma líquida.

Pesquisas sobre motores a combustão interna foram intensificadas desde então e motores a vapor se tornaram-se obsoletos, pois seu rendimento era muito baixo. Com isso, em 1862 o físico francês Alphonse Beau de Rochas propôs as condições necessárias para que um motor de combustão interna, a quatro tempos (admissão, compressão, combustão e exaustão), funcionasse com o máximo de economia utilizando combustíveis derivados do petróleo. Rochas chegou a descrever também, a sequência de eventos, por meio do qual a economia e a eficiência poderiam ser conseguidas. Essa sequência, que totalizava quatro tempos é em síntese, o que hoje ocorre basicamente em todo motor de Ignição por Centelha Elétrica (ICE).

Porém, Rochas não chegou a construir motor algum, tendo apenas formulado as condições de funcionamento econômico que ele havia imaginado. O motor apenas construído experimentalmente em 1872, só foi realizado praticamente em 1876 por Nikolaus Otto, que foi, inclusive, quem determinou o ciclo teórico sob o qual trabalha o motor ICE. Quando a firma alemã Otto und Langen passou a fabricar os motores quatro tempos, de pistões móveis, ligados a uma árvore de manivelas, este tipo de motor passou a se chamar popularmente de motor de ciclo Otto.

Embora Otto tenha sido o inventor do motor a combustão interna, ele não o inseriu em um automóvel, deixando essa tarefa para que Gottilieb Daimler e Karl Benz executassem-na independentemente pela primeira vez no mesmo ano, criando com isso um novo conceito de automóvel, que carregava com ele apenas alguns componentes elétricos, como as velas de ignição usadas nos carros criados por Benz, que na verdade eram bem diferentes das velas conhecida hoje. Na ocasião os propulsores de centelhas eram apenas dois fios com as pontas descascadas, com uma pequena folga entre eles, que quando energizados descarregavam os elétrons de uma ponta para outra, gerando o calor necessário para fazer a queima da mistura ar combustível que havia dentro dos cilindros. Esses veículos pioneiros foram equipados de um motor de um cilindro que atingiam uma rotação máxima de 900rpm com uma potência de 0,75 cv no caso dos veículos de Benz e no de Daimler com um motor também de um cilindro, a rotação máxima alcançada era de 600rpm e a potência de 111111,52cv 600rpm e a potência máxima de 1,52cv.

Com a introdução desse novo produto no mercado, novas empresas surgiram para competir com Benz e Daimler, tornando o mercado automotivo mais competitivo e provocando uma evolução natural deste produto, com qualidade, segurança e conforto.

Alguns exemplos dessas evoluções são: a inclusão do sistema de transmissão manual nos veículos, melhorando a segurança e o conforto dos motoristas e passageiros; a implantação do motor de partida e luzes elétricas nos veículos como produtos de série; os para-brisas elétricos, freios nas quatro rodas, quatro válvulas para cada cilindro, a suspensão dianteira, transmissão automática, porta-malas; além da criação da produção em série dentro das indústrias, o que revolucionou o mercado automotivo da época.

Entre essas evoluções, algumas montadoras, primeiramente as europeias e mais tarde as japonesas e americanas, respectivamente, introduziram um conceito diferente de controle nos motores dos veículos, separando o módulo de controle do sistema de ignição (distribuidor) e injeção (carburador), iniciando uma inserção de componentes eletrônicos nesses sistemas.

Nos veículos atuais é possível encontrar mais de 100 unidades de controle eletrônico, capazes de sensoriar e atuar em diversas regiões do veículo, gerando cada vez mais: conforto, economia, eficiência, segurança e menores emissões de gases poluentes

Primeiro, por volta de 1966, foi utilizada uma injeção eletromecânica para melhorar a dinâmica dos gases que entravam nos cilindros. Contudo, nessa época o mundo começou a despertar para os assuntos ambientais, iniciando-se campanhas e regulamentações no mundo todo contra emissões de poluentes. Isso se refletiu fortemente no setor automotivo, pois os gases resultantes da queima da mistura ar-combustível contribuíam significativamente para a poluição da atmosfera. Foi então que as indústrias automobilísticas começaram a se preocupar não somente com conforto, segurança e economia de combustível, mas também a partir de então com a quantidade de gases poluentes que eram emitidos na atmosfera.

Portanto, com a criação dos microcontroladores e microprocessadores nos anos 80 a injeção eletrônica monoponto solucionou muitos desses desafios, tais como: o controle de emissões de gases de exaustão, economia de combustível e melhor desempenho do motor. Obviamente, com o auxílio de muitos sensores e atuadores para melhorar o gerenciamento do motor, tais como: a eletroválvula injetora de combustível, motor de passo para controlar a marcha lenta, sensor MAF (Mass Air Flow), sensor lambda entre outros.

Com a introdução da tecnologia de injeção eletrônica de combustível nos motores, os carburadores tornaram-se obsoletos e, nos anos 90 praticamente já não estavam disponíveis, quebrando o paradigma de que nos automóveis os componentes mecânicos eram absolutos. Foi criado também um novo método de controle do motor, utilizando apenas uma unidade de controle eletrônico (conhecida também por ECU – Electronic Control Unit) que recebia e processava os sinais dos sensores, gerando sinais para comandar alguns atuadores.

Dessa forma, os veículos atuais estão emitindo menos gases do que antes e, consequentemente, também se tornaram mais econômicos através de uma combustão quase ótima. Quando a indústria automotiva percebeu esses resultados começou a investir cada vez mais em tecnologia (por exemplo: injeção direta de combustível, eixos de comando de válvulas variáveis etc). Como consequência, os veículos se tornaram mais confortáveis, seguros e práticos. Por outro lado, com novas arquiteturas de subsistemas de controle eletrônico descentralizados, redes de comunicação (CAN, LIN, Flex Ray e MOST) embarcadas nos veículos, substituição da injeção monoponto pela multiponto ou injeção direta e novas invenções como controle da velocidade cruzeiro, airbag, ABS (Anti-lock Breaking System) entre outros, os sistemas de controle eletrônico dos veículos ficaram muito mais complexos, dificultando o reparo desses componentes sem instrumentos de medição especializados.

Por isso, o mercado de reparação automotiva também teve que se atualizar com o passar do tempo. Atualmente é muito difícil para um reparador, executar o diagnóstico em um automóvel, sem ao menos utilizar um “equipamento de diagnóstico” (“scanner”) para ler a memória de avarias das unidades de comandos presentes nele. Pois, com essa leitura é possível ter uma primeira ideia da causa da reclamação de um cliente. Porém, o scanner não realiza o diagnóstico para o técnico e sim acusa qual sistema do veículo está avariado, direcionando o reparador para os possíveis componentes envolvidos naquele sistema, isolando a avaria para um único sistema do veículo.

Contudo, a partir deste ponto, para garantir um diagnóstico elétrico e eletrônico preciso é necessário que o reparador tenha conhecimento do funcionamento de cada componente envolvido naquele sistema, pois desta forma ele saberá qual sinal esperar no momento da análise do mesmo. Além disso, é extremamente importante que o técnico saiba manusear e interpretar corretamente um instrumento de medição adequado para testar tais componentes. Instrumentos estes, que podem variar de acordo com o componente a ser testado e com a precisão que se deseja ter como resultado da medição. No mercado de reparação de veículos, atualmente dois instrumentos de medição são necessários e altamente utilizados: o multímetro e o osciloscópio.