Como funciona a válvula termostática “eletrônica” dos veículos
O funcionamento da válvula termostática “eletrônica” patenteada pela Ford é similar ao funcionamento de uma válvula termostática comum exceto pelo fato de que a cera pode ser aquecida também por uma resistência elétrica do tipo PTC. Isso significa que a válvula termostática “eletrônica” pode funcionar tanto pela água aquecida do motor quanto pelo acionamento do aquecedor.
A idéia é que se permita trabalhar com temperaturas diferentes em função do combustível utilizado para o funcionamento do motor.
Pegamos uma Ecosport 1.6 Flex para a nossa experiência.
1º Passo: Analise do esquema elétrico do sistema IAW - 4CFR da Ecosport.
A idéia é que se permita trabalhar com temperaturas diferentes em função do combustível utilizado para o funcionamento do motor.
Pegamos uma Ecosport 1.6 Flex para a nossa experiência.
1º Passo: Analise do esquema elétrico do sistema IAW - 4CFR da Ecosport.
O aquecimento elétrico depende do acionamento do relé principal e este por sua vez depende do sinal de rotação para que a Unidade de Comando do Motor (UCM) o mantenha acionado.
A questão é, será que é possível fazer a UCM comandar o aquecimento da válvula termostática sem que seja necessário funcionar o motor? Pensamos numa possibilidade e resolvemos experimentar.
2º Passo: Monta-se um esquema de teste para verificação dos valores de funcionamento da válvula termostática eletrônica
A questão é, será que é possível fazer a UCM comandar o aquecimento da válvula termostática sem que seja necessário funcionar o motor? Pensamos numa possibilidade e resolvemos experimentar.
2º Passo: Monta-se um esquema de teste para verificação dos valores de funcionamento da válvula termostática eletrônica
Para saber se a idéia iria funcionar precisaríamos inserir na década resistiva um valor compatível com uma temperatura elevada e antes de acionarmos a chave de ignição e fecharmos a chave de controle, buscamos as curvas de calibração do sensor de temperatura da água.
3º Passo: Avaliação da curva de calibração do sensor de temperatura da água do motor
3º Passo: Avaliação da curva de calibração do sensor de temperatura da água do motor
| Temp.(ºC) | Resist.(W) | Tensão(V) | Gráficos | Equações |
 |  | |||
| 0 | 102000 | 4,15 | ||
| 10 | 61000 | 3,74 | ||
| 20 | 38000 | 3,25 | ||
 | ||||
| 30 | 25000 | 2,72 | ||
| 40 | 16000 | 2,21 | ||
| 50 | 11100 | 1,75 | ||
| 60 | 7800 | 1,36 |  |  |
| 70 | 5600 | 1,05 | ||
| 80 | 4000 | 0,81 | ||
| 90 | 3000 | 0,62 | ||
 | ||||
| 100 | 2200 | 0,48 | ||
| 110 | 1700 | 0,37 | ||
| 120 | 1300 | 0,29 |
O valor escolhido para teste inicial foi de 1700W na década resistiva (simula-se uma temperatura de motor igual a 110ºC e nesta condição a válvula termostática com certeza deverá estar aberta). Com o TM528 na função osciloscópio ligado na linha de comando da válvula termostática eletrônica, o próximo passo foi ligar a chave de ignição para alimentar a UCM e em seguida fechar nossa chave de controle para alimentar positivamente a válvula termostática eletrônica.
O resultado não podia ser melhor, no visor do osciloscópio o gráfico abaixo:
Cada divisão vertical equivale a 5 volts e cada divisão horizontal equivale a 2,0 milisegundos.
O resultado não podia ser melhor, no visor do osciloscópio o gráfico abaixo:
Cada divisão vertical equivale a 5 volts e cada divisão horizontal equivale a 2,0 milisegundos.
Com esta configuração é possível visualizar um ciclo completo de 10,0 milisegundos, sendo 7,0 milisegundos na condição 0,0 volts e 3,0 milisegundos na condição 12,0 volts.
Entretanto, é importante lembrar que o que vemos na tela do osciloscópio é o espelho do que ocorre sobre a válvula, isso porque o aquecimento recebe um positivo e a UCM comanda massa, enquanto o nosso osciloscópio está ligado entre a linha de comando e o negativo da bateria. Ou seja, o aquecimento da válvula termostática fica 7,0ms na condição 12,0V e 3,0ms na condição 0,0V
5º Passo: Descobrir os valores de resistência e tensão no sensor de temperatura da água no qual a UCM passa a comandar a válvula termostática eletrônica
O problema da simulação de funcionamento da válvula sem funcionamento do motor de combustão está resolvido, a questão é saber com qual valor de resistência e tensão no sensor de temperatura a UCM passa a comandar a válvula termostática eletrônica?
Agora é só variar a década até encontrar um ponto tal que somando mais 1 ohm na década aparece o pulso de controle e diminuindo 1 ohm na década aparece uma linha contínua e igual à tensão de bateria. Depois de encontrar a resistência máxima de disparo, não se esqueça de medir a tensão nos terminais da década resistiva. Os resultados são apresentados abaixo:
Entretanto, é importante lembrar que o que vemos na tela do osciloscópio é o espelho do que ocorre sobre a válvula, isso porque o aquecimento recebe um positivo e a UCM comanda massa, enquanto o nosso osciloscópio está ligado entre a linha de comando e o negativo da bateria. Ou seja, o aquecimento da válvula termostática fica 7,0ms na condição 12,0V e 3,0ms na condição 0,0V
5º Passo: Descobrir os valores de resistência e tensão no sensor de temperatura da água no qual a UCM passa a comandar a válvula termostática eletrônica
O problema da simulação de funcionamento da válvula sem funcionamento do motor de combustão está resolvido, a questão é saber com qual valor de resistência e tensão no sensor de temperatura a UCM passa a comandar a válvula termostática eletrônica?
Agora é só variar a década até encontrar um ponto tal que somando mais 1 ohm na década aparece o pulso de controle e diminuindo 1 ohm na década aparece uma linha contínua e igual à tensão de bateria. Depois de encontrar a resistência máxima de disparo, não se esqueça de medir a tensão nos terminais da década resistiva. Os resultados são apresentados abaixo:
| Resistência máxima de disparo: | Rntc | 2610 ohms |
| Tensão máxima de disparo | Untc | 0,568 volts |
| Valor de temperatura encontrado a partir da equação | | 93,89ºC |
| Valor de temperatura indicado no scanner | Tntc | 92ºC |
| Função frequencímetro | f | 100 Hz |
| Cálculo do período | P = 1/f | 1/100 = 0,1s = 10 ms |
| Função duty-cycle (DCH real = DCL osciloscópio) | DCH | 70% |
| Cálculo da modulação do período (tempo em que a tensão é máxima) | PH = P * DCH | 70% * 10ms = 7 ms |
Tentamos baixar o valor da temperatura para conhecer o valor de início de disparo do eletroventilador de arrefecimento, mas sem o funcionamento do motor a UCM não comandou o acionamento do mesmo.
6º Passo: Descobrir se a modulação do pulso muda com a temperatura do motor
Com o TM528 na função duty-cycle e vem diminuindo gradativamente a resistência da década resistiva. O que se observou foi que o valor de 70% se mantém constante entre os valores de início de pulso até a uma temperatura equivalente à 120ºC. Porém, devido às características construtivas da década eventualmente, na mudança de valores, a resistência fica temporariamente “infinita” e a UCM altera momentaneamente o DCL para 95% e estabiliza rapidamente para 70%.
7º Passo: Verificar qual é a relação-ar-combustível na memória da UCM
Com o scanner conectado à UCM o resultado obtido foi de 11,8:1 o que significa que nosso veículo estava utilizando uma mistura de gasolina (13,2:1) e álcool (9:1).
8º Passo: Verificar se com uma relação-ar-combustível de 13,2:1 existe alteração de resultados
O scanner permite que se altere virtualmente a relação-ar-combustível de 11,8:1 para 13,2:1 sem que seja necessário substituir o combustível no reservatório. Ocorre que para isso o motor tem que necessariamente entrar em funcionamento. Neste caso, tivemos que eliminar a ligação da chave de controle que liga a válvula termostática eletrônica ao positivo da bateria e fazê-la acionar com o motor em funcionamento.
Iniciamos com um valor de década igual a 2800 ohms. A idéia é que com uma RAC de 13,2:1 que o início da pulsação ocorresse com um valor de temperatura menor, ou seja com uma resistência maior do que os 2610 ohms da condição anterior. Como observação, apenas tente ser rápido na obtenção dos resultados ainda com o motor frio.
O resultado obtido foi exatamente o mesmo. Ou seja, com uma RAC = 13,2:1 o início do controle de aquecimento ocorreu quando a resistência se igualou a 2610 ohms ou 0,568 volts sobre os terminais da década resistiva em substituição ao sensor de temperatura da água.
9º Passo: Verificar se com uma relação-ar-combustível de 9,0:1 existe alteração de resultados
Neste passo, troque a relação-ar-combustível virtualmente para 9,0:1. O funcionamento do motor pode não ficar muito bom, mas o importante para nós é verificarmos o acionamento da válvula. E o resultado com álcool é apresentado na tabela abaixo:
Com o TM528 na função duty-cycle e vem diminuindo gradativamente a resistência da década resistiva. O que se observou foi que o valor de 70% se mantém constante entre os valores de início de pulso até a uma temperatura equivalente à 120ºC. Porém, devido às características construtivas da década eventualmente, na mudança de valores, a resistência fica temporariamente “infinita” e a UCM altera momentaneamente o DCL para 95% e estabiliza rapidamente para 70%.
7º Passo: Verificar qual é a relação-ar-combustível na memória da UCM
Com o scanner conectado à UCM o resultado obtido foi de 11,8:1 o que significa que nosso veículo estava utilizando uma mistura de gasolina (13,2:1) e álcool (9:1).
8º Passo: Verificar se com uma relação-ar-combustível de 13,2:1 existe alteração de resultados
O scanner permite que se altere virtualmente a relação-ar-combustível de 11,8:1 para 13,2:1 sem que seja necessário substituir o combustível no reservatório. Ocorre que para isso o motor tem que necessariamente entrar em funcionamento. Neste caso, tivemos que eliminar a ligação da chave de controle que liga a válvula termostática eletrônica ao positivo da bateria e fazê-la acionar com o motor em funcionamento.
Iniciamos com um valor de década igual a 2800 ohms. A idéia é que com uma RAC de 13,2:1 que o início da pulsação ocorresse com um valor de temperatura menor, ou seja com uma resistência maior do que os 2610 ohms da condição anterior. Como observação, apenas tente ser rápido na obtenção dos resultados ainda com o motor frio.
O resultado obtido foi exatamente o mesmo. Ou seja, com uma RAC = 13,2:1 o início do controle de aquecimento ocorreu quando a resistência se igualou a 2610 ohms ou 0,568 volts sobre os terminais da década resistiva em substituição ao sensor de temperatura da água.
9º Passo: Verificar se com uma relação-ar-combustível de 9,0:1 existe alteração de resultados
Neste passo, troque a relação-ar-combustível virtualmente para 9,0:1. O funcionamento do motor pode não ficar muito bom, mas o importante para nós é verificarmos o acionamento da válvula. E o resultado com álcool é apresentado na tabela abaixo:
| Resistência máxima de disparo: | Rntc | 1945 ohms |
| Tensão máxima de disparo | Untc | 0,437 volts |
| Valor de temperatura encontrado a partir da equação | | 104,24ºC |
| Valor de temperatura indicado no scanner | Tntc | 103ºC |
| Função frequencímetro | f | 100 Hz |
| Cálculo do período | P = 1/f | 1/100 = 0,1s = 10 ms |
| Função duty-cycle (DCH real = DCL osciloscópio) | DCH | 70% |
| Cálculo da modulação do período (tempo em que a tensão é máxima) | PH = P * DCH | 70% * 10ms = 7 ms |
Ocorre que até este momento esta metodologia não permitiu uma análise sobre o funcionamento do eletroventilador de arrefecimento, então resolvemos adotar uma outra estratégia.
10º Passo: Verificar o acionamento do eletroventilador de arrefecimento para uma relação ar-combustível de 13,2:1 e depois na condição 9,0:1
O esquema elétrico da montagem é mostrado abaixo:
O passo seguinte foi ligar o motor e observar a indicação de tensão no TM528 e momento de acionamento e de desligamento do eletroventilador de arrefecimento em duas condições:
O esquema elétrico da montagem é mostrado abaixo:
O passo seguinte foi ligar o motor e observar a indicação de tensão no TM528 e momento de acionamento e de desligamento do eletroventilador de arrefecimento em duas condições:
2 - com a RAC = 9,0:1 (álcool)
Os resultados podem ser vistos na tabela abaixo:
| 13,2:1 - Gasolina | 9,0:1 - Álcool | |||
| Tensão | Temperatura | Tensão | Temperatura | |
| Disparo do ventilador do radiador na 1ª velocidade | 0,468V | 101,5ºC | 0,421V | 105,7ºC |
| Desligamento do ventilador do radiador | 0,528V | 96,7ºC | 0,457V | 102,5ºC |
Colaboração e Agradecimentos Especiais:Ciclo Engenharia-http://www.ciclo.eng.br/site/pag.as?codigo=81
