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Ese Vsc Eletronica Automotiva

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Eletronica automotiva

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  • Vtor Schwambach [email protected]

  • AgendaIntroduoComo funciona o motor de um carro?Combusto internaComando de VlvulasIgnio eletrnicaInjeo eletrnicaECU (Engine Controller Unit)CAN (Controller Area Network)Dispositivos de seguranaABS (Anti-Lock Braking System)AirbagCintos de segurana

  • AgendaDispositivos que melhoram o confortoEspelhos, vidros e travas eltricasTransmisso automticaCruise controlNovas tecnologiasSistemas de diagnsticoDireo ativaStop & StartChoque do futuro

  • IntroduoA cada ano os carros ficam mais complexosAtualmente os carros podem chegar a ter mais de 50 microprocessadores embarcados

  • IntroduoAlgumas razes para o aumento do nmero de microprocessadores so:A necessidade de controle sofisticado do motor para atingir metas de emisso e economia de combustvelDiagnsticos avanadosSimplificao da fabricao e projeto dos carrosReduo na quantidade de fiosMelhoria na seguranaMaior conforto e convenincia

  • Como funciona o motorde um carro?Motores de combusto internaRelativamente eficientesRelativamente baratosRelativamente fceis de reabastecer

  • Combusto internaPraticamente todos os carros usam o ciclo de combusto de quatro tempos:AdmissoCompressoCombustoExaustoInventado por Nikolaus Otto em 1867

  • Combusto interna4 cilindros em linha6 cilindros em V

  • Comando de vlvulasComando de Vlvulas (Camshaft):SOHC (Single Overhead Cam)DOHC (Double Overhead Cam)Honda VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control)Variabilidade infinita

  • Ignio eletrnicaVelaGera a fagulha que inicia a combusto no motorFeita de cermica

  • Ignio eletrnicaDistribuidorDistribui corrente para as velas

    ECU (Engine Control Unit)Sensor que informa qual a posio exata dos pistesTransistores distribuem a corrente

  • Injeo eletrnicaAmplamente utilizada desde a dcada de 80 na EuropaCriada devido crescente complexidade dos carburadores:Circuito principalCircuito idleCircuito de aceleraoCircuito de aumento de potnciaEngasgue

  • Injeo eletrnicaInjeo eletrnica:nico bico injetor (single point)Multiponto ou seqencial

    Comandado pela ECU (Engine Control Unit)

  • Injeo eletrnicaSensores acoplados ECU:Sensor de fluxo de massa de arSensor de oxignioSensor de posio da vlvula de admissoSensor de temperatura do lquido de arrefecimentoSensor de voltagemSensor de presso do arSensor de velocidade do motor

  • Injeo eletrnicaCarga 3 a 2000 RPMA: Temperatura do lquido de arrefecimentoB: Nvel de oxignioPulse width = (Base pulse width) x (Factor A) x (Factor B)8 * 0,8 * 1.0 = 0.64 ms

  • Injeo eletrnicaChips para aumento de performance:Substitui chip na ECU que contm as Lookup TablesPode fornecer mais combustvel em determinadas condiesAltera a temporizao do sistema de ignioPrs:Aumenta a performanceContras:Reduz tempo de vida til do carroAumenta a emisso de poluentes

  • Injeo eletrnicaCatalisadores:Criados para reduzir o nvel de emissoTrata os gases provenientes do motor:Reduo: 2 NO N2 + O2 ou 2 NO2 N2 + 2 O2 Oxidao: 2 CO + O2 2 CO2

  • Injeo eletrnicaSensores de oxignio monitoram a quantidade de oxignio presente na gases da exausto do motorA ECU utiliza esta informao para controlar a taxa da mistura ar-combustvel

  • Controle sofisticadodo motorO controle do motor a tarefa que demanda maior poder de processamento no carroA ECU o computador mais poderoso na maioria dos carrosControla desde a temperatura do lquido de arrefecimento at a quantidade de oxignio no escapamento

  • Controle sofisticadodo motorUma ECU moderna pode conter um processador de 32 bits a 40 MHzUtiliza menos de 1MB de memria

  • Controle sofisticadodo motorO processador encapsulado num mdulo com centenas de outros componentes numa placa de circuito multi-nvel, alguns desses mdulos so:Conversores analgico/digitalSadas digitais de alta voltagemConversores digital/analgicoCondicionadores de sinalChips de comunicao

  • Controller AreaNetworkCAN um barramento serial com capacidades multi-masterUtiliza prioridadeAlta confiabilidadeCada mensagem pode ter at 8 bytes de dadosA taxa de transmisso mxima de 1Mb/s a at 40mCada mdulo pode comunicar seu status a um mdulo central para anlise posterior

  • Controller AreaNetworkUm dos benefcios a padronizao da interface dos mdulosAs montadoras compram um cluster de instrumentos do fornecedorUm nico cluster pode conter os mdulos necessrios para interpretao dos dados de um sensorH menor interferncia, pois o sinal digitalDiminui a quantidade de fios no carro

  • ABS (Anti-LockBraking System)O ABS funciona liberando a roda travada durante uma frenagemPossui 4 componentes principais:Sensores de velocidadeBombaVlvulasControlador

  • ABS (Anti-LockBraking System)Sensores de velocidade:Determinam a velocidade de cada roda individualmente ou atravs do diferencialVlvulas:Aliviam a presso em uma dada rodaBomba:Mantm a presso mesmo com a vlvula abertaControlador:Monitora os sensores e controla as vlvulas

  • ABS (Anti-LockBraking System)O sistema ABS procura por desaceleraes bruscas nas rodasAo detect-las o sistema alivia a presso no freio da roda em questoAlguns sistemas de ABS realizam at 15 ciclos por segundo, o que pode causar vibrao no pedal de freio

  • AirbagAirbags so bolsas de ar que se expandem rapidamente numa coliso de forma a amortecer o impacto da mesmaA primeira patente de um dispositivo similar foi registrada na Segunda Guerra MundialApareceu comercialmente nos automveis nos anos 80Desde 1998 equipamento obrigatrio em todos os carros americanos tanto para motorista quanto para passageiroReduz o risco de morte em at 30%!

  • AirbagPossui 3 componentes principais:A bolsa de ar, feita de nylonUm acelermetro embutido num micro chipO sistema que infla a bolsa de ar, realiza uma reao qumica que libera nitrognio utilizado combustvel slido, que literalmente explode, atingindo at 322Km/h

  • Cintos de seguranaLigado central do Airbag, tensiona o cinto de segurana antes de o passageiro ser deslocado, colocando-o na posio ideal para o impacto

  • Espelhos, vidrose travas eltricasH um controlador na porta que lida com as entradasReduo do nmero de fiosMdulo central de comando (body controller)Controla os espelhos, vidros e travas eltricasPossibilita funcionalidades extras como rebater o retrovisor e subir e descer os vidros automaticamente

  • TransmissoautomticaMonitora: Velocidade do carroVelocidade do motorPosio do aceleradorPosio do pedal de freioInclinao do carroAcelerao lateralAlgumas funcionalidades:Reduz a marcha em descidasAumenta a marcha durante freadas em superfcies escorregadiasEvita a troca de marchas quando realizando uma curva

  • Cruise control

  • Cruise controlAlgoritmos de controleControle proporcionalControle proporcional integral e derivativoFator derivativo: erro na distncia percorridaFator integral: aceleraoControle adaptativoPossui um radarAjusta a velocidade do carro para evitar colises

  • Caixa preta

  • Caixa pretaGeneral Motors comeou a instalar seus sistemas em 1994Ano passado mais de 50 modelos trouxeram o SDM (Supplemental Diagnostic Module)A FORD tambm equipa seus carros com o RCM (Restraint Control Module)GM, FORD e Isuzu abriram seus cdigos de programao VetronixPor US$ 2459 pode-se comprar o CDR (Crash Data Retrieval)

  • Caixa pretaMdulo OBDConnect da VTTiPermite a transferncia de dados do carro diretamente ao celular do motoristaDados podem ser transmitidos via internet para a oficinaTodos os carros americanos desde 1996 vm com um sistema OBD-2

  • Direo ativaPossui uma caixa de marchas entre a direo e o pinhoPossui um sistema de freioPode realizar pequenas correes na trajetria

  • Stop & StartDesenvolvido pela Citron, em uso no C3Desliga o motor do carro em baixas velocidades (6Km/h), com o pedal do freio pressionadoLiga o motor do carro novamente assim que o pedal do freio soltoGera uma reduo de at 10% na emisso de CO2 e no consumo de combustvelEconomia pode chegar a 17% em condies extremas

  • O choque do futuroA introduo dos motores eltricos causar uma reduo no tamanho dos carrosPerde-se rea de deformaoSoluo uma plataforma mvel

  • HackersRazes:Aumentar o desempenho do carroTornar o carro bicombustvel sem comprar um novoAlterar informaes do carro para aumentar valor de revenda

  • ConclusoA eletrnica est cada vez mais presente nos carros atuaisAumenta a segurana e o conforto ao dirigirCarros sem eletrnica embarcada tambm tero seu espao no mercadoSurgimento de novos problemas como os hackers

  • RefernciasRevista Quatro Rodas, Editora Abril, Edies 517, 532, 536 e 537;Site How Stuff Works - Auto Channel http://auto.howstuffworks.comVTTi http://www.vtti.com