FlatOut!
Image default
Técnica

Afinal o que é ECU? Como elas funcionam?

Todo entusiasta sabe que ECU é a sigla para “Engine Control Unit“, e é o nome técnico para aquilo que convencionamos chamar de “módulo de injeção”. Ou será que ECU significa “Electronic Control Unit” e se refere a qualquer módulo eletrônico que controla os diversos sistemas do carro? Ficou em dúvida, não?

É porque a sigla significa, de fato, as duas coisas. Os significados passaram a se confundir com a evolução da eletrônica embarcada, que permitiu a adoção de cada vez mais recursos de conforto, segurança e conveniência nos carros modernos.

Na eletrônica ECU significa “electronic control unit“, ou “unidade de controle eletrônico”. Uma das traduções mais populares em português é “centralina”. Seu princípio de funcionamento é simples: ela resumidamente recebe sinais enviados por sensores (transdutores de entrada), realiza o processamento destes sinais e, imediatamente, os envia para atuadores (transdutores de saída).

 

ECU = Engine Control Unit

Nos automóveis a ECU foi adotada nos primeiros sistemas de injeção eletrônica. Nestes primeiros sistemas as centralinas gerenciavam o funcionamento do motor, e eram “alimentadas” por sinais enviados pelos sensores de posição da borboleta e de posição do virabrequim. Com esses sinais é possível calcular, aproximadamente, quanto ar está entrando pela borboleta e o momento em que o sistema de ignição dispara a centelha (uma vez que o ponto de ignição é baseado na posição angular do virabrequim). A ECU então processa estes sinais de entrada e, com base em seus valores, envia um sinal para abrir as válvulas injetoras e assim injetar o combustível no momento necessário e pelo tempo necessário.

D-Jetronic

Bosch D-Jetronic, a primeira injeção eletrônica: apenas uma ECU simples

Estas centrais primitivas eram um grande avanço frente aos carburadores, mas ainda não conseguiam compensar a maior densidade do ar nos dias mais frios. Com a evolução, os sistemas de injeção eletrônica passaram a adotar mais sensores de entrada para permitir um melhor gerenciamento do motor. Os sensores de temperatura do ar, por exemplo, permitiram que a ECU enviasse às válvulas injetoras um sinal diferente em dias frios (aumentando o tempo de injeção para enriquecer a mistura). Depois vieram os sensores de temperatura do fluido de arrefecimento, que passaram a informar a ECU se o motor estava quente ou frio, otimizando ainda mais o gerenciamento do motor.

Depois eles passaram a integrar o controle eletrônico da ignição, que já existia desde os anos 1960, porém atuava de forma independente — tanto que havia carros com injeção eletrônica e ignição mecânica, caso alguns Mercedes dos anos 1970, por exemplo. Com a integração do controle de ignição à ECU, ela passou a emitir sinais de saída também para a bobina de ignição, permitindo avanço ou atraso do ponto de ignição. Isso também levou à criação dos sensores de detonação, capazes de detectar quando a mistura ar-combustível é inflamada pela compressão antes de sua ignição, o que causa a batida de pino, que compromete a durabilidade do motor.

Mais tarde tivemos os sensores de oxigênio (a popular sonda lambda), capaz de medir a quantidade de oxigênio nos gases de escape. Com o sinal deste sensor, a ECU pode “aprender” se a mistura está pobre ou rica, e fazer o ajuste enviando sinais diferenciados enviados às válvulas injetoras e às borboletas eletrônicas.

Como você deve ter percebido, tudo começou como um sistema que usava dois sensores de entrada e um único atuador que recebia o sinal de saída da ECU, e evoluiu para algo muito mais completo, que passou a integrar sensores de rotação, detonação, posição da borboleta, de oxigênio, temperatura do ar e do fluido do motor, podendo atuar sobre válvulas injetoras, bobinas de ignição e borboleta do acelerador. Mas isso ainda era apenas o começo.

 

ECU = Electronic Control Unit

A evolução tecnológica permitiu um aumento drástico na capacidade de processamento de informações, algo que, por sua vez, permitiu a criação de novos sistemas de gerenciamento não apenas do motor, mas também de outros sistemas do carro. A substituição dos instrumentos  mecânicos por instrumentos eletrônicos, por exemplo, transformou o quadro de instrumentos em um módulo eletrônico, que processa o sinal enviado pela ECU do motor e o envia para o velocímetro, conta-giros e marcador do nível de combustível. Notou que pela primeira vez neste texto eu chamei a ECU de ECU do motor? É porque esse painel eletrônico é considerado uma unidade de controle eletrônico, que na sigla em inglês também é conhecida como ECU (de Electronic Control Unit).

O sistema antitravamento de freios, o ABS, também é baseado em uma ECU: sensores de rotação enviam um sinal à uma unidade de controle eletrônico. Caso a rotação de uma ou mais rodas seja interrompida, a ECU do ABS envia um sinal para um atuador que alivia a pressão hidráulica das pinças de forma intermitente para impedir o travamento das rodas.

Tal como a ECU do motor, a ECU do ABS também evoluiu para integrar mais sensores e atuadores e desta evolução surgiu a distribuição eletrônica de frenagem, capaz de atuar somente sobre a roda travada e não mais sobre o sistema todo.

Desta tecnologia surgiram também os controles eletrônicos de tração e de estabilidade: se os sensores de rotação e atuadores controlados por uma ECU podem impedir que as rodas travem sob frenagem, eles também podem monitorar e controlar a diferença de velocidade entre elas, algo que indicaria um destracionamento em determinadas circunstâncias.

E também como a ECU do motor agregou a ignição para gerenciar melhor o funcionamento do motor, a integração da ECU do ABS/EBD e dos controles de tração e estabilidade com a ECU do motor, permitiu um gerenciamento muito mais preciso e eficiente destes sistemas auxiliares, condicionando-os à velocidade, posição das rodas, ângulo do volante, e baseando seu funcionamento não apenas na atuação da frenagem, mas também no corte de ignição, de injeção e no fechamento da borboleta (para entender melhor, leia nosso post completo sobre o funcionamento destes sistemas).

Além disso, outros sistemas eletrônicos dos carros com o passar do tempo ganharam seus próprios módulos como forma de reduzir o pesado emaranhado de fios conhecido como chicote elétrico. O ar-condicionado digital, por exemplo, é um módulo eletrônico (ECU) que recebe o sinal de sensores de temperatura para definir qual a velocidade do ventilador e qual a temperatura do ar soprado serão necessários para obter a temperatura desejada pelos ocupantes do carro.

door13

Módulo de porta em um Audi

Nos carros mais sofisticados até mesmo as portas têm seus próprios módulos de controle como forma de simplificar os circuitos e reduzir o peso gerado por pares de fios elétricos. Imagine um carro com travas elétricas, vidros elétricos com sistema anti-embaçamento e sistema de sucção das portas. Tudo isso pode ser operado por uma “ECU de porta”, que recebe os sinais de outras ECUs — ou de sensores próprios — e envia sinais para atuadores da porta na qual está instalado.

 

As redes de ECU interligadas

Atualmente os carros modernos podem ter até 70 ECUs diferentes — e boa parte delas se comunica entre si através de um padrão chamado CAN bus (Controller Area Network), um protocolo de intercomunicação entre os módulos de controle que independe de um servidor central.

MercBus

Com tantas ECUs interligadas, o nome “ECU”, na aplicação automotiva, caiu em desuso e foi substituído por siglas mais específicas. A ECU do motor, por exemplo, hoje é mais conhecida como “ECM” (Engine Control Module ou “módulo de controle do motor”). O módulo das portas citado mais acima, é o Door Control Unit (DCU). Quando o carro usa um câmbio automático eletrônico, ele normalmente usa um Transmission Control Module (TCU). Atualmente a TCU é integrada à ECM para formar o PCM, ou Powertrain Control Module. O controle de velocidade de cruzeiro (adaptativo ou não) e o limitador de velocidade também têm seu módulo próprio: o SCU, de Speed Control Unit. Os carros híbridos e elétricos usam um módulo de controle das baterias, o Battery Management System, enquanto os sistemas de controle de tração, estabilidade, ABS e EBD, e vetorização de torque baseado nos freios são comandados pelo Brake Controle Module (BCM).

Matérias relacionadas

Os detalhes técnicos e a história do V8 318 LA dos Dodge Charger e Dart nacionais

Juliano Barata

Fórmula 1 vs. Protótipos LMP1: as diferenças e semelhanças entre os carros de corrida mais avançados do planeta

Leonardo Contesini

Como funcionam os freios de carbono cerâmica – e como a Porsche quer torná-los acessíveis

Leonardo Contesini