Sensor do Pedal do Acelerador – SPA

Acelere seu diagnóstico


O Sensor do Pedal do Acelerador é o componente responsável por informar à unidade de comando eletrônico a posição instantânea do pedal do acelerador do veículo. É através da solicitação feita pelo motorista, em conjunto com informações de outros sensores, que a UCE calcula a potência solicitada. Acompanhe o texto e entenda o funcionamento dos tipos de sensores SPA, como testá-los, defeitos comuns e os códigos de falhas relacionados.

Neste post você vai ver:

Drive by wire: um breve histórico

A demanda por novas tecnologias obrigou as equipes de engenharia automotiva a adotarem métodos e estratégias mais eficientes para realizar funções que antes eram exercidas por componentes mais simples. Um exemplo disso é a solicitação de aceleração feita pelo condutor do veículo. Nos veículos mais antigos, essa solicitação é feita através de um cabo de aço que aciona diretamente a borboleta de aceleração do motor. Atualmente este acionamento é feito, na maioria dos veículos, de forma totalmente eletrônica.

Essa transição entre as tecnologias envolvidas na dirigibilidade do veículo ficou caracterizada pelo termo em inglês “Drive by Wire” (tradução livre: acionar por fios), popularmente chamado de acelerador eletrônico, que consiste em substituir os acionamentos mecânicos por acionamentos elétricos. Porém, não confunda acelerador eletrônico com sensor de posição do acelerador. No decorrer da matéria explicaremos a diferença.

Apenas por curiosidade, o termo original surgiu na aviação como “Fly by Wire” e o primeiro voo não experimental utilizando sistemas elétricos de acionamento foi com a aeronave canadense Avro Canada CF-105 Arrow, na década de 1950.

No ramo automobilístico essa tendência chegou primeiro nos carros de Fórmula 1 e, a partir disso, começou a ser utilizada em escala comercial. Ou seja, a partir desta transição, os fios elétricos passaram a fazer o trabalho de transportar informações entre sensores, atuadores e unidades de comando dos sistemas embarcados. Com isso, diversas melhorias puderam ser feitas, como: aumentar rendimento, eficiência e precisão dos sistemas; diminuir emissões de poluentes, consumo de combustível e peso do veículo.

Partindo deste breve histórico, agora podemos focar no assunto principal deste post que é o Sensor do Pedal do Acelerador – SPA.

Acelerador eletrônico x Sensor do pedal do acelerador

Neste tópico ficará claro a diferença entre acelerador eletrônico e sensor do pedal do acelerador, termos que muitas vezes geram confusão sobre os reais significados.

O acelerador eletrônico é o conjunto de componentes eletroeletrônicos responsáveis por transmitir e aplicar a solicitação de aceleração feita pelo motorista através do pedal do acelerador. Ou seja, quando é falado que um veículo possui acelerador eletrônico, significa que o controle da borboleta de aceleração é feito por motor elétrico, comandado eletronicamente pela unidade de comando do motor, a partir dos parâmetros informados pelos sensores do sistema de injeção eletrônica.

O sensor do pedal do acelerador é o componente responsável por informar o quanto o pedal do acelerador foi pressionado pelo condutor. Então, quando falamos de acelerador eletrônico, estamos nos referindo ao sistema completo, enquanto o sensor do pedal do acelerador é apenas um dos componentes do sistema, bem como o corpo de borboleta e a UCE.

Outro componente que pode ter o funcionamento confundido com o sensor SPA é o sensor de posição da borboleta – TPS. Temos uma matéria completa sobre o funcionamento, os testes e os códigos de falhas do Sensor TPS. Acesse o link!

Tipos construtivos de sensores do pedal do acelerador

Pista resistiva

A grande parte dos sensores do pedal do acelerador consiste em um potenciômetro, também chamado de pista resistiva, que envia sinais analógicos de tensão de corrente contínua para a UCE do motor, onde a resistência varia de acordo com a posição do pedal do acelerador. O esquema abaixo ilustra o funcionamento de um potenciômetro.

potênciometro pista resistiva sensor spaA partir da posição do pedal, o sensor envia sinais analógicos de tensão de corrente contínua à UCE que, de acordo com valores tabelados, relaciona o valor de tensão recebido com a posição instantânea do pedal. Por exemplo, em um sensor alimentado com 5 volts (DC) entre seus terminais (+ e -), quando o pedal está próximo da metade do curso, uma tensão de aproximadamente 2,5 volts (DC) será emitida no terminal de sinal e lida pela UCE.

Com a finalidade de ter uma redundância no sinal, os sensores do pedal do acelerador podem ser fabricados com duas pistas resistivas, ou seja, dois sensores medindo o mesmo parâmetro. Isso é feito para garantir o funcionamento em caso de falha ou falta em uma das pistas, entretanto, nestas condições o veículo ainda pode apresentar algum sintoma relacionado à aceleração (marcha lenta oscilando ou irregular, acelerações lentas, rotação do motor limitada, etc.), mesmo com uma das duas pistas funcionando perfeitamente. Os sintomas de defeito na aceleração podem vir acompanhados de outros indicadores de falha como acendimento da luz de avarias na injeção no painel do veículo e o armazenamento de códigos de falha correspondentes na memória da UCE.

Oscilograma do sensor SPA do Fiat Mobi 1.0 8V

Para exemplificar o funcionamento, trouxemos a coleta de um oscilograma feita nas nossas pesquisas de campo e publicada na Plataforma Doutor-IE, onde foram capturados os sinais do sensor SPA do Fiat Mobi 1.0 8V Fire EVO Flex 73/75cv (310A1011)/ME 17.3.0 através de um osciloscópio automotivo.

sensor posição acelerador spa fiat mobi
Oscilograma dos sinais SPA1 e SPA2 – Fiat Mobi 1.0 8V Fire EVO.

Este veículo é equipado com um sensor duplo, onde a diferença de valores de tensão fica evidente no gráfico. No entanto, esta diferença não caracteriza um defeito e na maioria dos veículos o comportamento dos sinais é exatamente como apresentado, onde, para cada posição do pedal, o valor de tensão de uma pista é aproximadamente o dobro da outra pista.

 

Pedal LivrePedal Pressionado
Sensor SPA10,78 VDC4,00 VDC
Sensor SPA20,37 VDC2,00 VDC

Valores de tensão dos sensor SPA – Fiat Mobi 1.0 Fire EVO.

O sensor de pista resistiva atualmente é o mais utilizado nos veículos em circulação na frota nacional, entretanto existem outras configurações, como veremos a seguir.

Pista resistiva + PWM

O Ford New Fiesta 1.6 16V Ti-VCT Flex 125/130cv (Sigma)/SIEMENS EMS 2212 traz um sensor do pedal do acelerador com uma configuração um pouco diferente. Trata-se de um sensor com uma pista resistiva (sinal analógico) em conjunto com um circuito eletrônico (sinal digital), ambos emitindo sinais do mesmo parâmetro (posição do pedal).

A pista resistiva deste sensor segue o padrão de funcionamento explicado a pouco, onde o valor de tensão de corrente contínua enviado à UCE varia com a posição do pedal do acelerador. Já o circuito eletrônico envia um sinal digital do tipo PWM (modulação por largura de pulso), que consiste num sinal de onda quadrada e frequência fixa, onde a duração do pulso pode variar, aumentando ou diminuindo o valor médio da tensão do sinal, de acordo com a posição do pedal do acelerador.

Oscilograma do sensor SPA do Ford New Fiesta 1.6 16V

Abaixo temos o oscilograma do sensor SPA deste veículo, conteúdo exclusivo para assinantes da Plataforma Doutor-IE, onde podemos observar o comportamento dos sinais. O canal A deste oscilograma é o sinal digital gerado pelo circuito eletrônico e o canal B é o sinal analógico gerado pela pista resistiva.

tensão sensor posição acelerador ford new fiesta
Oscilograma dos sinais sensor SPA – Ford New Fiesta 1.6 16V.

Analisando o oscilograma acima percebe-se a diferença entre o comportamento dos sinais emitidos por este sensor. No canal A, os valores de tensão emitidos pelo circuito eletrônico variam conforme a duração do pulso e, através desta variação, o valor médio de tensão do sinal é lido pela UCE do motor. No canal B temos o sinal característico de sensores que utilizam pista resistiva, onde a amplitude do sinal de tensão varia proporcionalmente com a posição do pedal do acelerador.

 

Pedal LivrePedal Pressionado
Sensor 1 (PWM)0,70 VDC (média)7,00 VDC (média)
Sensor 2 (analógico)0,40 VDC3,30 VDC

Valores de tensão dos sensor SPA – Ford New Fiesta 1.6.

PWM

Outro exemplo de tipo construtivo do sensor do pedal do acelerador é o caminhão Volvo FH3 13 12.8 24V 500cv (D13C)/TEA 4, onde os sinais emitidos pelo sensor são dois sinais digitais PWM (Modulação por Largura de Pulso). Trouxemos um vídeo onde são apresentados os detalhes envolvidos na aplicação de sinais PWM em sensores SPA e o Volvo FH3 foi o veículo utilizado para os testes. Não perca a explicação!

Pista resistiva + interruptores

Existem também sensores SPA que são construídos com uma pista resistiva em conjunto com interruptores. Os tipos de interruptores mais comuns são: interruptor de pedal livre e interruptor de fim de curso. O interruptor de pedal livre, como o próprio nome supõe, envia uma informação para a unidade de comando quando o pedal do acelerador está em repouso, ou seja, quando o condutor não estiver com o pé no pedal. Este sinal pode auxiliar o sistema de injeção na velocidade de resposta para o controle da marcha lenta do motor.

O outro tipo de interruptor é o de fim de curso, porém, explicaremos sua aplicação com mais detalhes no tópico abaixo.

Função kickdown

O sinal do sensor do pedal do acelerador pode ser utilizado em outras situações além da aceleração do motor por si só. A função denominada como kickdown é uma dessas situações.

A função kickdown consiste na solicitação de potência instantânea feita pelo motorista através do pedal do acelerador em veículos com transmissão automática. Ou seja, é quando o motorista pisa fundo no pedal do acelerador exigindo do motor uma redução de marcha, como por exemplo, numa ultrapassagem.

Geralmente, quando o veículo não possui interruptor de fim de curso, para acionar a função kickdown do veículo deve-se pisar fundo no acelerador rapidamente, soltar e pisar fundo novamente. Com esse movimento a transmissão automaticamente fará a redução de marcha (podendo ser mais de uma marcha), fornecendo mais segurança em ultrapassagens, por exemplo.

Veículos equipados com interruptor de fim de curso não necessitam que o motorista efetue o movimento de pisar, soltar e pisar de novo no pedal do acelerador para acionar a função kickdown. Nestes casos, basta pisar fundo no acelerador e mantê-lo pressionado para efetuar a solicitação de potência do motor, pois o interruptor transmitirá o sinal referente ao final do curso do pedal para a unidade de comando.

Como testar o sensor do pedal do acelerador?

No nosso Canal do Youtube temos uma sequência de vídeos onde o Válter Ravagnani, CEO da Doutor-IE, dá uma breve aula sobre os detalhes de funcionamento, testes e particularidades da configuração mais comum do sensor do pedal do acelerador, o sensor com duas pistas resistivas. O veículo utilizado nos testes dos vídeos é o Fiat Uno 1.0 8V Fire EVO Flex 73/75cv (310A1011)/IAW 7GF.

 

Sintomas de defeito que podem estar relacionados ao sensor SPA

Sendo um componente essencial para o correto funcionamento do motor, sempre que houver algum tipo de falta ou falha no sinal emitido, alguns sintomas de defeito podem indicar um problema no sensor do pedal do acelerador. Alguns deles são:

  • Veículo não acelera
  • Perda de rendimento do motor
  • Delay (demora) na aceleração
  • Aceleração irregular (solavancos)
  • Marcha lenta irregular
  • Rotação do motor limitada
  • Interrupções (buracos) na aceleração
  • Acendimento da luz de injeção no painel de instrumentos

Sempre que o veículo apresentar alguns desses sintomas de defeito, o aconselhável é, primeiramente, efetuar a leitura dos códigos de falha presentes através de um scanner automotivo. A partir da leitura dos códigos de falha, pode-se obter um caminho para realizar o diagnóstico de defeitos da forma mais eficaz.

Se você quiser saber mais sobre como ler e interpretar códigos de falha, clique no link e acesse o nosso post sobre o assunto!

Códigos de falha relacionados ao sensor do pedal do acelerador

  • P0120: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “A” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “A” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “A” Circuit).
  • P0121: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “A” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “A” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “A” Circuit Range/Performance).
  • P0122: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “A” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “A” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “A” Circuit Low).
  • P0123: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “A” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “A” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “A” Circuit High).
  • P0124: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “A” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “A” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “A” Circuit Intermittent).
  • P0220: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “B” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “B” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “B” Circuit).
  • P0221: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “B” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “B” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “B” Circuit Range/Performance).
  • P0222: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “B” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “B” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “B” Circuit Low).
  • P0223: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “B” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “B” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “B” Circuit High).
  • P0224: Falha no Circuito Elétrico do Sensor “B” de Posição da Borboleta (TPS) ou do Interruptor “B” de Posição do Pedal do Acelerador (SPA) (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “B” Circuit Intermittent).
  • P2135: Falta de Correlação Entre os Sinais dos Sensores / Interruptores “A” e “B” de Posição da Borboleta / Pedal do Acelerador (Throttle/Pedal Position Sensor/Switch “A”/”B” Voltage Correlation).
  • P2299: Incompatibilidade Entre a Posição do Pedal de Freio e a Posição do Pedal do Acelerador (Brake Pedal Position/Accelerator Pedal Position Incompatible).