28/02/2021 às 17h41min - Atualizada em 28/02/2021 às 16h58min

Evolução da Eletrônica

Carlos Alberto Goldani - stilohouse.com.br

Jenny Anderson – Engenheira de dados de Marc Márquez em 2021

Em 2016 a MotoGP tornou obrigatório para todos os protótipos participantes o uso de uma central eletrônica padrão (ECU, hardware & software), com o objetivo de aumentar a competitividade entre os equipamentos. Na época, as fábricas Honda e Yamaha monopolizavam as vitórias em GPs e haviam investido fortunas com eletrônica proprietária. Na ocasião Valentino Rossi, que estava na caça de seu 9º mundial e havia disputado o título de 2015 até a última prova, declarou que a eletrônica padronizada significava para a Yamaha um retrocesso de mais de 10 anos. A avaliação da Honda foi menos ácida, os adjetivos utilizados para caracterizar o produto foram “tosco” e “primário”.  Nos tempos atuais em que cada fração de segundo importa, um mapeamento eletrônico eficiente pode resultar em vitória.

Um dos fatores do sucesso de Marc Márquez é, além do seu talento natural e espirito competitivo, seu pessoal de apoio praticamente não muda, então a notícia que Jenny Anderson havia sido contratada para ser sua engenheira de software, após trabalhar com Pol Espargaró na KTM, foi uma das manchetes mais badaladas neste intervalo árido de novidades na MotoGP entre temporadas. Jenny tem uma ótima reputação nos boxes e é reconhecida como uma profissional competente.

A eletrônica de uma moto evoluiu muito além das funções tradicionais de controle de tração e anti-whellie, sua contribuição atual é administrar com retratos instantâneos e fieis de tudo o que acontece no protótipo durante uma competição. Por exemplo, não é simplesmente informar as pressões dos pneus, sensores indicam para cada pneu a pressão interior, temperatura interna do ar, temperatura interna da carcaça, temperatura da superfície externa e tudo o que pode ajudar o condutor a manter a banda de rodagem nos limites da janela de temperatura ideal para obter maior aderência e menor desgaste. Estas informações são importantes porque os pilotos utilizam com frequência as bordas dos novos pneus Michelin. Por oportuno, em uma sessão de testes de pneus realizada depois do GP da Austrália em 2019 Marc Márquez estabeleceu um novo recorde de inclinação, 70 graus. 

 
Marc Márquez utilizando as bordas dos pneus

Embora existam restrições desde a implementação do quadro de distribuição e software unificado, os eletrônicos são uma parte fundamental dos protótipos, para facilitar o controle do equipamento e a otimização do desempenho do motor. Também desempenham um papel relevante em termos de segurança, controlar cerca de 270 CV apenas na roda traseira é uma tarefa quase impossível. Sem eletrônica a aceleração para retomada de velocidade, mesmo na segunda ou terceira marchas, faz a roda girar em falso, ainda inclinada saindo de curvas. Para evitar que isso aconteça existe o controle de tração.

O controle de tração usualmente é baseado em dados enviados pelos sensores de velocidades localizados nas rodas. Se o componente traseiro estiver girando muito mais rápido que o dianteiro (cerca de 12%, dependendo da configuração desejada), o sistema é acionado para tomar medidas corretivas, uma roda traseira derrapando coloca em risco a estabilidade e a aderência do veículo. Quando isto acontece, o controle de tração pode acionar a ECU para desligar ou reduzir o acelerador. A velocidade de reação é possível pelo uso da tecnologia "ride by wire", uma conexão elétrica entre o acelerador e as válvulas do motor, um comando mecânico não teria a velocidade suficiente. Outras medidas mais extremas podem ser adaptar os tempos de ignição do cilindro, deixar um sem faísca, ou realizar uma combinação destes comandos.

O sistema também considera o ângulo de inclinação do veículo antes de tomar decisões e analisa a posição da engrenagem que transmite a força do motor para a roda traseira. Todas as medidas são calculadas em uma fração de segundo para tomar uma decisão que pode ter consequências no resultado final de um GP.



Estrutura da roda traseira

Por exemplo, se um piloto levantando a moto no final de uma curva acelerar demais, o motor transmite muito torque para o pneu, como resultado a roda começa a derrapar agressivamente tornando o controle da parte traseira crítico. Os censores de velocidade enviam para a ECU um sinal que a roda traseira está girando muito rápido e o software adota as instruções descritas no mapa programado pela equipe nos boxes (trabalho dos engenheiros de software). Se o indicador for que a roda está deslizando, fecha parcialmente o acelerador e o torque é reduzido para a um nível aceitável. Quando o piloto finalmente conseguir levantar a moto, recuperar uma posição vertical e aumentar sua velocidade, a intervenção não é mais necessária. O sistema permite que a parte traseira da moto derrape ligeiramente e ajuda a preservar os freios.

O controle de tração permite ao piloto o uso da aceleração máxima, seja na arrancada ou durante uma volta. No entanto, pode acontecer que a aderência da roda traseira em conjunto com a potência do motor fazer a roda dianteira levantar (wheelie ou cavalinho). Para impedir esta ocorrência os pilotos da MotoGP se beneficiam deu um auxílio eletrônico chamado controle anti-wheelie.

O controle de tração é uma medida de segurança, o controle anti-wheelie, entretanto, é um sistema de otimização de desempenho. Devido às limitações que a Dorna impõe, este é um componente muito básico (a Honda classifica como “tosco”) se comparado com o existente nos antigos softwares proprietários.

 
Bradley Smith administrando um wheellie

O sistema anti-wheelie compara a velocidade de giro de ambas as rodas. Detecta quando o pneu dianteiro está desacelerando enquanto o motor está acelerando. Graças aos sensores de suspensão, o ECU é capaz de detectar se a roda dianteira está descolada do piso ou não. Localizados no garfo dianteiro os sensores indicam a posição da suspensão, quando totalmente estendido é um sinal claro de que a roda dianteira está no ar e o anti-wheelie deve ser acionado. Há um controle adicional que processa informações fornecidas pela plataforma inercial, descartando a possibilidade de que as divergências entre os números amostrados estejam sendo causadas a pela diferença entre os ângulos de ambas as rodas.

Quando é ativado o controle anti-wheelie funciona de forma análoga ao controle de tração, restringindo a abertura do acelerador e aplicando outras medidas quando necessário.

Pilotar um veículo de duas rodas em alta velocidade durante um GP implica passar diversas vezes por pontos dos circuitos onde o comportamento do equipamento é crítico. Os pilotos contam com auxílios eletrônicos que suavizam a ação do freio motor e administram o chamado anti-jerk. Não existe no idioma português uma expressão que defina este fenômeno com exatidão, jerk em inglês têm vários significados incluindo estúpido, cretino, idiota e outros. 

Em qualquer com motor de combustão o ato de soltar o acelerador produz a redução de velocidade nas engrenagens de transmissão, efeito conhecido “frenagem do motor" ou “freio motor”. Em algumas circunstâncias este efeito pode desestabilizar a roda traseira de uma moto, Avanços tecnológicos criaram um modo de administrar esta ocorrência com o auxílio da eletrônica.  

A frenagem do motor acontece quando o acelerador é cortado, reduz a quantidade de combustível que é aspirado (ou injetado) gerando uma espécie de vácuo nos pistões, o fornecimento de torque é interrompido gerando um impacto na roda traseira, resultando que ela reduz a velocidade rapidamente. Para evitar que este efeito seja agressivo, que pode resultar na perda de controle da traseira, existem os mapas de frenagem do motor, são acionados quando cessa a aceleração. 

A central da moto ajusta o mapa de acordo com a pressão no freio traseiro, extensão da suspensão e ângulo de inclinação. Com esses indicadores a aderência da roda traseira é calculada e uma série de ações ocorrem para reduzir o efeito da frenagem do motor. Algumas borboletas do acelerador (ou injeção) se abrem para deixar o ar entrar e minimizar o efeito do vácuo, algum combustível pode até ser fornecido para gerar uma pequena carga do motor.

Sempre que o piloto solta o acelerador e enquanto eles se inclinam para uma curva este sistema entra em ação. O processo é desativado quando a aceleração é retomada levantando a moto. Durante este processo (acelerar e levantar a moto) acontece mais um evento que pode desestabilizar o veículo. 

 Jerk na retomada de velocidade

Ao atingir o ápice (apex) de uma curva o piloto sai de 0% de aceleração para ganhar velocidade o câmbio tem que ser reativado para transmitir torque para a roda. A força aplicada na roda traseira passa de torque negativo (reduzindo a inercia), para torque positivo acelerando o veículo. A correia dentada e o sistema de transmissão apresentam alguma flexibilidade, que causa um tipo de tranco (empurrão) cuja intensidade pode fazer a moto derrapar ou até mesmo cair se estiver em uma inclinação ou posição complicada. O sistema anti-jerk trabalha para suavizar este efeito tanto quanto possível. Os mapas anti-jerk são simples e não costumam funcionar por mais de 50 milissegundos quando o piloto acelera. Os sensores que interagem com este programa também monitoram a quantidade de combustível que o piloto utiliza, a velocidade da roda traseira e do motor. Qualquer valor com leitura excessiva nestes dois últimos indicadores pode causar efeitos cumulativos e o equipamento fica incontrolável.  O sistema ajusta a pressão sobre o motor em uma porcentagem programada pelo mapa (pode chegar a 100%). Tudo acontece em um intervalo de tempo muito pequeno, o suficiente para suavizar não causar descontinuidade no processo de retomada de velocidade. Este sistema só é ativado na aceleração, ao contrário do controle de tração que fica ativo todo o tempo.

Controle de tração, anti-wheelie, frenagem do motor e anti-jerk são apenas algumas das inúmeras funções que podem ser administradas pela UCE. As características físicas dos protótipos são engessadas pelos regulamentos da competição e a busca por frações de segundo por volta depende de adequações que podem ser feitas nos mapeamentos eletrônicos, A eficiência e o sucesso da engenheira Jenny Anderson na KTM justifica o esforço da Honda para a contratar para compor a equipe do 6 vezes campeão da MotoGP. Como já foi citado em https://stilohouse.com.br/noticia/1150/caca-de-talentos, não é surpresa que os engenheiros de dados atualmente estejam mais valorizados, a eletrônica é a principal área de crescimento na MotoGP, apesar da especificação padronizada de ECU. Motores, chassis, pneus e suspensão existem há mais de um século, a eletrônica que controla toda a dinâmica das máquinas ainda é uma ciência recente. 
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