A válvula borboleta é o atuador principal do sistema de admissão de ar no motor a combustão interna ciclo Otto (MCI), determinando a massa de ar admitida para o sistema de gerenciamento eletrônico do motor (ECU) realizar os cálculos de controle da injeção eletrônica de combustível, e o momento de lançamento da centelha para o sistema de ignição eletrônica, atuando também no regime de funcionamento do MCI. Este trabalho explora o controle da válvula borboleta eletrônica automotiva, onde foram estudados diversos modelos de controle para a válvula borboleta. O controle visa responder a ECU que demanda um determinado ângulo de abertura da válvula borboleta, para o melhor funcionamento e gestão do MCI para cada região de operação do motor, sendo este ângulo de abertura determinado pela própria ECU. O principal objetivo do trabalho é buscar um melhor desempenho do controle da válvula borboleta, para responder com exatidão ao comando da ECU e, consequentemente, um desempenho ótimo do motor de combustão interna. Adicionalmente, o trabalho promove avanços parciais para o desenvolvimento de uma unidade eletrônica de gerenciamento do motor. / The throttle is the main actuator of the air intake system in an internal combustion engine Otto cycle (MCI), determining the mass of air admitted to the system of electronic engine management (ECU) in the calculations of the electronic injection control fuel, and the timing of the spark to launch the electronic ignition system, also working in the regime of operation of the MCI. This work explores the control of automotive electronic throttle valve, where many control for throttle valve was studied. The control ECU aims to answer that demand a certain opening angle of the throttle valve, to improve the functioning and management of MCI for each region of operation of the engine, and this opening angle determined by the ECU itself. The main objective is to seek a better control performance throttle valve to respond accurately to the command of the ECU and hence optimum performance of the internal combustion engine. In addition, the work promotes partial advances in the development of an electronic engine management unit.

A válvula borboleta é o atuador principal do sistema de admissão de ar no motor a combustão interna ciclo Otto (MCI), determinando a massa de ar admitida para o sistema de gerenciamento eletrônico do motor (ECU) realizar os cálculos de controle da injeção eletrônica de combustível, e o momento de lançamento da centelha para o sistema de ignição eletrônica, atuando também no regime de funcionamento do MCI. Este trabalho explora o controle da válvula borboleta eletrônica automotiva, onde foram estudados diversos modelos de controle para a válvula borboleta. O controle visa responder a ECU que demanda um determinado ângulo de abertura da válvula borboleta, para o melhor funcionamento e gestão do MCI para cada região de operação do motor, sendo este ângulo de abertura determinado pela própria ECU. O principal objetivo do trabalho é buscar um melhor desempenho do controle da válvula borboleta, para responder com exatidão ao comando da ECU e, consequentemente, um desempenho ótimo do motor de combustão interna. Adicionalmente, o trabalho promove avanços parciais para o desenvolvimento de uma unidade eletrônica de gerenciamento do motor. / The throttle is the main actuator of the air intake system in an internal combustion engine Otto cycle (MCI), determining the mass of air admitted to the system of electronic engine management (ECU) in the calculations of the electronic injection control fuel, and the timing of the spark to launch the electronic ignition system, also working in the regime of operation of the MCI. This work explores the control of automotive electronic throttle valve, where many control for throttle valve was studied. The control ECU aims to answer that demand a certain opening angle of the throttle valve, to improve the functioning and management of MCI for each region of operation of the engine, and this opening angle determined by the ECU itself. The main objective is to seek a better control performance throttle valve to respond accurately to the command of the ECU and hence optimum performance of the internal combustion engine. In addition, the work promotes partial advances in the development of an electronic engine management unit.

Este trabalho apresenta uma investigação das propriedades dinâmicas da válvula borboleta eletrônica do sistema de admissão de ar de um motor a combustão interna. O objetivo é utilizar um modelo matemático da válvula borboleta com todos os seus parâmetros identificados para efetuar o controle da válvula e aplica-lo em ambiente real. Tendo o modelo e os parâmetros identificados, compara-se o comportamento real de uma válvula borboleta com o comportamento simulado, utilizando os mesmos sinais de entrada, de tal forma a validar o modelo desenvolvido. Utilizando o controle Proporcional Integral, foi possível mostrar a aplicabilidade da metodologia que pode ser estendida para projetos de controle mais complexos. Com o controle PI, o modelo matemático é validado e pode ser utilizado como base para projetos de controle mais complexos. O modelo aqui desenvolvido representa satisfatoriamente a dinâmica da válvula borboleta, sendo possível utilizá-lo em outros tipos de válvula borboleta. / This work presents an investigation on the dynamic properties of the electronic air intake throttle valve of an internal combustion engine. The objective is to use a mathematical model of throttle valve with all it\'s parameters identified to effect control of the valve and apply it in a real environment. Having identified model parameters, the real performance is compared to a throttle valve with the simulated behavior using the same input signals, in order to validate the developed model. Using the Proportional Integral control, it was possible to show the applicability of the methodology that can be extended to more complex control design. The model here developed satisfactorily represents the dynamics of the throttle valve, being able to use in other types of throttle valves.

Este trabalho apresenta uma investigação das propriedades dinâmicas da válvula borboleta eletrônica do sistema de admissão de ar de um motor a combustão interna. O objetivo é utilizar um modelo matemático da válvula borboleta com todos os seus parâmetros identificados para efetuar o controle da válvula e aplica-lo em ambiente real. Tendo o modelo e os parâmetros identificados, compara-se o comportamento real de uma válvula borboleta com o comportamento simulado, utilizando os mesmos sinais de entrada, de tal forma a validar o modelo desenvolvido. Utilizando o controle Proporcional Integral, foi possível mostrar a aplicabilidade da metodologia que pode ser estendida para projetos de controle mais complexos. Com o controle PI, o modelo matemático é validado e pode ser utilizado como base para projetos de controle mais complexos. O modelo aqui desenvolvido representa satisfatoriamente a dinâmica da válvula borboleta, sendo possível utilizá-lo em outros tipos de válvula borboleta. / This work presents an investigation on the dynamic properties of the electronic air intake throttle valve of an internal combustion engine. The objective is to use a mathematical model of throttle valve with all it\'s parameters identified to effect control of the valve and apply it in a real environment. Having identified model parameters, the real performance is compared to a throttle valve with the simulated behavior using the same input signals, in order to validate the developed model. Using the Proportional Integral control, it was possible to show the applicability of the methodology that can be extended to more complex control design. The model here developed satisfactorily represents the dynamics of the throttle valve, being able to use in other types of throttle valves.

O CAN (Controller Area Network) é um padrão no barramento de comunicação, amplamente difundido em aplicações industriais, particularmente em sistemas automotivos. Atualmente, um dos principais problemas no ramo automotivo é que esse barramento está com muitas mensagens no barramento, resultado da incorporação incremental de sistemas eletrônicos em automóveis, visto que há uma exigência maior de conectividade devido às exigências da sociedade e mercado. Como alternativa, vem sendo desenvolvida uma nova rede de comunicação, conhecida como CAN with Flexible Data-Rate (CAN-FD), que é um barramento com velocidade de transmissão de informação mais alta e maior capacidade de transporte de dados. Este projeto tem por objetivo principal explorar as funcionalidades da rede CAN-FD, através de simulações do trânsito de mensagens numa rede CAN-FD usando os dados de uma rede real CAN, e verificando a previsibilidade de ambas no âmbito de um protocolo que possa atender à demanda de sistemas complexos. A comparação é executada a partir de um conjunto de mensagens adicionadas na rede, para verificar os limites de transmissão de cada uma das redes, e os respectivos tempos de atraso das mensagens. Como um segundo estudo de caso, uma rede de controle em malha fechada foi desenvolvida, conectada a um barramento CAN e um barramento CAN-FD. Essa técnica de controle permitiu eliminar os ruídos que interferem no controle, e checar o limite em que o protocolo de comunicação consegue manter em uma malha de controle funcionando. Os resultados mostraram que é possível transmitir uma imensa quantidade de dados com o menor uso do busload (quantidade de mensagens transmitidas) no veículo através do uso do barramento CAN-FD, porém ainda não foi lançado no mercado um controlador do CAN-FD para realizar essa tarefa. Por outro lado, os dois protocolos, CAN-FD e CAN, tem suas previsibilidades comprometidas pois não conseguem enviar a mensagem quando o barramento está superior a 98,86% de carga. / The CAN (Controller Area Network) is a standard in the communication bus, widespread in industrial applications, particularly in automotive systems. Currently, one of the main problems in the automotive industry is that this bus is with many messages on the bus, the result of incremental incorporation of electronic systems in automobiles, since there is a greater demand for connectivity due to the demands of society and the market. Alternatively, it has been developed a new communications network, known as CAN with Flexible Data-Rate (CAN-FD), which is a bus with transmission speeds higher and higher capacity data transport information. This project\'s main objective is to explore the features of the network CAN-FD, through simulations of the traffic of messages on a CAN network FD using data from a real CAN network, and verifying the predictability both in the context of a protocol that can meet the demand complex systems. The comparison is performed from a set of messages added to the network to verify the boundaries of each of the transmission networks and the respective delay times of the messages. As a second case study, a network of closed-loop control was developed, connected to a CAN bus and CAN bus FD. This control technique has eliminated the noises that interfere with the control and check the extent that the communication protocol can keep a control loop running. The results showed that it is possible to transmit a huge amount of data with the lowest usage busload (amount of transmitted messages) to the vehicle through the use of CAN bus FD, but not yet released to market a CAN controller FD to accomplish this task . Moreover, both protocols, CAN-FD and CAN has its predictability compromised because they are unable to send the message when the bus is more than 98.86% load.

O CAN (Controller Area Network) é um padrão no barramento de comunicação, amplamente difundido em aplicações industriais, particularmente em sistemas automotivos. Atualmente, um dos principais problemas no ramo automotivo é que esse barramento está com muitas mensagens no barramento, resultado da incorporação incremental de sistemas eletrônicos em automóveis, visto que há uma exigência maior de conectividade devido às exigências da sociedade e mercado. Como alternativa, vem sendo desenvolvida uma nova rede de comunicação, conhecida como CAN with Flexible Data-Rate (CAN-FD), que é um barramento com velocidade de transmissão de informação mais alta e maior capacidade de transporte de dados. Este projeto tem por objetivo principal explorar as funcionalidades da rede CAN-FD, através de simulações do trânsito de mensagens numa rede CAN-FD usando os dados de uma rede real CAN, e verificando a previsibilidade de ambas no âmbito de um protocolo que possa atender à demanda de sistemas complexos. A comparação é executada a partir de um conjunto de mensagens adicionadas na rede, para verificar os limites de transmissão de cada uma das redes, e os respectivos tempos de atraso das mensagens. Como um segundo estudo de caso, uma rede de controle em malha fechada foi desenvolvida, conectada a um barramento CAN e um barramento CAN-FD. Essa técnica de controle permitiu eliminar os ruídos que interferem no controle, e checar o limite em que o protocolo de comunicação consegue manter em uma malha de controle funcionando. Os resultados mostraram que é possível transmitir uma imensa quantidade de dados com o menor uso do busload (quantidade de mensagens transmitidas) no veículo através do uso do barramento CAN-FD, porém ainda não foi lançado no mercado um controlador do CAN-FD para realizar essa tarefa. Por outro lado, os dois protocolos, CAN-FD e CAN, tem suas previsibilidades comprometidas pois não conseguem enviar a mensagem quando o barramento está superior a 98,86% de carga. / The CAN (Controller Area Network) is a standard in the communication bus, widespread in industrial applications, particularly in automotive systems. Currently, one of the main problems in the automotive industry is that this bus is with many messages on the bus, the result of incremental incorporation of electronic systems in automobiles, since there is a greater demand for connectivity due to the demands of society and the market. Alternatively, it has been developed a new communications network, known as CAN with Flexible Data-Rate (CAN-FD), which is a bus with transmission speeds higher and higher capacity data transport information. This project\'s main objective is to explore the features of the network CAN-FD, through simulations of the traffic of messages on a CAN network FD using data from a real CAN network, and verifying the predictability both in the context of a protocol that can meet the demand complex systems. The comparison is performed from a set of messages added to the network to verify the boundaries of each of the transmission networks and the respective delay times of the messages. As a second case study, a network of closed-loop control was developed, connected to a CAN bus and CAN bus FD. This control technique has eliminated the noises that interfere with the control and check the extent that the communication protocol can keep a control loop running. The results showed that it is possible to transmit a huge amount of data with the lowest usage busload (amount of transmitted messages) to the vehicle through the use of CAN bus FD, but not yet released to market a CAN controller FD to accomplish this task . Moreover, both protocols, CAN-FD and CAN has its predictability compromised because they are unable to send the message when the bus is more than 98.86% load.