injeção eletrônica diesel 03 062
DESCRIPTION
Apostila injeção eletronica dIESELTRANSCRIPT
Injeção Eletrônica Diesel
Federação das Indústrias do Estado de Pernambuco
Presidente
Jorge Wicks Côrte Real
Departamento Regional do SENAI de Pernambuco
Diretor Regional
Sérgio Gaudêncio Portela de Melo
Diretor Técnico
Ana Cristina Cerqueira Dias
Diretor Administrativo e Financeiro
Heinz Dieter Loges
Ficha catalográfica
621.43
S474i
SENAI–DR/PE. INJEÇÃO ELETRÔNICA DIESEL. RECIFE.
SENAI/DITEC/DET, 2012.
1. INJEÇÃO ELETRÔNICA
2. MOTOR – INJEÇÃO ELETRÔNICA
3. SENSOR – MOTOR
4. MOTOR DIESEL
I. Título Direitos autorais de propriedade exclusiva do SENAI. Proibida a reprodução parcial ou total,
fora do sistema, sem a expressa autorização do seu Departamento Regional.
SENAI - Departamento Regional de Pernambuco
Rua Frei Cassimiro, 88 – Santo Amaro
50100-260 - Recife – PE
Tel: (081) 3202-9300
Fax: (081) 3222-3837
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO.............................................................................................. 5
INTRODUÇÃO ................................................................................................... 6
SISTEMA DE GERENCIAMENTO ELETRÔNICO........................................... 13
Relação ser humano / gerenciamento eletrônico.......................................... 13
Sistema de injeção Common Rail ................................................................. 14
Diagrama funcional ....................................................................................... 16
Módulo de gerenciamento eletrônico (ECM)................................................. 24
SISTEMA DE PROTEÇÃO DO MOTOR.......................................................... 42
CONCLUINDO ................................................................................................. 44
REFERÊNCIAS................................................................................................ 45
SENAI - PE
5
APRESENTAÇÃO
Esta apostila, que focaliza a injeção eletrônica como tema central, tem os
seguintes objetivos de estudo:
• apresentar as formas de controle de emissão de poluentes pelos veículos
automotores;
• caracterizar as inovações tecnológicas e os componentes dos sistemas de
gerenciamento eletrônico e de injeção Common Rail;
• evidenciar a importância dos elementos protetores do motor automotivo e
seus diferentes componentes.
Você verá que a injeção eletrônica constitui uma solução tecnológica adequada
à necessidade, cada vez mais presente, de controlar a emissão de poluentes,
em favor de uma atmosfera mais limpa e saudável que beneficiará a todos.
Invista, em seus estudos! Você só tem a ganhar.
SENAI - PE
6
INTRODUÇÃO
Os motores veiculares de combustão interna transformam a energia química do
combustível vegetal (álcool) ou fóssil (gasolina, diesel, etc.) em energia térmica
(calor) para que os veículos funcionem. Nesse processo de combustão, além
da geração de energia liberada para o trabalho, é inevitável a geração de
gases nocivos ao meio ambiente e à saúde humana.
O crescimento contínuo da frota de veículos nos grandes centros urbanos
trouxe consigo a preocupação com a qualidade do ar e, em junho de 1986, o
CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) criou o PROCONVE -
Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores, com o
objetivo de reduzir o nível de emissão de poluentes com a consequente
melhoria da qualidade do ar.
O PROCONVE é dividido em fases e está relacionado com a norma Euro que
regulamenta as emissões de poluentes na Europa.
PROCONVE VIGÊNCIA NORMA EURO REFERÊNCIA DE
MOTORIZAÇÃO
FASE I 1986 a 1994 ------ Motores aspirados
naturalmente
FASE II 1994 a 1996 Euro 0 Motores aspirados
naturalmente
FASE III 1996 a 2000 Euro 1 Motores turboalimentados
FASE IV 2000 a 2002 Euro 2 Motores turboalimentados e
pós-resfriados
FASE V 2004 Euro 3 Motores eletrônicos Tabela 1 - Fases do PROCONVE
Em cada fase ocorre uma redução significativa dos níveis de emissão, fazendo
com que novos sistemas sejam desenvolvidos para atender satisfatoriamente a
estas exigências.
Figura 1 - Reduções de emissões por fase
SENAI - PE
7
Podemos citar como exemplo os caminhões e ônibus Volkswagen que
atenderão não somente à norma Euro III, como as fases posteriores mais
rígidas, onde somente motores eletrônicos atingirão os limites propostos de
emissões.
Este material foi especialmente desenvolvido para a familiarização com os
novos motores MWM 4.12 e 6.12 que utilizam o sistema de combustível com
gerenciamento eletrônico “Common Rail”.
Vantagens da utilização do sistema de gerenciamento eletrônico
Respeito ao meio ambiente, atendendo à lei de controle de emissões Euro III
(CONAMA V).
Devido à alta pressão de injeção e à dosagem precisa do combustível a ser
injetada, a combustão é otimizada:
• reduzindo sensivelmente os níveis de emissões de poluentes e a ocorrência
de fumaça preta;
• melhor desempenho com maior potência e torque em todas as faixas de
rotação - o sistema é versátil permitindo variar a pressão de injeção
independentemente da rotação do motor;
• funcionamento mais silencioso - a produção de alta pressão e a injeção
ocorrem de forma independente permitindo uma pré-injeção reduzindo o
nível de ruído da combustão;
• funções de operação programáveis.
A Unidade de Gerenciamento Eletrônico (ECM) permite a programação de
algumas funções de operação como, por exemplo, a velocidade máxima do
veículo, o tempo máximo de funcionamento em marcha lenta, o acionamento
de acessórios, entre outras.
• Sistema de proteção do motor
A ECM alerta o motorista, através de luzes no painel de instrumentos, e
reduz a potência do motor em caso de falhas que comprometam o seu
funcionamento proporcionando uma maior durabilidade.
• Diagnóstico e histórico de defeitos
Rapidez e eficácia no diagnóstico de defeitos do motor, através da
utilização de ferramentas eletrônicas específicas reduzindo o índice de
manutenção.
SENAI - PE
8
Inovações técnicas
O motor com sistema de combustível gerenciado eletronicamente apresenta
uma série de novos componentes decorrentes da utilização do sistema
Common Rail.
Figura 2 - Motor com sistema COMMON RAIL
Figura 3 - Motor eletrônico
Coletor de admissão
Carcaça do termostato
Tubo distribuidor (Rail)
Caixa de engrenagens
Bomba de alta pressão
Volante com furação para leitura do sinal do sensor
Unidade de gerenciamento eletrônico (ECM) com
arrefecimento
Válvulas injetoras com 7 furos e comando
Pistões
Junta dupla do cabeçote
Injetores para refrigeração dos
pistões
Figura 3 - Motor eletrônico
SENAI - PE
9
Dados técnicos
Aspectos gerais 4 cilindros 6 cilindros
Potência 105 kW (150cv)
152 kW (210cv)
191 kW (260cv)
Torque 500Nm 700 Nm 900 Nm Diâmetro e curso 105 mm x 137 mm Cilindrada 4,71 7,11 Taxa de compressão 16,8 : 1 Folga das válvulas de admissão e escape (motor frio)
0,2 a 0,4 mm
Sistema de combustível 4 cilindros 6 cilindros Restrição máxima de entrada de combustível (para bomba de engrenagens)
0,6 a 1,2 bar
Pressão da galeria (Rail) 350 bar Faixa de pressão de combustível na saída do filtro de combustível (na rotação de partida)
9,7 bar
Faixa de pressão de combustível na entrada do filtro de combustível (na rotação de funcionamento)
10,5 bar
Queda máxima de pressão no filtro de combustível
0,8 bar
Sistema de óleo lubrificante 4 cilindros 6 cilindros Pressão de óleo mínima permitida – marcha lenta (**)
1,0 bar
Pressão de óleo mínima permitida – rotação nominal (**)
4,5 bar
Pressão de abertura da válvula reguladora do óleo
4,5 bar
Pressão diferencial do filtro de óleo para abrir o desvio
2,5 + 1,2 – 0,3 bar
Capacidade de óleo – mínimo 5l 13l máximo de filtro 8l 17l máximo com filtro 9,2l 18,7l
Temperatura do óleo - nominal 90 – 110°C máxima 120°C
Sistema de arrefecimento 4 cilindros 6 cilindros Capacidade do líquido de arrefecimento 8,5l 10l Temperatura mínima de abertura inicial do termostato
81°C
Temperatura máxima do termostato 83°C Tabela 2 – Dados técnicos
SENAI - PE
10
Ciclo do motor de 4 tempos diesel
São chamados motores de 4 tempos aqueles que realizam cada um dos
tempos em separado, isto é, cada fase terá uma duração de 180º medidos no
virabrequim.
Portanto, para encerrar um ciclo completo, um motor de 4 tempos precisará de
720º, duas voltas completas do virabrequim. Existem dois pontos bem definidos
referentes ao curso do pistão chamados PMS (ponto morto superior) e PMI
(ponto morto inferior). Portanto, o virabrequim percorrerá 180º para passar de
um ponto a outro. Esses pontos servem como referência para indicar cada
fase.
Os tempos são os que seguem.
Admissão
O pistão se encontra no PMS, a válvula de admissão está parcialmente aberta
e começa o seu curso descendente até o PMI. Nessa fase, é gerado um vácuo
Figura 4 - Componentes do motor
SENAI - PE
11
permitindo a entrada de ar, enchendo o volume disponível. É importante
ressaltar que nesse tempo o motor diesel aspira apenas ar.
Compressão
O pistão se encontra no PMI e as válvulas de admissão e escape encontram-se
fechadas. O pistão começa seu curso ascendente até o PMS, comprimindo o
ar, que ingressou na fase de admissão, até reduzi-lo ao volume da câmara de
combustão. O motor comprime apenas ar, então poderá atingir taxas de
compressão em níveis mais elevados.
Combustão
O pistão se encontra perto do PMS e as válvulas fechadas. É injetado o diesel
que encontra uma atmosfera de alta pressão e temperatura, provocando a
inflamação do mesmo. Um violento aumento de pressão e temperatura é
gerado, quando o pistão é empurrado fortemente no sentido descendente, o
que ocasiona o único momento ativo das quatro fases.
Escapamento ou exaustão
O pistão se encontra no PMI e a válvula de escapamento está parcialmente
aberta. O pistão começa seu curso ascendente, forçando os gases queimados
a saírem pela válvula de escapamento. O ciclo é completado quando o pistão
chega ao PMS começando um novo ciclo.
As exigências atuais e futuras sobre os sistemas motopropulsores estão
voltadas à conscientização ecológica e econômica. Para tanto, são
desenvolvidas novas tecnologias e, nesse sentido, os avanços e as soluções
da eletrônica do mundo moderno têm sido a resposta mais viável que
consegue combinar essas necessidades com custos compatíveis à sua
implantação. Os motores Cummins e MWM estão preparados para atender as
Figura 5 - Os quatro tempos do motor
SENAI - PE
12
normas Euro III e Conama V de controle da poluição do ar por veículos
automotores.
O que podemos deduzir do que expusemos até aqui? A injeção eletrônica
passa a ser uma importante ferramenta, uma verdadeira aliada no processo em
curso que visa dotar os veículos de mecanismos capazes de reduzir a emissão
de poluentes.
Sabemos que essa tarefa é essencial em vista do número crescente de
veículos em circulação e os impactos negativos sobre a qualidade do ar que
respiramos, consequentemente sobre a saúde da população.
No próximo capítulo, passaremos a estudar o Sistema de Gerenciamento
Eletrônico cuja configuração apresentamos na ilustração a seguir.
Figura 6 - Sistema COMMON RAIL
SENAI - PE
13
SISTEMA DE GERENCIAMENTO ELETRÔNICO
Relação ser humano / gerenciamento eletrônico
Uma maneira bastante simples de entender como o Sistema de Gerenciamento
Eletrônico funciona em um motor a diesel é relacioná-lo com o corpo humano.
No corpo humano, o cérebro recebe os sinais vindos dos “sensores” como a
visão, o olfato, o tato etc, e os processa. Em seguida, responde em formato de
ações, como, por exemplo, o fato de se colocar uma blusa quando o tempo
está frio.
No Sistema de Gerenciamento Eletrônico, os sensores presentes no motor
captam e enviam os sinais à Unidade de Gerenciamento Eletrônico (ECM)
onde são processados. O resultado do processamento é convertido em ações
para os atuadores, controlando o momento e o volume do combustível.
Assim como no ser humano, em um veículo, o processamento das informações
ocorre de forma similar, pois tem-se a entrada de dados (sensores), o
processamento realizado pela Unidade de Gerenciamento Eletrônico (ECM) e a
saída desses dados que, agora já processados, é realizada pelos atuadores.
Neste capítulo vamos estudar o sistema de gerenciamento eletrônico, no qual
surge, com destaque, a injeção Common Rail.
Identifique seus componentes e formas de funcionamento.
Figura 7 - Os sentidos humanos
Audição
Visão
Paladar
Olfato
Tato
Cérebro
No ser humano
SENAI - PE
14
Analise cuidadosamente os tipos de sensores e seu papel nesse sistema.
A figura abaixo apresenta, de forma esquemática, os componentes
pertencentes ao sistema de gerenciamento eletrônico.
Sistema de injeção Common Rail
O sistema difere do convencional pelo fato do combustível ser pressurizado em
um tubo distribuidor comum aos cilindros (Common Rail) e possui válvulas
eletromagnéticas que irão permitir que o diesel, sob alta pressão (até 1400
bar), seja injetado.
Sen so res
Sen sor d e ro t ação
Unidade de ge renciamento Eletrônico ECM
Atuadores
Sen so r d e fase
Sen so r de p ressão / t em pera tu ra d o
co le t or d e adm issão
Sen so r d e tem p era t u ra de l íq uid o de a rre fe c im en to
S enso r d o ped a l d o ace le rad or
Sen so r d e pr essão a tm o s fé rica
Sen sor de p ressão d o C ommon Ra il
Sen so r de t em p era tu ra d e comb u s tíve l
Sen so r d e pr essão e tem p era t ur a do ó leo
In te r r up t or d o ped a l d o f re io
I nt e r ru p to r d o p ed a l de em b reag em
Opc ional
Conector de diagnóstico
Luzes de aviso
Válvulas reguladora de pressão
Válvulas
Figura 8 – Componentes do sistema de gerenciamento eletrônico
SENAI - PE
15
Vantagens do sistema Common Rail
• Melhor controle de dosagem de combustível, adequada à carga que o motor
necessita.
• Melhor controle dos gases poluentes de escapamento.
• Melhor adequação do motor em operações com variações climáticas.
Comparação de grandezas
Figura 9 - Injeção de óleo diesel.
Pressão Tempo de Injeção Quantidade / volume Medidas
Mais de 12.000 ciclos por minuto (6 cilindros)
Folga do pistão: 0,01mm
Quantidade
Tabela 3 - Comparação de grandezas
SENAI - PE
16
Para que possamos ter uma referência sobre o sistema Common Rail,
podemos efetuar alguns comparativos:
• Pressão: A pressão de injeção pode atingir valores de 1400 bar, ou seja,
para sustentarmos um veículo médio na ponta de um dedo teríamos que
fazer uma força equivalente a 2000 bar.
• Tempo de injeção: Um avião voando a 900 Km/h percorre 25 cm em 1ms
(milésimo de segundo) e nesse 1ms, ocorre a injeção.
• Quantidade / Volume: Uma gota possui, em média, 50 mm3. A pré-injeção
possui 1 mm3.
• Medidas: Diâmetro médio de um fio de cabelo 0,06 mm. Folga do pistão de
injeção: 0,01 mm.
Diagrama funcional
O sistema de injeção de combustível está dividido em circuitos de:
• alimentação;
• baixa pressão;
• alta pressão;
• retorno.
Sistema de injeção de combustível
Circuito de alimentação
Reservatório de combustível
ECM
Separador de água
Figura 10 - Separador de água
SENAI - PE
17
No filtro do separador de água existem uma bomba manual e um sensor de
presença de água. Caso seja detectada água no sistema, irá acender uma luz
no painel.
Havendo necessidade de eliminar bolhas de ar da tubulação, isso deverá ser
feito através da bomba manual existente no filtro, sem a necessidade de soltura
de conexões.
Nos motores, a Unidade de Gerenciamento Eletrônico (ECM) é refrigerada pela
passagem do combustível no circuito de alimentação.
Circuito de baixa pressão
A bomba de engrenagens está fixada à bomba de alta pressão e tem como
objetivo elevar para 2.5bar a pressão do combustível e garantir o seu
abastecimento. Funciona através de duas engrenagens que giram solidárias. O
combustível é transportado pelos dentes das engrenagens para o circuito de
baixa pressão até atingir a bomba de alta pressão.
Filtro
Bomba de
Figura 11 - Bomba de engrenagens
SENAI - PE
18
A ilustração, a seguir, mostra os diversos componentes da bomba de
engrenagens.
Circuito de alta pressão
Bomba de alta pressão - Instalada na carcaça do conjunto de engrenagens,
tem a função de pressurizar o combustível na pressão necessária para a
injeção.
O excesso de combustível não enviado às câmaras de bombeamento é
utilizado para lubrificar os componentes internos da bomba. Esse excesso
retorna para a entrada da bomba de engrenagens.
A pressurização do combustível é gerada por três êmbolos dispostos a 120°
que, acionados por um eixo excêntrico, produzem movimentos de admissão e
compressão.
Figura 12 - Bomba de engrenagens
Sucção Carcaça
Pressão aprox. 2,5 bar
Engrenagens
Figura 13 - Bomba de alta pressão
SENAI - PE
19
O tubo distribuidor (Rail) é um acumulador, fornecendo combustível para todos
os injetores. A pressão do combustível é de até 1400 bar, podendo alcançar
picos de 1600 bar.
É um tubo forjado em aço cujas funções são:
• acumular combustível em alta pressão;
• reduzir a pulsação e flutuação da pressão do combustível devido ao
movimento de abertura e fechamento das válvulas injetoras e também do
bombeamento da bomba de alta pressão (débito da bomba);
• distribuir o combustível sob alta pressão para as válvulas injetoras.
Admissão
Quando o êmbolo (pistão) está admitindo o combustível, a válvula de admissão se abre e libera a passagem do combustível para a câmara de compressão, provocando um aumento de volume.
Figura 14 - Funcionamento da bomba de alta pressão.
Válvula de admissão
Câmara de compressão
Pistão
Alimentação
Mola
Tubo Eixo excêntrico
Figura 15 - Funcionamento da bomba de alta
SENAI - PE
20
Para que a pressão de combustível não sofra grandes oscilações, o Rail possui
um sensor de pressão e uma válvula limitadora de pressão. Toda vez que a
pressão interna exceder os valores limites, a válvula limitadora de pressão
libera o combustível para a linha de retorno.
Vamos explicar, agora, o funcionamento mecânico da válvula limitadora de
pressão instalada na extremidade do tubo distribuidor (Rail).
A válvula limitadora evita que a pressão interna ultrapasse 1600 bar. Para
realizar esse controle, a válvula se abre, liberando a passagem do combustível
para a linha de retorno.
Figura 16 - Tubo distribuidor (RAIL)
Figura 18 - Válvula limitadora de pressão, (visão interna).
Figura 17 - Válvula limitadora de
SENAI - PE
21
Dica: A válvula somente deve ser removida quando de sua
substituição.
Circuito de retorno
Injeção de combustível
O combustível pressurizado chega até as câmaras de combustão através das
válvulas injetoras que são comandadas eletronicamente pelo ECM. Para que
haja uma combustão mais eficiente e homogênea dentro da câmara de
combustão, o ciclo de injeção está dividido em pré-injeção e injeção principal
de combustível.
Pré-injeção
Antes da injeção principal é injetada uma pequena quantidade de combustível
na câmara de combustão. Essa breve injeção de combustível,
aproximadamente 1 mm3, permite um aumento da temperatura e pressão na
câmara, deixando-a pré-aquecida e preparada para o recebimento da injeção
principal.
Figura 19 - Circuito de retorno
SENAI - PE
22
Como resultado, é possível reduzir o avanço da injeção, minimizando os ruídos
de combustão e os poluentes.
Injeção principal
Logo após o ciclo de pré-injeção, a agulha da válvula injetora se abre para a
injeção principal. O gráfico abaixo mostra que a pressão de combustão se
mantém praticamente estável durante todo o ciclo de injeção.
Vale lembrar que estes ciclos de injeção são totalmente comandados pelo ECM
e dependem diretamente das condições de solicitação do motor.
Válvulas injetoras
• As válvulas injetoras estão montadas no cabeçote, sendo uma para cada
cilindro;
• As válvulas injetoras recebem o combustível pressurizado do tubo
distribuidor (Rail) e têm a finalidade de pulverizar esse combustível na
câmara de combustão.
O ECM determina o instante e a quantidade exata de combustível para cada
cilindro.
Figura 20 - Gráfico de injeção de combustível.
Combustão com pré-injeção
Combustão sem pré-injeção
Abertura da válvula
Pressão na câmara de com
bustão
Pré-Injeção Intervalo PMS
Injeção principal
Tempo
SENAI - PE
23
Quando da remoção e instalação da tubulação junto à válvula injetora MWM,
deverão ser utilizadas duas chaves, evitando a soltura do NIPLE.
Início de injeção
O início de injeção é determinado pelo ECM, o qual energiza a válvula
eletromagnética criando um campo magnético e abrindo o furo calibrado de
retorno. Nesse instante, o combustível pressurizado passa pelo furo calibrado
de retorno diminuindo a pressão na câmara de controle do injetor, fazendo com
que a agulha se mova para cima iniciando a injeção de combustível.
Figura 21 - Válvulas injetoras.
Figura 22 - Início de injeção
Ligação elétrica
Unidade de ativação (solenoide)
Entrada do combustível pressurizado
Válvula eletromagnética
Furo calibrado de retorno
Furo calibrado de entrada
Câmara do controle do injetor
Haste de comando
Câmara inferior
Agulha do injetor
Canal de alimentação para o injetor
Saída para o retorno de combustível
SENAI - PE
24
Término da injeção
Quando o ECM deixa de energizar a válvula eletromagnética e, por ação
mecânica, a mola fecha a passagem do furo de retorno, o combustível
pressurizado passa a ocupar a câmara de controle do injetor forçando a haste
de comando para baixo, movendo a agulha do injetor até sua posição de
repouso, finalizando o ciclo de injeção.
As válvulas injetoras não possuem reparo e devem ser substituídas em
conjunto.
Módulo de gerenciamento eletrônico (ECM)
Retomamos, agora, o assunto gerenciamento eletrônico, sobre o qual nos
referimos quando fizemos uma comparação entre o ser humano e esse
sistema. Vamos então detalhar o módulo ECM e os seus componentes.
Figura 23 - Término de injeção
SENAI - PE
25
As figuras, a seguir, mostram a localização do ECM.
O módulo de Gerenciamento Eletrônico (ECM) recebe os sinais dos diversos
sensores, gerencia estas informações e, através de cálculos e valores pré-
Figura 24 - Localização do ECM - motor Cummins
Figura 25 - Localização do ECM - Motor MWM 4 cilindros
Figura 26 - Localização do ECM - motor MWM 6 cilindros.
SENAI - PE
26
determinados, comanda os atuadores que irão realizar as funções de injetar,
controlar e avisar.
O ECM, através de processadores e memórias, efetua cálculos com o objetivo
de determinar o momento e o volume exato em que o combustível deve ser
injetado, para atender os requisitos do condutor do veículo, do governo (índice
de poluição - EURO III E CONAMA V) e condições de trabalho (temperatura,
rotação do motor, velocidade, etc.).
Quando for efetuado trabalho de soldagem, o ECM e as baterias devem ser
desconectados.
Figura 28 - Sinais de entrada e saída
Figura 27 - sensores e atuadores.
SENAI - PE
27
Administração de defeitos
Durante o processamento das inúmeras informações pelas quais o ECM é
responsável, pode ser detectado um mal funcionamento de algum componente.
Nestes casos, o ECM registra o defeito em uma memória específica e passa a
adotar ações de forma a tentar minimizar os efeitos decorrentes deste defeito.
Dependendo da severidade do defeito, o motor pode ser despotencializado.
O processamento das informações é feito pelo ECM através de três tipos de
memória:
• Memória ROM ou EPROM: recebe sinais já digitalizados com programas
armazenados em forma fixa;
• Memória EEPROM: memória do sistema onde ficam armazenados todos os
dados de imobilização do veículo e mapas de calibração (não volátil, ou
seja, não se apaga);
• Memória RAM: memória de recebimento e leitura para armazenamento de
dados variáveis (volátil). Necessita da EEPROM para processar os dados.
Ao se desligar a bateria, todas as informações contidas são apagadas.
Armazena as falhas do sistema (diagnóstico).
Para acesso às informações disponíveis no ECM, existe um conector de
diagnósticos (informações disponíveis na apostila - Ferramenta de
Diagnóstico).
Ônibus
Figura 29 - Localização do conector de diagnóstico
Ônibus O conector de diagnóstico está localizado junto à central elétrica. A localização no veículo depende do fabricante da carroçaria (encarroçador).
Caminhão
SENAI - PE
28
Identificação do fornecedor - Bosch
Sensores
Os sensores, como afirmamos, são os captadores dos sinais que deverão ser
processados em decisões que beneficiem o funcionamento do motor.
Vejamos agora os tipos de sensor e suas funções.
Sensor de rotação do motor
É um sensor eletromagnético (indutivo) que tem por objetivo informar ao ECM a
velocidade angular da árvore de manivelas. Este sensor é montado em um
suporte onde encontra-se estrategicamente posicionado.
Este sensor consiste de uma bobina cujo núcleo encontra-se envolvido por um
campo magnético.
Figura 31 - Localização do sensor de rotação
Motor MWM
Sensor de rotação
Disco dentado Sensor de rotação
Motor Cummins
Figura 30 - Etiqueta de identificação do ECM.
SENAI - PE
29
Em conjunto com o sensor de rotação temos o disco dentado de 60 dentes com
falha de 2 dentes (60-2), nos motores Cummins, ou o volante do motor com
furos (60-2) nos motores MWM que, em movimento, devido aos dentes ou
furos, gera impulsos que são identificados pelo campo magnético do sensor e
enviados ao ECM.
A ausência dos 2 dentes ou furos serve para indicar o posicionamento da
árvore de manivelas. O sinal, gerado pelos impulsos, é amplificado e chega ao
ECM que, juntamente com outros parâmetros, determina o momento exato do
início da injeção de combustível.
O sinal gerado é de uma onda de corrente alternada, característica do sensor
indutivo. Este sensor é utilizado pelo ECM para determinar a rotação do motor,
o momento exato do início de injeção e, em conjunto com o sensor de fase,
determinar o cilindro que receberá a injeção.
Figura 32 - Disco dentado e volante do motor com furos.
Figura 33 - Geração de corrente alternada.
SENAI - PE
30
Sensor de fase
Este sensor, do tipo indutivo, tem como referência para a obtenção do sinal, a
engrenagem da árvore do comando de válvulas.
Através das cavidades (Cummins) e ressaltos (MWM) existentes na
engrenagem, o sensor de fase informa ao ECM o próximo cilindro que deverá
receber a injeção. Para determinar o 1º cilindro e sincronizar os próximos,
existe uma marca de referência (cavidade ou ressalto), junto à indicação do
primeiro cilindro.
Figura 34 - Localização do sensor de fase - Motores Cummins.
Figura 35 - Localização do sensor de fase - Motores MWM
SENAI - PE
31
Como este sensor trabalha em conjunto com o sensor de rotação, todas as
vezes que passar a falha de dois dentes ou furos no sensor de rotação e
houver dois sinais próximos no sensor de fase (30° de diferença considerando
a árvore de manivelas), o ECM entende como sendo o 1º cilindro. Os demais
cilindros serão determinados pelo sensor de rotação na contagem dos dentes
(Cummins) ou furos no volante do motor (MWM), em conjunto com o sensor de
fase.
Figura 37 - Engrenagem de árvore de comando de válvula.
Figura 36- Engrenagem da árvore de comando de válvulas
SENAI - PE
32
Sensor de pressão e temperatura do ar admitido
Localizado no coletor de admissão, informa ao ECM a temperatura e a pressão
no coletor de admissão.
Este sensor é do tipo NTC (Negative Temperature Coeficient) que atua de
forma que, quanto menor a temperatura, maior a resistividade.
Temperatura - Quando o ar está quente, as moléculas nele contidas
aumentam de volume, isso significa que se tivermos um ar aquecido em um
mesmo cilindro, a massa (peso) admitida será menor que em um ar frio,
fazendo com que o módulo determine uma quantidade de combustível menor.
Pressão - Em função da elevação da pressão provocada pela turbina, uma
massa maior de ar é admitida, sendo necessária uma correção pelo ECM na
quantidade de combustível injetada para atender a solicitação do motorista.
Os valores informados ao ECM são utilizados para calcular a massa de ar
admitida.
Figura 38 - Comportamento do sensor NTC
SENAI - PE
33
Sensor de temperatura do líquido de arrefecimento
Localizado no cabeçote do motor, este sensor tem como função básica
informar ao ECM as variações de temperatura do líquido de arrefecimento.
Para realizar sua função, esse sensor varia sua
resistência elétrica de acordo com a temperatura e
utiliza o valor obtido como valor de correção para o
cálculo da quantidade de combustível a ser injetada.
Sensor do pedal do acelerador
Devido à eletrônica embarcada presente neste motor, o pedal do acelerador
não possui uma ação mecânica no fornecimento de combustível. Através de
um potenciômetro e um interruptor instalado no conjunto do pedal, o ECM é
informado quanto ao seu posicionamento.
Figura 40 - Sensor de posição do pedal do acelerador.
Figura 39 - Sensor de temperatura do ar.
SENAI - PE
34
A posição do pedal é um dos parâmetros para que o ECM calcule o volume de
combustível a ser injetado, atendendo a solicitação do usuário.
O interruptor possui duas funções: primeira, de informar se o pedal está em
posição de descanso (marcha lenta), e a segunda de informar a posição de
aceleração (elevação da rotação).
O potenciômetro informa a variação da posição do pedal do acelerador.
Para calibrar o pedal do acelerador: ligar a ignição, acionar progressivamente o
pedal até plena carga e soltar. Acionar por mais duas vezes o pedal. Essa
operação permitirá que o ECM identifique o interruptor de marcha lenta e o
valor do potenciômetro. Esse procedimento sempre deverá ser realizado
quando da substituição do pedal, substituição do ECM, ou quando for
desconectada a alimentação do ECM.
Sensor de pressão atmosférica
Tanto para os motores Cummins quanto MWM, este sensor se localiza dentro
do Módulo de Gerenciamento Eletrônico (ECM), não sendo passível de
substituição.
Do tipo barométrico, esse sensor informa ao ECM dados porque há a pressão
atmosférica em que se encontra o veículo (altitude de operação). A partir deste
sinal, o ECM adota parâmetros para adequar a pressão no coletor de admissão
em função do débito de combustível.
Figura 41 - Sensor de pressão atmosférica.
SENAI - PE
35
Sensor de pressão e temperatura do óleo
O sensor de pressão e temperatura do óleo é usado pelo Módulo de
Gerenciamento Eletrônico (ECM) para monitorar a pressão e temperatura do
óleo lubrificante.
Os sinais de temperatura e pressão do óleo são monitorados pelo ECM, o qual
possui valores limites preestabelecidos para proteger a vida útil do motor. O
sensor de temperatura é do tipo NTC.
Sensor de temperatura de combustível - somente Cummins
Localizado na parte superior do filtro de combustível junto ao motor.
Figura 42 - Sensor de pressão e temperatura do óleo.
Figura 43 - Sensor de temperatura do combustível.
SENAI - PE
36
Informa a temperatura do combustível ao ECM, o qual corrige o débito de
combustível pela variação de temperatura. O limite de proteção será ativado
quando a temperatura atingir 71ºC (despotencialização do motor). Este sensor
é do tipo NTC.
Sensor de pressão do Common Rail
O sensor de pressão de injeção está instalado no tubo distribuidor (Rail) e tem
como função informar ao ECM a pressão de combustível ali presente. Isso
garante o monitoramento da pressão desejada a qualquer momento.
Com o motor funcionando, nunca soltar este sensor sob risco de acidente e
danificação. Somente poderá ser removido para ser substituído.
Válvula reguladora de pressão
É responsável pelo controle de combustível destinado à bomba de alta
pressão. Dessa forma, a bomba de alta pressão somente irá elevar a pressão
no tubo distribuidor (Common Rail) o suficiente para o volume e necessidades
do motor.
Figura 44 - Sensor de temperatura do Common Rail
SENAI - PE
37
PWM - Pulse Width Modulation (modulação da largura do pulso). Instalada
junto à bomba e comandada pelo ECM, a válvula recebe impulsos de sinal
PWM, permitindo variar a pressão com o aumento ou a diminuição do volume
de combustível a ser comprimido pela bomba de alta pressão.
O sinal PWM é representado pelo tempo (T) em que o sensor é energizado
durante um período. Esse período sempre será o mesmo, o que varia é o
tempo (T) de energização. Para aumentar ou diminuir a pressão no tubo
distribuidor (Rail), o tempo (T) é alterado.
Figura 45- Localização da válvula reguladora de pressão.
Figura 46 - Válvula reguladora de pressão
SENAI - PE
38
Sensor de velocidade do veículo
Informa ao ECM a velocidade do veículo para processamento do consumo de
combustível e valores de injeção.
Pressão reduzida de combustível
Quando o tempo (T) é reduzido, a válvula reguladora permite pouca passagem
de combustível para a bomba de alta pressão. Todo excedente de combustível
é enviado ao circuito de retorno.
Figura 47 - Modulação da largura do pulso.
Figura 48 - Sensor de velocidade.
SENAI - PE
39
Pressão elevada de combustível
Para aumentar o volume de combustível até a bomba de alta pressão, a válvula
reguladora encontra-se mais retraída, permitindo a passagem de maior
quantidade de combustível, ou seja, o tempo (T) está ampliado.
Figura 49 - Circuito do combustível.
Figura 50 - Controle de pulso.
SENAI - PE
40
Todo esse controle gerenciado pelo ECM gera um ciclo de informações e
ações. Através de um sinal PWM, o ECM controla a válvula reguladora que
varia o volume de combustível a ser comprimido pela bomba de alta pressão. A
variação da pressão do Common Rail é detectada pelo sensor de pressão,
informando ao ECM, fechando assim o ciclo.
Figura 51 - Circuito do combustível.
Figura 53 - Ciclo do gerenciamento eletrônico do combustível.
Figura 52 - Controle de pulso.
SENAI - PE
41
Interruptor do pedal da embreagem e interruptor do pedal do freio
Caso o veículo seja equipado com piloto automático e/ou tomada de força
(PTO), logo atrás dos pedais do freio e embreagem estão instalados
interruptores destinados a informar ao ECM o momento em que esses pedais
são acionados. Esta informação é utilizada pelo ECM exclusivamente para
desabilitar o funcionamento do piloto automático e PTO.
Concluímos aqui esta etapa de estudos. No capítulo seguinte trataremos do
sistema de proteção do motor.
Figura 55 - Interruptor do pedal de embreagem.
Interruptor do pedal da embreagem
Figura 54 - Interruptor do pedal do freio.
Interruptor do pedal do freio
SENAI - PE
42
SISTEMA DE PROTEÇÃO DO MOTOR
O sistema de proteção do motor é realizado através do monitoramento de
temperaturas, pressões e níveis de fluídos do sistema que, em conjunto com a
parada e partida de proteção quando habilitados, impedem que o motor
trabalhe sob condições que possam comprometer o funcionamento ou danificar
componentes. Para isso, esse sistema possui três luzes de aviso localizadas
no painel de instrumentos.
Figura 56 - Luz de indicação de checagem do motor.
Figura 57 - Luz de indicação de parada obrigatória.
SENAI - PE
43
Como é fácil concluir, o sistema de proteção do motor visa chamar a atenção
dos usuários do veículo para sinais que indicam anormalidade em seu
funcionamento. Portanto, muita atenção a esses sinais para evitar danos ao
veículo e prejuízos ao proprietário.
Figura 58 - Luz de advertência de falha no motor.
Indica que há uma falha leve no motor, porém não é necessária a parada imediata do
veículo.
O veículo deve ser conduzido até um concessionário.
SENAI - PE
44
CONCLUINDO
Esperamos que esta apostila lhe tenha proporcionado uma visão geral da
estrutura e do funcionamento da injeção eletrônica diesel, que representa uma
evolução tecnológica idealizada para contribuir com a redução de poluentes no
meio ambiente e trazer mais conforto aos usuários.
O desenvolvimento de um profissional em qualquer área de atuação requer
continuidade de estudos, gosto pela pesquisa, esforço de aplicação, enfim,
uma atitude de busca constante para ampliar saberes e habilidades.
Você tem a sua frente um campo aberto ao aperfeiçoamento, visto que a
indústria automobilística é um setor que incorpora alto volume de investimentos
repercutindo no ritmo de incorporação de novas tecnologias.
SENAI - PE
45
REFERÊNCIAS
• Volkswagen do Brasil. Motor MWM série 12 eletrônico. São Paulo:
Volkswagen, [20-- ?]
• Volkswagen do Brasil. Motor Cummins INTER C. São Paulo:
Volkswagen, [20-- ?]
• Volkswagen do Brasil. Sistema de gerenciamento eletrônico. São Paulo:
Volkswagen, [20-- ?]
CRÉDITOS
Elaboração
• Marcelo Bino dos Santos
Revisão Técnica
• Stênio de Castro Ribeiro II
Revisão Gramatical
• Jaciline Buarque Lustosa
• Teresa Lucrécia Melo Santos
Digitação
• Karla Vanessa Bernardina de Oliveira
Diagramação
• Karla Vanessa Bernardina de Oliveira
• Lindalva Maria da Silva
Editoração
• Divisão de Educação Profissional e Tecnológica - DET