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Desenvolvimento da Rede - Treinamento 1 IndIce INTRODUÇÃO ........................................................................................................................4 SISTema De GeReNcIameNTO eleTRôNIcO DO mOTOR ............................................5 Vantagens do motor com gerenciamento eletrônico ...............................................................5 Unidade de Gerenciamento Eletrônico (ECM) ........................................................................8 SISTema De GeReNcIameNTO INTeGRaDO .................................................................10 Análise de falhas ...................................................................................................................10 Identificação do ECM – Continental CM2220........................................................................11 SISTema De INjeÇÃO DO cOmbUSTível ......................................................................12 Circuito de alimentação .........................................................................................................13 Circuito de baixa pressão ......................................................................................................14 Circuito de alta pressão .........................................................................................................15 Circuito de retorno do combustível ........................................................................................16 Tanque do combustível..........................................................................................................17 Bomba de engrenagens ........................................................................................................19 Filtro de combustível principal ...............................................................................................20 Bomba de alta pressão..........................................................................................................21 Admissão ...............................................................................................................................22 Compressão ..........................................................................................................................22 Válvula reguladora da pressão da bomba do combustível ...................................................23 Válvula reguladora da pressão ..............................................................................................24 Pressão reduzida do combustível .........................................................................................25 Pressão elevada de combustível...........................................................................................26 Válvula reguladora da pressão ..............................................................................................27 Tubo distribuidor – Common Rail ..........................................................................................28 Válvula limitadora da pressão - 2 (dois) estágios ..................................................................28 Funcionamento - condição normal da pressão em até 1800 bar ..........................................29 1° Estágio ..............................................................................................................................29 2° Estágio ..............................................................................................................................30 Gráfico de funcionamento .....................................................................................................31 vÁlvUla INjeTORa ...........................................................................................................32 Funcionamento ......................................................................................................................33 Retorno do combustível.........................................................................................................33 Injeção ...................................................................................................................................34 Corte do combustível.............................................................................................................34 Início do ciclo .........................................................................................................................35 Importância da limpeza da válvula injetora ...........................................................................35 Injeção ...................................................................................................................................36 Válvulas injetoras ..................................................................................................................36 Válvula de controle da pressão de retorno das válvulas injetoras ........................................37 SeNSOReS...........................................................................................................................38 Sensor de presença de água no combustível .......................................................................38 Sensor de restrição do filtro separador .................................................................................39 2 Sensor da pressão do Common Rail.....................................................................................40 Sensores de efeito Hall .........................................................................................................41 Sensor de rotação do motor ..................................................................................................42 Sensor de fase (posição).......................................................................................................43 Sensor da pressão e temperatura do ar admitido .................................................................44 Sensor da pressão do ar admitido.........................................................................................44 Sensor da pressão atmosférica (barométrico) ......................................................................45 Sensor da temperatura do líquido de arrefecimento .............................................................46 Sensor do pedal do acelerador .............................................................................................47 Potenciômetro .......................................................................................................................47 O sensor primário ..................................................................................................................48 O sensor secundário .............................................................................................................48 Sensor da temperatura do ar na entrada do turbocompressor .............................................49 Funcionamento do sensor da temperatura............................................................................50 Funcionamento do sensor da pressão ..................................................................................50 Faixa de tensão de funcionamento do sensor ......................................................................51 Diagnóstico do sensor da temperatura..................................................................................52 Diagnóstico do sensor da pressão ........................................................................................52 INTeRRUPTOReS ................................................................................................................53 Interruptor da pressão do óleo lubrificante ............................................................................53 Interruptor do pedal da embreagem ......................................................................................54 Interruptor do pedal do freio ..................................................................................................55danificar seus componentes. Para isso, esse sistema possui luzes de aviso localizadas no painel de instrumentos. Algumas destas indicações luminosas são acompanhadas de sinal sonoro. Duas destas luzes merecem atenção especial sempre que vierem a acender: Parada obrigatória (vermelha). Indica que o sistema de proteção do motor foi ativado. Uma falha grave pode estar ocorrendo no motor. Se acender com o veículo em movimento, deve-se parar o veículo. advertência (amarela). Indica que há uma falha leve no motor, porém não é necessária a parada imediata do veículo. O veículo deve ser conduzido até uma Concessionária Volkswagen. SISTema de PROTeÇÃO dO mOTOR Desenvolvimento da Rede - Treinamento 87 SISTema de aUTOdIaGnOSe de bORdO - Obd 2 Condições de funcionamento do OBD • Altitude não superior a 1600 metros; • Temperatura do líquido de arrefecimento do motor acima de 70 °C; • Temperatura do catalisador maior que 200 ºC. Limites de emissões de NOx O despotenciamento é ativado nas seguintes condições: • Com período de espera de 48 horas de operação do motor: - Para todas as falhas relacionadas ao sistema de controle de emissões que não sejam repara das, que gerem nível de NOx entre 3,5 e 7,0 g/kWh, de modo seguro para a operação do veículo. Sem período de espera: - Na falta de reagente; - Com nível de NOx superior a 7,0g/kWh, sem detecção de falha. - 88 Armazenamento dos dados de OBD Quando o limitador de torque do motor for ativado, o mesmo não deverá exceder um valor máximo de: • 25% de redução para veículos com até 16 Toneladas (PBT); • 40% de redução para veículos acima de 16 Toneladas (PBT). Por segurança, o limitador de torque será ativado após a primeira vez que a velocidade do veículo (km/h) for igual a “0” (zero), assim que as condições de ativação tenham ocorrido. • Uma vez ativado o despotenciamento, o condutor continua a ser alertado e um código de falha não susceptível de ser apagado é armazenado por um período mínimo de 400 dias ou de 9.600 horas de funcionamento do motor. Armazenamento dos dados de OBD Limites de emissões de NOx SISTEMA DE AUTODIAGNOSE DE BORDO - OBD 2 Condições de funcionamento do OBD SISTEMA DE PROTEÇÃO DO MOTOR Diagnóstico do sistema SCR Manutenção do sistema SCR SISTEMA DE EMISSÕES Reações químicas do sistema SCR SISTEMA SCR (REDUÇÃO CATALÍTICA SELETIVA) Fluxo do sistema Estágio de escorva Estágio de dosagem Estágio de purga Estágio de aquecimento (somente veículos de exportação) Componente do sistema SCR de pós-tratamento para o motor Cummins ISF Tanque de fluído do ARLA 32 Sensor de nível e temperatura do ARLA 32 Unidade de Controle de Dosagem (DCU) Unidade Dosadora Filtro (interno) da Unidade Dosadora Unidade de suprimento de ARLA 32 com aquecimento Válvula de reversão Injetor de ARLA 32 Catalisador - sistema de pós-tratamento Sensor de NOx Transmissão bidirecional de dados digitais PILOTO AUTOMÁTICO Condição de funcionamento (veículo em velocidade acima de 48 Km/h) FREIO MOTOR INTERRUPTORES Interruptor da pressão do óleo lubrificante Interruptor do pedal da embreagem Interruptor do pedal do freio SENSORES Sensor de presença de água no combustível Sensor de restrição do filtro separador Sensor da pressão do Common Rail Sensores de efeito Hall Sensor de rotação do motor Sensor de fase (posição) Sensor da pressão e temperatura do ar admitido Sensor da pressão do ar admitido Sensor da pressão atmosférica (barométrico) Sensor da temperatura do líquido de arrefecimento Sensor do pedal do acelerador Potenciômetro O sensor primário O sensor secundário Sensor da temperatura do ar na entrada do turbocompressor Funcionamento do sensor da temperatura Funcionamento do sensor da pressão Faixa de tensão de funcionamento do sensor Diagnóstico do sensor da temperatura Diagnóstico do sensor da pressão VÁLVULA INJETORA Funcionamento Retorno do combustível Injeção Corte do combustível Início do ciclo Importância da limpeza da válvula injetora Injeção Válvulas injetoras Válvula de controle da pressão de retorno das válvulas injetoras Válvula reguladora da pressão Tubo distribuidor – Common Rail Válvula limitadora da pressão - 2 (dois) estágios Funcionamento - condição normal da pressão em até 1800 bar 1° Estágio 2° Estágio Gráfico de funcionamento sistema de injeção do combustível Circuito de alimentação Circuito de baixa pressão Circuito de alta pressão Circuito de retorno do combustível Tanque do combustível Bomba de engrenagens Filtro de combustível principal Bomba de alta pressão Admissão Compressão Válvula reguladora da pressão da bomba do combustível Válvula reguladora da pressão Pressão reduzida do combustível Pressão elevada de combustível Sistema de gerenciamento integrado Análise de falhas Identificação do ECM – Continental CM2220 Sistema de Gerenciamento Eletrônico do Motor Vantagens do motor com gerenciamento eletrônico Unidade de Gerenciamento Eletrônico (ECM) INTRODUÇÃO Sensores da temperatura (entrada e saída)FReIO mOTOR .....................................................................................................................56 PIlOTO aUTOmÁTIcO ........................................................................................................57 Condição de funcionamento (veículo em velocidade acima de 48 Km/h) .............................57 SISTema ScR (ReDUÇÃO caTalíTIca SeleTIva) ........................................................60 Fluxo do sistema ...................................................................................................................61 Estágio de escorva ................................................................................................................62 Estágio de dosagem ..............................................................................................................62 Estágio de purga ...................................................................................................................63 Estágio de aquecimento (somente veículos de exportação) .................................................64 Componente do sistema SCR de pós-tratamento para o motor Cummins ISF.....................65 Tanque de fluído do ARLA 32 ................................................................................................65 Sensor de nível e temperatura do ARLA 32 ..........................................................................66 Unidade de Controle de Dosagem (DCU) .............................................................................66 Unidade Dosadora.................................................................................................................68 Filtro (interno) da Unidade Dosadora ...................................................................................68 Unidade de suprimento de ARLA 32 com aquecimento ........................................................69 Válvula de reversão ...............................................................................................................70 Injetor de ARLA 32.................................................................................................................71 Catalisador - sistema de pós-tratamento...............................................................................72 Sensor de NOx ......................................................................................................................73 Desenvolvimento da Rede - Treinamento 3 Transmissão bidirecional de dados digitais ...........................................................................74 Sensores da temperatura (entrada e saída)..........................................................................75 SISTema De emISSÕeS .....................................................................................................81 Reações químicas do sistema SCR ......................................................................................81 Manutenção do sistema SCR ................................................................................................84 Diagnóstico do sistema SCR .................................................................................................84 SISTema De PROTeÇÃO DO mOTOR ...............................................................................85 SISTema De aUTODIaGNOSe De bORDO - ObD 2 ........................................................86 Condições de funcionamento do OBD ..................................................................................86 Limites de emissões de NOx .................................................................................................86 Armazenamento dos dados de OBD .....................................................................................87 4 Sustentabilidade! Mais que uma simples palavra da moda, sustentabilidade significa uma atitude preservadora do bem maior legado à humanidade: a vida! Sempre que nos referimos à vida lembramos que para que ela exista é necessário que existam, também, as condições favoráveis para que ela se desenvolva e se preserve. À reunião dessas condições é dado o nome de Natureza. O controle das emissões veiculares passou a ser a ferramenta principal no combate a essa degradação ambiental e o Programa de Controle das Emissões Veiculares – PROCONVE – adotado no Brasil está trazendo resultados altamente positivos no sentido da preservação. Implementado gradualmente e já em sua sétima fase – Proconve P7* – esse programa exige modificações importantes no processo produtivo veicular fazendo, inclusive, que sejam introduzidos sistemas de tratamento dos gases por agentes redutores químicos. A MAN Latin America, responsável pelos veículos das marcas MAN e Volkswagen Caminhões e Ônibus, dotou sua linha de produtos com os recursos necessários para atender às exigências do Proconve P7* - os quais acham-se descritos nos materiais didáticos referentes à sua linha Advantech. A introdução de novas tecnologias e novos recursos produtivos exige, também, novos cuidados com os procedimentos de manutenção e com a forma de operação dos veículos produzidos a partir de janeiro de 2012, portanto, leia com atenção o conteúdo desse fascículo, parte de um conjunto específico de literatura, para conhecer detalhes das implementações tecnológicas adotadas e assim obter maior rendimento do equipamento. Bom trabalho InTROdUÇÃO * Proconve P7 = Programa de controle de emissões similar à norma EURO V. Material destinado exclusivamente para uso em treinamento. Para ações de manutenção e reparos, consulte a Literatura Técnica editada pela MAN Latin America. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 5 SISTema de GeRencIamenTO eleTRônIcO dO mOTOR Generalidade O processo de combustão interna aplicado aos motores Diesel requer que o combustível seja introduzido na câmara de combustão sob alta pressão, onde, ao encontrar o ar comprimido e aquecido, reage produzindo uma queima controlada. Quanto maior for o rendimento térmico dessa queima, melhor será o desempenho do motor. Entretanto, nos dias de hoje é necessário avaliar os efeitos causados na atmosfera pela queima de combustíveis fósseis (derivados principalmente do petróleo), pois são esses combustíveis os produtores da maior quantidade de substâncias contaminantes do ar. Desde sua invenção, o motor Diesel vem passando por constantes desenvolvimentos para melhorar sua performance, reduzir seu consumo de combustível e, a maior preocupação atualmente, reduzir o índice de emissões de gases poluentes. Em seu mais recente estágio de evolução, o processo de injeção do combustível, realizado no início de forma empírica e mecânica, conta com um sofisticado sistema de gerenciamento comandado eletronicamente, aliado a um sistema de injeção de alta pressão e precisão. O sistema de injeção Common Rail tem como característica de funcionamento o fato de que o combustível é pressurizado e acumulado em um tubo distribuidor único (Common Rail), que alimenta diretamente os injetores correspondentes aos cilindros do motor. Os injetores ou válvulas eletromagnéticas de injeção recebem o combustível sob alta pressão (até1800 bar) e o transferem para o interior da câmara de combustão, onde chega micropulverizado. • Melhor controle da dosagem de combustível, adequando-a à carga que o motor necessita; • Melhor adequação do motor em operações com variações climáticas; • Melhor performance com maior potência e torque em todas as faixas de rotação; • Melhor controle dos gases poluentes de escapamento, atendendo à norma de controle de emissões Proconve P7; • Funcionamento mais silencioso; • Funções de operações programáveis; • Sistema de proteção do motor; • Diagnóstico e histórico de defeitos. vantagens do motor com gerenciamento eletrônico 6 Uma maneira bastantesimples 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 o fato de se vestir uma blusa quando 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 processadas. 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 ocorrem de forma similar, pois há a entrada de dados (sensores), o processamento realizado pela Unidade de Gerenciamento Eletrônico (ECM) e a saída destes dados já processados, que é realizada , é realizada pelos atuadores. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 7 A figura apresenta, de forma esquemática, os componentes pertencentes ao sistema de Gerenciamento Eletrônico. 8 Unidade de Gerenciamento eletrônico (ecm) Com o objetivo de propiciar melhor desempenho ao veículo e atender às condições de trabalho apresentadas, como carga transportada, imposições legais de emissões de poluentes, jornada de trabalho, solicitações do condutor (arrancadas, acelerações, mudanças de velocidade, frenagens, etc.), condições operacionais (temperatura ambiente, velocidade do veículo, topografia do percurso, entre outros), os motores do ciclo Diesel recebem um sistema de Gerenciamento Eletrônico (EDC – Electronic Diesel Control) que, aliado a um sistema de injeção de alta precisão (Common Rail), otimiza o processo da combustão. O sistema consiste em colher dados e informações de funcionamento do motor e operação do veículo, por meio de sensores específicos, e encaminhar esses dados a uma central de processamento ou Módulo de Gerenciamento (ECM). O Módulo de Gerenciamento (ECM) processa essas informações e, por meio de cálculos ou comparações com parâmetros pré-estabelecidos, avalia a ação dos atuadores, ajustando essa atuação (dosagem de combustível aos cilindros) às necessidades momentâneas da operação do motor veículo. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 9 Além da ação de gerenciamento do motor propriamente dita, o ECM também faz uma varredura constante no sistema avaliando o desempenho de cada componente (válvulas, sensores, interruptores, etc.), caso encontre algum defeito, alerta o usuário por meio das luzes de aviso do painel. Sempre que detectar uma avaria que coloque em risco a integridade do motor, aciona seu sistema de autoproteção realizando uma despotencialização do motor. Quando for efetuar algum trabalho de soldagem no veículo, o ECM e as baterias deverão ser desconectadas, e o negativo da máquina de solda conectado o mais perto possível do local a ser soldado. 10 análise de falhas Durante o processamento das informações pelo ECM, pode ser detectado o funcionamento irregular de algum componente. Neste caso, o ECM registra a falha em uma memória específica e passa a ado- tar ações de forma a minimizar os efeitos decorrentes dessa irregularidade. Dependendo da gravidade da falha, o motor pode ser despotencializado. O processamento das informações no ECM é feito por três tipos de memória: • Memória RAM: memória de recebimento e leitura para armazenamento de dados variáveis (volátil, ou seja, se apaga). Necessita da memória EEPROM para processar os dados. Ao desligar a bateria, todas as informações contidas são apagadas. Armazena as falhas do sistema (diagnóstico). • 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); As informações e registros das falhas do sistema podem ser verificados utilizando-se as fer- ramentas de diagnósticos VCO-950 e Insite Cummins, ligadas ao conector de diagnósticos. SISTema de GeRencIamenTO InTeGRadO Desenvolvimento da Rede - Treinamento 11 Identificação do ECM – Continental CM2220 Sempre que houver a necessidade de comprovação das características técnicas do ECM para testes ou possível substituição, as mesmas poderão ser verificadas na plaqueta de identificação do componente, onde estão registradas: – Número de peça (PN) do ECM; – Número de série (SN) do ECM; – Código de data (DC) do ECM; – Número de série do motor (ESN); – Código do ECM: Identifica o software carregado no ECM. Cummins Inc. CMXXX P/N S/N D/C ESN E/C 1234567.89-123456 12 SISTema de InjeÇÃO dO cOmbUSTível O sistema de injeção do combustível está dividido da seguinte forma: • Circuito de alimentação; • Circuito de baixa pressão; • Circuito de alta pressão; • Circuito de retorno. bomba de alta pressão Reservatório de combustível Filtro principal Tubo distribuidor válvulas injetoras Filtro separador de água Devido à elevada pressão do sistema, as tubulações de alta pressão não devem ser desapertadas com o motor em funcionamento, sob o risco de acidente. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 13 Circuito de alimentação O circuito de alimentação é composto pelo: tanque do combustível, filtro separador de água e pela bomba de baixa pressão, que por meio de duas engrenagens que giram solidárias, succiona o com- bustível com uma determinada pressão, formando o circuito de alimentação. bomba de alta pressão Reservatório do combustível Filtro principal Tubo distribuidor válvulas injetoras Filtro separador de água 14 Circuito de baixa pressão O combustível, ao passar pela bomba de baixa pressão, movimenta as duas engrenagens elevando a pressão do combustível para 12 bar, passa pelo filtro principal e entra na bomba de alta pressão garantido o pleno abastecimento da mesma. Havendo necessidade de eliminar bolhas de ar da tubulação, isso deverá ser feito com a utilização da bomba manual existente no filtro, sem a necessidade de soltura de conexões. bomba de alta pressão Reservatório de combustível Filtro Principal Tubo distribuidor válvulas injetoras Filtro separador de água Desenvolvimento da Rede - Treinamento 15 Circuito de alta pressão É a parte do circuito onde o combustível tem a sua pressão elevada até os valores-limite do sistema, sendo distribuído para os pontos de injeção via um duto distribuidor comum (Common Rail). Devido à elevada pressão do sistema, as tubulações de alta pressão não de- vem ser desapertadas com o motor em funcionamento, sob o risco de acidente e danificação de componentes. bomba de alta pressão Reservatório de combustível Filtro principal Tubo distribuidor válvulas injetoras Filtro separador de água 16 circuito de retorno do combustível Após resfriar e lubrificar os componentes do circuito de alta pressão, o excesso de combustível em circulação é coletado na saída de retorno das válvulas injetoras, na saída da válvula limitadora de pressão, caso haja sobrepressão no sistema, na saída da válvula reguladora da pressão e encaminha- do ao tanque, onde é reciclado por processos de troca de calor e filtragem. bomba de alta pressão Reservatório do combustível Filtro principal Tubo distribuidor válvulas injetoras Filtro separador de água Desenvolvimento da Rede - Treinamento 17 Tanque do combustível Reservatório onde o combustível fica armazenado para abastecero sistema de injeção. Possui uma conexão de saída, uma conexão de entrada utilizada para retorno do combustível excedente enviado ao sistema, e um alojamento para o sensor do marcador do combustível (bóia do tanque). 18 Filtro separador com sensor de presença de água no combustível e sensor de restrição do filtro. Por trabalhar com componentes de alta precisão em seus ajustes e dimensões, é necessário que o combustível utilizado no circuito esteja livre de impurezas particuladas e principalmente, sem contaminação de água. Para assegurar combustível limpo circulando pelo sistema, um filtro separador de dupla ação é agre- gado ao circuito. Esse filtro conta com um elemento retentor de partículas sólidas de grana fina e um elemento separador de água. A água separada pelo elemento é acumulada na parte baixa da carcaça do filtro, onde está instalado o sensor de presença de água. Obs.: O filtro separador deve ser drenado periodicamente. O nível de contaminação do combustível pode ser verificado pelo visor transparente do filtro. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 19 bomba de engrenagens A bomba de engrenagens está fixada à bomba de alta pressão e tem como objetivo elevar a pressão do combustível e garantir o seu abastecimento. O bombeamente funciona através de duas engrenagens que giram solidárias. O combustível é trans- portado pelos dentes das engrenagens para o circuito de baixa pressão até atingir a bomba de alta pressão. CarcaçaSucção engrenagens Baixa pressão 20 Filtro de combustível principal Montado no motor entre a bomba do combustível de baixa pressão e a entrada da bomba de alta pres- são, tem por finalidade de proteger a bomba do combustível de alta pressão e as válvulas injetoras da presença de particulados que podem danificar os componentes do sistema. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 21 Bomba de alta pressão Instalada no bloco do motor, tem como função receber o combustível livre de impurezas e pressurizá-lo no circuito de alta pressão para o uso no sistema Common Rail. 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 °C que,acionados por um eixo excêntrico, produzem movimentos de admissão e compressão. 22 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 aumento de volume. Compressão No início da compressão, o combustível é pressionado aumentando gradativamente a pressão dentro da câmara. No momento em que a pressão na câmara de compressão for maior que a pressão do circuito de alta pressão, a válvula de escape abre e permite que o combustível seja liberado para o tubo distribuidor (Rail), podendo chegar a um valor de 1600 bar. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 23 Válvula reguladora da pressão da bomba do combustível Instalada junto à bomba de alta pressão É responsável pelo controle do 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 as necessidades do motor. 24 Válvula reguladora da pressão Para realizar a dosagem deste volume, a ECM controla esta válvula por meio de pulsos elétricos conhecidos como pulsos de sinal PWM. O pulso de sinal PWM é representado pela duração de um intervalo de tempo ( ) em que a válvula reguladora permanece energizada. Este pulso sempre ocorre dentro de um ciclo ou período (P). Enquanto todos os ciclos possuem intervalos de tempo de mesma duração, os pulsos PWM possuem intervalos de tempo variáveis. Pu ls o P1 P2 P3 Desenvolvimento da Rede - Treinamento 25 Pressão reduzida do combustível Sempre que o ECM determinar um maior tempo (T) de energização da válvula reguladora, a sua agu- lha se fecha por um período maior, provocando a redução do volume de combustível enviado à bomba de alta pressão e, consequentemente, reduzindo a pressão no tubo Common Rail. O combustível ex- cedente que chega à válvula é desviado para a linha de retorno. Te ns ão (V ) Período = ciclo Tempo ligado (t) Tempo (t) 26 Pressão elevada de combustível A exposição da válvula reguladora a um curto tempo de energização (T) permite a passagem de um grande volume de combustível para a bomba de alta pressão, causando o aumento da pressão no tubo Common Rail. O excedente de combustível que chega à válvula é desviado para a linha de retorno. Te ns ão (V ) Período = ciclo Tempo ligado (t) Tempo (t) O excesso de combustível não enviado às câmaras de bombeamento da bomba de alta pressão é utilizado para lubrificar os componentes internos da própria bomba e, em seguida, é descarregado no retorno do sistema. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 27 VÁLVULA REGULADORA DE PRESSÃO DO RAIL 2 1 D31 D32 PWM PWM O processo de controle da pressão do combustível no tubo distribuidor é gerenciado pelo ECM e gera um ciclo de informações e ações. Por meio de um sinal PWM, o ECM controla a válvula reguladora, que faz variar o volume de combustível a ser comprimido pela bomba de alta pressão. A variação da pressão do Common Rail é detectada pelo sensor da pressão, informando o ECM, fechando assim o ciclo. De acordo com solicitação de torque ao motor feita pelo condutor através do pedal do acelerador ou pela tomada de força, caso o veículo tenha esse equipamento, o ECM determinará o tempo em que a válvula reguladora da pressão ficará energizada (sinal PWM), controlando a pressão interna do tubo distribuidor, a qual está sendo monitorada pela ECM, por meio do sensor da pressão. Sensor da pressão do common Rail válvula reguladora da pressão ecm Válvula reguladora da pressão c O N ec TO R D ec m 28 Tubo distribuidor – Common Rail O tubo distribuidor (Rail) é um acumulador que abastece de combustível todos os injetores, ao mesmo tempo e com a mesma pressão. Essa pressão do combustível varia segundo as solicitações feitas ao motor e pode chegar até 1800 bar. O Tubo Distribuidor é fabricado em aço forjado, com os seguintes componentes: 1. Válvula limitadora da pressão; 2. Tubo de retorno do combustível; 3. Tubos distribuidores do combustível; 4. Tubo de entrada do combustível; 5. Sensor da pressão no Rail. O Tubo distribuidor tem as seguintes funções: • Acumular o combustível sob alta pressão; • Reduzir a pulsação e variação da pressão do combustível devido ao movimento de abertura e fecha- mento das válvulas injetoras e também do bombeamento da bomba de alta pressão. Válvula limitadora da pressão - 2 (dois) estágios Instalada no tubo distribuidor (Common Rail), esta válvula possui 2 estágios com funcionamento totalmente mecânico, ou seja, o ECM não exerce controle quanto à abertura desta válvula. A válvula permite a passagem do combustível quando atingir uma pressão entre 1700 a 1750 bar. Quando aberta, a válvula regula a pressão para aproximadamente 850 bar. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 29 Funcionamento - condição normal da pressão em até 1800 bar Nessa condição, a pressão da mola mantém o pistão na posição de batente de vedação, com a válvula de esfera fechando a comunicação com a galeria do “Rail”. Esta válvula não pode ser reparada. Em caso de defeito, deverá ser substituída. 1° estágio A abertura da válvulaem seu primeiro estágio tem como finalidade evitar que a pressão interna do tubo distribuidor Common Rail ultrapasse 1750 bar. Para realizar esse controle a válvula se abre mecanicamente, liberando a passagem do combustível para a linha de retorno. 30 2° estágio Agora o êmbolo começa a ser deslocado progressivamente, vencendo a pressão da mola, permitindo a passagem do combustível para a linha de retorno. Após o “start” da válvula, tem o segundo êmbolo, que aumenta a vazão de combustível, causando a queda de pressão do rail para aproximadamente 850 bar. O retorno do gatilho à condição normal de funcionamento só ocorrerá após o desliga- mento do motor. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 31 Gráfico de funcionamento A pressão do combustível gerada no tubo de distribuidor (Common Rail) move o diafragma do sensor da pressão e, dependendo da pressão gerada sobre o cristal, haverá uma deformação do mesmo, alterando o sinal. Por meio de um amplificador, este sinal é transmitido ao ECM em forma de tensão (0,5 a 4,5 V). Baseado nessa informação, um dos gráficos específicos constantes nas diversas programações do ECM calcula a pressão de injeção. Dessa forma, o ECM controla a pressão da injeção pela variação da pressão estabelecida, alterando, quando necessário, o sinal da válvula reguladora da pressão instalada na bomba de alta pressão. c O N ec TO R D ec m 1.800 bar 32 vÁlvUla InjeTORa As válvulas injetoras são componentes de extrema precisão que combinam ações mecânicas e eletro- magnéticas, responsáveis por pulverizar o combustível na câmara de combustão do motor. Quanto melhor for a pulverização, maior será o rendimento do motor. Em consequência, obtém-se mais economia de combustível com menor emissão de gases poluentes. As válvulas injetoras utilizadas no motor Cummins ISF são posicionadas verticalmente no centro da câmara de combustão, fazendo com que se produza uma pulverização mais uniforme e uma queima mais completa, aumentando seu rendimento térmico. O ECM comanda eletricamente as válvulas solenóides para a abertura e fechamento dos injetores. A conexão elétrica dessas válvulas independe da polaridade da ligação para seu perfeito funcionamento. O retorno do injetor é um furo localizado na sua parte inferior, ligado diretamente na galeria localizada no cabeçote. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 33 Funcionamento Quando a solenóide do injetor não é energizado, sua mola o mantém na posição fechada. É exercida a mesma pressão do combustível no êmbolo (1) e na área do flange (2) da agulha. A área superficial maior do êmbolo (1) resulta em uma força hidráulica adicional que mantém o injetor na posição fechada. Retorno do combustível Quando o ECM comanda a alimentação do combustível para um cilindro, é aplicada uma tensão na solenóide do injetor, criando uma força eletromagnética maior que a força da mola. Essa força move o núcleo de metal da solenóide para cima. À medida que núcleo se move, é aberto um caminho de dreno de vazamento no injetor do combustível. Furo de Retorno 34 Injeção Com isso, o flange da agulha do injetor recebe uma força hidráulica maior que a do êmbolo (devido ao caminho de dreno de vazamento). Isso permite que a agulha seja deslocada da posição fechada. O combustível é então injetado no cilindro através dos bicos injetores. corte do combustível Quando o combustível do injetor não é mais necessário, o ECM desenergiza a solenóide, e a força eletromagnética é removida permitindo que a mola force a solenóide para a posição fechada. Nessa posição o caminho de dreno de vazamento é removido. Com isso, a área superficial maior do êmbolo causa o reposicionamento do êmbolo/agulha e o fim da injeção do combustível. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 35 Início do ciclo • Novamente, é exercida uma mesma pressão do combustível no êmbolo (1) e no flange da agulha (2); • A área superficial maior do êmbolo (1) resulta em uma força hidráulica adicional que mantém o injetor na posição fechada até o ECM determinar quando o combustível é novamente necessário. Importância da limpeza da válvula injetora A limpeza do sistema do combustível é muito importante, principalmente para os veículos dotados do sistema de Common Rail de alta pressão, pois: • Os contaminantes podem se alojar nas pequenas passagens do injetor, impedindo o fluxo do combustível em situações críticas; • Se as partículas contaminantes se alojarem na passagem para a área do êmbolo, o injetor permanecerá na posição aberta; • Com o injetor preso na posição aberta, o motor poderá ser danificado devido à alimentação não controlada do combustível para o cilindro. 36 INJETOR 1 INJETOR 2 2 3 2 3 1 4 1 4 INJETOR 3 2 2 33 INJETOR 4 1 4 1 4 D50 D49 D02 D26 D01 D25 D74 D73 + + + + _ _ _ _ Injeção Este motor conta com o recurso da pré-injeção, que é muito eficiente e tem por exclusiva função diminuir o ruído da combustão, resultando em uma elevação da temperatura e pressão da câmara de combustão para a injeção principal. válvulas injetoras c O N ec TO R D ec m Desenvolvimento da Rede - Treinamento 37 Válvula de controle da pressão de retorno das válvulas injetoras Essa válvula libera a passagem do combustível acumulado na galeria interna do cabeçote para a linha de retorno. Possui internamente uma esfera que, comandada por uma mola calibrada, libera a passagem do combustível sempre que a pressão ultrapassar 1.8 bar, mantendo essa pressão na galeria da linha de retorno das válvulas injetoras no cabeçote, garantindo estabilidade na injeção do combustível sempre que a válvula for energizada. Quando a válvula perde a carga de 1.8 bar, ocasionada pelo tempo de uso, o motor irá apresentar dificuldade de partida. 38 Sensor de presença de água no combustível Instalado no filtro separador, sua função é informar ao ECM sobre o nível de contaminação do com- bustível por presença de água. O elemento do sensor possui isolação que cobre parte de seu cor- po. Sempre que o nível de água acumulada superar o comprimento do isolador, será fechado um contato elétrico e o ECM ativará a lâmpada de alerta e o sinal sonoro correspondentes. Se nenhuma providência for tomada (providenciada a drenagem da água), o ECM iniciará o despotenciamento do motor. SenSOReS Desenvolvimento da Rede - Treinamento 39 Sensor de restrição do filtro separador Instalado na parte superior do filtro do combustível, este sensor mede, por meio da pressão, a restrição do combustível que passa pelo filtro separador. 40 Sensor da pressão do Common Rail O sensor da pressão do Common Rail, do tipo piezoelétrico, está instalado no tubo distribuidor (Common Rail) e tem como função informar ao ECM, de forma imediata a ocorrência das variações da pressão do combustível, garantindo assim o monitoramento constante da pressão da linha de injeção. Com base nessas informações o ECM ajusta o tempo e, consequentemente, o volume de injeção de cada cilindro. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 41 Sensores de efeito Hall Quando um condutor ou semicondutor no formato de uma tira ou chapa plana é percorrido por uma corrente elétrica e, ao mesmo tempo, é exposto a um campo magnético perpendicular a essa tira, uma diferença de potencial surgirá em suas extremidades. Este efeito é conhecido como efeito Hall. No sensor de efeito Hall, a energia elétrica gerada é de baixa potência. Com a finalidade de aumentá-la, incorpora-se ao sensor um amplificadorde sinal. Três fios de ligação são utilizados: dois para alimentação e um para o sinal. marcha lenta F - Frequência (Hz) T - Período (s) T T Alta rotação F = 1 T F = 1 T 42 Sensor de rotação do motor Trata-se de um sensor de efeito Hall, alimentado pelo ECM com tensão de 5 V. Sua função é informar ao ECM a velocidade angular da árvore de manivelas (rotação do motor). Para isso, utiliza como referência um disco dentado composto por 60 dentes adjacentes e um espaço pleno correspondente à largura de 2 dentes, sendo por esse motivo chamado de disco 60 menos 2. Ao entrar em funcionamento, o motor faz o disco dentado girar. A sequência dos dentes (e do espaço pleno) ao passar pelo sensor gera um pulso que é amplificado e enviado para o ECM. O intervalo de um dente para o outro corresponde a seis graus de giro na árvore de manivelas. Este sinal gerado pelos pulsos, juntamente com outros parâmetros, determina o exato momento do início da injeção do combustível. Esta informação, conjugada com a informação do sensor de fase, determi- nará em qual cilindro deverá ocorrer a injeção. c O N ec TO R D ec m Desenvolvimento da Rede - Treinamento 43 Sensor de fase (posição) Atuando através de efeito Hall, este sensor é alimentado pelo ECM com tensão de 5 V. A partir dos ressaltos existentes na engrenagem da árvore de comando das válvulas, o sensor de fase informa ao ECM qual cilindro deverá receber a injeção do combustível. Para determinar o 1º cilindro e sincronizar os demais, existe uma marca de referência, um ressalto junto à indicação do primeiro cilindro. Como este sensor trabalha em conjunto com o sensor de rotação, sempre que o espaço pleno (falha de 2 dentes consecutivos) passar frente ao sensor e houverem dois sinais próximo no sensor de fase (30º de diferença, considerando a árvore de manivelas), o ECM entende como sendo o 1º cilindro. A sequência com a ordem dos demais cilindros será determinada pelo Sensor de Rotação, na contagem dos dentes, em conjunto com o sensor de fase. c O N ec TO R D ec m 44 Sensor da pressão e temperatura do ar admitido O motor Cummins ISF utiliza um sensor conjugado instalado no coletor de admissão, que tem como função informar ao ECM a pressão e a temperatura do ar no interior do coletor após passar por todo o processo de filtragem, compressão pelo turboalimentador e circulação pelo pós-arrefecedor. De posse dessas informações o ECM faz o cálculo da massa de ar admitida pelos cilindros, servindo de referência para a determinação da quantidade de combustível a ser injetado. Sensor da pressão do ar admitido Trata-se de um sensor barométrico do tipo cristal piezoelétrico, que gera sinais variáveis entre 0,5 a 4,5 V alimentado pelo ECM com uma tensão de 5 V. A variação da pressão interna, no coletor de ad- missão, influi na massa de ar admitida pelos cilindros. Essa variação pode ser originada pela mudança de carga aplicada ao motor (solicitação do condutor e/ou ou piloto automático), ou pela variação da altitude onde o veículo está operando (nível do mar, subidas ou descidas de serra), sendo necessária uma correção, a ser feita pelo ECM, na quantidade de combustível a ser injetada para atender à solicitação da condição atual de trabalho. c O N ec TO R D ec m SeNSOR Da PReSSÃO e TemPeRaTURa DO aR aDmITIDO Desenvolvimento da Rede - Treinamento 45 Sensor da pressão atmosférica (barométrico) Para poder realizar as comparações e estabelecer padrões que sejam adequados para o perfeito funcionamento do motor, o ECM conta com um sensor da pressão atmosférica. Atuando pelo princípio barométrico, esse sensor informa ao ECM dados atualizados sobre a pressão atmosférica do local em que se encontra o veículo (altitude de trabalho do veículo em relação ao nível o mar). A partir desse sinal, o ECM adota parâmetros para corrigir o valor da pressão no coletor de admissão e ajustar o débito do combustível à condição real, tendo um melhor controle de ar-combustível e garantindo proteção do motor em altitudes (vida do turbocompressor e do motor). Sensor da pressão atmosférica c O N ec TO R D ec m 46 Sensor da temperatura do líquido de arrefecimento A constante alteração da condição de trabalho de um veículo faz com que a temperatura de funciona- mento do motor também sofra constantes alterações. Essas variações são detectadas pelo sensor de temperatura do líquido de arrefecimento, insta- lado no bloco do motor, próximo ao alojamento da válvula termostática. O valor da temperatura do líquido de arrefecimento do motor é usado pelo ECM para o sistema de proteção, controle das emissões do motor e controle de injeção. Para realizar essa função, o sensor do tipo NTC altera sua resistividade elétrica de acordo com a variação da temperatura do líquido de arrefecimento do motor. c O N ec TO R D ec m Essa informação é utilizada junto a outros parâmetros para ajustar o ponto de débito de injeção. Sua atuação tem interferência direta no cálculo do volume de combustível a ser injetado na partida a frio. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 47 Sensor do pedal do acelerador Para que o sistema de Gerenciamento Eletrônico possa apresentar resultados que aumentem o rendimento do motor melhorando sua performance, reduzindo o consumo de combustível e seu índi- ce de emissão de poluentes, é necessário que as informações enviadas ao ECM sejam precisas. O acionamento eletrônico do pedal do acelerador conta com dois sensores, do tipo potenciômetro, encarregados de transmitir os sinais de pedal em posição de repouso (marcha - lenta) e do ângulo de aceleração (pedal aplicado). Potenciômetro O pedal do acelerador é constituído por uma alavanca (haste do pedal) que movimenta o curso de uma resistência variável (potenciômetro) e informa, por meio da variação dessa resistência, a posição do pedal determinada pelo condutor. O pedal recebe tensão de alimentação de 5 V (uma para o resistor 1 e outra para o resistor 2), que ao passar pelo potenciômetro se transforma em sinal variável de 0,5 a 4,5 V para o ECM. O sinal correspondente à posição do pedal é um dos parâmetros que o ECM usa para a determinação do volume de combustível a ser injetado na aceleração do veículo. 48 O sensor primário Faixa de tensão do sensor primário: 0,25 – 4,75 VCC; Usada pelo ECM para determinar a posição do pedal do acelerador. O sensor secundário Sensor de reserva – em vez de validação da marcha lenta (ajustada a um valor predeterminado do acelerador) permite que o veículo opere normalmente (pequeno despotenciamento); O sinal do sensor secundário é apenas metade da faixa de tensão do sensor primário (0,25 a 2,375 VCC); Por quê? Permite que o ECM determine um problema no circuito do sensor primário quando as relações de ten- são entre os sensores primário e secundário não coincidem. c O N ec TO R c ec m Desenvolvimento da Rede - Treinamento 49 Sensor da temperatura do ar na entrada do turbocompressor Instalado próximo ao bocal de entrada do ar de admissão do turbocompressor, é um sensor de resistência variável que mede a temperatura do ar que está sendo admitido pelo motor. Este sensor é utilizado para identificar a temperatura do ar ambiente para o sistema de pós-tratamento. c O N ec TO R D ec m 50 Funcionamento do sensor da temperatura À medida que a temperatura aumenta, a tensão de sinal diminui; À medida que a temperatura diminui, a tensão de sinal aumenta; Funcionamento do sensor da pressão À medida que a pressão aumenta, a tensão de sinal aumenta; À medida que a pressão diminui, a tensão de sinal diminui; Desenvolvimento da Rede - Treinamento51 Faixa de tensão de funcionamento do sensor Fora de faixa alta 5,0 V 4,75 V 0,25 V 0,0 V Fora normal de operação do sensor Fora de faixa baixa Fora de faixa alta, código de falha Fora de faixa baixa, código de falha O que é “Mudança de Estado de Código de Falha”? Mudança do estado de código de falha é o processo de criar o código de falha ‘oposto’ para diagnos- ticar sensores, chicotes e ECM’s; Entender a lógica da ‘mudança de estado do código de falha’ pode tornar o diagnóstico de falhas tão fácil quando desconectar um sensor ou remover do ECM o chicote do motor. 52 Diagnóstico do sensor da temperatura Diagnóstico do sensor da pressão + 5 VCC 47k 1.8k sinal fonte de + 5 VCC chicote retorno A/D ECM Faça a ligação do fio de sinal com o fio de retorno para criar um código de falha de tensão fora de faixa baixa nos sensores da temperatura. Faça a ligação do fio de sinal com o fio de retorno para criar um código de falha de tensão fora de faixa baixa nos sensores da temperatura. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 53 InTeRRUPTOReS Interruptor da pressão do óleo lubrificante Embora não tenha influência direta na determinação da injeção de combustível, o interruptor da pres- são do óleo lubrificante tem importante papel no contexto da confiabilidade do sistema. Encontra-se instalado no bloco do motor, na galeria principal do óleo lubrificante, em posição estratégica para essa verificação. Localizado na galeria do óleo do motor, o ECM usa este sensor para monitorar a pressão do óleo lubri- ficante na galeria principal do óleo do motor. Interruptor de um fio só, normalmente fechado e se abrirá quando a pressão estiver abaixo de 0,8 bar. INTERRUPTOR DE PRESSÃO NO ÓLEO LUBRIFICANTE 1 D37Sinal c O N ec TO R D ec m Após 3 ciclos de “sem pressão do óleo”, é informado um código de falha. INTERRUPTOR DA PRESSÃO NO ÓLEO LUBRIFICANTE 54 Interruptor do pedal da embreagem Localizado na caixa do pedal (pedaleira) e instalado na haste de acionamento do cilindro de embreagem, o interruptor tem como função informar ao ECM que o pedal de embreagem foi acionado. Para que a mesma, após receber este sinal, desative o piloto automático e corte a aceleração da tomada de força caso detecte abuso de embreagem. O interruptor de embreagem é o tipo simples, de circuito fechado. Com o pedal de embreagem em posição de repouso, o interruptor mantém o contato aberto. Ao ser aplicada a embreagem, o contato se fecha e o circuito passa a ter continuidade. 1 2 INTERRUPTOR SUPERIOR DA EMBREAGEM A3 A3 A5 A5 C29 C39 c O N ec TO R c ec m Desenvolvimento da Rede - Treinamento 55 Interruptor do pedal do freio Também localizado na pedaleira e instalado na haste de acionamento da válvula dupla do pedal, o interruptor tem como função informar ao ECM que o pedal de freio foi acionado, para que o piloto automático seja desativado. c O N ec TO R c ec m 56 FReIO mOTOR Para seu comando e funcionamento, o sistema do freio motor conta com: - Tecla de comando no painel de instrumentos; - Posição do pedal do acelerador; - Interruptor do pedal da embreagem; - Válvula pneumática tipo solenóide. O mecanismo do freio motor está localizado antes do catalisador, composto por: carcaça, válvula bor- boleta, eixo com haste e pistão atuador. O acionamento do pedal do acelerador e/ou o do pedal da embreagem interrompe a passagem de corrente elétrica, desaplicando o freio motor. Sem o acionamento dos pedais do acelerador e da embreagem, o circuito volta a ser fechado, ocorrendo a energização da válvula eletropneumática, dando passagem à pressão de ar que irá atuar no mecanismo do pistão. O pistão atuador aciona então a válvula borboleta para a posição fechada, restringindo a saída dos gases de escapamento e ocasionando uma contrapressão no interior dos cilindros do motor, aplicando o efeito freiomotor para reduzir a velocidade do veículo. c O N ec TO R c ec m c O N ec TO R c ec m Desenvolvimento da Rede - Treinamento 57 PIlOTO aUTOmÁTIcO Condição de funcionamento (veículo em velocidade acima de 48 Km/h) O piloto automático permite manter constantes as velocidades acima de 48 km/h, sem a necessidade de manter o pedal do acelerador pressionado. Para utilizar o piloto automático: - Ao acionar o Interruptor do piloto automático na posição de LIGADO, a luz indicadora do painel de instrumentos se acenderá; - Acelere até a velocidade desejada (acima de 48 km/h); - Pressione o botão de decremento no conjunto de interruptores do painel, assim o veículo manterá a velocidade programada. Para alterar a velocidade programada: - Para aumentar (incremento) ou diminuir (decremento) a velocidade de um veículo que já esteja com o piloto automático acionado, basta acionar o interruptor do piloto automático, localiza do no painel de instrumentos - seta para cima aumenta e seta para baixo diminui sua velocidade. 58 Obs.: A cada toque no Interruptor, para cima ou para baixo, haverá um aumento ou uma diminuição da velocidade de 5 em 5 Km/h. O comando do piloto automático será desativado se o pedal do freio ou o pedal da em- breagem forem pressionados, ou ainda quando a rotação estiver abaixo de 1.000 rpm. Porém, os dados permanecerão na memória enquanto de ignição estiver ligada. c O N ec TO R c ec m Desenvolvimento da Rede - Treinamento 59 Interruptor de 1ª e Marcha Ré Sistema de inibição ao movimento (VOLKSBUS): O ECM dos volksbus tem um sistema de proteção ao movimento, quando o motorista iniciar o movi- mento do carro em marcha diferente de 1ª ou ré, o pedal do acelerador é desabilitado, para proteção e durabilidade da embreagem. 60 SISTema ScR (RedUÇÃO caTalíTIca SeleTIva) A tecnologia SCR, sigla em inglês que significa Redução Catalítica Seletiva, promove a redução do teor de NOx contido nos gases de escape produzidos pela queima do combustível (combustão interna) dos motores de veículos movidos a diesel, por meio de um pós-tratamento químico desses gases. O processo baseia-se na utilização de um agente redutor, ARLA 32 - Agente Redutor Líquido de NOx Automotivo, uma solução aquosa, incolor, com conteúdo de 32,5% de ureia tecnicamente pura e 67,5% de água desmineralizada, conforme especificado na Instrução Normativa do IBAMA nº 23/ 2009. O ARLA 32 é injetado no sistema de escapamento do motor por meio de um bico dosador controlado por um módulo eletrônico, que monitora constantemente o sistema, bem como o volume de solução no reservatório. O agente ARLA 32 deve ser acondicionado em recipientes próprios e, ao abastecer o veículo, devem ser tomados todos os cuidados para que o produto não entre em contato com impurezas para que não haja comprometimento da qualidade da reação. Embora possa provocar corrosão em metais, o ARLA 32 não é tóxico nem tampouco inflamável e sua apresentação líquida é incolor. Por tratar-se de uma solução aquosa, o ARLA 32 congela quando exposto a temperaturas inferiores a -11 ºC. Mediante aquecimento, o ARLA 32 congelado voltará ao estado líquido, podendo ser utilizado normalmente. Por meio de adição de uma dosagem controlada do agente redutor ARLA 32 no sistema de tratamen- to de gases de escape, é possível transformar substâncias nocivas existentes nos gases de escape em substâncias inofensivas para o ambiente (nitrogênio e água). Veículos dotados da tecnologia SCR necessitam da adição do agente redutor para manter dentro dos limites legais os valores de emissão de gases especificados pela fase P7 do Proconve (Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores). O ARLA32 é um elemento químico composto de nitrogênio que se transformaem amônia quando aquecido. É usada em uma ampla variedade de indústrias. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 61 Fluxo do sistema O sistema de SCR tem quatro estágios principais: – Escorva; – Dosagem; – Purga; – Aquecimento. 62 estágio de escorva Depois que o sistema de SCR atinge uma determinada temperatura, o controlador comanda a unidade dosadora para iniciar o processo de escorva. A unidade dosadora retira o ARLA 32 do reservatório do sistema de pós-tratamento, pressuriza e o envia para a válvula dosadora. A válvula dosadora do ARLA 32 abre e fecha para eliminar o ar do sistema. Quando o sistema for capaz de criar pressão e tiver removido a maior parte das bolhas de ar das linhas do ARLA 32, o sistema de dosagem do ARLA 32 poderá iniciar o ciclo da dosagem. estágio de dosagem A válvula dosadora se abre e borrifa ARLA 32 no fluxo dos gases de escape todas as vezes que forem atingidos os limites do sistema de pós-tratamento, calibrados no ECM do motor. O ARLA 32, é então, quimicamente alterado pelo catalisador de SCR do sistema de pós-tratamento para limpar os gases de escape que prejudicam o meio ambiente. Enquanto o sistema de dosagem permanecer no estágio de dosagem, a unidade dosadora de fluido continua a funcionar independentemente de a válvula dosadora estar ou não borrifando ARLA 32. As taxas de dosagem do ARLA 32 dependem do ciclo de serviço do veículo. As taxas de dosagem não são necessariamente constantes para a maioria dos ciclos de serviço. A válvula dosadora do ARLA 32 libera a quantidade necessária no fluxo dos gases de escape. Qualquer quantidade do ARLA 32 não utilizada pela válvula dosadora retorna ao tanque de fluido. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 63 estágio de purga Quando o motorista desliga a chave de ignição (Kl 15), o sistema de dosagem é desligado, evitando que o ARLA 32 seja deixado no sistema e, sob temperaturas ambientes muito baixas, acabe congelando. A unidade dosadora do ARLA 32 produz um som característico de ativação e bombeamento quando se encontra no ciclo de purga. A unidade dosadora do ARLA 32 desliza sua válvula interna de retorno e provoca uma mudança na direção do fluxo do ARLA 32. A unidade dosadora do ARLA 32 retira todo o fluido da válvula dosadora e da linha de pressão e envia o ARLA 32 não utilizado de volta ao tanque. Nesse processo, a válvula dosadora do ARLA 32 se abre, eliminando o vácuo criado nas linhas para um processo de purga mais completo. Depois de concluído o processo de purga, a maior parte do sistema estará livre do ARLA 32. Se a fonte de alimentação principal do controlador do ARLA 32 for removida, via corte da bateria ou outro meio, antes do término do estágio de purga, será registrada uma falha interna no ECM. O contador de purga incompleta pode ser visualizado na ferramenta eletrônica de serviço INSITE™. 64 Estágio de aquecimento (somente veículos de exportação) O fluido de escape de diesel congela a -11 °C. Ao dar partida no motor em temperaturas ambientes muito baixas, o estágio de aquecimento será ativado. Se o sensor da temperatura do ar ambiente detectar que as condições ambientes estão abaixo de -4 °C, o controlador do ARLA 32 comandará o sistema de dosagem para entrar no modo de descongelamento. A unidade dosadora do ARLA 32 ativará seu aquecedor interno para descongelar qualquer quantidade do ARLA 32 restante em seu interior. Será comandado também o aquecimento das linhas por onde passa o do ARLA 32. Se a temperatura do tanque do ARLA 32 cair abaixo de -5°C [23°F], o controlador de fluido comandará a abertura da válvula de líquido de arrefecimento para o tanque do ARLA 32. O líquido de arrefecimento do motor fluirá através do tanque para descongelar o ARLA 32 congelado. Se a temperatura ambiente permanecer muito baixa depois da escorva do sistema, o controlador acionará um recurso de aquecimento de manutenção para evitar que o fluido congele novamente. Esse recurso ativará/desativará o aquecimento das linhas, do tanque e da unidade dosadora. c O N ec TO R a ec m - b O Sc H c O N ec TO R b ec m - b O Sc H Desenvolvimento da Rede - Treinamento 65 componente do sistema ScR de pós-tratamento para o motor cummins ISF · Tanque de ARLA 32; · Unidade de Controle de Dosagem (DCU); · Módulo de Suprimento; · Módulo de Dosagem; · Catalisador; · Sensor de NOx · Sensor da temperatura na entrada do catalisador; · Sensor da temperatura na saída do catalisador; · Sensor da temperatura do ARLA 32; - Sensor de Nível do ARLA 32. Tanque de fluído do ARLA 32 O tanque do ARLA 32 é projetado para armazenar o ARLA 32, monitorar e informar ao controlador de fluido o nível e a temperatura do tanque. Se o nível estiver muito baixo, será registrado um código de falha seguido de um despotenciamento. Se o tanque for abastecido com fluido incorreto, o sistema de pós-tratamento não funcionará corretamente. A operação com fluido incorreto vai gerar uma falha ativa e causará um despotenciamento. 66 Sensor de nível e temperatura do aRla 32 Instalado dentro do tanque do ARLA 32, informa com precisão ao módulo de controle a condição instantânea em que se encontra o nível e a temperatura do fluído para as devidas providências. Unidade de controle de Dosagem (DcU) A Unidade de Controle de Dosagem tem a função de controlar o Módulo dosador e o Módulo de suprimento, controla e monitora os estágios principais de escorva, dosagem, purga e aquecimento. Além disso, a Unidade de Controle de Dosagem controla qualquer aquecimento necessário para descongelar o sistema. Quaisquer falhas detectadas pela Unidade de Controle de Dosagem são informadas ao ECM via data link J1939 (rede CAN). 1 2 7 27 46 26 1 2 3 10 20 21 31 3 4 5 6 67 47 66 86 4 7 5 8 6 9 43 32 42 53 1 2 B A Desenvolvimento da Rede - Treinamento 67 alImeNTaÇÃO Unidade de controle de dosagem (DcU) - Temperatura de Operação Ambiente: -40 à +80 ºC - Tensão de Operação: 12 ou 24 V Características Eletrônicas: - 14 entradas analógicas - 4 entradas digitais - Mais de 15 saídas - 2 interfaces CAN O componente NÃO tem estratégia de dosagem!! É comandado pelo ECM!! Componente “Escravo” que possui seu próprio diagnóstico. 68 Unidade Dosadora O Módulo de suprimento é o elemento responsável pelo bombeamento do sistema de dosagem. Retira o ARLA 32 através de seu próprio pórtico de sucção e pressuriza o fluido. Em seguida, filtra o fluido que é então injetado no fluxo de escape através do pórtico da pressão. Qualquer quantidade não utilizada do ARLA 32 retorna para o tanque de fluido pelo do pórtico de retorno. Os principais componentes da unidade dosadora do ARLA 32 são: – Filtro (interno) da unidade dosadora de fluido e tampa do filtro; – Conector elétrico; – Pórtico de entrada; – Pórtico de retorno; – Pórtico de saída. O filtro do Módulo de suprimento requer manutenção periódica. Consulte o Manual do Proprietário e/ou o Manual de Operação e Manutenção do motor em questão para obter a programação de manutenção. Filtro (interno) da Unidade Dosadora Filtra o fluido de escape de diesel que entra na bomba dosadora para evitar obstrução do bico injetor da unidade dosadora. O elemento do filtro inclui anel ‘Oring’ de vedação equalizadora. Na instalação do anel ‘Oring’ use apenas água como meio de lubrificação/retenção. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 69 Unidade de suprimento de aRla 32 com aquecimento Motor da Bomba; Bomba de diafragma unidirecional; Vazão da bomba: 20 l/h / 9 bar; Motor da bombaacionado por sinal PWM; Para evitar danos, a bomba pode funcionar somente depois de descongelada a unidade de ARLA 32; Corrente máxima utilizada: 4A / 14 V. 70 Válvula de reversão Permite a purga com a bomba unidirecional. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 71 Injetor de aRla 32 O Módulo de dosagem possui internamente um controlador de fluido que injeta a quantidade correta do ARLA 32 no fluxo de escape. É fornecido líquido de arrefecimento para o Módulo de dosagem do ARLA 32 para mantê-lo arrefecida e operacional. INJETOR DE ARLA 32 2 1 2 1B32 B12 c O N ec TO R b ec m - b O Sc H 72 catalisador - sistema de pós-tratamento Também chamado de Processador dos Gases de Escape, ou EGP. Contém: – Difusor; – Catalisador com camada de revestimento de metal precioso; – Flanges de montagem para os sensores da temperatura de entrada e de saída; Manuseie com cuidado – o catalisador é de material cerâmico. Desenvolvimento da Rede - Treinamento 73 Sensor de NOx O sensor de NOx é um dispositivo Amperometric que fornece três sinais digitais de saída. Utiliza um elemento detector cerâmico - ZrO2 (dióxido de zircônio). O sensor “inteligente” de NOx é similar a um sensor lambda (sensor de oxigênio) de ampla faixa. Bombas eletroquímicas ajustam a concentração de oxigênio nas cavidades do elemento de transmissão. Com base em medições físicas, a unidade de controle eletrônico (processador do sensor de NOx) gera 3 sinais de saída (NOx, binário, linear). Uma câmara de óxido de zircônio é aquecida a 600° C. Essa câmara é alojada em uma cuba de metal com um furo para entrada dos gases de escape. A câmara de cristalino de ZrO2 bombeia O2 através da parede quando uma corrente é aplicada a ambos os lados da parede da câmara. Existem duas câmaras: – A primeira câmara é usada para remover o O2 presente nos gases de escape – O óxido de nitrogênio (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO2) passam, então, para a segunda câmara onde um revestimento de platina a 600° C separa o NO e o NO2 convertendo-os em nitrogênio (N2) e oxigênio (O2). O O2 é medido quando bombeado para fora. Se não houver presença de O2 então não há presença de NOx. 02 02 N02 N2 N02 NO NO Óxido de zircônio - ZrO2 A passagem de tensão através do fio faz o cristal de ZrO2 "bombear" o oxigênio para fora das câmaras Catalisador de platina para separar NO e NO2 em N e O2 Gás de Escape 74 Transmissão bidirecional de dados digitais O sensor de NOx fornece três sinais em paralelo: Sinal binário 1: Obtido medindo-se a tensão entre os eletrodos da bomba de referência e da bomba principal (tensão Nernstian). Sinal 1 de ampla faixa: – O gás de escape penetra na primeira cavidade e a célula de bombeamento principal controla a concentração de O2 em baixos teores de ppm (até dois dígitos) . – Nessa condição o NO não é decomposto, mas todos os gases ricos (contendo hidrocarbonetos líquidos), como HCs, CO e H2 serão oxidados. – A corrente de bombeamento resultante é proporcional ao sinal λ de ampla faixa. Sinal de NOx: – O gás de escape com menos oxigênio e sem gases ricos penetra na segunda câmara. – Na segunda câmara, a concentração de oxigênio é ainda mais reduzida para decompor o NOx em oxigênio e nitrogênio, usando a atividade catalítica de um eletrodo de medição. – Esse oxigênio “gerado” é medido como o sinal de NOx. Linha 15 INTERFACE A FUSÍVEL F6 - 10A F25 - 10A BUS CAM C6 C6 P-CAN H P-CAN L (Ver diagrama da Rede CAN) SENSOR DE NOx - FRENTE CHASSI P-CAN H P-CAN L C14 C15 C o n e c to r C E C M 2 3 4 1 + A52 A14 A15 c O N ec TO R a e c m - b O Sc H Operação do sistema - Airless eSPeRa Estado antes do sistema estar pronto para uso, estado estacionário checando erros que não resultem em um desligamento direto. Sem cONTROle De PReSSÃO O sistema pode iniciar o aquecimento mas não está liberado para checar o controle da pressão (des- congelando o sistema). Desenvolvimento da Rede - Treinamento 75 Sensores da temperatura (entrada e saída) – Dois termistores são instalados nas aberturas de entrada e saída do catalisador. – Esses sensores detectam níveis da temperatura das emissões que entram e saem do dispositivo de SCR. Sinal 1 2 Sinal 1 2 SENSOR TEMPERATURA NA ENTRADA DO CATALISADOR SENSOR TEMPERATURA NA SAÍDA DO CATALISADOR C17 C30 C18 _ c O N ec TO R c ec m 76 cONTROle De PReSSÃO Sistema pronto para uso/ ciclo fechado no controle de pressão. Sub estados: Recarga (reabastecimento), Elevação de Pressão, Ventilação, Modo (módulo) de Detec- ção, Controle de dosagem (aplicação). ReDUÇÃO De PReSSÃO Pressão do sistema é reduzida. FINal DO cIclO OU PROceSSO (eNceRRameNTO) Sistema é drenado e desligado, memória dos códigos de falhas ocorridas é escrita e não poderá ser apagada; eSPeRa Sem cONTROle De PReSSÃO ReabaSTecImeNTO OU RecaRGa Desenvolvimento da Rede - Treinamento 77 78 elevaÇÃO De PReSSÃO OU PReSSURIzaÇÃO cONTROle De DOSaGem Desenvolvimento da Rede - Treinamento 79 cONTROle e aPlIcaÇÃO Da DOSaGem ReDUÇÃO De PReSSÃO 80 eSvazIaNDO eSTabIlIzaNDO TemPeRaTURa aGUaRDaNDO PaRa DeSlIGaR Desenvolvimento da Rede - Treinamento 81 82 Reações químicas do sistema SCR 1a Etapa: Termólise do ARLA 32 para ácido iso-cianídrico e amônia (reator de decomposição). - Necessita calor e tempo. SISTema de emISSÕeS Ácido iso-cionídrico Amônia Uréia Tubo de decomposição Termólise Desenvolvimento da Rede - Treinamento 83 2ª Etapa: Hidrólise de ácido iso-cianídrico para amônia e gás carbônico CO2 (SCR Catalyst) - Necessita H2O; - Necessita de calor e tempo; - Feito dentro do catalisador. Hidrólise Água Dióxido de carbono Gás carbônico Ácido Iso-cianidrico SCR CATALYST 84 3ª Etapa: Redução de óxido de nitrogênio NO2 para a gás nitrogênio (N2) e vapor de água (H2O) - SCR Catalyst. - Necessita de calor e tempo; - Feito dentro do catalisador. Redução de NOx NOx SCR CATALYST Água Gás Nitrogênio Desenvolvimento da Rede - Treinamento 85 Manutenção do sistema SCR • Não há indicação de manutenção periódica para os componentes do sistema de pós-tratamento, exceto para o filtro de ar assistido (conforme mostrado anteriormente); • Catalisadores não são reparáveis ou substituíveis; • Não há recomendação de limpeza periódica para limpeza os componentes do sistema de pós-tratamento. Diagnóstico do sistema ScR • Qualquer falha será mostrada no painel; • Buscar o código de falha e seguir recomendação do manual de diagnóstico da literatura técnica ou descritivo do Insite; • Nova característica: se o motor ou o sistema de pós-tratamento apresentar problemas, o motor pode sofrer perda de potência que forçará o motorista a parar o veículo e reparar o problema. Sempre que for realizar manutenção na qual seja necessária de algum componente do sistema de tratamento do gás de escape, é imprescindível e inevitável a total limpeza. Pois a ureia cristaliza com muita facilidade, entupindo as galerias. Isto se aplica também à unidade dosadora. 86 O sistema de proteção do motor é realizado por meio do monitoramento da 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 seu funcionamento ou