23 - Sistemas_Injecção_Diesel

Sistemas de Injeção Diesel

Código: 1544 25 Horas

Paulo Jorge Sousa Fidalgo Nº15Formador: João Coimbra

Abril de 2013

Técnico de Mecatrónica Automóvel - Nível IVCurso EFA

UFCD: Sistemas de Injeção Diesel

SISTEMAS DE INJECÇÃO DIESEL

ÍndiceIntrodução...............................................................................................................................................................2

Sistema de injecção diesel.......................................................................................................................................3

Injecção indirecta.................................................................................................................................................4

Injecção directa....................................................................................................................................................4

Bomba Injectora...................................................................................................................................................4

Injector Bomba...................................................................................................................................................14

Common Rail System (CRS)................................................................................................................................15

Conclusão...............................................................................................................................................................19

1544 - Sistemas de injecção diesel

Código: 1544Carga Horária: 25 horas

Objectivos Identificar e caracterizar sistemas de alimentação diesel. Verificar sistemas de alimentação diesel.

Conteúdos Função do sistema de injecção diesel Princípio de funcionamento do sistema de injecção diesel Tipos de sistemas de injecção diesel Vantagens e desvantagens da alimentação diesel Injecção directa e injecção indirecta diesel Sistema de injecção Common-rail Circuitos de alimentação diesel Componentes de sistemas de alimentação diesel Bombas de injecção diesel Bombas de alta pressão de sistemas Common-rail Injectores bomba Injectores diesel Sistemas de pré-aquecimento Esquemas eléctricos dos sistemas de injecção diesel Tipos de medição de caudal ou massa de ar admitido Sensores Verificação de sistemas de injecção diesel

Abril 2013 Página 1 de 20 Paulo Fidalgo


IntroduçãoDesde a construção do primeiro motor Diesel, o principal problema tem sido o processo de injecção do combustível para a combustão ideal. As principais alterações, foram, primeiramente o advento da bomba rotativa em linha, desenvolvida por Robert Bosch em 1927, que permitiu aos motores alcançarem rotações mais elevadas e, consequentemente, mais potência. Depois, no decorrer da década de 80, surgiram os primeiros sistemas de gerenciamento electrónicos (EDC, de Electronic Diesel Control). O desenvolvimento dos sistemas EDC, embora trazendo consideráveis resultados, esbarrava na limitação mecânica dos sistemas em uso, que não podia prescindir de um meio de comprimir o óleo Diesel pela acção de um pistão comandado no instante adequado. Assim, mantinham-se os componentes básicos. O início, duração e término da injecção permaneciam acoplados à posição da cambota, uma vez que as bombas injectoras não permitiam variações, por serem accionadas por engrenagens conduzidas pela rotação do motor. Diferentemente dos motores do ciclo Otto, que já utilizavam a injecção electrónica de combustível e sistema de ignição transistorizado, independentes, os motores Diesel ainda esperavam por novas tecnologias.

O sistema diesel é usado em grande escala da frota automóvel, na maioria em veículos pesados, ligeiros de mercadorias e parte considerável de ligeiros de passageiros. Os sistemas de injecção de alta pressão como o sistema Common Rail, bombas injectoras e injectores bomba contribuíram de forma decisiva para o crescimento e desenvolvimento desta área automóvel pelas suas características de alto rendimento, baixos consumos, baixo ruído, baixas emissões de CO2 e algumas outras. O motor a diesel ou de ignição por compressão é de combustão interna inventado pelo engenheiro alemão Rudolf Diesel, Augsburg, Alemanha, quando aperfeiçoava máquinas a vapor. A criação do primeiro modelo do motor a diesel que funcionou de forma eficiente tem a data do dia 10 de Agosto de 1893. Para conseguir controlar tal reacção e movimentar uma máquina foi necessária uma infinidade de outros inventos, como bombas injectoras sincronizadas, elaborar sistemas de múltiplas engrenagens e outros acessórios controladores para que a pressão de liberação actuasse precisamente na passagem do êmbolo do pistão no ângulo de máxima compressão (PMS –Ponto morto superior).

Em 1994, a Bosch foi o primeiro fabricante a subministrar o sistema “Unit Injector System (UIS)” para veículos industriais. A Fiat foi a primeira marca a comercializar um automóvel com a nova tecnologia que se viria a chamar mais tarde “common rail”. Estreou-se em 1997 no Alfa Romeo 156 JTD, e no mesmo ano no Mercedes-Benz E 320 CDI. Tal sistema, aumentava a potência e o torque com redução do consumo e, por consequência, os níveis de emissões e abriu novas perspectivas para o futuro dos motores Diesel. Posteriormente, os direitos de fabricação deste sistema foram cedidos à Robert Bosch, que começou a equipar motores para a Mercedes Benz, BMW, Audi, Peugeot e Citroën (estes últimos denominam o sistema de HDI).O sistema da Bosch UIS foi comercializado pela primeira vez em veículos de passageiros no VW Passat TDI, em 1998. Em 2002, a Fiat apresentou ao mundo o Common-Rail com mais pressão a nível mundial - 1800 bar e ainda com 5 multiplas injecções com uma enorme precisão. O sistema está assim conforme a lei de gases europeia EURO4 com a vantagem de o conseguir sem filtros de partículas.CRDI ou "Common Rail Direct Injection" é uma sigla utilizada para denominação de um novíssimo e sofisticado sistema de injecção directa de combustível diesel sob alta pressão em motores de combustão interna, criado pela



Fiat italiana e, posteriormente, desenvolvido e patenteado pela Bosch alemã, que o licenciou para vários fabricantes mundiais de veículos automotores, como Mitsubishi, Hyundai, Ford, Mercedes-Benz, Kia e Nissan, entre outras.

Sistema de injecção diesel O princípio de funcionamento baseia-se na inflamação do combustível provocada pelo aumento da temperatura e pela compressão da mistura inflamável. No motor diesel injecta-se o combustível directamente no momento de máxima compressão (PMS – ponto morto superior) e a alta taxa de oxigénio faz com que o óleo se inflame, sem a necessidade da ignição eléctrica. O ar é admitido e comprimido no cilindro, atingindo temperaturas que variam de 700 a 900°C ao mesmo tempo em que se forma uma alta taxa de oxigénio, então no momento em que seria criada a centelha "no ponto morto superior" em um motor a gasolina, no diesel é injectado o combustível directamente na câmara de combustão, criando a combustão. Quando o tempo está frio, o ar ao ser comprimido poderá não atingir a temperatura suficiente (700 a 900°C) para a primeira ignição. Para esses obstáculos são incorporadas as velas de incandescência) cuja função é fazer com que os cilindros atinjam a temperatura desejada rapidamente. Porém, este problema está diminuído também em virtude do sistema de injecção electrónica directa e a maior rotação do motor de partida.Para que um motor a diesel funcione perfeitamente, o combustível deverá ser introduzido progressivamente na câmara de combustão na quantidade estequiometricamente correta (proporcionalidade entre débito de combustível e quantidade de ar admitida) e no momento exato ou “timing” (ponto de injeção APMS – Antes do ponto morto superior), seja no interior do cilindro (injeção direta no topo do pistão) ou via pré-câmara no cabeçote (injeção indireta), para que posteriormente essa massa gasosa (ar comprimido) sobre elevadíssima pressão e temperatura inicie espontaneamente a queima do combustível (auto ignição). A função de controle de dosificação que é realizada sob as condições de rotação e carga (esforço ao que o motor é submetido) do conjunto motriz, são de responsabilidade do conjunto bomba-regulador de rotação, sendo que este último efetua também o controle da rotação de marcha lenta, rotação máxima, débito na partida à frio e parada do motor, cabendo à bomba injetora a exclusividade do momento da injeção. Para conseguir este feito foram criadas as bombas injetoras, que consistem em um módulo ou equipamento que pode ser puramente mecânico, ou até mesmo eletrônico no caso dos motores atuais.Curiosidade - O tempo de injeção em um motor a diesel compacto utilizado em veículos leves está compreendido entre 1 (um) milésimo de segundo, com o volume unitário próximo a uma gota de combustível. Isso explica o alto rendimento quanto a performance entregada e a boa autonomia conseguida em comparação a outras fontes de energia.



Injecção indirecta Uma pequena parte da câmara de combustão chamada antecâmara (a), é separada da parte principal mediante um estreitamento. O combustível, que na sua totalidade é injectado na antecâmara mediante uma bomba dosificadora, com uma pressão elevada, dependendo do motor, inflama-se e queima parcialmente ali. A sobrepressão instantânea assim formada sopra a mistura inflamada com um efeito de pulverização e turbulência violentas através do "canal de disparo" até a câmara principal rica de ar. As paredes da antecâmara, sobretudo o ponto de impacto do jacto de combustível, são mantidas com a temperatura mais elevada possível, pois desta forma auxiliam na preparação e ignição do combustível. Embora tenha a vantagem de produzir menos componentes de gás de escape prejudiciais à saúde, produz maiores perdas de calor, devido a multiplicação de superfícies de permutação, o que resulta em maior consumo específico de combustível e é um processo pouco utilizado nos motores modernos...em franca extinção.

Injecção directaO combustível é injectado directamente sobre a cabeça do pistão mediante um bico injector, com um ou vários pequenos furos (diâmetros de 0,1 a 0,3 mm) direccionados segundo um ângulo apropriado. Funciona com pressões muito elevadas (poderá ultrapassar os 2000bar) para conseguir uma pulverização muito fina e uma distribuição adequada do combustível no ar de carburação. O jacto forma uma neblina composta de finas gotículas que normalmente se inflamam em primeiro lugar na proximidade da sua entrada. A formação da mistura é acelerada e melhorada quando o ar de carburação executa um movimento rápido em relação à névoa do combustível. Com isto o movimento circular e turbulento do ar se produz de várias formas já com o processo de sucção ou com a compressão. A maioria dos motores modernos utilizam o processo de injecção directa de combustível, em virtude do seu melhor rendimento térmico.

Bomba Injectora É um sub-sistema de alimentação dos motores diesel situada entre o circuito de alta pressão e o de baixa pressão. Começou a ser utilizada nos automóveis Volkswagen TDI e seu desenvolvimento a cargo do grupo Bosch. É um sistema de bombeamento mecânico a pistões que funciona imerso e lubrificado no próprio óleo combustível, sendo desnecessário grandes ajustes. Gera alta pressão na agulha do bico vencendo a contrapressão do ar no interior do cilindro já comprimido. No tempo de compressão em que o pistão encontra-se 6º antes do ponto morto superior, uma quantidade predeterminada de combustível é pulverizada. As molas que pressionam as válvulas fechadas cedem “sob pressão” à passagem do combustível, retido no bico injetor, que entra atomizado. Vantagens:

comportamento mais desportivo para o motor diesel arranque instantâneo muito baixo consumo, mesmo comparado com

o common-railDesvantagens:

menor rendimento que o sistema comon-rail maior ruído de funcionamento mais poluente que os common-rail



Bomba injectora em linha - envia o

combustível sob pressão para cada injector em quantidades reguladas conforme a aceleração do motor e no momento certo. Constituída por: corpo da bomba com cárter, janela de visita e colector de alimentação. No cárter encontra-se o veio de excêntricos da bomba, a bomba de alimentação e os impulsores. Na janela de visita tem a régua cremalheira e os elementos de bomba que são constituídos por cilindro, êmbolo e camisa com sector dentado. No colector de alimentação estão as válvulas de retenção e no extremo da régua cremalheira está o regulador automático de velocidade.

Elemento - As bombas injetoras em linha utilizam um elemento para cada cilindro do motor. Os elementos são constituídos de cilindro e pistão. O pistão dentro do cilindro veda completamente devido a sua elevada precisão de usinagem, sem ser necessária a utilização de dispositivos adicionais, como por exemplo guarnições e anéis o'ring. Para obter tamanha precisão, as tolerâncias mecânicas do cilindro e pistão estão ao redor de 0,2 µm (mícron). Para ter uma idéia mais precisa dessa dimensão, um fio de cabelo humano mede ao redor de 60 µm de diâmetro. Ou seja, a medida entre cilindro e pistão é 300 vezes inferior à grossura de um fio de cabelo. O curso de cada pistão é fixo. No entanto, a quantidade de combustível se modifica através do movimento giratório do pistão, produzido pela coroa dentada, acionada pela cremalheira. Quando o pistão gira, através da ranhura, o volume de combustível injetado é modificado, conforme as exigências do motor.Válvula de pressão - está instalada sobre o elemento e sua função é permitir a passagem de combustível do elemento em direção à tubulação de pressão. Quando o motor é desligado, a válvula fecha para impedir o retorno de combustível ao interior da bomba, mantendo a tubulação cheia (o que facilita a partida seguinte). É um componente de muita precisão, que se desgasta com o uso. Os problemas com este componente causam demora no arranque do motor, prejudicando a bateria e o motor de partida.As bombas injetoras, rotativas ou em linha, para que funcionem, são instaladas no motor sincronizadas com os movimentos da árvore de manivelas. Ao processo de instalação da bomba injetora no motor dá-se o nome de calagem da bomba. Cada fabricante de motor adota, segundo o projeto de cada modelo que produz, um processo para a calagem da bomba injetora. Na maioria dos casos, a coincidência de marcas existentes na engrenagem de acionamento da bomba com as marcas existentes na engrenagem acionadora é suficiente para que a bomba funcione corretamente. Em qualquer caso, porém, é absolutamente necessário consultar a documentação técnica fornecida pelo fabricante, sempre que se for instalar uma bomba injetora, pois os procedimentos são diferentes para cada caso. A



dosagem do combustível é feita pela posição da cremalheira, conectada ao acelerador por meio do governador de rotações.

Dosagem do combustível. Com o mesmo deslocamento vertical, o pistão injeta mais ou menos combustível em função da sua posição. O que muda é o tempo final de débito.



Bomba de injecção rotativa - permite um rápido funcionamento e dimensões inferiores às

bombas de injecção em linha, geralmente utilizadas nos motores Diesel de baixa potência específica e para automóveis, pois as bombas injectoras rotativas possuem capacidade volumétrica de injecção menor que as bombas em linha. A distribuição do combustível efectua-se a partir de êmbolos de movimento alternado que distribuem o combustível para cada um dos injectores do motor através de um distribuidor. As suas peças são lubrificadas pelo próprio combustível que segue para os injectores. A distribuição do combustível é feita pela deslocação dos dois êmbolos opostos, situados numa sede disposta transversalmente no interior do elemento fixo - cabeça hidráulica. Este conjunto do rotor e a cabeça hidráulica constituem o distribuidor da bomba. Os êmbolos opostos são accionados pelos excêntricos que estão no alojamento do corpo onde se movimenta o rotor. Normalmente no alojamento do corpo da bomba existe o número de excêntricos igual ao número de cilindros do motor. Quando no movimento do rotor os êmbolos opostos são accionados pelos excêntricos, enviam o combustível sob alta pressão para os canais que fazem parte do distribuidor que coincidem nos intervalos bem definidos com orifícios existentes na cabeça hidráulica para alimentar cada um dos injectores.A bomba em linha possui as saídas dispostas em linha e a colocação dos tubos de pressão é sequencial. As bombas distribuidoras demandam cuidados na hora de encaixar os tubos de pressão, pois deve-se verificar a saída que vai para o primeiro cilindro do motor, e depois, identificar o sentido de giro da bomba. Os tubos devem ser encaixados nessa ordem. É importante lembrar que cada motor tem a sua sequência.Os bicos injetores são componentes de extrema precisão, responsáveis por pulverizar finamente o combustível na câmara de combustão do motor. Quanto melhor for a pulverização, maior será o rendimento do motor. Em consequência, se obtém mais economia de combustível com menor emissão de gases poluentes. Os modernos motores diesel estão equipados com bicos injetores que devem injetar combustível sob pressões e temperaturas elevadas, tudo para que o veículo obtenha a maior potência possível. A combustão deve ser o mais completa possível, para que os gases não contaminem o ar. Os porta-injetores são dispositivos que alojam os bicos injetores nos motores diesel. Cada cilindro do motor precisa de um porta-injetor. Além de manter o bico injetor no cilindro, ele também se encarrega de levar o combustível diesel da tubulação ao bico injetor, permitindo que ocorra a injeção.Porta-injetor e Bico injetor. A agulha do bico b que fecha com o auxílio de uma forte mola a, é levantada pela elevada pressão do combustível bombeado em c. d = linha de pressão; e = parafuso de ajuste para a regulação da pressão de injeção; f = linha de retorno do combustível utilizado para lubrificação e refrigeração do bico injetor.Os tubos são responsáveis pela condução do combustível diesel da bomba aos porta-injetores, sob elevada pressão. A passagem do combustível pelo interior do tubo, sob pressões de injeção, pode produzir um fenômeno que se conhece por cavitação, produzido pelas bolhas de ar no interior da tubulação.Regulação da velocidade: a rotação de trabalho do motor Diesel depende da quantidade de combustível injetada e da carga aplicada à árvore de manivelas (potência fornecida à



máquina acionada). Também é necessário limitar a rotação máxima de trabalho do motor, em função da velocidade média do pistão (cm= s n / 30), que não deve induzir esforços que superem os limites de resistência dos materiais, bem como da velocidade de abertura e fechamento das válvulas de admissão e escapamento, que a partir de determinados valores de rotação do motor, começam a produzir efeitos indesejáveis. Nas altas velocidades, começa haver dificuldade no enchimento dos cilindros, devido ao aumento das perdas de carga e a inércia da massa de ar, fazendo cair o rendimento volumétrico.Como a quantidade de combustível injetada é dosada pela bomba injetora, por meio da variação de débito controlada pelo mecanismo de aceleração, limita-se a quantidade máxima de combustível que pode ser injetada. Dependendo do tipo de motor, essa limitação é feita por um batente do acelerador, que não permite acelerar o motor além daquele ponto. O mecanismo de aceleração, por si só, não é capaz de controlar a rotação do motor quando ela tende a cair com o aumento da carga ou a aumentar com a redução da mesma carga. É necessário então outro dispositivo que assegure controle da dosagem de combustível em função das solicitações da carga. Na maioria dos motores, este dispositivo é constituído por um conjunto de contrapesos girantes, que por ação da força centrífuga, atua no mecanismo de aceleração de modo a permitir o suprimento de combustível sem variações bruscas e respondendo de forma suave às solicitações da carga. Conhecidos como reguladores ou governadores de rotações, são utilizados em todos os motores Diesel e, dependendo da aplicação, como visto no início deste trabalho, tem características distintas e bem definidas. No caso específico dos motores para grupos Diesel-geradores, a regulação da velocidade é um item particularmente crítico, uma vez que a freqüência da tensão gerada no alternador necessita ser mantida constante, ou seja, o motor Diesel deve operar em rotação constante, independente das solicitações da carga. Isto significa que a cada aparelho elétrico que se liga ou desliga, o governador deve corrigir a quantidade de combustível injetada, sem permitir variações da RPM, o que é quase impossível, dado o tempo necessário para que as correções se efetivem. Para solucionar o problema, existem três tipos básicos de governadores isócronos.

Distribuidores mecânicos : Constituídos por um sistema de contrapesos, molas e articulações, atuam no mecanismo de aceleração aumentando ou diminuindo o débito de combustível sempre que a rotação se afasta do valor regulado, em geral, 1800 RPM. Tem tempo de resposta considerado longo e permitem oscilações em torno do valor regulado. Dependendo da carga que for aplicada bruscamente, permitem quedas acentuadas da RPM e, na recuperação, permitem ultrapassar o valor regulado para, em seguida, efetuar nova correção de menor grau. São mais baratos e utilizados em grupos Diesel-geradores que alimentam equipamentos pouco sensíveis às variações de frequência. Tem precisão de regulação em torno de 3%, podendo chegar até 1,5%. O tipo mais comum, utilizado em grande número de motores equipados com bombas injetores Bosch em linha, é o governador Bosch modelo RSV. Distribuidores hidráulicos : de maior precisão que os governadores mecânicos, podem ser acionados pelo motor Diesel independentemente da bomba injetora e atuam sobre a alavanca de aceleração da bomba, exercendo a função que seria do pedal do acelerador do veículo. São constituídos por um sistema de contrapesos girantes, que fazem o papel de sensor de rotação e uma pequena bomba hidráulica para produzir a pressão de óleo necessária ao acionamento. As variações de rotação "sentidas" pelos contrapesos são transformadas em



vazão e pressão de óleo para alimentar um pequeno cilindro ligado à haste de aceleração da bomba. Por serem caros e necessitarem de um arranjo especial para montagem no motor, são pouco utilizados.

Distribuidores eletrônicos : Atualmente estão sendo utilizados em maior escala, dado o custo, que vem se reduzindo nos últimos anos. Oferecem a melhor precisão de regulação que se pode conseguir e são constituídos por três elementos básicos:

1) – Pick-up magnético, que exerce a função de sensor de RPM; 2) – Regulador electrónico, propriamente dito (ou unidade de controle) e 3) – Atuador. A construção pode variar, conforme o fabricante, mas todos funcionam segundo os mesmos princípios. O pick-up magnético é uma bobina enrolada sobre um núcleo ferromagnético e instalado na carcaça do volante, com a proximidade adequada dos dentes da cremalheira. Com o motor em funcionamento, cada dente da cremalheira, ao passar próximo ao pick-up magnético, induz um pulso de corrente elétrica que é captado pelo regulador. A quantidade de pulsos por segundo (freqüência) é comparada, pelo regulador, com o valor padrão ajustado. Se houver diferença, o regulador altera o fluxo de corrente enviada para o atuador, que efetua as correções do débito de combustível, para mais ou para menos, conforme necessidade. Há atuadores que trabalham ligados à haste de aceleração da bomba injetora, como nos governadores hidráulicos e outros que são instalados no interior da bomba e atuam diretamente sobre o fluxo de combustível. Os atuadores externos mais conhecidos são os fabricados pela Woodward, (governadores modelo EPG) e os internos são os utilizados nos motores Cummins (governador EFC).

Distribuidores DigitaisOs governadores digitais utilizados atualmente, embora possam oferecer recurso de comunicação via porta serial e funções de controle PID (Proportional Integral Derivate), dependem de um atuador analógico para comandar as correções de RPM do motor, o que os torna iguais, em termos de resultados, aos governadores eletrônicos analógicos. Nos grupos geradores, assim como em outras aplicações, a variação de RPM é função da variação da carga e o tempo de correção também é proporcional à intensidade da mesma variação. No caso do veículo que sobe uma ladeira, o motorista aciona o pedal do acelerador para manter a rotação e vencer a subida. Nos grupos geradores, quem aciona o acelerador é o governador de rotações.Os governadores são ditos isócronos quando asseguram rotação constante entre vazio e plena carga, corrigindo no menor tempo possível as variações de RPM. Por mais isócronos que possam ser, não podem corrigir instantaneamente as variações de rotação do motor, devido à inércia natural do sistema. É necessário, primeiro, constatar que houve uma variação de RPM para, em seguida, efetuar a correção.O tempo de resposta é ajustado até um limite mínimo, a partir do qual o funcionamento do motor se torna instável, por excesso de sensibilidade. Neste ponto, é necessário retroceder um pouco até que a rotação se estabilize. Uma vez obtido o melhor tempo de resposta, a quantidade de RPM que pode variar dentro deste tempo depende da solicitação da carga. Uma grande variação brusca na carga induz uma variação proporcional da RPM. Além da sensibilidade, é necessário ajustar o valor máximo que se pode permitir de queda ou de aumento de RPM, entre vazio e plena carga, que nem sempre pode ser zero RPM. Esta



variação é conhecida como droop e é necessária, especialmente para grupos geradores que operam em paralelo (mais de um grupo Diesel-gerador alimentando a mesma carga).Todos os governadores de rotação, atualmente, ajustam a quantidade de combustível por meios mecânicos. Utiliza-se sempre um dispositivo atuador, que nos governadores electrónicos é acionado eletricamente, para fazer variar a quantidade de combustível injetada e corrigir a rotação para o valor nominal.

CARACTERÍSTICAS DE REGULAÇÃO

O problema de manter constante a velocidade do motor é o mesmo de qualquer sistema submetido a um controle para correcção.

No grupo gerador, teríamos:

DiagnósticosAntes de retirar a bomba do motor, verificar onde está o problema. Sintomas como falha e oscilação no funcionamento do motor, ruídos fortes (como se estivesse serrando), variação de rotação, excesso de fumo e aumento no consumo de combustível podem indicar possíveis avarias no sistema.No entanto, é preciso verificar outros componentes, para evitar que a bomba injetora seja retirada sem haver necessidade. “Pergunte para seu cliente se ele notou a perda de rendimento ou alteração da fumaça do veículo após abastecimento. Verifique se os filtros de combustível e de ar estão em ordem, inspecione se há vazamento de combustítvel.A pressão dos injetores deve estar de acordo com a tabela de aplicação, assim como a taxa de compressão e o ponto estático do motor. Verifique se o turbo, o intercooler e a regulagem de válvulas estão dentro dos padrões. Cheque também se o motor apresenta bloqueio no início de injeção.Manutenção preventivaA troca dos filtros dentro do prazo estipulado, a purga do sistema para verificar se existe água e evitar deixar que o veículo ande com pouco combustível no tanque são cuidados imprescindíveis para a vida útil do sistema de injeção. Procure postos de confiança, pois combustível de má qualidade ou contaminado pode danificar, além do sistema, o motor.A intervenção no sistema deve ser de acordo com o manual do proprietário. Esse procedimento pode incluir a limpeza dos bicos e o ajuste do início de injeção e da pressão de abertura do bico. Ao inspeccionar a bomba injetora, deve-se verificar o volume de injeção nos vários regimes de trabalho do motor como marcha lenta, limite de rotação, ajuste do plena carga. O tanque de combustível também merece uma atenção periódica: verifique se há água em seu interior e, caso o resultado seja positivo, faça a drenagem do sistema. Observe o líquido no decantador do filtro

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(um copo de sedimentação). Presença de água no sistema, geralmente, apresenta uma fumaça de cor branca durante funcionamento do motor, esta também ocasiona danos sérios ao sistema de injeção e a lubricidade do diesel é comprometida.



Desmontagem e montagem

Um dos primeiros itens que o profissional deve saber ao instalar uma bomba é identificar a frente da peça, que é o lado oposto da haste de regulação. Para saber qual o modelo da bomba, fique atento à placa de identificação do fabricante com as informações necessárias.

1) Remova as tubulações e o solenóide de corte de combustível. Depois, localize o Ponto Morto Superior (PMS) no cilindro 1 e trave-o com o pino de trava (pin lock). O mecânico deve empurrar o pino de sincronização dentro do comando, girando lentamente a cambota. Obs.: Não esqueça de afastar o pino depois que encontrar o PMS.

2) Remova a tampa de acesso, a porca e a arruela da engrenagem acionadora da bomba. Com o auxílio do sacador T solte a engrenagem do eixo da bomba. 3) Algumas bombas têm suporte de fixação e é preciso retirá-lo. Trave a bomba antes de removê-la, retirando o pino de sincronização e invertendo a sua posição. Obs.: Coloque um aviso para mostrar que a bomba está travada, evitando que alguém vire o eixo e quebre o pino ou o próprio eixo, danificando o equipamento.4) Tire a tubulação de alta pressão. Todos os orifícios devem ser vedados para impedir que entre impurezas na peça.5) Solte as porcas de fixação com ferramentas adequadas, pois o acesso aos parafusos é difícil, e por fim retire a bomba injetora.Atenção:• O reparador deve devolver a bomba lacrada para o mecânico, com o ponto de bomba ajustado na bancada de testes.• Certificar que na montagem o motor está em PMS.• Com um pano humedecido em um dissolvente que não contenha água ou corrosivos para as borrachas, limpe bem a engrenagem acionadora e o eixo da bomba para dar aderência e não sair fora do ponto.• A regulação da bomba deve ser feita por especialistas, seguindo os parâmetros da bancada de testes.• O corte de óleo deve ser realizado com a ajuda de uma bomba elétrica.Protocolo de medição• Colocar a bomba para funcionar em uma bancada de testes.• Conferir o início de débito, que depende do motor.• Conferir o volume injetado em todas as faixas de rotação e em cada saída da bomba.• Efetuar o teste de marcha lenta, limite de rotação e teste de pressão do LDA com e sem pressão de carga.• Conferir o tubo de teste da bancada e o porta injetor.Na bancada são realizados:• Teste de início de débito



• Teste com o relógio comparador: precisão de 0,01 mm que deve ser usado no ajuste das chapas que sustentam as flanges do elemento.• Escala de grau: serve para verificar se a bomba está acelerando o que devia: os valores dependem do modelo do motor• Teste para reconhecer a posição do acelerador.• Posição do modelo do regulador• Regulação da haste de regulação, com comparador.• Verificar a marcha lenta – por meio do parafuso do batente do acelerador.• Teste de regulador: cursos e posição da luva, certeza que o regulador da bomba está dentro dos parâmetros (fazer a regulação para ajuste da luva).• Teste de plena carga.

É absolutamente necessário consultar a documentação técnica fornecida pelo fabricante, sempre que se for instalar uma bomba injetora, pois os procedimentos são diferentes para cada caso. Qualquer falha neste processo implicara na injeção fora do tempo correto o que pode provocar:1. Falha de funcionamento.2. Fumaça.3. Produção de carbono pela queima do combustível.4. Desgaste prematuro dos cilindros.Procedimentos para instalar a bomba injetora e encontrar osincronismo

1) Retirar o pino de acionamento da bomba alimentadora. Encaixe a bomba em seu alojamento, com atenção para a posição da chaveta.

2) Encoste a bomba totalmente em direção ao bloco do motor, aperte levemente um dos parafusos, solte e retire o parafuso

central na parte traseira da bomba injetora.3) Instalar um comparador.

4) Antes de efetuar o sincronismo, posicione o motor no PMS, com o cilindro do lado da polia no tempo de compressão. Verifique a descrição da plaqueta de

identificação para saber qual é o ponto de bomba.5) Solte a porca e mova a bomba, desencostando-a do motor até obter o valor correspondente indicado na plaqueta do motor. Esse é o ponto de bomba.



Injector Bomba No sistema de injector bomba, cada cilindro do motor tem um injector individual. O pulverizador integrado no injector, injecta directamente para a câmara de combustão. Permite uma injecção precisa com durações de injecção variáveis. O eixo de excêntricos do motor por de cima dos injectores, cria a pressão ao activar um pequeno pistão dentro de cada injector bomba. Cada excêntrico está formado para que a alta pressão do combustível se crie o antes possível da câmara de êmbolos por de baixo do pistão. Uma válvula magnética de resposta rápida, controlada electronicamente, determina o início e fim da injecção controlando assim o tempo e dosagem da mesma. Todo o sistema é montado na cabeça do motor e não é necessário toda a tubagem de distribuição convencional. Com este sistema se podem realizar prestações de até 2200 bares, dependendo das rotações do motor. Sistema com alta pressão de injecção, grande eficiência com combustão excelente e mais alto rendimento, a rotações baixas um elevado binário, baixo consumo e baixas emissões de ruídos e gases poluentes. Porém, não tem um funcionamento tão suave como motores equipados com o sistema “Common Rail”.

No sistema UPS, para cada cilindro, há uma bomba de alta pressão conectada diretamente a seu porta-injetor. Essa bomba é acionada pelo eixo de comando do motor, comprimindo o combustível. A unidade de comando aciona eletronicamente a válvula eletromagnética, que libera a passagem de combustível sob alta pressão ao bico injetor. O comando eletrônico, que determina a quantidade e o tempo de injeção, é precisamente calculado para cada condição de rotação e carga, assegurando o melhor funcionamento do motor.

O sistema UIS integra a bomba de alta pressão e o injetor em uma só unidade compacta para cada cilindro do motor. O UIS substitui o conjunto porta-injetor dos sistemas convencionais, dispensando o uso das tubulações de alta pressão, o que possibilita atingir elevados valores de pressão.Cada unidade injetora está instalada no cabeçote do motor e realiza a injeção de combustível diretamente em cada cilindro. A injeção é controlada por meio de uma válvula eletromagnética de acionamento rápido. Essa válvula é controlada pela unidade eletrônica de comando, que determina o melhor momento e o volume adequado de combustível que será injetado para cada condição de funcionamento do motor. A unidade de comando utiliza as informações obtidas dos diversos sensores instalados no motor, proporcionando um funcionamento eficiente e seguro, que inclui funções de diagnose do sistema.



Common Rail System (CRS). No Sistema Common Rail, o combustível para todos os cilindros está armazenado numa régua comum distribuidora (common rail) sob alta pressão até 2000 bar. Válvulas magnéticas de alto rendimento controlam electronicamente os tempos de injecção e a duração da injecção para cada cilindro. Há duas grandes diferenças entre o Common Rail e os outros sistemas de injecção. Uma é a separação funcional da geração de pressão e a combustão. Outra é a possibilidade de uma injecção múltipla por cada ciclo de trabalho. Divide-se em uma injecção previa para que o motor rode com suavidade, uma injecção principal para a melhor elevação da potencia e uma injecção posterior para reduzir as emissões. Com o desenvolvimento, as válvulas magnéticas convencionais deram lugar aos injectores piezoelectricos de novo desenho. Estes trabalham até cinco vezes mais rápido e permitem um desenho de fabrico da injecção ainda mais livre com injecções previas e posteriores. Estes novos injectores piezoeléctricos que equipam o sistema da 3ª geração, especialmente rápidos, cortam as emissões em mais 20% e o consumo de combustível em mais 3%, enquanto também reduzem o ruído do motor.

O sistema de injecção de pressão modulada "Common Rail" para motores de injecção directa abre novas perspectivas:• Ampla área de aplicação (para veículos de passeio e utilitários leves com potência de até 30kw/ cilindro, para utilitários pesados chegando até a locomotivas e navios com potência de até 200kw / cilindro);• Alta pressão de injecção de até cerca de 2000 bar;• Início de injecção variável;• Possibilidade de pré-injecção, injecção principal e pós-injecção;• Volume de injecção, pressão no "Rail" e início da injecção adaptados a cada regime de funcionamento;• Pequenas tolerâncias e alta precisão durante toda a vida útil.

Funcionamento - A bomba de alta pressão faz chegar o combustível a um acumulador de alta pressão, o Rail. Aí está o combustível permanentemente disponível com uma pressão adaptada ao estado do serviço para ser injectado. Em cada cilindro do motor encontra-se um injector com uma válvula magnética integrada ou um actuador peizoelectrico. A abertura e fecho da válvula ou do actuador determinam o inicio e a quantidade de que se injecta. A intenção do condutor transmite-se através do acelerador. A unidade de controle regista a



intenção do condutor e o estado do serviço. Calcula com esses dados característicos a pressão necessárias para o combustível, a duração da injecção, ou seja, a quantidade e o momento de injecção. A pressão do combustível, início e fim da injeção são precisamente calculados pela unidade de comando a partir de informações obtidas dos diversos sensores instalados no motor, o que proporciona excelente desempenho, baixo ruído e a mínima emissão de gases poluentes.

Bomba de engrenagens - está fixada à bomba de alta pressão e tem como objectivo elevar para 2.5 bar 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. Devido a elevada pressão do sistema, as tubulações de alta pressão não devem ser desapertadas com o motor em funcionamento, sob o risco de acidente e danificação de componentes.

Bomba de alta pressão - Bomba radial de três pistões, instalada na carcaça do conjunto de engrenagens, que recebe o óleo diesel do circuito de baixa pressão e o comprime a altas pressões, sendo que o fluxo de óleo é definido pela válvula reguladora de fluxo, que é comandada pela caixa de comando. É lubrificada com o próprio óleo diesel do sistema.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.

Admissão: Quando o 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.



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).

Rail ou acumulador de pressão - É basicamente um tubo forjado com conexões roscadas, sendo que uma é a conexão de óleo que vêm da bomba e as restantes (a quantidade de conexões depende do número de cilindros do motor) são para a transferência de óleo pressurizado para os injetores. Além disso o rail é equipado com o sensor de pressão do sistema e com uma válvula de segurança que limita a pressão no sistema.

Tubos de alta pressão - tubos de aço especial que conectam a bomba CP ao Rail (acumulador de pressão) e o Rail aos injetores. O chip da Speedy Motors é conectado diretamente ao sensor do sistema common rail, alterando os sinais de controle do sistema de injeção (caixa de comando), sem a necessidade de modificar qualquer parâmetro da configuração original do veículo.

Função dos injectores do sistema Common Rail - Têm a mesma função que os bicos perfurados e seus suportes da injecção convencional. Os seus componentes são: bico perfurado, sistema servo-hidráulico, válvula magnética e actuador. As forças necessárias para abrir e fechar a agulha dos bicos não se pode criar com uma só válvula magnética. Por isso, a agulha do bico se regula indirectamente através de um sistema de amplificação da força. Quando a válvula magnética está fechada há a mesma pressão em todo o volume da câmara como num Rail. Através da abertura da válvula magnética passa o combustível da câmara de regulação da válvula ao conduto de retorno de combustível. O sistema de restrição de entrada, evita a compensação total da pressão. A pressão na câmara de regulação da válvula baixa. A sobrepressão do volume da câmara pressiona a agulha do bico contra a mola do bico e começa o processo de injecção. A válvula magnética já não se encontra direccionada e fecha a abertura para o retorno do combustível. Com a pressão na câmara de regulação da válvula aumenta a força que exerce pressão sobre o pistão regulador. Dessa maneira fecha-se a agulha do bico e o processo de injecção finaliza.

Controlo da injecção - A Bosch foi a primeira empresa a apresentar este sistema em 1986. Todas as funções de regulação e controlo se reúnem num módulo de controlo. Conectado a este está o sistema de injecção e uma grande quantidade de sensores. Um módulo recebe em tempo real os dados dos sensores de temperatura do refrigerante, do combustível, e do ar de admissão, assim como o numero de rotações actuais do motor, posição do acelerador e sobre o volume de ar aspirado. O sensor de rotação do eixo de comando, determina, com o auxílio do efeito "Hall", se o cilindro se encontra no PMS da combustão ou da troca de gás. Um potenciómetro na função de sensor do pedal do acelerador, informa através de um sinal eléctrico à unidade de comando, com que força o condutor accionou o pedal (aceleração).O medidor de massa de ar informa á unidade de comando qual a massa de ar actualmente disponível para assegurar uma combustão possivelmente completa. Havendo um



turbocompressor, actua ainda o sensor que regista a pressão de carga, com base nos valores dos sensores de temperatura do agente de refrigeração e de temperatura do ar. De acordo com cada veículo são conduzidos ainda outros sensores e cabos de dados até a unidade de comando para fazer cumprir as crescentes exigências de segurança e de conforto.

Common Rail e o EDC - Com esses valores o EDC calcula o melhor processo de injecção possível. O EDC é a condição necessária para controlar uma série de outros sistemas com os que se pode incrementar o conforto dos motores diesel e reduzir as emissões e o consumo. Aqui, cabe mencionar, entre outros, o acelerador electrónico, a regulação automática da velocidade, e a regulação do numero de rotações no ralenti a um valor constante. O EDC também permite realizar diagnósticos a bordo, assim como também fazer o intercambio de informação com computadores de bordo, como por exemplo a gestão das transmissões automáticas modernas. Isto garante que o motor trabalhe sempre no âmbito de menor consumo e permite a alteração dinâmica da velocidade engrenada na caixa de velocidades.

A Bosch tem também um sistema de gestão do motor que pode desconectar individualmente os cilindros para reduzir o consumo e as emissões. Esses cilindros não recebem combustível (e não se efectuam ignições em motores a gasolina). As válvulas de entrada e de saída estão fechadas para que não se produzam perdas por variação de carga. A desconexão do cilindro realiza-se através do software no modulo de controlo do motor (Di-, NG-, Motronic o Electronic Diesel Control (EDC)).

Fabricantes - Para injecção diesel a Robert-Bosch e a Denso são talvez os mais importantes lideres no mercado automóvel destes componentes. A Robert-Bosch, Alemã, mostra ser bastante eficiente nesta área automóvel com a sua 3ª geração dos sistemas Common Rail que permitem uma pressão de 2000 bares. Na internet se consegue obter informação nas mais variadas línguas inclusive português. A Denso, Japonesa, fabrica também este tipo de sistemas, mas está um pouco atrás em tecnologia em relação à Robert-Bosch no que diz respeito à Injecção Diesel. A Bosch em Portugal é uma filial do Grupo Bosch, uma das maiores sociedades industriais privadas a nível mundial.



ConclusãoCom este trabalho pode-se concluir que existem neste momento dois grandes tipos de sistemas de injecção diesel: injector bomba e o sistema Common Rail com maiores pressões, eficiência e prestação, deixando para trás as tradicionais bombas injectoras . Ambos são sistemas muito eficazes, de baixo consumo e rendimento alto. Porém à uma tendência a usar cada vez mais o Common Rail por algumas razões: a separação funcional da geração de pressão e a injecção, dando uma margem de manobra muito maior para o controlo e a possibilidade de uma injecção múltipla por cada ciclo de trabalho, que permite conciliar um movimento suave do motor e grande potência. Também os sistemas de controlo dos sistemas de injecção têm um papel muito importante ou mesmo imprescindível. A Bosch tem sido pioneira no mercado desenvolvendo módulos cada vez mais eficientes de controlo do motor, que asseguram a melhor regulação da injecção, reduzindo consumos e emissões, permitem o intercambio de informação com outros sistemas como o computador de bordo, monitorização e conexão de inúmeros sensores para uma melhor gestão de recursos de um automóvel, produzindo assim também um maior conforto para o condutor.


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