Veja quais são as novas tecnologias aplicadas em veículos diesel

Como já sabemos o processo de queima do combustível nesses veículos funciona de uma forma um pouco diferente, utilizando-se da compressão para gerar trabalho. Saber as técnicas para essa manutenção é fundamental de de comando, através de um conjunto de sensores e atuadores, monitora as condições de funcionamento e gerencia a operação tanto do motor como dos dispositivos de pós-tratamento.

Começando na segunda metade dos anos 90 verificou-se um acentuado progresso no desenvolvimento de novas tecnologias que resultou em motores diesel com reduzido nível de ruído e de emissões e melhora no consumo de combustível.

As medidas aplicadas no sentido de atender às estritas normas de emissões visam à melhoria do processo de combustão e do sistema de gerenciamento da alimentação de combustível.

Em função dos incessantes avanços tecnológicos, a seguir serão analisadas as soluções mais relevantes.

1. Otimização do processo de combustão. Os principais avanços incluem: Sistemas “common rail”, injetores de alta pressão, injeção múltipla.

2. Projeto avançado do motor Diesel. Câmara de combustão, diminuição de peso.

3. Reformulação do combustível. Utilização de bio-combustíveis, o que possibilita melhoras no consumo e desempenho e diminuição das emissões de CO, HC e CO 2

4. Pós-tratamento dos gases de escape. Principalmente, NOx e material particulado

5. Aplicação intensiva de tecnologias de controle eletrônico. De forma similar à do motor ciclo Otto, uma unida -

6. EGR. Aumento da taxa e controle preciso da recirculação dos gases de escape.

7. Indução forçada. Turbo de geometria variável e aplicação de sistemas de sobrealimentação a todo motor produzido atualmente.

Em resumo: As novas tecnologias têm por objetivo a redução das emissões, principalmente as de NOx que resultam das altas temperaturas e simultaneamente, as de material particulado que são provocadas pela combustão incompleta.

Como resultado evidente, estes requisitos configuram duas situações conflitantes que são resolvidas com as tecnologias apresentadas a seguir, as que também, contribuem para a economia de combustível.

Nota: Um elemento incorporado ao motor diesel, que adere à norma OBDII, é o sensor MAF. A sua função, entre outras, é auxiliar no cálculo preciso do volume de gases recirculados pelo sistema EGR.

Sistemas De Alimenta O Diesel

A figura 1 apresenta uma possível classificação dos sistemas de alimentação de combustível em função do conjunto bomba/injetor.

Tipos De Injetores Diesel

Em motores diesel eletrônicos têm sido aplicados diversos tipos de injetores entre os quais, os mais relevantes são:

- Injetor "Common Rail" acionado por solenóide;

- Injetor "Common Rail" piezoelétrico;

- Injetor HEUI (Hidro Electric Unit Injector);

- Injetor UIS/UPS (Unidade Bomba/Injetor).

Estes injetores atendem à demanda de desempenho no que diz respeito a baixo consumo e baixo nível de emissões do motor diesel. Três fatores são críticos para a obtenção desses requerimentos: dentes da rotação. Isto resulta em imprecisão na quantidade injetada assim como em falta de resposta adequada frente a câmbios de regime.

- Taxa de injeção (velocidade de abertura e fechamento da agulha). Os injetores acima podem atender qualquer condição de funcionamento de motor já que, ao ser controlados eletronicamente (e não mecanicamente), a taxa com a qual o combustível é injetado não depende da velocidade de rotação. Também, permitem realizar múltiplas injeções a cada ciclo. Isto contribui para a diminuição do nível de ruído e para um melhor controle da combustão.

- Tempo de injeção. Tanto o início como o fim da injeção são controlados eletronicamente. Não estão limitados pela velocidade de rotação de elementos mecânicos como nos sistemas convencionais.

- Pressão de injeção. Conseguem-se pressões de injeção bem superiores àquelas obtidas nos sistemas mecânicos convencionais e isto, para toda a faixa de operação do motor. A figura 2 mostra de forma qualitativa as curvas de pressão de um sistema eletrônico em comparação com um sistema mecânico convencional.

Já nos motores diesel com controle eletrônico, estas limitações foram totalmente superadas com as tecnologias utilizadas atualmente. As seguintes são as mais relevantes:

- Sistema de Rampa Comum ou "Common Rail";

- Sistema UIS/UPS (Unidade Bomba/Injetor);

- Sistema HEUI (Unidade Eletro-hidráulica).

Estes sistemas, todos de injeção direta (não existe prêcâmara), permitem um maior controle da injeção se comparados com os sistemas de injeção tradicionais (mecânicos) e possuem uma grande flexibilidade quanto ao gerenciamento da quantidade injetada de combustível, a que pode variar de forma contínua em resposta às condições transientes do motor.

Por sua vez, a alta pressão de combustível, já presente durante a partida, elimina a tradicional emissão de fumaça, característica dessa condição em motores mais antigos.

Ainda que os mencionados acima sejam os sistemas mais difundidos, existe uma tendência na adoção da tecnologia "common rail" por todos os fabricantes de motores.

Tecnologias De Inje O De Combust Vel

O motor diesel original possui linhas separadas de combustível de alta pressão que ligam a bomba a cada injetor. A pressão de injeção e a calagem (avanço) são depen -

Sistema "Common Rail" ­ Rampa ou Duto Comum

Nos sistemas de rampa ou duto comum todos os injetores, controlados eletronicamente, são alimentados uniformemente, através de uma mesma linha de alta pressão.

As vantagens básicas são:

- A alta pressão de injeção favorece a melhor atomização do combustível, o que resulta numa combustão quase completa com a conseguinte redução do material particulado.

- A alta pressão de injeção independe do regime de rotação do motor.

- Injeção mais rápida que possibilita a implementação do mecanismo de "injeção múltipla" que ajuda a diminuir as altas temperaturas na câmara de combustão reduzindo assim, de forma significativa, a formação de NOx.

- Permite o controle preciso:

• Da pressão de injeção do combustível;

• Do avanço (início) da injeção;

• Do número de injeções;

• Da quantidade injetada de combustível.

Sistema de Alimentação de Combustível ­ Bosch EDC

A figura 3 apresenta a configuração básica do sistema de alimentação de combustível de duto comum Bosch Common Rail EDC16. Cabe salientar que esta é uma das várias configurações do sistema EDC existentes no mercado. Tem por único objetivo, servir como exemplo de aplicação.

- Bomba de Alta Pressão. Constituída de:

• Três câmaras com 3 pistões acionados por um rotor excêntrico. Responsável pela geração da alta pressão.

• Bomba de transferência. Responsável pela transferência do combustível do tanque para a bomba de alta pressão. Pode ser [1] uma bomba de engrenagens instalada no mesmo corpo da bomba de alta pressão ou [2] uma bomba elétrica instalada no tanque ou fora deste. Há sistemas que possuem as duas bombas. No caso de bomba elétrica, o circuito de acionamento possui um interruptor inercial que interrompe o circuito de aterramento na eventualidade de uma forte desaceleração do veículo provocada por acidente.

A seguir, a título de exemplo, valores de pressão máxima de alguns dos sistemas “common rail” atualmente no mercado:

• Bosch: 1250 bar (Geração 1); 1600 bar (Geração 2); 2000 bar+ (Geração 3)

• Denso: 1450 bar (Geração 1); 1800 bar+ (Geração 2)

• Delphi: 2000 bar

- Válvula Reguladora de Volume. Regula o fluxo ou volume de combustível admitido pela bomba de alta pressão. É controlada pela UC com sinal de ciclo de trabalho variável de 180 Hz (ciclos/segundo).

• Com a válvula desenergizada (aberta; ciclo de trabalho = 0%) verifica-se máximo volume de combustível retornando ao tanque e mínimo volume sendo admitido pela bomba de alta pressão.

• Com a válvula energizada (fechada; ciclo de trabalho = 100%) verifica-se mínimo volume retornando ao tanque e máximo volume sendo admitido pela bomba.

Variando o ciclo de trabalho do sinal, a UC ajusta o volume de combustível às condições de funcionamento. Assim, como resultado da ação da válvula reguladora de volume:

• Somente a quantidade de combustível necessária à condição de funcionamento do motor é admitida no duto comum.

• O combustível que retorna ao tanque tem uma temperatura menor que aquela no caso de passar previamente pela rampa comum.

• Diminui a carga parasita da bomba de alta pressão já que esta processa, somente, o volume de combustível necessário às condições de funcionamento. Isto resulta na diminuição das emissões e no aumento do rendimento total.

Em algumas configurações do sistema EDC, a bomba possui uma eletroválvula, comandada pela UC, que desativa um dos pistões e que cumpre assim a função de válvula reguladora de vazão.

- Regulador de Alta Pressão. Controla a pressão de alimentação da rampa. É acionado pela UC com sinal de ciclo de trabalho variável de 1000 Hz (ciclos/segundo). Na condição de repouso a válvula permanece aberta. Trabalha em conjunto com a válvula reguladora de volume.

- Válvula Limitadora de Pressão. É de acionamento mecânico. Instalada no duto comum, protege o sistema no caso de pressão excessiva. Por exemplo, a válvula abre (permitindo o retorno do combustível ao tanque) com pressão de 2300 bar em sistemas que trabalham com pressão máxima de 2000 bar.

- Duto Comum (“common rail”). Armazena o combustível para ser distribuído aos injetores. Contribui para reduzir as oscilações de pressão causadas pela ação cíclica da bomba de alta e pela operação dos injetores. Na marcha lenta a pressão da rampa está em torno de 300 a 400 bar.

- Sensor de Pressão. Na maioria dos casos é um sensor piezorresistivo . A informação é utilizada pela UC no cálculo do ciclo de trabalho aplicado à válvula reguladora de volume e ao regulador de alta pressão.

- Serpentina de arrefecimento. Na linha de retorno existe uma serpentina de arrefecimento do combustível aquecido pela bomba de alta pressão.

- Filtro de Combustível Nele estão instalados: [1] um sensor de temperatura, [2] um sensor de presença de água e [3] um resistor PTC para aquecimento do combustível. Este último é ativado com temperatura inferior a 60 O C para evitar a formação de compostos parafínicos (ceras).

Injetores Piezoelétricos ou Acionados por Solenóide.