Motores Eletrônicos

8/13/2019 Motores Eletrnicos

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mtumtu

Motores EletrnicosMotores Eletrnicos


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Finalidade!!Finalidade!!

-- Reduz a emisso de gases poluentesReduz a emisso de gases poluentes

-- Reduzir o consumo de combustvelReduzir o consumo de combustvel

-- Otimiza o funcionamento do motorOtimiza o funcionamento do motor

Sistema de Injeo EletrnicaSistema de Injeo Eletrnica

Devido rpida evoluo dos motores veiculares, alm de fatores como controle

de emisso de poluentes e economia de combustvel, o sistema antigo queacompanhou praticamente todo o processo de evoluo industrial, j no supriaas necessidades dos novos motores. Foi ento que comearam a seraprimorados os primeiros sistemas de injeo eletrnica de combustvel, umavez que desde a dcada de 50 j existiam sistemas "primitivos", para aplicaesespecficas.


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-- Os motores leves (automveis) so os maiores responsveisOs motores leves (automveis) so os maiores responsveispelas emisses de monxido de carbono (CO) e hidrocarbonetospelas emisses de monxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos(HC) e de parte do(HC) e de parte do SO2SO2..

-- Os motores pesados (caminhes, nibus e industriais) so osOs motores pesados (caminhes, nibus e industriais) so osmaiores responsveis pelas emisses de xidos de nitrogniomaiores responsveis pelas emisses de xidos de nitrognio(NOx) e de material particulado (MP) e de parte do(NOx) e de material particulado (MP) e de parte do SO2SO2..

Emisso de PoluentesEmisso de Poluentes

Conhecimentos BsicosConhecimentos Bsicos

Por motivos construtivos e termodinmicos, os motores dos automveis, do ciclo

Otto, trabalham com menos excesso de ar e tendem a formar mais CO e HC.Por outro lado, os motores dos veculos pesados de ciclo Diesel, trabalham commais excesso de ar e tendem a formar mais NOx e MP.

A mistura ar/combustvel estequiomtrica (AFR ideal) a melhor usada eproporciona para os motores um melhor consumo e emisses baixas.


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-- EURO:EURO: Unio EuropiaUnio Europia

-- EPA:EPA: Agncia de Proteo Ambiental (Agncia de Proteo Ambiental (U.S.U.S. EnvironmentalEnvironmentalProtectionProtectionAgencyAgency))

-- PROCONVE:PROCONVE: Programa de Controle da Poluio de Ar porPrograma de Controle da Poluio de Ar porVeculos AutomotoresVeculos Automotores

As normas mais seguidas e aplicadasAs normas mais seguidas e aplicadas


Para reduzir os resduos gasosos gerados pela combusto de combustveis

fsseis, que so responsveis pela alterao das taxas de gases-trao naatmosfera, foram criadas normas de controle destes poluentes atmosfricos.

As normas mais seguidas e aplicadas mundialmente so a norma daComunidade Europia, conhecida como EURO, e a norma norte-americana,conhecida como EPA, que a sigla em ingls da Agncia de Proteo Ambiental(U.S. EnvironmentalProtectionAgency). Como dissertar-se- especificamente arespeito dos veculos com motores Diesel no mercado brasileiro, detalha-se naseqncia deste texto a norma instituda pelos rgos de controle ambientalbrasileiro.


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Normas de Emisses de Poluentes no BrasilNormas de Emisses de Poluentes no Brasil

O PROCONVEO PROCONVE Programa de Controle da Poluio de Ar por VeculosPrograma de Controle da Poluio de Ar por VeculosAutomotores, foi criado em 1986, atravs da Resoluo do CONAMAAutomotores, foi criado em 1986, atravs da Resoluo do CONAMA n 18 den 18 de06 de junho de 1986. O CONAMA um rgo colegiado do Ministrio06 de junho de 1986. O CONAMA um rgo colegiado do Ministrio do Meiodo MeioAmbiente.Ambiente.Objetivos:Objetivos:-- Reduzir os nveis de emisso de poluentes por veculos automotoReduzir os nveis de emisso de poluentes por veculos automotores;res;-- Promover o desenvolvimento tecnolgico nacional;Promover o desenvolvimento tecnolgico nacional;-- Criar programas de inspeo e manuteno dos veculos em uso;Criar programas de inspeo e manuteno dos veculos em uso;-- Promover a conscientizao da populao quanto poluio veicuPromover a conscientizao da populao quanto poluio veicular;lar;-- Estabelecer condies de avaliao dos resultados alcanados;Estabelecer condies de avaliao dos resultados alcanados;-- Promover a melhoria das caractersticas tcnicas dos combustvePromover a melhoria das caractersticas tcnicas dos combustveis.is.

O PROCONVE passou os primeiros oito anos de sua existncia controlandoapenas, e na medida do possvel, a emisso de fumaa dos caminhes e nibus,

denominada por PROCONVE Fase I (P1). Em 1994, entrou em vigor a Fase II(P2), que estabelecia limites mximos para a emisso de poluentes dos veculosde passeio, carga e passageiros. A exigncia inicial era de 80% da produo,concluindo o restantes 20% em 1996. Os limites foram sendo drasticamentereduzidos nas Fases III (P3) e IV (P4), tendo sido esta ltima totalmenteimplantada em Janeiro de 2002.

Para se ter uma idia da eficincia da eficincia do programa, com um nicoitem, o monxido de carbono (CO), o PROCONVE exigiu uma reduo deemisso da ordem de 64,3% da Fase II (P2) Fase IV (P4). Existe uma estreitarelao entre a norma EURO, que regulamenta as emisses nos pases da

Comunidade Europia, e as fases do PROCONVE, porm existe umadefasagem temporal em relao as normas em vigncia na Europa.


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EURO 4EURO 420092009--20122012Fase VIFase VIEURO 3EURO 320042004--20092009Fase VFase V

EURO 2EURO 220002000--20042004Fase IVFase IV

EURO 1EURO 119961996--20002000Fase IIFase II

EURO 0EURO 019941994--19961996Fase IIFase II

ProjetoProjeto19861986--19941994Fase IFase I

Norma EURONorma EUROVignciaVignciaPROCONVEPROCONVE


Fases do PROCONVE, vigncia e relao com a norma EUROFases do PROCONVE, vigncia e relao com a norma EURO


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Limites mLimites mximos de emisses para motores diesel pesadosximos de emisses para motores diesel pesados

PROCONVEPROCONVE

0,150,15--7,07,01,11,14,04,0Fase IVFase IV

0,7/0,4(2)0,7/0,4(2)2,52,59,09,01,231,234,94,9Fase IIIFase III

--2,52,514,414,42,452,4511,211,2Fase IIFase II

--2,52,5------Fase IFase I

PartPartculasculas((g/kWhg/kWh) (1)) (1)

FumaFumaaa(k) (1)(k) (1)

NONO((g/kWhg/kWh))

HCHC((g/kWhg/kWh))

COCO((g/kWhg/kWh))

(1) Aplic(1) Aplicvel somente para motores de ciclo Dieselvel somente para motores de ciclo Diesel(2) 0,7(2) 0,7 g/kWhg/kWh, para motores at, para motores at 85 kW e 0,485 kW e 0,4 g/kWhg/kWh para motores com mais de 85kW.para motores com mais de 85kW.



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O Padro europeu de emisses uma norma que disciplina as emissO Padro europeu de emisses uma norma que disciplina as emiss es de veculos novoses de veculos novoscomercializados nacomercializados na Unio EuropiaUnio Europia..

Limites mximos de emisses para motores diesel pesadosLimites mximos de emisses para motores diesel pesados

EURO (Unio Europia)EURO (Unio Europia)

g/kmg/km



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OO sistema eletrnicosistema eletrnico dos motores atravs da unidade dedos motores atravs da unidade decontrole (mdulo) consegue monitorar e controlar a AFRcontrole (mdulo) consegue monitorar e controlar a AFRmantendomantendo--a a mais correta possvel dentro dos padres e dasa a mais correta possvel dentro dos padres e dasleis ambientais.leis ambientais.

UmaUma AFRAFR correta obtm uma reao completa dos elementoscorreta obtm uma reao completa dos elementosqumicos dentro da cmera de combusto, deixando a exaustoqumicos dentro da cmera de combusto, deixando a exaustodos motores livre de poluentes. Isso tudo, devido ao sistemados motores livre de poluentes. Isso tudo, devido ao sistemaeletrnico que recebe sinais de sensores e atua nas unidadeseletrnico que recebe sinais de sensores e atua nas unidadesinjetoras controlando a velocidade do motor e o debito corretoinjetoras controlando a velocidade do motor e o debito correto

de combustvel.de combustvel.


O teor desses gases expelidos na descarga dos automveis, so rigorosamente

controlados em diversos pases, por causa dos seus poderes txicos e outrosinconvenientes. Dentre esses gases, o que apresenta maior problema, devido aoseu alto grau txico, o CO.

A transformao do fluido operante nos motores do ciclo Diesel, apresenta umamenor complexibilidade em relao aquela dos motores do ciclo Otto. Istoporque os primeiros funcionam com a mistura muito pobre j que o tempo entre ainjeo e a combusto muito pequeno, no permitindo que o combustvel semisture bem com o ar.


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0 5 10 15 20 25 30 35 40 40 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 555 50 55

77

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44

33

22

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00

%deCO

%deCO

AFR /1AFR /1

1414

1313

1212

1111

1010

99

88

00

Escaladefumaa

Escaladefumaa

Relao da mistura em funo da potncia do motorRelao da mistura em funo da potncia do motor


Podemos notar que devido ao fator fumaa, o motor do ciclo Diesel no opera

com a mistura que d a mxima potncia. A relao da mistura ar-combustvelem um motor Diesel de 20 a 30/1 para mdio e mximo regime e de 50/1 paramarcha lenta. Em relao a eliminao de gases poluentes, o motor do cicloDiesel tem uma grande vantagem sobre o motor do ciclo Otto, que a baixaporcentagem de monxido de carbono, podendo ser at 100 vezes menor. Osgases de descarga de um motor Diesel, no contm quase nenhum efeito txico,entretanto, a emisso dos NOx maior que a dos motores do ciclo Otto.Em alguns pases como nos Estados Unidos, por exemplo o controle do NOx muito rigoroso e a utilizao dos motores Diesel torna-se dificultosa.


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Sistemas deSistemas deinjeo eletrnicainjeo eletrnica


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Entre os sistemas de injeo Diesel atualmente difundidosEntre os sistemas de injeo Diesel atualmente difundidosesto: O UPS, o PDE e o Common Railesto: O UPS, o PDE e o Common Rail

UPS/EUPUPS/EUP PDE/EUI/UISPDE/EUI/UIS CommomCommom RailRail

Sistemas de Injeo EletrnicaSistemas de Injeo Eletrnica

O Sistema UPS:

O sistema de injeo por bomba individual PLD/UPS (Bomba/Tubo/Bico) utilizados em motores cuja rvore de comando de vlvulas estlocalizada no bloco do motor, como por exemplo nos motores Mercedes eMTU.

O Sistema PDE (UIS):O sistema de injeo por bomba individual PDE (Bomba/Bico) utilizadosem motores cuja rvore de comando de vlvulas auxilia a pressurizar ocombustvel, este sistema tambm conhecido como MEUI e utilizadoem motores Volvo e Scania.

Commom Rail:Consiste em um sistema de alta presso de combustvel. Uma bombarotativa gera uma alta presso de combustvel no tubo Rail que distribuieste combustvel por canos at os injetores.


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Sistema Bomba/Tubo/BicoSistema Bomba/Tubo/Bico

PistoPisto

BicoBicoinjetorinjetor TuboTubo

Eletro bombaEletro bomba

ComandoComando

Sistema de Injeo Eletrnica UPS/PLDSistema de Injeo Eletrnica UPS/PLD

O sistema de injeo conhecido como UPS ( Unit Pump System ) tem uma

pequena bomba de alta presso para cada cilindro do motor. Diferente dosistema PDE, o trabalho de gerao de alta presso se faz em cada uma dasbombas e por meio dos tubos de presso que o combustvel chega aoinjetor.O injetor faz a injeo controlado pela vlvula eletromagntica.Este sistema tambm muito compacto e permite presses de injeo emtorno de 1.800 bar. Seu acionamento se faz por um eixo de comandoacoplado por meio de engrenagens no canal do motor ou pelo mesmo eixo decomando do cabeote do motor, que tem guias para o UPS.Este sistema de injeo utilizado pela Mercedes-Benz em suas aplicaes.

Mdulo Eletrnico O controle eletrnico atua na abertura e fechamento davlvula eletromagntica, determinando o tempo de injeo desejvel, que porsua vez influencia na quantidade e na presso de combustvel injetado. Osvalores so determinados pelas medies feitas pelos sensores e atuadores.Todo esse controle reduz as emisses de gases, de rudos e proporcionamelhorias na dirigibilidade e conforto para o motorista.


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Controle externoControle externo

Unidades InjetoresUnidades Injetores

Bomba deBomba de tranfernciatranferncia

Tanque de combustvelTanque de combustvel

AlimentaoAlimentao

Retorno de combustvelRetorno de combustvel

SensoresSensores

Sistema de Injeo Eletrnica PDE/EUISistema de Injeo Eletrnica PDE/EUI

O combustvel bombeado do tanque, passando por um filtro, bomba de alta

presso. Ali ele comprimido e fica armazenado sob alta presso em umreservatrio especfico e se mantm a presso constante.

Sob alta presso, o combustvel injetado diretamente nos cilindros atravs dosbicos injetores, que so eletronicamente controlados pelo mdulo eletrnico

O mdulo processa milhares de informaes, como giro do motor, aceleraoexigida e temperatura do ar em milsimos de segundo e determina a quantidadee momento ideal do combustvel a ser injetado naquela determinada situao.


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ECMECM

+ -Tanque de combustvelTanque de combustvelbombabomba

MduloMdulo

EngrenagemEngrenagemdo comandodo comando

SensorSensorpickpick--upup


O mdulo eletrnico controla tambm o tempo certo de injeo de cada

unidade injetora, atravs de sinais recebidos de um sensor do tipo pick-up, o mdulo gera uma tenso que controla o tempo de abertura de cadavlvula solenide fazendo com que o prprio bico injetor seja responsvelpela quantidade de combustvel injetado no cilindro. Os sinais sogerados por marcaes na engrenagem do comando de vlvulas. Amarcao indica para o mdulo o incio do tempo d injeo, tambm calculado o ngulo de injeo para cada unidade injetora. Atravs demapas configurados, o mdulo identifica qual unidade receber a tensopara as solenides.


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Cremalheira do volante eCremalheira do volante e

engrenagem do comando de vlvulasengrenagem do comando de vlvulas

Locais de indicao para os sensores de posioLocais de indicao para os sensores de posio

Os mdulos eletrnicos precisam de sinas para informar a rotao do motor e

calcular a posio do virabrequim e a posio do comando de vlvulas, estaindicao dada de acordo com a montadora do motor. Algumas montadorasutilizam uma roda dentada ligada a engrenagem do comando de vlvulas, outrasuma roda dentada junto a engrenagem de acionamento do virabrequim etambm utilizado furos no volante do motor como indicadores de sinais para ossensores de posio.

Na ao do sensor o campo magntico varia de forma significativa, dependendoda abertura de ar entre os sensores e o volante ou engrenagem, assim como darotao do motor. O sistema EMS efetua uma estimativa do campo magnticoem diversas rotaes do motor. Um cdigo de falha ser gerado se a fora do

sinal se tornar muito baixa.


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Sensor de posio daSensor de posio darvore de manivelasrvore de manivelas

Sensor de posio doSensor de posio docomando de vlvulascomando de vlvulas



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VlvulaVlvula dedealvioalvio RetornoRetorno

TanqueTanque

RacorRacor

BombaBomba

FiltroFiltro

Unidades InjetorasUnidades Injetoras



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DivideDivide--se em:se em:

BombaBomba

ValvulaValvula

InjetorInjetor

AA

BB

CC

SoqueteSoquete

MolaMola

Canal deCanal de retornoretorno

CaloCalo dodo injetorinjetorInjetorInjetor (8(8 furosfuros))

Canal deCanal de entradaentrada

BatenteBatente dada vlvulavlvula

Vlvula deVlvula de controlecontrole

SolenideSolenide

11

22

33

4455

66

77

88

99

AA

BB

CC

22

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55

11

66

77

99

88



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Muito mais compactos que os sistemas convencionais, osMuito mais compactos que os sistemas convencionais, ossistemas de injeo Diesel Eletrnicos diminuem o volume totalsistemas de injeo Diesel Eletrnicos diminuem o volume totaldo motor. Por serem mais compactos e integrados, demandamdo motor. Por serem mais compactos e integrados, demandammenor energia de acionamento, aumentando conseqentemente amenor energia de acionamento, aumentando conseqentemente aeficincia mecnica do motor. O resultado positivo claramenteeficincia mecnica do motor. O resultado positivo claramentepercebido na economia de combustvel.percebido na economia de combustvel.

Uma grande vantagemUma grande vantagem



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Considerado o crebro do sistema, pois gerencia todo o sistemaConsiderado o crebro do sistema, pois gerencia todo o sistemaalm de ativar rotinas de auto diagnsticos e simulao dosalm de ativar rotinas de auto diagnsticos e simulao dossinais dos sensores.sinais dos sensores.A central verifica continuamente os sinais dos sensores eA central verifica continuamente os sinais dos sensores ecorrige os valores comparandocorrige os valores comparando--os com os limites permitidosos com os limites permitidospara cada um.para cada um.Gerencia o tempo de injeo de forma que a mistura estejaGerencia o tempo de injeo de forma que a mistura estejasempre ideal.sempre ideal.

Decodifica os sinais dos sensores, consulta os mapasDecodifica os sinais dos sensores, consulta os mapasmemorizados e aplica os parmetros necessrios para comandarmemorizados e aplica os parmetros necessrios para comandaro tempo de injeo e a mistura.o tempo de injeo e a mistura.

Mdulo de InjeoMdulo de Injeo


Para controlar o motor mantendo desempenho, rudo e rendimento em

nveis timos, a unidade de comando coleta informaes de diversoscomponentes sensores estrategicamente instalados. Com esses dadoscalcula, a presso do combustvel e o momento e tempo de injeo doDiesel para cada regime de trabalho do motor.Ao ser ligada a chave de ignio (sem dar partida), o Mdulo alimentado. Nesse instante envia uma tenso especifica para a maioriados sensores do sistema e passa a receber o sinal caracterstico de cadaum deles (temperatura da gua, presso no coletor de admisso, pressono Rail, temperatura do ar, posio do pedal do acelerador etc.).


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SENSOR DE ROTAOSENSOR DE ROTAO

Atravs de uma marca de referencia os sensores atuam e aAtravs de uma marca de referencia os sensores atuam e aunidade de comando calcula a posio do comando de vlvulas eunidade de comando calcula a posio do comando de vlvulas eo nmero de rotaes do motor, originando o momento correto dao nmero de rotaes do motor, originando o momento correto dainjeo de combustvel.injeo de combustvel.


Sensor doSensor do comandocomando CilindrosCilindros (1(1--6)6)Sensor doSensor do volantevolante

RPM eRPM e pontoponto


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SENSOR DE PRESSOSENSOR DE PRESSO

Os sensores de presso possuem diferentesOs sensores de presso possuem diferentesaplicaes. Medem a presso absoluta no tubo deaplicaes. Medem a presso absoluta no tubo deaspirao (coletor) e informam unidade deaspirao (coletor) e informam unidade decomando em que condies de aspirao e pressocomando em que condies de aspirao e pressoo motor est funcionando, para receber o volumeo motor est funcionando, para receber o volumeexato de combustvel.exato de combustvel.


SENSOR DE TEMPERATURASENSOR DE TEMPERATURA

Determina a temperatura ideal deDetermina a temperatura ideal defuncionamento e corrige a quantidadefuncionamento e corrige a quantidadede mistura enviada ao motor.de mistura enviada ao motor.


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Diagnsticos e FalhasDiagnsticos e FalhasAcesso a configuraes e monitoramento atravs do microcomputadoAcesso a configuraes e monitoramento atravs do microcomputadorr


Todos sistemas eletrnicos so monitorados e podem ser controlados, o

modulo eletrnico libera informaes para um PC e atravs destepodemos verificar diagnsticos e falhas do moto, um programa usadopara verificar e ajustar alguns parmetros do modulo como: rpm,temperatura, presso...


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Material elaborado por Jordan Lopes.

Referncias Bibliogrficas:1- Senai/SP Injeo Eletrnica

Home Page http://www.sp.senai.br/automobilistica/

2- RESOLUO CONAMA N 008,Ano:1993.

.

3- Sistema de Injeo Diesel Bosch

4- Treinamento FIAT/Ignii e Injeo Eletrnica.

5- Poluio gerada pelos motores diesel.

www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/liquidos/diesel/

6- Anlise de emisses especificadas pelo consumo de motores diesel

www.biodiesel.gov.br/docs/

7- Cummins Latin America

8- Em geral fontes de informaes particulares e internas da Stemac Grupos Geradores.

Motores Eletrnicos rev 0.1, 20/06/2008

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