Edição Junho 2020
A publicação será mensal e vai conter informações técnicas, notícias e novidades do mundo Daimler. O apoio da comunidade é bem vindo e por isso caso tenha alguma informação, sugestão, crónica, notícia técnica que ache que vale a pena partilhar entre em contacto com o Departamento Técnico ou através do e-mail vasco.pinto@soccsantos.pt.
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Tempo para... "Rodar Válvulas":
Injetores de Combustível
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O Rodar Válvulas pega em temas soltos de pura curiosidade quotidiana e tenta explorar o mesmo "até ao osso", dando um conhecimento mais aprofundado do tema escolhido. Tem o objetivo de meter a cabeça a "rodar" e a pensar como é que certas tecnologias funcionam ou como são organizadas no seu cerne e tudo isto em relativamente poucas palavras.
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Com as apertadas normas de anti-poluição, todos os construtores vêem-se obrigados a reduzir as emissões. As recentes normas EURO6, elevaram a fasquia para um patamar ainda mais alto. Uma das maneiras de se obterem resultados, é fazendo com que a detonação do combustível no interior dos cilindros se processe da forma mais eficiente possível.
Mas afinal como é que isso é possível? Simples... Realizando injeções mais frequentes com menor volume de combustível e a maiores pressões de injeção, o que aumenta a atomização do combustível. Vão começar as palavras difíceis! Nada disso... Atomização é o ato e a consequência de atomizar. Esse verbo, por sua vez, pode se referir à propagação de um líquido ao ejetar gotículas (pulverizar) ou segmentar uma coisa em porções muito pequenas. É esta gestão extremamente precisa do combustível que se traduz em ganhos com melhores curvas de binário e potência, com menores emissões poluentes, para um consumo de combustível muito mais baixo.
Como não poderia deixar de ser os injetores terão um papel determinante nesse sentido!
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O que é um injetor de combustível?
Um injetor é uma válvula controlada por uma unidade de comando, que determina a quantidade de combustível a ser injetada através da frequência e tempo de abertura, em função de determinadas condições de funcionamento do motor.
Nesta rubrica vamos dividir o componente em dois tipos de atuador: os injetores eletromagnéticos, e os injetores piézoelétricos e entender melhor o seu esquema de funcionamento e posteriormente algumas dicas para o seu diagnóstico.
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Imagem à escala para se perceber o detalhe deste tipo de componente
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Injetores Eletromagnéticos
Como o seu nome sugere, um injetor eletromagnético funciona com o princípio de uma bobina (indutor), um núcleo de material ferromagnético (induzido) e uma mola mecânica. A corrente elétrica circula pelo enrolamento do indutor (vermelho), gerando um campo magnético capaz de vencer a carga da mola (cinzenta) e atrair o núcleo (verde). O movimento do núcleo por sua vez possibilita a abertura ou fecho de uma válvula (rosa). Retirando a corrente elétrica, a força elástica da mola retorna o núcleo para sua posição original.
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Representação esquemática de um injetor eletromagnético no motor OM646
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Num injetor eletromagnético, o movimento do núcleo provoca a abertura da válvula (pequena esfera a rosa na imagem anterior), possibilitando ao combustível pressurizado passar para o circuito de retorno (seta verde). Quando passa ao circuito de retorno, a pressão na galeria do injetor é desequilibrada, fazendo com que a agulha do mesmo suba e permita a saída do combustível para dentro da câmara de combustão. Ao retirar a alimentação elétrica da bobina, o núcleo é devolvido à sua posição de repouso, equilibrando novamente a pressão na galeria do injetor, o que faz com que a mola inferior empurre a agulha para a posição de repouso (fechada), e pare o fluxo de combustível.
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Este tipo de injetores sai nos nosso motores OM611, OM612, OM613 e OM646 (apresentado na imagem anterior) e no OM646 EVO (com uma estrutura ligeiramente diferente mas com o mesmo funcionamento).
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Injetores Piezoelétricos
Num injetor piezo elétrico, o processo de abertura é muito semelhante, com uma diferença: em vez da bobina, encontramos um cristal piezo (quartzo) como atuador. Este cristal tem uma particularidade que lhe confere grande versatilidade de utilização na eletrónica: ao sofrer uma pancada, o piézo gera uma tensão elétrica; por seu lado, quando lhe é aplicada uma tensão elétrica, o corpo deforma-se.
No lugar de uma bobina e um núcleo ferromagnético, o injetor piezo apresenta um sequência de cristais piezoelétricos em série, que ao serem alimentados pela unidade de comando de injeção, expandem e provocam a abertura de uma válvula de esfera. Esta válvula de esfera permite a passagem do combustível em pressão para o circuito de retorno, o que desequilibra a pressão na galeria do injetor. Todo o restante processo de abertura é idêntico ao do injetor eletromagnético.
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Este tipo de injetores sai nos nosso motores posteriores ao OM642, estando presente em todos os motores diesel e em alguns a gasolina.
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Serão os injetores Piezo de momento melhores que os tradicionais eletromagnéticos?
Todos os estudos feitos apontam que sim, estamos a falar em velocidades de atuação até duas vezes mais rápidos. Enquanto nos eletromagnéticos já falavamos em até 8 injeções por combustão o que equivalia a 250 injeções por segundo, que já parece um absurdo, passamos a ter até 500 injeções por segundo (para termos termo de comparação o injetor consegue injetar 50 vezes enquanto nós piscamos os olhos - 100 ms normalmente). Podemos contar com uma estrutura mais fina e a nível sonoro também está comprovado a sua performance superior.
Contudo não é tudo um mar de rosas e os injetores piezo ainda têm alguns pontos negativos como os custos de produção elevados o que os torna num produto caro para o consumidor final. Outro ponto negativo é a fiabilidade que em alguns casos, até tiveram de ser chamados por service call para serem alterados, penso que ninguém conhece estes casos...
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Diagnóstico
Um bom diagnóstico aos injetores, independentemente do tipo, deve ser realizado em pelo menos cinco testes:
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Controlos visuais para avaliar a danos externos;
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Controlo à resistência interna (no caso piezo do seu elemento [150-200KOhms], no caso dos eletromagnético a bobina [0.4-0.5Ohms]);
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Controlo da ativação através do aparelho de diagnóstico;
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Consumo de corrente por parte do injetor;
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Verificação do fluxo de retorno de gasóleo através do uso de ferramenta especial apropriada.
No caso dos testes anteriores não serem conclusivos devemos sempre testar os injetores em bancada de testes.
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Para diagnósticos mais avançados podemos também usar o osciloscópio como ferramenta. As ondas dos dois tipos são distintas e podem ser reconhecidas fácilmente depois de perceber como cada um funciona.
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No caso do injetor piezoelétrico:
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A onda vermelha é da tensão e a amarela é de intensidade
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A onda faz sentido quando percebemos que o material piezo funciona como um condensador que armazena energia e depois tem de ser descarregado. Esta descarga não se dá pela inversão de polaridade da alimentação mas sim por um pequeno curto entre polos, sendo a descarga feita para uma resistência interna.
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NOTA IMPORTANTE: um injetor piezo elétrico pode permanecer aberto se a sua alimentação for cortada abruptamente. Assim, neste tipo de injetor, é estritamente proibido desligar a sua alimentação com o motor em funcionamento, sob o risco de destruição do mesmo!
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No caso do injetor eletromagnético:
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No caso do electromagnético temos apenas a alimentação para a ser fornecida à bobina que por sua vez vai criar um campo eletromagnético e fazer com que a mola interna seja acionada.
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A onda vermelha é da intensidade e a azul é de tensão
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Mesmo não sendo o osciloscópio o equipamento mais amigável para o mecânico, o mesmo pode trazer um nível de diagnóstico mais avançado e concreto. Na oficina prevemos uma pequena mudança brevemente, deixando o antigo HMS 990 USB e passar a ter o Xentry Scope (equipamento com base no famoso PICO). A vantagens serão:
- Fácil de comandar
- Otimizado para a operação via ecrã tátil
- Pode ser iniciado diretamente ou a partir da verificação guiada no XENTRY Diagnosis Software
- Os sensores e os adaptadores ligados são detetados automaticamente
- As funções mais utilizadas podem ser gravadas como favoritosção permanentes através das Release-Updates do sistema de diagnóstico
- Medições predefinidas com imagens corretas disponíveis
- Atualização e complementa
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