Sistema injeção Common Rail

CRDI ou "Common Rail Direct Injection" é uma sigla utilizada para denominação de um sistema de injeção direta de combustivel 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,Nissan e Volkswagen, entre outros.
O Common-rail é um sistema de injeção criado nos anos 90 para veículos utilitários de trabalho pesado e posteriormente adaptado para automóveis ligeiros Engeneering e posteriormente cedido para desenvolvimento à Bosch alemã.
A Fiat foi a primeira marca a comercializar um automóvel com esta tecnologia. Estreou-se em 1997 no Alfa Romeo 156, e no mesmo ano no Mercedes-Benz E 320 CDI.
Consiste numa bomba de alta pressão que fornece a pressão através de uma rampa comum a todos os injetores, o que permite fornecer uma pressão (de 1350 Bar a 1600 bar) constante de injeção, independentemente da rotação do motor, sendo o comando dos injetores e feito por válvulas magnéticas presentes na cabeça dos mesmos. A sua vantagem é um menor ruido de funcionamento, arranque a frio quase instantâneo, e uma clara melhoria de prestações e diminuição da poluição e de consumo. Atualmente é o sistema usado em quase todos os diesel.
Em 2002, a Fiat apresentou ao mundo o Common-Rail com mais pressão a nível mundial - 1800 bar e ainda com 5 múltiplas injeções 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.
Há diferentes sistemas usados por diferentes fabricantes, mas foram todos criados pela Bosch e são equivalentes em termos de qualidade e eficácia: o "Unit Injector System" (UIS) e o "Common Rail System" (CRS).
Em ambos os sistemas, o combustível é injetado nos cilindros sob pressão muito alta. O próprio processo de injeção é controlado eletronicamente, para que seja sempre injectado o volume ideal de combustível, exatamente no momento certo. E isso garante o rendimento máximo com o mínimo consumo e níveis de emissão baixos.
No Unit Injector System (UIS), cada cilindro do motor tem um injetor individual que gera uma pressão até 2050 bar em automóveis de passageiros. O pulverizador de injeção está integrado no injetor e injeta para a câmara de combustão.
O Unit Injector System permite uma injeção precisa com durações de injeção variáveis. Este processo de injeção e a alta pressão aplicada resultam numa combustão excelente. Isso garante um rendimento mais alto, um consumo de combustível mais baixo e emissões reduzidas de ruído e de gás de escape.)
No Common Rail System, a separação da função mecânica de injeção para o sistema eletrônico, permite que um lastro de combustível sob alta pressão, até 1600 bar, fique previamente armazenado numa câmara a espera de um sinal para ser injetado nos cilindros. Ainda nesse sistema, válvulas magnéticas de alto rendimento liberam a passagem desse combustível, nos tempos de ignição, são controladas eletronicamente o que permite estabelecer o tempo de duração da injeção por cilindro, proporcionando, mais recursos para melhorar o processo de combustão.
O Common Rail System da terceira geração usa injetores piezo em linha especialmente rápidos que cortam as emissões em mais 20% e o consumo de combustível em mais 3%, enquanto também reduzem o ruído do motor.
O Electronic Diesel Control (EDC) da Bosch fornece um controlo ótimo do processo de injeção diesel em todos os momentos operacionais. O sistema analisa a informação fornecida pelos sensores do motor para calcular o melhor processo de injeção.

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Bomba injetora

História
O final do século XIX ficou marcado com a criação do primeiro motor a combustão interna por auto-ignição, batizado de “motor a diesel”. Seu criador, Rudolf Diesel, conseguiu elevar o nível de desenvolvimento do motor a pistão a um patamar jamais visto até então, permanecendo com os mesmos princípios de funcionamento até os dias atuais. O protótipo de 1893 apresentou rendimento superior a todos os propulsores da época, porém o maior problema se deu em relação ao dispositivo de alimentação. Como o motor a diesel necessita ter alta taxa de compressão para entregar um satisfatório funcionamento, logo o sistema de injeção passa a ser o “ator principal” desta história. A solução encontrada era excessivamente grande, pesada e cara, a inviabilizar a utilização em veículos automotores.

Nos anos 20 este problema foi solucionado pelo industrial e inventor alemão Robert Bosch, fundador da atual Robert Bosch GmbH. Ele criou um módulo injetor relativamente compacto e de alto desempenho, com bom aproveitamento do combustível. Os custos menores de produção permitiram a inserção em massa nos veículos da época. As primeiras fabricantes a se interessarem pela então nova tecnologia denominada de bomba injetora foram Mercedes-Benz e Peugeot.

Com o passar dos anos os motores a diesel vieram para ficar e o reparador que conseguir adaptar este tipo de serviços a sua realidade, encontrará um filão de renda extra.

Funcionamento
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.

Caminhonetes com a “bomba aberta” no intuito de obter ganho na potência: Padrões fora do original podem resultar em poluição excessiva e funcionamento irregular

O desafio num sistema de alimentação diesel é conseguir fornecer com exatidão a quantidade de combustível aliado ao “timing” (tempo APMS) correto. As irregularidades no funcionamento do conjunto bomba-regulador de rotações poderão acarretar vários danos ao motor como: falhas, perda de potencia e torque, aumento na emissão de gases poluentes, carbonização na cabeça dos pistões e, numa condição mais crítica, lavagem dos cilindros (remoção da película lubrificante das paredes do cilindro), ocasionando fortes escoriações ou até travamento dos êmbolos (pistões) nos cilindros.
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.

Tipos de bombas injetoras e principais componentes
As bombas injetoras mais encontradas na linha automotiva são:

- Tipo “CAV” (rotativa): Foi largamente utilizada em motores estacionários e al­gu­mas aplicações veiculares, a per­mitir aplicação em faixa de potência moderada. É apenas pro­duzida para aplicações agrí­colas, industriais e es­ta­cio­nárias.

- Tipo “VE” (rotativa): O tipo construtivo é rotativo.
Assim como a CAV, a faixa de potência e capacidade de injeção deste modelo é limitada a motores de até 200cv. Alguns exemplos de aplicação são Agrale Volare W8, nova Ford F-4000, Mercedes-Benz 710 e 1620, entre outros. Pode ser considerada como um modelo obsoleto, porém em alguns veículos ainda consegue se enquadrar no CONAMA Fase V (Euro III) quanto a emissões de gases poluentes e fumaça preta.

Bomba “CAV”: Tipo construtivo compacto gera limitação no fornecimento da pressão de injeção e volume de diesel (débito limitado)

Bomba “VE” rotativa em bancada de testes Bosch
Dica Inspeção Veicular:
O teste de verificação da rotação de corte realizada pela Controlar nas inspeções existe para “desmascarar” a falta de débito de combustível, caso a bomba injetora tenha recebido ajustes que limitem o curso/débito total de diesel para o motor, para consequentemente emitir menor quantidade de fumaça. A princípio esta ação poderá parecer vantajosa, pois não há custos envolvidos, porém uma oficina que se preze deverá evitar esta atitude e diagnosticar a fundo os motivos do possível fornecimento incorreto de combustível.


Esta bomba possui a vida útil menor em comparação as bombas em linha (tipo “A” e “P”), devido ao próprio óleo diesel ser o agente lubrificante do sistema. Segundo o professor Omil, “seria interessante se esta bomba possuísse um sistema de lubrificação interna a utilizar o óleo do motor”. Caso o veículo seja abastecido com diesel contaminado (água ou detritos), danos irreversíveis as peças internas de todo o conjunto poderão surgir.
A vantagem fica por conta do menor tamanho, que favorece maior agilidade nas acelerações, com menor inércia e maior velocidade de injeção.
Atenção: A tubulação de saída das bombas rotativas deverá respeitar a ordem de giro/injeção! Muito cuidado no momento da montagem.

- Tipo “A” (em linha): Es­tru­turalmente ela remete a uma “usina”, com injetores individuais e proporcionais ao número de cilindros do motor. Ela supre desde motores com pouca cavalaria até os 230cv. Os elementos bombeadores podem ter o diâmetro do êmbolo de até 9,5mm.
- Tipo “P” (em linha): Esta é muito semelhante à bomba do tipo A, porém as dimensões internas são maiores, a exemplo do diâmetro do êmbolo dos elementos bombeadores, que pode variar de 10 a 13mm dependendo da aplicação, para suprir potências partindo dos 260cv, podendo chegar aos 410cv em alguns casos como exemplo o cavalo mecânico Mercedes-Benz 1935 e 1941, Scania 11 e 12 litros, Volvo série N, NL10 e NL12. Quanto maior o diâmetro do êmbolo bombeador, maior o débito (envio) de diesel aos bicos injetores.

Bomba “A” utilizada nas antigas Ford F-1000 pode ter o funcionamento suavizado

A bomba “P” é a de maior dimensão utilizada na linha pesada (caminhões)
Dica técnica Bomba tipo A
Para diminuir em até 80% os solavancos característicos nas baixas e médias rotações na antiga Ford F-1000 (a qual utiliza este tipo de bomba), substitua os varões de aceleração por um sistema de cabo de aço! Segundo o professor Omil, “o sistema com varão deixa a resposta da bomba muito arisca, a favorecer o surgimento dos solavancos”.
Estes solavancos  tem origem na característica construtiva do regulador, chamado de RS, que só controla a rotação de marcha lenta e de rotação máxima. As rotações intermediárias não são controladas por ele e dependem da sensibilidade do condutor ao pisar no acelerador, podendo em alguns momentos causar este desconforto.
Curiosidade

A grande vantagem das bombas do tipo A e P se refere à preservação de um número considerável de componentes internos, devido o óleo do motor ser o agente responsável pela lubrificação. Lembre-se de manter o óleo do motor dentro dos prazos de troca, assim como os respectivos filtros, para garantir a máxima proteção.

Bomba alimentadora
Existem duas maneiras de enviar o diesel contido no tanque até a bomba injetora. A primeira opção é por gravidade, onde o tanque é posicionado acima do motor e o combustível flui naturalmente. Esta solução é utilizada em motores de baixa potência.

A segunda e mais utilizada opção na linha veicular é a adoção de uma bomba alimentadora, responsável em succionar o combustível do tanque e enviá-lo a bomba injetora, gerando juntamente com os outros componentes que fazem parte do sistema de baixa pressão, valores entre 1,5 a 3,5 bar. A bomba injetora por sua vez envia o diesel a uma pressão máxima (pico) que inicia a 900bar e pode chegar a mais de 1.300 dependendo da aplicação.
A peça detém também um dispositivo manual para sangria e retirada do ar contido na linha de combustível, muito comum em casos de acabar o combustível ou manutenção do equipamento.

Dica Técnica Bomba Alimentadora: Antes de se realizar qualquer reparo no sistema de alta pressão, verifique se o sistema de baixa pressão está operando corretamente, através da medição da pressão da galeria de combustível com um manômetro! Os valores devem ser de 1,5 a 3,5 bar, dependendo do veículo. Se os valores apresentados forem inferiores, verifique os componentes do sistema (tanque, tubulações de saída e retorno de combustível, filtros, bomba alimentadora, válvula de retorno da galeria, entre outros).

LDA
O LDA é um corretor de débito de diesel em função da carga de pressão de sobre alimentação do turbo. Ele pode ser adaptado nas bombas do tipo “A”, “P” e “VE” desprovidas da solução. Esta poderá ser uma das saídas para que o motor diminua substancialmente a emissão de fumaça preta e gases po­luen­tes. A inserção em massa do equipamento surgiu nos anos 80.

Bomba alimentadora garante que as galerias internas da linha de injeção da bomba injetora estejam sempre abastecidas

Corregedor de débito (LDA) faz o ajuste fino da quantidade de diesel enviado pela bomba ao motor

Funcionamento: O LDA é responsável pelo ajuste fino de débito em acordo com a condição de uso do veículo. Ex: Imagine um caminhão carregado em um aclive. Nesta condição o condutor deverá “afundar o pé” para vencê-lo e o LDA permitirá o envio da quantidade de diesel necessária.

Agora imagine que o aclive se foi e uma longa planície toma conta da estrada: Nesta situação, mesmo que o condutor esteja com o “pé na tábua”, o LDA limitará o envio de diesel, pois não haverá a necessidade de débito máximo nesta condição.

Outro componente que surgiu para um controle mais efetivo na emissão de fumaça preta e que foi inserido nas bombas tipo “P” é o regulador tipo RQV-K. Este é um componente extremamente sensível em termos de dosificação de combustível, às variações de rotação e carga.

Alimentação eletrônica x alimentação mecânica
Assim como nos automóveis dos anos 90, a linha pesada vive uma atual virada de página. Da virada do século para cá a eletrônica passou a dominar os brutos e assim como a evolução chegou, os novos problemas também! Basta visualizar a divisão “pesada” do fórum em nosso site (www.oficinabrasil.com.br). Diversas dúvidas surgem a cada dia, em função de fatores, como a falta de oficinas especializadas em motores eletrônicos, fal­ta de equipamentos ade­qua­dos (incluindo scanners apropriados), etc.
Na prática tanto o consumo quanto a performance entregue são semelhantes nos dois tipos. Logicamente, os esforços dos projetos mais recentes estão naturalmente focados no aprimoramento dos motores eletrônicos.

O custo de manutenção do mecânico ainda é inferior ao eletrônico, porém a capacidade do controle das emissões de gases poluentes e fumaça preta é mais precisa no caso da segunda opção citada.

Identificação e codificação da bomba alimentadora e injetora
Ex: Bomba alimentadora FP / K E 22 A D 223 / 4
FP = Significa que a peça é uma bomba alimentadora
K = De acionamento mecânico do êmbolo
E = Excêntrico ou ressalto
22 = Diâmetro do êmbolo em mm
A = Bomba injetora onde é utilizada
D = Letra de modificação
223 = Número de reconhecimento
4 = Índices de peças faltantes

Ex: Bomba Injetora PES 6 A 90 D 410 R S2596 X
PES = Significa eixo de comando próprio / S = Fixação mediante flange lateral
6 = Número de elementos bombeadores
A = Classe dos elementos (referente a dimensões / tipo da bomba)
90 = Diâmetro dos elementos (dividido por 10)
D = Letra de modificação
410 = Número de montagem
R = Sentido de giro (R – Right / Direita e L – Left / Esquerda)
S2596 = Número de reconhecimento (para aquisição de peças de reposição)
X = Alteração do débito máximo

Falta de peças
Segundo fontes do mercado, a Bosch detém mais de 90% do mercado de reposição dos componentes utilizados nas bombas injetoras nacionais. A aquisição pode ser feita através das lojas de autopeças (especializadas), que adquirem dos grandes distribuidores. Em determinados itens não há a pronta entrega e o prazo para recebimento chega há 30 dias.

Por isso a manutenção preventiva está mais importante do que nunca, principalmente a se tratar de um motor a diesel, que possui os componentes com elevado custo em comparação a motores do ciclo Otto. Isso sem falar no prejuízo o qual um veículo comercial apresenta a cada dia parado na oficina!

Novos motores no padrão EURO 5

A entrada em vigor, no início do ano (2013), da fase P7 do Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores - Proconve mobiliza a indústria de caminhões e requer atenção de quem compra ou trabalha com os veículos novos. Desde março, as montadoras passaram a comercializar apenas motores com padrão de emissão de gases Euro 5, menos poluentes que os Euro 3.
Capazes de reduzir o impacto ambiental do transporte de cargas, a nova tecnologia exige que os motoristas saibam o que muda no dia a dia da manutenção de suas máquinas. A alteração na rotina dos motoristas é determinada pelos dois sistemas de pós-tratamento de gases disponíveis para o Euro 5: o EGR (Exhaust Gas Recirculation ou Recirculação de Gases do Escapamento) e o SCR (Selective Catalyst Reduction ou Catalizador de Redução Seletiva).
A Scania, por exemplo, adotou como padrão o SCR, cujos motores contam com dois novos componentes: o catalisador em aço inox e o tanque de Arla32. O catalisador recebe os gases expelidos do motor e adiciona uma solução à base de ureia e água desmineralizada, o Arla 32. “A reação química causa uma redução drástica nos gases produzidos pelo processo de combustão do diesel do motor: 80% menos material particulado e 60% menos óxido de nitrogênio”, explica Marcel Luiz Prado, responsável pelo portfólio de produtos da Scania no Brasil.
Gilberto Leal, gerente de serviços técnicos para a América Latina da Iveco, que fabrica caminhões com as duas tecnologias, explica que a EGR conta com uma válvula especial que trabalha em conjunto com o pré-catalisador filtro de partículas de diesel. Nesse caso, há um menor impacto na construção do veículo, que não necessita do tanque adicional de Arla 32 e de periféricos do sistema de exaustão, o que, nos veículos leves, reduziria a capacidade de carga.
Novos cuidados com os caminhões
Arla 32
No caso dos motores com sistema SCR, é preciso estar atento ao Arla 32. A capacidade do tanque é de 50 litros, de acordo com Prado, o suficiente para o consumo de mil litros de diesel. A substância não é inflamável, pode ser carregada na cabine do veículo (em galões de 20 litros) e o abastecimento pode ser feito pelo próprio motorista. “No modelo SCR, os veículos sofrem um maior impacto em sua construção. Com a necessidade do uso do Arla 32, ocorre um aumento do peso, mas, em contrapartida, é um sistema menos sensível ao diesel de menor qualidade e proporciona menor consumo de combustível”, conta Gilberto Leal.
Diesel correto
Para o funcionamento pleno, tanto do sistema EGR quanto do SCR é preciso que o veículo seja abastecido apenas com diesel S-10 ou S-50. O S-50 possui 50 partes por milhão (ppm) de enxofre, o que corresponde a uma concentração de 0,005% desse componente no combustível, bem menor que o diesel anterior, que tinha 500 partes por milhão de enxofre e concentração de 0,05% do componente. O Diesel S-10, que deverá ser comercializado no País em 2013, reduz ainda mais esses índices, com uma concentração de apenas 10 partes por milhão.
Troca de óleo
O caminhoneiro, no caso de uso do sistema SCR, terá novos componentes a observar em sua manutenção preventiva. “Com um combustível com menor teor de enxofre, o período de troca de óleo lubrificante do motor pode ser prorrogado. O intervalo pode ser aumentado, por exemplo, de 15 mil km para, no mínimo, 20 mil km”, diz André Favaretto, chefe da Assistência Técnica da Scania no Brasil. “Isto proporcionou também o aumento dos intervalos de manutenção preventiva, o que diminui o número de paradas na oficina. A manutenção é bem similar a dos motores Euro 3. Basicamente, o que mudou foi um novo filtro para o Arla 32”, completa.
Favaretto explica que a adição destes componentes vai exigir atenção dos caminhoneiros, tanto para as emissões quanto ao componente Arla 32. “Ele precisa verificar se há Arla 32 suficiente para a viagem planejada (o nível do tanque de Arla32 é indicado no painel do veículo). Além disso, ele precisa verificar se o tanque do Arla 32 está vedado corretamente e, cada vez que for abastecer, é necessário limpar bem a tampa deste novo tanque.”, afirma Favaretto. Segundo Alex Begatti Neri, da área de Portfólio de Produtos da Linha Pesada da Iveco, os novos filtros do Arla 32 são similares aos de combustível e possuem um intervalo de troca de 80 mil km.
No sistema EGR, não haverá necessidade de manutenção específica por parte do usuário, segundo Alexandre Serretti, gerente executivo da plataforma de veículos leves e médios da Iveco. Porém, as trocas de óleo devem se manter no mesmo nível dos motores do padrão Euro 3. “O diesel S50 tem menor índice de enxofre, porém os motores EGR controlam as emissões de NOx através da recirculação de gases de escape. Com isso, parte dos contaminantes de escape acabam no óleo lubrificante do motor, que é exposto a um nível mais elevado de contaminação. Em resumo, existe um ganho com o diesel de menor teor de enxofre, porém, devido à recirculação dos gases, o óleo é exposto a um maior nível de contaminação”, diz.
Olho nas emissões
É preciso também estar atento ao sinal de advertência do nível de emissões. O padrão Euro5 inclui ainda um sistema de monitoramento de gases chamado OBD (On Board Diagnosis), também responsável pelo controle dos sistemas de injeção, admissão de ar e nível do tanque de Arla 32. “Caso os níveis de poluentes estejam acima do permitido, o motorista será avisado através do computador de bordo e por meio de um sinal, visualizado no painel do veículo. Nessa situação, ele tem até 48 horas para acertar o nível de emissões (com o Arla 32 ou o diesel correto) ou o próprio sistema reduzirá o torque do motor em até 40%”, conta Marcel Luiz do Prado.
Segundo as fontes consultadas, o preço final dos caminhões também vai ficar mais caro com o novo padrão. Segundo Gilberto Leal, da Iveco, o acréscimo fica entre 15% e 20%, com variações por linha. Marcel Luiz do Prado, da Scania, diz que o repasse ao preço final deve ficar entra 8% e 12%. A MAN Latin America também relatou aumentos entre 10% e 15% no valor dos veículos.
Cartola – Agência de Conteúdo
Terra