MOTORES COM TECNOLOGIA TOTAL FLEX

Capítulo 1: A evolução dos combustíveis nos motores de combustão internaEditado por: Gilberto Farias

Combustível é a denominação de qualquer corpo cuja combinação química com outro seja exotérmica, ou seja, transformações que liberam calor para o exterior. O motor a combustão interna depende diretamente de um combustível para o seu bom funcionamento, sendo que desde sua invenção foram utilizados alguns tipos de combustíveis para a geração de energia térmica para sua propulsão. Como cada combustível entrega ao motor de combustão interna características ímpares tanto no seu funcionamento quanto nos componentes agregados a sua construção, estas mudanças não afetam somente o desenvolvimento destes produtos, sendo notável também o impacto direto no mercado de reparação destas máquinas térmicas. Desde 2003 esses desafios para o mercado de reparação são ainda maiores, pois os motores com a tecnologia Total Flex foram lançados no mercado automotivo, permitindo aos usuários de veículos automotores abastecerem seus veículos tanto com gasolina quanto com etanol. Por isso, para auxiliar os profissionais da reparação automotiva a melhor compreender o motivo dessas mudanças, bem como o funcionamento e propriedades especiais que cada combustível traz ao mercado de reparação, e que sejam capazes de diagnosticar estes tipos de sistemas mais facilmente, desenvolvemos o Passo-a-Passo desta edição.Dentre as diversas máquinas térmicas desenvolvidas ao longo da história, uma das mais utilizadas atualmente é o motor de combustão interna. O seu desenvolvimento iniciou-se com os primeiros motores a vapor, desenvolvidos e construídos pelos jesuítas franceses Ferdinand Verbeist e Philippe Marie Grimaldi na China em 1665. Ainda no século XII outra ideia veio à tona: o uso de pólvora, como combustível, a fim de tentar produzir um movimento linear em um pistão dentro de um cilindro através da energia térmica da explosão da mesma, tentando aproveitar os mesmo conceitos das armas de fogo da época. Porém, essas invenções não foram eficientes o bastante para progredir e só serviram de inspiração para outras, como os dois veículos propulsionados a vapor construídos por Nicholas Cugnot de 1765 até 1770, ou a substituição do vapor por ar quente a fim de melhorar a eficiência do motor. Contudo, com a exploração do petróleo anos mais tarde ocorreu o ápice das mudanças em um motor de combustão interna: a substituição do combustível em forma gasosa pelo combustível em forma líquida.Pesquisas sobre motores a combustão interna aumentaram e motores a vapor se tornaram obsoletos. O motor de combustão interna construído por Nikolaus August Otto foi o primeiro motor a combustão interna construído na história e foi aplicado pela primeira vez em um automóvel por Karl Benz em paralelo com Gottlieb Daimler. O primeiro combustível utilizado no motor de Otto foi o benzeno, hidrocarboneto pertencente à classificação aromática, contendo seis átomos de carbono.O histórico do CombustívelCom apenas seis átomos de carbono o benzeno não era um combustível muito resistente à detonação, além de ser um composto muito prejudicial à saúde humana. Portanto, para solucionar alguns destes problemas o benzeno foi substituído pela gasolina, composto hidrocarboneto que pode conter de 4 a 12 carbonos, sendo sua maioria entre 5 a 9 carbonos.

O motor de combustão interna é, ainda hoje, a máquina térmica mais utilizada para propulsionar veículos automotores.As especificações deste combustível representam compromissos entre os requisitos de qualidade, desempenho e ambientais. Bem como também é necessário que a mesma tenha valores acessíveis de vendas para que possa ser comercializada. Visando então atender todas estas características, pesquisas foram realizadas e se concluiu que a maior parte da gasolina deveria ser composta de n-heptanos (com baixa resistência a detonação) e isooctanos (com alta resistência a detonação). Sendo a porcentagem desta mistura o valor que determina a octanagem da gasolina, que simplesmente é a porcentagem de isooctanas no composto. Por exemplo, se queremos um padrão de octanagem igual a 85, mistura-se 85% de octanas e 15% de outros componentes (predominando n-heptanos).No início da utilização da gasolina como combustível para os motores de combustão interna o problema de resistência à detonação ainda existia. Uma das alternativas encontradas para solucionar este problema foi adicionar etanol, metanol ou éteres na gasolina (compostos oxigenados). Daí surgiu o modelo T construído por Henry Ford, projetado inicialmente para usar etanol. Outra alternativa encontrada para solucionar este desafio na época da Primeira Guerra Mundial foi adicionar Chumbo-Tetra-Etila (CTE) na gasolina.Sendo esta última uma solução muito barata e eficiente, superando a adição de álcoois na época.Porém, anos mais tarde, regulamentações ambientais proibiram em muitos países a adição do CTE na gasolina, por se tratar de um composto altamente tóxico. Com isso e com o início da Segunda Guerra Mundial, os álcoois voltaram a ganhar força novamente, chegando a vários países com grandes porcentagens de adição na gasolina.Com o fim das guerras o uso do etanol passou a ficar obsoleto na maioria dos países. Porém no Brasil, como a maior parte da gasolina refinada ainda era importada e o país tinha regiões favoráveis à plantação de cana-de-açúcar (matéria prima do etanol), o governo brasileiro iniciou o incentivo à utilização do etanol e a adição deste componente na gasolina. Regulamentações liberaram aos fabricantes adicionar até 20% de álcool etílico anidro nas gasolinas e ainda a iniciarem a produção de veículos que fossem capazes de serem propulsionados somente pela energia oriunda do etanol hidratado. Com estes incentivos, grande parte da frota de veículos do Brasil passou a ser movida por etanol hidratado e aqueles que ainda eram movidos a gasolina passaram a receber este combustível com a adição entre 18 a 26% de etanol anidro.Particularidades do mercado brasileiroComo o etanol no Brasil é fabricado a partir da cana de açúcar, e estas plantações dependem bastante das regiões e são bem sazonais, foi identificado que em alguns momentos da história

houve falta de abastecimento de etanol para os veículos, o que aumentou novamente a procura por veículos movidos à gasolina, perdurando esta predominância até o ano de 2003. Em março deste ano foi lançado o primeiro veículo equipado com a tecnologia Total Flex no Brasil: o Volkswagen Gol com um motor 1.6l.O modelo Gol da Volkswagen foi o primeiro veículo que proporcionou aos consumidores escolherem entre a utilização de gasolina ou etanol no momento de abastecerem os veículos. Isto foi possível graças à implantação da tecnologia Total Flex no motor 1.6l deste veículoA tecnologia Total Flex desde então vem sendo introduzida na maioria dos veículos comercializados no Brasil. Sendo que atualmente, segundo a ANFAVEA, aproximadamente 88% dos automóveis licenciados no Brasil possuem esta tecnologia, proporcionando total flexibilidade ao condutor no momento de abastecimento do veículo, pois o mesmo pode escolher entre abastecer com etanol ou gasolina, escolhendo aquele combustível que for mais vantajoso para ele naquele momento. Desta forma, um motor Total Flex é capaz de reconhecer qual combustível ou mistura entre eles está sendo utilizado e aperfeiçoa o funcionamento do motor para aquele combustível ou mistura detectada pelo gerenciamento eletrônico do mesmo.O combustívelDenomina-se combustível qualquer corpo cuja combinação química com outro resulte em uma reação exotérmica, transportando calor do interior para o exterior de um corpo. Por isso, pode-se afirmar que tanto a gasolina quanto o etanol são combustíveis. Porém, quais são as principais propriedades destes combustíveis?Atualmente a gasolina é composta por aproximadamente 400 componentes diferentes, com hidrocarbonetos variando entre 4 e 12 carbonos, tendo uma adição de etanol etílico anidro variando entre 18 a 26% na gasolina do tipo C, dependendo da produção de cana-de-açúcar e da exportação do açúcar refinado no Brasil. Este etanol adicionado à gasolina contém o teor máximo de água de 0,4% de seu volume.Já o etanol hidratado é um combustível oxigenado que possui no máximo 4,9% do seu volume de água, segundo a resolução da ANP (Agência Nacional do Petróleo, gás natural e biocombustíveis).

Propriedades Gasolina tipo C Etanol hidratadoEstequiometria 13,8 8,9Octanagem ± 81 (MON) ± 90 (MON)Pressão de vapor* ± 38 kPa ± 9 kPaPoder Calorífico 9.600 kcal/kg 6.100 kcal/kgCalor de Vaporização 101 kcal/kg 201 kcal/kgDensidade (a 20o C) 756 kg/m³ 810 kg/m³* Método segundo Grabner a 20oCAs principais propriedades dos dois combustíveis podem ser visualizadas na tabela acima:A estequiometria indica a proporção de ar necessária para realizar uma combustão ideal daquele combustível. Isso significa que para cada 13,8 kg de ar é necessário 1 kg de gasolina ou para cada 8,9 kg de ar é necessário 1 kg de etanol hidratado para realizar uma queima perfeita destes combustíveis. Desta relação se explica porque o rendimento do etanol é menor que o da gasolina.A octanagem expressa a resistência antidetonante do combustível, ou seja, quanto é possível comprimir este combustível na câmara de combustão do motor, antes que o mesmo tenha uma autocombustão (entre em combustão sem a necessidade da faísca das velas de ignição). Quanto maior for a octanagem, maior pode ser a taxa de compressão do motor e consequentemente maior será à pressão no momento da combustão da mistura ar-combustível (A/C).Como a força gerada na superfície do pistão é diretamente ligada a pressão gerada no momento da combustão, se esta última for maior a força também será maior. Se a força exercida na superfície do pistão é maior, logo o torque e a potência produzidos por este motor

também serão maiores. Daí um dos motivos de a potência e o torque terem valores mais elevados em um motor abastecido com etanol.Pressão de vapor (PV) é a relação de equilíbrio entre líquido e vapor, sendo que a propriedade do combustível que mais influi nesta pressão é a volatilidade do mesmo. Baixos valores de PV indicam que este combustível terá problemas em uma partida a frio. Já valores muito altos de PV podem gerar tamponamento por geração bolhas de ar no sistema de alimentação de combustível.O poder calorífico (PC) é a quantidade de calor liberado por unidade de massa de cada combustível. Contudo, é importante sempre levar em consideração a relação estequiométrica para realizar a comparação entre dois combustíveis, pois o volume de combustível admitido em um motor a etanol é maior que o valor de combustível admitido por um motor a gasolina. Sendo assim, se a relação entre PC e estequiometria for feita, o poder calorífico de um motor a gasolina é bem similar ao de um motor a etanol, assim como indicam os cálculos a seguir:

O calor de vaporização é a quantidade de calor necessária para evaporar uma quantidade mássica de combustível a sua temperatura de ebulição, valor este que depende diretamente da pressão em que se encontra o combustível. Isto significa que para evaporar 1 kg de etanol é necessário 100 kcal a mais do que para evaporar 1 kg de gasolina. Isto significa que é desprendida uma energia calorífica maior para evaporar o etanol do que para evaporar a gasolina, dificultando a vaporização do etanol, principalmente nas partidas a frio. Entretanto, quando o motor está aquecido, o etanol necessita de uma quantidade maior de calor do ambiente, isto faz com que o ar que esteja reagindo com o etanol seja resfriado, aumentando desta maneira a massa específica do ar para a combustão. Já que com o ar mais frio, maior será a densidade do mesmo, consequentemente em um mesmo volume é admitido um maior valor de massa de ar, pois as moléculas do mesmo estão mais próximas, podendo ser injetada uma massa maior de combustível, resultando em uma combustão mais “potente”, aumentando assim o torque e a potência resultante do motor.

Capítulo 2: O motor Total Flex, suas características e O Gerenciamento eletrônicoEditado por: Gilberto Farias

O motor com a tecnologia Total Flex é um motor de combustão interna que trabalha com o ciclo Otto, ou seja: admissão, compressão, combustão e escape, assim como um motor totalmente a gasolina ou etanol. Contudo, o que diferencia este tipo de motor dos motores monocombustíveis são algumas características construtivas do motor, alguns componentes periféricos e o software da unidade de comando eletrônica do motor.A característica construtiva que mais sofreu modificação foi a taxa de compressão. Enquanto um motor capaz de funcionar somente com gasolina tem uma taxa de compressão de, por exemplo, 10:1 e o mesmo motor capaz de funcionar somente com etanol teria uma taxa de compressão 13,5:1, em um motor com a mesma cilindrada sendo transformado paraTotal Flex teria esta taxa de compressão de aproximadamente 11:1.Já os componentes periféricos de um motor Total Flex são uma junção dos componentes presentes nos motores a gasolina e a etanol. Um exemplo disto são os sistemas de filtro de carvão ativado e partida a frio, que inicialmente estavam presentes somente nos motores a gasolina e etanol respectivamente.

O sistema de partida a frio proporciona ao motor Total Flex uma partida rápida e eficiente mesmo quando o reservatório de combustível está abastecido totalmente com etanol. Já o filtro de carvão ativado armazena os vapores oriundos do reservatório de combustível e os reaproveita lançando-os para o coletor de admissão do motor em momentos oportunosOutros componentes que também sofreram modificações e valem a pena serem citados são: as válvulas injetoras, velas de ignição, bomba de combustível, mangueiras de borracha e tubulação do sistema de alimentação de combustível e válvulas de admissão e escape.

Os eletroinjetores possuem maior capacidade de vazão, para garantir o fornecimento da quantidade requerida de combustível em qualquer condição de funcionamento do motor, tanto quando abastecido com gasolina como com etanol.As válvulas de admissão, escape e suas respectivas sedes são fabricadas com um material mais resistente ao desgaste.As velas de ignição possuem um Grau Térmico intermediário entre Álcool e Gasolina. São mais profundas na câmara de combustão, com o objetivo de proporcionar uma queima mais rápida, melhorando a eficiência e estabilidade principalmente em marcha lenta.A bomba de combustível, reservatório e linha principal possuem proteção contra corrosão mesmo quando se utiliza 100% de etanol, garantindo também a vazão necessária para qualquer condição de funcionamento do motor.Alguns destes componentes tiveram que ter um tratamento especial quando comparado aos motores somente a gasolina, pois em contato com o etanol estes componentes poderiam se deteriorar mais facilmente. Já que o etanol tem um poder corrosivo maior que o da gasolina e por ter uma maior quantidade de água em sua composição, o que poderia oxidar os componentes metálicos.Outra mudança que proporcionou o lançamento dos motores Totais Flex foi a alteração do software (programa) da unidade de comando eletrônica do motor. Porém, antes de entendermos as novas funções deste dispositivo é importante conhecer como funcionavam os motores monocombustíveis. Para isto analise o fluxograma a seguir:Para medir a quantidade de ar admitida pelo motor, a unidade de comando do motor monitora duas variáveis primordiais: a temperatura e a pressão do ar de admissão. Para isso ela utiliza um sensor duplo capaz de medir estas duas grandezas.

Fluxograma de funcionamento básico do gerenciamento eletrônico do motor Para medir a temperatura do ar de admissão há na extremidade deste encapsulamento um sensor NTC que informa à unidade de comando do motor, através de uma variação na resistência (que resultará em uma variação de tensão) deste material, qual é a temperatura do ar.

Já para monitorar a pressão do ar de admissão, este sensor está equipado com dois elementos condutores que estão fixos em um diafragma de silício, como pode ser visualizado na ilustração a seguir:

A depressão de referência é aproximadamente igual à pressão atmosférica. Isso quer dizer que se a pressão no coletor de admissão for igual à pressão atmosférica, não haverá deformação alguma no diafragma de silício e logo também não haverá mudanças no sinal deste sensor. Já se houver uma depressão no coletor de admissão (pressão menor que a pressão atmosférica), ocasionada pelo fechamento da válvula borboleta, por exemplo, o diafragma de silício se deformará, logo haverá uma alteração na resistência deste material que será transmitida para um analisador eletrônico através dos elementos semicondutores. Este sinal passa por um condicionamento eletrônico dentro do próprio sensor e tem seu sinal externado através de uma variação do nível de tensão conforme a variação da depressão do coletor de admissãoEste sensor possui 4 pinos em seu conector, sendo que para o bom funcionamento do mesmo a alimentação de tensão que chega através dos pinos 1 e 3 devem estar em bom estado, podendo o reparador testá-la com a utilização de um multímetro. O valor encontrado deve ser de aproximadamente 5 V. Nos outros dois pinos podem ser encontrados os valores de variação de tensão referentes aos sinais de temperatura e pressão do ar de admissão, assim como ilustrado a seguir:

Representação gráfica do circuito do sensor de temperatura e pressão do ar de admissãoAo obter estas duas informações e com a junção de alguns outros parâmetros (sinal do sensor de posição da válvula borboleta e rotação do motor) a unidade de comando do motor é capaz de calcular a quantidade de combustível necessária para a mistura correta, bem como determinar o ponto ideal da centelha, comandando posteriormente as válvulas injetoras e bobinas de ignição no momento exato e com o tempo exato para que não ocorra excesso de combustível e nem detonação no motor.Para reconhecer o estado da queima de combustível e ter um feedback para conferência da mesma, a unidade de comando do motor monitora o sinal do sensor da sonda lambda, geralmente de banda estreita. Este sensor é capaz de monitorar a quantidade de oxigênio no coletor de escapamento do motor, informando para a unidade de comando do motor se a mistura A/C está pobre (muito oxigênio no coletor de escape), rica (pouco oxigênio no coletor de escape) ou ideal.

Para monitorar a quantidade de oxigênio oriundo da combustão da mistura A/C, a sonda lambda precisa inicialmente alcançar uma temperatura de aproximadamente 300o, a partir de então uma variação de tensão se iniciará através dos eletrodos de platina, dependendo da diferença entre o oxigênio de referência (ar atmosférico) e o oxigênio presente nos gases de escape. Variação esta que é possível graças a penetração de íons de oxigênio no cone de óxido de zircônioQuando o sistema está funcionando em perfeito estado o sinal da sonda lambda se alterna entre aproximadamente 0,2 V (mistura pobre) e 0,8 V (mistura rica) e provém um sinal praticamente senoidal para a unidade de comando do motor. Desta forma o reparador pode, com a ajuda de um osciloscópio (e não de um multímetro), realizar a medição deste sinal.

Sinal da sonda lambda capturado através da medição com um osciloscópio Particularidades do gerenciamento dos motores Total Flex – SFS (Software Fuel Sensor)O software gravado em uma unidade de controle eletrônico que controla um motor Total Flex sofre algumas modificações quando comparado a uma unidade que controla um motor monocombustível. Contudo, a essência do controle desta unidade é bem parecida com as demais, tendo apenas algumas alterações que permitem o reconhecimento do combustível que está sendo utilizado e a adaptação no comando dos atuadores.

O SFS (Software Flex Fuel Sensor) é a rotina computacional que determina o tipo de combustível que está sendo queimado, para que a UCM adapte os parâmetros de controle do motor. O SFS é viável porque pelas propriedades físico-químicas do álcool e da gasolina, não há possibilidade de separação de fases no tanque. Isto quer dizer que mudanças bruscas de combustível só podem ocorrer durante o abastecimento. O processo de reconhecimento do combustível ocorre em pouco tempo. Após o motor entrar em funcionamento e atingir temperatura mínima para tal, mesmo em regime de marcha lenta, já é possível ao SFS fazer o aprendizado do tipo de combustível, através do sinal do sensor de oxigênio (sonda lambda). Após o abastecimento do veículo com mudança de combustível, o sistema se adapta completamente ao novo combustível em até 5 km percorridosO fluxograma a seguir indica os processos básicos de controle de uma unidade de controle eletrônico de um motor equipado com a tecnologia Total Flex. Com linhas grossas, indica-se a nova rotina de cálculo da UCM (Unidade de Controle do Motor) Total Flex. Em paralelo ao processamento da UCM, a informação do sensor de oxigênio (lambda) é analisada pelo SFS para determinar o tipo de combustível que está chegando ao motor, ou a proporção da mistura entre eles. Para cada tipo de combustível (ou mistura deles), mudam as características dos gases de escape referente ao teor de oxigênio, sendo assim mudam também as reações do sinal do sensor. Analisando esse sinal, o processador SFS acompanha o desvio do fator de correção da mistura e vai ajustando o A/F até obter a relação estequiométrica ideal para o combustível que está sendo queimado, ou seja, quando o fator de correção for praticamente nulo. Para um ótimo rendimento do motor a UCM também altera os mapas característicos de injeção e ignição para o combustível utilizado.Durante o processo de aprendizagem do combustível, a estratégia de autoadaptação da mistura é desabilitada.

Como é possível utilizar tanto gasolina quanto etanol nos motores Total Flex a UCM determina o parâmetro A/F para identificar qual é o combustível ou a mistura entre eles que está sendo utilizada momentaneamente e assim define os parâmetros para os comandos dos atuadores. A octanagem do combustível também é alterada conforme a proporção entre etanol e gasolina utilizados, alterando assim o avanço de ignição do motorUma vez determinado o valor de A/F o sistema de controle do motor continuará seguindo o mesmo controle executado anteriormente, ou seja, calcula a massa de ar para determinar a massa de combustível a ser injetada e o ponto ideal de ignição, comanda os atuadores e monitora a queima através da sonda lambda. Esta rotina é chamada de rotina de autoadaptação. A mesma só será alterada quando for percebida uma alteração no nível de combustível de aproximadamente 4 litros para mais (motor EA111), o que significa que o condutor abasteceu o veículo. Se esta situação acontecer, a UCM entra em uma estratégia chamada de rotina de aprendizado, na qual a unidade irá identificar novamente qual é o combustível ou mistura entre eles utilizada naquele momento (valor A/F) e a octanagem desta proporção.A rotina de aprendizagem também utiliza o sinal da sonda lambda para determinar qual combustível está sendo queimado, por exemplo, o veículo estava abastecido somente com gasolina (A/F = 132) e ao abastecer o condutor encheu o reservatório com etanol, ocasionando uma mistura proporcional entre gasolina e etanol. Para determinar o novo valor A/F a UCM iniciará o processo de injeção de combustível considerando o valor A/F atual (132). Como o condutor abasteceu o veículo com etanol a mistura irá ficar pobre, ou seja, o sinal da sonda lambda será de aproximadamente de 0,2V. Desta forma a UCM injetará um pouco mais de combustível na próxima injeção, e isso ocorrerá até o sinal da sonda lambda começar a variar entre os 0,8 V e 0,2 V como visto anteriormente. De acordo com a quantidade de combustível a mais injetada o SFS consegue determinar qual é o novo valor de A/F e a UCM sai então da rotina de aprendizado e volta para a rotina de autoadaptação. Todo este processo de aprendizado ocorre em aproximadamente 5 km de percurso com o veículo desde seu abastecimento.

Existem duas formas de a UCM aprender qual combustível está sendo utilizado. Uma delas é realizando a rotina de aprendizagem, executada automaticamente toda vez que o sensor de nível detecta uma alteração de 4l para mais no reservatório de combustível, de forma que o mesmo informará o painel de instrumento que por sua vez informará a UCM, que iniciará a rotina. A outra forma é através de um aparelho de diagnóstico, alterando manualmente o valor de A/F, porém, esta possibilidade será abordada na próxima ediçãoNos motores a partir de 2010 o monitoramento dos gases de escape ganhou uma segunda sonda lambda após o conversor catalítico de oxidação (catalisador). Esta tem basicamente a função de monitorar a eficiência do catalisador, pois a UCM consegue comparar o sinal da primeira sonda (antes do catalisador) e o da segunda sonda (após catalisador) e identificar se os gases que ali entraram (CO, NOX e HC) foram realmente oxidados e transformados em gases menos nocivos para a saúde humana e ao meio ambiente (CO2, H2O e N2).

Conversor catalítico após o coletor de escapamento com o monitoramento de duas sondas lambdaAlgumas vezes, avarias podem ser registradas na memória da UCM, acusando falhas no catalisador, como por exemplo, o código de avaria DTC SAE/ISO P0420, que indica um evento na eficiência do sistema de catalisador “banco 1”. Esta avaria pode ser detectada graças à utilização desta nova sonda lambda, e inicialmente podemos dar o diagnóstico de avaria no catalisador. Porém, deve-se tomar cuidado, pois além do catalisador esta avaria pode também indicar falhas na sonda lambda ou em algum outro componente do sistema de injeção do motor. Por isso, antes de trocar o catalisador, faça a análise dos componentes responsáveis pelo bom funcionamento do motor: válvulas injetoras, velas e bobinas de ignição, sonda lambda e outros sensores que poderiam interferir neste sistema.

Capítulo 3: Subsistemas importantes dos motores com A tecnologia Total FlexEditado por: Gilberto Farias

Os motores com a tecnologia Total Flex herdaram dois subsistemas dos seus antecessores (gasolina e etanol), essenciais para um bom funcionamento do motor em diversas condições de uso. O progenitor de um deles foi o motor a gasolina e o outro teve seu início nos motores a etanol, sendo eles respectivamente: o filtro de carvão ativado e o sistema de partida a frio.O filtro de carvão ativado tem a finalidade de evitar que os vapores de combustível (HC) formados dentro do reservatório sejam emitidos para a atmosfera. Esses vapores são absorvidos e armazenados por um filtro de carvão ativado (canister), e posteriormente são aspirados pela depressão do coletor de admissão através de uma eletroválvula (N80) para serem queimados dentro do motor. Em alguns veículos, o sistema conta com uma válvula de segurança no bocal de enchimento. Nesses casos, ao abastecer o veículo, poderia ocorrer um excesso de enchimento do reservatório e, durante a marcha do veículo, esse excedente de combustível líquido poderia entrar no filtro de carvão ativado, danificando-o irreversivelmente.Para evitar isso, quando a tampa do reservatório é removida, a válvula do bocal impede a saída dos vapores de combustível da tubulação entre o reservatório e o filtro de carvão ativado. Caso o enchimento seja demasiado, ao colocar novamente a tampa do reservatório, a bolsa de vapor é liberada para o filtro de carvão ativado e o combustível excedente ocupa o seu lugar, ficando a uma altura segura. Alguns veículos ainda possuem uma válvula gravitacional no circuito dos vapores de combustível para evitar que haja vazamento de combustível líquido por essas tubulações em caso de capotamento.A passagem dos vapores de combustível armazenados no filtro de carvão ativado para o coletor de admissão do motor é controlada através da válvula N80. Em síntese, esta eletroválvula é formada por uma bobina, uma mola de retorno e um êmbolo com vedação. Quando desligada, veda a passagem dos vapores de combustível do filtro de carvão ativado até o motor. Quando acionada pela UCM (Unidade de Comando do Motor), a depressão do coletor de admissão aspira ar fresco pela entrada do filtro de carvão ativado que se encarrega de arrastar os vapores de combustível em quantidade proporcional à frequência do sinal de excitação da N80.

O filtro de carvão ativado é necessário em abastecimentos com gasolina, pois a volatilidade deste combustível é maior que o etanol, vaporizando assim mais rapidamente

A UCM não ativa a N80 nas seguintes condições: fase de partida e aquecimento do motor, desaceleração e plena cargaJá o sistema de partida a frio dos veículos equipados com a tecnologia Total Flex pode ser de duas formas: com o reservatório de partida a frio ou através do sistema e-flex.Contudo, independente do sistema, a estratégia de acionamento do subsistema de partida a frio dos motores flex segue em geral as mesmas regras, tendo apenas algumas particularidades. Basicamente a estratégia segue as indicações do fluxograma abaixo.

O alto teor de álcool depende do tipo de sistema utilizado, geralmente é adotado acima de 70% nos sistemas com o reservatório de partida a frio e 85% nos sistemas e-flex. Já a temperatura do motor baixa pode variar de acordo com o motor, sendo que o range de alteração fica entre 14ºC a 18ºCPara determinar a necessidade de ativação do sistema auxiliar de partida a frio, a UCM usa a seguinte estratégia: verifica se o combustível abastecido no reservatório do veículo contém alto teor de etanol e verifica se a temperatura do líquido de arrefecimento do motor está baixa. Somente quando o veículo estiver nestas duas condições, o sistema auxiliar de partida a frio entrará em funcionamento.Durante o funcionamento do sistema de partida a frio, a quantidade de gasolina injetada pode variar conforme a temperatura do líquido de arrefecimento do motor: quanto menor for a temperatura do líquido de arrefecimento do motor, maior será a quantidade de gasolina injetada.Para dar partida no veículo é importante observar as orientações abaixo:a) Ligue a ignição do veículo e espere a luz do imobilizador se apagar;b) Dê a partida e segure a chave na posição de partida, pois o motor pode demorar até 10 segundos para entrar em funcionamento;c) Em caso de repartida no veículo, espere uns 5 segundos e repita o item a;d) Nunca pise no acelerador no momento da partida.O sistema auxiliar de partida a frio, cujo ele está contido o reservatório, consta dos seguintes componentes: reservatório, bomba elétrica de combustível para partida a frio V263, válvula de três vias para partida à frio N17 e relé do sistema de partida a frio J41.

Sistema de partida a frio com reservatórioQuando a UCM determina que é necessário a ativação do sistema, durante a partida do motor envia um sinal negativo para ativar o relé J41 que simultaneamente energiza a válvula N17 e a bomba V263, provendo o envio do combustível do reservatório até o corpo de borboleta.Nos sistemas de gerenciamento 4GV e ME 7.5.30 o acionamento da válvula N17 é feito diretamente pela UCM, separadamente da bomba V263, que é feito através do relé J41.Desta forma, a válvula N17 fica passível de diagnóstico pela UCM quanto à eventuais avarias.Já os sistema e-flex são chamados de Sistema de Gerenciamento de Partida a Frio sem gasolina. Basicamente, o sistema elimina o reservatório auxiliar de gasolina para a partida a frio

do motor por um sistema que preaquece o combustível antes da sua injeção na câmara de combustão.

No sistema e-flex, quando a temperatura do líquido de arrefecimento do motor for inferior a 14,3O C e a porcentagem de etanol no combustível utilizado maior que 85% (E85 até E100), a UCM envia um sinal de comando à Unidade de Controle para aquecimento que, por sua vez, energiza os aquecedores fazendo com que o combustível existente nas regiões próximas aos injetores seja aquecido a uma temperatura de 80O CAtravés de uma linha de comunicação bi-direcional, a Unidade de Controle do Motor pode realizar o diagnóstico da Unidade de Controle para aquecimento e dos seus aquecedores. Em função da temperatura do líquido de arrefecimento do motor, os aquecedores podem ser

energizados por um período entre 1,5 até 8 segundos, para que o combustível possa atingir essa temperatura de 80º C. Esse período pode ser aumentado em casos excepcionais, por exemplo, quando a bateria está com sua carga baixa. Mesmo após o início de funcionamento do motor, os aquecedores permanecem energizados por um período de 120 segundos para melhorar a dirigibilidade do veículo na fase inicial de aquecimento do motor.

A diferença entre os tubos de distribuição de combustível dos sistemas de partida a frio é que, no sistema com reservatório o tubo distribuidor é confeccionado de plástico e no sistema e-flex o tubo distribuidor é feito de aço inoxidável pesando quase 2,7 vezes mais. Além disso, no sistema e-flex o tubo distribuidor aloja os elementos aquecedoresOutra informação importante do sistema e-flex é que, quando os elementos aquecedores estão sendo acionados por sua unidade, o painel de instrumento acende uma luz indicadora de que o sistema de partida a frio está sendo acionado, assim como ilustrado a seguir.

Luz indicadora de acionamento do sistema de partida a frio e-flexDesta forma é possível que o condutor identifique quando a estratégia de partida a frio do veículo está sendo acionada.Os conectores do chicote (positivo) são ligados ao pino de fixação de cada elemento aquecedor, transferindo a corrente ao mesmo. O elemento aquecedor é composto, internamente, por uma bobina de aquecimento envolvida com pó de óxido de magnésio para que o calor gerado possa ser transferido uniformemente em todas as direções. Por sua vez, o calor gerado pelo elemento aquecedor, aquece o combustível a uma temperatura de até 80º C, melhorando as condições para a sua evaporação quando for injetado.Já a unidade de controle para aquecimento é responsável por:• Ativar e desativar os aquecedores quando requisitado pela UCM;• Informar a UCM sobre falhas no sistema e suas causas;• Proteger o sistema contra falhas (curto circuitos, corrente reversa).

Capítulo 4: Diagnósticos em motores bicombustíveisEditado por: Gilberto Farias

No início dos motores equipados com a tecnologia Total Flex era muito comum os condutores abastecerem seus veículos em postos de combustíveis próximos as suas residências e logo após abastecer, já desligar o veículo, e assim o manter por bastante tempo. Quando o condutor fazia esta operação e trocava de combustível, passando de etanol para gasolina ou vice-versa, o gerenciamento do motor não tinha tempo hábil de realizar a estratégia de aprendizagem. Sendo assim, na próxima partida daquele veículo o valor de A/F que estaria registrado na UCM seria o valor do combustível antigo.Qual é o efeito quando esta situação acontece? Quando isto ocorre o motor do veículo tem grandes dificuldades para dar a partida, pois o valor A/F gravado na memória da UCM é diferente do combustível utilizado no reservatório. Logo a mistura A/C ficará escassa (caso a troca de combustível tenha sido de gasolina para etanol) ou ficará demasiada (caso a troca de combustível tenha sido de etanol para gasolina). Esta última situação é ainda pior, pois pode ocasionar um calço hidráulico no motor.Quando um veículo chega de guincho na oficina de um reparador e este desconfia que a avaria daquele veículo seja esta, o reparador pode realizar os seguintes testes:Inicialmente faz-se a leitura dos blocos de valores da unidade de comando do motor a fim de verificar qual é o valor de A/F registrado na memória da UCM. O valor de A/F vigente da UCM pode ser lido por um equipamento de diagnóstico entrando na unidade de comando do motor (código 01), na função Leitura dos Blocos de Valores (código 08).A sua localização de bloco e campo pode alterar de acordo com o fornecedor do sistema e a calibração utilizada, porém, na maioria dos motores, este bloco de valor de medição é o 34, campo 1. Lembrando que este valor pode variar entre 90 (100% etanol) e 132 (100% gasolina).Com esta verificação o reparador saberá qual é o valor de A/F registrado na UCM e desta forma pode, neste momento, verificar qual é o combustível (ou proporção entre eles) que está sendo utilizado no veículo. Para isto, existe um teste muito simples, conhecido como teste da bureta.Para realização deste teste o reparador necessitará de:• Uma bureta de 100ml graduada.• 50ml de gasolina.• 50 ml de solução de água com adição aproximadamente 5g de cloreto de sódio (sal).

Teste da buretaInsira os 50 ml de gasolina retirada do tanque de combustível na bureta de 100ml e em seguida adicione na mesma bureta a solução de 50ml de água com o sal. Com a bureta tampada misture os dois líquidos e então aguarde aproximadamente 15 minutos até que as duas soluções se separem.

Ao estabilizar, a solução de água com sal separará o etanol da gasolina, sendo possível identificar a quantidade de etanol presente naquela misturaNa ilustração da esquerda o resultado da medição foi de 61ml de solução de água mais etanol. Se inicialmente foram inseridos 50ml de combustível e 50 ml de solução, isto significa que 11ml dos 50ml de combustível inseridos na bureta inicialmente eram etanol. Isto corresponde a 22% de etanol e 78% de gasolina, ou seja, este veículo estava provavelmente abastecido com gasolina do tipo C (valor A/F = 132), já que neste tipo de gasolina é possível encontrar até 27,5% de etanol. Já na ilustração da direita foram encontrados 71% de solução de água mais etanol. Se a mesma lógica for seguida, pode-se afirmar que naquele combustível havia 40% de etanol e 60% de gasolina.Após essas duas verificações (bloco de valor e teste da bureta), é possível realizar uma comparação entre elas. Imaginando que a leitura do bloco de valor tenha resultado no valor 90 e que no teste da bureta o reparador tenha encontrado uma gasolina com 22% de adição de etanol, a conclusão para este diagnóstico é que apesar de o combustível encontrado no reservatório ser gasolina do tipo C, a UCM não conseguiu realizar o aprendizado deste combustível, pois o valor registrado na própria UCM é o valor 90, que refere-se ao A/F 100% etanol.Uma vez executados estes testes o reparador pode, neste momento, realizar a adaptação do valor A/F para solucionar a reclamação do cliente. Esta função está disponível para adaptação do A/F compatível ao combustível que está sendo utilizado no veículo e pode ser realizada de duas formas dependendo do fabricante da UCM:Unidade do Motor Magneti Marelli: Com a ignição do veículo ligada e com o auxílio de um equipamento de diagnóstico acesse a unidade de comando do motor (código 01), acessando posteriormente a função de adaptação (código 12) e escolha o canal desejado para a adaptação:Canal 58 – Fixa o A/F para álcool e a estratégia de “aprendizagem” permanece habilitada.Canal 59 – Fixa o A/F para gasolina e a estratégia de “aprendizagem” permanece habilitada.Canal 62 – Inicia a “aprendizagem” de A/F da mistura desconhecida.

Após selecionado o canal, confirme o início do aprendizado e ligue o motor, mantendo-o ligado durante alguns minutos. Contudo, estas funções podem mudar de acordo com alguns modelos e motorizações.Unidade do Motor Bosch: Seguir as seguintes instruções:1- Desconecte a UCM do veículo por 5 minutos e conecte-a novamente;2- Dê a partida no veículo acionando (pisando) SIMULTANEAMENTE o pedal do freio e o pedal do acelerador. Nesta condição a UCM estará assumindo a Condição Padrão (50% álcool e 50% gasolina);3- Aguarde alguns minutos com o veículo ligado para adaptação automática do A/F.Esta adaptação é adequada para todos os veículos com sistema de gerenciamento do motor da Bosch com exceção do Gol 1.0L 8V Total Flex – prefixo do motor: BNW.Teste de pressão e vazão da bomba de combustívelCaso o veículo do cliente apresente dificuldade de partida ou morre e posteriormente não pega, a avaria do veículo pode estar na bomba de combustível. Portanto, para diagnosticá-la o reparador poderá realizar os testes a seguir:1. Verificar se existe combustível no reservatório.2. Analisar os conectores elétricos, desmontando-os em cima e em baixo do flange e verificando o estado dos conectores e dos terminais metálicos do chicote elétrico e da bomba de combustível. Caso existirem sinais de oxidação dos terminais, significa que houve infiltração de combustível no conector elétrico. Caso houver o derretimento do conector plástico significa mau contato entre os terminais.3. Medir a tensão de alimentação diretamente no conector da bomba de combustível utilizando um multímetro. Ao acionar a bomba a tensão deve ser aproximadamente 12V. Em caso de não obtenção da tensão de alimentação verificar os fusíveis e relês.Ainda na alimentação de tensão da bomba de combustível é possível medir a corrente utilizada para acionar este componente. Através de uma pinça amperimétrica ou alicate amperímetro é possível medir a corrente de alimentação da bomba sem desmontar os fios do conector. Caso a corrente de trabalho exceda os 6,6A, a bomba de combustível está com problemas e deve ser substituída.4. Medir a resistência da bomba de combustível. A resistência deve ser medida no conector da bomba de combustível utilizando um multímetro. O valor de resistência encontrado deve ser inferior a 1,2 Ω, pois os valores superiores a este indicam falha elétrica na bomba com possibilidade de danos causados por utilização de combustível de procedência duvidosa.5. Medir a pressão da bomba de combustível no compartimento do motor, sendo que para praticamente todos os motores com a tecnologia total Flex a pressão de trabalho deverá ser de 4,2bar. Esta pressão deve ser medida com um manômetro na linha principal de combustível.

O reparador pode retirar a mangueira de alimentação de combustível do tubo distribuidor e conectá-la no manômetro, e a outra extremidade do manômetro conectar no tubo distribuidor de combustívelAo desligar o veículo a pressão deve se manter acima de 2,5bar por 10 minutos. Queda abaixo deste valor pode indicar funcionamento incorreto do regulador de pressão ou da válvula de retenção da bomba, vazamento de combustível na linha ou falta de estanqueidade das válvulas injetoras.

É necessário realizar a medição da vazão de combustível com a pressão igual a 4,2bar. Por isso, ajuste a saída do medidor de vazão para que o manômetro indique a pressão indicada6. Medir a vazão de combustível no compartimento do motor. Para isso, colocar o duto de saída do manômetro em um recipiente graduado com capacidade mínima de 3 litros.Assim como demonstrado na ilustração.A tensão da bateria também é uma variável importante para esta medição, portanto garanta que ela apresente a tensão aproximada de 12,6 V durante todo o teste. Acione a bomba de combustível por 30 segundos e após o teste faça a comparação com a gráfico a seguir:

Durante a verificação, mede-se uma tensão de 12,5 volts na Bateria. Como na Bomba de combustível há cerca de 2 Volts de tensão a menos que na bateria, ocasionada por perdas de tensão no circuito, o resultado do fluxo de alimentação mínimo é de 542 cm3/30s para o motor CCRA e 518cm3/30s para o motor CFZASe o valor mínimo esperado não for encontrado, o reparador deve examinar se a tubulação de entrada para o filtro de combustível apresenta estreitamentos (dobras) ou obstruções.7. Para isso o reparador deve medir a pressão do combustível antes do filtro de combustível. Utilizar o manômetro efetuando a ligação entre a mangueira de alimentação do combustível e o filtro de combustível. A pressão de combustível deve ser de aproximadamente 4,2bar.8. Medir a vazão do combustível antes do filtro de combustível. Para isso, colocar o duto de saída do manômetro em um recipiente graduado com capacidade mínima de 3 litros e acionar a bomba de combustível por 30 segundos, respeitando as mesmas regras do item 6, porém, realizar a instalação do manômetro como ilustrado a seguir:

Durante a verificação, mede-se uma tensão de 12,5 volts na Bateria. Como na Bomba de combustível há cerca de 2 Volts de tensão a menos que na bateria, ocasionada por perdas de tensão no circuito, o resultado do fluxo de alimentação mínimo é de 542 cm3/30s para o motor CCRA e 518cm3/30s para o motor CFZAA diferença de vazão entre a medição realizada antes do filtro e no compartimento do motor pode indicar saturação no filtro ou obstrução na linha de combustível. Se a vazão estiver abaixo do especificado antes do filtro de linha, remover a bomba do reservatório de combustível e avaliar as condições de impurezas nos filtros da bomba (externo e interno).Se for alcançada a vazão mínima, substituir o filtro de combustível. Porém, se não for alcançada a vazão mínima, remover a bomba de combustível e verificá-la. Caso encontre dannos na bomba como os apresentados na ilustração a seguir, substituí-la por uma nova.

Exemplos de bombas danificads pelo uso de combustível de procedência duvidosa

Limpeza e teste de vazão das válvulas injetorasSe o cliente chega em sua oficina reclamando de falha de dirigibilidade, alto consumo ou rendimento insatisfatório do veículo, uma das causas destas falhas pode ser sujidade na pontas das válvulas injetoras, oriundas de combustível de qualidade duvidosa. Neste caso, um dos passos a ser realizado pelo reparador pode ser a consulta do estado das válvulas injetoras. Para isso, o reparador pode retirar as válvulas injetoras do tubo distribuidor e checar as extremidades de trabalho das mesmas.Se através de uma análise visual as pontas das válvulas injetoras se encontrarem parecidas com a ilustração a seguir, o reparador pode realizar uma limpeza, por meio de um aparelho de limpeza ultrassônica.

Injetores sujos, devido ao uso de combustível de má qualidade, POSSÍVEIS de serem recuperados através de limpeza por ultrassomApós a limpeza é necessário realizar outra análise visual para certificar-se que todas as impurezas se desprenderam das válvulas injetoras assim como demonstra a ilustração a seguir:

Injetoras após limpeza, com condições de usoOutro teste passível de ser realizado para certificar-se do bom funcionamento das válvulas injetoras é a medição da vazão do combustível pela mesma. Este teste pode ser realizado através de uma máquina de teste de vazão que tenha uma bureta graduada na qual o combustível seja armazenado após ser injetado pelas válvulas injetoras. O resultado desta medição deve seguir o que está preconizado pelo fabricante da válvula, assim como informado na tabela a seguir, em que as cores mencionadas na tabelas são as cores do material externo da válvula injetora:

Contudo, se através de uma análise visual as pontas das válvulas injetoras se encontrarem parecidas com a ilustração ao lado, o reparador não deverá perder tempo em realizar uma limpeza, pois quando há uma concentração muito grande de impurezas, nem mesmo a limpeza pode recuperar este componente, sendo a troca a solução mais indicada nestas condições.

Injetores prejudicados, devido ao uso de combustível de má qualidade, SEM condições de recuperação. Os componentes internos foram comprometidos, bem como a função de vedação e controle de vazão de combustível