INJECÇÃO DIESEL BOSCH COMMON RAIL

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O SISTEMA DE INJECÇÃO DIRECTA PARA MOTOR DIESELBOSCH “COMMON RAIL”

«COMMON RAIL»

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PREÂMBULO

As exigências em matéria de aumento das performances e de redução do ruído, da poluição e doconsumo que serão exigidas aos motores DIESEL dos anos 2000 levaram a procurar soluções nainjecção directa, empregando um sistema mais eficaz que as bombas de injecção de alta pressãoactualmente utilizadas.

Este objectivo é alcançado graças ao conjunto de gestão da injecção chamado «Common rail» cujoprincípio lembra o da injecção sequencial dos motores a gasolina, mas que utiliza a altíssima pressãocomandada electronicamente. É um produto da sociedade Robert BOSCH que deve equipar umagrande parte da nova família de motores Diesel (A série D.W...).

Este sistema proporciona uma diminuição do consumo de 20% em relação à geração precedente,melhorando ao mesmo tempo o prazer da condução graças a um binário superior de 50% a baixoregime e 25% de potência a mais, com uma redução das vibrações e dos ruídos.

Um outro objectivo é a performance ambiental. Os motores da nova geração serão, logo após olançamento, entre os mais limpos da sua categoria e possuem, com a catálise «DENOX», grandescapacidades de evolução a curto prazo.

PRINCÍPIO

Uma bomba de alta pressão accionada pelo motor alimenta em permanência uma reserva de gasóleoa alta pressão: o «Rail» ou rampa de alimentação.

A rampa está ligada por tubos a todos os injectores.

A abertura de cada injector é comandada por uma electroválvula de duas vias integrada.

Um calculador gere, em função dos parâmetros do motor:- A pressão na rampa- O débito da bomba- O tempo de abertura e o faseamento (Avanço) de cada injector.

O sistema «COMMON RAIL» permite, para cada injector, várias injecções num ciclo motor:- Uma injecção piloto ou pré-injecção- Uma injecção principal- Uma pós-injecção (Caso das despoluições mais severas no futuro, tais como «Euro 2000»)

O pequeno tempo concedido à injecção piloto, e consoante o equipamento, à pós-injecção, leva-nosa descobrir uma nova unidade: o microssegundo (µs) mil vezes mais pequeno que o milissegundo

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ESQUEMA GERAL

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15

16

1

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17

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8

9

7

4

5 6

3

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Alta pressãoBaixa pressãoRetorno

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NOMENCLATURA

1 Calculador de controlo do motor

2 Pré-filtro

3 Bomba de alimentação forçada baixa pressão

4 Filtro principal com decantador de água

5 Aquecedor

6 Serpentina de arrefecimento de gasóleo

7 Bomba de alta pressão de três êmbolos radiais

8 Comando de desactivação do terceiro êmbolo

9 Regulador de pressão

10 Rampa de alimentação (ou «common rail»)

11 Sensor de pressão

12 Sensor de temperatura gasóleo

13 Injectores de comando eléctrico

14 Sensor de posição do pedal do acelerador

15 Sensor de regime

16 Sensor de referência cilindro

17 Informações provenientes de diversos sensores:

- O sensor de pressão de sobrealimentação

- O sensor de massa de ar (debimetro de filme quente)

- O sensor de temperatura da água

- O sensor de temperatura do ar de admissão

- O sensor do pedal dos travões

- O sensor do pedal da embraiagem

- O sensor de velocidade do veículo

- Anti-arranque electrónico

- Outras funções consoante o equipamento (C.V.A....).

18 Comando dos accionadores, sistemas anexos e interfaces com outros sistemas:

- Pressão de turbocompressor

- Pré-aquecimento e pós-aquecimento

- Sistema E.G.R. em circuito fechado

- Gestão aquecimento adicional

- Compressor de refrigeração

- Outras funções consoante o equipamento

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FILTRO DE COMBUSTÍVEL

1

2

S3

3

E2

S2

54 S1

2a 2b 2c

E1

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DESCRIÇÃO - FUNCIONAMENTO PARTE HIDRÁULICA

A BOMBA DE ALIMENTAÇÃO FORÇADAEstá integrada no módulo de aspiração situado no depósito e aspira através de um pré-filtro (limitede filtração de 300 µm).O seu débito é de 200 litros/hora para uma pressão máxima de 2,5 bars.

O FILTRO PRINCIPALParticipa de maneira activa na protecção do sistema (limite de filtração: 5 µm) e decantação daágua). Está ligado aos diversos circuitos por meio de ligações de encaixar. Possui na sua entradaum elemento termostático que desvia, a frio, uma fracção do combustível (gasóleo) proveniente dabomba de alimentação forçada para o aquecedor situado no motor. O filtro está munido de umregulador de baixa pressão calibrado a 1,25 ±0,25 bars.

1 - Elemento filtrante 2 - Elemento termostático 3 - Regulador de baixa pressão 4 - Torneira de purga da água decantada 5 - Caixa de saída de águaE1 - Entrada filtroS1- Saída para caixa de saída de águaE2 - Entrada de gasóleo aquecidoS2 - Saída para bomba de alta pressãoS3- Retorno depósito

O elemento termostático é formado por uma anilha bilâmina que se deforma em função da temperaturado combustível.- Temperatura inferior a 15°C: (2a) a bilâmina é deformada e fecha a passagem directa para o filtro.O combustível é orientado para a caixa de saída da água do motor para ser aquecido antes dafiltragem.- Temperatura entre 15°C e 25°C: (2b) a bilâmina endireita-se e divide o fluxo de entrada. Umaparte do combustível passa directamente para o elemento filtrante e a outra parte continua a seraquecida.- Temperatura superior a 25°C: (2c) a bilâmina fecha a passagem directa para o circuito deaquecimento. Todo o combustível é orientado para o elemento filtrante

O AQUECEDOR DE GASÓLEOEstá situado na caixa de saída de água na cabeça do motor. Aquece a fracção de gasóleo que oelemento termostático do filtro deixa circular.

O SISTEMA DE ARREFECIMENTO DE GASÓLEOAs altas pressões existentes no circuito provocam um forte aquecimento do combustível, o que influisobre a sua viscosidade e a segurança de funcionamento.Um sistema de arrefecimento, fixado sob a carroçaria, é colocado na canalização de retorno paraarrefecer o combustível antes do depósito.É constituído por uma serpentina metálica numa chapa com alhetas para aumentar as superfíciesde troca.

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BOMBA DE ALTA PRESSÃO

C E

D

G

A

B

F

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A BOMBA DE ALTA PRESSÃO

A bomba de alta pressão, de três êmbolos radiais, é accionada de maneira assíncrona pela correiade distribuição. Por razões de controlo do débito em todas as fases de funcionamento, a relação deaccionamento é de 0,5.A alta pressão de serviço varia entre 200 e 1350 bars. Potência máxima absorvida: 3,5 kW.

A - Entrada baixa pressãoB - Válvula de segurançaC - CâmaraD - Desactivador 3° êmboloE - Saída alta pressãoF - Regulador de pressãoG - Retorno ao depósito

O gasóleo entra na bomba por «A» e atravessa a válvula de segurança «B» que regula a alimentaçãoda bomba de alta pressão:

- Se a baixa pressão for pequena, o fluxo de combustível atravessa a válvula (por um orifíciocalibrado) e serve prioritariamente à lubrificação e ao arrefecimento.

- Quando o diferencial de pressão entre a entrada e o retorno da bomba for superior a 0,8 bar,o êmbolo da válvula move-se e descobre o furo de alimentação dos elementos de bombagem. Ascâmaras «C» enchem-se, o fluxo reservado à lubrificação mantém-se.

Para diminuir a potência absorvida em baixa carga, num momento em que não é necessário disporde um forte débito, a bomba possui um sistema eléctrico de desactivação de um êmbolo «D». Umsolenóide, montado na cabeça de um dos cilindros, move a haste de comando que mantém aberta aválvula de alimentação. Não pode ocorrer nenhuma pressurização do gasóleo porque este voltapara a admissão.

A desactivação do terceiro êmbolo é também realizada pelo calculador para limitar voluntariamenteo débito no caso de incidente (aquecimento excessivo do gasóleo, por exemplo).

O gasóleo pressurizado dirige-se para a saída alta pressão «E», para a rampa e injectores.Paralelamente a esta saída, encontra-se o regulador de pressão «F» de comando RCA (RelaçãoCíclica de Abertura), assegurada pelo calculador. O regulador cria uma fuga controlada. A duraçãovariável dos ciclos de abertura e de fecho regula a pressão de injecção. O gasóleo libertado por esteregulador volta para o depósito pela saída «G» para arrefecimento e lubrificação.Com o motor parado, não subsiste pressão residual no circuito de alta pressão.

A RAMPA DE ALIMENTAÇÃO

A rampa de alimentação (o «Common rail») serve de colector e de acumulador. É em aço forjado.Encontram-se na rampa:

- A chegada do gasóleo sob pressão- As saídas de injectores- O sensor de temperatura do gasóleo (no início em série)- O sensor de alta pressão

A capacidade da rampa está adaptada à cilindrada do motor.

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O INJECTOR

Z

E

G

H

C

A

F

D

IK

J

B

N

M

L

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OS INJECTORES

A parte inferior de cada injector é parecida com o modelo clássico multi-furos (de característicasadaptadas à versão do motor, por exemplo, 5 furos de diâmetro 0,16 mm ou 5x0,20 ou 6x0,15); otopo é encimado por uma electroválvula de comando.

A - Pulverizador de abertura do injectorZ - Pulverizador de realimentaçãoB - Agulha de injectorC - Câmara de pressãoD - Mola de injectorE - Êmbolo de comandoF - Volume de comandoG - Ligação de entradaH - Filtro laminar incluído na ligaçãoI - Mola principalJ - Agulha piloto e sua esferaK - SolenóideL - Porca de fechoM,N - Folga de funcionamento da agulha piloto

O solenóide da electroválvula de comando está fixado no corpo do electro-injector poruma porca de grandes dimensões «L» que serve para fixar o conjunto das peças. Não épermitida a desmontagem do injector através desta porca com o risco da destruição doconjunto.

As pressões de combustível utilizadas no sistema «Common rail» não permitem o comando eléctricodirecto dos injectores porque nem a potência da electroválvula nem a sua velocidade de comutaçãosão suficientes. A abertura destes é, por conseguinte, realizada por um efeito de pressão diferencial.

Em repouso, a agulha do injector «B» fica aplicada sobre a sua sede devido à mola «D».

O êmbolo de comando «E» está montado sobre a agulha livre no seu furo.

Na cabeça do êmbolo encontra-se uma câmara «F» chamada «Volume de comando».

Esta câmara está em ligação com a rampa de alimentação através do calibre «Z».

Ela está em ligação com o retorno ao depósito por meio do calibre «A». Este circuito é fechado pelaesfera da agulha piloto «J» na qual se apoia a mola principal «I».

Observar na ligação de entrada «G» a presença de um filtro laminar «H» que impede a passagem deeventuais impurezas.

A elevação máxima da agulha piloto é de cerca de 60 microns

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PRINCÍPIO DA ELEVAÇÃO DE UM INJECTOR

Injector fechado

PV > PS-PR

Injector aberto

PV < PS-PR

1 = PV = Esforço exercido no êmbolo pela pressão existente no volume de comando2 = PR = Esforço da mola do injector3 = PS = Pressão exercida na secção da agulha do injector pela alta pressão da bomba.

«CARTOGRAFIA» DE UM INJECTOR

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PRINCIPÍO DE ELEVAÇÃO DE UM INJECTOR

Quando o motor é accionado pelo motor de arranque ou se já estiver a trabalhar, a alta pressãofornecida pela bomba (pressão rampa) atravessa a ligação de alta pressão. Ela é repartidaidenticamente pela câmara de pressão sob a agulha do injector «C» e pelo volume de comando «F».O injector permanece fechado.

No momento desejado, o calculador fornece uma corrente eléctrica à electroválvula, provocando aelevação da agulha piloto «J».

A esfera é levantada da sua sede pela alta pressão, permitindo uma fuga de gasóleo para o retornoao depósito.O equilíbrio entre a pressão no injector (que não varia) e a pressão na câmara do êmbolo decomando (que diminui) é rompido.

O êmbolo de comando sobe libertando o injector que se abre e deixa passar um jacto de gasóleopara a câmara de combustão.A injecção dura enquanto o solenóide permanecer sob tensão.

Uma vez o impulso eléctrico terminado, a mola da agulha piloto assenta a esfera sobre a sede. Afuga cessa, a pressão aumenta no volume de comando e provoca o fecho do injector.O equilíbrio das pressões volta a ser encontrado e o dispositivo fica pronto para um novo ciclo.

Os dois calibres «A» e «Z» introduzem a histerese (ou atraso) necessário para o funcionamentocorrecto.

- A velocidade de abertura da agulha do injector depende da relação da secção entre os doiscalibres porque o volume impelido pelo êmbolo de comando e o volume que passa através do calibre«Z» deve escoar através do calibre «A». Como ele deve permitir a abertura da agulha do injector,«A» deve ser maior que «Z».

- O diâmetro de «Z» influi sobre o tempo de fecho.

A electroválvula abre-se completamente durante cada impulso de comando (mesmo para um débitomínimo). A abertura do injector depende da duração do comando:

- Impulso curto: o êmbolo de comando apresente uma certa inércia, a agulha do injector élevantada muito ligeiramente. A superfície de passagem do gasóleo para aceder aos furos depulverização do injector é muito pequena e a pressão de injecção é igual à pressão «rampa» minoradapor uma perda de carga muito forte.

- Impulso longo. O êmbolo de comando e agulha de injector são completamente levantados.A superfície de passagem é grande e o combustível é injectado à pressão «rampa» minorada deuma perda de carga menor que a precedente.

A quantidade de gasóleo injectada depende:- Da pressão fornecida pela bomba- Da duração do impulso eléctrico fornecido pelo calculador.- Da secção de passagem na saída dos injectores (calibre dos furos e tomada em consideração

a elevação da agulha).

Estes elementos constituem a cartografia de cada injector. Esta cartografia é conservada em memóriapelo calculador.

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QUADRO SINÓPTICO

1261

1220

1221

1321

1115

7306

2100

1320

1210

1233 1253

1620

1312

1310

C001

1630 8020

BB00

1304

8221

V1300 42101313

7210

13311334

1208-6

1322

8098

1150

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NOMENCLATURA

COMPONENTESBOSCH P.S.A.

Bateria .............................................................................................................................. BB00

Tomada diagnóstico ......................................................................................................... C001

Luz avisadora diagnóstico motor ..................................................................................... V1300

Sensor de referência cilindro ........................................................................................... 1115

Caixa Relé de pré-aquecimento....................................................................................... 1150

Desactivador 3° êmbolo ....................................................................... EAV ................... 1208-6

Bomba de alimentação forçada ........................................................... EKP3.1D ........... 1210

Sensor de temperatura da água ...................................................................................... 1220

Sensor de temperatura do gasóleo .................................................................................. 1221

Electroválvula de regulação de pressão do turbocompressor ......................................... 1233

Electroválvula EGR .......................................................................................................... 1253

Sensor de posição do pedal do acelerador ...................................................................... 1261

Relé duplo ........................................................................................................................ 1304

Debimetro de ar ............................................................................................................... 1310

Sensor de pressão de ar de admissão ............................................................................ 1312

Sensor de PMS e regime motor ....................................................................................... 1313

Calculador de controlo motor ............................................................... EDC15C2 .......... 1320

Sensor de alta pressão gasóleo........................................................... RDS2 ................ 1321

Regulador de alta pressão gasóleo ..................................................... DRV .................. 1322

Conjunto porta-injector completo ........................................................ CRI1 .................. 1331-1334

Sensor velocidade do veículo .......................................................................................... 1620

Ligação com o calculador da C.V.A ................................................................................. 1630

Contactor de stop ............................................................................................................. 2100

Conta-rotações................................................................................................................. 4210

Computador de bordo ...................................................................................................... 7210

Contactor do pedal de embraiagem ................................................................................. 7306

Compressor de refrigeração ............................................................................................ 8020

Relé de alimentação do aquecimento adicional ............................................................... 8098

Transponder ..................................................................................................................... 8221

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O DISPOSITIVO DE CONTROLO DO MOTOR

O princípio de base da acção do controlo do motor é muito semelhante ao de um dispositivo deinjecção sequencial num motor a gasolina, com a adaptação tornada necessária devido à existênciade pressões muito altas e de injecções múltiplas:

- Os sensores medem as condições de funcionamento actuais e transformam os valores físicosem sinais eléctricos.

- O calculador capta estes valores, trata-os e transforma-os em ordens ou informaçõesdestinadas:

- Aos accionadores principais (Regulação pressão, injectores, etc.)- Aos accionadores secundários (Electroválvula de comando da reciclagem dos gasesde escape, por exemplo)

- Interfaces com outros sistemas

O calculador controla em tempo real a distribuição de combustível e a sincronização da injecção pelacorrente de comando dos injectores.

OS COMPONENTES DO SISTEMA

• O calculadorO calculador contém em referência um sensor de pressãoatmosférica.Possui um andar de potência capaz de fornecer a corrente decomando muito elevada necessária ao funcionamento dosinjectores.Está ligado ao feixe por um conector de 88 vias (ver contactosem anexo).Utiliza a tecnologia «FLASH EPROM» e é telecarregável.

• O sensor de regimeAs informações regime e posição do motor são fornecidas poreste sensor fixado no cárter da embraiagem.Ele define a posição da cambota numa coroa que possui 60 menos2 dentes montada no volante do motor.O «sinal» ocorre a 114° do volante antes do P.M.S.

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• O sensor de referência cilindro

É um sensor «de efeito de Hall» que dá um sinal quadradodirectamente utilizável pelo calculador.Está fixado na tampa da árvore de cames em frente de uma rodadentada accionada por esta.A roda possui duas coroas largas seguidas de duas coroasestreitas.Um entreferro entre o sensor e a coroa deve ser respeitado:1,2 + 0/+0,1 mm.

• A sonda de temperatura do motor

É uma termistência C.T.N. que informa sobre o estado térmico domotor. Está situada na caixa de saída de água.

• O sensor de pressão «rampa»

Informa o calculador sobre o valor da alta pressão.O calculador:- Utiliza o parâmetro «pressão» para calcular o volume a injectar.- Modifica eventualmente a pressão com o regulador da bombade alta pressão.

• O debimetro de arÉ um debimetro de filme quente que integra uma sonda C.T.N.de medição da temperatura do fluxo de ar. Permite calcular amassa de ar absorvida pelo motor mediante a medição conjuntado fluxo de ar e da sua temperatura.O calculador mede a resistência de um condutor eléctrico planoaquecido por uma corrente e arrefecido pelo fluxo de ar admitido.O valor encontrado é utilizado para a limitação dos fumos duranteas fases transitórias (aceleração, desaceleração).A informação «débito» serve para o cálculo da taxa de reciclagemdos gases de escape (E.G.R.)O debimetro está montado entre o filtro de ar e o turbocompressor.

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• O sensor de pressão de sobrealimentação

Fornece a informação «carga» medindo a pressão desobrealimentação.Esta informação é utilizada para:- a regulação da pressão de injecção- a regulação da duração da injecçãoAlimentado com corrente de 5 volts pelo calculador, fornece umatensão proporcional à pressão medida.

• O sensor de temperatura do gasóleo

É um sensor C.T.N. fixado na rampa. Mede a temperatura«matéria». Uma variante desta montagem mede directamente atemperatura do gasóleo no circuito de retorno ao depósito.A densidade do combustível e a sua viscosidade variam em funçãoda sua temperatura.O calculador corrige o débito a partir deste dado.

• O sensor do pedal de acelerador

Accionado pelo pedal do acelerador, traduz a acção do condutor.É constituído por dois pontenciómetros cuja resistência variaproporcionalmente com a posição do acelerador.As informações provenientes de cada potenciómetro sãocomparadas constantemente entre elas a fim de detectareventuais incoerências.As medições são comparadas constantemente com as medidasdos outros sensores a fim de detectar incoerências eventuais.

• O sensor do pedal dos travões

Permite remediar uma informação incoerente proveniente dosensor do pedal do acelerador.

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• O sensor do pedal da embraiagem

Permite remediar uma informação incoerente proveniente dosensor do pedal do acelerador.O seu estado (aberto, fechado) intervém na gestão do ralenti.

• O sensor de velocidade

A sua acção sobre o funcionamento do motor consiste em informaro calculador de diversas situações:- Veículo parado- Veículo em andamento (a mais de 2 km/h)- Veículo em desaceleração

Os seus sinais são utilizados por diversos sistemas (direcçãovariável, suspensão) e pelo regulador de velocidade.

• A bateriaO seu valor de tensão é importante.O calculador memoriza uma situação de defeito:- superior a 17,5 V- inferior a 7 V.

Abaixo de 10 V, o funcionamento será aleatório porque a correntenecessária para o funcionamento correcto dos injectores circulamuito mal por causa da resistência total (calculador - cablagens -injectores).Em função da tensão da bateria, o calculador regula o ralentiactuando no tempo de injecção e na pressão de serviço.

• O relé duploO relé duplo alimenta:- O calculador- A bomba de combustível- As electroválvulas EGR e regulação do turbocompressor.

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• O transponderSistema convencional

• Os injectoresElementos estudados noutro lugar

• O regulador de alta pressãoElemento estudado noutro lugar

• O desactivador do 3° êmboloElemento estudado noutro lugar

• O relé de pré-aquecimento

Relé de alimentação das velas de pré-aquecimento.O procedimento é decidido pelo calculador. Depende daindicação da sonda de temperatura da água do motor.

• O relé de comando do aquecimento adicional

Este sistema de que existem várias variantes (com resistênciaseléctricas, queimador) reforça o aquecimento pelo radiador declimatização.Funciona, se necessário, depois do arranque do motor.

• Electroválvula de regulação de pressão de admissão

Comandada pelo calculador, provoca a abertura ou o fecho daválvula de regulação de pressão do turbocompressor

• Electroválvula E.G.R.

Comanda a manobra da válvula de reciclagem E.G.R.

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• Funções acessórias:

- Conta-rotações- Luz avisadora de diagnóstico- Opção computador de bordo

Estes acessórios normais de condução fornecem informaçõesao condutor. O seu funcionamento é semelhantes ao dos veículosa gasolina.

• Opção climatização

O calculador gere:

- O funcionamento dos moto-ventiladores de arrefecimento.- O desembraiar do compressor na aceleração

• Opção C.V.A.

O calculador motor dialoga com o calculador da C.V.A. (Pedidode redução do binário na passagens das velocidades).

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CARTOGRAFIA DE DÉBITO DO CALCULADOR

CARTOGRAFIA DAS PRESSÕES

T em microssegundos (µs)V Volume global a injectar num cilindro em mm3P Pressão em bar

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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DA INJECÇÃO

A bateria alimenta o calculador e o relé duplo que distribui a corrente aos diversos órgãos. Otransponder autoriza o arranque.

Por accionamento do motor de arranque são precisas pelos menos duas rotações do motor para quea bomba de alta pressão proporcione a pressão mínima de 200 bars à rampa.

O calculador identifica a posição do motor:

- Através do sensor de posição e regime, que lê a posição do motor no volante (possuindo 60 dentessendo 2 fresados).

- Através de um sensor que precisa a posição do motor por meio de uma coroa dentada situada atrásdo careto da árvore de cames.

Tem em conta as indicações dos sensores:- Principais:

- Posição do pedal do acelerador- Temperaturas (água de arrefecimento, gasóleo)- Regime do motor- Pressões (sobrealimentação, atmosférica)- Débito de ar de admissão e sua temperatura

- Secundárias:- Débito de EGR- Sensor de velocidade na saída de caixa- Interruptores dos pedais dos travões e da embraiagem.

Tem em conta as fases de funcionamento:- Arranque (procedimento de débito particular enquanto o motor não for posto a trabalhar)- Ralenti (débito reservado)- Marcha normal (Amortecimento dos esticões, regime máximo autorizado).

Estes parâmetros, cuja lista não é exaustiva (há mais de 1400) permitem-lhe determinar o volumeteórico a injectar (cálculo do débito total formado pela adição do débito da injecção piloto, do débitoda injecção principal e se necessário do débito de pós-injecção).

Baseando-se nas características do injector, o calculador escolhe na sua própria cartografia a relação«Pressão / volume» que lhe permite obter o tempo de injecção.

O calculador regula a alta pressão actuando no regulador da bomba. A baixo regime, uma pequenapressão é indispensável para obter um pequeno débito com precisão. A alto regime, o curto tempodisponível para a injecção impõe uma alta pressão para obter o débito necessário ao funcionamentocorrecto.

A partir da informação «Regime», o valor da alta pressão é escolhido para que o volume disponívelseja sempre suficiente . (Cartografia: «Pressão»).

O início da injecção é determinado a partir dos parâmetros «Sensor regime» e «referência cilindro».No instante pretendido, o solenóide do respectivo injector é alimentado por uma forte corrente dechamada (20 A a 80 V, duração 300 µs) e a injecção começa. Quando a fase de chamada terminar,o calculador reduz a corrente de comando para uma corrente de manutenção (≅12 A a 50 V).

A injecção dura enquanto o solenóide for alimentado.

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CURVAS COMPARATIVAS. INFLUÊNCIA DAS INJECÇÕES PILOTO

α = Ângulo de rotação da cambotaIP = Injecção pilotoP = pressão (bars)Pm = pressão média no cilindro

1 = elevação da agulha com sistema convencionala = tempo de inflamação sem injecção piloto2 = forte pico de pressão RUÍDO IMPORTANTE3 = pressão correspondente no cilindro4 = elevação da agulha com «Common rail»b = tempo de inflamação com injecção piloto5 = subida progressiva da pressão POUCO RUÍDO6 = pressão correspondente no cilindro7 = comparação das pressões

IP

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ESTRATÉGIA DE INJECÇÃO

O tempo de inflamação (tempo que decorre entre o início da injecção e o início da inflamação) é, noDiesel, o principal factor de produção de ruído. O sistema «Common rail» permite encurtar estetempo de inflamação.

Comparemos os sistemas. Numa injecção diesel clássica, uma grande quantidade de gasóleo estájá introduzida no cilindro antes que a elevação de temperatura devido à compressão o possa inflamar(curva 1, em cima à esquerda).

A inflamação brutal de um grande volume de combustível provoca uma súbita subida da pressão euma forte elevação do ruído.(O que corresponde ao estalido característico do motor Diesel, perceptívelsobretudo a frio, pico de pressão curva 2).

O sistema «Common rail» diminui o tempo de inflamação graças:- à sua pressão de injecção muito elevada que permite uma pulverização muito fina- ao seu comando dos injectores independentes e variável que autoriza injecções mais próximasdurante um ciclo no mesmo cilindro:

- Uma injecção piloto ou pré-injecção- Uma injecção principal- Consoante a despoluição, uma pós-injecção.

A injecção piloto IP, disparada antes da injecção principal (curva 4), provoca o pré-acondicionamentoda câmara de combustão nos planos temperatura e pressão.

Quando ocorre a injecção principal, o tempo de inflamação é consideravelmente reduzido pelatemperatura e pressão mais elevadas no espaço morto. A combustão torna-se mais suave e maiscompleta, e a subida de pressão menos brutal (curva 5), o que tem como consequências:- Menos ruído e uma maior flexibilidade- Um menor consumo e menos emissões nocivas

A comparação das pressões médias no cilindro mostra-nos:

- curva 3, injecção convencional, o pico de pressão- curva 6, injecção do «Common rail», a pressão média mais repartida- curva 7, sobreposição das duas curvas (Distingue-se o ganho de binário)

A quantidade de gasóleo pré-injectada representa 1 a 2% do débito da injecção principal em plenacarga.A diferença da injecção piloto em relação à injecção principal é de cerca de 1 milissegundo, o desvioangular aumenta com o regime.A injecção piloto está presente até cerca de 3 000 r.p.m.

A antecipação exagerada das injecções piloto aumenta os ruídos de combustão. O débito excessivoé gerador de partículas.

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O PRÉ-AQUECIMENTO E PÓS-AQUECIMENTO

A função pré-aquecimento é gerida pelo calculador.

(1150) caixa de pré-aquecimento(1160) velas de pré-aquecimento(1320) calculador de controlo do motor(V 1150) luz avisadora de pré-aquecimento

Funcionamento do pré-aquecimento

Logo que se liga a ignição, o calculador de controlo do motor comanda a caixa de pré-aquecimentoque alimenta as resistências das velas e a luz avisadora do painel de instrumentos.

A duração do pré-aquecimento varia em função da temperatura da água.

A luz avisadora indica: - quando acende, o funcionamento do dispositivo- quando se apaga, que o motor pode ser posto a trabalhar.

Quando o motor de arranque não é solicitado depois da extinção da luz avisadora, as velaspermanecem alimentadas durante 10 segundos no máximo.

Durante a fase de arranque, as velas são alimentadas se:- A temperatura da água for inferior a 20°C- O motor trabalhar a mais de 70 r.p.m. durante 0,2 segundos.

Funcionamento do pós-aquecimento

O pós-aquecimento consiste em prolongar o funcionamento das velas durante sessenta segundosno máximo depois da fase de arranque.

Os parâmetros que podem interromper o pós-aquecimento são:- Temperatura da água do motor superior a 20°C- Débito injectado superior a 35 mm3- Regime do motor superior a 2000 r.p.m.

Temperatura da água do motor

- 30°C- 10°C

0°C+ 10°C+ 18°C+ 40°C

Duração do pré-aquecimento(segundos)

16 s5 s

0,5 sExtrapolado: 0,25 s

0 s0 s

Duração do pós-aquecimento(segundos)

180 s180 s60 s60 s

Extrapolado: 30 s0 s

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FUNÇÃO DESPOLUIÇÃO

Nota: os poluentes

A combustão produz diversos resíduos sendo a maioria poluentes.- Água (OH2)- Dióxido de carbono (CO2)- Monóxido de carbono (CO)- Hidrocarbonetos não queimados (HC)- Óxidos de azoto (NOX)- Anidrido sulfuroso (SO2)- Ácido sulfúrico (H2SO4 )- Partículas de fuligem

Formação das partículas de fuligem

Durante o aquecimento das zonas ricas, as gotículas de combustível fraccionam-se em vapor e empartículas de carbono livre. Se estas partículas de carbono não queimarem por causa de uma misturaincompleta, de uma falta local de oxigénio ou depois da extinção da chama num local frio, elas vão-se encontrar nos gases de escape.

A estas partículas de carbono vão-se adicionar os hidrocarbonetos não queimados ou parcialmentequeimados (são principalmente aldeídos de cheiro penetrante) e elementos parasitas do gasóleo,tais como o enxofre, formando o conjunto da fuligem.

A despoluição

Desde 1 de Janeiro de 1993, os motores Diesel estão equipados com um dispositivo de reciclagemdos gases de escape (E.G.R.).

Receberam para o ano modelo 97 um catalisador de oxidação. Esta adaptação foi possibilitada pelacomercialização de um gasóleo com baixo teor de enxofre.

O catalisador de oxidação ataca os hidrocarbonetos não queimados e o monóxido de carbono (CO).

O dispositivo E.G.R. tem como função diminuir a quantidade de óxidos de azoto (NOX) rejeitada nosgases de escape.

Os óxidos de azoto são produzidos pela combinação do azoto e do oxigénio do ar de admissãodevido a uma temperatura muito alta (>1800°C). O motor Diesel trabalha com um excesso de ar (λ =1,2 a 1,4) e por conseguinte em presença de muito oxigénio.

O E.G.R. diminui, durante certas fases de funcionamento, a quantidade de oxigénio disponível nocilindro.

A válvula de reciclagem E.G.R. permite introduzir no tubo de admissão uma certa quantidade degases de escape pobres em oxigénio para substituir o ar.

Uma demasiada quantidade de gases de escape reciclada provoca o aumento das taxas de fuligem,do monóxido de carbono e dos hidrocarbonetos por causa da falta de ar. A dosagem é pilotada pelocalculador do motor em função de certos critérios de temperatura, regime e carga do motor muitoespecíficos.

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ADAPTAÇÃO ÀS FUTURAS NORMAS

As futuras normas (EURO 2000) têm como objectivo atacar de uma maneira mais eficaz os NOX eas fuligens. Para as fuligens, a melhoria da injecção permitiu diminuir a sua quantidade. Outrassoluções mais radicais estão a ser estudadas.

A E.G.R. permitiu um limite mais baixo para os óxidos de azoto (≅ 12 %).A possibilidade do «Common rail» realizar várias injecções durante o ciclo de um cilindro autoriza autilização de um catalisador do tipo «Denox» capaz de limitar de maneira mais consequente asemissões de NOX (≅ 20%).

O redutor necessário à reacção de conversão dos NOX é constituído por hidrocarbonetos. A pós-injecção (função potencial do «Common rail») permite injectar uma pequena quantidade de gasóleoao tempo «Escape», quando a válvula está aberta. A reacção que se desenvolve transforma umafracção dos NOX em outros produtos que são também poluentes mas que podem ser neutralizadosmais facilmente.

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PROCEDIMENTO DE ALERTA

Condições de acendimento da luz avisadora do painel de instrumentos

A luz avisadora permanece acesa durante 4 segundos no arranque. Durante este período, ela testaos seus circuitos e componentes.

Se não se apagar, é porque existe uma avaria.

Acendimento em andamento: ocorrência de uma avaria.

ESTRATÉGIA DE EMERGÊNCIA

O calculador extrapola a informação ausente a partir de outros valores disponíveis a fim de limitar asconsequências do defeito.Consoante as circunstâncias, impõe o modo «débito reduzido» que consiste em limitar arbitrariamenteo débito a 30 mm3 por curso actuando no tempo de injecção e o regime a 2500 r.p.m.

Sensor de regime:Paragem do motor

Sensor de referência cilindro:Incidente que ocorre com o motor a trabalhar: sem paragem do motor.Depois da paragem do motor, arranque impossível.

Sensor de temperatura gasóleo:Valor de substituição: 70°CSe temperatura do gasóleo superior a 106°C, desactivação do terceiro êmbolo da bomba de altapressão a baixa carga.

Sensor de temperatura da água:Valor de substituição: a temperatura fictícia de 110°C, com o motor a trabalhar.Se motor parado, temperatura fictícia de -10°C

Sensor do pedal do acelerador:A via defeituosa não é tomada em consideração a aplicação do modo débito reduzido se uma únicavia estiver defeituosa.

Diferença de valor de referência: a via tomada em consideração é a que indica o valor de referênciamais baixo, modo débito reduzido.

Após uma temporização, diminuição do regime do motor por redução progressiva do débito.

Sensor de pressão de ar de admissão:Valor de substituição: P = atmosférica, ou 900 mBar. Se P = atmosférica, incorrecto.Corte EGR (Ausência de comando da electroválvula).

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Sensor de pressão atmosférica:Valor de substituição: pressão de admissão quando o regime do motor é inferior a 900 r.p.m., depois900 mBar se a pressão de admissão for incorrecta.

Sensor de alta pressão gasóleo (pressão rail):Modo de emergência por colocação em débito reduzido e valor fictício de 1500 bar. Este valor não étomado em consideração para a regulação da pressão.

Debimetro:- Valor de substituição correspondente a 1000 mg de ar por curso.- Modo débito reduzido- Corte EGR e pós-injecção se equipado).

Electroválvula EGR:Corte da alimentação da electroválvula EGR.

Electroválvula borboleta:Corte da alimentação da electroválvula borboleta (se equipado).

Electroválvula de comando de pressão do turbo-compressor:- Limitação do débito se a pressão de sobrealimentação for muito importante.- Ausência de estratégia se for muito pequena (adaptação débito).

Calculador:Valores por defeito ou paragem do motor consoante o nível de defeito.

Injector:- Paragem do motor

Sensor de velocidade do veículo:- Valor de substituição = 150 km/h, acesso progressivo a este valor.- Selecção do débito de plena carga menos elevado tendo em conta a relação da caixa de velocidades(CVA).- Estratégia anti-ebulição aplicada independentemente da velocidade do veículo- Função prazer de condução específica.

Interruptor de pedal dos travões:- Regulação da velocidade interdita (específica).- Teste de coerência com o sensor pedal mais operacional.

Interruptor do pedal da embraiagem:- Valor de substituição fixo = posição desembraiada (específica regulação de velocidade).- Regulação da velocidade interdita

Comando de regulação da velocidade:- Regulação da velocidade interdita

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FUNÇÕES OU CIRCUITOS VIGIADOS DEFEITOS

Sem acendimento da luz Com acendimento da luz

Sensor referência cilindro XRelé de pré-aquecimento XDesactivador 3° êmbolo XSensor de temperatura da águaSensor de temperatura da água XSensor de temperatura do gasóleo XElectroválvula de regulação de pressão doturbocompressor XElectroválvula EGR XSensor de posição do pedal do acelerador XDebimetro de ar XSensor de pressão de ar de admissão XSensor de PMS e regime motor XCalculador de controlo do motor XSensor alta pressão gasóleo XRegulador alta pressão gasóleo XConjunto porta-injector completo XLigação com o calculador da C.V.A. XSensor velocidade do veículo XContactor de paragem XTransponder X

AJUDA AO DIAGNÓSTICO

Atenção:Como o dispositivo de injecção «Common rail» trabalha a altíssima pressão, ele possuicircuitos de alta e baixa pressão que requerem um cuidado especial durante as intervençõesnas ligações hidráulicas e durante a manutenção corrente (ver capítulo particular).

As operações de controlo visam sempre adiar ao máximo a intervenção de abertura doscircuitos de combustível a fim de evitar a penetração de poeiras.

Princípio:O calculador controla em permanência as suas entradas e saídas para detectar as anomalias quepossam ocorrer.

Memorização:Os defeitos permanentes ou intermitentes e o contexto em que eles ocorrem são memorizados pelocalculador.Em caso de defeito importante (risco mecânico ou risco de poluição), o calculador comanda oacendimento da luz avisadora no painel de instrumentos e implementa uma estratégia de emergência.

Defeitos memorizados:

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TESTE DOS ACCIONADORES

Comando órgãos ou funções

Regulação de pressão do «Common rail»

Desactivação 3° êmbolo bomba de alta pressão

Electroválvula de comando pressão de sobrealimentação

Electroválvula de comando válvula E.G.R.

Corte climatização

Luz avisadora de diagnóstico

Luz avisadora de pré-aquecimento

Luz avisadora de temperatura da água

Caixa de pré-aquecimento

Pequena velocidade GMV

Grande velocidade GMV

Corte eléctrico (relé duplo)

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PARTICULARIDADES LIGADAS AO «COMMON RAIL» E INTERVENÇÕES

A pressão elevada ao nível do assentamento do injector torna crítica a falta de estanquecidade nestelugar:

- O combustível é injectado de maneira contínua- A combustão é prematura (cerca de 40° antes do P.M.S.)- Isto provoca uma forte subida da pressão no cilindro (até 240 bars em vez de 145 à potência

máxima), o que pode ocasionar a destruição do motor.

A presença de aparas metálicas ou de poeiras de pequenas dimensões (alguns microns) pode sersuficiente para perturbar muito gravemente o funcionamento do sistema. O cliente deve ser advertido.Instruções imperativas são dadas à Rede:

- Uma janela de informação será incluída nos manuais cliente:

O motor de injecção directa recorre a uma tecnologia que requer um cuidado e uma qualificaçãoque somente a rede (PSA) pode prestar-lhe.

- A seguinte janela figurará em preâmbulo dos documentos Após-Venda:- Apresentação motor HDI- Desmontagem-montagem

ATENÇÃO: este motor recorre a uma tecnologia de injecção alta pressão sofisticada querequer um cuidado particular durante as intervenções nos circuitos hidráulicos de alta e baixapressão:

- Limpeza- Binários de aperto

- As seguintes instruções figurarão em preâmbulo nos documentos de «Intervenção»

Instruções de limpeza antes da desmontagemO local de trabalho deve estar limpo (bancada, pavimento, tecto, ferramentas [chaves de caixa /falsavela para medição das compressões / encaixes + manómetros de controlo da baixa pressão], roupa).Deve estar separado das zonas expostas às projecções de partículas metálicas ou de poeiras(carroçaria, trabalhos de mecânica).

Qualquer intervenção num motor sujo requer antes disso uma limpeza em caso:- de abertura dos circuitos de alta e baixa pressão- de desmontagem da cabeça do motor.

É proibida a utilização de um aparelho de limpeza de alta pressão e ar comprimido.

Proteger os órgãos eléctricos contra qualquer projecção (alternador + motor de arranque)Limpar cada ligação a abrir e as peças com um pincel + produto desengordurante homologado.Utilizar um aspirador para aspirar os resíduos.

Instruções de limpeza durante a desmontagemLogo após a abertura dos circuitos de AP e BP, obturar imediatamente os orifícios com tampõesadaptados (embalagem por lote em P.S.), nas seguintes peças:

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SEGURANÇA DURANTE AS INTERVENÇÕES

Como as pressões desenvolvidas pelo sistema são muito elevadas, é formalmente proibido intervircom o «Motor a trabalhar» nas diversas ligações.

Desligar a ignição e esperar 20 a 30 segundos antes de qualquer desmontagem.

- Bomba AP (+ regulador AP + desactivador 3° êmbolo)- Rampa de injecção (+ sensor AP)- Injector + porta-injector, nariz de injector- Orifícios rampasArrumar as peças desmontadas ao abrigo das poeiras e impurezas, não deixar aberto o vaso defiltração durante as intervenções.Reduzir o tempo «aberto» no circuito de AP.

Instruções de limpeza durante a montagemQuando substituir o filtro de gasóleo, limpar o fundo do vaso com um pano limpo e não felpudo (nãoutilizar algodão de limpeza).Abrir a embalagem Peça Sobresselente somente antes da montagem.Evitar qualquer presença de partículas metálicas durante a montagem dos tubos de AP.Retirar os bujões e obturadores à medida que faz a montagem.

Instruções relativas ao injector:

ATENÇÃO:NENHUMA ferramenta deve ser aplicada na porca superior.Utilizar o extractor de inércia específico se necessário para a desmontagem do injector.

ATENÇÃO: QUALQUER limpeza do injector (mesmo com o limpador a ultras sons) é PROIBIDA.Separação injector-porta-injector EXCLUÍDA.

IMPERATIVO: Não reutilizar os tubos de alta pressão desmontados (1 tubo bomba-»commonrail», 4 tubos de injectores). Montar tubos novos.

Respeitar o método de montagem:1) montagem injector2) montagem tubo com encaixe de anilha bicónica3) aperto injector4) aperto tubo

IMPERATIVO: respeitar os binários de aperto recomendados.

➠ Antes de qualquer intervenção, efectuar uma leitura das memórias do calculador com aferramenta de diagnóstico. A metodologia de busca de avarias (documento diagnóstico, árvorede defeitos) adia ao máximo as intervenções nos circuitos BP e AP.

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REPARAÇÃO INJECTOR E BOMBA DE ALTA PRESSÃO

Intervenção no injector excluída, seja qual for a origem da avaria.

Substituição do regulador de alta pressão da bomba ou desactivador do terceiro êmbolo excluídadurante o período de garantia.

NOVO ARRANQUE DEPOIS DE UMA AVARIA POR FALTA DE COMBUSTÍVEL

Não existe nenhum procedimento especial de ferragem; basta pôr gasóleo no depósito.

ERRO DO TIPO DE COMBUSTÍVEL

- Esvaziar o depósito.- Purgar o circuito situado entre o filtro e a rampa.- Substituir o elemento filtrante e limpar o vaso.

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ANEXO

Afectação dos terminais do calculador

Primeira fiada

1 + alimentação comutada

2 Comando injector n°1 (massa)




6 Comando injector n°2 (mais)

7 Redução do binário/posição C.V.A.

8 Diagnóstico GMV

9 CAN H

10 Diagnóstico linha L

11 Sensor de temperatura do ar / debimetro

12 Saída 5V: Alimentação sensor n°1

13 Sinal débito de ar (debimetro)

14 Sinal sensor regime

15 Sinal sensor pedal do acelerador

16

17 Entrada regulador de velocidade

18 Sinal sensor de referência cilindro

19 Sinal sensor de velocidade veículo

20 Sinal sensor pedal da embraiagem sem contacto

21 Sinal sensor pedal da embraiagem (ou neutro CVA)

22

23 Alerta temperatura da água do motor

24

25 Comando GMV 1

26 Comando electroválvula pressão de sobrealimentação

27

28

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37


Segunda fiada

29 +alimentação comutada redundante



32 Comando injector n°4(mais)

33 Massa de potência n°1

34 Massa dos sensores

35 Modo de funcionamento CVA

36 Comutador ADC

37 Can L

38 Diagnóstico linha K

39 Sensor de temperatura combustível

40 Massa sensores

41 Sinal sensor de regime +

42

43

44 Alimentação 5 V sensores

45 Massa sensores temperatura da água

46 Sensores de temperatura da água do motor

47 Entrada climatização Ar Condicionado / TH

48 Entrada contactor de paragem


50 Controlo da pressão de combustível

51

52 Comando válvula EGR


54

55 Electroválvula de comando borboleta E.G.R

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Terceira fiada

56 Saída luz avisadora de pré-aquecimento

57

58 Comando aquecimento adicional

59

60 Entrada regulação de velocidade (Anulação)

61 Entrada regulação de velocidade (Desaceleração /memo)

62 Saída regime moto

63 Saída consumo de combustível

64 Saída vontade do condutor

65 Saída binário motor para C.V.A.

66 Saída + despertar para A.D.C

67

68 Sinal coerência posição pedal

69 + após-contacto

70 Entrada temperatura catalisador

71 Entrada pressão de ar de admissão

72 Entrada diagnóstico pré-aquecimento

73 Entrada contactor travão redundante

74 Entrada pressão combustível

75

76

77 Entrada necessidade velocidade Grupo Moto-Ventilador para climatização

78 Entrada forçagem velocidade Grupo Moto-Ventilador

79

80 Controlo débito de bomba (desactivação 3° êmbolo)

81 Saída informação temperatura da água do motor

82 Saída lâmpada defeito (diagnóstico)

83 Saída relé GMV 2

84 Saída climatização Ar Condicionado / OUT

85 Comando aquecimento adicional 2

86 Comando relé principal

87 Comando relé de potência

88 Comando válvula E.G.R.

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O SISTEMA DE INJECÇÃO DIRECTAPARA MOTOR DIESEL

BOSCH “COMMON RAIL”

Réf. : 01239 - P - 06/98

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ÍNDICEÍNDICE ................................................................................................................................. 1

O «COMMON RAIL» (esquema) ................................................................................ 2

PREÂMBULO....................................................................................................................... 3

PRINCÍPIO ........................................................................................................................... 4

ESQUEMA GERAL .............................................................................................................. 4

NOMENCLATURA ............................................................................................................... 5

FILTRO DE COMBUSTÍVEL (esquema)..................................................................... 6

DESCRIÇÃO - FUNCIONAMENTO PARTE HIDRÁULICA ................................................. 7

A BOMBA DE ALTA PRESSÃO GASÓLEO (esquema) .............................................. 8

A BOMBA, A RAMPA DE ALIMENTAÇÃO ........................................................................... 9

O INJECTOR (esquema) ............................................................................................ 10

OS INJECTORES ................................................................................................................ 11

PRINCÍPIO DE ELEVAÇÃO DE UM INJECTOR (esquema) ...................................... 12

PRINCÍPIO DE ELEVAÇÃO DE UM INJECTOR ................................................................. 13

QUADRO SINÓPTICO......................................................................................................... 14

NOMENCLATURA ............................................................................................................... 15

O DISPOSITIVO DE CONTROLO DO MOTOR. OS COMPONENTES .............................. 16 a 21

CARTOGRAFIAS DAS PRESSÕES, DO DEBITO (esquema)................................... 22

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DA INJECÇÃO ........................................................... 23

CURVAS COMPARATIVAS (esquema) ...................................................................... 24

ESTRATÉGIA DE INJECÇÃO.............................................................................................. 25

O PRÉ-AQUECIMENTO E PÓS-AQUECIMENTO .............................................................. 26

FUNÇÃO DESPOLUIÇÃO ................................................................................................... 27

ADAPTAÇÃO AS FUTURAS NORMAS ............................................................................... 28

PROCEDIMENTO DE ALERTA, ESTRATÉGIA DE EMERGÊNCIA .................................... 29 a 30

AJUDA AO DIAGNÓSTICO ................................................................................................. 31

TESTE DOS ACCIONADORES ........................................................................................... 32

PARTICULARIDADES LIGADAS AO «COMMON RAIL» E INTERVENÇÕES ................... 33 a 35

ANEXO: AFECTAÇÃO DOS TERMINAIS DO CALCULADOR ............................................ 36 a 38

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Documents

INJECÇÃO DIESEL BOSCH COMMON RAIL