Mecatrnica Automvel

Mecatrnica AutomvelPaulo Jorge Sousa Fidalgo N15Ano: 2013

Paulo Fidalgo / 20131Tcnico de Mecatrnica Automvel - Nvel IVCurso EFA

Temas de formao e trabalho abordados ao longo do cursoIntroduoaoSectorAutomvelMateriais ferrosos,noferrososenometlicosDesenhotcnico- construesgeomtricaseprojeesortogonaisSerralhariaparamecnicosInstalaes,EquipamentoseFerramentasSistemas de Travagem Funcionamento, Diagnstico e ReparaoSistemasdeSeguranaAtivaePassiva Funcionamento, Diagnstico e ReparaoSistemasdeDireo e Suspenso Funcionamento, Diagnstico e ReparaoRodas/Pneus/Geometriadedireo Funcionamento, Diagnstico e ReparaoSistemasdetransmissomanual Funcionamento, Diagnstico e ReparaoSistemasdetransmissoautomtica Funcionamento, Diagnstico e ReparaoMotores Informao e Dados Tcnicos, Diagnstico e ReparaoPaulo Fidalgo / 20132 Eletricidade e Electrnica AutomvelSistemasdecargaearranque Funcionamento, DiagnsticoeReparaoUnidadeselectrnicasdecomando/sensoreseactuadores - Funcionamento, DiagnsticoeReparaoSistemas multiplexados - Funcionamento, DiagnsticoeReparaoSistemasdeiluminaoeaviso - Funcionamento, DiagnsticoeReparaoSistemasdeignioeinjeoelectrnicademotoresagasolina Funcionamento, DiagnsticoeReparaoSistemasdeinjeodiesel Funcionamento, DiagnsticoereparaoSistemasdeantipoluio/sobrealimentao - Funcionamento, DiagnsticoeReparaoSistemasdeclimatizao - Funcionamento, DiagnsticoeReparaoSistemas de Conforto e Segurana - Funcionamento, DiagnsticoeReparaoSistemas de Informao e Comunicao - Funcionamento, DiagnsticoeReparaoOrganizao Oficinal Controlo de Qualidade, Manuteno de Instalaes, Equipamentos e Ferramentas

Paulo Fidalgo / 20133Importncia do Sector AutomvelAtualmente a indstria automvel completamente globalizada com uma complexa cadeia, tanto de organizao como tecnolgico. Tem um papel chave nas economias e tambm de enorme importncia na economia portuguesa. O automvel o elemento central da mobilidade de pessoas, bens e servios, ponto de intercepo entre os mais variados sectores industriais e por isso dos mais importantes nas atividades industriais e de deslocao na vida quotidiana. A globalizao dentro do sector permitiu uma maior amplitude no s na rea de abrangncia geogrfica do mercado, como tambm na transao de recursos, matria-prima, componentes, tecnologia, estruturas, organizao e melhoria de enquadramento. O investimento das multinacionais em determinadas regies trs grandes benefcios econmicos e de emprego. Tambm a circulao de capitais e tecnologias para o progresso na economia de uma regio e o desenvolvimento de outras infraestruturas e indstrias.

Paulo Fidalgo / 20134Materiais no Sector AutomvelOs materiais utilizados no sector automvelso extremamente importantes, devido ao seu comportamento estrutural, caractersticas e propriedades que conferem aos componentes do automvel as caractersticas necessrias para o bom desempenho nas funes a que se destinam e so pretendidas. Factores como a resistncia, robustez, ductilidade, tenacidade, dureza, capacidade de dissipao do calor, densidade, anticorrosivos, macieza, so necessrios em diferentes tipos de metais. Metlicos como os aos especiais capazes de resistir a grande esforos de trao e de desgaste; ligas metlicas que ajudam na dissipao do calor e leveza do material no perdendo as suas caractersticas robustez; no materiais, fibras e plsticos, por si leves, compactos, de fcil manuseamento na sua fabricao, resistentes permeabilidade, substituindo outros mais pesados sem perder as suas caractersticas e permitindo acabamentos mais aperfeioados. Outros materiais so tambm especificamente preparados, tanto como barras de proteo resistentes coliso, colocados em pontos estratgicos da viatura, como tambm os de estrutura deformvel estrategicamente colocados para servir de tipo de fusvel nos pontos da viatura onde se quer amortecer o impacto em caso de acidente.Paulo Fidalgo / 20135

Sistemas de Travagem no AutomvelO sistema de traves, um dos elementos mais importantes na mecnica dos automveis, pois trata-se de um componente de segurana. So projetados, desenhados e dimensionados, com o objetivo de manter a capacidade de desacelerao do veculo consideravelmente maior que sua capacidade de acelerao.Composto por um disco ou por um tambor, ou ainda pelos dois, o sistema cumpre sua funo pressionando as peas contra a roda, impedindo o movimento da mesma. O primeiro sistema composto por duas pastilhas, que prendem um disco que acompanha o movimento da roda, enquanto o segundo, atravs de uma presso aplicada por calos colocados dentro do tambor, faz com que a roda pare. A maior parte dos carros desenvolvidos atualmente possu um sistema misto, composto por dois discos, frente, e dois tambores atrs. Alguns possuem discos nas quatro rodas, o que aumenta significativamente a estabilidade na travagem. Um dos principais fatores que ajudam a uma melhor performance dos traves a utilizao de um fluido de lubrificao adequado e a correta manuteno dos discos, pastilhas, calos e tambores.O tambor uma das partes do sistema, responsvel pela dissipao por energia trmica, gerada durante a travagem. A correta dissipao da energia permite que o sistema no sofra sobreaquecimento e melhora a sua capacidade de realizar tal transformao.Paulo Fidalgo / 20136Travo de DiscoO travo de disco converte a energiacintica em calor por meio da frico.Sua eficincia medida pela sua capacidade de dissipar o calor gerado. Um freio a disco, feito geralmente de ferro fundido ou compostos cermicos (como carbono, kevlar e slica), conectado roda ou ao eixo. Para parar a roda, um material de frico na forma de pastilhas de freio (montadas em um dispositivo chamado pina) forado mecanicamente, hidraulicamente, pneumaticamente ou electromagneticamente contra os dois lados do disco. A frico faz com que o disco e a roda fixada a ele desacelerem ou parem.o sistema de traves depende da presso que o motorista exerce sobre o disco ,como consequncia disso ,alguns motoristas em caso de travagem brusca podem causar acidentes de percurso.

Paulo Fidalgo / 20137Travo de TamborFuncionam a partir do mesmo princpiodo travo de disco: Os calos impulsionados pelos mbolos do cilindro de roda exercem presso sobre uma superfcie giratria, o tambor. Muitos carros tm freios a tambor nas rodas traseiras e a disco nas dianteiras. Os freios a tambor tm mais peas e so mais difceis de serem reparados do que os freios a disco, porm, tm a fabricao relativamente mais barata. Quando a pessoa pisa no pedal do freio, os calos de travo so empurrados contra o tambor. Isto permite a travagem do veculo. Em geral, a eficincia de travagem do sistema varia entre 15 a 30%.Alguns modelos utilizam o sistema travo de estacionamento ou travo de mo.

Paulo Fidalgo / 20138Sistema ABSOs sensores de velocidade da roda medem a velocidade de rotao das rodas e passam essas informaes unidade de controle do ABS. Se a unidade de controle do ABS detectar que uma ou mais rodas tendem a travar, intervm em questo de milissegundos, modulando a presso de travagem em cada roda individual. Assim, garante uma travagem segura: o veculo continua sob controle e estvel. Em geral, a distncia at o veculo parar reduzida tambm.

Evita que a roda bloqueie (quando o pedal pisado fortemente) e entre em derrapagem, para que o veculo no perca a aderncia no piso e o controlo, permitindo ao mesmo tempo contornar os obstculos. A derrapagem uma das maiores causas ou agravantes de acidentes.Paulo Fidalgo / 20139Sistemas de Segurana AtivaOs sistemas de segurana ativa so sistemas que permitem prevenir ou evitar os acidentes, pois atuam em situao de emergncia, antes do acidente.Todos os sistemas que o veculo possui e que atuam durante a conduo ou numa situao de perigo eminente, tais como:Todos os equipamentos de apoio visibilidade (vidros, para-brisas, retrovisores, faris, pala de sol, etc.);Os sistemas de travagem, de ajuda e aumento de eficcia (tipo de travo, arrefecimento da travagem, ABS, servo-freio, );O sistema de direo, pneus, amortecedores e demais rgos de aderncia e suspenso e controlo de estabilidade (como apndices aerodinmicos, ESC, ); A motorizao e sua capacidade de resposta e motricidade (sistemas de distribuio e alimentao, turbo compressores, diferenciais, controlo de trao, );Equipamentos de apoio ao conforto e navegao (GPS, bancos envolventes, climatizao, )

Paulo Fidalgo / 201310Sistemas Segurana PassivaCom vista preveno do acidente a segurana passiva atua essencialmente na proteo dos ocupantes em caso de acidente.O veculo e o organismo humano esto sujeitos s mesmas leis da Fsica. Ambos sofrem as mesmas foras quando sujeitos a aceleraes.A indstria automvel, ao longo de dcadas, tem sofrido positivamente as inovaes tecnolgicas no que toca proteo dos ocupantes: desde os cintos de segurana estrutura deformvel do veculo, passando por dispositivos atualmente obrigatrios como o airbag.No sendo responsvel direto pela reduo da sinistralidade rodoviria, o aumento da segurana passiva , contudo, responsvel por uma reduo substancial da vitimizao que ocorre durante (e aps) o acidente, incluindo em situaes de coliso e capotamento. Alguns dispositivos:Cintos de segurana;Encosto de cabea;Pr-tensores;Airbags;Deformao estrutural;Barras de proteo;Sistemas de reteno infantil.

Paulo Fidalgo / 201311Sistemas de direo e SuspensoApesar de serem dois sistemas distintos, com diferentes funes, funcionam em conjunto, dependendo um do outro para a melhor performance de conduo. As rodas e pneus tambm so componentes importantes e que contribuem para o bom desempenho de ambos os sistemas.O sistema de direo constitudo pela coluna de direo na parte de comando junto ao volante e ligado por cardans que vo articular o movimento at acoplar ao pinho (sem-fim) da caixa de direo, que roda em cima duma cremalheira.A direo assistida pode ser hidrulica ou eltrica.A maneira com que a suspenso une as duas partes (suspensa e no suspensa) faz com que o carro deixe de ser um conjunto rgido, amortecendo os impactos gerados pelas ondulaes da pista, atravs das molas e amortecedores, no os transmitindo direto aos passageiros.A maioria dos carros vem equipada com dois tipos de suspenso: dependente e independente.

Paulo Fidalgo / 201312Sistemas de TransmissoA transmisso comunica s rodas a potncia do motor transformada em energia mecnica. A transmisso tem inicio no volante do motor e prolonga-se atravs da embraiagem, da caixa de velocidades, diferencial e eixos de transmisso at s rodas.A embraiagem permite desligar a energia motriz da parte restante da transmisso para libertar esta do torque quando as mudanas so engrenadas ou mudadas.A caixa de velocidades manual ou automtica permite a troca de relaes de binrio do motor.Os eixos de transmisso, alm do veio de ligao so constitudos por juntas homocinticas que permitem a derivao de ngulo e distncia, fazendo a ligao entre a caixa de velocidades e as rodas.

Paulo Fidalgo / 201313MotorMotores de combusto interna se baseiam em modelos termodinmicos ideais, como ciclo de Ottoou ciclo Diesel, o que se refere a forma como ocorrecada fase de funcionamento do motor e processospelos quais passam os gases no interior do motor.No ciclo de Otto os motores de ignio por fasca, em ciclo Diesel so motores de ignio por compresso. Ambos os tipos podem ser construdos para operar em dois ou quatro tempos, o que significa que cada ciclo de funcionamento pode ocorrer em uma ou duas voltas da cambota.O motor constitudo por:Cabea do motor, onde esto localizadas as vlvulas de admisso e escape e onde efectuado o seu comando;Bloco do motor, onde o mbolo efetua o seu movimento linear, transformando o aumento de presso resultante da combusto em trabalho til para movimentar o veculo;Carter com as bielas e cambota, que permitem a transformao do movimento linear do mbolo em movimento de rotao.Cada mbolo descreve um movimento linear desde o ponto morto superior (PMS) at ao ponto morto inferior (PMI), cuja distncia se designa por curso do mbolo. Este movimento linear promovido pelo aumento de presso dentro do cilindro devido combusto. A biela faz a ligao entre o mbolo e a cambota.

Paulo Fidalgo / 201314Eletricidade AutomvelUm sistema eltrico um circuito ou conjunto de circuitos que faz com que consumidores(lmpadas, motores etc.) funcionem de acordo com seus objetivos. Ele constitudo por equipamentos e materiais necessrios para o transporte da corrente eltrica, da fonte at os pontos em que ela ser utilizada. O sistema eltrico desenvolve-se em quatro etapas bsicas: gerao da corrente, sua transmisso, sua distribuio e cargas. No entanto, a elaborao de um sistema eltrico no algo to simples. Da a necessidade dos diagramas eltricos.Para funcionar adequadamente e com segurana, os circuitos precisam de algumas interfaces entre os comandos convencionais e as cargas, entre os comandos eletrnicos e as cargas, bem como necessitam de dispositivos de proteo. Os rels, que fazem essas interfaces, assim como os seus elementos de proteo, os fusveis, encontram-se fixados na central eltrica.

Paulo Fidalgo / 201315Unidade Electrnica de ComandoSistema no automvel semelhante aos computadores, que controla a generalidade dos sistemas mecnicos, injeo e ignio, sistemas de trao, segurana e conforto, etc. Funcionam atravs de sistemas perifricos: sensores que recolhem dados (temperatura, velocidades, tenses, presses, etc.); actuadores que cumprem as ordens geradas pela Unidade de Comando.Os automveis atuais esto equipados com sistemas multiplex com vrios mdulos de controlo electrnico, que gerem um determinado sistema. Comunicando com a unidade de comando principal atravs de um protocolo de comunicao. Sendo que a principal que gere a prioridade entre elas no processamento e gesto de informao quando se requer o controlo da principal para atuar nos diferentes sistemas do veculo.Por exemplo, a entrada e sada de sinais do Sistema de ABS tem prioridade, quando por exemplo se aciona um comando de climatizao ou dos vidros, visto ser de maior importncia na segurana do veculo. S que isto passa-se numa pequena fraco de um segundo, sendo imperceptvel para o condutor.

Paulo Fidalgo / 201316Sensores e ActuadoresSensor o componente ou circuitoeletrnico que permite a anlise de uma determinada condio do ambiente,podendo ser algo simples como temperaturaou luminosidade; uma medida como a rotaode um motor, presso no colector de admisso, leitura do movimento na roda fnica do ABS e muitos outros dispositivos de segurana e controlo de vrios sistemas incorporados numa viatura, enviando o sinal para a unidade de comando do sistema a que pertence.

Actuador transforma os sinais da unidade de comando, na forma de energia necessria para intervir no processo. A energia elctrica transforma-se em energia magntica, trmica, mecnica, etc. Nos automveis, os actuadores so quase sempre transdutores electromagntico-mecnicos e seus derivados: motores, rels, electrovlvulas, etc.

O Electro-injector um dos principais componentes actuadores para injetar a proporo de combustvel ideal e no tempo preciso no momento da ignio e combusto.

Paulo Fidalgo / 201317Sistema injeo DieselO sistema diesel usado em grande escala da frota automvel.O motor a diesel ou de ignio por compresso, de combusto interna, foi inventado pelo engenheiro alemo Rudolf Diesel, Augsburg, Alemanha. A criao do primeiro modelo que funcionou de forma eficiente tem a data de 10 de Agosto de 1893. Foi necessria uma infinidade de inventos, como bombas injectoras sincronizadas, sistemas de mltiplas engrenagens para que a presso atuasse precisamente na passagem do mbolo do pisto no ngulo de mxima compresso (PMS Ponto morto superior).Os sistemas de injeo de alta presso como o sistema Common Rail, bombas injectoras e injectores bomba contriburam de forma decisiva para o crescimento e desenvolvimento desta rea automvel pelas suas caractersticas de alto rendimento, baixos consumos, baixo rudo, baixas emisses de CO2 e algumas outras. Princpio de funcionamento: O ar admitido e comprimido, atingindo 700 a 900C de temperatura e formando uma alta taxa de oxignio; o combustvel injetado diretamente no momento de mxima compresso (PMS-ponto morto superior), inflamando-se sem necessidade da centelha eltrica, criando-se a combusto.

Paulo Fidalgo / 201318Sistema Common-RailSistema de injeo direta de combustvel diesel sob alta-presso em motores de combustointerna, criado pela Fiat italiana e, posteriormente, desenvolvido e patenteado pela Bosch alem, que o licenciou para vrios fabricantes mundiais de veculos automotores. Consiste numa bomba de alta presso que fornece a presso atravs de uma rampa comum a todos os injectores, o que permite fornecer uma presso at 2000 bar constante de injeo, sendo o comando dos injectores feito por vlvulas magnticas presentes na cabea dos mesmos. A sua vantagem um menor rudo de funcionamento, arranque a frio quase instantneo, e uma clara melhoria de prestaes e diminuio da poluio e de consumo. Atualmente o sistema usado em quase todos os diesel. Existem j sistemas com mltiplas injees com uma enorme preciso. O sistema est assim conforme a lei de gases europeia EURO4 com a vantagem de o conseguir sem filtros de partculas.

Paulo Fidalgo / 201319Sistemas de Carga e ArranqueImprescindveis para a concepo do sistema em volta do motor e para o seu funcionamento, so responsveis pela transformao, carga e distribuio da energia. O alternador responsvel por transformar a energia mecnica do motor em energia eltrica para carregar a bateria eltrica do automvel. O motor de arranque responsvel por transformar a energia eltrica em energia mecnica, para fazer rodar o motor na sua fase inicial de arranque. A bateria a fonte acumuladora e estabilizadora de energia eltrica em corrente contnua, necessria para alimentar os vrios dispositivos e consumidores eltricos.Alm disso, existem os vrios dispositivos de produo, controlo e distribuio de um determinado tipo de corrente eltrica, como o caso das bobines que possibilitam a produo da centelha eltrica necessria para a combusto nos ciclo Otto. Tambm os vrios dispositivos de controlo e de estabilizao. Como o responsvel por gerir a distribuio para acionar no momento certo a produo dessa mesma centelha, calculando o tempo exato do ponto do motor.

Paulo Fidalgo / 201320Sistemas AntipoluioNovos sistemas de injeco de combustvel a presses mais elevadas, com quantidades e momentos de injeco mais precisos, permitem mais performance e desempenho na motorizao dos veculos e corresponderem s normas exigidas de antipoluio nos automveis.Vlvula EGR (Exhaust Gas Recirculation) - parte dos gases de escape arrefecida e reintroduzida na cmara de combusto juntamente com ar. Deste modo consegue-se diminuir a quantidade de partculas libertadas, pois os gases so parcialmente queimados uma segunda vez e as temperaturas de combusto diminuem reduzindo as emisses de NOx. A quantidade de gases de escape reintroduzida controlada pela vlvula EGR que comandada pela unidade electrnica de comando, de modo a obter as melhores condies de funcionamento do motor.O filtro de partculas acoplado no sistema de escape concebido para eliminar as partculas de fuligem dos gases de escape de um motor diesel.

Paulo Fidalgo / 201321Sistemas de SobrealimentaoA tcnica de sobrealimentao mais utilizada nos motores o turbocompressor. Seu funcionamento consiste em aproveitar a energia dos gases de escape para gerar movimento, deste modo, no retira energia ao motor. O turbocompressor um dispositivo simples. Os seus componentes bsicos so uma turbina e um compressor centrfugo, que esto ligados entre si por um veio. Actualmente, os processos mais comuns utilizados para controlar a presso de sobrealimentao so:Vlvula de descarga wastegate.Turbina de geometria varivel.O turbocompressor comprime o ar presso atmosfrica em ar comprimido para a admisso. Antes de entrar na admisso o ar comprimido passa por um intercooler para retirar a temperatura da compresso do ar.

Paulo Fidalgo / 201322Sistema de ClimatizaoA ventilao forada atravs do ventilador e condutas de passagem do ar exterior, ou ar aquecido do motor, para o habitculo, com os dispositivos mecnicos e elctricos que comandam as portinholas, tambm fazemparte do sistema.Actualmente muitos automveis esto equipados com um sistema de climatizao, projectado para maior conforto ao condutor e passageiros, em relao ao calor e humidade. Tem-se debatido sobre esta matria em termos de eficincia no consumo de combustvel. Factores como a resistncia do vento, aerodinmica, potncia do motor e peso do veculo so tidos em conta na busca na necessidade do sistema de climatizao no automvel.Seu princpio de funcionamento a permuta de temperatura do habitculo, com auxlio de um compressor e atravs da passagem do ar pelo evaporador ,que por contacto sofre queda de temperatura, baixando a humidade relativa do ar, passando posteriormente por um condensador e libertado para o exterior. A refrigerao possvel graas s mudanas de estado dum refrigerante dentro do circuito.Existem actualmente sistemas de controlo totalmente automticos que alm de proporcionarem conforto, asseguram a segurana do condutor e veculo.Tambm faz parte do sistema o filtro do habitculo que retm as partculas suspensas e poluentes, sendo os mais eficazes os filtros de carvo activo.

Paulo Fidalgo / 201323Sistemas de Conforto e SeguranaOs sistemas inteligentes em automvelesto disponveis em vrios modelos emuitos funcionam to discretamente que o condutor no percebe sua atuao. Como os sistemas de freios ABS, Injeco Electrnica, suspenso activa, Cruise Control, controlo de traco, sensores e dispositivos de estacionamento, controlo de iluminao automtico, dispositivos para evitar colises, controlo de trfego, controlo do piso, controlo da faixa de rodagem, entre outras tecnologias embarcadas actualmente nos automveis.Vrios sistemas usuais tambm fazem parte integrante do conforto e segurana como limpa vidros e desembaciamento, fechos centralizados, vidros elctricos, banco e volante regulveis, alarmes, etc.

Paulo Fidalgo / 201324Sistemas de Informao e ComunicaoTudo comeou com um simples computador debordo com o mximo de 10 funes sobre o estado e situao do veculo. Os veculos mais modernos dispem de uma nova tecnologia, chamada multiplex, onde o automvel, atravs de uma electrnica muito avanada, consegue se comunicar integralmente com todos os sistemas do automvel.Sinais acsticos e luminosos de aviso tambm so parte integrante e importante no sistema de controlo e informao, cada vez mais elaborados e usando as mais variadas tecnologias.Actualmente existem vrios meios disponveis teis na vertente automvel, que ajudam a uma melhor comunicao e interface entre todos os sistemas que fazem parte do automvel. Vrios protocolos como o sistema CAN utilizado no automvel, ajudam a desempenhar de forma rpida e eficiente funes de vrios sistemas ao mesmo tempo, comunicando entre eles.Sistemas como o GPS, sistema de som automotivo incorporado e reconhecido pela unidade electrnica de comando do veculo para desempenhar outras funes e ligao de outros dispositivos, sistemas para reconhecimento de trfego, sistemas como ligao por Bluetooth de vrios dispositivos ,e outros fazem parte da evoluo dos sistemas automvel.

Paulo Fidalgo / 201325A consciencializao da importncia da manuteno preventiva, a preocupao com a preservao ambiental e os programas de inspeco deram um carcter diferente ao sector. Qualidade, confiana, segurana na transaco e segurana pessoal so importantes.A organizao em oficinas mecnicas visa maior produtividade, satisfao e motivao do funcionrio, economia de tempo e dinheiro, menos acidente e consequente melhor rentabilidade de trabalho.Implantar e manter uma boa distribuio do trabalho so funes essncias do estudo de organizao, pois encontram-se intimamente ligadas a qualidade do trabalho, ao desempenho e satisfao do empregado e a prpria consecuo dos objectivos e metas fixadas pelo rgo. Em uma oficina mecnica, duas das etapas mais importantes do processo de reparao de veculos so a recepo do veculo e a descrio da ordem de servio. Estas etapas, so exemplos da complexidade dos processos, que devem ser correctamente controlados.Organizao Oficinal

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