Gerenciamento eletrônico do motor e mecânica 327

Gerenciamento eletrônico do motor e mecânica 327

Gerenciamento eletrônico do motor e mecânica 327

O sistema de injeção Marelli IAW 7GF é aplicado à família dos novos motores FIRE 1.0 HPP LF e 1.4 EVO que equipam o Projeto 327.

O sistema Marelli IAW 7GF pertence à categoria dos sistemas integrados de:

Características

• ignição eletrônica digital de descarga indutiva;• distribuição estática; • injeção eletrônica do tipo sequencial fasado (1-3-4-2).

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A figura que se segue ilustra o sistema em geral.

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A evolução tecnológica dos veículos foi impulsionada por programas e legislações em vários países voltados para a redução das emissões veiculares.O Brasil foi o primeiro país a adotar uma legislação específica para reduzir as emissões veiculares na América do Sul.O PROCONVE (Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores) foi criado com o objetivo de reduzir os níveis de emissão de poluentes por veículos automotores, visando o atendimento aos Padrões de Qualidade do Ar, especialmente nos centros urbanos.

Controle de emissões

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A estratégia do PROCONVE objetiva o controle das emissões de poluentes dos veículos leves e pesados. Dessa forma, foram estabelecidos limites máximos para emissão de poluentes, que foram implantados em fases sucessivas cada vez mais severas, com prazos para a adequação dos veículos.Veja no quadro abaixo as fases de implementação.

Controle de emissões

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A resolução do CONAMA nº 354, Dez / 04, Estabelece para veículos leves de passageiros e leves comerciais, nacionais e importados, destinados ao mercado brasileiro, equipados com motores do ciclo Otto, a utilização de sistema de diagnose de bordo (OBD) introduzidos em duas etapas consecutivas e complementares denominadas OBDBr-1 e OBDBr-2.O sistema OBD Br 1 deve possuir as características mínimas para a detecção de falhas nos componentes dos sistemas de ignição e de injeção de combustível para a correta avaliação do funcionamento do veículo e controle de emissões de poluentes.A norma OBD Br 2 é a norma que além das funções e características do sistema OBD Br 1, deve detectar e registrar a existência de falhas de ignição (misfire), deterioração dos sensores de oxigênio (diagnose da sonda lambda) e eficiência do catalisador, que acarretam aumento de emissões.

Controle de emissões

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Em detalhe:• A diagnose de sonda lambda indica o mau funcionamento da sonda

pré-catalisador mediante o confronto das medidas lidas com valores de referência.

• A diagnose do catalisador tem como objetivo avaliar a eficiência do catalisador e é feita de modo indireto analisando sua capacidade de reter oxigênio (leitura feita pela sonda pós-catalisador).

• A diagnose “misfire” tem como objetivo detectar falhas de combustão que podem ser do tipo destrutivo para o catalisador ou do tipo não destrutivo ao catalisador, que em ambos aumenta o nível de emissões.

Nota: Caso a lâmpada indicadora de avarias (MIL) lampeje no quadro de instrumentos, isso indicaria uma possível avaria no catalisador devido à presença de Misfire (falha de combustão).

Controle de emissões

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O Projeto 327 inicialmente será comercializado atendendo a normativa de diagnóstico OBD Br1, com apenas uma sonda lambda ativa (pré-catalisador) e posteriormente atenderá a normativa OBD Br2, com duas sondas (pré e pós-catalisador).

Uma grande característica do sistema OBD Br 2, é que os motores são equipados com duas sondas lambdas, uma pré-catalisador e uma pós-catalisador (para avaliar a eficiência do catalisador)

Ambos os sistemas atendem a legislação de emissões Proconve fase 5, Tier 2 (ver quadro de legislação de emissões no Brasil).

Controle de emissões

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O combustível é injetado diretamente no coletor na proximidade das válvulas de admissão com uma pressão de cerca de 4,2 bar, mediante sistema de retorno curto.O NCM comanda a abertura sequencial e fasada dos quatro injetores, um por cilindro, por uma duração estritamente necessária para formar a mistura ar/combustível mais próxima da relação estequiométrica.

Sistema de injeção

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No motor 1.4 EVO é utilizado um sistema de faísca única (sequencial), onde as bobinas estão englobadas num único corpo situado na tampa das válvulas.

Já na versão 1.0 LF, é utilizado o sistema de ignição com centelha perdida, e a bobina está localizada na parte posterior do cabeçote.

Localização da bobina no motor 1.4 EVO

Sistema de ignição

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Estratégias e controles do sistema

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Nos sistemas OBD Br 2 as sondas lambda são todas do mesmo tipo, mas não intercambiáveis, e estão colocadas uma antes e outra depois do catalisador.

Controle de combustão - sondas lambda

As sondas lambdas são utilizadas pela central para:• Verificar o andamento da combustão (sonda lambda pré-catalisador);• Efetuar as correções autoadaptadoras (sonda lambda pré-catalisador);• Verificar as condições de funcionamento do conversor catalítico (sonda

lambda pós-catalisador).

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Gestão do sistema de partida a frioDuas condições deverão ser satisfeitas no momento da partida para acionamento do sistema de partida a frio:

• Temperatura do líquido do sistema de arrefecimento <17 ºC; • A/F compreendido entre 9 e 10.

A eletrobomba e eletroválvula de partida a frio são comandadas pelo NCMvia relé T14 da PDU.

Capacidade do reservatório de partida a frio: 2,0 litros.

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Estratégia de reconhecimento de A/F

Confirmação de AF da primeira partida: 3,8 km ou 1,2 litros (motores 1.0 e 1.4)

% de variação de nível de tanque para liberar o aprendizado de AF: 3% de variação

% mínimo do tanque liberar o aprendizado de AF: abaixo de 15% (coincide com o acendimento da lâmpada de reserva de combustível)

AF da primeira partida (linha de produção): 13.2 A/F

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Partida malsucedida

Se acontecer um reabastecimento, e for realizado um percurso curto, insuficiente para que seja completado o aprendizado de combustível (limitado ao consumo de uma quantidade em litros na calibração),e ao dar a partida, em três situações sucessivas o motor não entra em funcionamento.Neste caso, se a temperatura do motor estiver baixa, é assumido um valor diferente de A/F para a realização da próxima partida.A/F de partida malsucedida: 11,0:1 (motores 1.0 e 1.4)

Estratégia de reconhecimento de A/F

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A estratégia de cut off (corte de combustível) é atuada quando o NCM reconhece a posição de pedal acelerador em repouso: percentagem pedal = 0% e o regime do motor supera aproximadamente a 1350 rpm (o valor é indicativo e variável com base de alguns parâmetros, entre os quais principalmente temperatura e velocidade).O reconhecimento do pedal acelerador acionado ou do regime motor inferior a 1270 rpm (valor indicativo variável para os vários modelos) reabilita a alimentação do motor.

Funcionamento em cut off

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Quando o regime de rotação do motor supera o valor de 6530 rpmimposto pelo construtor, o próprio motor encontra-se em condições de funcionamento "críticas".Quando o NCM reconhece a superação do regime supracitado, inibe o controle dos eletroinjetores.Quando o regime de rotações volta a entrar num valor não crítico (6500 rpm), é restabelecido o controle.

Gestão do controle do regime mínimo do motor

A rotação de marcha lenta prevista a quente é de 800 ± 50 rpm.

Proteção fora de rotações

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A eletrobomba de combustível é controlada pelo NCM através de um relé.

O desligamento da bomba verifica-se:• Se o motor descer abaixo das 40 rpm aproximadamente;• Após um certo tempo (cerca de 3 segundos) com o comutador de

ignição na posição MAR sem que seja efetuado a partida (consensotemporizado).

Comando da eletrobomba de combustível

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O NCM controla diretamente o funcionamento do eletroventilador do radiador em função da temperatura do líquido refrigerante do motor e da ativação do sistema de climatização.

O eletroventilador ativa-se quando a temperatura supera os 97°C ± 2°(1ª velocidade) e os 103ºC ± 2° (2ª velocidade).

A desativação efetua-se com uma histerese de 3°C inferiores ao limite de ativação.

Gestão do eletroventilador do radiador

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O variador de fases é gerido completamente pelo NCM, que:

• Registra a posição da árvore de cames através do sensor de fases;• Modifica esta posição com base no ponto de funcionamento do motor

segundo um mapa calibrado;• Mantém sob controle a posição da árvore de cames.

Gestão do variador de fase

O NCM comanda a eletroválvula de controle do variador com um comando em duty cycle.

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Componentes, sensores e atuadores do sistema Marelli 7GF

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Nova central de injeção/ignição (NCM) IAW 7GF

Novo hardware e novo software de injeção.É uma unidade do tipo digital com microprocessador, caracterizada por elevada capacidade de cálculo, precisão, versatilidade, baixo consumo de energia e ausência de manutenção.

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Características

Os eletroinjetores são do tipo miniaturizado (1.4 EVO: IPE017 / 1.0 LF: IPE016) Pico Eco, alimentados a 12 V e têm uma resistência interna de 12,5 Ohm ± 10% 20°C.

Eletroinjetores

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Características

Está montado no suporte termostático e registra a temperatura da água através de um termistor NTC com coeficiente de resistência negativo.

Sensor de temperatura da água

Sensor de temperatura do líquido de refrigeração do motor

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Características

O sensor de detonação, de tipo piezoelétrico, está montado no bloco e registra a intensidade das vibrações provocadas pela detonação nas câmaras de combustão.

Sensor de detonação

Sensor de detonação

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CaracterísticasÉ do tipo indutivo, isto é, funciona mediante a variação do campo magnético gerado pela passagem dos dentes da roda fônica (60-2 dentes).A central de injeção utiliza o sinal do sensor de rotações para:• Determinar a velocidade de rotação;• Determinar a posição angular da arvore de manivelas.

Sensor de rotações

Características elétricas:

• Resistência: 860 Ohm (± 10%)• Espaçamento do sensor: 0,3 – 1,8 mm• Tensão de saída: 31650 mV

Sensor de rotações

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Sensor de rotações

A grande novidade desse sistema de injeção, em relação ao sensor de rotações, é que no sistema OBD Br2 faz-se necessário o procedimento de aprendizagem da roda fônica.Este procedimento permite que o NCM detecte as irregularidades da roda fônica devido às dispersões construtivas, com a finalidade de efetuar uma diagnose correta de misfire (falha de combustão).

O procedimento deve ser efetuado nos seguintes casos:• Substituição da roda fônica;• Substituição do sensor de rotações;• Substituição/reprogramação do NCM.

Com o equipamento de diagnose, pode-se saber se foi efetuado ou não o aprendizado de roda fônica, independente das informações visuais da lâmpada indicadora de avarias.

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Características

O pedal do acelerador está equipado com dois potenciômetros integrados:• Um principal;• Um de segurança.

A central de injeção ativa as seguintes estratégias de "recovery" nas seguintes condições:

Potenciômetro pedal do acelerador

• Em caso de avaria de um dos dois potenciômetros, permite a abertura da borboleta até um máximo de 40° num tempo muito prolongado;

• Em caso de avaria completa dos dois potenciômetros, exclui a abertura da borboleta.

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CaracterísticasEstá fixado no coletor de admissão e regula a quantidade de ar aspirado pelo motor.

TPSTensão de alimentação 5V ± 0,5Corrente de entrada: < 30 mACorrente de saída: < 1,375 mA

Motor DCTensão de alimentação: 13 VLimite de corrente: 9,8 A

Corpo de borboleta

Em função do sinal proveniente do potenciômetro do pedal do acelerador, a central de injeção comanda a abertura da borboleta através de um motor elétrico de corrente contínua integrado no corpo de borboleta.

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Características

O sensor de pressão e de temperatura do ar aspirado é um componente integrado que tem a função de registrar a pressão e a temperatura do ar no interior do coletor de admissão.

Sensor de pressão e temperatura do ar

Sensor de pressão e de temperatura do ar aspirado

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Características

De tipo "planar", estão montadas a montante e a jusante do catalisador e informam a central de injeção sobre o andamento da combustão (relação estequiométrica).

No sistema OBD Br2 as sondas lambda são utilizadas pela central para:• Verificar o andamento da combustão (sonda lambda pré-catalisador);• Efetuar as correções autoadaptadoras (sonda lambda pré-catalisador);• Verificar as condições de funcionamento do conversor catalitico (sonda pós-

catalisador).

Sondas lambdas

Sonda lambda pré-catalisador Sonda lambda pós-catalisador

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O aquecimento da sonda lambda é gerido pela centra de injeção proporcionalmente à temperatura dos gases de escape.Isto evita os choques térmicos do corpo cerâmico devidos ao contacto da água condensada, presente nos gases de escape, com o motor frio.A célula de medição e o aquecedor estão integrados no elemento cerâmico "planar" (estratificado) com a vantagem de obter um rápido aquecimento da célula de forma a permitir o controle em "closed loop" (lambda = 1) nos 10 segundos seguintes ao arranque do motor.

Características elétricas do aquecedorTensão nominal: 12 VTensão máxima: 14 VPotência nominal: 11 WResistência: 6,0 Ohm a 20 °CCorrente máxima: 2,9 A a 14 V

Sonda lambda - Aquecedor

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Ambas as sondas são NGK, do tipo planar, não intercambiáveis.

Sonda pré-catalisador: Sonda pós-catalisador:

A tensão da sonda pós-catalisador deve ser constante em cerca de 630 mV (se começar a oscilar significa dizer que o catalisador está degradado e deve ser substituído)

Sinal variado de 0 a 1000 mV

Características das sondas

Sinais de saída

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Motor 1.4 EVO

Pin – Out1. V Batt2. Comando ECU para vela cilindro 13. Comando ECU para vela cilindro 24. Comando ECU para vela cilindro 35. Comando ECU para vela cilindro 46. Massa

Características elétricas:• Resistência do circuito primário: 0,5 Ω ± 10% a 23 ± 3 °C;• Resistência do circuito secundário: 6,6 KΩ ± 10% a 23 ± 3 °C.

Bobinas de ignição

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Bobina de ignição motor 1.0 LF

Na versão 1.0 LF, é utilizado o sistema de ignição com centelha perdida; e a bobinaestá localizada na parte posterior do cabeçote.

Resistência do primário : 0,8 ohm ± 10%Resistência do secundário: 7,7 KΩ ± 1,5 KΩ

Pin-out

1. Comando ECU para velas cilindros 1 e 42. V Bat3. Comando ECU para velas cilindros 2 e 3

Bobinas de ignição

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Sensor de fases

Nova localização do sensor de fases no motor 1.4 EVO

Características elétricas

• Resistência de isolamento: 31 MΩ• Corrente de saída: 20 mA• Espaçamento do sensor: 1 mm (± 0,8)

O sinal deste sensor, em conjunto com o sinal de rotações e P.M.S., permite àcentral reconhecer os cilindros e determinar o ponto de injeção e de ignição.O NCM utiliza também este sinal, para registrar a posição do eixo comando deválvulas, para o controle do variador de fases (motor 1.4 EVO).

1. Alimentação2. Saída ou sinal3. Massa

1 2 3

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Características

O motor 1.4 8v EVO é dotado de um variador de fase "contínuo", capaz de modificar a posição da árvore de cames em relação à arvore de manivela.

Tecnologia

• CVCP – Continuous Variable Cam Phaser;

• “Fasatura” continuamente variável;

• Com o uso de EGR interna e com conduto modificado, reduz as perdas de bombeamento em cargas parciais.

Variador de fase (só para versão 1.4 8v)

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O comando de válvulas variável altera o sincronismo do motor na direção do atraso.O variador de fase é gerido completamente pelo Nó de Controle Motor que:

1. Polia conduzida2. Estator3. Vão de avanço4. Vão de atraso5. Rotor6. Eletroválvula de gaveta7. Retorno do óleo8. Entrada do óleo

Variador de fases

• Registra a posição da árvore de cames através do sensor de fase;• Modifica essa posição com base no ponto de funcionamento do motor

segundo um mapa calibrado;• Mantém sob controle a posição da árvore de cames.

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Eletroválvula do variador de fases

A válvula solenóide é uma válvula proporcional com quatro conexões destinadas à entrada de óleo, ao retorno ao cárter e às conexões para as duas câmaras do VVT. Quando uma corrente elétrica é aplicada à bobina, o pistão interno de controle se move, desviando a pressão de óleo para uma das câmaras de trabalho.

Resistência elétrica: 8,0 Ω +/- 0,5 a 20ºCDuty cicle em marcha lenta: aprox. 0%Range angular de atuação do VVT = 26º ± 1,5º

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Aplicações/benefícios do uso dos variadores de fase

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Aplicação – FIRE 1.4 EVO 8V FLEXBenefícios: Emissões & consumo

EmissõesMaior quantidade de gás residual/Menor quantidade de ar aspirado (Atraso de EVC E IVO):• Redução pico de temperatura da combustão;• Redução de NOx produzido durante a combustão.

ConsumoDiminuição de perdas no bombeamento.

DEPS – Dual Equal Phaser System

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Função do VVT – Posição base

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Função do VVT – Shifting

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Função do VVT – Posição de estabilização

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Eletrobomba de combustível

A bomba é do tipo volumétrica, projetada para funcionar com gasolina,álcool ou a mistura dos dois em qualquer proporção. O rotor é movidopor um motor elétrico alimentado na tensão da bateria através de umrelé T10, localizado na PDU (Unidade de Distribuição de Potência).

Características elétricas:

Tensão nominal: 12 VCorrente de alimentação: 5 a 6 AResistência elétrica: 0,8 ΩPressão da linha de combustível: 4,2 bar

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Esquemas elétricos

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PDU – Unidade Distribuidora de Potência

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Controle eletrônico do motor 1.4

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Controle eletrônico do motor 1.4

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Atualmente na Fiat Automóveis existem duas famílias principais de suspensão do motor, identificadas como:

Fixação do motor

• Solução Apoiada: o motor está apoiado sobre um chassi (Família Palio, Uno e Fiorino).

• Solução Suspensa Baricêntrica (Pêndulo): o motor é suspenso pelo chassi do veículo (Idea, Punto, Linea, Stilo e 327).

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Fixação baricêntrica

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Em um veículo, os ruídos são gerados por diversos motivos e componentes. O sistema de admissão tem apenas a função de atenuar os ruídos gerados pela passagem de ar em seus dutos e também aqueles provenientes do motor.

Para isso, são utilizados alguns filtros acústicos denominados de ressonadores.

Sistema de aspiração

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O coletor de descarga é do tipo tubular. Vejamos as sua vantagens:

• Menor perda de carga pela menor rugosidade das superfícies internas.• Rápido aquecimento do catalisador• Maior diâmetro na saída do catalisador• Maior área transversal possível no catalisador, diminuindo a sua altura

ao máximo e assim diminuindo ao máximo a restrição causada pela passagem dos gases na cerâmica do catalisador.

Sistema de exaustão

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Uma chapa estrutural presa no assoalho garante uma maior rigidez da carroceria.Para substituir o cano de descarga é preciso removê-la.

Importante: Ao reparar o cano de descarga, não esquecer de colocar de volta a chapa estrutural.

Sistema de exaustão

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O sistema de exaustão foi projetado para uma melhor resistência à corrosão e menor peso, em função da redução de espessuras, que por sua vez contribui para a relação peso/potência.

Sistema de exaustão

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A maior novidade no sistema de arrefecimento no projeto 327 é o sensorde temperatura direto na caixa da válvula termostática.

Este tipo de aplicação garante melhor eficiência do sensor.

Arrefecimento

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O conjunto de radiador usa engate rápido na mangueira superior, facilitando a intervenção.

Arrefecimento

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Motor 1.0 LF e 1.4 EVO

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Ficha técnica 1.0 HPP LF

Cilindrada 999 cm³

Curso 70 mm

Diâmetro 64,90 mm

Potência máxima Etanol 70,4 cv a 6500 rpm

Torque máximo Etanol 9,4 kgfm a 4750 rpm

Potência máxima Gasolina 71,5 cv a 6500 rpm

Torque máximo Gasolina 9,3 kgfm a 4750 rpm

Ficha técnica 1.4 EVO

Cilindrada 1368 cm³

Curso 84 mm

Diâmetro 72 mm

Potência máxima Etanol 85 cv a 6000 rpm

Torque máximo Etanol 12.4 kgfm a 4000 rpm

Potência máxima Gasolina 86 cv a 5500 rpm

Torque máximo Gasolina 12,5 kgfm a 4000 rpm

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O motor 1.0 é derivado da serie HPP, as maiores alterações foram feitas afim de reduzir o atrito, desta maneira o motor passou para 1.0 HPP LF (Lowfriction, baixo de atrito).Foi unificado o bloco entre o motor 1.0 HPP LF e 1.4 EVO; agora a alturado bloco 1.0 e 1.4 é a mesma. O motor 1.0, por sua vez, passa a adotaruma biela mais longa e um pistão menor reduzindo assim o atrito.

Vantagens do motor 1.0 HPP LF

Uma das maiores alterações, que contribui diretamente para a redução deemissões e consumo de combustível, foi a adoção de um novo conjunto debiela e pistão, com menor atrito, levando assim a nomenclatura do motorLF (Low friction, baixo atrito).

Motor 1.0 HPP LF

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A maior novidade fica por conta do variador de fase exclusivo para o motor1.4 EVO. O variador melhora o consumo de combustível e emissões depoluentes, conhecido como: (CVCP – Continuous Variable Cam Phaser ouvariador de fase contínuo).

Vantagens do motor 1.4 EVO

O variador de fase permite uma variação da fase do motor, através dapressão de óleo do motor, comandado pela central de injeção eletrônica,proporcionando redução de combustível e emissões de poluentes.

Motor 1.4 EVO

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Os novos cabeçotes padronizados externamente como “EVO” atendem os motores “1.4 EVO” e “1.0 HPP LF” com alterações na geometria da câmera de combustão e comando de válvula.

Cabeçote

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Câmara de combustão motor 1.0 HPP LF Câmara de combustão motor 1.4 EVO

Cabeçote

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Posição da velaÁrea de Squish

Área de Squish

Posição da vela

A área de squish é a área da câmara de combustão que se fecha quando o pistão atinge o ponto morto superior. Essa área possuía a função de gerar turbulência, o que aumenta a velocidade de combustão em marcha lenta e em baixas cargas e giros.

O posicionamento da área de squish, no lado oposto à vela, privilegia a regularidade da combustão em marcha lenta. O desenho da nova câmara de combustão tem o maior volume possível embaixo da vela de ignição, contribuindo assim para a maior velocidade na combustão

Cabeçote

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Pistão

Pistão do motor 1.0 HPP LF Pistão do motor 1.4 EVO

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1.4 EVO1.0 HPP LF

Biela

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Comando de válvula1.0 HPP LF

1.4 EVO

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1.4 EVO1.0 HPP LF

Tampa de válvula

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Mancal do comando de válvula

Lado do coletor de admissão

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Bloco

Bloco padronizado com o último nível dos produzidos na Itália e com a versão 1.4 EVO, com nova câmara de blow-by e nova camisa de água compatível com o sistema U- circulation do FIRE 1.4 T-Jet.

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Bomba d’ água

Para atender essa nova circulação do líquido de arrefecimento, foi empregada uma bomba com maior vazão, forçando a circulação do líquido em forma de “U”, o que contribuiu para uma melhor estabilidade térmica dos cilindros.

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Alteração no comprimento da biela do motor “1.0 HPP LF” em função da unificação do bloco, que agora é mais alto, seguindo a referência do motor 1.4. A mudança da biela também envolveu alteração da forma de construção, reduzindo a sua massa.

O conceito de biela fraturada continua para esses novos motores

Biela

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Coletor de admissão

Plenum

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Arrancada em retardo da fasatura da válvula de escape

Arrancada em retardo da fasatura da válvula de aspiração

Aspiração

Variador de fase

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Variador de fase