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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).


A figura que se segue ilustra o sistema em geral.


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


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.



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.



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).



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).



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


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


Estratégias e controles do sistema


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).


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.


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


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


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


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


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


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


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.


Componentes, sensores e atuadores do sistema Marelli 7GF


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.


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


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


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


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




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.


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.


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.


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


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


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


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


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


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


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

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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)


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.


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


Aplicações/benefícios do uso dos variadores de fase


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


Função do VVT – Posição base


Função do VVT – Shifting


Função do VVT – Posição de estabilização


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


Esquemas elétricos


PDU – Unidade Distribuidora de Potência


Controle eletrônico do motor 1.4


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


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


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


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.



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.



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


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

Arrefecimento


Motor 1.0 LF e 1.4 EVO


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


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


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


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


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

Cabeçote


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


Pistão

Pistão do motor 1.0 HPP LF Pistão do motor 1.4 EVO


1.4 EVO1.0 HPP LF

Biela


Comando de válvula1.0 HPP LF

1.4 EVO


1.4 EVO1.0 HPP LF

Tampa de válvula


Mancal do comando de válvula

Lado do coletor de admissão


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.


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.


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


Coletor de admissão

Plenum


Arrancada em retardo da fasatura da válvula de escape

Arrancada em retardo da fasatura da válvula de aspiração

Aspiração

Variador de fase


Variador de fase

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