Sistemas de Injecção

Circuito de Combustível - Sistema de Injeção

O sistema de injeção é um sistema complexo, composto por vários componentes que funcionam em conjunto com o objetivo de levar o combustível, gasóleo ou gasolina, à camara de combustão do motor.

Considerando um sistema Diesel atual, ao contrário do que é usualmente assumido, o sistema de injeção não é composto apenas pela bomba injetora, régua de injeção e injetores common rail. O sistema de injeção é muito mais complexo e pode ser dividido em dois circuitos secundários, circuito de baixa pressão e circuito de alta pressão.

Circuito de combustível

Na Imagem 1, é apresentada uma representação esquemática de um circuito de combustível completo, neste caso um sistema Bosch de uma viatura pesada.

Conforme referido anteriormente, o sistema de combustível, pode ser dividido em dois sub-circuitos.

Na Imagem 1, representado pelas linhas a azul e com um “L” está identificado o circuito de baixa pressão. Este engloba todos os componentes desde o depósito de combustível até à bomba de alimentação, as linhas de retorno da bomba de alta pressão, da régua de injeção e dos injetores.

Representadas a vermelho e com um “H”, está o circuito de alta pressão. Este começa na bomba de alta pressão, seguindo para a régua de injeção e por fim até aos injetores.

De forma sucinta, a função de cada um dos componentes está descrita de seguida.

Régua de injeção - Distribuir uniformemente e a pressão estável o combustível para os injetores, atenuando picos de pressão.

Válvula controladora de pressão – Limitar pressão atingida pela régua de injeção;

Injetor – Pulverizar o combustível para dentro da câmara de combustão, atomizando-o;

Bomba de alta pressão – Elevar a pressão do combustível;

Sensor de pressão da régua – Monitorizar a cada instante a pressão atingida na régua;

Bomba de alimentação – Fornecer combustível a pressão adequada para bom funcionamento do sistema de alta pressão;

Pré filtro e Filtro de combustível – Filtrar o combustível para a bomba de alimentação e circuito de alta pressão;

Tanque de combustível – Armazenar combustível;

Unidade de comando do motor – Receção de dados dos vários sensores e aturadores para controlo de todos os componentes.

Manutenção e Prevenção

O sector automóvel tem sofrido enumeras alterações ao longo dos anos, o avanço tecnológico tem sido enorme e em poucos anos os sistemas dos veículos transformaram-se totalmente. No que diz respeito ao sistema de injeção Diesel, as pressões máximas de trabalho passaram de 200 bar em bombas de injeção rotativas de pistão axial para cerca de 3000 bar em bombas Common Rail, um aumento de pressão máxima de funcionamento de quase 15 vezes. 

As maiores pressões de funcionamento utilizadas, só são possíveis colocando os materiais utilizados sob forças muito superiores e utilizando tolerâncias geométricas extremamente apertadas.

De forma simplificada, a pressão num sistema é calculada pela seguinte expressão matemática:

Logo, mantendo a mesma área de contacto dentro do mecanismo gerador de pressão (bomba de alta pressão), para passarmos dos 200 bar para os 3000 bar, os êmbolos/elementos que comprimem o combustível têm agora que aguentar uma força 15 vezes superior.

Com isto em consideração, é inerente que a manutenção de um automóvel é cada vez mais importante. Ao que diz respeito o sistema de combustível, os pontos a ter atenção são simples.

• A LD Auto recomenda que sejam sempre seguidos os planos de manutenção recomendados pelos fabricantes;
• Utilizar filtros de combustível de boa qualidade;
• O combustível é responsável pela lubrificação das partes móveis do sistema, pelo que é importante utilizar combustível de qualidade e isento de contaminantes como água ou partículas.

Em caso de contaminação, para evitar problemas graves e reparações que obriguem a substituição de componentes do sistema, se diagnosticado atempadamente, os componentes do sistema de combustível podem ser reparados. Sendo depois importante eliminar a origem dos problemas e limpar todo o circuito de combustível, incluindo depósito e tubagem.

Avarias mais frequentes – Componentes internos

Até aqui o foco tem sido a bomba de alta pressão por ser o elemento que eleva a pressão do circuito e sem ela, nenhum dos outros componentes consegue executar a sua função.

De seguida são apresentadas avarias reais de alguns componentes de um injetor Bosch de válvula magnética, guia, bico e agulha. Por fim é apresentado uma das causas que pode originar o aparecimento de fugas numa bomba injetora common rail de uma viatura ligeira.

Conjunto válvula - Guia

A guia é um dos componentes responsáveis pelo funcionamento e retorno do injetor. Deve ter-se atenção à zona de contacto entre as duas partes do componente, marcado a azul, mas ter especial atenção ao estado da parte superior da guia, marcado com a seta vermelha na Figura 2.

Na Imagem 2, no primeiro conjunto de 3 fotografias é apresentada uma guia em muito mau estado. Na fotografia da esquerda verifica-se que a guia está bastante contaminada com resíduos e o material está oxidado. A fotografia central mostra que a guia já tem um elevado desgaste em toda a sua superfície, sendo particularmente acentuado na zona côncava onde é feita a vedação pela esfera. É normal que uma guia usada possua um maior desgaste na zona de trabalho da esfera, contudo não é tolerável que seja tão acentuado, nem irregular como acontece nesta situação. É visível ainda a presença de fendas que atravessam a zona de vedação, assinalado a vermelho na terceira fotografia. Uma guia em mau estado pode dar origem a vários sintomas, sendo o mais comum, o excesso de retorno nos injetores.

No último conjunto de fotografias da Imagem 2, é apresentada uma guia em bom estado. As várias zonas do componente são regulares e a zona critica, assinalada com uma seta vermelha indica a sede onde a esfera assenta. Esta zona é crítica, pelo que o desgaste tem que ser mínimo e não são admissíveis irregularidades.

Bico de injetor

O bico do injetor é um dos componentes responsáveis pela quantidade de combustível injetado na câmara de combustão, mas também pela geometria do jato que é pulverizado. Pelo que tem influencia não só nos consumos da viatura, potência mas também nas emissões da mesma.

Na Imagem 3, são visíveis bicos de injetores com problemas distintos. Do lado esquerdo estão dois bicos deformados, dependendo do nível de deformação (externo e interno), o defeito pode ser apenas estético ou também funcional, afetando o funcionamento do componente. Do lado direito está um bico danificado e com os furos deformados, os sintomas da viatura podem ser vários, desde fazer demasiado fumo devido a excesso de débito ou spray deficiente e fraca atomização de combustível, injeção ruidosa, pode no cenário oposto ter falta de potência, ou até impedir o funcionamento ou arranque da viatura.

O bico do injetor tem no seu interior um segundo componente, a agulha, apresentada na Imagem 4.

Na fotografia de baixo na Imagem 4, é visível o aspeto de uma agulha com sinais severos de gripagem devido a lubrificação deficiente e combustível contaminado.

No que às bombas de injeção diz respeito, um problema encontrado com alguma regularidade é a falta de estanquicidade do componente.

Na Imagem 5 é apresentada uma bomba Bosch common rail com este problema. Com o funcionamento da bomba, principalmente a temperaturas elevadas, o O’ring que faz a vedação da linha de combustível degrada-se conforme visível na fotografia do lado direito originando fugas. As gerações posteriores possuem uma válvula de corte de combustível para um dos elementos da bomba que possibilita reduzir o consumo da viatura em situações de menor carga, baixando também a temperatura de funcionamento da mesma.

Sugestões - Diagnóstico ao sistema de baixa pressão

Através da análise da Imagem 1 verifica-se que o circuito de baixa pressão possui um grande número de ligações e componentes, no entanto a sua análise em diagnóstico é frequentemente negligenciada. No entanto, estando o sistema de baixa pressão a montante do de alta pressão, o seu bom funcionamento está diretamente relacionado com o correcto funcionamento do circuito de alta pressão e motor. Na grande maioria das situações de avaria, a unidade de comando do motor não associa os erros registados aos componentes do sistema de baixa pressão, apontando quase sempre para componentes do circuito de alta pressão, mesmo quando o seu mau funcionamento se deve a alimentação insuficiente ou outros problemas a montante.

Em caso de avarias no sistema de alta pressão, a LD Auto recomenda que em primeiro lugar seja verificado o funcionamento do circuito de baixa pressão. A fim de verificar se a bomba de alta pressão está a ser corretamente alimentada devem ser realizadas as seguintes verificações:

• Estado do filtro de combustível, procurar por resíduos, limalha, presença de água;
• Garantir que a entrada do depósito para circuito, vulgo “chupador”, não se encontra obstruído;
• Verificar se não existe ar no sistema;
• Medir a pressão do circuito antes da bomba de alta pressão, salvo algumas exceções, a pressão deve encontra-se entre os 2,0 bar e 3,0 bar.

Sugestões - Diagnóstico ao sistema de alta pressão

Garantindo o funcionamento do circuito de combustível de baixa pressão, se o problema persistir, devem ser analisados os componentes do circuito de alta pressão. Nesta etapa é de extrema relevância o bom conhecimento do sistema, conhecer valores característicos e a influência que cada parâmetro exerce sobre os restantes.

De seguida são apresentados alguns sintomas comuns e verificações que devem ser realizadas a fim de diagnosticar a origem do problema. Devemos no entanto de ter em atenção que cada viatura é um caso particular e que o diagnóstico tem que ser adaptado a cada situação.

Para além do bom conhecimento do sistema, em situações mais complexas, o conhecimento e utilização avançada da máquina de diagnóstico é fundamental, bem como a leitura e interpretação dos valores reais do sistema.

Após intervenção de um componente, o mesmo tem que ser testado em banco de ensaio. Esta é a única forma de garantir que os valores de funcionamento são os correctos em cada condição de funcionamento e que não existem problemas impercetíveis de identificar apenas com uma análise visual.