Motor VW NGD 370 - 9,3 l
VW 19-370 / VW 25-370 / VW 31-370
Capa_motor.indd 1
23/7/2007 18:13:42
ÍNDICE
Introdução ......................................................................................................... 2
Motor ................................................................................................................ 3
Plaqueta de identificação ............................................................................... 3
Gráfico de performance ....................................................................................... 4
Dados técnicos ................................................................................................... 5
Bloco de cilindros ................................................................................................ 6
Bloco e camisas ............................................................................................ 6
Árvore de manivelas ...................................................................................... 8
Bielas .........................................................................................................10
Pistões ........................................................................................................11
Anéis ..........................................................................................................12
Cabeçote e mecanismo das válvulas ....................................................................14
Cabeçote ....................................................................................................14
Árvore de comando das válvulas ....................................................................15
Tuchos .......................................................................................................16
Conjunto dos balancins .................................................................................16
Molas e válvulas ..........................................................................................17
Tampa de válvulas .......................................................................................17
Coletor de admissão .....................................................................................18
Coletor de escape ........................................................................................18
Engrenagens de distribuição ................................................................................19
Sistema de lubrificação ......................................................................................21
Cárter .........................................................................................................22
Intercambiador de calor do óleo lubrificante .....................................................23
Filtro centrífugo ...........................................................................................24
Válvula de respiro do cárter ...........................................................................24
Sistema de arrefecimento ...................................................................................25
Válvula termostática ....................................................................................26
Turboalimentador de geometria variável MTS ........................................................27
Sistema de injeção de combustível .......................................................................28
Circuito de baixa e alta pressão .....................................................................28
Válvulas injetoras .........................................................................................30
Sistema de recirculação dos gases de escape - EGR ...............................................32
Freio-motor Dual Power Brake .............................................................................34
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
1
INTRODUÇÃO
O coração de um veículo deve ser forte o suficiente para gerar a força que o movimentará,
confiável o suficiente para não falhar durante seu funcionamento.
O motor VW NGD 370, com seus 367 cv de potência e 1600 N.m de torque, construído
dentro de padrões internacionais de qualidade, oferece alto nível de desempenho e
confiabilidade, mantendo a devida relação com o baixo custo operacional.
Contando com componentes projetados para suportar as mais severas condições de
trabalho, e um sistema de gerenciamento eletrônico e injeção de combustível de
comprovada eficácia e precisão, assegura alto rendimento em todas as faixas de rotação.
Sua curva de torque plana propicia respostas rápidas e seguras.
Este caderno didático evidencia as características construtivas do motor VW NGD 370 e
deve ser usado como complemento às ações de treinamento em sala de aula. Desfrute de
seu conteúdo!
As informações e dados técnicos contidos nesta apostila são de uso específico
em ações de treinamento, estando sujeitos a alterações sem prévio aviso.
Consulte sempre a literatura atualizada editada pela Volkswagen Caminhões e
Ônibus.
2
MOTOR
Motor de concepção moderna, reconhecido
pelo seu alto rendimento, qualidade,
durabilidade, além de ser de fácil
manutenção. Apresenta grande equilíbrio
entre torque e potência, garantindo
excelente desempenho com maior eficiência
em retomadas e acelerações rápidas.
Extremamente robusto e resistente, com
seis cilindros em linha, tem como
característica construtiva o processo de
camisas úmidas, substituíveis, com
capacidade volumétrica de 9,3 l.
Com reduzida quantidade de componentes
periféricos móveis, possui correia única com
esticador automático, cuja função é acionar
somente a bomba d’água e alternador,
oferecendo fácil acesso para manutenção de
componentes.
VW NGD 370 9.3 l
N
G
D
370
9.3
=
=
=
=
=
New
Generation
Diesel
Potência máxima aproximada (367 cv)
Capacidade volumétrica (litros)
Plaqueta de identificação
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
3
GRÁFICO DE PERFORMANCE
4
DADOS TÉCNICOS
Modelo
Número cilindros
Disposição dos cilindros
Seqüência de combustão
Aspiração
Cabeçote
Cilindrada cm3
Diâmetro cilindro mm
Curso do pistão mm
Relação de compressão
Potência máx. cv (kW) @ rpm
Torque kgf.m (Nm) @ rpm
Compressor de ar
Volume óleo lubrificante l
Sistema de arrefecimento l
Peso do motor (s/acessórios) (Kg)
Unidade de Gerenciamento
Sistema de injeção
Válvula injetora
Bomba alta pressão (óleo lubrificante)
Pressão mínima (bar)
Pressão máxima (bar)
Pressão máxima injeção (bar)
Turbo alimentador
Norma de emissões
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
VW NGD 370
6
Vertical em linha
1-5-3-6-2-4
Turboalimentada e Pós-arrefecida
Único, 4 válvulas por cilindro
9354
116,6
146
17,5:1
367 (273,0) @ 1950 - 2000
163,3 (1600) @ 1100 - 1400
Knorr LK 39 - 360 cc
40 (sem filtro) / 44(com filtro)
12,8 (somente motor)/29,0 (c/aquecimento)
708
Siemens
HEUI-Hydraulic Electronic Unit Injection
Eletromagnética de bobina dupla
De pistões opostos
30
300
2100
Borg Warner, de geometria variável
CONAMA fase 5 (EURO III)
5
BLOCO DE CILINDROS
Bloco do motor e camisas
Bloco em liga de ferro fundido, reforçado por nervuras nas paredes, que garantem maior
resistência às vibrações causadas pelo processo da combustão e aumento na sua
durabilidade.
Do tipo úmida, removível e instalada por
processo de interferência no batente de seu
alojamento no bloco, a camisa do cilindro
recebe apenas um anel de vedação, montado
em sua parte externa inferior.
6
Em função de suas dimensões compactas, o
bloco possui um rebaixo para facilitar a
montagem da camisa. O ajuste da altura
sobre a superfície superior do bloco
(protrusão), é feito por calços que devem ser
instalados entre o alojamento do bloco e o
colarinho da camisa.
Com o objetivo de evitar oscilações e diminuir
variações dimensionais, uma placa estrutural
em aço é instalada entre o bloco e o carter.
O posicionamento de montagem dos mancais
é identificado pela numeração existente na
face inferior do bloco.
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
7
Árvore de manivelas
Produzido em liga de aço forjado de alta resistência, dinamicamente balanceado, com
munhões e moentes temperados por processo de indução, a árvore de manivelas participa
do funcionamento do motor de maneira a contribuir para seu alto desempenho e longa vida
útil.
Apoiada sobre sete mancais, possibilita uma
distribuição totalmente uniforme de esforços
pela estrutura do bloco, de forma a absorver
melhor as vibrações decorrentes do processo
pulsante da combustão, reduzindo ruídos e
aumentando o conforto operacional do
componente.
A folga do movimento axial da árvore de
manivelas é controlada pelo flange do
casquilho do sétimo mancal.
8
Na extremidade frontal da árvore de
manivela estão acopladas a polia para a
correia da bomba d’água e do alternador,
(tracionada por chaveta) e a bomba de óleo
lubrificante, acionada pelo mancal estriado
da árvore de manivelas. Fixado à polia,
encontra-se o amortecedor de vibrações
viscoso, à base de silicone.
Instalada no mancal traseiro está a roda
de pulso 60-2, responsável por informar a
velocidade angular e a posição
momentânea da árvore de manivelas para
o módulo do gerenciamento eletrônico
(ECM).
A vedação do óleo lubrificante é feita por um
retentor de aba de alta capacidade de
estanqueidade.
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9
Bielas
Confeccionadas em aço forjado e acabamento usinado, as bielas do motor VW NGD 370
possuem cabeça com formato trapezoidal mantendo, via pino, uma grande área para
absorver os efeitos da pressão do pistão causada pela expansão dos gases na fase de
combustão, garantindo melhor distribuição dos esforços entre o conjunto.
Por construção, biela e capa são uma só peça, separadas durante o processo de usinagem
do componente, neste caso, separação por fratura. A separação, do tipo fraturada, por
possuir posição de montagem única possibilita um melhor assentamento entre capa e biela,
condição indispensável para que árvore de manivelas e bielas atuem de forma livre, com
reduzida resistência por atrito e perfeitamente alinhadas, evitando que sejam geradas
vibrações indesejadas.
Para indicar a posição de montagem da biela
com relação ao bloco, existe um ressalto na
parte inferior da biela. Durante a instalação
do conjunto biela/pistão, esta referência
deverá estar voltada para a frente do motor,
lado da polia e do amortecedor de vibrações
(oposto ao volante).
10
Pistões
Os pistões utilizados no motor VW NGD 370 são do tipo articulado ou bipartido, composto
por duas peças, sendo a parte superior denominada de coroa, e a parte inferior chamada de
saia.
A coroa conta com três canaletas para montagem dos anéis e é confeccionada em ferro e
ligas nobres com resistência a altas temperaturas. A saia é confeccionada em liga de
alumínio. Por serem simétricas, não possuem lado de montagem e a coroa/saia são
intercambiáveis.
Para auxiliar no resfriamento dos pistões,
são instalados ejetores de óleo lubrificante,
um por cilindro, calibrados e alojados no
bloco, com o jato direcionado à parte interna
do pistão. Este mesmo jato de óleo é
também responsável pela lubrificação do
conjunto biela/pistão de cada cilindro.
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11
Anéis
Os anéis do pistão aplicados neste conjunto
seguem normas internacionais de
construção, apresentando excelentes
condições de vedação durante as fases de
compressão e combustão no interior do
cilindro, propiciando alto rendimento do
trabalho do motor, assegurando que todo o
calor gerado e a energia mecânica resultante
da expansão dos gases queimados sejam
totalmente aproveitados pelos componentes
móveis do motor.
O primeiro anel de combustão, também
chamado de anel de fogo, é manufaturado
em aço cromo-molibidênio e possui perfil
abaulado, o que propicia grande área de
contato e vedação.
O primeiro e o segundo anéis de compressão possuem marca de posição de
montagem (detalhe nas fotos correspondentes). Estas marcas deverão ficar
voltadas para cima, direcionadas para o lado da cabeça do pistão.
12
Na segunda canaleta encontra-se outro anel
de compressão, porém com perfil cônico,
que além de impedir a passagem de gás para
o cárter, também retira o eventual excesso
de óleo lubrificante, remanescente na área
quente do cilindro.
Constituído de um anel com dupla superfície
de arraste de óleo e uma mola interna, o
terceiro anel é responsável por levar o
lubrificante até o interior do cilindro. Em sua
carreira, do ponto-morto superior em direção
ao ponto-morto inferior, retira o excesso de
lubrificante, deixando apenas o suficiente
para que o motor trabalhe “livre”.
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13
CABEÇOTE E MECANISMO DAS VÁLVULAS
Cabeçote
Construído em ferro fundido e fixado ao bloco do motor por seis parafusos por cilindro, o
cabeçote do motor, único, tem seus dutos internos projetados e dimensionados para
auxiliar na redução da emissão de gases poluentes. Com 24 válvulas (quatro por cilindro,
sendo duas de admissão e duas de escapamento), e injetores montados na posição vertical,
no centro das câmaras de combustão, dando maior simetria à injeção de combustível,
produzindo perfeita distribuição da força de expansão dos gases sobre o pistão e, ao
mesmo tempo, proporcionando excelente rendimento na transformação de energia térmica
em energia mecânica. Para facilitar serviços de manutenção, possui sedes e guias de
válvulas substituíveis.
Nas saídas dos gases de escapamento,
do cabeçote para o coletor de
escapamento, existem buchas com
acabamento liso que têm a função de
diminuir internamente a rugosidade do
material, reduzindo a formação de
turbulência no interior do coletor de
descarga.
O procedimento de substituição das guias e sedes de válvulas deve ser feito
em oficinas especializadas em retífica de motores.
14
Árvore de comando das válvulas
De aço forjado e apoiada no bloco do motor por quatro mancais, a árvore de comando das
válvulas é acionada pela engrenagem, a partir da engrenagem da árvore de manivelas, com a
qual trabalha sincronizada, via uma engrenagem intermediária. Seus ressaltos recebem
tratamento de têmpera por indução nas superfícies onde atuam os tuchos que acionam os
balancins, por meio das varetas de válvula.
Na face externa da engrenagem do comando
das válvulas encontra-se localizado o pino
gerador de sinais, que indica ao sensor de
fase+ o posicionamento do 1º cilindro em
combustão. Este sinal, ao ser processado
pelo módulo de comando do gerenciamento
eletrônico do motor (ECM), determina o
momento em que deve ser liberada a
passagem de combustível para injeção na
câmara de combustão.
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15
Tuchos
Tuchos providos de roletes garantem menor atrito e desgaste entre as superfícies em
contato (tucho/ressalto do comando), contribuindo para maior durabilidade destes
componentes. Para evitar vibrações e movimentos giratórios, os tuchos são posicionados,
aos pares, por meio de dois espaçadores.
Conjunto dos balancins
Ponto de articulação entre o movimento
rotativo da árvore de comando e o
movimento retilíneo das válvulas, o conjunto
dos balancins é fixado no cabeçote do
motor. Seu acionamento se dá pelas varetas
alojadas nos tuchos, forçando, por sua
extremidade oposta a movimentação de
abertura das válvulas. O fechamento das
válvulas ocorre por pressão da mola.
Cada conjunto é composto por dois
balancins, formando um total de seis
conjuntos, estando cada conjunto unido aos
demais por um tubo centralizador. Em cada
balancim há um parafuso para ajustar a folga
das válvulas.
O tubo centralizador possui uma identificação para sua posição de montagem,
indicada pela letra”T” (TOP) gravada no corpo do eixo. Esta referência deve ficar
voltada para cima no momento da instalação do tubo.
O ajuste da folga das válvulas deve ser realizado pela ordem de combustão do motor
(1-5-3-6-2-4)
16
Molas e Válvulas
Com o objetivo de reduzir o atrito entre componentes móveis e facilitar o movimento de
rotação das válvulas, as molas contam com prato rotacional que garante menor desgaste e
maior durabilidade das peças em contato. As válvulas de admissão possuem ângulo de
assentamento de 60°, enquanto as de escape são produzidas com ângulo de 45°.
Válvula de admissão 60°
Válvula de escape 45°
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
17
Tampa das válvulas
Produzida em liga de alumínio, a tampa das válvulas possui defletores fundidos na parte
interna que são cobertos por uma chapa metálica, para recolhimento do óleo, direcionando-o
para retorno ao cárter. Não necessita de manutenção, pois a junta da tampa das válvulas é
reutilizável e incorpora os conectores elétricos de derivação para as válvulas injetoras.
18
Coletor de admissão
Coletor de admissão confeccionado em ferro fundido que, além de permitir a passagem de
ar para o cabeçote, incorpora o canal de entrada de combustível que alimenta as válvulas
injetoras.
É revestido internamente com pintura à base de Teflon (na cor verde) que impede que o gás,
proveniente do sistema EGR, com alto índice de acidez, reaja com o material do coletor,
provocando a remoção de partículas deste material, garantindo maior durabilidade do
conjunto.
No coletor de admissão encontram-se
instalados os sensores de pressão e
temperatura do ar admitido, mais o ponto de
medição da pressão do combustível (baixa
pressão - 2 a 4 bar) por uma válvula
“Schrader”.
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
19
Coletor de escapamento
Coletor de escapamento em ferro fundido, tripartido, acoplado por encaixes simples nas
extremidades, que têm como característica, otimizar o processo de vedação dos gases, com
o aumento da temperatura de trabalho do motor, garantindo grande eficiência na vedação.
A fixação é feita por parafusos e o coletor assenta no cabeçote por meio de uma junta unica
composta por duas lâminas metálicas.
Ao instalar a junta observe a marca de referência da posição de montagem palavra “OUT” - estampada em uma da lâminas. Esta marca deve ficar voltada
para o lado de fora do motor.
20
ENGRENAGENS DE DISTRIBUIÇÃO
Construídas em aço cementado e com dentes helicoidais, as engrenagens da distribuição
mecânica do motor oferecem grande resistência ao desgaste e operações com menor nível
de ruídos.
Atuam de forma sincronizada, por marcas de referência estampadas na região dos dentes
das engrenagens da árvore de manivelas, árvore de comando das válvulas e em duas
engrenagens intermediárias, que atuam sobre rolamentos cônicos para redução do atrito de
arraste, contribuindo para aumentar o desempenho do conjunto da distribuição.
5
4
3
4
2
1
1 - Estriado para acionamento da bomba de
óleo
2 - Engrenagem da árvore de manivelas
3 - Engrenagem da árvore de comando das
válvulas
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
4 - Engrenagens intermediárias
5 - Engrenagem da bomba de alta pressão
(óleo lubrificante)
21
A tampa das engrenagens da distribuição
possui um sistema de junta tipo perfilada,
que proporciona grande capacidade de
vedação, além de ser reutilizável.
Para facilitar a operação de sincronismo das
engrenagens da distribuição, permitindo que
o motor possa ser girado com o auxílio de
uma ferramenta, a carcaça do volante possui
um orifício destinado exclusivamente a esta
finalidade.
22
SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO
O fluxo do sistema de lubrificação tem início com a bomba succionado o óleo do cárter,
através do tubo pescador. A bomba, de rotores do tipo lobular, comprime então o
lubrificante, forçando-o a circular pelo radiador de óleo e pelo filtro convencional (principal),
ambos fixados no lado direito do motor. Na tampa do filtro principal encontra-se instalada a
válvula reguladora da pressão do circuito. Uma vez filtrado, o óleo segue para as galerias do
sistema.
Antes de chegar ao intercambiador, 2% do volume total em circulação é desviado, por uma
derivação da galeria principal, para o filtro centrífugo, retornando diretamente para o cárter
após o processo de centrifugação.
Uma segunda derivação na galeria desvia mais uma parte do óleo lubrificante, fazendo-o
passar pelo filtro químico, que tem como função remover a acidez do óleo, preservando
suas características e aumentando sua vida útil. O óleo tratado quimicamente segue para a
tampa do filtro convencional e, dai, para a galeria principal do sistema de lubrificação.
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
23
Uma parte do óleo irá circular pelos
componentes móveis do motor, lubrificandoos, enquanto a outra, seguirá para abastecer
o bolsão (localizado na caixa/tampa de
distribuição), que alimenta a bomba de alta
pressão do lubrificante, usado para atuar na
injeção de combustível.
Cárter
Em função do grande volume de óleo em circulação pelo motor - sistema de lubrificação
mais sistema de alta pressão para injeção - o cárter do motor apresenta propriedades
específicas.
Construído em ferro fundido, agrega reforço à estrutura do motor, tornando o conjunto mais
estável às oscilações provocadas pela combustão.
24
Seu perfil, de desenho em formato de cuba dupla, concentra o lubrificante na região de
sucção do tubo pescador, assegurando a constante alimentação da bomba de óleo.
Este mesmo desenho reduz a ocorrência de
ondas e movimentação do lubrificante,
evitando a formação de espuma e vapores
em seu interior.
Sequencia de aperto dos
parafusos do cárter
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
25
Intercambiador de calor do óleo lubrificante
Posicionado no lado esquerdo do motor e conjugado com o cabeçote do filtro, o
intercambiador, ou radiador de óleo, possui 33 placas por onde passam, externamente, o
líquido de arrefecimento e, internamente, o óleo lubrificante. A função deste componente é
elevar rapidamente a temperatura de trabalho do óleo lubrificante e, uma vez atingida essa
temperatura, evitar que exceda os valores de preservação das características ativas do
lubrificante.
1
2
4
3
-
Entrada do líquido de arrefecimento
Entrada do óleo lubrificante
Saída do líquido de arrefecimento
Saída do óleo lubrificante
Três válvulas estão instaladas no sistema para garantir a lubrificação adequada aos
componentes móveis do motor: válvula termostática, válvula reguladora de pressão e a
válvula de desvio (by-pass).
26
A válvula termostática do radiador de óleo
tem por função bloquear a passagem do
lubrificante pelo trocador de calor, fazendo
com que todo o volume de óleo que chega
ao radiador circule pelo sistema, forçando a
rápida elevação de sua temperatura. Esta
condição faz com que, até atingir a
temperatura de 60ºC, o lubrificante passe
direto para o circuito sem circular pelas
placas do radiador. A válvula inicia sua
abertura aos 60ºC.
A válvula reguladora de pressão é a
responsável por manter o sistema sob a
pressão ideal e necessária para que o
lubrificante atinja a todos os pontos onde se
faz necessário. A pressão de trabalho
controlada pela válvula é de 3,8 bar (55 psi).
A terceira válvula, alojada no radiador de
óleo, tem como finalidade assegurar a
continuidade do fluxo de óleo para a
lubrificação do motor. Esta válvula atua por
diferencial de pressão, abrindo sempre que
ocorrer uma obstrução nos filtros.
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
27
Filtro centrífugo
O filtro centrífugo está localizado no lado
direito do motor, e por um desvio, o óleo
lubrificante (2% da vazão da bomba) entra
no elemento rotativo do filtro fazendo com
que este elemento entre em rotação pela
ação da velocidade de saída do lubrificante
através dos orifícios calibrados de sua base.
Em regime de pressão máxima, o elemento
rotativo atinge, aproximadamente, 7.000 rpm.
A força centrífuga gerada internamente no
filtro, em função da rotação, causa a
separação das partículas sólidas, geralmente
mais pesadas que o líquido, que acabam por
ficar alojadas junto à parede interna do
elemento, criando uma deposição em forma
de borra, evitando que circulem pelo motor.
Após sua passagem por este processo de
filtragem, o óleo retorna para o cárter.
Válvula de respiro do cárter
O respiro do motor conta com um sistema
separador de gases, no qual o vapor de óleo
gerado pelo funcionamento do motor passa
por uma galeria no interior da carcaça do
respiro, condensa e retorna para o cárter em
forma líquida.
Uma válvula de via única (de retenção
simples), acoplada à mangueira de retorno,
abre quando o peso do óleo condensado é
maior que a força exercida pela pressão dos
gases provenientes do cárter, permitindo
que o óleo condensado retorne ao cárter.
O elemento centrífugo deve ser substituído a cada troca de óleo lubrificante.
28
SISTEMA DE ARREFECIMENTO
O funcionamento do circuito de arrefecimento tem início quando a bomba d’água
movimenta o líquido de arrefecimento fazendo-o passar pelo radiador de óleo, pela cavidade
superior do coletor de água para, em seguida, continuar em direção ao cabeçote, através de
galerias fundidas no bloco. Uma parte deste líquido de arrefecimento é direcionada para as
galerias ao redor das camisas enquanto a outra flui para o cabeçote, válvulas injetoras,
válvula termostática, radiador, sistema de recirculação dos gases de escape (EGR) e
compressor de ar.
A bomba d’água tem carcaça confeccionada em ferro fundido e rotor do tipo centrífugo de
aletas, construido em chapa de aço tratada. Encontra-se instalada na parte frontal externa
do motor e é acionada por correia. Em função de sua localização, permite fácil acesso para
manutenção.
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
29
Válvula termostática
Com o objetivo de abreviar o tempo para o
aquecimento do motor até sua temperatura
normal de trabalho, sempre que a
temperatura do motor estiver abaixo de
82ºC, a válvula termostática permanecerá
fechada, fazendo com que o líquido de
arrefecimento seja desviado do radiador,
retornando diretamente para a bomba d’água
e reiniciando sua circulação.
Com o aumento da temperatura, a válvula
termostática começará a abrir
gradativamente, fazendo com que parte
deste líquido circule pelo radiador.
Ao atingir a temperatura ideal de trabalho,
90 ºC, a válvula termostática estará
totalmente aberta, permitindo que todo o
volume do líquido de arrefecimento circule
pelo radiador, mantendo constante esta
faixa de temperatura ideal, pelo o maior
tempo possível.
Início de abertura: 82°C
Abertura total: 90°C
30
TURBOALIMENTADOR DE GEOMETRIA VARIÁVEL MTS
O turboalimentador “Borg Warner” possui
sistema de geometria variável EVRT (Electronic Variable Ratio Turbo) que
trabalha alterando a velocidade dos gases de
escape que circulam dentro da carcaça da
turbina, graças às aletas móveis do rotor
(vanes), que mudam de posição de acordo
com a necessidade de carga do motor. A
pressão fornecida pelo compressor se dá
pelas oscilações da velocidade dos gases de
escape dentro da carcaça da turbina, ou
seja, nas baixas rotações do motor, com as
aletas móveis (vanes) fechadas, o turbo
produz rápida elevação da pressão de
admissão, melhorando a resposta de torque
do motor, enquanto em altas rotações,
quando o motor estabiliza seu trabalho, as
aletas se movimentam, a rotação da turbina
cai e o turbo funciona com pressões
variáveis, controladas pela abertura das
aletas segundo a contrapressão de escape
gerada.
Aletas fechadas
As aletas fecham quando a contrapressão de
escape é baixa. Os gases de escape têm que
acelerar sua velocidade para fluir pelas
pequenas passagens das aletas, aumentando
a rotação do turbo e admitindo mais ar.
O aumento da contrapressão de escape faz
com que parte do fluxo dos gases seja
recirculado para o sistema EGR.
Aletas abertas
As aletas abrem quando a contrapressão de
escape é alta e existe a possibilidade de
“sobrerotação”. Ao serem abertas, provocam
a diminuição da velocidade do fluxo dos
gases de escape e reduzem a velocidade da
turbina.
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
31
SISTEMA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL
Circuito de baixa e alta pressão
Um dos requisitos básicos para que se tenha alto rendimento do funcionamento de um
motor do ciclo Diesel, com baixo índice de emissões, é que a injeção de combustível seja
realizada sob altas pressões. Várias são as formas de se atingir estas altas pressões, e em
cada método, vantagens e desvantagens buscam o estabelecimento de um equilíbrio
operacional que atenda às mais rigorosas exigências no controle de emissões e, ao mesmo
tempo, apresente baixo consumo de combustível.
O método utilizado no motor VW NGD 370 tem, na pressão hidráulica, o seu fator ampliador
da pressão de injeção de combustível, e funciona pelo seguinte princípio:
32
- O combustível é transferido, via bomba e filtros, do reservatório para a galeria no coletor
de admissão, onde permanecerá sob pressão de 2 a 4 bar, aguardando o sinal da ECM
para ser injetado na câmara de combustão pelas válvulas injetoras.
- A filtragem do combustível fica por conta de dois filtros separadores, um localizado
próximo ao tanque de combustível e o outro acoplado no lado esquerdo do motor.
- Este filtro possui internamente, em sua galeria de entrada, uma tela de 150 mícrons, que
serve para remover grandes impurezas antes que o combustível chegue à bomba de
transferência. Na seqüência, circula pelo elemento principal, com capacidade de retenção e
filtragem de 5 mícrons.
- Simultaneamente, a bomba de óleo lubrificante do motor fornece uma linha hidráulica para
a bomba de alta pressão que, por sua vez, irá alimentar um rail na parte superior do
cabeçote, onde o óleo atingirá uma pressão variável, segundo a solicitação do motor,
entre 30 e 300 bar.
Desenvolvimento da Rede - Treinamento
33
Válvulas Injetoras
Ao chegar à válvula injetora e receber da ECM o sinal de liberação da injeção, o lubrificante
comprime o intensificador da válvula, fazendo com que a pressão de injeção do combustível
atinja valores de até 2100 bar. Por este método, o sistema de injeção não apresenta linha de
retorno de combustível.
O mesmo sistema de pressurização do óleo lubrificante que chega ao rail é responsável pela
atuação da válvula de escapamento na aplicação do freio-motor.
Para conhecer mais detalhes sobre o Sistema de Injeção de Combustível,
consulte o fascículo de Sistema de Gerenciamento Eletrônico e Injeção de
Combustível HEUI, editado pelo Treinamento de Assistência Técnica
Caminhões e Ônibus.
34
Projetadas para operar em condições de extrema precisão visando atender às mais exigentes
normas de emissões, as válvulas injetoras são comandadas por sinais emitidos pela ECM do
sistema de gerenciamento eletrônico do motor. Sua atuação se dá pela ação de duas
bobinas eletromagnéticas sobre uma válvula carretel, que libera o fluxo de óleo lubrificante
que irá proceder à injeção de combustível.
Para preservar sua integridade e evitar o contato direto com a água do sistema de
arrefecimento, a válvula injetora é alojada dentro de uma luva de aço inoxidável localizada
no interior do cabeçote, protegendo-a contra os efeitos da oxidação.
Para conhecer mais detalhes sobre o Sistema de Injeção de Combustível,
consulte o fascículo de Sistema de Gerenciamento Eletrônico e Injeção de
Combustível HEUI, editado pelo Treinamento de Assistência Técnica
Caminhões e Ônibus.
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SISTEMA DE RECIRCULAÇÃO DOS GASES DE ESCAPE - EGR
Na formação dos subprodutos gerados pela combustão são encontrados alguns
componentes tóxicos, prejudiciais à natureza e aos seres humanos, como o CO (monóxido
de carbono), HC (hidrocarbonetos) e NOx (óxidos nítricos), entre outros.
A redução das quantidades destes poluentes tem sido uma meta prioritária em toda a
indústria automotiva, e um dos processos que tem apresentado resultados positivos é o
sistema que aproveita parte dos gases queimados durante a combustão para recircular pelo
motor, causando o efeito de redução da temperatura da combustão e, como conseqüência,
do índice de emissão de NOx.
O processo atende pela denominação de
Sistema de Recirculação dos Gases de
Escape - EGR (Exhaust Gas Recirculation)
e atua como descrito a seguir:
Do volume total de gases expelidos pelo
motor, parte dele, após passar pelo turbo,
segue direto para o cano de escapamento e
é lançado na atmosfera, enquanto a outra
parte é encaminhada para o sistema de
regeneração, onde circulará por um trocador
de calor e terá sua temperatura reduzida.
A quantidade que circula pelo sistema EGR
depende da restrição (contrapressão) de
escape.
Ao sair do coletor de escapamento, o gás
queimado em alta temperatura entra em um
trocador de calor composto por placas
isoladas, pelas quais circula água,
externamente, e gás, internamente,
realizando uma troca de calor que reduz a
temperatura do gás de 700 para 300ºC.
Após sua passagem pelo trocador de calor,
o gás segue até a válvula EGR, localizada em
uma derivação da entrada do coletor de
admissão.
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Durante o funcionamento, a carga aplicada
ao motor é analisada pela ECM. Sempre que
a contrapressão de escape e os parâmetros
de ativação do sistema forem atingidos, o
módulo gerará um sinal que comandará a
abertura da válvula EGR, liberando um fluxo
de gás que irá misturar-se ao ar admitido.
A mistura de uma determinada quantidade
de gás queimado, qualquer que seja, irá
reduzir a densidade de oxigênio do volume
de ar admitido, resultando numa mistura
mais pobre. Entretanto, a ECM, ao
identificar esta condição, corrige o débito de
combustível para que a combustão, embora
apresente menor rendimento térmico, não
interfira no funcionamento do motor. A
quantidade de gás recirculando pelo motor
depende dos parâmetros identificados e
liberados pela ECM, variando em três
posições pré-definidas.
Para conhecer mais detalhes sobre o Sistema de Injeção de Combustível,
consulte o fascículo de Sistema de Gerenciamento Eletrônico e Injeção de
Combustível HEUI, editado pelo Treinamento de Assistência Técnica
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FREIO-MOTOR DUAL POWER BRAKE
Considerado como um importante auxiliar do sistema de freio principal, o freio-motor
assumiu papel relevante na condição de segurança ativa de um veículo e, mais ainda, de
veículos comerciais pesados. Vários aperfeiçoamentos foram introduzidos no processo
inicial (de uma simples borboleta que obstrui o cano de escapamento) até chegar aos mais
sofisticados, também chamados de freio-motor de alta potência, em que é possível ajustar o
nível de eficiência da atuação do sistema, pré-fixado, no motor VW NGD 370, em 50
ou 100%.
Utilização do freio-motor
Ao selecionar o freio-motor, pode-se optar
por uma ação com 50% de sua eficiência,
pressionando a tecla 1, ou 100%,
pressionando inicialmente a tecla 1 e em
seguida a tecla 2. Ao selecionar a eficiência
de 50 ou 100%, a luz de aviso
correspondente acenderá e permanecerá
acesa enquanto o dispositivo estiver
ativado.
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Para que o freio motor atue, é necessário
que:
- Tecla 1, ou teclas 1 e 2 sejam acionadas na
posição “ligada” (luz do painel acesa);
- O pedal
estejam
pressão
máximo
da embreagem e do acelerador
livres (pedal da embreagem sem
e pedal do acelerador com curso
de 5º);
- Temperatura do óleo lubrificante acima de
60ºC;
- Rotação do motor - mínima 1250 rpm;
- Rotação do motor - máxima 2450 rpm.
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2
Funcionamento
Ao ser ativado o freio-motor, a ECM envia um sinal para a IDM (Módulo de Gerenciamento
da Injeção), fazendo com que o sinal para a injeção de combustível seja bloqueado.
Simultaneamente, a válvula de corte de pressão do rail de alta pressão de óleo lubrificante
abre o canal de comunicação entre o rail e o canal de pressão do freio-motor, movimentando
o pistão e abrindo uma válvula de escape de cada cilindro (abertura da válvula = 0,89mm),
que permanecem abertas durante as 4 fases do ciclo de trabalho do motor.
Ao selecionar a opção de eficiência 50%, as
aletas móveis (vanes) do turboalimentador
posicionam-se abertas, fazendo com que o
freio-motor atue apenas pela reação da
compressão no interior do cilindro reduzindo
a velocidade do pistão, uma vez que não
existe débito de combustível, não havendo,
por conseqüência, combustão.
Na fase de exaustão, as válvulas de escape
se abrem completamente, forçando a saída
do ar pelo coletor de escapamento e
gerando, com esta ação, uma alta restrição
(contrapressão) de escape que provoca a
redução da velocidade do pistão e,
conseqüentemente, a rotação do motor. Por
meio do engrenamento de uma marcha
(reduzida), esta redução da rotação do motor
é transferida para as rodas, diminuindo a
velocidade do veículo.
Ao selecionar a opção de eficiência 100% o
processo ocorre de forma similar, entretanto,
as aletas móveis (vanes) do
turboalimentador estarão fechadas,
aumentando os valores de restrição de saída
do ar admitido, amplificando a reação de
redução de velocidade do pistão, tornando-a
mais efetiva, e tendo como conseqüência e
resultado um efeito de redução da
velocidade do veículo, de maior intensidade,
ou seja, maior potência de frenagem auxiliar.
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Acionamento dos pistões do Freio-motor
Freio-motor inativo
No momento do acionamento do freio-motor, a ECM emite um sinal para o sensor de
controle da pressão de injeção, para que interrompa a injeção de combustível.
Freio-motor ativo
O sensor do controle da pressão abre a passagem do óleo do rail de alta pressão para o canal
do pistão do freio-motor (1), fazendo-o abrir uma válvula de escape de cada cilindro (2).
1
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Corte do freio-motor
O sistema conta com uma válvula de corte
que é controlada pela ECM. Quando
acionada, a válvula liga o canal da pressão
do freio-motor com o rail de alta pressão do
óleo lubrificante das válvulas injetoras. Por
meio de uma válvula de alívio, localizada no
final do rail, a pressão do óleo no circuito do
freio-motor cai, permitindo uma rápida
retomada ao modo de potência do motor.
O freio-motor só entrará em funcionamento se a temperatura do óleo
lubrificante estiver acima de 60°C.
Em rotações abaixo de 1250 rpm, o freio-motor também não atua.
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