331-01_11-02-23_Edicao3.0_SPB

Emissões Poluentes

e Dispositivos de Controlo de Emissões

Colecção Título do Módulo

Coordenação Técnico-Pedagógic Técnico-Pedagógic a

Direcção Editorial Auto Au to r

Formação Modular Automóvel Emissões Poluentes e Dispositivos de Controlo de Emissões CEPRA - Centro de Formação Profissional da Reparação Automóvel Departamento Técnico Pedagógico CEPRA - Direcção CEPRA - Desenvolvimento Curricular

Maquetagem

CEPRA – Núcleo de Apoio Gráfico

Propriedade

Instituto de Emprego e Formação Profissional Av.. José Malhoa, 11 - 1000 Lisboa Av

Edição 3.0 Depósit De pósit o Legal

Portugal, Lisboa, 2011/02/23 147895/00

Copyright, 2000 Todos os direitos reservados IEFP

“Produção apoiada pelo Programa Operacional Formação Profissional e Emprego, confinanciado pelo Estado Português, e pela União Europeia, através do FSE” “Ministério de Trabalho e da Solidariedade - Secretaria de Estado do Emprego e Formação” Emissões Poluentes e Dispositi vos de Controlo d e Emissõ Emissõ es

Índice

ÍNDICE DOCUMENTOS DE ENTRADA OBJECTIVOS OBJ ECTIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS ................................... ...................................................................... ................................... E.1 PRÉ-REQUISITOS PRÉ-REQUISIT OS ................................. .................................................................... ....................................................................... ...................................... .. E.2

CORPO DO MÓDULO 0 - INTRODUÇÃO ............................................................................................................0.1 1 - REACÇÃO REACÇÃ O DE COMBUSTÃO COMBUSTÃ O E EMISSÕES POLUENTES .................................. ......................................1.1 ....1.1 2 - GASES EMITIDOS PELO ESCAPE ...........................................................................2.1 2.1 - AZOTO ....................................................................................... .......................................2.2 2.2 - ÓXIDOS DE AZOTO ..................................................................................... ....................2.2 2.3 - OXIGÉNIO ........................................................................................................................2.3 2.4 - VAPOR DE ÁGUA......................................................................................... ....................2.3 2.5 - DIÓXIDO DE CARBONO ................................................................................ ..................2.3 2.6 - MONÓXIDO DE CARBONO ............................................................................................ .2.4 2.7 - HIDROCARBONETOS NÃO QUEIMADOS ......................................................................2.4 2.8 - COMPOSTOS DE CHUMBO ........................................................................................... .2.5 2.9 - DIÓXIDO DE ENXOFRE...................................................................................................2.5 2.10 - PARTÍCULAS SÓLIDAS .................................................................................................2.6

3 – FONTES DE EMISSÃO POLUENTES POL UENTES................................... ...................................................................... ....................................3.1 .3.1 3.1 - GASES PROCEDENTES DO BLOCO / CÁRTER DO MOTOR .......................................3.2 3.2 - EMISSÕES DE COMBUSTÍVEL DO DEPÓSITO E CARBURADOR ...............................3.3 3.3 - EMISSÕES PELO ESCAPE .............................................................................................3.3

4 – DOSAGEM DA MISTURA AR/GASOLINA ................................................................4.1 5 – FACTORES QUE INFLUENCIAM AS EMISSÕES ................................... .................................................... ................. 5.1 5.1 - DOSAGEM DA MISTURA AR/GASOLINA........................................................................5. 1 5.2 - AVANÇO AVANÇO DA IGNIÇÃO ................................................................................... ...................5.4 5.3 - ÂNGULO DE CRUZAMENTO DAS VÁLVULAS ...............................................................5.5 5.4 - RELAÇÃO DE COMPRESSÃO ........................................................................................ 5.6 5.5 - TEMPERATURA DO LÍQUIDO DE REFRIGERAÇÃO ..................................................... 5.7

Emissões Poluentes e Dispositi vos de Controlo d e Emissõ Emissõ es

Índice

5.6 - RELAÇÃO ENTRE A SUPERFÍCIE E O VOLUME DA CÂMARA DE COMBUSTÃO.......5.8

6 – COMBUSTÃO NOS MOTORES DIESEL ..................................................................6.1 6.1 - ESTUDO DE CICLO ................................................................................... ......................6.1 6.2 - CONDIÇÕES PARA OPTIMIZAR OPTIMIZAR A COMBUSTÃO ..........................................................6.2

7 – COMPARAÇÃO DAS EMISSÕES DOS MOTORES A GASOLINA, DIESEL E GPL............................................................................................................................7.1 GPL ............................................................................................................................7.1 8 – FACTORES QUE INFLUENCIAM INFLUENCIA M A REDUÇÃO DE EMISSÕES NOS MOTORES DIESEL...............................................................................................................8.1 DIESEL...............................................................................................................8.1 8.1 - GEOMETRIA DOS INJECTORES ................................................................................. ...8.1 8.2 - TURBULÊNCIA NA CÂMARA (OU PRÉ-CÂMARA) DE COMBUSTÃO ...........................8.2 8.3 - VELOCIDADE ANGULAR DO MOTOR ............................................................................ 8.2 8.4 - RELAÇÃO DE COMPRESSÃO ..................................................................................... ...8.3 8.5 - MISTURA AR/COMBUSTÍVEL...................................................................................... ....8.4 8.6 - NÚMERO DE CETANO DO GASÓLEO ...........................................................................8.5

9 – DISPOSITIVOS DE CONTROLO DE EMISSÕES DO BLOCO DO MOTOR ............9.1 10 – DISPOSITIVOS DE CONTROLO DAS EMISSÕES POR EVAPORAÇÃO EVAPORAÇÃ O ........... ...........10.1 10.1 11 – DISPOSITIVOS PARA PARA TRAT TRATAMENTO AMENTO DAS DA S EMISSÕES PELO ESCAPE ........... 11.1 11.1 - INDUÇÃO DE AR NO COLECTOR DE ESCAPE ......................................................... 11.1 11.2 - SONDA LAMBDA (OU SONDA DE OXIGÉNIO) ........................................................... 11.2 11.2.1 - DIAGNÓSTICO DA REGULAÇÃO LAMBDA ................................................... 11.5 11.3 - CONVERSORES CA CATA TALÍTICOS LÍTICOS ................................................................................ 11.10 11.3.1 - COMPONENTES DO CONVERSOR CATALÍTICO CATALÍTICO ....................................... 11.10 11.3.2 - TIPOS DE CONVERSORES CATALÍTICOS CATALÍTICOS .................................................11.12 11.3.3 - DIAGNÓSTICO DO CONVERSOR CATALÍTICO CATALÍTICO .......................................... 11.16 11.3.4 - EFICIÊNCIA DOS CONVERSORES CATALÍTICOS CATALÍTICOS ..................................... 11.18

12 – AS UNIDADES ELECTRÓNICAS DE COMANDO E A POLUIÇÃO AUTOMÓVEL ....................................................................................................................12.1 13 – EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ALIMENTAÇÃO EM FUNÇÃO DO CONTROLO DAS EMISSÕES POLUENTES ................................................................ 13.1 13.1 - MODIFICAÇÕES NOS CARBURADORES ..................................................................13. 1 13.1.1– CARBURADOR COM ÂNGULO DE BORBOLETA PRÉ-REGULADA PARA RALENTI ................................................................................... .......................13.1


Índice

13.1.2 - CARBURADOR DE “CO CONSTANTE”..........................................................13.2 13.1.3 - DISPOSITIVOS RETA RETARDADORES RDADORES DE FECHO E ABERTURA DA BORBOLETA...... 13.3 13.2 - MODIFICAÇÕES DO SISTEMA DE IGNIÇÃO .............................................................13.5 13.3 - SISTEMA DE INJECÇÃO ELECTRÓNICA ...................................................................13 .7 13.3.1 - INJECÇÃO MECÂNICO-ELECTRÓNICA (KE-JETRONIC) (KE-JETRONIC) ............................13.7 13.3.2 - INJECÇÃO ELECTRÓNICA (MONOPONTO E MULTIPONTO) MULTIPONTO) .....................13.7 13.3.3 - RECIRCULAÇÃO DOS GASES DE ESCAPE (EGR) .....................................13.7

BIBLIOGRA BIB LIOGRAFIA FIA .............................. ................................................................. ....................................................................... .............................................. .......... C.1

DOCUMENTOS DE SAÍDA PÓS-TESTE ................................... ...................................................................... ...................................................................... .............................................. ........... S.1 CORRIGENDA DO DO PÓS-TESTE.............................. ................................................................. ....................................................... .................... S.6

ANEXOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS ................................. .................................................................... .............................................................. ........................... A.1 GUIA DE AV AVAL ALIAÇÃ IAÇÃO O DOS EXERCÍCIOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS ................................ ................................................. ................. A.2


DOCUMENTOS DE ENTRADA

Objectivos Gerais e Específi cos do Módulo

OBJECTIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS No final deste módulo, o formando deverá ser capaz de:

OBJECTIVO GERAL Identificar as fontes de emissão poluentes provenientes de veículos automóveis e os factores que influemciam essas emissões, tanto em veículos a gasolina, como a GPL ou a gasóleo. Deverá ainda identificar e explicar os princípios de funcionamento dos vá-rios dispositivos utilizados nos veículos automóveis para reduzir as emissões po-luentes.

OBJECTIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar os constituintes dos gases de escape. 2. Identificar as principais fonte de contaminação provenientes dos veículos automóveis. 3. Enunciar o significado do coeficiente de excesso de ar (factor ), interpretar a sua variação. 4. Identificar os factores que influenciam as emissões de poluentes nos motores a gasolina. 5. Identificar os factores que influenciam as emissões de poluentes nos motores a Diesel. 6. Identificar e descrever o funcionamento dos dispositivos de controlo de emissões poluentes do bloco do motor. 7. Identificar e descrever o funcionamento dos dispositivos de controlo de emissões poluentes por evaporação. 8. Identificar e descrever o funcionamento dos dispositivos de controlo de emissões poluentes pelo escape. 9. Descrever a evolução dos sistemas de alimentação de combustível em função do melhor controlo das emissões poluentes.


E.1

Pré-Requisitos

PRÉ-REQUISITOS COLECÇÃO FORMAÇÃO MODULAR AUTOMÓVEL Construção da Instalação Eléctrica

Componentes do Sistema Eléctrico e sua simbologia

Electricidade Básica

Magnetismo e Electrogagnetismo Motores e Geradores

Tipos de Baterias e sua Manutenção

Tecnologia dos SemiCondutores Componentes

Circ. Integrados, Microcontroladores e Microprocessadores

Leitura e Interpretação de Esquemas Eléctricos Auto

Características e Funcionamento dos Motores

Distribuição

Cálculos e Curvas Características do Motor

Sistemas de Admissão e de Escape

Sistemas de Arrefecimento

Lubrificação de Motores e Transmissão

Alimentação Diesel

Sistemas de Alimentação por Carburador

Sistemas de Ignição

Sistemas de Carga e Arranque

Sobrealimentação

Sistemas de Informação

Lâmpadas, Faróis e Farolins

Focagem de Faróis

Sistemas de Aviso Acústicos e Luminosos

Sistemas de Comunicação

Sistemas de Segurança Passiva

Sistemas de Conforto e Segurança

Embraiagem e Caixas de Velocidades

Sistemas de Transmissão

Sistemas de Sistemas de Travagem Travagem Antibloqueio Hidráulicos

Sistemas de Direcção Mecânica e Assistida

Diagnóstico e Rep. de Geometria de Direcção Órgãos da Suspensão Avarias no Sistema de e seu Funcionamento Suspensão

Ventilação Forçada e Ar Condicionado

Sistemas de Segurança Activa

Sistemas Electrónicos Diesel

Diagnóstico e Reparação em Sistemas Mecânicos

Unidades Electrónicas Sistemas de Injecção de Comando, Sensores Mecânica e Actuadores

Sistemas de Injecção Electrónica

Emissões Poluentes e Dispositivos de Controlo de Emissões

Análise de Gases de Escape e Opacidade

Diagnóstico e Reparação em Sistemas com Gestão Electrónica

Diagnóstico e Reparação em Sistemas Eléctricos Convencionais

Rodas e Pneus

Manutenção Programada

Termodinâmica

Gases Carburantes e Combustão

Noções de Mecânica Automóvel para GPL

Constituição de Funcionamento do Equipamento Conversor para GPL

Legislação Especí fica sobre GPL

Processos de Traçagem e Puncionamento

Processos de Corte e Desbaste

Processos de Furação, Mandrilagem e Roscagem

Noções Básicas de Soldadura

Metrologia

Rede Eléctrica e Manutenção de Ferramentas Eléctricas

Rede de Ar Comp. e Manutenção de Ferramentas Pneumáticas

Ferramentas Manuais

OUTROS MÓDULOS A ESTUDAR Introdução ao Automóvel

Desenho Técnico

Matemática (cálculo)

Física, Química e Materiais

Organização O ficinal

Legenda

Módulo em estudo

E.2


Pré-Requisito

CORPO DO MÓDULO

Introdução

0 - INTRODUÇÃ INTRODUÇÃ O A poluição atmosférica no nosso planeta tem vindo a aumentar, devido em grande medida às emissões poluentes dos veículos automóveis que circulam diariamente nas estradas, contribuindo para a diminuição da qualidade de vida de todas as pessoas que habitam neste planeta. De modo a diminuir a emissão de agentes poluentes para a atmosfera, de modo a reduzir a poluição atmosférica, os veículos automóveis têm vindo a utilizar novas tecnologias e dispositivos que permitem minorar a quantidade de agentes poluentes que é emitida para a atmosfera. O conhecimento das novas tecnologias e dos dispositivos de controlo de emissões de gases poluentes, equipados nos veículos automóveis, permite o diagnóstico desses mesmos sistemas, de modo a manter o baixo nível de emissão de poluentes durante a utilização desses mesmos veículos, permitindo baixar os níveis de poluição atmosférica existentes.


0.1

Reacção de Combustão e Emissões Poluentes

1 - REACÇÃO REACÇÃ O DE COMBUSTÃO E EMIS EMISSÕES SÕES POLUENTES POLUENTES A crescente industrialização do mundo moderno tem como inconveniente o crescimento da poluição do meio ambiente: das águas, do solo, da atmosfera. A poluição da atmosfera devido ao tráfego automóvel tem crescido à medida que o número de veículos em circulação aumenta.

Fig. 1.1 – Fontes de poluição do ar

De facto, os automóveis são responsáveis por grande percentagem das emissões poluentes para a atmosfera. São responsáveis, por exemplo, por: 80% das emissões de monóxido de carbono (CO); 60% das emissões de hidrocarbonetos não queimados (HC‘s); 40% das emissões de óxidos de azoto (NOx); 6% das emissões de dióxido de enxofre (SO2); 90% das emissões de chumbo (Pb); 20% das emissões de poeiras ou “partículas” (NOx); O dióxido de carbono (CO2), emitido pelos veículos corresponde a cerca de 25% do existente na atmosfera.


1.1


Devido a uma maior sensibilização para os problemas ecológicos, os governos dos países mais avançados começaram a aplicar sistemas de controlo, cada vez mais apertados, para as emissões dos veículos motorizados. Nos motores de combustão interna, tal como o seu nome indica dá-se a combustão do combustível que pode ser: gasolina, gasóleo, GPL, gás natural e que são constituídos por hidrocarbonetos (C mHn). Durante a combustão da mistura combustível/ar, ocorre a seguinte reacção: Combustível + Comburente

Dióxido de Ca Carbon rbon o + Água

O combustível, também designado por carburante, é constituído à base de hidrocarbonetos (HC’s), compostos essencialmente por carbono e hidrogénio, e o comburente será o oxigénio existente no ar (O2). Em termos químicos a reacção pode ser escrita da seguinte forma: CmHn + m +

n O 4 2

mxO2 +

n HO 2 2

Da combustão perfeita (completa) de qualquer combustível, composto por hidrocarbonetos, obter-seiam apenas produtos de reacção não prejudiciais à saúde: dióxido de carbono (CO 2) e água (H2O). Para que se dê uma combustão completa, deverá existir um relação adequada entre a massa de ar e a massa de combustível. A esta relação dá-se o nome de relação estequiométrica. No caso da gasolina, a relação estequiométrica é de 14,7:1 (14,7 partes de ar para 1 parte de gasolina). No entanto, a combustão que ocorre nos motores nunca é perfeita, dado que a relação ar/combustível depende do funcionamento prático do motor. No caso dos motores a gasolina a relação estequiométrica pode variar entre 12:1 e 17:1 (doze a dezassete partes de comburente por cada parte de combustível). No interior da câmara de combustão a faísca da vela in flama a mistura ar/ gasolina. A parte superior da chama avança rapidamente verificando-se a combustão, mas nem todos os hidrocarbonetos são queimados. Junto às paredes do cilindro dá-se o “efeito parede” (“quenching” em inglês) que impede a subida de temperatura, pois tal efeito cria uma u ma camada gasosa junto às paredes do cilindro, a qual não se inflama. A espessura da camada gasosa não inflamada varia com a temperatura das paredes sendo maior quando o motor está frio. 1.2



Podem ainda acontecer reacções incompletas em que os hidrocarbonetos (C mHn) não são totalmente convertidos em dióxido de carbono (CO2), mas em monóxido de carbono (CO). Isto acontece quando há escassez de oxigénio. Diz-se, então, que a mistura é muito rica em combustível, podendo-se traduzir a combustão através da seguinte equação da reacção: 2 C + O2 2 CO

Nas condições de elevada temperatura a que se dá a combustão podem ainda formar-se óxidos de azoto: monóxido de azoto (NO), dióxido de azoto (NO2) e outros (NOx), resultantes da reacção a altas temperaturas do azoto do ar com o oxigénio, segundo as reacções: N2 + O2 2 NO ou N2 + 2O2 2 NO2 Os produtos mais comuns em qualquer reacção completa são: o vapor de água (H 2O), o dióxido de carbono (CO2) e o oxigénio (O2). Se considerarmos também que no combustível são utilizados vários compostos aditivos, obtêm-se como produtos de reacção emitidos pelos escapes: Monóxido de carbono – CO; Hidrocarbonetos parcialmente queimados, ou não queimados – HC’s; Óxidos de azoto – Nox; Dióxido de enxofre – SO2; Poeiras ou partículas sólidas; Chumbo – Pb.


1.3


Na figura 1.2 estão indicadas as transformações que acontecem no motor aos produtos que entram e aos produtos que saem depois da combustão.

Fig. 1.2 – Reacções entre as substâncias durante a combustão e os produtos finais resultantes

1.4


Gases Ga ses Emitidos pelo Escape

2 - GASES GA SES EMITIDOS EMITIDOS PELO ESCAPE Em muitas capitais e cidades do mundo, a queima de carvão tem vindo a ser substituída pelos veículos como principal fonte de poluição do ar. Grande parte da poluição emerge dos escapes, mas há também a considerar a fuga de gases dos reservatórios de combustíveis e as partículas de borracha resultantes de desgaste dos pneu s, as quais podem ser carcinógenas.

Fig. 2.1 – Fontes e tipos de poluição do ar

Se a queima do combustível (gasolina, gasóleo, GPL e gás natural) fo sse completa, não se verificariam emissões de monóxido de carbono ou de hidrocarbonetos a partir dos escapes. Contudo, seriam na mesma produzidos os óxidos de azoto, que resultam do facto de se aquecer o oxigénio e o azoto do ar a altas temperaturas. Porém, na realidade, os combustíveis nunca são completamente queimados, ocorrendo sempre emissão de poluentes, em maior ou menor proporção. Além disso, o facto de, na maioria das vezes, vezes, as emissões de poluentes serem localizadas aumenta as potencialidades poluidoras desses mesmos poluentes. Só por si, os materiais emitidos pelos veículos são potencialmente perigosos, mas combinados podem tornar-se muito piores, podendo originar o nevoeiro fotoquímico, chuvas ácidas, o aquecimento global do planeta e a redução da camada de ozono. Existem soluções técnicas para a poluição dos veículos, entre as quais se contam a utilização de combustíveis “mais limpos” como a gasolina sem chumbo, o GPL (propano+butano) e o gás natural (metano).


2.1


Os conversores catalíticos efectuam um tratamento dos gases de escape e podem também contribuir em grande medida para a redução das emissões de hidrocarbonetos, de monóxido de carbono e de óxidos de azoto. Motores com um melhor nível de concepção e de manutenção serão sem dúvida outros meios para controlar as emissões. No que respeita às emissões de dióxido de carbono, a única forma de resolver o problema será criar veículos mais eficientes em termos de consumo de combustível e usar os veículos motorizados o menos possível.

2.1 - AZOT A ZOTO O O azoto (N2), também designado de nitrogénio, é o principal componente do ar que respiramos (aproximadamente 78 % em volume). Em condições ideais sai pelo escape tal como entra nos cilindros, não intervindo nas reacções de combustão.

2.2 - ÓXIDOS DE AZOTO A temperaturas muito elevadas de 1500 a 2000 ºC, o azoto pode combinar-se com o oxigénio produzindo-se óxidos de azoto: NO, NO2, N2O, N2O4 que se representam normalmente por NOx. O monóxido de azoto é o composto mais importante representando cerca de 98 % do total de óxidos de azoto formados. A presença simultânea na atmosfera de NOx e de hidrocarbonetos não queimados ou parcialmente queimados, produz sob a acção de radiação ultravioleta um conjunto de substâncias irritantes para pessoas e animais, atingindo preferencialmente os olhos e o sistema respiratório.

Fig. 2.2 – Evolução temporal das concentrações médias de óxidos de azoto

2.2



As “chuvas ácidas” têm também origem nos NOx. De facto, sob a acção dos raios solares acontecem reacções químicas que os transformam em ácido nítrico (HNO3). Estes ácidos acumulam-se nas nuvens caindo com as gotas de chuva, provocando a morte progressiva das plantas e chegando a destruir florestas.

2.3 - OXIGÉNIO No ar existe cerca de 21% em volume de oxigénio (O2), sendo o responsável pela combustão do combustível. Se a combustão se desse na proporção ideal (estequiométrica) não restaria oxigénio no fim da combustão, mas sai sempre algum oxigénio escape (0,6% aproximadamente), porque na prática as combustões processam-se com excesso de ar para que a combustão seja o mais completa possível. Se a mistura ar/combustível for rica, o nível de oxigénio no fim da combustão reduz-se, mas sem se reduzir a zero.

2.4 - VAPOR DE ÁGUA O vapor de água (H2O) é um subproduto da própria combustão. É o responsável pelo fumo branco que sai pelos escapes dos automóveis nos dias mu ito frios, podendo inclusive formar gotas de água, devido à condensação do vapor de água, que sai pelo escape.

2.5 - DIÓXIDO DE CARBONO O dióxido de carbono (CO2), tal como o vapor de água, é um subproduto da combustão de um combustível que contenha hidrocarbonetos. Não sendo tóxico, para o ser humano, este gás é prejudicial ao meio ambiente, de forma indirecta, quando se encontra em concentrações superiores às normais. Se a quantidade de CO 2 presente na atmosfera é superior àquela que as plantas são capazes de absorver para o transformar em oxigénio, o equilíbrio da natureza é alterado, provocando o “efeito de estufa”. Este último é o responsável pelo aquecimento global do planeta e por alterações climatéricas.


2.3


Fig. 2.3 – Evolução temporal das concentrações médias de dióxido de carbono

2.6 - MONÓXIDO DE CARBONO A formação de monóxido de carbono (CO) é uma das consequência do excesso de gasolina na mistura (mistura rica), já que a sua formação exige uma menor concentração de O 2 que a formação de CO2. Nos motores Diesel a concentração de CO é mais baixa porque funcionam com misturas muito pobres. O monóxido de carbono é incolor, inodoro e insípido sendo por isso especialmente perigoso já que é muito tóxico e difícil de detectar. Difunde-se rapidamente concentrando-se junto ao solo já que é mais denso (pesado) que o ar. Como reduz a capacidade de absorção de oxigénio pelo sangue, uma concentração de apenas 0,3 % em volume de CO, pode produzir a morte em apenas 30 minutos. Concentrações superiores podem provocar desmaios em menos de 1 minuto.

2.4



2.7 - HIDROCARBONETOS NÃO QUEIMADOS Os hidrocarbonetos não queimados (HC’s), que devido a uma combustão incompleta podem estar presentes nos gases de escape, existem numa grande variedade. Os hidrocarbonetos que compõem a gasolina têm a formula química genérica de CnHm ou CnHmCHO e são essencialmente:

Hidrocarbonetos saturados (parafinas) - são inodoros e provocam irritações das mucosas.

Cn Hm

Hidrocarbonetos não saturados (olefinas, acetilenos) – responsáveis juntamente com os NOx pelo nevoeiro fotoquímico. Hidrocarbonetos aromáticos – têm odor característico, são tóxicos e podem ser cancerígenos.

Cn Hm CHO

Hidrocarbonetos aldeídos – têm odor penetrante e produzem irritação no nariz e nos olhos.

2.8 - COMPOSTOS DE CHUMBO Os compostos de chumbo (Pb) são emitidos pelos veículos motorizados que consomem gasolina com chumbo. Os compostos de chumbo existem nas gasolinas super sob a forma de aditivo antidetonante, não existindo este tipo de compostos no gasóleo. Cerca de 75 % do chumbo é expulso com os gases de escape. Os restantes 25 % são absorvidos pelo óleo do motor. Quando, nas décadas passadas, os teores de chumbo na gasolina eram mais elevados, numa altura em que toda a gasolina continha chumbo, cerca de 90 % do chumbo presente na atmosfera urbana tinha origem nos veículos, e, no que respeita à propagação do chumbo na atmosfera, encarregavam-se dela as redes de estradas, que o distribuíam com a melhor da eficiência pelos solos e culturas. A redução do montante permitido deste metal na gasolina com chumbo e a introdução do combustível sem chumbo diminuiu a concentração de compostos de chumbo emitidos pelos veículos para a atmosfera.


2.5


2.9 - DIÓXIDO DE ENXOFRE Todo o enxofre contido num combustível é convertido na reacção de combustão em dióxido de enxofre (SO2). Note-se contudo que existem limites legais para controlar o teor de enxofre existente nos combustíveis, nomeadamente no gasóleo. O dióxido de enxofre sob a acção dos raios solares, sofre reacções que o transformam em ácido sulfúrico (H2SO4), sendo um dos responsáveis pelas “chuvas ácidas”.

2.10 - PARTÍCULA PARTÍCULAS S SÓLIDAS A combustão incompleta pode provocar o aparecimento de partículas sólidas, nomeadamente nos motores Diesel. Nos motores a gasolina e a GPL a emissão de partículas sólidas é muito reduzida. As partículas sólidas são perigosas para a saúde, dependendo do tamanho e da natureza das partículas. O fumo é reconhecidamente irritante para os pulmões, em especial quando combinado com o dióxido de enxofre. As partículas grandes ficam depositadas nas partes superiores do sistema respiratório, mas existem partículas finíssimas que podem ser transportadas até às regiões mais sensíveis do pulmão. As partículas par tículas sólidas têm dimensões dimen sões microscópicas (0,2 a 10 milésimos de mm) e são formadas por compostos de carbono na qual se depositam compostos orgânicos, bem como óleo de lubri ficação e sulfatos. O fumo negro é constituído por partículas sólidas de maiores dimensões (até 2 mm) que se formam devido à combustão incompleta das gotículas de gasóleo provocada pela falta de oxigénio durante a combustão. Nos veículos Diesel actuais as partículas sólidas são eliminadas por sistemas de filtros de partículas, vulgarmente conhecidos pelas siglas FAP (Filtre À Particules) e DPF (Diesel Particulate Filter).

2.6


Fontes de Emissão Poluentes

3 - FONTES DE EMISSÃO POLUENTES Nos veículos automóveis podemos distinguir três fontes distintas de contaminação: Emissões de combustível do depósito e do carburador por evaporação; Gases provenientes do bloco e cárter do motor; Emissões pelo escape.

Os produtos emitidos dependem principalmente do tipo de mo torização, características do combustível e das condições de funcionamento: PRINCIPAIS POLUENTES

Fontes de contaminação do motor Fontes de contaminação do Diesel motor a gasolina

Monóxido de carbono (CO)

Bloco do motor e escape


Hidrocarbonetos parcialmente Bloco do motor, vapores do depósito Bloco do motor, vapores do queimados ou não queimados e escape depósito, carburador e escape Óxidos de azoto (NOx)



Compostos de chumbo (Pb)

----------


Poeiras ou partículas

Escape

Escape

Dióxido de enxofre (SO2)



Nos veículos com motor a gasolina a distribuição percentual das várias fontes contaminantes é aproximadamente:

Bloco e Cárter do Motor Evaporação Escape

CO = 5 % NOx = 5 % HC = 20 % HC = 10 % CO = 95 % NOx= 95 % HC = 70 %

Emi miss ssõe õess Pol olue uent nte es e Dis ispo posi siti tivo voss de Con ontr trol olo o de Emi miss ssõe õess

3.1


Fig. 3.1 – Quantidade de emissões de poluentes provenientes das diversas fontes do automóvel

3.1- GASES PROCEDENTES DO BLOCO / CÁRTER DO MOTOR Estes tipos de emissões correspondem a misturas ar/gasolina e gases não queimados que passam pelos êmbolos e pelas guias das válvulas, assim como aos vapores de óleo lubrificante. Estima-se que 20 a 25 % do total de hidrocarbonetos não queimados são libertados por esta via.

Fig. 3.2 – Gases provenientes do bloco e do cárter do motor

3.2



3.2 - EMISSÕES DE COMBUSTÍVEL DO DEPÓSITO E CARBURADOR A gasolina contida no depósito está sujeita a grandes alterações de temperatura, quer quando o veículo está parado e a temperatura ambiente é muito alta, quer pelo aquecimento provocado pelo sistema de escape. Devido á alteração da temperatura uma quantidade relativamente importante de hidrocarbonetos escapa-se pelo respiradouro do depósito de combustível. Nos veículos com carburador também se formam vapores de gasolina no depósito de nível constante que se abre, libertando vapores de gasolina (hidrocarbonetos), quando o acelerador está em posição de repouso.

Fig. 3.3 – Fonte de emissão de hidrocarbonetos

3.3 - EMISSÕES PELO ESCAPE As emissões pelo escape são constituídas por um grande número de produtos resultantes da combustão, de combustões incompletas ou de reacções paralelas que se dão simultaneamente no motor. Na prática a totalidade dos óxidos de azoto (NO X) que se formam a altas temperaturas e fortes concentrações instantâneas de oxigénio durante a combustão são emitidas pelos gases de escape. Também o CO é totalmente expelido expe lido pelo escape, bem como 55 % dos hidrocarbonetos não queimados, queimado s, que se formam devido a defeitos ou excessos de oxigénio na relação ar/combustível devido à s exigências de funcionamento do motor, ou aos elevados regimes de rotação que reduzem o tempo disponível para completar a reacção química da combustão.


3.3

Dosagem da Mistura Ar/Gasolina

4 - DOSAGEM DA MISTURA A R/GASOLINA O factor , ou coeficiente de excesso/defeito de ar, é a proporção que existe entre a relação ar/combustível com a qual o motor está a trabalhar, e a relação teórica (estequiométrica) de ar/combustível com a qual deveria trabalhar para que a combustão fosse completa. No caso da gasolina para combustão perfeita, a relação estequiométrica é de 14,7:1, ou seja, para a combustão total de 1 kg de gasolina são necessários 14,7 kg de ar. De uma forma simples, o factor  pode ser representado por:



=

Quantidade de ar fornecido Quantidade estequiométrica de ar necessária

Quando a mistur a é a estequiométri estequiométri ca,  = 1. < 1 significa que a mistura é rica, com relação ar/gasolina menor que 14,7 (defeito de ar). 

=

0,8 representa por exemplo uma relação de mistura ar/ gasolina de 11,76:1 11,76:1 (mistura rica). > 1 corresponde a uma mistura pobre com a relação ar/ gasolina maior que 14,7 (excesso de ar). 



= 1,2 corresponde a uma relação ar / gasolina de 17,64:1 (mistura pobre).

Conforme se mostra na figura 4.1, os motores de ciclo Otto têm consumo de gasolina mais baixo quando funcionam com um ligeiro excesso de ar (10% a mais), o que corresponde a = 1,1, mas é com excesso de gasolina que se alcança a maior potência.

Fig. 4.1 – Variação de vários parâmetros do motor com o coeficiente de excesso de ar () ou o factor lambda


4.1


O funcionamento de um motor com o factor  correcto é de extrema importância, pois dele dependem: A potência; O consumo; As emissões de gases contaminantes.

A existência de pequenas variações do factor  no funcionamento de um motor pode provocar uma grande influência no comportamento do motor, como indica a tab. 4.1. MISTURA



Menor que 0,75

RICA

Entre 0,75 e 0,85

Entre 0,85 e 0,95

IDEAL

Entre 0,95 e 1,05 Entre 1,05 e 1,15

POBRE

Entre 1,15 e 1,30 Maior que 1.30

INTERPRETAÇÃO O motor afoga-se. A mistura é pouco inflamável. Enriquecendo ainda mais a mistura, o motor chega a parar por excesso de combustível. Mistura muito rica. Este factor proporciona um aumento de potência em intervalos muito breves. Por isso, nas acelerações, enriquece-se a mistura durante um curto espaço de tempo para se obter um pico de potência. Mistura rica. Entre estes valores o motor fornece mais potência de forma continuada. Esta mistura tem, porém, efeitos secundários pelo que não deve usar- se em condução normal. Mistura correcta. É este o factor  com o qual o motor deve funcionar, quer ao ralenti quer em regime estacionário. Mistura pobre. O motor perde potência mas conseguese um consumo mínimo. Mistura muito pobre. O motor perde muita potência aumentando o consumo. Produzem-se problemas de auto inflamação e falsas explosões no escape. A mistura não é inflamável. O motor não funciona.

Tab. 4.1 – Influência da variação do factor na mistura e comportamento do motor

4.2



Quando a mistura é rica, nem todo o combustível se converte em CO 2, transformando-se apenas em CO. A quantidade de O2 medido nos gases de escape aumenta por seu lado, à medida que a mistura se vai tornando mais pobre, como mostra a figura 4.2.

% m e e m u l o V

Fig. 4.2 – Variação de CO e O2 com o factor 

Na situação ideal  = 1, mas como as condições de temperatura e pressão variam constantemente, a quantidade de ar aspirado pelo motor também varia, variando o factor de funcionamento, como mostra a figura 4.3.

Fig. 4.3 – Variação do factor   e da quantidade de ar aspirado


4.3

Factores que In fl uenciam as Emissões

5 - FACTORES QUE INFLUENCIAM AS EMISSÕES Foi necessário que aparecessem um conjunto de técnicas inovadoras que assegurassem o funcionamento mais adequado do motor para garantir a redução das emissões. Actuou-se sobretudo sobre: Dosagem da mistura ar/gasolina (); Avanço de ignição; Ângulo de cruzamento das válvulas (); Relação de compressão (); Temperatura do líquido de refrigeração; Relação entre a superfície e o volume da câmara de combustão; Relação ar/combustível, curva de O2 em relação à do CO; Filtragem de partículas.

5.1 - DOSAGEM DA MISTURA MISTURA AR / GASOLINA GA SOLINA Existe uma relação directa entre o factor  de funcionamento do motor e as emissões poluentes: Monóxido e Dióxido d e Carbono Carbono (C (CO O e CO2) Analisando a fig. 5.5 verifica-se que: As emissões de CO são significativas para < 1 já que para misturas ricas o oxigénio não é su ficiente para completar a reacção de combustão. Para  > 1 o CO tende para o mínimo já que o O 2 existe em concentração suficiente e a reacção de combustão tende a completar-se. A concentração de CO2 atinge o valor máximo quando  = 1.


5.1

Factores que Infl uenciam as Emissões

Fig. 5.1 – Variação da emissão de CO e de CO2 com o factor 

Hidrocarbon etos Não Queimados (H (HC´ C´s) s) A concentração con centração de hidrocarbonetos não queimados ou parcialmente queimados tende para valores mínimos para um factor  ligeiramente acima de 1 (misturas pobres) aumentando depois quando a mistura se torna muito pobre ( > 1,2), como mostra a fig. 5.2. Com misturas demasiado pobres, podem ocorrer atrasos de combustão, dificuldades de propagação da chama ou falta de ignição devido ao facto de que a mistura ar/gasolina está fora dos limites de inflamação. A combustão é incompleta e os HC’s (hidrocarbonetos não queimados) emitidos aumentam consideravelmente. Nas misturas ricas o combustível não se queima completamente devido à falta de oxigénio e os valores de HC’s são muito elevados.

Fig. 5.2 – Variação da emissão de HC’s com o factor  

5.2



Óxidos d e Azoto Azoto (N (NO Ox ) A fig. 5.3 mostra que: A dosagem in fluencia também a emissão de óxidos de azoto: misturas pobres favorecem a formação de NOx, porque contêm maior quantidade de oxigénio. No entanto, se a mistura for excessivamente pobre, a temperatura de combustão baixa reduzindo-se a formação de óxidos de azoto mesmo na presença de excesso de O2. Nas misturas ricas, o oxigénio não é suficiente para a formação de NOx.

 Fig. 5.3 – Variação da emissão de NOx com o factor 

Se juntar-mos as figuras da variação da emissão de produtos da combustão anteriores verificamos que para reduzir o CO e os NOx obtendo-se simultaneamente um bom controlo dos HC’s, o motor tem de funcionar com um  aproximado a 1,05, já que os valores mínimos das emissões de CO e HC correspondem ao valor máximo dos NOx, como mostra a fig. 5.4. Embora no passado os construtores fizessem trabalhar os seus motores com misturas ricas, necessárias para obter elevadas potências específicas, hoje tende-se a operar com misturas pobres como medida de redução de consumos.


5.3


Fig. 5.4 – Variação da emissão de produtos de combustão com o factor 

5.2 - AVANÇO AVANÇO DA IGNIÇÃO IGNIÇÃ O A redução do avanço de ignição, a par da depressão no colector colector de admissão e do número de rotações do motor, permite diminuir a temperatura de pico no interior da câmara de combustão limitando as emissões de óxido de azoto pelo escape.

Fig. 5.5 – Variação da temperatura e do Nox com o avanço da ignição

Diminuindo o avanço, obtém-se também um aumento da temperatura média dos gases de escape no colector.

5.4



Fig. 5.6 – Variação da emissão de HC e do consumo específico com a variação do avanço da ignição

Isto permite actuar indirectamente nas emissões de HC’s e CO pelo escape: quando a temperatura é suficientemente elevada, com a entrada de ar no colector, pode obter-se uma continuação espontânea da combustão (pós-combustão), o que baixa a concentração dos hidrocarbonetos não queimados e do monóxido de carbono no escape.

5.3 - ÂNGULO DE CRUZAMENTO DAS DAS VÁLVU VÁ LVULA LAS S Quando as válvulas de admissão e de escape estão ambas abertas, isto é, durante a fase de cruzamento (ângulo), podem determinar-se duas condições, em função das relações de pr essão absoluta existente nos colectores: “Lavagem” (Fig. 5.7 – A) em que parte da mistura é expulsa directamente pelo colector de escape com a consequente e inevitável emissão de hidrocarbonetos não queimados. Recirculação “interna” (Fig. 5.7 – B) em que parte dos gases de escape retorna à câmara de combustão com a consequente diminuição da qualidade da mistura; esta, torna-se dificilmente inflamável gerando hidrocarbonetos não queimados.


5.5

Factores qu e Infl uenciam as Emissões

Fig. 5.7 – Ângulo de cruzamento das válvulas ( )

O efeito de reaspiração dos gases de escape é mais acentuado em cargas baixas e em particular em desaceleração, quando com borboleta fechada se gera no colector de admissão uma elevada depressão. Na fase de projecto deve-se limitar, na desaceleração, a depressão no colector de admissão, o que juntamente com a adopção de um diagrama de distribuição com valores reduzidos do ângulo de cruzamento das válvulas, permite reduzir a concentração de hidrocarbonetos não queimados. É importante recordar que estas escolhas devem permitir atingir o compromisso óptimo entre a potência exigida pelo motor e a emissão de HC’s.

5.4 - RELAÇÃO RELA ÇÃO DE COMPRESSÃO COMPRESSÃO A relação de compressão () influencia a concentração de NOx nas emissões de escape, a par dos outros parâmetros de funcionamento. Uma redução da relação de compressão reduz a temperatura de pico do ciclo, pelas seguintes razões:

Menor compressão sofrida pela mistura; Aumento da superfície da câmara de combustão, o que permite uma maior diminuição da temperatura do líquido de refrigeração do motor; Maior diluição da mistura fresca por parte dos gases queimados existentes na câmara de combustão (produzido em parte também pela “circulação interna”).

5.6



A diminuição da relação de compressão, a par da cilindrada, aumenta o volume da câmara e, deste modo, a quantidade dos gases queimados existentes no seu interior.

Fig. 5.8 – Variação da emissão de Nox com a relação de compressão () e o factor 

5.5 - TEMPERATURA TEMPERATURA DO LÍQUIDO DE REFRIGERAÇÃ REFRIGERAÇÃO O A temperatura do líquido de refrigeração do motor influencia a emissão de hidrocarbonetos não queimados (Fig. 5.9), porque faz variar a temperatura das paredes da câmara de combustão, ou seja, com o motor à temperatura de funcionamento, a superfície da câmara de combustão encontr a-se a uma temperatura suficientemente elevada, pelo que há uma redução da acção de apagamento da chama. Deste modo, consegue-se uma melhor combustão com uma menor emissão de HC’s.

Fig. 5.9 – Variação da emissão de HC com a temperatura do líquido de refrigeração e o factor 


5.7


5.6 - RELA RELAÇÃO ÇÃO ENTRE A SUPERFÍCI SUPERFÍCIE E E O VOLUME VOLUME DA CÂMARA DE COMBUSTÃO A relação entre a superfície (s) de contacto entre os gases e a parede do cilindro durante a combustão e o volume (V) da câmara de combustão influencia a emissão de hidrocarbonetos não queimados, ou seja, aumentando-se o volume, diminuindo a superfície da câmara de combustão, a zona de apagamento da chama diminui, baixando-se a concentração de hidrocarbonetos não queimados no escape, como indica a fig. 5.10. Na prática, as câmaras de combustão compactas, muito recolhidas, representam a melhor solução do ponto de vista das emissões de HC’s, pois apresentam um coeficiente entre a superfície de contacto e o volume da câmara de combustão mais baixo.

Fig. 5.10 – Variação de emissões de HC com a relação entre a superfície (s) e o volume (V) da câmara de combustão

5.8


Combustão nos Motores Diesel Diesel

6 - COMBUSTÃO NOS MOTORES DIESEL Nos motores Diesel, também chamados de ignição por compressão, a combustão sucede espontaneamente porque o combustível, injectado no termo da fase de compressão, encontra no interior do cilindro condições de temperatura e pressão que lhe provocam a auto-ignição.

6.1 - ESTUDO DE CICLO Analisando a combustão de cada partícula de gasóleo, pode ver-se que, entre a injecção da partícula partí cula e a sua completa combustão, passa um certo tempo que pode dividir-se em dois períodos: No primeiro período, a gotícula injectada recebe do ar à sua volta o calor necessário para ficar à temperatura de ignição (atraso à auto-in flamação). No segundo período, dá-se a combustão da gotícula com a velocidade própria da reacção de combustão naquelas determinadas condições.

Na fig. 6.1, que tem por abcissas os tempos e por ordenadas as pressões no interior da câmara de combustão, o instante do início de injecção de combustível (A) está situado antes do fim do curso do tempo de compressão. Após um certo período de atraso à auto-inflamação, devido ao facto de as primeiras gotículas injectadas terem de aquecer, evaporar e misturar-se com o ar com que vão reagir para começar a queimar, q ueimar, chegase ao ponto (B) em que uma primeira gotícula se inflama. Durante o tempo de atraso (AB), a massa de combustível injectado acumula-se na câmara de combustão. Mas uma vez que se dê a inflamação das primeiras gotículas de combustível, a combustão das restantes partículas que estão a ser injectadas torna-se mais fácil, sucedendo-se rapidamente e com um grande aumento de pressão e temperatura. Se houver um grande atraso à auto-in flamação, é injectada uma grande quantidade de combustível no cilindro antes de se iniciar a combustão. Quando se der a in flamação das primeiras gotículas, irá verificar-se um rapidíssimo aumento de pressão que origina vibrações que podem provocar danos nos órgãos mecânicos e produzir a chamada dureza de funcionamento dos motores diesel, com o característico ruído. O instante (D) representa o fim da injecção.


6.1

Combustão nos Motores Diesel Diesel

A partir deste momento só se tem a combustão das últimas massas injectadas que acabam de queimar em (E). O intervalo (DE) representa a pós-combustão que deve ser o mais breve possível, visto que se obtém a fracos rendimentos.

Fig. 6.1 – Variação da pressão no interior do cilindro, de um motor Diesel

NOTA: No diagrama a unidade de medida utilizada para a pressão é a prevista pelo sistema Internacional (S.I.), isto é, o Pa (pascal). 1 bar = 105 Pa = 100.000 Pa, pelo que: 80 bar = 8.000.000 Pa = 8 Mpa (8 Mega-Pascal).

6.2 - CONDIÇÕES PARA OPTIMIZAR A COMBUSTÃO Para assegurar uma boa combustão de todas as partículas, é necessário que o processo seja feito em condições de excesso de ar para que a relação entre o ar introduzido e o combustível injectado seja, em média, de cerca de 25:1. Este excesso de ar relativamente à relação estequiométrica, que é igual a cerca de 14:1, é necessário para garantir uma oxidação mais completa de todo o combustível injectado. No campo prático de funcionamento dos motores Diesel, a relação ar-gasóleo pode variar cerca de 18:1 a 60:1. Ao aproximar da relação estequiométrica no motor Diesel, aumenta a emissão de fumos pelo escape, porque em algumas zonas da câmara de combustão existe uma mistura tão rica que nem todas as partes de carbono e oxigénio reagem entre si.

6.2


Comparação das Emissões dos Motores Diesel, Gasolina e GPL

7 - COMPARAÇÃO DAS EMISSÕES DOS MOTORES A GASOLINA, GASOL INA, DIESEL E GPL Já foi referido que, os veículos equipados com motores Diesel são relativamente pouco poluentes em relação aos motores a gasolina, embora provoquem algumas emissões que são próprias do seu ciclo de funcionamento. O monóxido de carbono (CO), os hidrocarbonetos não queimados (HC’s) e os óxidos de azoto (NO x) constituem a menor parte das emissões do motor Diesel. Como resultado de combustão, além dos os poluentes já enunciados, existem também outros, próprios do motor Diesel que são: As poeiras ou partículas, com dimensão de 0,2 a 10 milésimos de mm; O “ fumo negro “, com partículas de dimensão até 2 mm; O dióxido de enxofre (SO2).

A comparação da percentagem de emissão de gases poluentes entre veículos a gasolina e Diesel está indicada na tab. 7.1.

OTTO (Gasolina) DIESEL

CO 89 % 11 %

CO2 53 % 47 %

NOx 61 % 39 %

Pb Partículas 100 % 33 % --67 %

SO2 15 % 85 %

HC’s 73 % 27 %

Tab. 7.1 – Comparação de emissão de gases poluentes entre veículos a gasolina e diesel

Com a actual preocupação ambiental existem medidas legislativas que limitam o teor máximo de substâncias prejudiciais contidas nos combustíveis, nomeadamente os compostos de chumbo e o enxofre, de modo a diminuir a emissão destas substâncias para o ambiente . A irradiação da utilização de gasolina super, sendo esta substituída por uma gasolina aditivada, em conjunto com a utilização de gasolina sem chumbo contribui para a redução do teor de chumbo no meio ambiente.


7.1


Veículo de gasolina com conversor catalítico Veículo Diesel (nível de referência: 100) Fig. 7.1 - Comparação entre as emissões de veículos Diesel e a gasolina com conversor catalítico

A utilização crescente do GPL (gás de petróleo liquefeito) como combustível veio também possibilitar uma grande redução das emissões de substâncias poluentes pelo escape particularmente nos casos em que a alimentação do combustível é regulada electronicamente. Como sabemos, a composição do gás de escape é determinada principalmente pela qualidade da combustão e pela forma como ocorre a mistura ar/combustível, particularmente a sua homogeneidade (Fig. 7.2). No caso da gasolina, a relação é de cerca de 14,7:1. No GPL a relação estequiométrica é de 15,5:1 (15,5 partes de ar para uma parte de GPL).

Fig. 7.2 – Variação dos constituintes dos gases de combustão com o factor para motores a gasolina e a GPL

7.2



Embora a maioria dos países que utiliza GPL como combustível não tenha nenhuma legislação sobre emissões especificamente para GPL, na maioria das situações exige-se que os veículos a GPL cumpram os mesmos limites que os veículos a gasolina. Estes limites têm evoluído ao longo do tempo. Os primeiros sistemas de alimentação com GPL (anos 70) eram genericamente muito menos poluentes do que os alimentados a gasolina, mas a posterior introdução dos sistemas de injecção, conversores catalóiticos e da sonda  a situação veio a alterarse. Os fabricantes dos equipamentos de sistemas de alimentação de GPL tiveram que modi ficar os seus sistemas de forma a reduzir drasticamente as emissões poluentes, o que foi conseguido com a utilização de sistemas de injecção de GPL em fase gasosa ou líquida.

Fig. 7.3 – Emissões de CO e NO x em motores a gasolina e GPL


7.3


Hoje, os veículos a GPL podem obedecer, ou mesmo exceder os limites da emissões dos veículos a gasolina. Na figura 7.4 pode observar-se a comparação de emissão a gasolina e a GPL para veículos representativos do mercado.

Fig. 7.4 – Comparação de emissões de cinco veículos de passageiros a gasolina e a GPL

A principal vantagem em termos de emissão entre gasolina e GPL acontece quando do arranque a frio do motor. Como a gasolina tem uma fraca vaporização a baixas temperaturas, a mistura tem de ser enriquecida, o que conduz a maiores emissões de CO e HC que o conversor catalítico não consegue eliminar rapidamente.

7.4



O GPL, logo que é libertado na admissão, eva-pora rapidamente, pelo que não é necessário o enriquecimento da relação ar/combustível no momento de arranque (Fig. 7.5).

Fig. 7.5 – Mistura ar/carburante, para motores a gasolina e a GPL, durante o arranque do motor

Também a comparação com os motores Diesel é favorável ao GPL, em especial no que respeita às emissões de partículas, que muito contribuem para os níveis de poluição das grandes cidades. Este, para além das razões económicas é um dos motivos porque muitos países estão a converter os seus transportes (taxis, autocarros, etc.) com motores alimentados com GPL.


7.5

Factores que Infl uenciam a Redução de Emissões nos Motores Diesel

8 - FACTORES QUE INFLUENCIAM A REDUÇÃO DE EMISSÕES NOS MOTORES DIESEL As emissões de monóxido de carbono, hidrocarbonetos não queimados e partículas são essencialmente devidas a uma combustão incompleta. Assim, há que favorecer a combustão reduzindo, quanto possível, os tempos de atraso físico e químico e aumentando a velocidade das reacções. Para se obter o referido objectivo, pode actuar-se nos diversos parâmetros do motor, tais como: Geometria dos injectores; Turbulência da câmara (ou pré-câmara) de combustão; Velocidade de rotação do motor ( ); Relação de compressão (); Dosagem (); Por outro lado, a combustão é favorecida pelo uso de combustíveis com grande número de cetano (NC).

8.1 - GEOMETRIA DOS INJECTORES Os injectores têm a função de pulverizar e difundir as gotículas de gasóleo no interior da câmara (ou pré-câmara) de combustão. Podem individualizar-se duas situações distintas: As gotículas devem ser tão pequenas quanto possível, visto que, o aumento das dimensões da gotícula comporta um maior tempo de evaporação, a par de outras condições; reduzir as dimensões das gotículas de gasóleo signi fica obter uma boa pulverização, facilitar a evaporação e, deste modo, a ignição do combustível. As gotículas devem ter uma certa massa para permitir que o jacto de gasóleo se difunda o mais possível no interior da câmara de combustão e tenha penetração su ficiente para envolver a maior quantidade possível de ar presente.


8.1


Uma boa difusão e penetração do jacto de gasóleo, por efeito da energia cinética das gotículas, reduz o tempo necessário ao gasóleo para se encontrar e misturar e ficientemente com o ar com o qual se irá inflamar.

8.2 - TURBULÊNCIA NA CÂMARA (OU PRÉ-CÂMARA) DE COMBUSTÃO A turbulência gerada no interior do cilindro cilindro devido à particular geometria do êmbolo ou da pré-câmara de combustão, reduz o tempo necessário para o gasóleo se evaporar e misturar-se com o ar existente. Os movimentos verticais favorecem as trocas térmicas entre o ar a alta temperatura e as gotas de gasóleo, induzindo uma mistura e vaporização mais rápidas. Procura-se favorecer este fenómeno de turbolência com a adopção de précâmaras ou de câmaras de combustão toroidais praticadas no topo do êmbolo nos motores de injecção directa, como mostra a fig.8.1.

Fig. 8.1 – Métodos utilizados para gerar turbulência na câmara de combustão

8.3 - VELOCIDADE ANGULAR ANGULA R DO MOTOR MOTOR Aumentando a velocidade de rotação do motor () tem-se um menor tempo à disposição para a r eacção de combustão. A combustão que acontece no motor com velocidade de rotação maior, velocidade angular maior, começará num ponto mais próximo do PMS, para se concluir num ponto mais avançado da fase de expansão, com a consequente perda de rendimento e maior possibilidade de a própria combustão ser incompleta e, assim, uma também maior presença de emissões poluentes CO, HC e partículas.

8.2



Aumentando a velocidade de rotação () é necessário aumentar também o avanço de injecção. Há também um lado positivo, porque, com alta velocidade de rotação, há maior turbulência e re duzemse os tempos de atraso físico e químico.

8.4 - RELAÇÃO RELAÇÃ O DE COMPRESS COMPRESSÃO ÃO A relação de compressão () dos motores Diesel assume valores mais elevados em relação aos motores a gasolina. Nos Diesel com injecção directa, podem usar-se relações de compressão de 15:1 a 18:1, ou mesmo superiores, enquanto nos motores com injecção indirecta, ou seja com pré-câmara de turbulência ou de combustão, pode-se chegar a utilizar relações de compressão compreendidas entre 18:1 e 22:1. Procura-se assim compensar as perdas de carga (pressão) por laminagem quando o ar admitido comprimido atravessa os estrangulamentos para chegar à pré-câmara (Fig. 8.2).

Fig. 8.2 – Variação da relação de compressão com o tipo de injecção

Aumentando a relação de compressão, sobe sob e a temperatura do ar na câmara de combustão, de modo que as gotas de gasóleo injectadas recebem uma maior quantidade de calor e evaporam em menor tempo.


8.3

Factores qu e Infl uenciam a Redução de Emissões nos Motores Diesel

A temperatura elevada reduz re duz também o tempo tem po de atraso químico da combustão comb ustão facilitando a própria combustão, como indica a figura 8.3.

Fig. 8.3 – Variação da temperatura (T) do ar na câmara de combustão e do tempo (t) de queima com o aumento da relação de compressão

Uma temperatura muito elevada provoca um aumento das emissões de NOx, tendo em conta o elevado excesso de ar, com que operam os motores Diesel. Aumentar excessivamente a relação de compressão determina ainda o surgir de problemas de resistência mecânica dos órgãos do motor e de limites geométricos, sobretudo nos motores mais pequenos.

8.5 – MISTURA MISTURA A R / COMBUSTÍVEL A mistura ar/combustível (λ) ou a relação entre a massa de ar e de combustível, nos motores Diesel, utiliza sempre um excesso de ar, podendo o seu valor variar entre 18:1 até 60:1, consoante exista, respectivamente, pouco ou muito excesso de ar na mistura. O tipo particular de ignição nos motores Diesel, que é uma auto-ignição do combustível, no qual cada gota de combustível se inflama devido às condições, de altas pressões e temperaturas, existentes na câmara de combustão, faz com que não existam limites de inflamabilidade e, deste modo, a mistura ar/ combustível pode ter um elevado excesso de ar. Existe um limite inferior do excesso de ar, existente na mistura ar/combustível. Abaixo desse valor limite inferior o último combustível injectado não tem mais ar para queimar e, submetido a pressões e temperaturas elevadas, fracciona-se, formando hidrocarbon etos não queimados e partículas sólidas de carbono, ou seja, não se inflama. Este fenómeno pode verificar-se sobretudo em aceleração quando, para melhorar as performances, o motor funciona com uma mistura com um valor de excesso de a r próximo dos limites da inflamabilidade, observando-se uma emissão de fumos que torna os gases de escape opacos (combustível mal queimado). 8.4


Factores que In fl uenciam a Redução de Emissões nos Motores Diesel

O limite inferior de dosagem cresce com a velocidade angular enquanto diminui o tempo à disposição para a combustão; este limite pode ser reduzido pela turbulência no interior da câmara, ou pré-câmara, de combustão. Nos motores com uma elevada turbulência, o fenómeno da emissão de fumo negro acontece para misturas com pouco excesso de ar (mistura muito rica). Conforme ilustrado na fig. 8.4, existe um compromisso entre a mistura ar/combustível (λ) e os níveis de emissões de CO,HC, NOx e partículas. Assim, para diminuir a presença de fumo negro, partículas, hidrocarbonetos não queimados e monóxido de carbono no escape, há que fazer trabalhar o motor com dosagens maiores, podendo provocar um aumento das emissões de óxido de azoto, devido ao excesso de oxigénio.

Fig. 8.4 – Emissões de gases de escape, em função da mistura ar/combustível ( )

8.6 - NÚMERO DE CETANO DO GASÓLEO O número de cetano (NC) do gasóleo é um índice de in flamabilidade do combustível. Um elevado número de cetano significa que o combustível tem um tempo (fig. 8.5 - t1) de atraso à auto-inflamação mínimo. Quando se estabelecem as condições para a auto-in flamação de uma pequena partícula de combustível num ponto da câmara de combustão, inicia-se o processo de combustão (fig. 8.5 - t2). Uma vez iniciado este processo, a pressão e temperatura no interior do cilindro sobem muito rapidament e, pois o gasóleo possui uma capacidade de oxidação muito grande, devido à grande quantidade de carbono nele contido. Se o número de cetano do gasóleo for baixo, o atraso à auto inflamação será elevado. Isto implicará uma acumulação excessiva de combustível no interior da câmara de combustão e, quando se der a autoinflamação, a pressão e temperatura serão tão elevadas que provocarão um efeito de detonação.


8.5


A detonação poderá ser tão violenta que provoque danos no interior da câmara de combustão. O efeito de detonação é notado através do um barulho característico que faz lembrar o bater de um martelo numa bigorna.

A – Número Número de cetano alto; atraso à auto-inflamação reduzido (t1); tempo de combustão elevado (t2); pressão máxima atingida alta (p) B – Número de cetano baixo; atraso à auto-in flamação elevado (t1); tempo de combustão reduzido (t2); pressão máxima atingida baixa (p) Fig. 8.5 – Variação do tempo (t) (t) e pressão (p) de combustão em função do número de cetano (NC)

8.6


Dispositivos de Controlo Controlo de Emissões do Bloco d o Motor

9 - DISPOSITIVOS DE CONTROLO CONTROLO DE EMISSÕES DO BLOCO BL OCO DO MOTOR A estanquecidade dos segmentos do êmbolo não é perfeita. No momento da compressão da mistura de combustão, gases frescos e queimados entram no cárter do motor e são rejeitados para o exterior por um tubo, designado por respirador. Conjuntamente com os gases frescos e queimados são também eliminados vapores de óleo lubrificante. No seu conjunto, estes gases são designados por gases de “blow-by “ou gases de descarga (Fig. 9.1). Para que os gases de descarga não sejam emitidos para a atmosfera, utiliza-se um sistema que faz a descarga desses mesmos gases no colector de admissão de modo a que os gases sejam queimados.

Fig. 9.1 – Formação dos gases de “blow-by” ou gases de descarga


9.1

Dispositivos de Controlo Controlo de Emissões do Bloco d o Motor

SISTEMA PARA RECIRCULAÇÃO DOS GASES PROVENIENTES DO BLOCO DO MOTOR ( fi g. 9.2)

Principio de funcionamento Os gases provenientes do bloco do motor atravessam o separador de óleo (1) onde perdem parte do óleo que, sob a forma de gotas, volta ao cárter através do tubo (2). Com a borboleta do acelerador aberta, os restantes gases chegam ao filtro de ar através do tubo de borracha (3) onde está montado, na extremidade, um apaga chamas (4) que impede fenómenos de combustão no caso de retorno de chama. Em regime de ralenti, com a borboleta do acelerador fechada, os gases são aspirados para o colector de admissão, devido à depressão existente no colector, através de um pequeno tubo (6) com um furo calibrado (7).

1. Separador de óleo; 2. Tubo; 3. Tubo de borracha; 4. 4. Apaga-cham Apaga-chamas; as; 5. Corpo da borboleta; 6. Tubo; 7. Furo calibrado Fig. 9.2 – Sistema para recirculação dos gases provenientes do bloco do motor

Com este sistema impede-se a combustão dos gases do bloco, em caso de retorno da chama do p ortaelectroinjector ou do colector de admissão, utilizando para o efeito um apaga-chamas. Os gases de descarga provenientes do bloco do motor entra m no colector de admissão através de uma válvula limitadora de fluxo e de um tubo venturi, de secção estreita, situado na conduta de admissão depois do filtro de ar, de modo a controlar a quantidade de gases provenientes do bloco do motor que entram no colector de admissão.

9.2


Dispositivos de Controlo de Emissões por Eva Evaporação poração

10 - DISPOSITIVOS DE CONTROLO DAS EMISSÕES POR EVAPORAÇÃO As emissões de hidrocarbonetos por evaporação provêm principalmente:

Do respiradouro do depósito de combustível; Da caixa da cuba do carburador, que se abre quando o acelerador está em posição de repouso.

Estas emissões são evitadas, recuperando-as provisoriamente para um dispositivo denominado “cannister“ sendo depois queimados no motor. O “cannister” é um contentor onde estão contidos grãos de carvão activo cuja função é fixar provisoriamente os hidrocarbonetos, cujo o seu sistema é representado na fig. 10.1. 1 - Tampão estanque do depósito 2 - “Cannister” ou absorvedor 3 - Válvula anti-retorno 4 - Tubo de ligação do depósito de gasolina ao “cannister” 5 - Tubo de ligação da ventilação da cuba do carburador ao “cannister” 6 - Tubo de reaspiração dos hidrocarbonetos pelo motor 7 - Tubo de comando pneumático da válvula de controlo do “cannister” 8 - Válvula de controlo de reaspiração dos hidrocarbonetos 9 - Válvula com duas vias Fig. 10.1 – Sistema de controlo das emissões por evaporação

Podem considerar-se duas situações de funcionamento do sistema de controlo das emissões por evaporação, mostrado nas figuras 10.1 e 10.2. FUNCIONAMENTO COM O MOTOR PARADO Os vapores acumulados na parte superior do depósito de gasolina são evacuados para o “cannister” através da válvula anti-retorno (3). Chegam à válvula de duas vias (9) pelo tubo (4).


10.1

Dispositivos de Controlo de Emissões por Evapora Evaporação ção

Quando a pressão dos vapores é suficiente, abre-se a válvula (9). Os vapores entram no cannister (2) e são aí retidos pelo carvão activo.

FUNCIONAMENTO COM O MOTOR A FUNCIONAR E A VÁLVULA DE BORBOLETA DO ACELERADOR ACEL ERADOR ABERT AB ERTA A A depressão canalizada pelo tubo (7) actua na parte superior da válvula de controlo (8) abrindo a mesma. A depressão do colector de admissão cria uma circulação de ar que passa pelo carvão activo “cannister“. Os hidrocarbonetos, levados pelo ar, passam pela abertura calibrada (c), pela válvula de controlo (8) e pelo tubo (6). Uma vez no colector de admissão os hidrocarbonetos são misturados com o ar aspirado pelo motor. O carvão activo, depois de purgado, pode reter novos vapores de gasolina. Assim que a borboleta do acelerador retoma a posição de ralenti, a acção da depr essão de comando é interrompida. A mola fecha a borboleta da válvula de comando (8). O motor já não aspira do “cannister” (2), de modo a evitar o enriquecimento excessivo da mistura que alimenta o motor ao ralenti. Em re gime de ralenti, os vapores são retidos no “cannister“. Quando, devido ao consumo de combustível ou ao seu arrefecimento, a pressão diminui no depósito, sob o efeito da pressão atmosférica, a válvula (9) abre-se, restabelecendo assim a pressão no depósito.

Fig. 10.2 – Diagrama do sistema de reaspiração das várias evaporações

10.2


Dispositivos para Tratame Tratamento nto das Emissões pelo Escape

11 - DISPOSITIVOS PARA TRATAMENTO DAS EMISSÕES PELO ESCAPE 11.1 - INDUÇÃO DE AR NO COLECTOR DE ESCAPE Através da introdução de ar no colector de escape, como representado na fig. 11.1, realiza-se uma póscombustão que favorece a restante oxidação dos HC’s não queimados e do CO existente nos gases de escape. O ar entra no colector de escape, depois das válvulas de escape, vindo do filtro do ar (1), por meio de uma ou duas válvulas unidireccionais (2). As válvulas (2) são unidireccionais para evitar que a seguir à pós-combustão parte dos gases de escape possam atingir o filtro de ar, já que a pressão dos gases actua sobre a válvula e a fecha. Depois da válvula de escape fechar e os gases de escape passarem, devido à sua inércia, gera-se uma depressão perto da válvula de escape, permitindo a abertura da válvula unidireccional (2). A variação de pressão no colector de escape origina pulsações que vão permitir abrir e fechar as válvulas unidireccionais (2), permitindo a entrada de ar no colector de escape.

Fig. 11.1 – Sistema de indução de ar no colector de escape

O ar que entra no colector de escape, em contacto com gases de escape muito quentes, inicia uma pós-combustão do CO e HC’s, diminuindo a sua concentração. Para evitar que, durante as desacelerações rápidas, a pós-combustão seja muito violenta com a saída de chamas pelo escape, foi prevista uma válvula (3) que controla a entrada en trada de ar em função do sinal de vácuo (4) verificado sob a borboleta do acelerador.


11.1

Dispositivos para Tratame Tratamento nto das Emissões p elo Escape

A válvula (3) controla o fluxo de ar que entra no colector de escape, evitando a existência de fortes póscombustões (rater), assim como, o ruído característico emitido pelo escape.

11.2 - SONDA LAMBDA (OU SONDA DE OXIGÉNIO) A sonda lambda ( é um sensor electroquímico de oxigénio que se encontra situado normalmente, próximo do colector de escape, dado que necessita de elevadas temperaturas para realizar a sua função. A sonda , como representado na fig.11.2, é constituída por: Um corpo em cerâmica (1) encaixado num casquilho metálico (5) que serve de suporte. Este corpo em cerâmica é um electrólito sólido, constituído por dióxido de zircónio cuja função é conduzir os iões de oxigénio. As superfícies exterior (2) e interior (3) do corpo em cerâmica contêm eléctrodos constituídos por uma camada fina de platina permeável ao gás.

Fig. 11.2 – Sonda Lambda ()

A superfície exterior (2) está colocada na corrente dos gases e a superfície interior (3) comunica com o ar ambiente por meio do canal de encaixe (6) e da abertura (9) da manga de protecção (7). A camada fina de platina da superfície (2) está coberta por uma camada de cerâmica porosa que a protege do entupimento provocado por resíduos de combustão e permite assim manter as propriedades da sonda. O eléctrodo, colocado na corren te dos gases de escape está também protegido por um corpo em cerâmica (1) e ligado à massa pelo casquilho (5). O eléctrodo, em contacto com o ar ambiental, está ligado ao borne de saída (10) pela mola (8) e pelo casquilho de contacto (6). Acima dos 300ºC o material cerâmico adquire certas características que lhe permitem transpor tar iões de oxigénio desde a superfície em contacto com o ar ambiente até à superfície oposta, gerando uma diferença de potencial eléctrico entre os dois eléctrodos. A tensão assim gerada tem uma relação directa com a diferença de concentração de oxigénio entre as duas superfícies do sensor.

11.2



Os gases de escape gerados pelos motores de combustão interna, contêm sempre uma q uantidade de O2 residual, mesmo quando o motor funciona com misturas excessivamente ricas.

Fig. 11.3 – Esquema de funcionamento da sonda lambda (

A proporção de O2 residual depende directamente da relação ar / combustível que entra no motor ou seja do factor  de trabalho. Esta relação permite utilizar a informação fornecida pela sonda para controlar a relação ar/combustível. Quando, na superfície que está em contacto com o gás de escape, a proporção de oxigénio existente é inferior à estequiométrica ( 1, mistura rica), os iões de oxigénio da superfície em contacto com o ar ambiente, deslocam-se para a superfície que se encontra com défice de oxigénio, gerando uma tensão de cerca de 900 mV, para sistemas de sonda lambda que funcionam entre 0 V e 1 V (Fig. 11.4). Se no gás de escape existir uma concentração de oxigénio superior à estequiométrica ( 1, mistura pobre) os iões de oxigénio não se deslocam entre as superfícies do elemento cerâmico, pelo que não se gera mais do que uma tensão residual de aproximadamente 100 mV, para sistemas de sonda lambda que funcionam entre 0 V e 1 V (Fig. 11.4).

Fig. 11.4 – Tensão Tensão da sonda em função do coeficiente de ar (factor )


11.3


Fig. 11.5 – Variação da tensão da sonda em função do factor , para uma temperatura de funcionamento de 600 ºC

Construtivamente podem-se distinguir dois distinguir dois tipos de sonda : Sonda sem pré-aquecimento; Sonda com pré-aquecimento.

SONDA SEM PRÉ-AQUECIMENTO Dado que este tipo de sonda não possui aquecimento interno e que, para funcionar correctamente necessita de alcançar os 300ºC, encontra-se sempre situada o mais próximo possível das válvulas de escape, pelo que está colocada normalmente no colector de escape. Possui, unicamente um fio de ligação, normalmente de cor preta, que é o positivo do sinal de tensão gerada pela sonda. O negativo obtém-se através da fixação da sonda com colector de escape. Normalmente este tipo de sonda muda o seu sinal (900 mV ou 100 mV) com uma elevada frequência, dado que recebe o gás de escape directamente de cada um dos cilindros, independenteme nte, variando o seu estado de sinal de acordo com a composição de cada um deles. SONDA PRÉ-AQUECIDA Este tipo de sonda possui uma resistência interna, alimentada através de um relé ou da própria UEC (unidade electrónica de comando), elevando a sua temperatura interna até aos níveis de funcionamento em poucos segundos e mantendo-a acima desse nível de trabalho, independentemente da temperatura dos gases de escape. Assim, existe uma maior liberdade de colocação deste tipo de 11.4



sondas dentro do sistema de escape. Normalmente encontra-se entre o colector de escape e o conversor catalítico principal. Existem dois tipos de sonda lambda pré-aquecida, em função do tipo utilizado de ligação à massa da sonda: através da sua fixação ao sistema de escape ou mediante a ligação com um fio, sendo este normalmente de cor cinzenta. Tal como nas sondas sem pré-aquecimento, existe um fio positivo que conduz o sinal, normalmente de cor preta, mas existem ainda outros dois fios que têm como função a alimentação da resistência de aquecimento. Os fios que alimentam a resistência de aquecimento da sonda lambda são, normalmente, de cor branca. As sondas pré-aquecidas costumam ter uma vida superior às que não possuem resistência de aquecimento, dado que estas últimas se encontram mais próximas dos cilindros e sofrem uma maior degradação térmica quando o motor trabalha a carga plena. Existem também sondas lambda que geram sinais de tensão de 0 V a 5 V, em vez do tradicional sinal de tensão de 0 V a 1 V. A utilização de gasolina com chumbo danifica a sonda , embora existam já sondas disponíveis no mercado resistentes ao chumbo quando este se encontra no combustível em quantidades limitadas.

11.2.1- DIAGNÓSTICO DIAGNÓSTICO DA REGULAÇÃO LA LAMBDA MBDA É frequente que, quando a regulação  (lambda) não funciona, ou se faz incorrectamente, que a causa não seja o sistema de regulação, mas sim de outros factores como: problemas de inflamação, relação ar/combustível inadequada ou o deficiente funcionamento de um sensor do motor. Ou seja, antes de iniciar o diagnóstico da re gulaçãoé necessário garantir que todos os outros sistemas do motor funcionam correctamente. VERIFICAÇÃO DA REGULAÇÃO LAMBDA Para a verificação do funcionamento da regulação  é necessário a utilização de um aparelho de testes com uma impedância de entrada superior a 1 M . A necessidade desta elevada impedância de entrada é devido ao facto de que a sonda  gera uma tensão galvânica de muita baixa intensidade. Com o motor do veículo a funcionar à temperatura normal liga-se, sem desligar a sonda , o positivo do aparelho de teste ao fio que envia o sinal à unidade electrónica de comando (UEC), normalmente de cor preta, ligando-se o negativo à massa do veículo, como indica a fig.11.6.


11.5


UEC

Conversor catalítico

Fig. 11.6 - Esquema das ligações para a verificação da regulação lambda

Estabilizando o funcionamento do motor num regime próximo das 1500 rpm, ou outro qualquer regime que não seja o de ralenti, pois a regulação neste último é muito instável e errónea. Se a leitura da tensão no aparelho de teste oscila alternativamente entre 0,2 V e 0,8 V, aproximadamente, para sondas  que funcionem entre 0 V e 1 V, a regulação  está correcta. A frequência com que a tensão varia dependerá do regime de funcionamento do motor, pois quanto maior for o regime maior é a frequência de variação da tensão, e dependerá também do tipo de sonda , podendo esta ser sem pré-aquecimento ou com pré-aquecimento. Se a tensão permanecer constante, indica que a regulação não é efectuada, pelo que é necessário verificar se a sonda  está inoperativa ou se a UEC não está a responder aos sinais da sonda , por defeito da própria unidade ou porque o motor está a trabalhar em programa de emergência ou fora dos limites de regulação previamente programados pelo fabricante. DIAGNÓSTICO DIAGNÓSTI CO DA SONDA LAMBDA (  Antes de iniciar a verificação do funcionamento da sonda  o motor deve estar a funcionar à temperatura normal. Liga-se um multímetro, do mesmo modo utilizado para a verificação da regulação (fig. 11.6), mantendo inicialmente o motor ao ralenti. Para determinar se a sonda está a enviar sinais à UEC, deve-se pressionar, pr essionar, bruscamente, o acelerador do motor e, em seguida, soltá-lo rapidamente, deixando que as rotações baixem livremente até chegar ao ralenti. Ao acelerar o motor de forma muito rápida, a mistura é enriquecida brevemente, sendo este detectado pela sonda , fornecendo um sinal de, aproximadamente, 0,8 V, para sondas  que funcionem entre 0 V e 1 V, como indica a fig. 11.7.

11.6



Fig. 11.7 - Variação do sinal de tensão da sonda com o tempo

Do mesmo modo, ao soltar o acelerador e deixar descer as rotações livremente, a mistura empobrece por uns instantes, durante o corte em desaceleração. Neste intervalo de tempo a sonda  deverá fornecer um sinal de , aproximadamente, 0,2 V, V, para sondas que funcionem entre 0 V e 1 V, V, como indica a fig. 11.7. Se durante a aceleração e respectiva desaceleração a sonda não realizar uma variação na tensão, isto indica que não reage às variações da riqueza da mistura, não enviando a informação à UEC. A sonda nestas condições terá que ser substituída. Se a sonda é pré-aquecida, é necessário também verificar se a resistência interna de aquecimento está a receber a tensão suficiente para manter a temperatura de funcionamento da sonda . Para verificar se a resistência interna de aquecimento está a receber a tensão suficiente para manter a temperatura de funcionamento da sonda liga-se um multímetro aos dois fios, normalmente de cor branca, de alimentação da sonda , como indica a fig. 11.8.

UEC


Fig. 11.8 - Esquema das ligações para a verificação da resistência de aquecimento da sonda 

A alimentação é, normalmente, de 12 V, mas poderão existir algumas sondas  que são alimentadas com uma tensão de 6 V.


11.7


VERIFICAÇÃO DA RESPOSTA DA UNIDADE ELECTRÓNICA DE COMANDO É necessário fazer uma verificação da resposta da unidade electrónica de comando (UEC) unicamente no caso de não existir regulação e depois de diagnosticar que a sonda está defeituosa, já que, se a sonda funcionar correctamente e não existir regulação é porque a UEC não responde aos sinais. Neste caso, deve-se verificar a cablagem interveniente na regulação . Para verificar que a UEC responde ou não aos sinais que recebe da sonda , deve-se simular os mesmos sinais e verificar se a UEC responde aos sinais simulados. Para simular os sinais fornecidos pela sonda , desliga-se a sonda do encaixe que a une ao sistema eléctrico do veículo e liga-se, no pino correspondente ao fio que fornece o sinal da sonda , um fio condutor que permita introduzir um sinal de tensão exterior, que permita simular o sinal da sonda a enviar à UEC. Normalmente, a UEC está preparada para receber sinais provenientes da sonda  de tensão, aproximadamente, até 1,2 V, V, se for utilizada utilizada uma sonda que funcione entre 0 V e 1 V. Para introduzir sinais simulados utiliza-se um circuito de simulação simples, podendo ser constituído pela ligação em série de uma pilha de 1,5 V com uma resistência variável, como indica a fig. 11.9, ajustando a resistência de modo a obter entre os terminais do circuito de simulação uma tensão de 1V.. 1V

Fig. 11.9 - Esquema do circuito de simulação

O teste, deverá ser realizado com o motor a um regime de 1500 rpm, e dependerá da tensão medida com um multímetro durante a verificação da regulação. Quanto maior for o número de rotações do motor, mais notável será a mudança de regime que se observará durante a simulação. Se na verificação da regulação, o multímetro indicar uma tensão inferior a 0,4 V, liga-se o positivo do circuito de simulação ao fio da sonda que transmite o sinal à UEC, normalmente o fio é preto, e o negativo à massa do veículo, como indica a fig. 11.10. Desta forma está-se a informar a UEC que a mistura é rica e que a deve empobrecer progressivamente. Se a UEC responder ao sinal, deve-se notar que o regime de rotação do motor diminui.

11.8



Até à UEC

Até à UEC

Fig. 11.10 - Simulação dos sinais da sonda lambda

Se na verificação da regulação, o multímetro indicar uma tensão superior a 0,4 V, liga-se o fio da sonda que transmite o sinal à UEC, normalmente o fio é preto, à massa do veículo, como indica a fig. 11.10. Desta forma está-se a informar a UEC que a mistura é pobre e que a deve enriquecer progressivamente. Se a UEC responder ao sinal, deve-se notar que o regime de rotação do motor aumenta. Se depois de realizar esta veri ficação, se notar que a UEC não responde aos sinais da sonda lambda , não significa que a UEC esteja defeituosa, pois o problema pode estar localizado na cablagem, não permitindo que os sinais cheguem até à UEC. VERIFICAÇÃO DA CABLAGEM Para verificar a cablagem, desde a sonda  até à UEC, devem-se desligar ambos os elementos das suas respectivas fichas e verificar a continuidade do sinal no cabo, utilizando o multímetro como ohmímetro. Ligando uma ponta de prova do ohmímetro ao pino do sinal da ficha da sonda  e a outra ponta de prova ao pino equivalente na ficha da UEC, a resistência medida deve ser zero. Se o valor da resistência for in finito, indicará que o fio do sinal se encontra interrompido em algum ponto. Se o fio tiver alguma resistência, indicará a deterioração do fio, dado que a tensão enviada pela sonda , de baixo valor, é consumida durante o trajecto entre a sonda  e a UEC, não recebendo esta última o sinal correcto.


11.9


11.3 - CONVERSORES CATA CATA L ÍTICOS Conhecem-se como catalisadores as substâncias que ao estar presentes na reacção química, a aceleram ou a provocam, mas sem nela intervir. Isto quer dizer que os catalisadores fazem com que as reacções se desenvolvam, mas que no final não se combinam com os reagentes, podendo ser utilizados de novo. O conversor catalítico tem como função a transformação dos gases poluentes em produtos inofensivos à atmosfera. Na realidade o nome de catalisador é pouco acertado, sendo mais adequado a designação de conversor catalítico, dado que o catalisador é na realidade o conjunto de metais preciosos que se encontram no interior do conversor catalítico e cuja função é provocar as reacções químicas que permitem a transformação dos gases contaminantes em gases inofensivos para a atmosfera. O conversor catalítico encontra-se situado no sistema de escape do veículo, próximo do colector de escape do motor, de modo a que se mantenha a uma temperatura de funcionamento elevada.

11.3.1 11 .3.1 - COMPONENTES DO CONVERSOR CATAL CATALÍTICO ÍTICO Para que as reacções químicas necessárias para a eliminação dos contaminantes tenham lugar com a suficiente eficácia e rapidez, é imprescindível que o gás de escape entre em contacto com os metais preciosos encarregados de provocar as reacções químicas e permaneça o tempo suficiente para que a reacção se complete. Com o fim de alcançar este objectivo, o gás deve ser canalizado, através de condutas muito finas, de forma a que praticamente todas as moléculas dos gases entrem em contacto com os metais preciosos. O contacto total de praticamente todas as moléculas dos gases de escape a serem tratadas com os metais preciosos durante a passagem do fluxo de gases é conseguido através da utilização de um elemento denominado substrato ou suporte, que pode ser de dois tipos: cerâmico ou metálico, como mostra a figura 11.11.

Fig. 11.11 11.11 – Tipos de substractos de um conversor catalítico

11.10



SUBSTRACTO CERÂMICO É conhecido habitualmente pelo nome de monólito cerâmico. Obtém-se mediante a estrutura de cordierita (silicato de alumínio magnésio) quando se encontra em estado plástico, formando uma estrutura de ninho de abelha, como mostra a fig. 11.11, com cerca de 60 células por centímetro quadrado e uma espessura de paredes de 15 centésimas de mm. Dado a pequena espessura das paredes, a superfície frontal, que permanece livre para a passagem do gás de escape, é superior a 70% gerando portanto uma contrapressão muito baixa. É este o substrato utilizado na maioria dos conversores catalíticos. SUBSTRATO METÁLICO É formado por uma folha de aço inoxidável com um centésimo de milímetro de espessura, enrolada em espiral, como mostra a fig. 11.11, 11.11, com cerca de 400 células por polegada quadrada. As vantagens deste tipo de substrato são principalmente duas: a menor contrapressão que gera o motor (Fig. 11.12), dado que a espessura da parede é inferior e a superfície frontal livre para a passagem do gás de escape é superior a 80%, e a sua maior resistência à alta temperatura. Como desvantagem podemos referir o seu elevado preço.

Caudal (m 3/h)

Fig. 11.12 - Contrapressão produzida pelo substrato em função do caudal de gás no escape.

O substrato metálico utiliza-se, normalmente, em conversores catalíticos de pequenas dimensões ou em pré-conversores catalíticos que, por se encontrarem muito próximos do colector de escape, estão sujeitos a temperaturas extremamente elevadas. O substrato, tanto cerâmico como metálico, por si só, não tem uma superfície livre útil suficiente para permitir um contacto adequado do gás com os metais preciosos.


11.11


É necessário um outro meio que permita a adesão daqueles metais ao substrato. Para tal existe a capa intermédia, denominada “washcoat“, cujo componente principal é o alumina, chegando a aumentar a superfície útil de contacto do substrato em mais de 100 vezes (Fig. 11.13).

Fig. 11.13 - Ampliação da superfície de uma célula de um conversor catalítico

Existe uma grande variedade de “washcoat” em função do tipo e proporção de metais preciosos que se lhe pretendem aderir e do processo de fabricação utilizado no “washcoat“. A sua composição química contribui, de uma maneira muito notável, na eficácia do conversor catalítico, na sua resistência a altas temperaturas e na durabilidade final do conjunto. CORPO METÁLICO EXTERIOR É constituído em aço inoxidável para assegurar boas características mecânicas a altas temperaturas e uma elevada resistência à corrosão. Apresenta umas nervuras pronunciadas, com o fim de dar rigidez ao conjunto e evitar as deformações não desejadas, que se poderiam produzir durante o funcionament o contínuo a altas temperaturas, assim como pelas mudanças bruscas de temperatura. Além destes componentes principais, o conversor catalítico pode utilizar outros elementos secundários tais como: anéis de protecção para a manta expansível, carcaças duplas, fibras cerâmicas isolantes, protectores contra impactos, etc. Estes componentes fazem parte do próprio desenho do conversor catalítico e a sua existência, ou não, depende de considerações especi ficas de cada fabricante.

11.3.2 11.3 .2 - TIPOS DE CONVERSORES CATALÍTICOS Podemos classificar os conversores catalíticos em três grandes grupos: conversores de duas vias, de três vias com tomada de ar e de três vias com sonda lambda. Este último é, actualmente o mais utilizado na Europa por todos os fabricantes de automóveis, ainda que possamos também encontrar conversores catalíticos de duas vias em veículos europeus desenhados antes de 1988, e de três vias com tomada de ar em automóveis do mercado Americano.

11.12



Manta expansível

ig. 11.14 - Corte de um conversor catalítico com manta expansível

É conveniente esclarecer o significado das vias de um conversor catalítico. Esta designação não quer dizer que os gases passam por dois ou três sítios diferentes, nem que disponham de dois ou três monólitos cerâmicos. Apenas é referência ao número de contaminantes que é capaz de transformar. Quer isto dizer que, um conversor de duas vias pode eliminar dois contaminantes, e um de três vias, três contaminantes. Exteriormente, a sua aparência é idêntica, à excepção do de três vias com tomada de ar que dispõem de um tubo de pequeno diâmetro para a entrada de ar, mas diferenciam-se realmente no “washcoat” e no tipo de metais preciosos que utilizam como catalisadores.

CONVERSORES DE DUAS VIAS OU CONVERSORES DE OXIDAÇÃO Os conversores catalíticos de duas vias (Fig. 11.15)também são conhecidas pelo nome de conversores catalíticos de oxidação, dado que este é o tipo de reacção que realizam. São uma alternativa aos reactores térmicos, para eliminar o CO e os HC’s. A redução destes contaminantes é muito elevada mas, em contrapartida, as emissões de NOX aumentam, devido às altas temperaturas a que têm lugar as reacções. A matéria activa é essencialmente constituída por platina e paládio, fazendo estes a oxidação do CO e dos HC’s. É habitual utilizar estes conversores catalíticos com motores de mistura pobre, dado que as suas emissões de CO e HC’s, são baixas, e tratar os NOX através de outro procedimento, como por exemplo, a recirculação dos gases de escape. Utilizam-se com motores de mistura rica, para terem inicial-


11.13


mente umas emissões reduzidas de NOX é necessário introduzir ar adicional através de uma bomba, para que exista suficiente oxigénio no conversor catalítico de modo a que as reacções de oxidação possam ter lugar.


Fig. 11.15 - Esquema de um conversor catalítico de duas vias

CONVERSORES DE TRÊS VIAS, COM TOMADA DE AR (TRIFUNCIONAIS) Estes conversores (Fig.. 11.16), também se denominam, com frequência, conversor catalítico de três vias de anel aberto. Não é habitual encontrar, na Europa, este tipo de conversores, dado terem sido utilizados por veículos do mercado Americano. Estes conversores catalíticos são constituídos por dois monólitos cerâmicos, independentes, montados na mesma carcaça metálica. Entre ambos os monólitos encontra-se um tubo de aço, ao qual está ligada uma mangueira procedente de uma bomba de ar, movida pelo motor. O primeiro conversor realiza as reacções de redução, eliminando desta forma os NO X. No segundo conversor têm lugar as rea cções de oxidação que permitem a eliminação de HC’s e de CO. Para que as reacções de redução que têm lugar no primeiro monólito, sejam eficazes, é necessário que exista défice de oxidação no gás de escape pelo que o motor deve trabalhar com uma mistura rica em combustível, com o consequente prejuízo para a economia de combustível. Por outro lado, o segundo conversor catalítico necessita de oxigénio para realizar a sua função, pelo que é necessário a entrada de ar adicional, através de uma bomba accionada pelo motor.


Fig. 11.16 – Esquema de um conversor catalítico de três vias, com tomada de ar.

11.14



CONVERSORES DE TRÊS VIAS COM SONDA LAMBDA (  Os conversores catalíticos de três vias com sonda lambda Fig.11.17), também se denominam de conversores catalíticos de três vias de ane l fechado. Esta denominação, tal como a d e três vias de anel aberto usada nos conversores catalíticos com toma da de ar, faz referência ao facto de utilizar a regulação lambda para o controlo da relação ar/combustível, gerando-se um ciclo fechado de regulação.

UEC Conversor catalítico

Fig. 11.17 – Esquema de um conversor catalítico de três vias com sonda lambda

Os conversores catalíticos com tomada de ar realizam, em primeiro lugar, as reacções de redução e, em seguida, no segundo monólito, as de oxidação; os conversores com sonda lambda actuam sobre os três contaminantes num só monólito, o que quer dizer que oxidam os HC e CO e reduzem os NO X quase simultaneamente. A matéria activa deste conversor catalítico é composto por platina e ruténio. Para que todas as reacções tenham lugar adequadamente, é necessário que a relação ar/combustível do motor esteja muito próxima do valor estequiométrico, pelo que é imprescindível a utilização de injecção de combustível ou de carburadores controlados electronicamente que permitam a utilização de sistemas de regulação lambda. Quando se aproxima de = 1 a sua eficiência é boa, agindo nos três poluentes. É preciso acrescentar que a variação da relação ar/combustível é relativamente apertada o que signi fica que para atingir o ponto máximo de eficiência, a mistura que entra no motor deve ser perfeitamente doseada. A eficácia de um conversor catalítico de três vias está muito condicionada com o factor de funcionamento do motor. A conversão catalítica, dos gases de escape, só é eficaz, na sua totalidade, dentro da denominada “janela “, como indica a fig. 11.18. Quando o factor se mantém dentro desta janela, as três reacções químicas (oxidação de CO, oxidação de HC’s e redução e NO X) têm lugar simultaneamente e com um alto nível de eficácia. Mas se a mistura se empobrece e o factor  aumenta até sair da janela , a quantidade de oxigénio presente no gás de escape torna impossível as reacções de redução, pelo que as emissões de NOX aumentarão rapidamente. Do mesmo modo, se a mistura se enriquece e o factor diminui, o défice de oxigénio dificulta as reacções de oxidação, aumentando as emissões de CO e HC’s.


11.15


1. Emissões antes do conversor catalítico 2. Emissões depois do conversor catalítico 3. Sinal da sonda lambda

Fig. 11.18 – Variação da emissão de gases de escape e do sinal da sonda , com o factor 

11.3.3 11.3 .3 - DIA GNÓSTICO DO CONVERSOR CATAL CATALÍTICO ÍTICO O diagnóstico do conversor catalítico é de extrema importância para o seu correcto funcionamento e deve realizar-se periodicamente, tanto durante a sua vida útil, como no momento de ser substituído. Os conversores catalíticos são componentes de elevada duração e, normalmente, têm uma vida útil superior a 80.000 km, ainda que esta se possa ser seriamente diminuída devido a uma inadequada manutenção do veículo ou devido a mau funcionamento do motor. A maioria dos problemas de falhas prematuras do conversor catalítico podem ser evitadas com um diagnóstico periódico do estado do motor, do conversor catalítico e da regulação da sonda lambda. O utilizador de um veículo equipado com conversor catalítico deve respeitar algumas premissas básicas para manter o conversor catalítico em perfeito estado de uso e prolongar a sua vida até à máxima quilometragem para que foi projectado. Estas premissas são as seguintes: Nunca utilizar gasolina com chumbo, dado que pequenas quantidades deste elemento são suficientes para inutilizar o conversor catalítico; Verificar o consumo de óleo do motor que não deve ser superior a 1 litro por cada 1.000 km (limite máximo). Se este consumo for superior podem-se danificar seriamente as características catalíticas do conversor;

11.16



Não arrancar o veículo empurrando-o, quando o conversor catalítico se encontra quente, dado que o motor poderia expulsar para o escape combustível nã o queimado, que passaria para o conversor catalítico, onde seria queimado, produzindo-se a fusão do monólito cerâmico; Não utilizar aditivos para a gasolina que contenham chumbo, dado que produziriam o envenenamento do conversor catalítico e, portanto, a sua inutilização; É recomendável realizar revisões periódicas do veículo e, em especial, do sistema de ignição, dado que qualquer falha grave num motor produzirá a destruição do conversor catalítico; Nunca se deve permitir que o depósito de gasolina se esvazie porque tal dá lugar a um fornecimento irregular de combustível, provocando falsas explosões e uma elevada temperatura no conversor catalítico, que pode provocar a sua fusão.

CAUSAS DE FALHA DE UM CONVERSOR CATALÍTICO Os vários efeitos que poderão causar a falha de um conversor catalítico são os efeitos mecânicos, efeitos térmicos e a colmatagem. EFEITOS MECÂNICOS O conversor pode romper-se devido: Aos esforços mecânicos exercidos no sistema de escape; Aos choques e à fadiga térmica provocada por variações bruscas de temperatura no início de funcionamento, em desaceleração ou por projecções de água.

EFEITOS TÉRMICOS Fusão do monólito provocado pela inflamação do combustível não queimado nos cilindros, devido a um funcionamento deficiente do motor, provocando a elevação excessiva da temperatura no interior do conversor catalítico; Migração dos produtos activos a altas temperaturas para as camadas profundas do suporte de cerâmica;


11.17


Sublimação (passagem do estado sólido directamente para o estado gasoso) do metal activo a altas temperaturas; Vitrificação da superfície activa.

POR COLMATAGEM O excesso de partículas emitidas pelo motor, devido ao seu deficiente funcionamento, excessivo consumo de óleo ou deterioração da tubagem do colector, pode provocar a diminuição da secção de passagem dos gases de escape, provocando a colmatagem, dificultando a passagem dos gases através do conversor catalítico. Nota: A falha de gasolina pode provocar, por sobreaquecimento, sobreaqu ecimento, a destruição do conversor catalítico pois a pobreza da mistura provoca uma combustão lenta com elevação da temperatura dos gases de escape.

11.3.4 11 .3.4 - EFICIÊNCIA DOS CONVERSORES CATAL CATALÍTICOS ÍTICOS A eficiência dos conversores catalíticos varia em função da riqueza (Fig. ( Fig. 11.19):

A – Conversor Conversor catalítico de oxidação B – Conversor catalítico de 3 vias

Fig. 11.19 – Evolução de eficiência em função da riqueza de mistura em dois tipos de conversor catalítico

A eficiência do conversor catalítico calcula-se em percentagem:

Eficiência (E) = 100 x

11.18

Concentração antes - Concentração após Concentração antes



Exemplo: CO antes do conversor catalítico = 2% CO após o conversor catalítico = 0,2%

E = 100 x

2 - 0,2 = 90 % 2

A eficiência varia com a temperatura. A temperatura de inicio de funcionamento deste conversor catalítico é de 250 ºC e atinge o nível máximo de eficiência aos 450 ºC aproximadamente (Fig. 11.20).

Fig. 11.20 – Variação de eficiência de um conversor catalítico com a temperatura


11.19

As Uni Unidad dad es Elect El ectró róni ni cas de Coman Co mando do e a Polui Pol uição ção A ut om omóv óv el

12 - AS UNIDADES ELECTRÓNICAS DE COMANDO E A POLUIÇÃO AUTOMÓV AUTOMÓVEL EL Os veículos dispõe hoje de uma unidade electrónica de comando (UEC) do motor. Esta unidade recebe informação dos captores-sensores existentes no veículo. Esta Informação é interpretada, ou seja comparada com os valores previamente introduzidos na memó ria da unidade, e em função dos valores lidos, a unidade envia informação aos actuadores necessários para manter o funcionamento do motor dentro dos parâmetros estabelecidos. Esta gestão permite melhorar o rendimento dos motores e contribui para a redução das emissões de poluentes. Normalmente actua-se sobre: A alimentação do motor escolhendo a relação ar/combustível adequada; O momento de ignição e a conservação da qualidade da faísca; O momento e a duração da injecção. A altura em que a fase de regulação em circuito fechado deve ocorrer; O corte de alimentação em desaceleração; O comando dos sistemas antipoluição;

A sonda é um dos sensores existentes no veículo. Vejamos como funciona a gestão da informação. O sinal de tensão gerado pela sonda  é enviado à unidade electrónica de comando que determina se a mistura é rica (sinal de 600 a 900 mV) ou pobre (sinal de 100 mV). Se o valor lido corresponde a uma mistura rica (  < 1, carência de oxigénio), por exemplo 700 mV relativo, a unidade electrónica de comando dá ordem para redução do tempo de injecção (menos gasolina injectada) e a mistura empobrece. Em consequência disso, os gases de escape passam a conter muito oxigénio, pelo que a sonda gera e envia à unidade electrónica de comando um sinal de 100 mV relativa ao excesso de oxigénio resultante da mistura pobre. A unidade inicia um novo aumento do tempo de injecção e a mistura enriquece iniciando-se um novo ciclo. Este é um sistema em circuito fechado normalmente designado por “closed loop”. As unidades electrónicas de comando recebem outras informações provenientes de outros sensores: de velocidade, de pressão, de temperatura de água, do ar, etc. Nem sempre os valores da sonda  são tidos em conta, por exemplo com a sonda fria, no momento de arranque, o motor necessita de uma mistura rica para compensar o efeito parede. Emissões Poluentes e Dispositi vos de Controlo d e Emissõ Emissõ es

12.1

As Uni Unidad dad es Elect El ectró ró ni nicas cas de Coman Co man do e a Polui Pol uição ção A ut utom omóv óv el

Como as paredes dos cilindros estão frias alguns hidrocarbonetos ficam por queimar. Necessita-se de uma mistura rica para diminuir este efeito e para obter uma potência especí fica que compense o maior atrito a que são submetidos os elementos mecânicos pelo seu trabalho a baixa temperatura. Durante este período a sonda envia informação à unidade electrónica de comando, mas esta não a utiliza até que o sensor de temperatura do líquido de refrigeração atinja um valor pré-determinado. Existem outras situações em que a unidade electrónica de comando não utiliza a informação fornecida pela sonda: Em aceleração, em que o motor necessita de uma mistura rica para alcançar a relação ar/combustível que proporciona a máxima potência; Em plena carga; Em desaceleração (cut-off).

Quando a unidade electrónica de comando ignora a informação da sonda , diz-se que o mo-tor funciona em circuito aberto (Open Loop).

Fig. 12.1 – Ciclo de regulação Lambda

12.2


Evolução dos Sistemas Sistemas d e Alimentação Alimentação em Função do Controlo das Emissões Poluentes

13 - EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ALIMENTAÇÃO EM FUNÇÃO DO CONTROLO DAS EMISSÕES POLUENTES Como estudámos anteriormente, em função das informações recebidas, a unidade elctrónica de comando pode actuar sobre a mistura ar/gasolina, ou melhor sob o sistema de fornecimento de combustível utilizado pelo motor. No entanto, num período anterior à generalização do uso de unidades electrónicas de comando, o controlo das emissões era realizado através de mecanismos mais ou menos complexos, consoante os resultados que se pretendiam obter.

13.1 – MODIFICAÇÕES NOS CARBURADORES Nem todos os carburadores podem ser geridos electronicamente, alguns dispõem de dispositivos que os modificam para melhorar a relação de mistura, bem como a diminuição da emissão de gases poluentes.

13.1.1 13.1. 1 – CARBURADOR CA RBURADOR COM ÂNGULO Â NGULO DE BORBOLET B ORBOLETA A PRÉ-REGULA PRÉ-REGULADA DA PARA RAL RALENTI ENTI Atendendo à fig. 13.1: É fixada no carburador uma borboleta de gases pré-regulada; O volume de ar admitido ao “ralenti” entra pela conduta (6) e é controlado pelo parafuso (8); O parafuso (9) regula a qualidade da mistura; A mistura entra numa pequena câmara (7). A sua homogeneidade é melhor do que no caso de um carburador de regulação de ralenti de abertura de borboleta de gases.


13.1

Evolução dos Sistema Sistemass d e Alimentação Alimentação em Função do Controlo das Emissões Poluentes

g – Gicleur de ralenti 6 – Conduta 7 – Câmara 8 – Parafuso de a finação do ralenti 9 – Parafuso de regulação da qualidade da mistura

Fig. 13.1 – Carburador com ângulo de borboleta pré-regulada para “ralenti”

13.1.2 - CARBURADOR DE “ CO CONST CONSTANTE” Este tipo de carburador, mostrado na fig.13.2, é constituído pelos elementos do circuito de “ralenti” já referidos. A alimentação do motor ao ralenti é complementada por um segundo circuito de ralenti. A alimentação, combinada por dois circuitos, conserva a boa qualidade de mistura, numa maior faixa de regimes. Ao actuar no parafuso parafu so de afinação do ralenti (8), o regime do motor aumenta ou diminui sem grande variação de percentagem de CO.

g – Gicleur de ralenti 1 – Gicleur do segundo circuito de ralenti 2 – Calibre de ar do segundo circuito de ralenti 8 – Parafuso de a finação do ralenti 9 – Parafuso de regulação da qualidade da mistura

Fig. 13.2 – Carburador designado de “CO constante”

13.2



1.3.1.3 - DISPOSITIVOS RETARDADORES DE FECHO E ABERTURA DA BORBOLETA SISTEMA DE RETARDAMENTO DO FECHO DA BORBOLETA Este dispositivo, chamado êmboklo da válvula de ar (Fig. 13.3), de comando pneumático, reduz a velocidade de fecho da borboleta dos gases, na vizinhança da sua posição de ralenti. Esta só se exerce durante curtos períodos de desaceleração, por exemplo, no momento da mudança de velocidades.

Fig. 13.3 – Dispositivo de retardamento do fecho da borboleta

SISTEMA DE RETARDAMENTO DA ABERTURA DA BORBOLETA O sistema de abertura da borboleta (Fig. 13.4) é composto por uma pequena haste ligada a uma membrana. Esta membrana é, por um lado, sujeita à pressão atmosférica e, por outro, a uma tomada de depressão de comando. O dispositivo mantém aberta a borboleta dos gases.

Fig. 13.4 – Dispositivo de retardamento da abertura da borboleta

O tempo desta acção é frequentemente controlado por uma electroválvula ou por uma válvula retardadora, dita “delay valve”. A válvula de atraso é composta pelas câmaras A e B (fig. 13.5) e, também


13.3

Evolução dos Sistema Sistemass de Ali mentaçã mentação o em Função do Controlo das Emissões Poluentes

por uma membrana e um elemento poroso que ligam as duas câmaras. A válvula está ligada, por um lado, à tomada de depressão e, por outro, ao diafragma de abertura da borboleta.

Fig. 13.5 – Válvula de atraso “delay valve”

Quando a pressão diminui na câmara A, a membrana abre-se devido à diferença de pressão. A membrana fecha-se quando as duas pressões estão equilibradas. A pressão aumenta quando não há depressão na câmara A. Na câmara B a pressão aumenta lentamente por causa do efeito de travagem produzido pelo elemento poroso e o equilíbrio é atingido com atraso.

DIAFRAGMA DE ABERTURA DE BORBOL ET ETA A DE DUAS FASES Quando o veículo é desacelerado fortemente, a depressão actua na membrana, as molas, compensadora e principal, são comprimidas e a abertura da borboleta é relativamente importante. Quando a depressão é menos intensa, a mola compensadora é aliviada e a abertura da borboleta é reduzida. Quando a depressão não é suficiente, o diafragma de abertura já não mantém a borboleta aberta

Fig. 13.6 – Diafragma de abertura da borboleta de duas fases

13.4


Evolução dos Sistemas Sistemas de Ali mentaçã mentação o em Função do Controlo das Emissões Poluentes

As duas posições de funcionamento permitem uma melhor conciliação do tratamento dos hidrocarbonetos (HC’s) e do monóxido de carbono (CO) com as prestações de condução do veículo. O atraso no fecho da borboleta dos gases diminui e retarda a acção do efeito de travão-motor. Como mostra a fig. 13.7, a válvula de atraso (2) retarda a acção da cápsula de depressão (1), que controla o fecho da borboleta do carburador, e a válvula de atraso (4) retarda a acção da cápsula de depressão de correcção do avanço (3).

1 – Cápsula de depressão que controla o fecho da borboleta 2 – Válvula de atraso da cápsula de depressão (1) 3 – Cápsula de depressão comanda o avanço do distribuidor 4 – Válvula de atraso da cápsula (3)

Fig. 13.7 – Esquema de montagem das válvulas de atraso

Para além dos sistemas referidos anteriormente, a válvula de arranque a frio dos carburadores pode ser comandada electronicamente, quando a válvula se fecha, o aument o na diferença de pressão dentro do corpo principal em conjunto com o efeito adicional da regulação de ralenti produz um enriquecimento da mistura.

13.2 – MODIFICAÇÕES DO SISTEMA DE IGNIÇÃO

1 – Sinal de depressão 2 – Vávula retardadora unidireccional 3 – Cápsula pneumática do distribuidor 4 – Restrições à passagem do sinal de depressão

Fig. 13.8 – Esquema do sistema de avanço por vácuo


13.5


Em alguns sistemas de ignição dotados de avanço suplementar, o sinal de depressão (1) (registado na borboleta do carburador) é interceptado por uma válvula retardadora (delay) unidireccional (2), antes de entrar na cápsula pneumática do distribuidor (3), como mostra a fig. 13.8. Antes de agir na cápsula pneumática (3) do distribuidor de ignição, o sinal de depressão (1) nos transitórios de aceleração, sofre assim um atraso, devendo passar através das restrições (4) e pela válvula retardadora (delay) unidireccional (2). Deste modo, obtém-se um atraso dos avanços de ignição nas acelerações e, por consequência, uma diminuição de óxidos de azoto e hidrocarbonetos não queimados (NOX e HC’s). A válvula retardadora (2), sendo unidireccional, deve ser ligada correctamente, isto é, posicionando o lado de cor verde (sigla DIST) no sentido da cápsula pneumática do distribuidor e o lado preto (sigla CARB) no sentido da tomada de depressão no carburador. Em aceleração (fig. 13.9) a depressão registada no carburador (1) leva um certo tempo para se fazer sentir na cápsula pneumática (2) do distribuidor de ignição, porque deve passar através das duas restrições realizadas com disco em material sintetizado (3).

1 – Depressão do carburador 2 – Depressão na cápsula do distribuidor 3 – Restrição à passagem do sinal

Fig. 13.9 - Válvula retardadora unidireccional – Em aceleração

Em desaceleração (fig. 13.10) o sinal de depressão do lado do carburador (1), anula-se instantaneamente. Nestas condições, o sinal de vácuo (2) do lado do distribuidor que atrai a válvula (4), descarregase rapidamente através dos três furos (5) (sobre a borboleta), restabelecendo o normal avanço de ignição.

1 – Depressão do carburador 2 – Depressão na cápsula do distribuidor 4 – Válvula unidireccional 5 – Furos de passagem

Fig. 13.10 - Válvula retardadora unidireccional – Em desaceleração

13.6



Actualmente, os sistemas de ignição encontram-se integrados com o sistema de injecção, permitindo um controlo do ponto de ignição mais preciso. O avanço é completamente controlado electronicamente pela Unidade Electrónica de Comando (UEC), sendo esta informada das condições de funcionamento do motor, a cada instante, por uma série de sensores.

13.3 - SISTEMA DE INJECÇÃO ELECTRÓNICA 13.3.1 - INJECÇÃO MECÂNICO - ELECTRÓNICA (KE-Jectronic) Nos sistemas KE - Jectrónic, a UEC realiza a regulação por meio do regulador de pressão electrohidráulico, aumentando ou diminuindo a pressão do combustível nos injectores. Ao aumentar a pressão, também aumenta a quantidade de combustível injectado para a mesma quantidade de ar, produzindose um enriquecimento da mistura. Ao contrário, se a pressão diminui, também diminui a quantidade de combustível libertada pelos injectores e a mistura empobrece.

13.3.2 - INJECÇÃO ELECTRÓNICA (MONOPONTO E MULTIPONTO) Nos sistemas electrónicos de injecção (tanto monoponto como multiponto e em todas as suas variantes) , os ajustes na mistura, para manter um factor muito próximo do ideal, realizam-se actuando sobre o tempo de injecção. Quando a UE recebe informação da sonda  indicando que a mistura é excessivamente pobre, aumenta o tempo em que os injectores permanecem abertos, aumentando desta forma a quantidade de combustível que entra no motor, enriquecendo a mistura. Ao contrário se a mistura é demasiado rica, o tempo de abertura dos injectores diminuirá, e a mistura empobrecerá progressivamente. A utilização deste tipo de sistemas permitiu um maior controlo das emissões de poluentes para a atmosfera.

13.3.3 - RECIRCULAÇÃO DOS GASES DE ESCAPE (EGR) O sistema de recirculação dos gases de escape (EGR, que em inglês signi fica Exhaust Gas Recirculation) faz recircular no colector admissão parte dos gases de escape durante certas condições de funcionamento do motor.


13.7


A presença destes gases, reduz o volume da mistura fresca aspirável, tornando-a mais pobre, permitindo o abaixamento da temperatura na câmara de combustão. Esta redução do pico da temperatura do ciclo termodinâmico na câmara de combustão, reduz a formação dos óxidos de azoto (NOX): uma circulação na admissão dos gases de escape de 5 a 15% do seu volume total, permite uma redução de cerca de 30 a 50% dos óxidos de azoto emitidos pelo escape. O funcionamento simplificado do sistema de recirculação dos gases de escape é o indicado na fig. 13.11.

Válvula “EGR”

Fig. 13.11 – Sistema de recirculação dos gases de escape

A válvula de recirculação de gases de escape (EGR) na maioria dos sistemas é accionada por depressão. A abertura da válvula faz-se com pressão dos gases de escape escape recirculados EGR e é comandada pela diferença de pressão atmosférica actuando esta na parte inferior do diafragma sendo a parte superior deste accionada pela depressão. Os gases de escape misturam-se com os gases frescos aspirados pelo motor. A temperatura de combustão e o teor em oxigénio são reduzidos. A redução do efeito da depressão provoca o fecho da válvula devido à pressão da mola. A válvula fecha-se sob o efeito da mola pois a pressão dos gases EGR, aplicada no diafragma, deixa de ser suficiente. O comando da válvula EGR é delicado, apesar do seu funcionamento ser simples. Para ser e ficaz e evitar perturbar o funcionamento do motor, a válvula deve abrir-se e fechar-se em condições bem determinadas.

13.8



SISTEMA DE RECIRCULAÇÃO EM CONTRAPRESSÃO DO ESCAPE O comando deste tipo de válvulas (fIG. 13.12) é feito por duas acções combinadas: A pressão de escape; A depressão. A pressão dos gases nas condutas de escape é influenciada pelo volume de gás emitido pelo motor. A válvula de recirculação em contrapressão de escape não se abre quando o regime do motor é lento e em carga fraca. Neste caso o volume dos gases é pouco importante.

Fig. 13.12 – Sistema de recirculação em contrapressão do escape – baixa rotação ou carga reduzida

A depressão existente em A (fig.13.12) não pode actuar no diafragma (C) porque a passagem (B) está aberta, o ar circula como mostram as setas. O orifício reduzido D limita a entrada de ar aspirado. A pressão dos gases de escape que actuam no diafragma não é suficiente para vencer a força da mola da válvula de controlo da passagem (B). A pressão de escape aplicada no diafragma (E) (fig. 13.12) é suficiente para permitir que a válvula de controlo feche a abertura (B). Quando a válvula de controlo está fechada (Fig. 13.13) a depressão actua no diafragma (C), a válvula (F) abre uma passagem para o colector de admissão.


13.9

Evolução dos Sistema Sistemass de Ali mentaçã mentação o em Função do Controlo das Emissões Poluentes

C

Fig. 13.13 – Sistema de recirculação em contrapressão do escape – alta rotação ou carga elevada

DISPOSITIVO DE COMANDO DE VÁLVULA DE RECIRCULAÇÃO DOS GASES DE ESCAPE (EGR) FUNCIONAMENTO Tomando o exemplo dum motor que funciona com a borboleta de gases ligeiramente aberta (Fig. 13.14), a depressão que se faz sentir no calibre (C1) vai, por um lado, actuar no diafragma da válvula EGR (9) através da termoválvula (8) e por outro no diafragma da válvula de regulação (6) através do calibre (C3), chega também à válvula auxiliar (5) a qual se encontra fechada. A depressão de comando da válvula EGR é regulada pela abertura da válvula de regulação e pela diminuição do valor da depressão após a passagem no calibre (C1). Quando o motor aspira uma quantidade suficiente de ar para criar uma depressão na conduta situada ao nível do cone do carburador, a válvula auxiliar (5) abrese. O ar entra no circuito pelo filtro (F) e a válvula de regulação (6) fecha-se com a diminuição da pressão. A depressão na válvula EGR (9) aumenta porque os calibres (C2) e (C3) são diferentes. Regres-sando a um regime de ralenti, a válvula de via única (7) permite a entrada da pressão atmosférica na válvula EGR (9) de modo a que a válvula se feche mais rapidamente. 13.10

Fig.13.14 - Dispositivo de comando da válvula de recirculação dos gases de escape (EGR)


Evolução dos Sistemas Sistemas de Ali mentaçã mentação o em Função do Controlo das Emissões Poluentes

EXEMPLO DE COMANDO POR INTERRUPTOR DE PRESSÃO DIFERENCIAL

1 – Termoválvula abre a uma temperatura superior a 15º 2 – Reserva de pressão 3 – Colector de admissão 4 – Colector de escape 5 – Interruptor de pressão diferencial 6 – Electroválvula de comando da válvula EGR 7 – Válvula de recirculação dos gases de escape EGR

Fig. 13.15 – Comando por interruptor de pressão diferencial

FUNCIONAMENTO A ligação do comando do carburador e da válvula EGR (7) é condicionada pela electroválvula (6). Sendo a ligação estabelecida coloca a electroválvula sob tensão. O interruptor da pressão diferencial (5) estabelece ou corta provisoriamente a tensão na electroválvula (6). Com o motor a trabalhar a um regime estável, a termoválvula (1) abre-se, as câmaras A e B do interruptor de pressão (5) ficam com um valor de pressão igual ao do colector de admissão. O interruptor abre-se e a electroválvula não fica sob tensão. Quando a carga do motor aumenta, a pressão no colector de admissão sobe. A subida de pressão é detectada na câmara (B) e actua no diafragma. O interruptor fecha-se. A electroválvula é ligada à massa e quando a ligação entre o carburador e a válvula EGR é estabelecida, a válvula EGR abre. A pressão na câmara (A) do interruptor de pressão (5) não aumenta imediatamente porque a válvula de reserva de pressão (2) não a deixa passar. A pressão aumenta progressivamente na câmara (A) e na reserva de pressão (2) porque o calibre (C), situado no diafragma, atrasa a subida de pressão. Quando a pressão na câmara (A) iguala praticamente a da câmara (B), a mola empurra o diafragma. O interruptor abre-se. A electroválvula (6) interrompe a ligação entre o carburador e a válvula EGR (7) e esta última fecha.


13.11


Graças à crescente capacidade de processamento de dados das unidades electrónicas de comando que existem, actualmente, nos automóveis, as válvulas EGR que passaram a ser comandadas directamente, sendo fácil monitorizar o seu funcionamento, e adaptar a recirculação dos gases para obter um compromisso óptimo entre as prestações do veículo e as emissões contaminantes, como mostra a fig.13.16. A utilização deste sistema afecta, também, o po nto de inflamação que deve ajustar-se para se obter o mínimo consumo específico. Os níveis de CO nos gases de escape não são afectados por este procedimento, ainda que os HC’s sejam ligeiramente aumentados. Isto deve-se à maior espessura da camada de gás na periferia do cilindro que reduz a temperatura de combustão (efeito parede: camada de combustível que fica aderente às paredes da câmara de combustão e que não chega a queimar-se devido ao apagamento da chama). Este procedimento só se efectua em cargas p arciais, já que, a carga plena, não é desejável a perda de potência que se produz com este procedimento. Na actualidade, este sistema é utilizado pele maioria dos fabricantes de automóveis, em alguns dos seus modelos, especialmente nos turbo-alimentados.

UEC

Fig. 13.16 – Sistema de recirculação dos gases de escape controlado electronicamente

Nos motores Diesel também são utilizados sistemas para a recirculação dos gases de escape (EGR) controlados electronicamente.

13.12


Bibliografi a

BIBLIOGRAFIA BARRIO, Carmelo Anaya – Livro Verde sobre o Catalisador , Manufacturas Fonos; S.L. GERSCHLER, H. – Tecnologia del Automóvil, Editorial Reverté, S.A. Fiat Auto Portuguesa – Equipamentos Ecológicos, Monografia Didáctica. Renault Portuguesa – A Despoluição, Despoluição, Edição do Centro de Formação Após-Venda. DELANETTE, M. – Conaissance de l’Automobile Les Techniques Anti-Pollution, Anti-Pollution , Editions Techniques pour l’Automobile et l’Índustrie. BRC – Guia para a utilização de GPL. PIRCE, Brian – ABC – ABC da Poluição, Poluição, Publicações D. Quixote, Lisboa. MEADOWS, Donella e Dennis e outros – Os Limites do Crescimento, Publicações D. Quixote, Lisboa. KARIM,G.A. / WIERZBA,I. – Comparative Studies of Methane and Propane as Fuels for Spark Ignition and Compression Ignition Engines, SAE Paper N. 831196, West Coast International Meeting, Vancouver. HEYWOOD, John B. – Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill Book Co. Singapore. WEIDE,J.van der e outros – Alternative Fuels in the Netherlands Background, Demonstrations, New Developements, TNO Road-Vehicles Research Institute, Delft-Holanda.


C.1

DOCUMENTOS DE SAÍDA

Pós-Teste

PÓS-TESTE Em relação a cada um dos exercícios seguintes, são apresentadas 4 (quatro) respostas das quais apenas 1 (uma) está correcta. Para cada exercício indique a resposta que considera correcta, colocando uma cruz (X (X) no quadrado respectivo. 1 – Numa Numa reacção de combustão com pleta de uma gasolina, quais dos gases não são produt os da reacção? a) H2O ..................................................................................... ......................................................... b) CO. ..................................................................................... ......................................................... c) HC’s não queimados.. ................................................................................................................. d) N2 ................................................................................................................................................ 2 – A princi pal font e de contaminação, pelos veículos autom óveis, de CO é: a) O bloco e o cárter do motor ........................................................................................................ b) A b) A evaporação ......................................................................................... ..................................... c) Os gases de escape ................................................................................................................... d) Os pneus .............................................................................................. ....................................... 3 – A uma mistura de comb ustível/a ustível/arr pob re correspon de um factor  de: a) 1. ................................................................................................................................................. b) 0,8 ...................................................................................... ......................................................... c) 0,95. ............................................................................................................................................ d) 1,1. ..................................................................................... .........................................................


S.1

Pós-Teste

4 – O gás emitido pelos veículos automóv eis, mais tóxico, para o ser humano é: a) Dióxido de carbono ..................................................................................................................... b) Oxigénio ........................................................................................... ........................................... c) Monóxido de carbono .......................................................................................... ........................ d) Partículas ou poeiras ..................................................................................................................

5 – A concentração d e CO nos gases d e escape: a) Aumenta, quando o factor  aumenta ...................................................................................... ... b) Aumenta, quando o factor diminui diminui............................................................................................ ............................................................................................ c) Não varia com o factor . ..................................................................................... ....................... d) Diminui, quando o facto aumenta ............................................................................................

6 – Qual Qual dos seguin tes factores não in fl uencia directamente a emissão emissão do s gases poluentes? a) Avanço da ignição. ...................................................................................................................... b) Factor  ....................................................................................................................................... c) Sonda. .......................................................................................... ............................................ d) Temperatura do líquido de refrigeração do motor .......................................................................

S.2


Pós-Teste

7 – Utilizando como combustíveis a gasolina, o gasóleo e o GPL, qual é o que emite uma menor quantidade de CO? a) O gasóleo ............................................................................................. ....................................... b) A gasolina .................................................................................................................................... c) O GPL ......................................................................................................................................... d) A gasolina e o GPL. ....................................................................................................................

8 – Quais dos seguintes factores não in fl uencia a emissão de gases poluentes nos motores Diesel: a) Relação de compressão ............................................................................................................. b) Dosagem ar/combustível ............................................................................................................ c) Câmara de turbulência .............................................................................................. .................. d) Sonda .......................................................................................................................................

9 – Qual o processo utili za zado do para reduzir os gases provenientes do bloco e cárter do moto r? a) Utilização de um conversor catalítico. ......................................................................................... b) Utilização de um sistema com cannister ..................................................................................... c) Os gases provenientes do bloco e cárter do motor são canalizados para o colector de admissão .............................................................................................. ....................................... d) Os gases provenientes do bloco e cárter do motor são canalizados para o colector de escape. ................................................................................ ........................................................


S.3

Pós-Teste

10 – Qual o processo utilizado para reduzir emissõ es por evaporação? a) Utilização de um conversor catalítico ....................................................................................... ... b) Utilização de um sistema com cannister ..................................................................................... c) Os gases provenientes das evaporações são canalizados para o colector de admissão .......... d) Os gases provenientes das evaporações são canalizados para o colector de escape ..............

11 – A son da : a) Indica a percentagem de CO que sai pelo escape ..................................................................... b) É sempre colocada depois do catalisador .................................................................................. c) Informa a UEC sobre a quantidade de O2 residual pelo colector de gases de escape ............... d) Informa a UEC do valor de .......................................................................................................

12 – Quais dos gases de escape são tratados num converso r catalítico de três v ias? a) Nox, CO, HC’s ............................................................................................................................. b) CO, CO2, H2O ................................................................................... .......................................... c) H2O, CO2, HC’s................................................................................... ......................................... d) CO2, NOx, CO .................................................................................... ..........................................

S.4


Pós-Teste

13 – A efi ciência de um conversor catalítico:  é de 1,5 ......................................................................................... a) É máxima quando o factor 

b) É máxima para temperaturas inferiores a 200ºC ........................................................................ c) É igual independentemente da temperatura de funcionamento do conversor catalítico ............ d) É máxima para temperaturas superiores a 450ºC ......................................................................

14 – Para Para reduzir as emissões d e gases poluentes a UEC do motor pode actuar: a) No sistema de alimentação do motor moto r......................................................................................... b) No conversor catalítico. .............................................................................................................. c) Na sonda  .................................................................................................................................. d) No carburador. ............................................................................................................................

15 – Num Num sis sistema tema EGR: a) Os gases de escape são sempre reenviados para o colector de admissão ............................... b) Uma parte dos gases de escape são reenviados para o colector de admissão, de modo a diminuir a temperatura máxima na câmara de combustão ............................................ c) Só funciona quando o regime é baixo e a carga do motor é pequena ....................................... d) Uma parte dos gases de escape são reenviados para o colector de admissão, de modo a aumentar a temperatura máxima na câmara de combustão ....................................................


S.5

Corrig enda e Tabela Tabela de Cotação do Pós-T Pós-Teste este

CORRIGENDA DO PÓS-TESTE

S.6

Nº DA QUESTÃ O

RESPOSTA CORRECTA

1

d)

2

c)

3

d)

4

c)

5

b)

6

c)

7

a)

8

d)

9

c)

10

b)

11

c)

12

a)

13

d)

14

a)

15

b)


A NEXOS ANEXOS

Exercícios Exe rcícios Prá Práticos ticos

EXERCÍCIOS PRÁTICOS

EXERCÍCIO EXERC ÍCIO N.º 1 - DIAGNÓSTICO DA REGULA REGULAÇÃO ÇÃO LAMBDA L AMBDA - REALIZAÇÃO DO DIAGNÓSTICO DA REGULAÇÃO LAMBDA, REALIZANDO AS TAREFAS INDICADAS EM SEGUIDA, TENDO EM CONT CONTA A OS CUIDADOS DE HIGIENE E SEGURANÇA. EQUIPAMENTO EQUIP AMENTO NECESSÁRIO - 1 VEÍCULO COM MOTOR EQUIPADO COM O SISTEMA DE REGULAÇÃO LAMBDA (SONDA LAMBDA) - MANUAL DO FABRICANTE DO VEÍCULO - 1 ELEVADOR - FERRAMENTAS DE (DES)APERTO - 1 MULTÍMETRO

TAREFAS TAREF AS A EXECUT EXECUTAR AR 1 – VERIFIQUE O CORRECTO FUNCIONAMENTO DOS SISTEMAS QUE INFLUENCIAM O COMPORTAMENTO DO MOTOR. SE ALGUM DOS SISTEMAS VERIFICADOS APRESENTAR UM FUNCIONAMENTO INCORRECTO, REALIZE A CORRECÇÃO DOS MESMOS. 2 – VERIFIQUE SE A REGULAÇÃO LAMBDA DO MOTOR É DEFICIENTE, UTILIZANDO O MULTÍMETRO. ELEVE O VEÍCULO NO ELEVADOR, SE NECESSÁRIO. 3 – EXECUTE O DIAGNÓSTICO DO FUNCIONAMENTO DA SONDA LAMBDA. SE O FUNCIONAMENTO DA SONDA LAMBDA FOR INCORRECTO, EFECTUE A SUA SUBSTITUIÇÃO. 4 – VERIFIQUE SE A UNIDADE DE COMANDO ELECTRÓNICA EFECTUA A REGULAÇÃO LAMBDA CORRECTA DO MOTOR. 5 – REALIZE A INSPECÇÃO DA CABLAGEM DO SISTEMA DE REGULAÇÃO LAMBDA, DE MODO A NÃO EXISTIR EXISTIR DESCONTINUIDADES ELÉCTRICAS, ELÉCTRICAS, UTILIZANDO O MULTíMETRO. MULTíMETRO.


A.1

Guia de Avaliação dos Exercícios Práticos

GUIA DE AV AVAL ALIAÇÃ IAÇÃO O DOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS

EXERCÍCIO PRÁTICO N.º 1: DIAGNÓSTI DIAGNÓSTICO CO DA REGULAÇÃ REGULAÇÃO O LAMBDA LA MBDA

TAREFAS A DESENVOLVER

GUIA DE NÍVEL DE AVALIAÇÃ AVAL IAÇÃO O EXECUÇÃO (PESOS)

1 – Verificação do correcto funcionamento do motor.

3

2 – Verificação da regulação lambda.

4

3 – Diagnóstico da sonda lamba.

5

4 – Verificação da resposta da unidade electrónica de comando.

5

5 – Verificação da cablagem.

3 TOTA L

A.2


20

331-01_11-02-23_Edicao3.0_SPB

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