AP Motor d12

TREINAMENTO CAMINHÕES FH / NH / FM Motor D12D

Conteúdo

Índice

Este guia de estudo refere-se ao treinamento de caminhões e é parte integrante de uma série de guias destinadas ao treinamento de serviço nos veículos com o sistema de gerenciamento eletrônico, denominado de EMS (Engine Management System). O objetivo básico deste guia é o de poder mostrar durante o treinamento o funcionamento e os principais componentes dos motores que equipam os veículos FH, NH e FM. Conhecendo o funcionamento, componentes e a sua localização, o mecatrônico terá plenas condições de apontar em qual componente deverá fazer uma minuciosa abordagem, de acordo com os os códigos códigos de falhas registrados ou sintomas apresentados. Este material é apenas conceitual e didático e não pode ser utilizado em substituição aos manuais e informações de serviços que contêm maiores dados técnicos e são atualizados periodicamente. Por favor, observe que o conteúdo deste guia pode estar sujeito a mudanças e alteração sem prévio aviso.

Introdução D12D...................................................03 Emissões.............................................................. 04 Identificação do Motor........................................... 05 Versões de Potência..............................................06 Localização de Componentes............................... 07 Cabeçote do Motor................................................ 08 Pontes de pressão das válvulas ........................... 09 Molas de Válvulas ................................................ 10 Junta do Cabeçote.................................................11 Camisa e Pistões...................................................12 Bloco do Motor.......................................................13 Cárter do Óleo do Motor.........................................14 Trocador de Calor e Tampa Tampa Lateral........................ 15 Sistema de Combustível........................................16 Cicuito do Sistema de Combustível .......................17 Carcaça do Filtro de Combustível .........................18 Unidade Injetora de Combustível e Componentes .......................................................19 Seção da Válvula ..................................................20 Classificação de Tolerância das Unidades Injetoras ................................................................21 Sistema de Combustível, Unidades Injetoras e Filtros ....................................................................22 Sistema EPG Regulador de Pressão dos Gases de Escape ..................................................23 Ventoinha do Arrefecimento do Motor (FC) ............24 Sensores do Motor D12D ......................................25

Local Training SC-20-211-P

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Motor D12D - Introdução - Introdução D12D O motor D12D é uma evolução do motor D12C. A principal característica do D12D em relação ao D12C em termos de potência, é a introdução de uma nova versão de 500 hp. Esta versão está equipada com o sistema chamado de Turbo Compound (TC). Nesta seção, as diferenças entre as versões do motor D12D de 340 a 460 hp serão descritas comparando-se em relação do motor D12C. A versão D12D 500 hp é descrita na seção “D12D Turbo Compound (TC)”. Este material é apenas conceitual e didático e descreve as características principais e o funcionamento do motor e não pode ser utilizado em substituição aos manuais e informações de serviços que contêm maiores dados técnicos e são atualizados periodicamente. Por favor, observe que o conteúdo deste guia pode estar sujeito a mudanças e alterações sem prévio aviso.


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Ano de Introdução

Motor D12D - Introdução - Emissões O motor D12D respeita a norma Euro 3, que regula os índices de emissão de poluentes na Europa. Isto é obrigatório para os motores à diesel de veículos médios e pesados, à partir de Outubro de 2001.Os requisitos cada vez mais exigentes para a redução dos índices de emissão de poluentes e substâncias perigosas dependem cada vez mais da precisão no comando e monitoramento da injeção de combustível. Este fator foi extremamente levado em consideração pela Volvo na introdução de seus motores à partir do ano de 2002. A primeira norma de controle de emissões dos gases de escape foi introduzida em 1982. A tabela mostra as diferentes normas por data de evolução, com o ano de introdução e os respectivos níveis fornecidos em gramas por kilowatthora. O Brasil segue a legislação da norma CONAMA, que se assemelha à norma Euro. Designação

Nox = Óxido nitroso PM = Partículas


HC = Hidrocarbonetos CO = Monóxido de carbono

4

00 000 0 * 2 D1 * A D1

ENGINE INFORMATION VOLVO TRUCK CORPORATION

E 11 9 1 9 0 4 4 0 2

24

031466

Ell*88/77*2001/27*1722 Ell*92/24*0014*00

0.62

ENGINE MODEL: D12D380 EC01 PROP. VERSION: D12 20463619 MAX TORQUE: 1850Nm RATED POWER: 380/279 hp/kW RATED POWER SPEED: 1800rpm DISPLACEMENT: 12.1 litre LOW IDLE:550-650 rpm INJECTOR TYPE: 2 EXTHAUS BRAKE: VEB JPN99

4 3 8 9 9 4 0 2

Motor D12D - Introdução - Identificação do Motor Para identificar o motor D12D existem as etiquetas fixadas na Unidade de Comando Eletrônico do motor e também uma marcação no lado esquerdo do bloco do motor. A identificação de onde o motor foi fabricado também está gravada no bloco, logo abaixo do número de série do motor, cujas iniciais são - A = Skövde, Suécia - E = Curitiba, Brasil - F = Flen, Suécia As etiquetas da Unidade de Controle Eletrônico contêm informações importantes sobre o motor, tais comoPotência do motor, número de série, tipo de freio motor VEB ou EPG, entre outros.


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Potência (kW) 375 350 325 300 275 250 225 200 175 150 125

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Rotação (rpm)

Torque (Nm) 2600 2400

Motor

5

2200

(rpm)

Torque (Nm)

(rpm)

340/250

1400-1800

1700

950-1400

1800

380/279

1450-1800

1850

1025-1400

1600

420/309

1500-1800

2000

1050-1450

1400

460/338

1500-1800

2200

1100-1450

500/368

1600-1800

2400

1000-1300

Potência (hp/kW)

2000

Rotação (rpm)

Motor D12D - Introdução - Versões de Potência

O motor D12D é um motor de 12 litros da Volvo desenvolvido para os caminhões FMNHFM 12, à partir de 2002. O motor estará disponível, à priori, para atender as normas Euro 2 e Euro 3 de emissão de poluentes e substituirá o motor D12C, que não será atualizado para atender a norma Euro 3 de emissão de poluentes. O motor D12D foi desenvolvido baseado no conceito do motor Volvo D12C. Tem um cabeçote único, árvore de cames montado no cabeçote, unidades injetoras e freio motor VEB (Volvo Engine Brake). O motor D12D existe em quatro versões de potências deferentes, todas elas com base no mesmo motor básico. A designação do motor D12D é descrita como segue

D 12 D 380

Diesel Cilindrada (litros em cm³) Geração do motor Variante (Potência em cv)


6

1

7

2 3 6

4 5

Motor D12D - Introdução - Localização de Componentes Várias modificações técnicas foram introduzidas durante a produção das versões de potência do 340, 380, 420 e 460 hp desde o motor D12A ao D12C e até ao D12D. Estas modificações estão descritas em maiores detalhes técnicos nas publicações de Manuais e Informações de Serviços da Volvo. Estaremos apresentando aqui, de forma didática e apenas ilustrativa as principais alterações com relação à -

1234567-

Cabeçote Junta Camisa e pistão Bloco do motor Cárter do óleo Trocador de calor e tampa lateral Unidades Injetoras


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4

1

2

26,5 0,4mm

3

4

Motor D12D - Introdução - Cabeçote do Motor O cabeçote do motor é de ferro fundido em uma única peça para fornecer um apoio estável à árvore de cames montado na parte superior. A árvore de cames é apoiada por sete mancais de aço, separáveis. Os mancais são fresados em conjunto e possuem numeração de 1 a 7, à partir da extremidade dianteira do motor. Os mancais são constituídos por bronzinas de aço substituíveis e possuem um revestimento de liga na curvatura interna. A função das bronzinas de encosto é para eliminar a folga axial do eixo de cames e deve ser posicionada no mancal 7. Várias modificações com relação ao cabeçote do motor D12C foram introduzidas - Várias modificações no molde de fundição - Bucha de cobre (1) da Unidade Injetora mais estreito para otimizar o fluxo de água ao redor da bucha e melhorar a refrigeração - Defletor de água (2) retirado para melhor direcionamento do fluxo da água - Alteração na altura da guia da válvula de escape - Novo tipo de bujões para limpeza (4) - Válvula e sede de válvula novas


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Motor D12D - Introdução - Pontes de pressão das válvulas Na produção dos motores D12 foram introduzidas pontes de pressão das válvulas sem guia (A). As pontes de pressão sem guia (A) não alteram o método de regulagem das válvulas; só não há mais a necessidade de equilibrar a ponte de pressão durante o processo de regulagem, como ocorria nas válvulas com ponte de pressão com guia (B). A folga das válvulas permanece inalterada. Nas válvulas de admissão, a ponte de pressão sem guia pode ser orientada nos dois sentidos. Consultar os Manuais e Informações de Serviço Volvo ao substituir a ponte de pressão.


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Motor D12D - Introdução - Molas de Válvulas Também foi introduzida na produção uma nova versão das molas de válvula. As novas molas podem ser utilizadas indiscriminadamente em pontes de pressão com ou sem guia. As pontes de pressão das válvulas e molas de válvula foram introduzidas em ocasiões diferentes. Para se poder distinguir as molas de válvula nova das versões antiga, as molas maiores da nova versão têm enrolamento para a esquerda, enquanto que as molas maiores da versão antiga têm enrolamento para a direita. As molas menores - mola interior das válvulas de escape- têm enrolamento para a esquerda na versão antiga, enquanto que na nova versão, têm enrolamento para a direita. A = enrolamento para a direita B = enrolamento para a esquerda Nota: Ao substituir molas de válvula, todas as molas debaixo da mesma ponte de pressão têm que ser substituídas. Molas de válvula de versões diferentes, quer antiga quer nova, não podem ser misturadas debaixo da mesma ponte de pressão!


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Motor D12D - Introdução - Junta do Cabeçote À partir do motor D12D, foi introduzido um novo tipo de junta que também é adequada para os motores D12A e D12C. A junta do cabeçote é feita de aço comum e possui agregado em seu material vedantes de borracha vulcanizada para vedar a água de arrefecimento e o óleo do motor das galerias do cabeçote e do bloco do motor.


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Motor D12D - Introdução - Camisa e Pistões As camisas sofreram uma alteração em relação aos motores D12 anteriores. Agora, a parte superior do colarinho da camisa foi alterada. O anel de vedação de borracha EPDM superior da camisa (de cor preta) foi movido mais para cima, sendo posicionado agora logo abaixo do colarinho. Assim dessa forma, aumentou o espaço para a circulação do líquido de arrefecimento, melhorando a refrigeração na parede superior da camisa, próxima à câmara de explosão. A camisa no bloco agora é apoiada circularmente pelo colarinho da camisa. A cavilha do anel superior de compressão do pistão foi ligeiramente alterada para uma posição mais abaixo, se comparado aos pistões do motor D12 anteriores. Isso é válido tanto para pistões articulados como para pistões de alumínio. As camisas do motor seguem o mesmo conceito das camisas úmidas.


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Motor D12D - Introdução - Bloco do Motor O bloco do motor sofreu diversas modificações no molde de fundição onde foram acrescentados vários furos roscados para aparafusar apoios laterais no bloco, assim como foram introduzidas nervuras de reforço. Os defletores com orifícios controlados (1) no bloco do motor e no cabeçote, aumentaram o fluxo do líquido de arrefecimento para a parte traseira do motor. A seção traseira do bloco (2) também foi alterada para os motores com Turbo Compound (TC).

Atenção! O furo (3) na face de montagem do suporte do filtro do óleo deve ser bloqueado nos blocos de motores D12D com potências de 340, 380, 420 e 460 hp.


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2 3 Motor D12D - Introdução - Cárter do Óleo do Motor O Cárter do óleo do motor é moldado em plástico e se fizermos um corte transversal (1) no bloco do motor, poderemos observar que a junta é constituída de uma tira de borracha de uma única peça instalada na ranhura existente na face superior do cárter. Para que a junta garanta o isolamento necessário entre o bloco e o cárter, evitando assim a fuga de óleo, o cárter possui 18 parafusos com mola (2). O bujão de escoamento do óleo (3) está situado em um reforço de aço integrado ao cárter.


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A

Motor D12D - Introdução - Trocador de Calor e Tampa Lateral A capacidade do trocador de calor do óleo do motor foi aumentada através do aumento do número de discos, passando de seis para sete, o que resulta em uma profundidade maior (A) do trocador. A tampa lateral também foi alterada. A nova tampa lateral não deve ser utilizada em motores D12 anteriores, visto que causa a diminuição do fluxo do líquido de arrefecimento pelo trocador. A nova tampa tem uma camada externa suave porque as ranhuras de reforço foram inseridas na posição interna da tampa.


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Motor D12D - Introdução - Sistema de Combustível Aqui são mostrados os principais componentes do sistema de alimentação de combustível, assim como as tubulações e galerias existentes. A bomba de alimentação do combustível (1) succiona o combustível pelo filtro pescador, localizado no interior do tanque de combustível (2). O combustível segue então para o suporte do filtro (3), passando pela válvula anti-retorno (não mostrado na figura) e seguindo diretamente ao pré-filtro (4). Do pré-filtro, o combustível segue diretamente ao tubo em U de refrigeração da Unidade de Comando Eletrônico do motor (5) e, em seguida, para a válvula reguladora de pressão (6) no seu lado de descarga do combustível do cabeçote e seguindo diretamente para o lado de sucção da bomba de alimentação. Da bomba de alimentação, o combustível é recalcado para o suporte do filtro do combustível e pelo filtro principal (7), seguindo para a galeria usinada (8) no cabeçote do motor, a qual é responsável pela alimentação das unidades injetoras (9). A válvula reguladora de pressão (10) controla a pressão de alimentação e o combustível de retorno é levado para o lado de sucção da bomba. Foram introduzidos nos sistema de gerenciamento do motor (EMS) novos sensores e funções que são descritos na seção “EMS”.


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Motor D12D - Introdução - Cicuito do Sistema de Combustível São descritos de forma esquemática na figura o fluxo de combustível e o funcionamento das válvulas. A sucção de combustível está representada de cor claro e a pressão de alimentação de vermelho escuro. O tubo de retorno de combustível ao tanque está representado na figura pela cor vermelho claro e branco. Se há ar no sistema, será purgado automáticamente.


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Motor D12D - Introdução - Carcaça do Filtro de Combustível Um novo tipo de filtro de combustível foi introduzido no motor D9A, que é o mesmo para o motor D12D, com uma bomba elétrica (1) incorporada para ser utilizada na drenagem da água e purga do ar do combustível. Na bomba, a válvula de retenção (2) incorporada evita que o combustível volte para o tanque quando o motor é desligado. A válvula de escoamento (3) é para a linha de retorno ao tanque. O sensor de pressão de combustível (5) está montado abaixo da tampa de proteção elétrica (4). O nípel (6) é utilizado para drenagem do combustível. Há dois filtros de combustível, sendo o filtro principal (7) e o pré-filtro (8). O separador de água (9) consiste em válvula de drenagem (10) e o sensor de nível (11). Uma descrição mais detalhada do funcionamento pode ser encontrada na seção escoamento de combustível.


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A

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B

C

Motor D12D - Introdução - Unidade Injetora de Combustível e Componentes As unidades injetoras de combustível são do tipo E1 e são as mesmas unidades injetoras desenvolvidas para os motores D12D. As unidades injetoras do tipo E1 diferem significativamente na forma das unidades injetoras anteriores do tipo Lucas (Delphi) e Bosch. Um acoplamento do tipo engate rápido (1) foi introduzido para a conexão elétrica. Exatamente como as unidades injetoras anteriores, as unidades injetoras do tipo E1 consistem em três peças principais - Seção da bomba, A - Seção da válvula, B - Seção do injetor, C


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Motor D12D - Introdução - Seção da Válvula A maior diferença interna está nas peças da válvula, com o cone da válvula (1) e a válvula solenóide de comando (2) localizados dentro do corpo da Unidade Injetora. A vantagem desse tipo de construção está na redução do tamanho da unidade injetora e partes móveis internas mais leves, tendo como conseqüência uma resposta de injeção mais rápida devido às distâncias menores das galerias e canais internos.


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Motor D12D - Introdução - Classificação de Tolerância das Unidades Injetoras As unidades injetoras do tipo E1 são fabricadas de acordo com a classificação de tolerância. Ao substituir uma ou mais unidade injetora, uma ação chamada "Ajuste dos Injetores" (Injector Trim) deverá ser executado via ferramenta VCADS Pro. O valor do ajuste é indicado por um código na superfície da conexão elétrica da unidade injetora. O valor de ajuste da nova unidade injetora deverá, então, ser digitado através de programação de parâmetros no VCADS Pro e só precisa ser efetuado para o respectivo cilindro onde a unidade injetora foi substituída.


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A

B

Motor D12D - Introdução - Sistema de Combustível, Unidades Injetoras e Filtros A carcaça do filtro de combustível e as unidades injetoras são novas para o motor D12D em comparação ao D12C. Estes componentes idênticos aos motores D9A. A nova carcaça do filtro de combustível tem um filtro principal, um pré-filtro com separador de água, uma válvula anti-retorno para a linha de sucção do tanque, sensor de pressão do combustível e uma bomba elétrica para drenagem da água e purga do ar do combustível. Algumas versões de potência estão equipadas com unidades injetoras Delphi, tipo E1.


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Motor D12D - Introdução - Sistema EPG Regulador de Pressão dos Gases de Escape O sistema EPG - Regulador de Pressão dos Gases de Escape caracteriza-se por ser semelhante ao já usado nos motores D12. Entretanto, agora foi introduzido uma nova válvula para controlar a pressão do ar do sistema pneumático para o pistão do sistema EPG. Existe também, como opcional, outra válvula chamada de Válvula AVU (Air Valve Unit) ou Unidade da Válvula de ar que trabalha recebendo impulsos do tipo PWM (Pulse Width Modulated) ou Pulso de Comprimento Modulado. Esse tipo de válvula controla constantemente a pressão para o pistão do sistema EPG variando entre 2.0 à 7,5 bar, de acordo com a necessidade do freio motor naquele instante. Como exemplo, esse sistema pode ser utilizado ao conduzir o veículo com sistema de velocidade limitada. A válvula está montada no lado esquerdo do motor. Informações adicionais poderão ser encontradas em “Sistema de Freios Conjugados”.


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Motor D12D - Introdução - Ventoinha do Arrefecimento do Motor (FC) Um novo tipo de ventoinha de arrefecimento do motor foi introduzido para o motor D12D, além das demais alterações no cabeçote e no bloco do motor já vistas anteriormente. A ventoinha de arrefecimento para o motor D12D é do tipo viscoso (ventoinha de fricção com óleo de silicone como líquido transmissor de potência), com funções de ligar e desligar eletronicamente através de uma válvula solenóide incorporada. A vantagem em relação a uma válvula de metal composto que era utilizada anteriormente pela Volvo é que a ventoinha pode ser utilizada de forma mais eficiente, o que resulta em um menor consumo de combustível. A válvula solenóide está localizada no interior da ventoinha (A). Os sinais de controle vêm da Unidade de Controle Eletrônico do motor através de um conector (B).


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Motor D12D - Introdução - Sensores do motor D12D Cada Unidade de Controle Eletrônico recebe vários sinais elétricos de diferentes sensores. Por exemplo, a Unidade de Controle Eletrônico do motor recebe informações a respeito das rotações do motor a partir de um sensor. O sinal é enviado via data link, onde é disponibilizado na rede para a Unidade de Controle que necessitar dessa informação. A unidade de controle eletrônico do motor possui sensores integrados para temperatura interna da Unidade e da pressão atmosférica. A figura apresenta os outros sensores que enviam informações à Unidade de Controle Eletrônico do motor: 1- Pressão do óleo no cárter 2- Velocidade da ventoinha 3- Nível do Líquido de Arrefecimento do motor 4- Sinal de Posição do eixo de cames 5- Temperatura e pressão do óleo do motor 6- Temperatura e pressão do ar no turbocompressor (no coletor de admissão) 7- Temperatura do ar de entrada no filtro e indicador de restrição do filtro 8- Temperatura do líquido de arrefecimento 9- Rotação e posição do volante do motor 10- Pressão do combustível 11- Presença de água no combustível 12- Nível do óleo do cárter


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