15 de Março de 2019
O conceito de caimentos de combustível, e como uma ECU utiliza caimentos de combustível para manter um equilíbrio estequiométrico entre combustível e ar em motores a gasolina está provavelmente entre os aspectos menos compreendidos dos actuais motores e sistemas de gestão de combustível modernos. Contudo, o processo de aparar a mistura ar/combustível para maximizar a potência e, ao mesmo tempo, poupar combustível e minimizar as emissões é relativamente simples, desde que o assunto seja abordado de uma forma lógica. Neste artigo, discutiremos brevemente o que são aparas de combustível, porque são necessárias, e como utilizar aparas de combustível como auxiliares de diagnóstico, começando com esta pergunta-
O que são aparas de combustível?
Quando um motor a gasolina funciona com uma mistura estequiométrica ar/combustível (14,7 partes de ar para 1 parte de combustível), todo o combustível é queimado utilizando todo o ar disponível. No entanto, como todos os motores a gasolina requerem mais (ou menos) combustível à medida que a carga sobre eles muda, o equilíbrio entre ar e combustível deve necessariamente mudar para se adaptar às mudanças na procura de combustível. Assim, em termos simples, as guarnições de combustível são os ajustes contínuos que uma ECU faz às estratégias de entrega de combustível para manter a mistura ar/combustível tão próxima do ponto estequiométrico (também conhecido como Lambda = 1) como possivelmente pode em toda a gama de funcionamento do motor.
Na prática, a ECU gere dois tipos diferentes de guarnições de combustível, os quais sãoing-
Guarnições de combustível de curto prazo (STFT)
Guarnições de combustível de curto prazo ocorrem como resultado directo de alterações no teor de oxigénio do fluxo de escape. A corrente de escape é monitorizada por um sensor de oxigénio a montante do conversor catalítico, e a voltagem do sinal que gera é directamente proporcional ao conteúdo de oxigénio da corrente de escape. Durante o funcionamento normal do veículo, e desde que o sensor de oxigénio esteja em funcionamento em circuito fechado, a ECU reagirá a alterações na composição da corrente de escape quase instantaneamente, daí o termo, “corte de combustível a curto prazo”, e fá-lo-á várias vezes por segundo.
Deve notar-se que na maioria das aplicações, a tensão do sinal varia de cerca de 0,2 volts, a cerca de 0,9 volts, que a ECU interpreta como alterações no teor de oxigénio da corrente de escape. Dependendo do valor da tensão do sinal, a ECU alterará a largura do impulso dos injectores para adicionar combustível à mistura ar/combustível, ou alterar a largura do impulso do injector para subtrair combustível da mistura ar/combustível, e é este processo de adaptação da largura do impulso do injector que é conhecido como guarnições de combustível.
Como uma questão prática, uma tensão do sinal de 0,45 representa uma mistura ar/combustível que está no, ou próximo do valor estequiométrico, e as tensões do sinal acima ou abaixo deste valor representam ou uma mistura rica, ou uma mistura pobre. Note-se que os sensores de oxigénio podem meramente indicar se a mistura ar/combustível é pobre ou rica: estes sensores não podem medir a composição real do fluxo de escape da forma que os sensores de relação ar/combustível são capazes de fazer.
NOTE : Em algumas aplicações, sobretudo em alguns produtos GM, os sensores de oxigénio são electricamente opostos, o que significa que uma baixa tensão de sinal indica uma mistura rica, ao contrário da mistura pobre que indicaria na maioria das outras aplicações.
Antes de combustível de longo prazo
Antes de combustível de longo prazo são medidos em intervalos de tempo mais longos por sensores de oxigénio -, ou sensores de relação de combustível aéreo a jusante do conversor catalítico, e na prática, as tensões de sinal que estes sensores geram não estão directamente implicadas nas estratégias de fornecimento de combustível, embora haja algumas excepções a esta regra.
O objectivo principal dos sensores de oxigénio a jusante é monitorizar a eficiência do conversor catalítico, o que é realizado através da ECU comparando a sua tensão de sinal com a do sensor de oxigénio a montante. Mais concretamente, o padrão de alterações na tensão do sinal do sensor de oxigénio a jusante é comparado com o padrão de alterações na tensão do sinal do sensor de oxigénio a montante, e com base nas diferenças ou semelhanças entre os padrões de tensão do sinal, a ECU calcula um valor de eficiência para o conversor catalítico.
Num sistema de gestão do motor totalmente funcional, a tensão do sinal do sensor a montante flutua rapidamente como resultado de alterações que ocorrem na composição do fluxo de escape. No entanto, a tensão do sinal do sensor a jusante deve permanecer bastante constante em torno do ponto médio da gama de tensão que se aplica a esse sensor, desde que a eficiência dos conversores catalíticos seja de cerca de 75% ou superior.
Assim, na ausência de falhas, falhas, ou avarias que possam afectar os caimentos de combustível, os valores dos caimentos de combustível a longo prazo representam uma média dos caimentos/adaptações que a ECU tinha efectuado para corrigir a mistura ar/combustível medida ao longo de um período de tempo pré-determinado.
Como interpretar os dados de guarnições de combustível
Para os fins deste artigo, assumiremos que todos os sensores de oxigénio -, ou de relação ar/combustível funcionam da mesma forma, no sentido de que uma baixa voltagem de sinal indica uma mistura pobre, e que inversamente, uma alta voltagem de sinal indica uma mistura rica. Assumiremos também que o motor está em boas condições mecânicas, que não há fugas de vácuo no motor, que não há fugas de escape a montante dos sensores de oxigénio.
Se ligar uma ferramenta de varrimento a um veículo deste tipo, tanto os dados de corte de combustível a curto como a longo prazo serão apresentados como percentagens. Idealmente, ambos os valores devem estar em, ou perto de 0%, quando o motor está a funcionar a uma velocidade constante, tal como quando está em marcha lenta. No entanto, em alguns casos, o valor apresentado para os acabamentos de combustível a longo prazo pode ser de 6 a 8% (dependendo da aplicação) e pode ser um número negativo ou positivo. Então, o que significa isto? Vejamos primeiro os números positivos-
Valores positivos de guarnições de combustível
Se o valor exibido de guarnições de combustível for um número positivo, significa que a ECU está a aumentar a largura do impulso do injector para adicionar combustível à mistura ar/combustível para enriquecer a mistura, porque os dados de entrada que está a receber dizem-lhe que a mistura é demasiado pobre.
Valores de corte de combustível negativos
Se o valor de corte de combustível apresentado for um número negativo, significa que a ECU está a diminuir a largura do impulso do injector para subtrair o combustível da mistura ar/combustível a fim de aumentar a mistura ar/combustível porque os dados de entrada que está a receber dizem-lhe que a mistura é demasiado rica.
NOTE: Algumas ferramentas de varrimento podem exibir guarnições de combustível como Lambda = X, onde “X” pode ser um número maior ou menor que “1”, com “1” representando uma mistura estequiométrica ar/combustível. Como regra geral, números superiores a “1” indicam uma mistura pobre, e números inferiores a “1” indicam uma mistura rica.
TIP: Tenha em mente que os valores dos caimentos de combustível só são fiáveis se se souber que os sensores de oxigénio -, ou de relação ar/combustível estão totalmente funcionais e em funcionamento em circuito fechado, e que não há códigos de medição de ar/combustível ou relacionados com a ignição armazenados. No entanto, mesmo que se saiba que os sensores são bons, pode acontecer que os valores dos caimentos de combustível exibidos estejam desligados em até 20% ou mais; isto pode ser o resultado de um mau funcionamento, ou, pode ser o resultado de alguém ter eliminado recentemente todos os códigos de falha. A eliminação dos códigos de falha tem o efeito de apagar também os dados armazenados dos acabamentos de combustível, e a ECU geralmente requer pelo menos alguns ciclos de condução para reaprender como adaptar estratégias de fornecimento de combustível.
Então, quais devem ser os valores dos acabamentos de combustível?
Embora os valores dos acabamentos de combustível de 0% sejam ideais, não existe um motor perfeito, o que significa que, na prática, atingir os valores dos acabamentos de combustível de 0% torna-se progressivamente mais difícil à medida que um motor envelhece. No entanto, embora o desgaste justo dos motores seja inevitável e as ECU modernas sejam programadas para compensar o aumento das taxas de consumo de petróleo, a perda de sensibilidade dos sensores e outros factores que afectam os caimentos de combustível, as ECU’s têm uma capacidade limitada para compensar alguns factores, portanto, tenha em mente o seguinte ao interpretar os valores de corte de combustível-
Valores de corte de combustível de curto prazo
Assumindo que o motor está em excelentes condições mecânicas, e que todos os sensores implicados na medição tanto do ar de admissão como do combustível, os valores de corte de combustível de curto prazo devem geralmente estar entre 10% positivos, e 10% negativos quando o motor está a funcionar a uma velocidade constante. Note-se, no entanto, que uma vez que alterações súbitas na velocidade do motor podem causar flutuações selvagens nos valores de corte de combustível a curto prazo, todos os valores de corte de combustível devem ser tomados a um mínimo de três velocidades constantes do motor, estando estas ao ralenti, a cerca de 2500 RPM, e a cerca de 3500 RPM. Note-se também que os valores dos acabamentos de combustível só devem ser tomados quando o motor tiver estado a funcionar às velocidades acima indicadas durante pelo menos 30 segundos.
Valores de acabamentos de combustível de longo prazo
Idealmente, os acabamentos de combustível de longo prazo devem ser tomados a, ou perto de 0% quando o motor estiver a funcionar a uma velocidade constante. No entanto, enquanto as alterações à velocidade do motor irão (e devem) produzir alterações no valor de corte de combustível a longo prazo, este valor deve regressar a um ponto próximo de 0% quando a velocidade do motor se mantiver estável. Note-se que se os valores de longo prazo do corte de combustível flutuarem num padrão semelhante às flutuações dos valores de curto prazo do corte de combustível suspeitarem de um conversor catalítico defeituoso.
Não obstante, como regra geral, os valores de longo prazo do corte de combustível que oscilam em torno da marca de 5 a 8% – seja negativo ou positivo – não são necessariamente indicativos de um problema. Contudo, quando os caimentos de combustível a longo prazo excedem cerca de 10% ou mais para cada lado de 0%, existe um problema que precisa de ser investigado, mas note-se que os códigos que indicam condições de funcionamento ricas ou magras só serão geralmente definidos quando o desvio atingir cerca de 25% ou mais.
Valores de caimento de combustível a longo prazo, por outro lado, muitas vezes divergem até 10% para cada lado de 0% quando o motor está a funcionar a uma velocidade constante, o que não indica necessariamente um problema. Contudo, uma vez que o desvio atinge cerca de 25% com o motor a funcionar a uma velocidade constante, há um problema que será quase sempre indicado por um código de problemas de funcionamento rico ou magro.
Como utilizar os valores de corte de combustível como auxiliares de diagnóstico
Como foi dito noutro lugar, os valores de corte de combustível que se desviam em alguns por cento do 0% ideal não são necessariamente indicativos de problemas graves. No entanto, os valores dos acabamentos de combustível (tanto longos como curtos) que variam de pequenos desvios a cerca de 25% de cada lado de 0% são certamente dignos de atenção, mesmo que não tenham sido estabelecidos códigos como resultado do desvio.
Below são algumas dicas e truques para diagnosticar as falhas / defeitos / falhas / avarias / avarias mais comuns que causam misturas de ar/combustível magro que resultam em altos valores positivos de corte de combustível-
- Fugas de vácuo pequenas; se tanto os valores de corte de combustível a curto como a longo prazo forem superiores a cerca de 10% com o motor ao ralenti, aumentar a velocidade do motor para cerca de 2000 RPM durante cerca de 30 segundos ou assim. Se os valores dos caimentos de combustível voltarem a um nível mais normal após este tempo, há uma pequena fuga de vácuo cujos efeitos são reduzidos ou eliminados a velocidades elevadas do motor.
- Pressão de combustível inadequada; testar a pressão do combustível com um manómetro de combustível dedicado
- Injectores de combustível registados ou sujos; testar o funcionamento dos injectores realizando um padrão de pulverização e teste de volume
- Marginalmente defeituoso de oxigénio -, ou sensor(es) de relação ar/combustível; os sensores perdem alguma sensibilidade após uso prolongado, ou os sensores podem ficar presos na leitura das condições de inclinação em resultado de não reagirem aos sinais de comutação da ECU, ou podem ser lentos a responder aos sinais de comutação
Sensores MAF defeituosos podem sobreavaliar o volume de ar que passa por cima deles, causando assim condições de funcionamento magro
Below são algumas dicas e truques para diagnosticar as falhas / defeitos / falhas / avarias mais comuns que causam misturas ricas de ar/combustível que resultam em altos valores negativos de corte de combustível-
- Pressão excessiva de combustível; testar a pressão do combustível com um manómetro de pressão de combustível dedicado
- Injectores de combustível com fuga; testar o funcionamento do injector realizando um teste de padrão e volume de pulverização
- Sensores MAF defeituosos podem reportar o volume de ar que passa por cima deles, causando assim ricas condições de funcionamento
- Fugas de escape; reparar todas as fugas encontradas, uma vez que os gases de escape contaminam o ar ambiente que os sensores de oxigénio utilizam para fins de referência
- Perda de alguma compressão em um ou mais cilindros; a perda de compressão causa combustão pobre ou incompleta, o que resulta em hidrocarbonetos não queimados “enganando” os sensores de oxigénio para reportar uma mistura rica
- Marginal de falha de ignição; nem todos os erros de ignição são suficientemente maus para definir um código de erro de ignição, por isso verifique ou substitua velas de ignição suspeitas, e verifique o funcionamento de todas as bobinas de ignição com um osciloscópio
- Sensor(es) de oxigénio ou de ar/combustível com defeito marginal; os sensores podem ficar presos na leitura de condições ricas em leitura como resultado de não reagirem aos sinais de comutação da ECU, ou podem ser lentos a responder aos sinais de comutação
Conclusão
Se os valores de corte de combustível forem interpretados correctamente e as suas implicações forem compreendidas, oferecem a um técnico uma forma quase infalível de diagnosticar problemas e questões que de outra forma podem levar horas a diagnosticar. De facto, os valores dos acabamentos de combustível oferecem conhecimentos sobre o estado geral do motor e do sistema de combustível de formas que poucos outros métodos de diagnóstico podem corresponder, pelo que os utilize em seu benefício.