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CENTRO PAULA SOUZA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

SANTO ANDRÉ

Tecnologia em Eletrônica Automotiva

VINÍCIUS GARCIA DUARTE

DOWNSIZING DO MOTOR DIESEL

San to André – São Pau lo

2014

VINÍCIUS GARCIA DUARTE

DOWNSIZING DO MOTOR DIESEL

M o n o g r a f i a a p r e s e n t a d a a o C u r s o d e

g r a d u a ç ã o e m T e c n o l o g i a E l e t r ô n i c a

A u t o m o t i v a d a F A T E C S a n t o A n d r é ,

c o m o r e q u i s i t o p a r c i a l p a r a c o n c l u s ã o

d o c u r s o d e T e c n o l o g i a e m E l e t r ô n i c a

A u t o m o t i v a .

O r i e n t a d o r : P r o f . M s c . C l e b e r W i l l i a m G o m e s

C o o r i e n t a d o r : P r o f . W a g n e r M a s s a r o p e

San to André – São Pau lo

2014

Duarte, Vinícius Garcia Downsizing do motor Diesel – Vinícius Garcia. – Santo André, 2014. – 80f.: il Trabalho de conclusão de curso – FATEC - Santo André. Curso de Eletrônica Automotiva, 2014. Orientador: Prof. Msc Cleber Willian Gomes Coorientador: Prof. Wagner Massarope 1. Motor de combustão interna. 2. Ciclo Diesel. 3. Redução de

emissões. 4. Evolução do motor Diesel. 5. Motores Scania. 6.

Downsizing do motor Diesel.

AGRADECIMENTOS

Pr ime i ramente a Deus , po is sem E le nada sou e nunca

a lcançar ia nada das m inhas mãos . À m inha famí l ia também,

inc lu indo minha no iva , seus pa is e também aos amigos e

p ro fessores da FATEC Santo André que jun tos me apo ia ram para

não desan imar nes tes anos de curso e na rea l i zação des te

t raba lho de conc lusão .

Jun tamente os meus agradec imentos aos co laboradores da

Scan ia pe lo g rande apo io e d ispos ição pa ra a judar . Em espec ia l

meus agradec imentos à ges to ra de p rodu tos , por ceder um d isco

r íg ido con tendo in fo rmações an t igas e recen tes dos p rodu tos da

Scan ia , que fo i de g rande va l ia para a rea l i zação des te t raba lho ,

também aos demais co laboradores do depar tamento de engenhar ia

do p rodu to , he lp desk no apo io às pesqu isas de in fo rmações

técn icas dos motores . E por ú l t imo aos ins t ru to res do Scan ia

Academy, que com grande d ispos ição e boa von tade

d ispon ib i l i za ram de tempo l i v re para encont ros para t i ra r dúv idas

e dar exp l i cações .

“Não bas ta admi ra r a be leza de um j a rd im sem te r que ac red i ta r que há fadas escond idas ne le?”

Doug las Adams

RESUMO

Gradat ivamente , o motor d iese l fo i submet ido a passar por

g randes mod i f i cações na sua es t ru tu ra , e fu tu ramente em sua

p rogramação, para a tender às r igorosas le is de emissões que

começaram a lhe in f l i g i r a par t i r do f im da década de 1980 no

Bras i l , consequentemente para benef í c io da sua u t i l i zação , o

motor D iese l evo lu iu não só na m e lhor ia e con t ro le das emissões

mas também no seu desempenho , economia e capac idade , dando

ao mesmo, ma is va lo r i zação no mercado , e to rnado -o ma is

compet i t i vo em re lação ao seu concor ren te , conhec ido por motor

c ic lo Ot to . Por ques tões econômicas e de leg is lação , o motor

d iese l não é fabr icado em veícu los de passe io no Bras i l , mas em

compensação é la rgamente u t i l i zado no se to r de t ranspor te

comerc ia l , rodov iá r io , agr íco la , e tc . E tendo que cumpr i r com as

regu la r i zações de emissões de po luen tes na a tmos fe ra por me io

das reso luções do Conse lho Nac iona l do Me io Ambien te –

CONAMA, tendo evo lu ído com a c r iação do Programa de Cont ro le

de Po lu i ção do Ar por ve ícu los Au tomotores – PROCONVE, em

1986, ob teve g rande i nves t imento no desenvo lv imento dos novos

motores que com o passar do tempo , aumentou sua econ omia ,

sendo poss íve l também ganh ar ma io r po tênc ia e to rque em

ro tações a inda ma is ba ixas . Embora , o motor d iese l com

rend imento de aprox imadam ente 40%, sempre se apresen tou

super io r ao motor O t to , que por sua vez , possu i um rend imento de

cerca de 25%, e les não são comerc ia l i zados na mesma proporção

por causa do a l to cus to do motor d iese l , po is es te possu i peças

ma io res e ma is robus tas para supor ta r sua a l ta taxa de

compressão , e a inda a té pouco tempo a t rás , e le e ra mu i to ma is

po luen te que o motor a gaso l ina , a tua lmente , podemos d izer o

con t rá r io . Nes te t raba lho , daremos foco na evo lução do motor

Scan ia onze l i t ros que abr angeu p ra t i camente toda a h is tó r ia d o

fabr ican te no Bras i l a té o Euro 5 em 2012 , e evo lu indo com o

motor t reze l i t ros para a tender as normas do Euro 6 na Europa .

Palavras -chave: Moto r de combus tão in te rna . C ic lo d iese l .

Redução de emissões . Evo lução do motor d iese l . Motores Scan ia .

Downs iz ing do motor D iese l .

ABSTRACT

Gradua l l y , d iese l eng ine was ob l iged to undergo ma jo r changes in

i t s s t ruc tu re and herea f te r in i t s p rogramming , to meet s t r i c t

emiss ions laws tha t began to in f l i c t f rom the end o f the 1980s in

Braz i l , the re fo re fo r the benef i t o f i t s use, the d iese l eng ine has

been improved no t on ly in improvement and con t ro l emiss ions , bu t

a lso in per fo rmance, economy and ab i l i t y , mak ing i t more a t rac t i ve

in the marke t and become more compet i t i ve i f compared to i t s

compet i to r , the Ot to cyc le eng ine . For economic and leg is la t i ve

i ssues , the d iese l eng ine i s no t manufac tu red in passenger

veh ic les in Braz i l , bu t in re tu rn i s la rge ly used in the commerc ia l

road t ranspor t , agr icu l tu re , indus t ry , e tc . And they a re under the

regu la t ion o f emiss ions o f gases in to the a tmosphere th rough the

reso lu t ions o f Conse lho Nac iona l do Me io Ambien te – CONAMA,

hav ing evo lved w i th the c rea t ion o f the Programa de Cont ro le de

Po lu ição do Ar por ve ícu los Au tomotores – PROCONVE, in 1986 ,

ob ta ined cons iderab le inves tment in the deve lopment o f new

eng ines tha t over t ime inc reased i t s economy and can a lso be

poss ib le to ga in more power and to rque a t even lower ro ta t ions .

A l though , d iese l eng ine w i th a p rogress o f approx imate ly 40% ,

a lways appeared be t te r than the Ot to eng ine , never the less

represen ts o f 25%, they a re no t marke ted in the same propor t i on

because o f the h igh cos t o f d iese l eng ine as th is has b igger p ieces

and s t ronger ones to suppor t i t s h igh compress ion ra t io , and

moreover , even recen t ly i t p roduced more po l lu t i on than gaso l ine

eng ine , nowadays , we can say oppos i te . In th is work , we w i l l f ocus

on the evo lu t ion o f the eng ine Scan ia e leven l i t e rs tha t covered

v i r tua l l y the en t i re h is to ry o f the car maker in Braz i l un t i l t he Euro

5 in 2012 and p ick ing up w i th the th i r teen l i t e r s eng ine to comply

w i th the Euro 6 s tandards in Europe .

Keywords : In te rna l combus t ion eng ine . D iese l cyc le . Reduc ing

emiss ions . Evo lu t ion o f the D iese l eng ine . Scan ia eng ines .

Downs iz ing o f the d iese l eng ine .

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Esquema de máqu ina té rm ica 21

F igura 2 – Moto r de combus tão in te rna 22

F igura 3 – PMS e PMI 22

F igura 4 – Nomenc la tu ra de um motor a l te rna t i vo D iese l 23

F igura 5 – C ic los do motor qua t ro tempos 24

F igura 6 – C i l i nd rada un i tá r ia 27

F igura 7 – Bomba in je to ra mecân ica em l inha 29

F igura 8 – Des locamento do p is tão da bomba in je to ra 30

F igura 9 – Governador mecân ico 31

F igura 10 – Turbocompressor 34

F igura 11 – I n te rcoo le r 35

F igura 12 – Módu lo EDC 37

F igura 13 – Bomba in je to ra do s is tema EDC 37

F igura 14 – Governador e le t romagnét ico 38

F igura 15 – Peças do S is tema Scan ia PDE 38

F igura 16 – Un idade in je to ra do S is tema Scan ia PDE 40

F igura 17 – Func ionamento do S is tema Scan ia PDE 40

F igura 18 – S is tema HPI 43

F igura 19 – Esquema de func ionamento do s is tema SCR 45

Figura 20 – Esquema de func ionamento do s is tema EGR 46

F igura 21 – Turbocompressor VGT 47

F igura 22 – S is tema XPI 48

F igura 23 – I n je to r XPI 49

F igura 24 – S is tema de d iagnose SD2 59

F igura 25 – S is tema de d iagnose SDP3 64

LISTA DE TABELAS

Tabe la 1 – Nomenc la tu ra de um motor a l te rna t i vo D iese l 23

Tabe la 2 – Moto res lançados no in íc io da p rodução da Scan ia no Bras i l

52

Tabe la 3 – Moto res lançados na fase um do PROCONVE _1 55

Tabe la 4 – Moto res lançados na fase um do PROCONVE _2 56

Tabe la 5 – Comparação en t re motores na fase um do PROCONVE

56

Tabe la 6 – L im i tes de emissões da fase do is do PROCONVE 57

Tabe la 7 – Moto r lançado na fase do is do PROCONVE 57

Tabe la 8 – L im i tes de emissões da fase t rês do PROCONVE 58

Tabe la 9 – Moto res lançados na fase t rês do PROCONVE 60

Tabe la 10 – L im i tes de emissões da fase qua t ro do PROCONVE

60

Tabe la 11 – Compara t i vo en t re os s is temas Scan ia HPI e PDE 61

Tabe la 12 – Motor lançado na fase qua t ro do PROCONVE 62

Tabe la 13 – L im i tes de emissões da fase c inco do PROCONVE 63

Tabe la 14 – Motores lançados na fase c inco do PROCONVE 63

Tabe la 15 – L im i tes de emissões da fase se is do PROCONVE 64

Tabe la 16 – L im i tes de emissões da fase se te do PROCONVE 65

Tabe la 17 – Motores lançados na fase se te do PROCONVE 66

Tabe la 18 – L im i tes de emissões do Euro se is na Europa 67

Tabe la 19 – Motores lançados n o Euro se is na Europa 68

Tabe la 20 – Compara t i vo para demons t ração do dows iz ing_1 73



LISTA DE GRÁFICOS

Gráf ico 1 – C ic lo D iese l 25

Grá f i co 2 – C ic lo D iese l com tu rbocompressor 34

Grá f i co 3 – C ic lo D iese l com tu rbocompressor e in te rcoo le r 36

Grá f i co 4 – Evo lução dos n íve is de emissões 69

Grá f i co 5 – Evo lução da po tênc ia nos motores Scan ia 11 , 12 e 13 l i t ros

70

Grá f i co 6 – Evo lução da po tênc ia espec í f i ca nos motores Scan ia 11 , 12 e 13 l i t ros

71

Grá f i co 7 – Evo lução do to rque nos motores Scan ia 11 , 12 e 13 l i t ros

71

Grá f i co 8 – Evo lução do to rque espec í f i co nos motores Scan ia 11 , 12 e 13 l i t ros

72

LISTA DE ABREVIATURAS

ABS Ant i - lock Brak ing Sys tem

Ar la32 Agente redu to r l í qu ido de NOx au tomot ivo

CONAMA Conse lho Nac iona l do Me io Ambien te

CAN Cont ro l l ed Area Network

SCR Se lec t i ve Cata ly t i c Reduc t ion

EBS E le t ron ic Brake Sys tem

ECU E le t ron ic Cont ro l Un i t

EDC E le t ron ic D iese l Cont ro l

EGR Exhaus t Gas Rec i rcu la t ion

EMS Eng ine Management Sys tem

OPC Opt ic ru ise

PROCONVE Programa de Con t ro le e Po lu ição do Ar por Ve ícu los Au tomotores

PROMOT Programa de Con t ro le da Po lu ição do Ar por Motoc ic los e Ve ícu los S im i la res

Scan ia HPI Scan ia H igh Pressure In jec t ion

Scan ia PDE Scan ia Pumpe Düse E inhe i t

SD Scan ia D iagnos

SDP Scan ia D iagnos & Programmer

UIS Un i t In jec to r Sys tem

VCI Veh ic le Communica t ion In te r face

LISTA DE SÍMBOLOS

H 2 SO 4 Ác ido su l fú r i co

H 2 O Água

NH 3 Amôn ia

Hp Cava lo vapor

k(m⁻¹) Cons tan te k met ro a menos um

dm³/l Dec ímet ro cúb ico por l i t ro

CO 2 D ióx ido de carbono

SO 2 Dióx ido de enxo f re

g/kWh Gramas por k i lo Wat t hora

HC H id rocarboneto

kW K i lo Wat t

l / s L i t ros por segundo

MP Mater ia l par t i cu lado

mm Mi l ímet ro

CO Monóx ido de carbono

Nm Newton met ro

N 2 N i t rogên io

NOx Óx idos de n i t rogên io

O 2 Ox igên io

ppm Par tes por m i lhão

Rpm Rotações por m inu to

H 2 S Su l fe to de h id rogên io

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 18

1.1 MOTIVAÇÃO 19

1.2 OBJETIVO 19

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 20

2.1 LEIS DA TERMODINÂMICA 20

2.1 .1 Maquinas térmicas 20

2.2 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 21

2.2 .1 Motores a l ternat ivos 22

2 .2 .2 Motor quatro tempos c ic lo Diese l 24

2 .2 .3 Combustão no motor Diese l 26

2 .2 .4 Ci l indrada do motor 27

2 .2 .5 Taxa de compressão do motor 28

2 .2 .6 Bomba in jetora mecânica em l inha 28

2.3 EMISSÕES DE POLUENTES 31

2.3 .1 Monóxido de carbono (CO) 32

2 .3 .2 Hidrocarbonetos (HC) 32

2 .3 .3 Compostos de enxofre ( SO2 e H2S) 32

2 .3 .4 Óxidos de n i t rogênio (NO x ) 32

2 .3 .5 Par t ícu las 33

2.3 .6 Alde ídos 33

2.4 TECNOLOGIAS UTIL IZADAS N O DOWNSIZING DO MOTOR DIESEL

33

2.4 .1 Turbocompressor 34

2 .4 .2 In tercooler 35

2 .4 .3 S is tema Elet ronic Diesel Contro l (EDC) 36

2 .4 .4 S is tema de in jeção Scania PDE - Pumpe Düse Einhei t 38

2 .4 .5 S is tema de in jeção Scania HPI - H igh Pressure In ject ion

42

2 .4 .6 Se lect ive Cata lyt ic Reduct ion (SCR) 44

2 .4 .7 Exhaust Gas Reci rcula t ion (EGR) 46

2 .4 .8 Var iab le Geometry Turbo(VGT) 47

2 .4 .9 S is tema de In jeção Scania XPI - Xt ra -h igh Pressure In ject ion

47

3 METODOLOGIA 50

3.1 T IPOLOGIA DE PESQUISA 50

3 .2 DELIMITAÇÃO DA PESQUISA 50

3 .3 PROCESSOS DE PESQUISA 50

4 O DOWNSIZING DO SCANIA ONZE L ITROS 51

4.1 O INÍCIO DO MOTOR ONZE L ITROS SCANIA NO BRASIL 51

4 .2 PROCONVE/PROMOT 52

4 .3 PROCONVE – P1 (1989 A 1993) 53

4.3 .1 Mudanças nos motores 55

4.4 PROCONVE – P2 (1994 A 1995) 57


4.5 PROCONVE – P3 (1996 A 1999) 57


4.6 PROCONVE – P4 (2000 A 200 4) 60


4.7 PROCONVE – P5 (2005 A 2011) 62


4.8 PROCONVE – P6 (2009 A 2011) 64

4 .9 PROCONVE – P7 (2012) 65


4.10 EURO 6 (EUROPA - 2013) 66


5 RESULTADOS 69

6 DISCUSSÃO 73

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS 75

8 PROPOSTAS FUTURAS 76

REFERÊNCIAS 77

18

1 INTRODUÇÃO

No p r inc íp io de sua car re i ra o motor d iese l não t inha uma

boa fama, sendo cons ide rado c omo um motor de ba ixa po tênc ia ,

emissões mu i to po luen tes e com mui to ru ído , com o passar do

tempo o aux í l i o das tecno log ias deram a poss ib i l i dade de mudar

esse conce i to in ic ia l .O que no começo e ra l im i tado apenas como

motor es tac ionár io por suas carac te r í s t i cas in fe r io res ao motor a

gaso l ina , a sua evo lução fez com que o motor d iese l ad qu i r i sse

ou t ros ramos no t ranspor te e na indús t r ia , suas ap l i cações

envo lveram o se to r mar í t imo, fe r rov iá r io , rodov iá r io , ru ra l , u rbano

e o p rópr io se to r indus t r ia l como motor es tac ion ár io gerador de

energ ia e lé t r i ca .

Com toda essa ded icação e inves t imento no motor D iese l

duran te anos , fo i poss íve l desenvo lver m otores menores ,

p roduz indo a mesma p o tênc ia que os ma io res usando menos

energ ia e , por tan to , gerando emissões de escape ma is ba ixos , ou

en tão mantendo o seu tamanho e ac rescendo sua po tênc ia ,

to rque , economia e desempenho d im inu indo também as emissões ,

p rocesso que fo i ocor r ido na ma io r ia d as montadoras de ve ícu los

pesados e motores para t raba lhos que ex igem maio r fo rça e

capac idade , que é o es tudo em foco nes te t raba lho com os

motores de onze l i t ros Scan ia , essesprocessos são o que

chamamos de downs iz ing do motor D iese l .

19

1.1 Mot ivação

E laborar uma pesqu isa re lac ionada a um assunto de g rande

in te resse par t i cu la r e p ro f i ss iona l , com es te conhec imento

p re tendo abranger a m inha exper iênc ia com motores d iese l para

con t r ibu i r com os m inhas metas p ro f i ss iona is aonde p re tendo

fu tu ramente dar t r e inamentos na á rea de ve ícu los pesados ,

po ispossuem esses respec t i vos motores como propu lsão .

Também como consequênc ia , te r a rea l i zação de ma is um

ob je t i vo de conc lu i r um curso de n íve l super io r e e laborar um

t raba lho de conc lusão de curso re lac ionado à m inha á rea de

a tuação na indús t r i a .

1.2 Objet ivo

Alcançar um bom n íve l de conhec imento sobre motores

d iese l e ob te r a exper iênc ia da rea l i zação de um t raba lho de

conc lusão de curso .

Envo lver pesqu isas de vár ias fon tes para reun i r em um ún ico

t raba lho de ta lhado exp l i c i tando como fo i o desenvo lv imento do

motor d iese l no decor re r do tempo desde a sua invenção a té os

d ias a tua is , com mui tas tecno log ias embarcadas para fazer

poss íve l uma grande o t im ização no desempenho do motor e ao

mesmo tempo a redução do seu tamanho.

20

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2 .1 Le is da termodinâmica

Após mu i tas descober tas que con t r ibu í ram para o es tudo da

f í s i ca no ramo da te rmod inâmica , fo i poss íve l HELMHOLTZ (1847)

conc lu i r a p r ime i ra le i , sobre a conservação da energ ia , que

a f i rma que todas as fo rmas de energ ia são mutuamente

convers íve is , e que a energ ia de um s is tema fechado e i so lado

permanece cons tan te . Logo em segu ida CLAUSIUS (1865)

conc lu iu a segunda le i sobre a d ispon ib i l i dade de ca lo r para

conversão em energ ia m ecân ica , d izendo que é imposs íve l uma

máqu ina qua lquer , sem auxí l io ex te rno , o t ranspor te do ca lo r de

um corpo para ou t ro ma is quente . Embora fo rmu lada como le i ze ro

da te rmod inâmica , e la só fo i conc lu ída des ta fo rma apenas na

década de 1930 , com a necess i dade de to rnar uma es t ru tu ra

lóg ica na apresen tação desse es tudo . Depo is da fo rmu lação da

p r ime i ra e segunda le i , em 1935 RALPH H. FOWLER ( 1889)

conc lu i a le i ze ro que cons is te em sua de f in ição como: “Se um

corpo A es tá em equ i l íb r io de tempera tu ra com do i s corpos B e C,

em segu ida , B e C es ta rão em equ i l íb r io de tempera tu ra um com o

ou t ro ” .

2 .1 .1 Maqu inas té rm icas

“Uma máqu ina té rm ica é um d ispos i t i vo que ex t ra i energ ia do

ambien te na fo rma de ca lo r e rea l i za um t raba lho ú t i l . ”

(HALLIDAY; RESNICK; WALKER, 2011, p . 255) .

Para rea l i za r um t raba lho com uma máqu ina té rm ica , é

necessár ia uma subs tânc ia , no caso dos motores D iese l , a

subs tânc ia de t raba lho é a m is tu ra de ó leo d iese l e a r . Para que a

máqu ina té rm ica rea l i ze t raba lho de fo rma con t ínua , a subs tânc ia

de t raba lho deve operar em um c ic lo , ou se ja , deve passar por

uma sér ie fechada de p rocessos te rmod inâmicos , vo l tando

repe t idamente a cada es tado do c ic lo .

O esquema de uma máqu ina té rm ica é represen tado pe la

F igura 1 aba ixo .

21

F igura 1 : Esquema de máqu ina té rm ica

Fonte : Adaptado de HALLIDAY; RESNICK;

WALKER, 2011, p . 255 .

Como o ob je t i vo ma io r no uso de uma máqu ina té rm ica é

t rans fo rmar a ma io r par te poss íve l da energ ia d ispon íve l em

t raba lho , é med ido o êx i to adqu i r ido nesse esquema a t ravés da

equação da e f i c iênc ia té rm ica ( ) , de f in ida como o t raba lho

rea l i zado por c ic lo ( W ) d iv id ido pe la energ ia em ca lo r receb ido

(Q ) .

1

2 .2 Motores de combustão in terna

Motores de combus tão in te rna são máqu inas té rm icas que

tem como f ina l idade p roduz i r t raba lho mecân ico a par t i r da

energ ia qu ím ica con t ida no combus t íve l u t i l i zado . O

func ionamento desse motor é dev ido à m is tu ra a r -combus t íve l que

é que imada em seu in te r io r . Os motores de combus tão in te rna

ma is comum, p r inc ipa lmente por sua u t i l i zação em ve ícu los são os

motores de ign ição por cen te lha e os motores de ign ição por

compressão, respec t i vamente o motor do c ic lo Ot to e o motor do

c ic lo d iese l . ( FELIPE EMANUEL, 2013 apud, HEYWOOD, 1988) .

22

Figura 2 : Motor de combus tão in te rna

Fonte : BRUNETTI , FRANCO, 2012 .

2 .2 .1 Motores a l te rna t i vos

A c lass i f i cação de motor de combus tão in te rna ma is u t i l i zada

e focada nes te t raba lho é a de motores a l te rna t i vos , que cons is te

em t rans fo rmar o mov imento a l te rna t i vo em ro ta t i vo , para i sso é

necessár io um con jun to de b ie la -man ive la que é mov imentada

a t ravés do mov imento de va ivém de um p is tão den t ro de um

c i l i nd ro . O mov imento ver t i ca l que o p is tão execu ta nes te c ic lo é

l im i tado en t re do is ex t remos no c i l i nd ro , esses pon tos são

chamados de pon to mor to super io r (PMS) e pon to mor to in fe r io r

(PMI ) , que são ind icados na F igura 3 .

PMS: É a pos ição do p is tão quando e le es tá o ma is p róx imo

poss íve l do cabeço te .

PMI: É a pos ição do p is tão quando e le es tá o ma is a fas tado

poss íve l do cabeço te .

Aba ixo na F igu ra 4 é poss íve l ve r i f i ca r os p r inc ipa is

e lementos de um motor a l te rna t i vo , ma is p rec isamente um motor

D iese l .

F igura 3 : PMS e PMI

Fon te : Fe l ipe Emanue l , 2013 .

23

F igura 4 : Nomenc la tu ra de um motor a l te rna t i vo D iese l

Fonte : BRUNETTI , FRANCO, 2012 .

TABELA 1

Nomenc la tu ra de um motor a l te rna t i vo D iese l

1. Bomba d’água 15. Bloco 28. Balancim da válvula de admissão

2. Válvula termostática 16. Eixo comando de válvulas 29. Balancim da válvula de escapamento

3. Compressor de ar 17. Volante 30. Coletor de escapamento

4. Duto de admissão 18. Virabrequim 31. Pistão

5. Injetor de combustível 19. Capa de mancal 32. Motor de partida

6. Válvula de escapamento 20. Biela 33. Dreno de água

7. Coletor de admissão 21. Bujão do cárter 34. Filtro de óleo

8. Válvula de admissão 22. Bomba de óleo 35. Radiador de óleo

9. Linha de combustível 23. Cárter 36. Vareta de nível de óleo

10. Haste de válvula 24. Engrenagem do virabrequim 37. Bomba manual de combustível

11. Duto de água 25. Amortecedor vibracional 38. Bomba injetora de combustível

12. Tampa de válvula 26. Ventilador 39. Respiro do cárter

13. Cabeçote 27. Duto de admissão 40. Filtro de combustível

14. Tampa lateral

Fonte : BRUNETTI , FRANCO, 2012.

24

Dent ro do con jun to de motores a l te rna t i vos ex is tem duas

fo rmas para um motor p roduz i r t raba lho , essas fo rmas são

c lass i f i cadas quanto ao seu número de tempos , sendo que , um

tempo é fo rmado quando um con jun to de p rocessos que se

repe tem per iod icamente para ob tenção de t raba lho ú t i l . O mín imo

de tempos necessár ios para um motor de combus tão in te rna são

do is , sendo ass im os motores a l te rna t i vos podem ser c lass i f i cados

em do is e qua t ro tempos .

2 .2 .2 Motor qua t ro tempos c ic lo D iese l

Como o foco será no motor D iese l , o seu caso se enquadra

no motor a l te rna t i vo de qua t ro tempos , seu func ionamento é ma is

complexo que o func ionamento em do is tempos , porém é me lhor ,

po is não tem a necess idade de m is tu ra r lubr i f i can te ao

combus t íve l . Seu func ionamento cons is te nos qua t ro percursos

que o p is tão execu ta no decor re r do c ic lo , co r respondendo a duas

vo l tas na man ive la do motor . A par t i cu la r idade do c ic lo D iese l é a

sua ign ição por compressão, aonde ocor re uma ign ição

espontânea pe la a l ta tempera tu ra e p ressão quando in je ta o

combus t íve l . Para um melhor en tend imen to , na F igura 3 são

represen tados os tempos rea l i zados em um c ic lo do motor .

Figura 5 : C ic los do motor qua t ro tempos

Fon te : BRUNETTI , FRANCO, 2012.

25

Admissão: É o tempo do c ic lo em que o p is tão va i do PMS ao

PMI , duran te esse tempo a vá lvu la de admissão es tá aber ta para

succ ionar o a r (no caso do motor D iese l , de ign ição espontânea)

a t ravés de uma depressão que é causada den t ro do c i l i nd ro .

Compressão: Duran te esse tempo, a vá lvu la de admissão se

fecha e o p is tão começa o seu percurso do PMI ao PMS a té a t ing i r

o pon to su f i c ien te em que o a r admi t ido es te ja em uma

tempera tu ra e levada, ac ima da tempera tu ra de a l to ign ição do

d iese l (250ºC) .

Expansão: É nesse tempo em que o combus t íve l é in je tado no

c i l i nd ro a uma a l ta p ressão , ao en t ra r em con ta to com o a r quente ,

ocor re uma combus tão espontânea, com isso a pressão no in te r io r

do c i l i nd ro aumenta e empur ra o p is tão para ba ixo causando uma

expansão, o p is tão vo l ta ao PMI . Es te é o tempo em que se

rea l i za o t raba lho ú t i l do motor qua t ro tempos .

Escape: No ú l t imo tempo do c ic lo , a vá lvu la de escape é aber ta e

os gases que imados da combus tão s ão empur rados para fo ra pe lo

p is tão , que se des loca agora do PMI para o PMS . Após conc lu i r

es te tempo, j á f i ca p ron to para in ic ia r um novo c ic lo .

O Gráf i co 1 aba ixo também most ra a teor ia do func ionamento

do motor D iese l co r re lac ionando a p ressão (P) e o vo lume (V) .

Grá f i co 1 : C ic lo D iese l

Fon te : MAKATCHOUK, ANDREI , 2002 .

26

No in te rva lo ac o p rocesso é de compressão, aonde a

p ressão aumenta g rada t ivamente e da mesma fo rma o vo lume va i

d im inu indo enquanto o p is tão es tá em d i reção ao PMS, a

tempera tu ra consequentemente aumenta também nes te p rocesso ,

no pon to c ocor re a in jeção do combus t íve l um pouco an tes do

p is tão a t ing i r o PMS, causando uma pressão mu i to g rande po is j á

se in ic ia a combus tão , porém o p is tão a inda se encont ra em PMS

(não a l te rando o vo lume) , j á no in te rva lo z ’z é a expansão da

combus tão no c i l i nd ro , o p is tão começa a descer a uma pressão

mu i to e levada, no momento zb a expansão con t inua com o p is tão

em d i reção ao PMI , consequentemente aumentando o vo lume e a

p ressão d im inu indo g rada t ivamente , no pon to b a vá lvu la de

escape é aber ta l ibe rando os gases e reduz indo to ta lmente a

p ressão no c i l i nd ro em bf , no per íodo f a em que o p is tão começa a

sub i r novamente em um novo c ic lo de compressão (após te r fe i to

toda a exaus tão e admissão) a vá lvu la de admissão a in da

con t inua aber ta para in t roduz i r o máx imo de ar no c i l i nd ro , nesse

cur to espaço de temo o vo lume d im inu i e a p ressão se mantém

a inda ba ixa . Cons iderando V c como o vo lume da câmara de

combus tão , V a é o vo lume de todo o percurso que é fe i to pe lo

p is tão desde o momento que e le começa a p ressur iza r o c i l i nd ro ,

e V b é o vo lume to ta l do c i l i nd ro .

2 .2 .3 Combus tão no motor D iese l

O ar de admissão que é asp i rado ou induz ido sob p ressão

para den t ro dos c i l i nd ros é tão compr im ido que é capaz de a t ing i r

uma tempera tu ra en t re 550 a 600°C, e causa a au to ign ição no

momento que é in je tado o combus t íve l den t ro da câmara de

combus tão , in f lamando as go t í cu las de combus t íve l . A in jeção

começa an tes do p is tão a t ing i r o PMS, é a t rasada num tempo

su f i c ien te para que a m is tu ra se ja fe i ta da me lhor fo rma poss íve l

en t re as go t í cu las de combus t íve l e o a r necessár io para a

combus tão , que não ocor re rá in te i ramente caso não acon teça o

aquec imento do combus t íve l e a ign ição no tempo cer to . O

re ta rdamento da in jeção é o in te rva lo de tempo necessár io em que

o p is tão da bomba de in jeção compr ime uma quant idade de

combus t íve l e o faz percor re r a cana l i zação en t re a bomba e o

b ico in je to r (no caso de bombas in je to ras mecân icas) . Para uma

boa combus tão é necessár io também a adequação do ja to de

combus t íve l , a fo rma da câmara de combus tão , a d ispos ição ,

compr imento , tamanho e fo rça dos ja tos , o tamanho das go t í cu las

27

de combus t íve l , o tu rb i lhonamento do a r para a comb us tão e a

fo rma do p is tão .

2 .2 .4 C i l ind rada do motor

Para en tender a c i l i nd rada do motor , p r ime i ramente é

necessár io compreender a c i l i nd rada un i tá r ia , t ambém conhec ida

como vo lume des locado ú t i l ou des locamento vo lumét r i co , é o

vo lume des locado pe lo p is tão de um ponto mor to a ou t ro .

(BRUNETTI , FRANCO, 2012) .

F igura 6 : C i l i nd rada un i tá r ia

Fon te : BRUNETTI , FRANCO,2012.

Onde:

S: Curso do p is tão , d is tânc ia do percurso do p is tão de um ponto

mor to a ou t ro .

V 1 : Volume de todo o c i l i nd ro do motor desde a cabeça do p is tão ,

quando o mesmo se encont ra em PMI , a té o cabeço te .

V 2 : Volume da câmara de combus tão , da cabeça do p is tão , quando

o mesmo se encont ra em PMS, a té o cabeço te .

D: Diâmet ro do c i l i nd ro .

A c i l i nd rada ou vo lume un i tá r io (V U ) é ob t ido a par t i r do

s imp les cá lcu lo do vo lume de um c i l i nd ro geomét r i co , também

pode ser compreend ido como o vo lume de todo o c i l i nd ro menos o

vo lume da câmara de combus tão .

2

28

A c i l i nd rada to ta l do motor ou des locamento vo lumét r i co do

motor (V) é o ca lcu lado a par t i r do p rodu to da c i l i nd rada un i tá r ia

com o número de c i l i nd ros que o motor possu i (Z ) .

3

2 .2 .5 Taxa de compressão do motor

É a re lação vo lumét r i ca en t re o vo lume de todo o c i l i nd ro

(V 1 ) e o vo lume da câmara de combus tão . A taxa de compressão

(T C ) s ign i f i ca quantas vezes (vo lumes de câmara de combus tão) o

vo lume to ta l do c i l i nd ro é reduz ido . É represen tada pe la fó rmu la

aba ixo .

4

Ou também pode ser exp resso pe la re lação en t re a soma da

c i l i nd rada un i tá r ia ma is o vo lume da câmara de combus tão pe lo

p rópr io vo lume da câmara de combus tão .

5

Nos motores D iese l a taxa de compressão deve ser a l ta para

que o a r a t in ja uma tempera tu ra super io r à de a l to ign ição do

combus t íve l . Norma lmente os va lo res para esses motores são

compreend idos en t re 15 ,0 :1 a té 24,0 :1 .

2 .2 .6 Bomba in je to ra mecân ica em l inha

A bomba in je to ra mecân ica em l inha é con t ro lada por p is tões

que são responsáve is pe lo fo rnec imento da dosagem de

combus t íve l em a l ta p ressão para cada un idade in je to ra de cada

c i l i nd ro . Cada p is tão da bomba é ac ionado por uma árvore de

cames que impu ls iona o combus t íve l quando o êmbo lo (p i s tão)

29

at inge o pon to de in íc io de in jeção , no f ina l do tempo de

compressão. A dosagem do combus t íve l é fe i ta pe la pos ição da

c remalhe i ra , conec tada ao ace le rador por me io do governador de

ro tações .

F igura 7 : Bomba in je to ra mecân ica em l inha

Fon te : Adaptado de JOSÉ CLAUDIO PEREIRA , 2012.

O des locamento ver t i ca l do p is tão é o mesmo, o que con t ro la

a quant idade de combus t íve l a ser p ressur izado é a sua pos ição

ro ta t i va horár ia e an t i -horá r ia . Com uma ranhura long i tud ina l e

uma hé l i ce ( ranhura ob l íqua f resada) o c i l i nd ro da bomba é

30

a l imentado a t ravés de um or i f í c io de a l imentação , e ao mesmo

tempo também a l i v iado no f im do déb i to .

F igura 8 : Des locamento do p is tão da bomba in je to ra

Fon te : JOSÉ CLAUDIO PEREIRA, 2012.

Quando o p is tão es tá em PMI , o combus t íve l en t ra no

c i l i nd ro , e quando o came da bomba ac iona o p is tão e o topo de le

fecha o o r i f í c io de a l imentação , a p ressão no in te r io r do c i l i nd ro

aumenta a té vencer a fo rça da mo la a t ravés da vá l vu la de

descarga no topo da bomba, o f im do déb i to ocor re quando a

ranhura e a hé l i ce do p is tão co inc idem com o fu ro de a l imen tação .

Para o con t ro le da dosagem de combust íve l é necessár io

ou t ro d ispos i t i vo que tenha a função de so l i c i t ação de carga ,

nes te caso o governador mecân ico , que u t i l i za de mo las ,

a r t i cu lações e con t rapesos g i ran tes que com a ação da fo rça

cen t r í fuga , a tua no mecan ismo de ace le ração de modo a pe rmi t i r o

supr imen to de combus t íve l sem var iações b ruscas e respondendo

de fo rma suave às s o l i c i tações da carga v indas do peda l do

ace le rador .

Na F igu ra 9 em segu ida é mos t rado um exemp lo de

governador mecân ico da Bosch , o mode lo RSV.

31

F igura 9 : Governador mecân ico

Fon te : JOSÉ CLAUDIO PEREIRA, 2012.

2.3 Emissões de poluentes

No caso dos motores de combus tão in te rna ado tou -se o

t e rmo “emissões” para des ignar os p rodu tos cons iderados noc ivos

para o homem e o me io ambien te . (BRUBETTI , FRANCO, 2012) .

Como resu l tado da reação de combus tão comple ta

es tequ iomét r i ca , os motores de combus tão in te rna p roduzem

d ióx ido de carbono (CO 2 ) , água (H 2 O) , e n i t rogên io (N 2 ) , a

p roporção do escape desses gases e l iqu ido depende da cond ição

de func ionamento do motor e da qua l idade da m is tu ra . Em

consequênc ia de uma combus tão incomple ta , qua l idade ou

compos ição do combus t íve l e a tempera tu ra de combus tão ,

também são fo rmados ou t ros noc ivos a lém daque les já c i tados ,

como o monóx ido de carbono (CO) , d ióx ido de enxo f re (SO 2 ) ,

su l fe to de h id rogên io (H 2 S) , ác ido su l fú r i co (H 2 SO 4 ) e a lde ídos .

32

2.3 .1 Monóx ido de carbono (CO)

É um gás inodoro e a l tamente noc ivo , reage com a

hemog lob ina , reduz indo a capac idade do sangue de t ranspor ta r

ox igên io , a ina lação des te gás , dependendo da sua concent ração

no a r e do tempo de permanênc ia em um ambien te fechado, pode

causar desde dores da cabeça a té a mor te .

A causa da e l im inação de CO dos c i l i nd ros é a combus tão

incomple ta ou a fa l ta de ox igên io na m is tu ra , a re lação a r -

combus t íve l não es tequ iomét r i ca causa fa lha na homogene ização.

No caso dos motores c ic lo D iese l , a emissão desse gás é

re la t i vamente ba ixa , v is to que func ionam com excesso de a r .

2.3 .2 H id rocarbonetos (HC)

Os h id rocarbonetos que não fo ram que imados na câmara de

combus tão e são expe l idos jun to com os gases de escape, e ao

reag i rem com o ar da a tmos fe ra podem causar i r r i tações e odores .

Podem ser fo rmados jun to às paredes da câmara onde a

tempera tu ra não é su f i c ien te pa ra comple ta r a reação, ou em

reg iões da câmara onde a m is tu ra é excess ivamente r i ca ou

pobre . A emissão de h id rocarbonetos no motor D iese l também é

menor pe lo mesmo mot ivo de func ionarem com excesso de a r .

2.3 .3 Compos tos de enxo f re ( SO 2 e H 2 S)

Gases danosos que , em ba ixas tempera tu ras , par te do SO 2

se ox ida para SO 3 que reage com o vapor de água fo rmando

H 2 SO 4 .

São p roven ien tes da reação ex is ten te no combus t íve l , a

porcen tagem desses gases es tá em função da quant idade con t ida

no combus t íve l e da re lação a r -combus t íve l .

2 .3 .4 Óx idos de n i t rogên io (NO x )

É o te rmo que genera l i za a soma de NO (em proporção de

aprox imadamente 90%) e NO 2 . Ao en t ra r em con ta to com o vapor

de água da a tmos fe ra , as mo lécu las de NO x f o rmam ác ido n í t r i co ,

que em con jun to com o H 2 SO 4 f o rmam a chuva ác ida .

33

São fo rmados duran te o p rocesso de combus tão pe la reação

en t re o n i t rogên io p resen te no combus t íve l e o ox igên io do a r

admi t ido no c i l i nd ro . A fo rmação também tem re lação com a

tempera tu ra , concent ração de ox igên io , re lação a r -combus t íve l e

p ressão .

2.3 .5 Par t í cu las

São as p r inc ipa is emissões dos motores D iese l , essas

par t í cu las têm cen tenas de subs tânc ias qu ím icas absorv idas em

sua super f í c ie , na qua l mu i tas de las são cancer ígenas , porém são

resp i ráve is por serem mui to pequenas .

Causado pe la combus tão incomple ta , ma is comum em reg ime

de p lena carga do motor , po is o excesso de o x igên io é menor , são

f rações de ó leo d iese l de a l to pon to de ebu l i ção que com os

h id rocarbonetos não que imados , in ic iam a fo rmação dessas

par t í cu las .

2 .3 .6 A lde ídos

Elemento que dá a carac te r í s t i ca de mau che i ro aos gases de

escape dos motores D iese l , são fo rmados em reg ime de ba ixa

carga do motor , aonde a tempera tu ra é menor .

2 .4 Tecnologias ut i l i zadas no downsiz ing do motor Diese l

Para que fosse poss íve l todo esse c resc imento no power t ra in

do motor c ic lo D iese l , fo ram necessár ias mu i tas tecno log ias e

me lhor ias tan to para aumentar o seu desempenho, e f i c iênc ia e

reduz i r o consumo de combus t íve l como também para a t ing i r as

normas de emissões cada vez ma is r íg idas . Porém nes te t raba lho

são focadas as tecno log ias u t i l i zadas nos motores Scan ia , embora

a ma io r ia também se ja u t i l i zada em ou t ros fabr ican tes de motores ,

mas a lguns s is temas são exc lus ivos , não sendo poss íve l um

melhor de ta lhamento da tecno log ia po r con ter in fo rmações

res t r i t as à empresa .

34

2.4 .1 Turbocompressor

É um compressor de a r que aumenta a capac idade do motor de

asp i ra r o a r amb ien te para den t ro dos c i l i nd ros , po is es te é

compr im ido a t ravés de um s is tema que u t i l i za a energ ia dos gases

de escape para g i ra r o d isco de uma tu rb ina em a l tas ro tações , e

a t ravés de uma árvore , g i ra ou t ro d isco do compressor que

permi te aumentar a quant idade de a r que en t ra nos c i l i nd ros ,

consequentemente in je ta -se ma is combus t íve l e a combus tão te rá

ma io r po tênc ia .

F igura 10 : Turbocompressor

Fon te : Como func ionam os tu rbocompressores 1

No Grá f i co 2 aba ixo f i ca fác i l en tender com a teor ia do

func ionamento do tu rbocompressor no motor D iese l

co r re lac ionando a p ressão (P) e o vo lume (V) .

Grá f i co 2 : C ic lo D iese l com tu rbocompressor


No in te rva lo 0a ocor re a compressão do a r no compressor do

tu rbocompressor , no ac é compressão no c i l i nd ro , en t re cz ’z é a

in jeção de combus t íve l e combus tão , zb é a expansão no c i l i nd ro ,

ba a l i be ração dos gases e redução da p ressão no c i l i nd ro , ar a

t ransmissão dos gases a té a tu rb ina do tu rbocompressor com

pressão cons tan te e vo lume aumenta ndo po is percor re os du tos

35

até a tu rb ina , en t re r f ocor re a expansão do a r na tu rb ina

reduz indo a p ressão e aumentando o vo lume, e por f im in ic ia -se

ou t ro c ic lo em f 0 , que é a admissão do a r pe lo compressor , aonde

a p ressão é cons tan te .

2 .4 .2 In te rcoo le r

Al iado ao tu rbocompressor , fo i in t roduz ido bas icamente para

res f r ia r o a r de admissão . Com o tu rbocompressor o desempenho

do motor é o t im izado po is pe rmi te que ma is a r possa ser

in t roduz ido nos c i l i nd ros , porém com a compressão, a tempera tu ra

do a r é aumentada fazendo com que se to rne menos denso e

consequentemente com menos ox igên io , o que não é adequado

para uma boa combus t ão , a função do in te rcoo le r es tá em res f r ia r

esse a r a t ravés de t roca de ca lo r , o a r v indo do tu rbocompressor

passa em seu in te r io r , que f i ca à f ren te do motor para receber o

a r da d ian te i ra do ve ícu lo , e imed ia tamente é a r re fec ido com o a r

ambien te , o a r ma is f r io se to rna ma is denso , com mais mo lécu las

de ox igên io e se compr ime a inda ma is para que se ja poss íve l

in t roduz i r ma io r quant idade den t ro dos c i l i nd ros .

F igura 11 : In te rcoo le r

Fon te : Adaptado de Como func ionam os

tu rbocompressores 1

A represen tação do func ionamento do motor D iese l com

tu rbocompressor e in te rcoo le r a t ravés do Grá f i co 3 aba ixo ,

co r re lac ionando a p ressão (P) e o vo lume (V) , to rna o

en tend imento ma is c la r o .

1

I m a g e m d i s p o n í v e l e m < h t t p : / / c a r r o s . h s w . u o l . c o m . b r / t u r b o c o m p r e s s o r e s . h t m >

A c e s s o e m 1 1 / 0 3 / 2 0 1 4 .

36

Grá f i co 3 : C ic lo D iese l com tu rbocompressor e

in te rcoo le r


No in te rva lo ab ocor re a compressão do a r no compressor do

tu rbocompressor , em bt é o a r re fec imento do a r de admissão v indo

do compressor que mantém a p ressão , porém o seu vo lume é

menor , v is to que as mo lécu las de ox igên io se cont raem, duran te

t cyzb é fe i to a compressão no c i l i nd ro , in jeção do combus t íve l ,

combus tão e expansão, em bm ocor re a l ibe ração dos gases , em

mn a t ransmissão dos gases a té a tu rb ina do tu r bocompressor com

pressão cons tan te e vo lume aumentando, e em nr ocor re a

expansão do a r na tu rb ina reduz indo a p ressão e aumentando o

vo lume, por f im em ra é a admissão do a r pe lo compressor , aonde

a p ressão é cons tan te .

2 .4 .3 S is tema E le t ron ic Diese l Con t ro l (EDC)

Ut i l i zando a inda uma bomba in je to ra convenc iona l , o EDC

con t ro lava o tempo de in jeção e a quant idade de combus t íve l

in je tado , es ta un idade de con t ro le em questão func ionava

mon i to rando sensores espa lhados pe lo motor , cada um com a sua

função de med i r as var iáve is , como:

Sensor de ve loc idade ( ro tação) da bomba de in jeção ;

Sensor de p ressão e tempera tu ra do combus t íve l ;

Sensor no vo lan te do motor ;

Sensor de p ressão e tempera tu ra do a r do

tu rbocompressor ;

Sensor da pos ição do peda l do ace le rador ;

Sensor de tempera tu ra do l íqu ido de a r re fec imento .

Sensor de tempera tu ra do s gases de escape;

37

F igura 12 : Módu lo EDC

Fonte : Au to l ine 2

A t ravés de va lo res mapeados para a quant idade de

combus t íve l tan to em operação no rma l do motor como em marcha

len ta , o EDC ca lcu la p rec isamente em mi lés imos de segundo os

va lo res ob t idos a t ravés dos sensores para de te rminar o tempo de

fo rnec imento de combus t íve l da bomba in je to ra .

F igura 13 : Bomba in je to ra do s is tema EDC

Fonte : E le t ron ic D iese l Cont ro l 3

A mudança na bomba in je to ra mecân ica para que fosse

poss íve l o con t ro le e le t rôn ico , fo i a subs t i tu ição do governador

mecân ico da bomba, que t inha por função con t ro la r o fo rnec imento

de combus t íve l sob uma var iedade de cargas e cond ições do

motor , por um d i spos i t i vo de con t ro le e le t romagnét i co .

2

I m a g e m d i s p o n í v e l e m < h t t p : / / a u t o l i n e . p t / s f / p e c a s - s o b r e s s a l e n t e s - e l e c t r i c a s -b l o c o - d e - c o n t r o l o - S C A N I A - E D C - u n i t - - 1 0 0 3 2 5 1 9 2 2 5 6 5 5 9 9 7 8 0 0 . h t m l > A c e s s o e m 0 2 / 0 7 / 2 0 1 4 . 3

I m a g e m d i s p o n í v e l e m < h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / E l e c t r o n i c _ D i e s e l _ C o n t r o l > A c e s s o e m 1 7 / 0 6 / 2 0 1 4 .

38

F igura 14 : Governador e le t romagnét ico

Fon te : E le t ron ic D iese l Cont ro l 2

2.4 .4 S is tema de in jeção Scan ia PDE - Pumpe Düse E inhe i t

Nesse novo s is tema, bas icamente é a combinação da

bomba in je to ra e o b ico in je to r com uma vá lvu la so leno ide

em uma ún ica un idade, na qua l permi te con t ro la r a in jeção

em cada c i l i nd ro e também a redução das tubu lações de a l ta

p ressão . O s is tema PDE, a lém das tubu lações e tanque de

combus t íve l , cons is te também nas segu in tes peças :

F igura 15 : Peças do S is tema Scan ia PDE

Fonte : S is tema de combus t íve l com un idade de in jeção

PDE e EDC S6 - Descr ição de func ionamento , 2004 .

39

1. Bomba de a l imen tação

2 . Bomba manua l

3 . Un idade de con t ro le e le t rôn ica

4 . F i l t ro de combus t íve l

5 . Un idade de in jeção , do t ipo PDE, por c i l i nd ro

6 . Co le to r de combus t íve l ( régua / f lau ta )

7 . Vá lvu la regu ladora de p ressão .

O func ionamento do s is tema in ic ia -se com a bomba de

a l imentação 1 que ex t ra i o combus t íve l do reserva tó r io e

p ress iona -o a t ravés do f i l t ro de combus t íve l 2 , que o insere no

co le to r de combus t íve l 3 , a bomba manua l loca l i zada na bomba de

a l imentação é usada pa ra sangrar o s is tema de combus t íve l , e

uma vá lvu la de a l í v io 5 no co le to r de combus t íve l , regu la a sua

p ressão cons tan temente .

O co le to r de combus t íve l d is t r ibu i o combus t íve l para as

un idades de in jeção em cada cabeço te do c i l i nd ro , e a un idade de

comando EDC con t ro la quando deve ser in je tado o combus t íve l

nos c i l i nd ros , o excesso de combus t íve l re to rna ao reserva tó r io

por me io de uma tubu lação de re to rno não p ressur izada no co le to r

de combus t íve l .

A un idade in je to ra cons is te de t rês par tes :

1 . Seção da bomba, con tendo c i l i nd ro e êmbo lo ;

2 . Seção do in je to r , com mola , luva e agu lha do b ico ;

3 . Carcaça da vá lvu la , com uma vá lvu la de combus t íve l

con t ro lada e le t romagnet icamente ;

A . Du to para combus t íve l excedente , des t inado ao excesso

de combus t íve l remanescente que re to rnará ao

reserva tó r io ;

B . Du to para re to rno do combus t íve l , de s t inado para aux i l ia r

na re f r igeração da un idade in je to ra , po is o combus t íve l em

f luxo cons tan te que passa a t ravés da ca rcaça da vá lvu la ,

func iona como l íqu ido de a r re fec imento e o combus t íve l

aquec ido re to rna para o reserva tó r io a t ravés des te du to .

40

F igura 16 : Un idade in je to ra do S is tema

Scan ia PDE

Fonte : S is tema de combus t íve l com un idade

de in jeção PDE e EDC S6 - Descr ição de

func ionamento , 2004

A un idade in je to ra é ac ionada pe lo e ixo de comando do

motor a t ravés de um tucho , has te do tucho e ba lanc im e func iona

em quat ro fases :

Figura 17 : Func ionamento do S is tema Scan ia

PDE

Fonte : Adaptado de S is tema de combus t íve l com

un idade de in jeção PDE e EDC S6 - Descr ição de

func ionamento , 2004.

41

1. Vá lvu la de combus t íve l ;

2 . Êmbo lo da bomba;

3 . Du to de combus t íve l , en t rada ;

4 . Du to de combus t íve l , sa ída .

Fase de enchimento: O êmbo lo da bomba 2 sobe a té sua pos ição

ma is a l ta , o pon to ma is a l to do came no e ixo de comando passou

e o tucho se move em d i reção ao c í rcu lo bás ico do e ixo de

comando . A vá lvu la de combus t íve l 1 na pos ição aber ta , o

combus t íve l f lu i no c i l i nd ro da bomba a par t i r do du to de

combus t íve l 3 . O ench imento con t inua a té o êmbo lo a t ing i r sua

pos ição ma is a l ta .

Fase de derramamento: O e ixo de comando a lcança a pos ição na

qua l o came começa a p ress ionar o êmbo lo da bomba 2 para ba ixo

por me io do tucho , has te do tucho e ba lanc im. O combus t íve l f l u i

pe la vá lvu la de combus t íve l 1 , pe lo o r i f í c io na un idade de in jeção

e para fo ra do du to de combus t íve l 4 . Es ta fase permanecerá a té

que a vá lvu la de combus t íve l 1 se feche .

Fase de in jeção: A vá lvu la de combus t íve l 1 se fecha quando

recebe tensão, o came do e ixo de comando con t inua a p ress ionar

para ba ixo o êmbo lo da bomba 2 por me io do ba lanc im, e a

in jeção ocor re porque a passagem a t ravés da vá lvu la de

combus t íve l es tá fechada. Es ta fase permanecerá a té que a

vá lvu la de combus t íve l 1 abr i r .

Fase de redução da pressão: A vá lvu la de combus t íve l 1 se abre

e a p ressão na un idade de in jeção ca i aba ixo da p ressão de

aber tu ra do b ico in je to r . O combus t íve l f lu i a t ravés da vá lvu la de

combus t íve l 1 , pe lo o r i f í c io na un idade de in jeção e para o du to

de combus t íve l 4 . O tempo que a vá lvu la de combus t íve l

permanece fechada de te rmina a quant idade de combus t íve l

in je tada duran te cada curso da bomba.

Para o con t ro le de todo o s is tema, o EDC necess i ta de

in fo rmações do es tado a tua l do motor , sendo ass im o s is tema PDE

possu i d ive rsos sensores que env iam s ina is e lé t r i cos para a

un idade de con t ro le para que es ta p rocesse as in fo rmações e a tue

na in jeção do combus t íve l . Os componentes que o EDC se

comun ica são :

42

Do is sensores de ro tações do motor ;

Sensor de tempera tu ra e pressão do a r de admissão ;

Sensor de tempera tu ra do l íqu ido de a r re fec imento ;

Sensor da p ressão do ó leo ;

Vá lvu las so lenó ide da un idade de in jeção , uma por

c i l i nd ro ;

Coordenador que conec ta a un idade de comando do EDC

aos componentes na á rea do motor is ta ;

ECU da ca ixa de câmbio au tomat izada , Opt ic ru ise ;

ECU do f re io aux i l i a r , Re ta rder ;

ECU para os s is temas de f re ios , ABS e EBS.

A t ravés da rede CAN, ex is te a comun icação de todos

esses componen tes com o EDC para que se ja poss íve l o

con t ro le da in jeção de combus t íve l em cada c i l i nd ro .

2.4 .5 S is tema de in jeção Scan ia HPI - H igh Pressure In jec t ion

Esse s is tema é semelhan te a o PDE a té o momento da sucção

do combus t íve l pe la bomba de a l imentação e passagem pe lo f i l t ro

de combus t íve l , também a geração de a l ta p ressão den t ro da

un idade de in jeção tem o mesmo pr inc íp io , sendo que o êmbo lo do

in je to r é p ress ionado a 12 .500 N.

Porém o con t ro le da quant idade de combus t íve l in je tado é

con t ro lado a t ravés de um s is tema de con t ro le e le t rôn ico e é fe i to

com o p rópr io combus t íve l que ac ionam e desac ionam as un idades

de in jeção , ou se ja , o s is tema con t ro la qua t ro vá lvu las so leno ides

que l ibe ram combus t íve l p ressur izado para a dosagem a t ravés do

in je to r e para o s inc ron ismo de ac ionamento do mesmo. O

combus t íve l fo rnec ido para o co le to r , é d i rec ionado para cada

cabeço te do c i l i nd ro , o mesmo é d iv id ido em duas par tes , aonde

cada uma abas tece metade dos in je to res .

43

F igura 18 : S is tema HPI

Fon te : Adaptado de S is tema combus t íve l HPI , 2014 .

1 . Bomba de a l imen tação

2 . F i l t ro de combus t íve l

3 . Co le to r de combus t íve l ( régua / f lau ta )

4 . Vá lvu la regu ladora de p ressão

5 . Vá lvu las so leno ide do vo lume de combus t íve l

6 . Vá lvu las so leno ide do s inc ron ismo de in jeção

7 . Vá lvu la com in te r rup to r de con t ro le de combus t íve l

O combus t íve l é d is t r ibu ído a t ravés dos co le to res da segu in te

fo rma:

A un idade de con t ro le recebe os s ina is dos sensores

espa lhados pe lo motor e ind ica à un idade de con t ro le HPI a

quant idade de combus t íve l a ser in je tado nos c i l i nd ros , e es ta

a tua com as vá lvu las so leno ides abr indo e fechando duran te o

tempo exa to para fo rnecer a quant idade p rec isa de combus t íve l

tan to para o s inc ron ismo qu anto para a dosagem.

44

As vá lvu las de dosagem fo rnecem aos in je to res a quant idade

cor re ta de combus t íve l para in jeção no motor . No caso das

vá lvu las de s inc ron ismo de combus t íve l , e las fo rnecem uma

pequena quant idade de combus t íve l que permi te o con t ro le do

tempo quando a in jeção in ic ia , depo is de comple ta a in jeção , o

combus t íve l re to rna ao tanque.

O s is tema HPI também é carac te r ís t i co por te r o ser aber to , o

que s ign i f i ca que o b ico f i ca abe r to duran te a fase de admissão .

2 .4 .6 Se lec t i ve Cata ly t i c Reduc t ion (SCR)

A tecno log ia Se lec t i ve Cata ly t i c Reduc t ion (SCR) de redução

ca ta l í t i ca se le t i va é um s is tema de pós - t ra tamento dos gases de

escape compos ta de um ca ta l i sador , u t i l i zada para a tender às

normas de emissões do Euro 5 , e la u t i l i za de uma reação qu ím ica

no ca ta l i zador causada pe la in jeção da m is tu ra de 32 % de u re ia

(não a de uso ag r íco la , mas espec í f i ca para es te s is tema) e água

desminera l i zada , chamada de Agente redu to r l í qu ido de NOx

au tomot ivo (Ar la32) , como ob je t i vo de fo rnecer amôn ia nos gases

p roduz idos pe lo p rocesso de combus tão do d iese l , para reduz i r

s ign i f i ca t i vamente a quant idade de NOx em 95% e mater ia l

par t i cu lado em 99%, des ta reação sobrará somente água em forma

de vapor e gás n i t rogên io , com ponentes que fazem par te do a r

que resp i ramos.

Óx idos de + Oxigên io + Amôn ia Ni t rogên io + Água Ni t rogên io

6

Na f igura aba ixo é most rado o esquema do s is tema SCR

de ta lhado e laborado pe la Rober t Bosch .

45

F igura 19 : Esquema de func ionamento do s is tema SCR

Fonte : In fo rmat ivo de ass is tênc ia t écn ica Bras i l 4

A bomba de a l imentação u t i l i za o a r compr im ido do s is tema

pneumát i co do ve ícu lo para garan t i r p ressão cons tan te em todo o

c i r cu i to , re t i rando Ar la32 do tanque e bombeando para o dosador ,

que i rá dosar a quant idade cor re ta e m is tu ra r com o a r an tes de

chegar ao a tomizador no s is tema de escapamento .

O vo lume da m is tu ra é con t ro lado e le t ron icamente pe la

un idade de con t ro le , duran te o t ra je to do l iqu ido , e le é aquec ido

nas tubu lações , f i l t ro e na bomba para ev i ta r a c r i s ta l i zação . O

sensor de tempera tu ra no ca ta l i zador in fo rma quando o s is tema

deve en t ra r em operação e in je ta r o Ar la32 , po is é necessár io

a t ing i r 200°C nos gases de escape, após es te momento o s is tema

es tá em modo de operação norma l , sendo con t ro lado pe la un idade

de con t ro le que de te rmina a quant idade da m is tu ra com base na

ro tação e to rque do motor , tem pera tu ra do gás de escape e a

concent ração de gases med idos pe los sensores após o

ca ta l i zador .

O ca ta l i zador Scan ia é uma un idade compac ta que co n tém

um f i l t ro de par t í cu las , m is tu rador com dosagem de Ar la32 e

ca ta l i zadores SCR dup los .

4

I m a g e m d i s p o n í v e l e m < h t t p : / / w w w . b o s c h . c o m . b r / b r / a u t o p e c a s / p r o d u t o s / f i l t r o s / d o w n l o a d / 0 1 0 - L a n c a m e n t o - D e n o x t r o n i c . p d f > A c e s s o e m 2 4 / 0 6 / 2 0 1 4

46

2.4 .7 Exhaus t Gas Rec i rcu la t ion (EGR)

O s is tema Exhaus t Gas Rec i rcu la t ion (EGR) de rec i rcu lação

dos gases de escape , u t i l i za a rec i rcu lação e a r re fec imento dos

gases de escape re to rnando -os à câmara de combus tão para

serem que imados novamente , como ob je t i vo de reduz i r o óx ido de

n i t rogên io , e lemento resu l tan te da que ima do d iese l , em cerca de

50%.

F igura 20 : Esquema de func ionamento do s is tema EGR

Fonte : Adaptado de D iese l na ve ia 5

Os gases de escape v indos do co le to r de escapamento são

re f r igerados a água ao longo do b loco no p r ime i ro es tág io de

re f r igeração , e logo após , a vá lvu la EGR con t ro la a vazão dos

gases para a admissão , no segundo es tág io de re f r igeração os

gases são re f r igerados a a r na par te super io r do in te rcoo le r . Em

uma tempera tu ra bem mais ba ixa , é poss íve l admi t i r ma is gases

de escape, na qua l es tes f luem para o tubo de admissão , que vão

ser inser idos nos c i l i nd ros .

5

Imagem disponível em < http://jotta-dieselnaveia.blogspot.com.br/2010/03/scania-para-atender-normas-de-emissao.html> A c e s s o e m 2 4 / 0 6 / 2 0 1 4

47

2.4 .8 Var iab le Geomet ry Turbo (VGT)

Com o ob je t i vo de aumentar o vo lume de a r nos c i l i nd ros

duran te a ro tação ba ixa do motor , o VGT é um tu rbocompressor

que var ia a geomet r ia da tu rb ina , para a jus ta r a quant idade cer ta

de gases de escape que i rá movê - la .

Tem o mesmo pr inc íp io de um tu rbocompressor de geomet r ia

f i xa , quando o motor se encont ra em ro tações ba ixas ,

consequentemente o f luxo e ve loc idade dos gases de escape na

tu rb ina são menores , o que in f lu i na compressão do a r de

admissão , sendo menos e f i c ien te . Com essa nova tecno log ia ,

quando a EMS, a t ravés do mon i to ramento dos sensores , iden t i f i ca

a ro tação ba ixa ou a necess idade de p ressão no a r de admissão ,

e env ia uma mensagem a t ravés da rede CAN para um motor

e lé t r i co no tu rbocompressor , que a l te ra a pos ição de um ane l do

boca l con t ro lando a la rgura na admissão dos gases da tu rb ina ,

quando o ane l reduz a aber tu ra c r ia -se uma con t rapressão nos

gases , que fazem com que esses aumentem de ve loc idade quando

passam pe la tu rb ina , consequentemente a ve loc idade no

compressor é ma io r também, aumentando o f luxo de a r para os

c i l i nd ros .

F igura 21 : Turbocompressor VGT

Fonte : Scan ia VGT 6

2.4 .9 S is tema de In jeção Scan ia XPI - X t ra -h igh Pressure In jec t ion

Com o Scan ia XPI de a l t í ss ima pressão de in jeção , o

fo rnec imento de combus t íve l e in j eção pode ser de f in ido de fo rma

independente da ve loc idade do motor , com mui ta p rec isão , es te

s is tema se a jus ta con t inuamente para se adapta r à mudança de

ve loc idades e s i tuaçõe s .

6

Imagem disponível em < http://www.scania.com/products-services/trucks/main-components/engines/engine-technology/copy_of_scania-vgt/ > A c e s s o e m 0 2 / 0 7 / 2 0 1 4

48

F igura 22 : S is tema XPI

Fon te : S is tema combus t íve l XPI , 2014 .

A . A l ta p ressão

B . Ba ixa p ressão

C. Reto rno

O combus t íve l v indo do tanque é in t roduz ido na conexão 1

passando a t ravés do f i l t ro asp i rador , depo is é levado ao rad iador

da un idade de comando a t ravés do tubo de combus t íve l 2 e em

segu ida à bomba de a l imentação a t ravés do tubo de combus t íve l

3 . A bomba de a l imentação serve para p ressur iza r o s is tema com

uma pressão que var ia de 9 a 12 bar , para re t i ra r o combus t íve l

do tanque e fo rçar a passar pe lo f i l t ro a t ravés do tubo de

combus t íve l 4 . Depo is do f i l t ro , o combus t íve l va i para a vá lvu la

med idora ins ta l ada na en t rada da bomba de a l ta p ressão a t ravés

do tubo de combus t íve l 5 , es ta con t ro la quanto de combus t íve l

deve ser in t roduz ido na bomba de a l ta p ressão que é so l i c i tada

pe la un idade de comando do motor . A bomba de a l ta p ressão

e leva a p ressão do combus t íve l a té um p ico de 3000 ba r , e o

env ia pa ra o acumulador a t ravés do tubo de combus t íve l 7 que va i

para os in je to res conduz ido pe los tubos de a l ta p ressão 8 . Para

in je ta r o combus t íve l no momento exa to , a vá lvu la so leno ide no

in je to r recebe tensão da un id ade de con t ro le e abre o in je to r , o

qua l u t i l i za a té t rês in jeções de combus t íve l p rec isamente

c ronomet radas para me lhorar o desempenho e economia ,

reduz indo as emissões noc ivas . Uma vá lvu la de segurança 9 no

acumulador se abre caso a p ressão do combus t íve l a lcance 3000

bar e reduz para 1000 bar , o combus t íve l l i be rado pe la vá lvu la

re to rna a t ravés do tubo 10 e o excesso de combus t íve l dos

in je to res f lu i do co le to r de combus t íve l para o tanque de

combus t íve l a t ravés do du to 11 .

49

F igura 23 : In je to r XPI

Fon te : Scan ia XPI 7

50

3 METODOLOGIA

3 .1 T ipologia de pesquisa

Na rea l i zação des te t raba lho fo i fe i to o levan tamento de

dados h is tó r i cos e a tua is dos motores onze l i t ros da Scan ia e de

pesqu isas b ib l i og rá f i cas sobre o es tudo do motor D iese l . Aonde o

con teúdo de pesqu isa abrange f i chas técn icas dos ve ícu los

Scan ia , manua is de func ionamento e descr ições das tecno log ias

empregadas nos motores .

3 .2 Del imi tação da pesquisa

O foco do t raba lho fo ram as mudanças nos motores onze

l i t ros da Scan ia no decor re r da sua evo lução no Bras i l , e como

base de pesqu isa fo ram u t i l i zadas todas as f i chas técn icas dos

ve ícu los Scan ia desde 1958 cor re lac ionando com a evo lução das

normas e leg is lações sobre po luen tes , e d uran te esse p rocesso de

downs iz ing do motor , fo ram necessár ias pesqu isas sobre as

tecno log ias empregadas para to rnar poss íve l a evo lução e o

desenvo lv imento .

3.3 Processos de pesquisa

I n ic ia lmente o pr ime i ro passo para o es tudo do downs iz ing

do motor onze l i t ros da Scan ia , fo i adqu i r i r as f i chas técn icas

an t igas dos ve ícu los com a ges to ra de p rodu tos da Scan ia e

rea l i za r aná l i ses para en tender as mudanças no desenvo lv imento

dos motores ao longo dos anos . Para o con hec imento das novas

tecno log ias que revo luc ionaram a evo lução dos motores , fo ram

fe i tas também pesqu isas em manua is , l i v ros , s i tes re lac ionados às

novas inovações e en t rev is tas com pro f iss iona is ins t ru tores da

á rea de motores da Scan ia . Jun tamente com o de senvo lv imento

tecno lóg ico dos motores , fo i es tudado o avanço das normas de

emissões que segu iu para le lamente con t r ibu indo para a me lhor ia

tan to ambien ta lmente como também para o aper fe içoamento do

motor D iese l .

51

4 O DOWNSIZING DO SCANIA ONZE LITROS

4 .1 O in íc io do motor onze l i t ros Scania no Bras i l

Em 1958 in ic iando a fabr icação de p rodu tos no Bras i l , a

Scan ia começou com o famoso caminhão “ jacaré” o mode lo L75

que levava em seu power t ra in um motor D10 com 10 ,26 l i t ros e 6

c i l i nd ros em l inha , com a fa ixa de operação sendo de ba ixas

ro tações , sempre garan t iu ma io r durab i l i dade do motor e menor

consumo. A té o lançamento do L76 em 1963 e ram apenas motores

asp i rados com o d iâmet ro dos c i l i nd ros de 127mm e o curso dos

p is tões de 135mm, com a chegada do novo mode lo , o motor teve

mudanças , agora com sua c i l i nd rada de f in ida em 11 l i t ros e curso

dos p is tões a l te rado para 145mm , os motores começaram a te r

como i tem opc iona l o tu rbocompressor , sua taxa de compressão

con t inuava sendo 16 :1 mesmo com o i tem opc iona l , e com essa

nova tecno log ia o motor ob teve a lgumas van tagens como:

Aumento de to rque

Aumento de po tênc ia

Me lhor condução e respos ta do motor

Me lhor consumo espec í f i co de combus t íve l

Reduz as emissões de escape

Per fo rmance o t im izada em todos os reg imes de ro tações

Com o passar dos anos sua po tênc ia e to rque fo ram

aumentando sem e fe tuar g randes mudanças no motor , em 1972 a

taxa de compressão d im inu i para 15 :1 quando inc lu ído o

tu rbocompressor no motor . Em 1978 o tu rbocompre ssor passa a

ser um i tem de sér ie nos motores e em 1981 os motores passam a

te r 11 ,02 l i t ros . Do is anos depo is surge a nova tecno log ia para

res f r ia r o a r de admissão após o tu rbocompressor , o in te rcoo le r ,

que permi te com que ma is a r se ja admi t ido nos c i l i nd ros , po is ao

res f r ia r , a sua dens idade f i ca ma io r e consequentemente com mais

mo lécu las de ox igên io . Jun to com todas as me lhor ia s e

tecno log ias a té o momento ocas ionou o aument o a inda ma io r da

per fo rmance do motor , reduz indo o consumo de combus t íve l e as

emissões dos gases de escape .

52

TABELA 2

Motores lançados n o in íc io da p rodução da Scan ia no Bras i l –

Scan ia - 2014

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)

Potência Específica

(HP)

Torque Específico

(Nm)

1958 DS10 165 2200 618 1200 10,26 16 60

1963 D11 R01 195 2200 746 1200 11 17 67

1963 DS11 R03 225 2200 883 1400 11 20 80

1965 DS11 R01 255 2200 971 1400 11 23 88

1972 D11 R01 202 2200 775 1200 11 18 70

1972 DS11 R01 275 2200 1060 1500 11 25 96

1976 DS11 L05 296 2200 1090 1400 11 26 99

1977 DS11 L03 203 2200 760 1200 11,02 18 68

1978 DS11 L03 296 2200 1090 1400 11 26 99

1981 DS11 15 305 2000 1235 1300 11,02 27 112

1983 DSC11 01 333 2000 1395 1300 11,02 30 126

Fonte : F ICHAS TÉCNICAS SCANIA, 2014

4.2 PROCONVE/PROMOT

Com o c resc imento popu lac iona l , a fac i l i dade de adqu i r i r um

au tomóve l , e também o aumento da mov imentação de p rodu tos ,

sendo necessár io ma io r quant idade de f re tes pe lo pa ís , a f ro ta

b ras i le i ra de ve ícu los par t i cu la res , co le t i vos e comerc ia is nas

p r inc ipa is cap i ta is e reg iões met ropo l i tanas se in tens i f i ca ram,

causando g rande p reocupação às o rgan izações de p reservação do

me io ambien te , por consequênc ia , causando a degradação

ambien ta l e p rovoca ndo sér ios danos à saúde humana. Com isso ,

to rnou-se necessár io ado ta r med idas e f i cazes de con t ro le da

po lu ição ve icu la r , d i re ta ou ind i re tamente .

F ren te a essa g rande necess idade de mudança no s is tema de

t ranspor te , fo ram c r iados pe lo Conse lho Nac iona l do Me io

Ambien te (CONAMA) , por me io de Reso luções que es tabe lecem

d i re t r i zes , p razos e padrões lega is de emissões de ve ícu los

53

automotores , nac iona is e impor tados , o Programa de Cont ro le e

Po lu ição do Ar por Ve ícu los Au tomotores ( PROCONVE) e o

Programa de Con t ro le da Po lu ição do Ar por Motoc ic los e Ve ícu los

S im i la res (PROMOT) , baseados nas leg is lações in te rnac iona is e

adequados à rea l idade do t ranspor te b ras i le i ro , com isso fo i

ex ig ido o desenvo lv imento con t ínuo de tecno log ias dos

fabr ican tes para a t ing i r o ob je t i vo de reduz i r a con taminação

a tmos fé r ica das fon tes móve is .

4 .3 PROCONVE – P1 (1989 a 1993)

Na sua p r ime i ra fase de acordo com a reso lução Nº18 Ano

1986 do CONAMA, aonde d ispõe a sua c r iação em 17 de junho de

1986, é cons iderado que :

Os ve ícu los au tomotores dos c ic los Ot to e D iese l são fon tes

re levan tes de emissão de monóx ido de carbono,

h id rocarbonetos , óx idos d e n i t rogên io , fu l i gem e a lde ídos ;

A emissão de po luen tes por ve ícu los au tomotores con t r ibu i

para a con t ínua de te r io ração da qua l idade do a r ,

espec ia lmente nos cen t ros u rbanos ;

A u t i l i zação de tecno log ias adequadas , de uso comprovado,

permi te a tender às necess idades de con t ro le da pou ição ,

bem como de economia de combus t íve l ;

As necess idades de p razo , para a adequação tecno lóg ica de

motores e ve ícu los au tomotores novos às ex igênc ias de

con t ro le da po lu i ção .

Tendo em v is ta es tas cons iderações , o PROCONVE

programou a lguns ob je t i vos como:

Reduz i r os n íve is de emissão de po luen tes por ve ícu l os

au tomotores v isando ao a tend imento aos padrões de

qua l idade do a r , espec ia lmente nos cen t ros u rbanos ;

P romover desenvo lv imen to tecno lóg ico nac iona l , tan to na

engenhar ia au tomob i l í s t i ca , como também em métodos e

equ ipamentos para ensa ios e med ições da emissão de

po luen tes ;

Cr ia r p rogramas de inspeção e manutenção pa ra ve ícu los

au tomotores em uso ;

54

Es tabe lecer cond ições de ava l iação dos resu l tados

avançados ;

P romover a melhor ia das carac te r í s t i cas técn icas dos

combus t íve is l í qu idos , pos tos à d ispos ição da f ro ta nac iona l

de ve ícu los au tomotores , v isando a redução de emissões

po lu idoras à a tmos fe ra .

Para os motores c ic lo D iese l , que é abordado nes te t raba lho ,

as ex igênc ias pa ra con t ro le da po lu ição fo ram:

A par t i r de 1º de jane i ro de 1989, a emissão de fu l igem pe lo

tubo de escapamento não deverá exceder os va lo res ca lcu lados

a t ravés da equação:

√ √ 1

Sendo o va lo r de K máx imo admiss íve l igua l a 2 ,5 , med ido e

ca lcu lado con fo rme a equação ac ima, para ve loc idades angu la res

en t re 1 .200 rpm e a ro tação máx ima do motor .

De acordo com a norma ABNT NBR 5478 – Método de

Med ição do Teor de Fu l igem de Gás de Escapamento Emi t ido por

Motor D iese l – Cor re lação de Un idades e Fórmu la para

Cons t rução de Curva L im i te , a expressão mos t rada na reso lução

deve ser ca lcu lada nas s i tuações em que o f luxo nomina l de gás

de escapamento “G” f o r menor ou igua l a 42 l / s , ou ma io r ou igua l

a 200 l / s , quando a concent ração “c ” máx ima admiss íve l de

fu l igem deve ser ca lcu lada para os va lo res de “G” igua is a 42 l / s

ou 200 l / s , respec t i vamente .

E a par t i r de 1º de jane i ro de 1988, o para fuso de regu lagem

da mis tu ra do a r -combus t íve l em marcha len ta e ou t ros i tens

regu láve is de ca l ib ração do motor que possam a fe ta r

s ign i f i ca t i vamente a emissão , dever iam ser lac rados pe lo

fabr ican te ou possu i r l im i tadores inv io láve is para a fa ixa

permiss íve l de regu lagem, sendo que o ve ícu lo deve r ia obedecer

aos l im i tes de emissão p rev is tos na regu lamentação , em qua lquer

pon to des tas fa ixas permiss íve is , bem como dos seus con t ro le s

manua is (ace le rador , pon to de ign ição , a fogador e tc . ) .

55

4.3 .1 Mudanças nos motores

A par t i r de 1989, a Scan ia lançou t rês novos mode los de

motores , a tendendo às leg is lações impos tas pe lo PROCONVE e

em consequênc ia con t inuou a e levar o desempenho , na qua l no

mode lo ma is po ten te fo i poss íve l ac rescer 30hp na po tênc ia e

195Nm no to rque em re lação ao ú l t imo motor lançado em 1983,

com o tu rbocompressor e o in te rcoo le r como i tens padrão de

sér ie , exce to nos motores com 310hp .

TABELA 3

Motores lançados n a fase um do PROCONVE _1 – Scan ia - 2014

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

1989 DS11 34 310 2000 1335 1100 11,02 28 121

1989 DSC11 18 353 2000 1585 1050 11,02 32 143

1989 DN11 08 363 2000 1590 1050 11,02 32 144


T rês anos depo is , den t ro do mesmo n íve l de emissão , a

Scan ia lançou ma is t rês motores subs t i tu indo es tes ac ima, com

duas opções de to rque para os motores com po tênc ia de 320hp e

363hp, para a tend imento às necess idades de c l ien tes espec í f i cos .

56

TABELA 4

Motores lançados na fase um do PROCONVE _2 – Scan ia - 2014

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

1992 DS11 75 310 2000 1320 1100 11,02 28 119

1992 DSC11 21 320 1900 1425 1100 11,02 29 129

1992 DSC11 32 320 1900 1435 1000 11,02 29 130

1992 DSC11 33 362 1900 1620 1000 11,02 32 147

1992 DSC11 23 362 1900 1630 1100 11,02 32 147


Com todos esses anos de evo lução , j á fo i poss íve l fazer uma

comparação do motor ma is po ten te lançado duran te a p r ime i ra

fase do PROCONVE, com um ant igo mode lo de 19 75 .

TABELA 5

Comparação en t re motores na fase um do PROCONVE – Scan ia -

2014

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

1992 DSC11 23 362 1900 1630 1100 11,02 32 147

1975 DS14 LB 05 350 2300 1245 1050 14,20 24 87


A me lho r ia con t ínua dos p ro je tos dos motores duran te anos

começou a to rnar v is íve l quando fo i poss íve l comparar o ma is

novo motor da época , com 362hp de po tênc ia e 1630Nm de to rque ,

com um motor de desempenho a inda in fe r io r , q ue a 17 anos

necess i tava de 14 l i t ros para p roduz i r uma quant id ade de energ ia

a inda menor .

57

4.4 PROCONVE – P2 (1994 a 1995)

A par t i r de p r ime i ro de março de 1994, a reso lução Nº08 Ano

1993 do CONAMA já impunha novos l im i tes de emissões que

começaram a to rnar ma is ex igen tes , po is não só o t eor de fu l igem

de gás de escapamento permaneceu l im i tado , mas os n íve is de

emissões de monóx ido de carbono, h id rocarbonetos e óx idos de

n i t rogên io também. A fase do is permaneceu por apenas do is anos

para que logo se in ic iasse uma fase a inda ma is r igorosa .

TABELA 6

L im i tes de emissões da fase do is do PROCONVE – Reso lução

Nº08 Ano 1993 do CONAMA - 1993

CO (g/kWh) HC (g/kWh) NOX (g/kWh) Opacidade (k(m⁻¹))

11,20 2,45 14,40 2,50

Fonte : IBAMA

4 .4 .1 Mudanças nos motores

Nesse cur to per íodo , fo i p roduz ido apenas um mode lo de

motor que necess i tou a tender a essas novas normas , o DSC11 72 ,

por consequênc ia das r íg idas le is , a po tênc ia fo i reduz ida .

TABELA 7

Motor lançado na fase do is do PROCONVE – Scan ia - 2014

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

1995 DSC11 72 360 1900 1650 1200 11,02 32 149


4.5 PROCONVE – P3 (1996 a 1999)

Dec la rado o seu in íc io em pr ime i ro de jane i ro de 1996, pe la

reso lução Nº08 Ano 1993 do CONAMA, a fase t rês con t inuou

res t r ing indo a inda ma is as emissões dos e lementos qu ím icos

58

emi t idos pe los gases de escape do motor , porém in ic iou a l im i ta r

também o mater ia l par t i cu lado ( fu l igem e carbono) , não podendo

u l t rapassar 0 ,7 g /kWh, para motores a té 85 kW e 0 ,4 g / kWh para

motores com mais de 85 kW, como os motores Scan ia não

p roduz iam menos que 239k W, fo i necessár io reduz i r o mater ia l

par t i cu lado da emissão dos seus motores para 0 ,4 g / kWh.

TABELA 8

L im i tes de emissões da fase t rês do PROCONVE – Reso lução


CO (g/kWh) HC (g/kWh) NOX (g/kWh) MP (g/kWh) Opacidade

(k(m⁻¹))

4,90 1,23 9,00 0,4 2,50

Fonte : IBAMA


Em par t i cu la r , a evo lução do s is tema de in jeção de

combus t íve l do motor D iese l tem s ido re la t i vamente len ta em

comparação aos avanços a lcançados no motor c ic lo Ot to , e com o

ob je t i vo de melhorar a e f i c iênc ia do motor e redução das

emissões dos gases de escape , e ra essenc ia l con t ro la r

p rec isamente a cor re ta in jeção e p ressão de combus t íve l na

câmara de combus tão exa tamente no momento cer to , po is

pequenos desv ios poder iam causar aumento das emissões , ru ídos

e a té o consumo de combus t íve l .

A bomba in je to ra de comb us t íve l convenc iona l mecân ica

u t i l i zava de um cabo do ace le rador , l i gado ao peda l do ace le rador

na cab ine do ve ícu lo , e vár ios d ispos i t i vos mecân icos no

governador da bomba para con t ro la r o avanço de in jeção de

par t ida a f r io , marcha len ta , p lena carga e c arga parc ia l , com uma

pressão de in jeção que var iava de 600 a 1000 bar , esse s is tema

sempre fo i u t i l i zado nos motores D iese l , porém mesmo com esses

d ispos i t i vos não e ra su f i c ien te para con t ro la r e a tender às le is de

emissões modernas .

Para que isso fosse p oss íve l , não hav ia ou t ra sa ída a não

ser in t roduz i r o s is tema de in jeção e le t rôn ica nos motores D iese l .

Sendo ass im, a fase t rês do PROCONVE fo i ca rac te r i zada por

g randes mudanças no motor , po is em 1998 fo i in t roduz ido o

59

s is tema E le t ron ic D iese l Cont ro l ( EDC) , o con t ro le e le t rôn ico do

motor D iese l a t r avés de uma E le t ron ic Cont ro l Un i t (ECU) , que

con t ro lava o governador da bomba in je to r a . A un idade de con t ro le

do motor é u t i l i zada a té os d ias de ho je , porém com mudanças que

fo ram fe i tas me lhorando a sua e f i c iênc ia com o passar dos anos .

Com essa in t rodução, ob teve mu i tas van tagens como:

Quant idade e o tempo de pu lver ização do combus t íve l ma is

p rec isos que no s is temamecân ico ;

Me lhor combus tão e redução de po luen tes ;

Ma io r rend imento do motor ;

Menor consumo de combus t íve l ;

Não possu i cabo do ace le rador .

Pouco tempo depo is da in t rodução d o novo s is tema de

fo rnec imento de combus t íve l e le t rôn ico , aprox imadamente por

vo l ta do ano de 2001 (não fo i encon t rada documentação re fe ren te

à da ta de in íc io da tecno log ia ) , a Scan ia equ ipa seus ve ícu los

com a rede de comun icação Cont ro l led Area Ne twork (CAN) que

comun icava somente os t rês módu los e le t rôn icos u t i l i zados no

ve ícu lo a té o momento : EDC, Opt ic ru ise (OPC) e An t i - lock Brak ing

Sys tem (ABS) . Também com o ob je t i vo de aux i l ia r no con t ro le das

emissões e na de tecção de fa lhas do ve ícu lo , fo i desenvo lv ido um

s is tema de d iagnose para iden t i f i ca r a o r igem prov áve l de fa lhas

a rmazenadas na memor ia d o EDC, a t ravés do mon i to ramento dos

s ina is emi t idos pe los sensores . Chamado de Scan ia D iagnos 2

(SD2) ou Veh ic le Communica t ion In te r face 1 ( VCI1 ) .

F igura 24 : S is tema de d iagnose SD2

Fonte : Scan ia in te r face VCI1 7

7 Imagem disponível em <http://www.mrdiagnostic.co.za/portfolio/scania-interface-vci1/#prettyPhoto> A c e s s o

e m 3 0 / 0 6 / 2 0 1 4

60

A par t i r de 1998 a c i l i nd rada dos motores fo i de te rm inada em

11 l i t ros .

Es te revo luc ionár io s is tema e le t rôn ico de in jeção de

combus t íve l fo i in t roduz ido somente no motor DSC11 72 , porém

nesse pe r íodo também foram in t roduz idos novos motores .

TABELA 9

Motores lançados na fase t rês do PROCONVE – Scan ia - 2014

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

1998 DSC11 74 320 1800 1385 1300 11 29 125

1998 DSC11 75 362 1800 1600 1300 11 32 145


4.6 PROCONVE – P4 (2000 a 2004 )

Em con jun to com o in íc io do Euro t rês na Europa (porém com

base no Euro do is ) , a fase qua t ro v igorada a par t i r de pr ime i ro de

jane i ro de 2000 , de acordo com a reso lução Nº08 Ano 1993 do

CONAMA, t rouxe novas ex igênc ias para a redução dos l im i tes de

emissões e também mais mudanças para o motor .

TABELA 10

L im i tes de emissões da fase qua t ro do PROCONVE – Reso lução



(k(m⁻¹))

4,00 1,10 7,00 0,15 ―

Fonte : IBAMA


Dent re esses t rês anos de permanênc ia da fase qua t ro , a

Scan ia somente ac resceu ma is um mode lo de motor onze l i t ros à

sua gama de p rodu tos , o DC11 07 , e como mudança a l t e rou a

61

c i l i nd rada novamente , d im inu indo a inda ma is o seu vo lume para

10 ,26 .

Em 2004 a Scan ia começa a p rodução dos novos motores

doze l i t ros , porém o motor onze l i t ros não é ex t in to , e por vo l ta

desse mesmo per íodo , se p reparando para a fase c inco do

PROCONVE e t razendo a tecno log ia para o Bras i l , é in t roduz ido

nos motores o s is tema e le t rôn ico de fo rnec imento de combus t íve l

para os c i l i nd ros Un i t In jec to r Sys tem (UIS) , ma is conhec ido como

Scan ia Pumpe Düse E inhe i t (Scan ia PDE) , u t i l i zado em todos os

motores com in jeção e le t rôn ica exce to nos motores doze l i t ros ,

que para es tes fo i e l aborado o s is tema Scan ia H igh Pressure

In jec t ion (Scan ia HPI ) , em parcer ia com a Cummins , fo i u t i l i zado

somente nos motores 12 l i t ros a té 2011, uma das van tagens sobre

o PDE era que não possu ía cabos ou componentes e lé t r i cos

den t ro das tampas das vá lvu las . Out ras comparações são

mos t radas na tabe la aba ixo .

TABELA 11

Compara t i vo en t re os s is temas Scan ia HPI e PDE – Scan ia - 2014

Características Scania HPI Scania PDE

Tipo de Bico Aberto Fechado

Pico da unidade de pressão 2500 bar 1800 bar

Fechamento da agulha Esmagamento Mola

Número de atuadores 4 5

Pressão no atuador 17 a 20 bar 4,5 a 7,5 bar

Vazão da bomba de combustível 8,29 L/min 4,00 L/min

Fonte : Cont r ibu ição Scan ia

Com es te compara t i vo é poss íve l ana l i sa r a d i fe rença en t re

os s is temas. O t ipo de b ico aber to do s is tema HPI s ign i f i ca que a

agu lha es tá sempre aber ta e o con t ro le de in jeção é fe i to pe la

vá lvu la de s inc ron ismo , o con t rá r io do s is tema PDE que é

norma lmente fechado, a p ressão do in je to r HPI é super io r ao PDE

sendo o HPI um s is tema ma is e f i c ien te para a tender a po tênc ias

ma io res .

62

Como o módu lo de con t ro le e le t rôn ico já possu ía mu i to ma is

funções e já t inha o con t ro le de todo o motor , o seu nome fo i

t rocado de EDC para Eng ine Management Sys tem (EMS) .

TABELA 12

Motor lançado na fase qua t ro do PROCONVE – Scan ia - 2014

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

2003 DC11 07 322 1600 1500 1000 10,26 30 141

2004 DC12 02 360 1600 1665 1300 11,80 30 141

2004 DC12 02 400 1900 2000 1100 11,80 34 169

2004 DC12 05 420 1700 1952 1050 11,80 35 165


4.7 PROCONVE – P5 (2005 a 2011)

Com uma nova reso lução que d ispõe a nova e tapa do

PROCONVE, a Nº315 Ano 2002 do CONAMA, já fo i reduz ido

s ign i f i ca t i vamente os l im i tes de CO e HC, e agora a res t r ição na

opac idade da fumaça emi t ida pe los gases de escape também é

reduz ida d ras t icamente , o mater ia l par t i cu lado também é

espec i f i cado en t re 0 ,13 g /kWh para motores com c i l i nd rada a té

0 ,75 l i t ros e ro tação à po tênc ia nomina l super io r a 3000rpm, e

0 ,10g /kWh para os demais motores , no caso se re fe r indo aos

motores Scan ia . Para aux i l ia r na redução de po luen tes , o

CONAMA cr ia uma reso lução para impor ao fo rnecedor de D iese l

que o mesmo reduza a quant idade de enxo f re do combus t íve l ,

sendo ass im, a par t i r da fase c inco o n íve l de enxo f re no D iese l é

l im i tado en t re 500 e 2000 ppm.

63

TABELA 13

L im i tes de emissões da fase c inco do PROCONVE – Reso lução



(k(m⁻¹))

2,10 0,66 5,00 0,10 0,80

Fonte : IBAMA


Para os motores onze l i t ros a inda fo i poss íve l ac rescen ta r

ma is po tênc ia e to rque ao motor , a t ing indo o seu l im i te para

motores com esse vo lume.

TABELA 14

Motores lançados na fase c inco do PROCONVE – Scan ia - 2014

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

2005 DC11 03 340 1900 1600 1100 10,26 32 150

2005 DC11 04 380 1900 1800 1100 10,26 35 169


No mesmo per íodo de evo luções com a e le t rôn ica

embarcada, in ic iou -se ou t ra fe r ramenta de d iagnose ma is e f i c ien te

para os ve í cu los Scan ia , o Scan ia D iagnos & Programmer 3

(SDP3) , com o ob je t i vo de ana l i za r todas as in fo rmações do

ve ícu lo por me io de um comple to e de ta lhado re la tó r io , que

assegura manuteção a inda ma is ráp ida e p rec isa , a lém de garan t i r

ma io r d ispon ib i l i dade .

Jun to com a d iagnose do ve ícu lo , a mesma fe r ramenta

também tem os ob je t i vos de p rogramar e cus tomizar a lgumas

funções do ve ícu lo con fo rme a necess idade do motor is ta e da

operação e a tua l i za r os so f twares da fe r ramenta e le t rôn ica para

as versões ma is novas . Um exemplo de p rogramação a t ravés da

fe r ramenta de d iagnose é a ve loc idade de c ruse i ro , podendo ser

a l te rada de acordo com a necess idade.

64

F igura 25 : S is tema de d iagnose SDP3

Fonte : Manua is so f t 8

4 .8 PROCONVE – P6 (2009 a 2011)

Confo rme a reso lução Nº315 Ano 2002 do CONAMA, fo i

de te rm inada uma da ta para in ic ia r as novas res t r ições dos n íve is

de emissões ma is r igorosas que ins t i tu iu a fase 6 do PROCONVE,

porém jun tamente com o Euro 4 na Europa , es tas normas fo ram

regu lamentadas mas não houve obr igação de cumpr i - las dev ido à

ind ispon ib i l i dade do d iese l adequado , de tempo para o

desenvo lv imento da tecno log ia para reduz i r os po luen tes e de

log ís t i ca de d is t r ibu ição de combus t íve l e u re ia . Com isso as

fábr icas con t inuaram a p roduz i r motores com os n íve is de

emissões es t ipu lados no PROCONVE P5 e Euro 3 .

Os l im i tes de emissões impos tos na fase se is que dever iam

en t ra r em v igor a par t i r de jane i ro d e 2009 , são mos t rados na

tabe la aba ixo , cons iderando também que a reso lução de te rminava

ao fabr ican te de combust íve l d iese l que o mesmo dever ia con ter

agora somente 50 p pm de enxo f re .

TABELA 15

L im i tes de emissões da fase se is do PROCONVE – Reso lução



(k(m⁻¹))

1,50 0,46 3,50 0,02 0,50

Fonte : IBAMA

8

Imagem disponível em <http://manuaissoft.com/produto.php?cod_produto=3144917> A c e s s o e m 0 3 / 0 7 / 2 0 1 4 .

65

4.9 PROCONVE – P7 (2012 )

Como a fase an te r io r não fo i poss íve l se r cumpr ida com as

suas regu lamentações , o CONAMA ins t i tu iu que as empresas

fabr ican tes de ve ícu los pesados , obr iga to r iamente segu issem uma

nova fase que to rnou os n íve is de emissões a inda menores com a

redução do l im i te de NOx , e agora também fo i ex ig ido do

fo rnecedor de combus t íve l d iese l , p roduz i r e d is t r ibu i r o

combus t íve l com apenas 10 ppm de enxo f re .

De acordo com a reso lução Nº403 Ano 2008 do CONAMA, os

l im i tes de emissões a t ingem o va lo r a tua l de res t r ições , con fo rme

a tabe la aba ixo .

TABELA 16

L im i tes de emissões da fase se te do PROCONVE – Reso lução



(k(m⁻¹))

1,50 0,46 2,00 0,02 0,50

Fonte : IBAMA


Para a tender a essas novas l im i tações , somente com a

e le t rôn ica embarcada nos motores não fo i su f i c ien te para

con t ro la r as emissões , o que fo i fe i to a té o PROCONVE 5 , sendo

necessár io abranger os es tudos para o ramo da qu ím ica no

desenvo lv imento de uma nov a tecno log ia para t ra tamento dos

gases de escape. A tuando jun to com os s is temas já ex is ten tes

como o módu lo e le t rôn ico e a a l ta pressão de in jeção , fo i

desenvo lv ido o s is tema SCR com o ob je t i vo de reduz i r a

quant idade de NOx na sa ída dos gases .

Agora com essa nova tecno log ia responsáve l por reduz i r

d ras t i camente a quant idade de óx idos de n i t rog ên io dos gases de

escape, a Scan ia se to rnou l i v re para ap rove i ta r tod a a

capac idade que um motor tem para p roduz i r po tênc ia e to rque ,

v is to que não será ma is necessár io con t ro la r , a t ravés de so f tware

de p rogramação da un idade de con t ro le , o n íve l des te po luen te

com uma combus tão de ba ixa tempera tu ra , o que acar re tava em

66

ba ixo desempenho, porque todo o t raba lho agora é rea l i zado

den t ro do novo ca ta l i zador e não no motor . Com isso , fo ram

lançados em 2012 os novos motores t reze l i t ros com máx imo

to rque e po tênc ia ex t ra ída do motor no seu mode lo ma is po ten te ,

que subs t i tu í ram os motores onze e doze l i t ros .

TABELA 17

Motores lançados na fase se te do PROCONVE – Scan ia - 2014

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

2012 DC13 114 360 1900 1850 1000 12,70 28 145

2012 DC13 103 400 1900 2100 1000 12,70 31 165

2012 DC13 102 440 1900 2300 1000 12,70 34 181

2012 DC13 101 480 1900 2400 1000 12,70 37 188


A mudança nos motores nes ta fase não fo i somente na

p rogramação , embora fosse a pa r te que ob teve ma io r mod i f i cação

para que aprove i tasse to ta lmente o desempenho do motor , mas

também o b loco do c i l i nd ro e ou t ros componentes fo ram

redesenhados para ob te r ma io r res is tênc ia . Com o novo desenho ,

o motor ganhou ma io r capac idade vo lumét r i ca e o resu l tado fo i o

ganho de 5% na po tênc ia e o to rque 9% super io r com ro tações

menores , causando 7% de economia no consumo de combus t íve l ,

porém as un idades in je to ras PDE fo ram mant idas .

4.10 Euro 6 (Europa - 2013)

A Europa es tá sempre um passo a f ren t e do Bras i l na

ques tão de normas de emissões , enquanto u t i l i zamos as

res t r i ções gasosas do con t ro le de emissão de ve ícu los pesados

com base na regu lamentação da Comun idade Europe ia do Euro 5 ,

no con t inen te Europeu já in ic iou a de te rminação para o

a tend imen to das leg is lações do Euro 6 a par t i r de 2013 , na qua l

tem os seus l im i tes d ras t i camente reduz idos .

67

TABELA 18

L im i tes de emissões do Euro se is na Europa – Resquíc ios do P7 e

nov idades para o P8 - 2012


(k(m⁻¹))

1,50 0,13 0,40 0,01 ―

Fonte : CETESB

Como resu l tado , houve d im inu ição de 80% do NOx, 30% de

HC e decrésc imo de 50% nas emissões de par t í cu las . O Euro 6

t rouxe a inda ma is nov idade com as med iç ões que deverão ser

fe i tas em t rês c ic los d is t in tos : modo de c i r cu lação u rbana, au to

es t rada e um ou t ro que con juga esses do is modos .


A Scan ia es tabe leceu um novo padrão de motores para que

os ma is r íg idos n íve is de emissões fossem a lcançado s , de uma

fo rma que não p re jud icassem o desempenho , e f i c iênc ia e

economia do motor . Para i sso fo i necessár io manter todas as

mudanças e tecno log ias imp lan tadas no Euro 5 e a inda in t roduz i r

os s is temas :

EGR: Embora já u t i l i zado em mui tas indús t r ias

au tomob i l í s t i cas como me io de reduz i r a concent ração

de NOx nos gases de escape, a Scan ia só fo i usu f ru i r

dessa tecno log ia em 2013, j un tamente com o SCR,

sendo ma is um modo de t ra tamento dos gases de

escape .

In jeção de combust íve l XPI : Com pressões de in jeção

a inda ma io res com um con t ro le a inda me lhor do tempo

e quant idade de in jeção .

Turbocompressor VGT : Com o con t ro le do a r de

admissão ob tendo mu i tas van tagens como:

o Aumenta fac i l i dade de condução e respos ta do

motor ;

68

o Per fo rmance o t im izada em todos os reg imes de

ro tação ;

o Cont ro le p rec iso da rec i rcu lação dos gases de

escape;

o Mantem a ve loc idade da tu rb ina enquanto as

mudanças de ve loc idades es tão sendo fe i tas .

Com todas as mudanças nos motores e com a mesma

c i l i nd rada , fo i poss íve l a t ing i r n íve is máx imos de desempenho e

e f i c iênc ia gerados a par t i r de um motor t reze l i t ros .

TABELA 19

Motores lançados na fase no Euro se is na Europa – Scan ia - 2013

Ano Motor Potência

(HP) RPM

Torque (Nm)

RPM Cilindrada

(dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

2013 DC13 116 370 1900 1900 1000 12,70 29 149

2013 DC13 115 410 1900 2150 1000 12,70 32 169

2013 DC13 124 450 1900 2350 1000 12,70 35 185

2013 DC13 125 490 1900 2550 1000 12,70 38 200

Fonte : h t tp ; / /www.scan ia .com/produc ts -serv ices / t rucks /ma in -

components /eng ines /euro -6 /13 - l i t re /370 -hp .aspx , 2013

69

5 RESULTADOS

Com es te t raba lho fo i poss íve l ve r i f i ca r como a tecno log ia e

os es tudos em c ima dos motores c ic lo D iese l , em espec ia l o motor

onze l i t ros da Scan ia que nos ú l t imos anos fo i subs t i tu ído pe lo de

t reze l i t ros , su r t i ram tan to e fe i to no decor re r do tempo, mu i tas

mudanças fo ram e fe tuadas desde o in íc io da sua p rodução aqu i no

Bras i l , i den t i f i cou -se também como as normas de emissões

consequentemente con t r ibu í ram para a modern ização dos

motores .

Depo is de 25 anos res t r ing indo cada vez ma is os l im i tes de

emissões com o ob je t i vo de me lhorar a qua l idade do a r

a tmos fé r ico , é permi t ido rea l i za r a t ravés dessas pesqu isas , uma

aná l i se de todas as normas impos tas pe lo CONAMA em todo es te

per íodo jun tamente com a ú l t ima e ma is r íg ida desenvo lv ida pe la

Comun idade Europe ia den t ro das normas do Euro 6 .

Grá f i co 4 : Evo lução dos n íve is de emissões

Fonte : Dados do au to r , 2014

A Scan ia u t i l i zou de vár ias fo rmas para , p r ime i ramente

a tender as necess idades dos c l ien tes em seus respec t i vos ramos

de t raba lho , na qua l no in íc io dos anos e ra somente es te o

ob je t i vo , e após as e fe t i vações das regu lamentações do ó rgão

70

f edera l responsáve l por p reservar a na tu reza , fo i necessár io focar

em meios tecno lóg icos para a tender às le is impos tas para redução

dos n íve is de po luen tes nas emissões dos ve ícu los au tomotores .

Com isso , é poss íve l observar como a qua l idade dos

motores , a e f i c iênc ia , desempe nho e economia andaram jun tas em

todo es te per íodo , f i ca fác i l i den t i f i ca r o downs iz ing nos motores

Scan ia a t ravés d os g rá f i cos a segu i r , cons iderando que as

var iações reg is t radas são os d iversos mode los de motores

lançados para a tender ao mercado de c l ien tes com seus t raba lhos

espec í f i cos necess i tando de po tênc ia e to rque de acordo com a

de te rminação da sua á rea de a tuação .

Grá f i co 5 : Evo lução da po tênc ia nos motores Scan ia 11 , 12 e

13 l i t ros

Fon te : Dados do au to r , 2014

71

Grá f i co 6 : Evo lução da po tênc ia espec í f i ca nos motores

Scan ia 11 , 12 e 13 l i t ros


Grá f i co 7 : Evo lução do to rque nos motores Scan ia 11 , 12 e

13 l i t ros


72

Grá f i co 8 : Evo lução do to rque espec í f i co nos motores Scan ia

11 , 12 e 13 l i t ros


73

6 DISCUSSÃO

Comparações ent re motores conforme o tempo

Nas tabe las aba ixo é fe i ta uma comparação com a lguns

motores .

TABELA 20

Compara t i vo para demons t ração do dows iz ing_1 – B ras i l - 2014

Ano Motor Potência

(HP) Torque (Nm)

Nº de Cilindros

Cilindrada (dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

1958 D10 R01 165 618 6 10,26 16 60

2011 ISF - Cummins 160 600 4 3,80 42 158

Fonte : F ICHAS TÉCNICAS SCANIA, 2014; h t tp : / /www.cummins .

com.br /c la /down loads /_ ap l i cacoes /_02Onibus / ISF_160.pd f

Na comparação ac ima temos um motor de qua t ro l i t ros e

qua t ro c i l i nd ros p roduz indo ma io r desempenho que um motor

p roduz ido a c inquenta e t rês anos .

TABELA 21


Ano Motor Potência

(HP) Torque (Nm)

Nº de Cilindros

Cilindrada (dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

1975 DS14 LB05 350 1245 8 14,20 24 87

2013 DC09 112 360 1700 5 9,30 39 183

Fonte : F ICHAS TÉCNICAS SCANIA, 2014; h t tp : / /www.scan ia .com

/p roduc ts -serv ices / t rucks /ma in -componen ts /eng ines /euro -6 /9 -

l i t re /360 -hp .aspx

Dent ro dos p rópr ios motores Scan ia também é percep t íve l a

evo lução do desempenho e os e fe i tos das avançadas tecno log ias

a tua is .

74

TABELA 22


Ano Motor Potência

(HP) Torque (Nm)

Nº de Cilindros

Cilindrada (dm³/l)


(HP)

Torque Específico

(Nm)

1975 DS14 LB05 350 1245 8 14,20 24 87

2013 ISL - Cummins 420 1850 6 8,90 47 208

Fonte : F ICHAS TÉCNICAS SCANIA, 2014; h t tp : / /www.cummins .

com.br /c la /no t i c ias_deta lhe .php? id_not ic ia=203

Com o mesmo motor de qua to rze l i t ros V8 de 1975, podemos

comparar com o ma is novo lançamento da Cummins , p roduz indo

420hp necess i tando apenas de 9 l e 6 c i l i nd ros

Com esses t rês exemp los c i tados ac ima, é fác i l ve r i f i ca r a

e f i các ia do downs iz ing ap l i cado aos motores D iese l duran te os

anos . Na década de 1975, um motor necess i tava de se is c i l i nd ros

e dez l i t ros para p roduz i r 165 hp de po tênc ia e 618 Nm de to rque ,

j á em 2011, um motor de qua t ro l i t ros e qua t ro c i l i nd ros fo i capaz

de p roduz i r p ra t icamente o mesmo desempenho . E tomando como

exemp lo , como pode ser observado na tabe la ac ima, também os

motores da Cummins , podem ev idenc ia r o downs iz ing com motores

de nove l i t ros de c inco e se is c i l i nd ros , p roduz indo po tênc ias e

to rques super io res a um motor de qua to rze l i t ros e o i to c i l i nd ros

lançado a t r in ta e o i to anos .

75

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Com a cons tan te tendênc ia do dows iz ing , ho je podemos

observar a fan tás t i ca d i fe rença e evo lução dos motores c ic lo

D iese l j un tamente com as d i f i cu ldades en f ren tadas pe las fábr icas

de motores para a lcançar os r íg idos n íve is de emissões cada vez

menores e ma is compet i t i vos .

76

8 PROPOSTAS FUTURAS

• Downs iz ing dos motores nove e qua to rze l i t ros da Scan ia ;

• Downs iz ing de motores de ou t ras montadoras ou fábr icas ;

• Es tudos sobre os novos motores a e tano l ou a gás para

ve ícu los pesados .

77

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