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CURSO ELETRICA BASICA
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Introdução
A nova fase P-7 do Proconve, válida a partir de Jan/2012, reduziu o limite
de emissões dos veículos em 80% de material particulado e 60% em NOx.
Proconve P-5
Euro III
Proconve P-6
Euro IV
Proconve P-7
Euro V
Mate
rial P
art
icula
do
NOx
5,03,52,0
0,0
20,1
0
Atingir estes limites apenas com o gerenciamento da combustão do motor é
pouco viável, portanto os motores necessitam da adição de um sistema de
pós-tratamento.
Introdução
Para o cumprimento da legislação, os fabricantes podem utilizar uma das
seguintes estratégias para o controle das emissões de NOx e de material
particulado:
EGR + DPF SCR
Controle de NOx Motor Pós-tratamento, com
uso de ARLA 32
Controle de particulado Pós-tratamento Motor
Para as aplicações Durastar 4400 no Brasil, foi escolhido a
estratégia SCR para o cumprimento do Proconve P-7.
Introdução
O sistema SCR é utilizado para converter NOx em nitrogênio (N2) e
água (H2O). Para realizar esta conversão, é necessária Amônia (NH3)
como agente redutor na reação.
Foi escolhido a uréia como substância para obter amônia devido a sua
fácil manipulação e riscos menores do que a manipulação da amônia ou
de suas soluções.
O ARLA 32 (Agente Redutor Líquido Automotivo) é uma solução aquosa
de uréia, onde 32,5% do volume é uréia e o resto é água.
São sinônimos de ARLA 32: AUS 32 (Europa), ARNOX 32 (Argentina) e
DEF (EUA). Adblue® é uma marca registrada pela VDA para o AUS 32.
Reações no sistema SCR
As reações que ocorrem no sistema são:
Termólise ARLA 32
(NH2)2CO para NH3 e HNCO
HNCO para NH3 + CO2
NOx + NH3 para N2 + H2O
NOx
NH3
HNCO
H2O
N2
CO2
H2O
Urea
Tank
SCR Cat
DCU Box
Temp. sensor
Temp. sensorNOx sensor
Urea Injector
Temp. sensor
CAN BUSJ1939
Levelsensor
Urea Lines
HeaterSystem harness
Vehicle harness
ECU
AmbientTemp.
Sensor
Coolant Lines
Esquema do sistema SCR
O sistema de SCR é composto pelos componentes abaixo:
Funcionamento do sistema
O funcionamento do sistema de SCR
consiste basicamente na injeção de uréia
no escapamento, para que esta se
misture com os gases de escape e reaja
quimicamente no catalisador de modo
que o nível de NOx emitido pelo motor
seja reduzido aos níveis permitidos pela
legislação.
Para o deslocamento da uréia do tanque
até o injetor é utilizada uma bomba
elétrica, localizada dentro da DCU Box. A
quantidade de uréia a ser dosada e o
momento em que deve ser dosada são
definidos pela unidade de comando do
sistema, chamada de DCU, de acordo
com parâmetros de funcionamento do
motor, do sistema de dosagem e do
próprio catalisador.
Urea
Tank
DCU Box
Urea Lines
SCR Cat
Funcionamento do sistema
A DCU se comunica com a unidade de comando do motor através do barramento
CAN. São necessários também sensores de temperatura, de nível do tanque e de
NOx para que a DCU possua informações dos parâmetros de funcionamento do
sistema de dosagem e do catalisador.
Urea
Tank
SCR Cat
DCU Box
Temp. sensor
Temp. sensorNOx sensor
Temp.
sensor
CAN BUS
J1939
Level
Sensor
DCU
harness
ECU
Ambient
Temp.
Sensor
Funcionamento do sistema
Urea
Tank
SCR Cat
DCU Box
Urea Injector
Temp.
sensor
Level
sensor
Urea Lines
HeaterDCU
harness
Coolant Lines
Adicionalmente o sistema ainda pode receber aquecedores para funcionamento
em temperaturas inferiores a -11°C, onde há a cristalização da uréia. O sistema
de dosagem não pode funcionar enquanto houver uréia cristalizada no circuito.
Motor
MWM
Navistar
ECU
Engine CAN
System Quantidade
Tanque de uréia 1
Sistema de aquecimento de uréia 1
Linhas de uréia 3
Chicote do sistema de dosagem 1
DCU BOX 1
Injetor de uréia 1
Conjunto silencioso com catalisador 1
Sensores de temperatura 2
Sensor de NOx 1
Divisão de responsabilidade de componentes
Componentes fornecidos pela MWM
DCU BOX (contém a Unidade de Comando, a
bomba e o filtro de ARLA 32)
INJETOR DE URÈIA
JUNTA, INJETOR DE URÈIA
ABRAÇADEIRA, INJETOR
DE URÉIA
Componentes fornecidos pela MWM
CONJUNTO SILENCIOSO COM CATALISADOR
SENSOR DE NOx
SENSOR DE
TEMPERATURA DE GASES
ARLA 32
O ARLA 32 não é um produto perigoso de acordo com as diretrizes de
classificação européia de produtos, no entanto, deve-se evitar o contato direto
com outros produtos químicos, em especial com nitratos e nitritos.
O ARLA 32 é normalizado no Brasil pela Associação Brasileira de Normas
Técnicas de acordo com a norma ABNT NBR 22241-1, que especifica os
requisitos de qualidade do ARLA 32. A utilização de fluido fora desta
especificação, como a mistura de uréia para a fabricação de fertilizantes com
água, por exemplo, causará danos ao catalisador, formação de borras e falhas
no sistema de dosagem.
Todo ARLA 32 fabricado, importado e comercializado no Brasil deve ser
aprovado e certificado pelo Inmetro.
Os materiais utilizados para a construção de tanques, tubos, válvulas e
acessórios para armazenagem, transporte e manuseio devem ser compatíveis
com a ARLA 32 para evitar a contaminação do produto, assim como a corrosão
dos aparelhos utilizados.
ARLA 32
Todos os materiais em contato com ARLA 32 deverão estar isentos de
elementos estranhos, como combustível, óleo, gorduras, detergentes, pó ou
qualquer outro produto químico ou natural.
Exemplo de materiais compatíveis com
ARLA 32
Exemplo de materiais NÃO compatíveis
com ARLA 32
Aços austeníticos Cr-Ni de alta liga ou Cr-Ni-Mo de acordo
com DIN 10088
Aços carbono
Titânio Aços carbono revestido com zinco
Polietileno, Polipropileno de alta densidade (sem aditivos) Materiais não ferrosos, cobre, zinco, chumbo, alumínio,
magnésio e suas ligas
Polifluoretileno; Difluoreto de polivinilideno Soldas contendo chumbo, prata, zinco e cobre
Viton Plásticos e metais revestido com níquel
CONJUNTO SILENCIOSO COM CATALISADOR
O conjunto silencioso é composto pelo tubo de decomposição, catalisador com
silenciador, suportes, junta e abraçadeira.
O conjunto é fornecido montado e testado, portanto ele não deve ser
desmontado.
Abraçadeira
Junta
Tubo de decomposição
Suportes
Catalisador com silenciador
DCU BOX
A DCU Box contém unidade de comando, bomba, sensor de pressão, filtro, tubos,
conexões de ARLA 32, chicote interno e aquecedor interno.
Ela deve ser montada no chassis, na posição vertical, protegida contra projeções de
partículas, jatos de água ou exposição a calor excessivo.
A DCU Box deve ser instalada na vertical (±5°), com as conexões das linhas na parte de
baixo.
Conector
da DCU
DCU
Conector da
DCU Box
Conector de saída de ARLA 32 Conector de entrada de ARLA 32
DCU BOX
A DCU Box é montada no seu local com quatro parafusos M10. Há uma flange plástica
para montagem com dois furos de cada lado da DCU Box.
Flange para
montagem
Superfície de
montagem
Parafuso M10
Arruela lisaArruela de
pressão
Porca
Porca trava
OU
Fixe a DCU Box a superfície de montagem conforme a ilustração acima.
- Coloque as arruelas entre as cabeças dos parafusos e a flange de montagem
- Prenda os parafusos para garantir que não se soltem devido a vibração ao longo do tempo.
-Verifique se a DCU Box fica firme sobre os parafusos. Os dois parafusos superiores devem estar na parte
superior dos seus respectivos furos oblongos quando forem fixados ao veículo.
- Aperte os parafusos com torque de 10 a 12 Nm.
DCU BOX
A DCU Box é fornecida com a calibração para a aplicação, porém será
necessária realizar a programação de end of line para adequar as
variações de tanque e aquecimento do sistema.
INJETOR
O injetor é o componente principal para a dosagem
precisa de uréia no escapamento.
O sistema SCR é projetado para circular uréia pelo
injetor e retornar para o tanque o tempo inteiro que o
motor está funcionando. Esta circulação mantém a
refrigeração do injetor enquanto submetido a
temperaturas dos gases de escape. O sistema
também circula uréia por seis minutos após o motor
ser desligado para garantir um resfriamento adequado
Os injetores possuem diversas versões, onde podem variar o diâmetro do orifício e a tensão
de trabalho.
Os injetores que trabalham com tensão de alimentação de 12V possuem o corpo da bobina
branco e os de 24V possuem o corpo da bobina preto. As imagens nesta apresentação
mostra a versão 24V, porém as instruções valem para ambos os tipos.
INJETOR
O injetor é montado com uma junta e abraçadeira no tubo de escape, fornecidos pela MWM.
Entrada
Saída
Porca de retenção
INJETOR
Para a montagem do injetor, coloque a junta na superfície
superior da bossa de montagem no tubo de escape, garantindo
que a junta esteja alinhada com a abertura na bossa.
Localize o injetor na parte superior da junta. Certifique-
se do alinhamento entre as flanges e de que a junta se
mantém na posição.
INJETOR
Desengate o parafuso e abra a abraçadeira para permitir que ela seja alocada ao redor da
flange
Verifique se as bordas das flanges superiores e inferiores continuam alinhadas e a junta
está no local. Então coloque a abraçadeira ao redor das flanges unidas.
Parafuso
TravaAbraçadeira aberta
INJETOR
Insira o parafuso na trava para fechar a abraçadeira e gire a abraçadeira até que a abertura
fique a 180° da conexão de entrada de uréia.
Aperte o parafuso com torque de 7 Nm, batendo de leve ao redor da abraçadeira para
ajudar a acomodar a abraçadeira por toda a circunferência.
Mantenha as capas protetoras nas conexões do injetor até a montagem das linhas de
uréia para evitar a entrada de impurezas.
Conexão de entrada Entrada da abraçadeira
Sensores de temperatura de gases
Há dois sensores de temperatura de gases no sistema, sendo um anterior ao catalisador e
outro na saída do catalisador. Os sinais de temperatura são utilizados pela unidade de
comando para calcular a quantidade correta de uréia a ser dosada.
Sensores de temperatura de gases
Para a montagem do sensor, deve-se manter o sensor alinhado com a bossa no tubo. O
mesmo vale para a desmontagem do sensor. Pode-se inclinar o sensor apenas após o
sensor estar completamente fora da bossa.
-O torque de fixação do sensor é de 45 Nm ± 5 Nm.
-O raio para dobra do cabo flexível deve ser no mínimo de 10 mm
-Deve haver pontos de fixação no mínimo a 200 mm da rosca de fixação e no máximo a
150 mm do conector.
Não é recomendado a utilização de fluidos para limpeza ou desengraxantes no sensor. O
possível uso de lubrificante para a desmontagem do sensor deve ser feita
cuidadosamente para evitar contaminação da ponta do sensor com óleo.
Sensor de NOx
O Sensor de NOx é montado na saída do catalisador e mede as emissões de NOx e
informa para a unidade de comando do sistema de SCR, através do barramento CAN do
veículo.
O sensor consiste em uma elemento sensor e uma unidade de comando deste sensor
Unidade de
comandoConector
elétrico Cabo do
sensor
Rosca
Porca sextavada
Abas para
montagem
Elemento
sensor
O sensor é fornecido com
capas protetoras no elemento
sensor
Tampa traseira da
unidade de comando
Capas protetoras
Sensor de NOx
As caixas do sensor de NOx devem ser transportadas e armazenadas fechadas. É
recomendado que os sensores fiquem na caixa até estarem prontos para o uso.
O tempo máximo de armazenamento nas embalagem para produção é de 18 meses. Em
embalagens para reposição, o tempo máximo é de 2 anos.
Evite choques de temperatura ao abrir as
embalagens. Uma diferença de temperatura de
± 5°C entre o sensor e o ambiente deve ser
evitada. Se a embalagem de entrega fica em um
ambiente frio (ambiente externo a linha, por
exemplo) e é entregue na linha quente, deve-se
esperar que as caixas atinjam a temperatura
ambiente para evitar a condensação no sensor.
Sensor de NOx
O sensor de NOx é sensível ao manuseio impróprio. Evite:
-Impactos: evite qualquer tipo de impacto no sensor. Se o sensor for derrubado no chão, ele
deve ser descartado. Se houver dúvidas quanto a um impacto ocorrido, consulte a MWM. A
capa protetora é projetada para prevenir que sujeira e pó atinjam o elemento sensor e não
para proteger quanto a impactos.
-Limpeza: O sensor deve ser armazenado e manuseado em um ambiente limpo e seco, livre
de contaminantes (óleo, fumaça, poeira etc.) e más condições de tempo (água, areia, neve,
por exemplo). A capa protetora não deve ser removida até antes da instalação do elemento
sensor no escapamento. Após a remoção da capa, evite qualquer sujeira ou poeira antes da
instalação.
-Limpeza do sensor: Não deve-se realizar limpeza mecânica, química, ou com ar
comprimido no elemento sensor ou na unidade de comando. Isso irá degradar ou envenenar
o sensor. O elemento sensor e o interior do conector não devem ter contato com qualquer
fluido.
-Pintura: não deve-se pintar o elemento sensor ou a unidade de comando do sensor
-Conector elétrico: nunca desconecte o sensor de NOx com ele energizado. Isso pode
causar danos sérios a unidade de comando do sensor. Nunca inverta a polaridade da
alimentação. O conector é projetado para prevenir montagem invertida.
Sensor de NOx
O sensor é sensível ao manuseio impróprio. Armazene o
sensor sempre de maneira apropriada, evitando potencial
choques mecânicos. Carregue os sensores um por um,
não em conjunto.
NÃO OK OK
Sensor de NOx
Não enrole o cabo ao redor da unidade
de comando
Não puxe o cabo
Não faça nós no cabo
Não dobre o cabo
Sensor de NOx
Não dobre bruscamente o cabo na base
do elemento sensor ou da unidade de
comando
Para transporte, o cabo pode ser
dobrado conforme a figura ao lado.
Sensor de NOx
INSTALAÇÂO
Para a instalação do sensor de NOx, siga a sequência abaixo:
-Fixe a unidade de comando no local com os parafusos, com o torque
determinado.
-Remova a capa protetora do elemento sensor. Qualquer deposição de sujeira ou
pó nas roscas lubrificadas deve ser evitado após a remoção da capa protetora. A
pasta lubrificante não deve ser limpa.
-Coloque o sensor na bossa do escapamento. Gire a rosca com a mão até
prender, segurando a base do elemento sensor próximo ao grommet de forma
que os cabos não gire ou dobre enquanto gira o sextavado.
-De o aperto final com um torque de 50 Nm ± 10 Nm (recomendado). A rotação
máxima do cabo após o aperto é de 180°.
-Conecte o chicote do veículo na unidade de comando. Certifique-se de que não
há partículas dentro do conector.
Sensor de NOx
O raio mínimo para dobra do cabo no grommet do elemento sensor é de 20 mm.
O ângulo máximo entre o cabo e o eixo longitudinal do sensor é de ± 15°
O elemento sensor contém componentes cerâmicos que operam a alta temperatura e
não são toleráveis a choques térmicos. O elemento sensor deve ser montado no
escapamento de forma que não fique exposto a água (ou qualquer outro fluido)
enquanto o aquecedor está em funcionamento. Deve-se tomar cuidado para a
montagem do sensor de forma que não haja água condensada na capa protetora. A
recomendação de montagem do elemento sensor é na vertical.
Sensor de NOx
A unidade de comando do sensor de NOx deve ser instalada próxima ao
escapamento, de forma que o cabo possa ser instalado com um loop de segurança
(para alívio de tensão).
O primeiro ponto de fixação do cabo deve estar a 100 mm da unidade de comando.
O loop de segurança entre o elemento sensor e o último ponto de fixação deve ser
mantido para garantir que o movimento do escapamento durante a operação do
veículo não irá prender ou danificar o cabo.
Último ponto de fixação
Elemento sensor NOx
Escapamento
Sensor de NOx
O cabo do sensor deve ter pelo menos dois pontos de fixação. Um a 100 mm da
unidade de comando do sensor e outro definido pela Navistar. A faixa de temperatura
aceitável para o cabo é de -40°C a 200°C.
Um estudo de corrosão deve ser realizado entre a tampa traseira da unidade de
comando do sensor e o local de montagem (frame, suporte etc.) para evitar corrosão
galvânica pela utilização de diferentes materiais. São recomendações:
Evitar o contato direto entre a tampa traseira da unidade de comando e potenciais
materiais incompatíveis na superfície de montagem.
Usar um suporte pode ser benéfico para garantir espaço suficiente entre a unidade
de comando e a superfície de montagem.
A localização de montagem deve minimizar a exposição a componentes agressivos
presentes no ambiente (sal, compostos para degelo, pedriscos etc.)
Sensor de NOx
DESMONTAGEM
Se for necessária a remoção do sensor de NOx do escapamento, proceda na
seguinte sequência:
-Desconecte o chicote elétrico da unidade de comando. Não desconecte com o
sensor energizado, isto pode causar danos sérios a unidade de comando.
-Desmonte a unidade de comando do sensor
-Desmonte o elemento sensor da bossa no escapamento. Cuidado: o sensor
deve ser desativado por um período de 15 minutos antes da remoção do
elemento sensor uma vez que ele estará aquecido e pode causar queimaduras. É
recomendado a utilização de luvas.
Sensor de NOx
REUTILIZAÇÃO DO SENSOR
Ao reutilizar o sensor, todos os cuidados informados anteriormente deve ser
respeitados.
-Não deve ocorrer mais do que duas instalações / remoções para um sensor
porque a pasta lubrificante irá sair das roscas.
-Não é recomendado mais de 20 conexões / desconexões do chicote elétrico e
a unidade de comando
Linhas de uréia
As linhas de uréia das aplicações Durastar 4400 não são fornecidas pela MWM.
É recomendável que as linhas sejam livres de:
-Contaminantes como pó, fibras, mofo, lascas ou rebarbas que possam comprometer o fluxo
na linha ou nos conectores;
-Contaminantes aderidos que como rebarbas práticas que pode comprometer os conectores
ou a linha.
-Quaisquer contaminantes maiores do que 100 µm dos processos de fabricação, transporte
ou manuseio.
Na instalação das linhas é recomendável que:
-As linhas devem ser fixadas para garantir que não sejam atingidas por objetos em
movimento pelo veículo ou abaixo dele.
-Elas devem ser protegidas de cortes ou desgaste com o frame do veículo ou suportes.
-As linhas estejam fixadas dentro de 150 mm das conexões para garantir que a conexão se
mantém alinhada com o conector. Não deve haver carga lateral nas linhas.
-Não deve-se permitir que as linhas entrem em contado com o escapamento. Deve-se incluir
proteção de calor quando a linha está a menos de 300mm de uma fonte de calor de 200°C
ou superior.
-Evite que as linhas passem a menos de 150 mm dos componentes móveis da suspensão.
Linhas de uréia
A sequência recomendada para a montagem das linhas é:
1. Conectar a linha de alimentação na saída do tanque;
2. Conectar a outra ponta da linha de alimentação no conector de entrada da
DCU Box
3. Conectar a segunda linha de alimentação no conector de saída da DCU Box
4. Conectar a outra ponta na conexão de entrada do injetor
5. Conectar a linha de retorno na conexão de retorno do tanque
6. Conectar a outra ponta da linha de retorno na conexão de saída do injetor
123
4
5
6
Exemplo de conectores de
tanque
Chicote elétrico
O Chicote elétrico das aplicações Durastar 4400 não são fornecidas pela MWM
Abaixo estão algumas recomendações para o chicote elétrico:
-Tenha comprimento menor do que 3 m.
-Tenha o roteiro longe de componentes quentes do veículo
-Esteja localizado a mais de 300 mm das fontes de calor ou utilizar proteção
térmica onde o chicote está próximo a fontes de calor.
-Tenha o roteiro longe de partes móveis ou pontos agudos.
-Tenha pontos de fixação a cada 500 mm
O conector da DCU Box é preso num conector na parte de cima da DCU Box.
Para garantir a fixação, mova a trava branca do conector para baixo. O conector
da DCU está na parte externa da DCU Box
Conector DCU Box
Conector DCU
Trava
Sequência para partida
Após todo o sistema de SCR estar instalado no veículo, o seguinte
procedimento é necessário para iniciar o funcionamento do sistema:
1. Abasteça o tanque de uréia. Um abastecimento parcial é aceitável
desde que o limite de nível baixo de uréia seja ultrapassado.
2. Ligue o motor
3. Aguarde que o sistema seja pressurizado. Este processo demora
entre 1 e 2 minutos, independente da temperatura do motor ou dos
gases de escape.
4. Após isso é permitido dirigir o veículo para fora da linha.