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Análise técnica do Fusca 2013 – sem desempenho mesmo com o motor em alta rotação – Parte 2

julho 27, 2021

Em mais um estudo de caso, iremos demonstrar a aplicação de métodos e ferramentas com osciloscópio, scanner e transdutores para identificar falhas no funcionamento de componentes do sistema de injeção

Módulo Motor:  Como não foram evidenciadas falhas no sistema de ignição aplicando uma análise da forma de onda de secundário, iremos entrar com um estudo com os transdutores, para analisar o funcionamento da parte mecânica. Alguns passos são mais rápidos na realização da análise de causa e efeito, e estes são os primeiros a se eliminar em um diagnóstico por etapas, como teste de bateria, uma leitura de código de falhas e uma análise do sistema de ignição com uma garra de secundário para cabos de velas ou uma pinça indutiva para bobinas COPs, bobinas independentes.

Lembrando que no Brasil a maioria dos veículos são populares de 4 cilindros e de fácil acesso ao sistema de ignição, pois em alguns veículos não é tão simples a captura de um sinal de ignição devido o projeto do coletor de admissão, dificultando assim o acesso ao sistema de ignição, seja velas ou bobinas independentes. Ao entrar na análise com os transdutores, será possível identificar o comportamento da parte mecânica do motor, como se comporta a dinâmica dos fluidos no ciclo do motor. 

Vale lembrar que o ar realiza um caminho de entrada e saída na fase de funcionamento do motor, ele é aspirado pelo intake, enche um volume do coletor de admissão, é admitido por um cilindro em movimento descendente em fase de admissão, fluindo  por toda a geometria construtiva do coletor e das válvulas de admissão, e sendo comprimido e descomprimido até a expulsão dos  gases de escape, de certa forma estamos resumindo bem este processo, mas queremos dizer que o transdutor irá nos mostrar em forma de gráfico todo o comportamento da dinâmica do ar neste processo das fases do ciclo OTTO, e este comportamento tem um trabalho padrão em um motor de correto funcionamento, gerando um gráfico padrão, e quando temos anomalias no motor neste comportamento a forma de onda padrão é alterada, e é neste sintoma que iremos atuar com uma análise gráfica. 

Realizamos uma sequência de análise com o transdutor de pressão em todos os cilindros do motor em marcha lenta em torno de 800 a 900 RPM. Vamos apresentar a forma de onda do cilindro e seus principais sinais característicos, para assim com base em dados e referências, apresentar uma solução em cima de anomalias da curva dinâmica capturada. 

No gráfico da Fig12 é possível coletar uma série de informações, desde a pressão máxima do motor, como a pressão da saída dos gases do escapamento, pressão absoluta do coletor de admissão “MAP”, o vácuo do cilindro calculando o delta da pressão atmosférica e a pressão do MAP, o sincronismo do motor junto ao sinal de CKP, a simetria da compressão e descompressão, o tempo de ciclo do motor, etc.

Calculando o Delta da P.ATM e P.MAP

Dados de Exemplo: Pressão atmosférica 940 mBar e Pressão absoluta MAP 350 mBAr

Vácuo = P.ATM – P.MAP
Vácuo = 940 – 350 
Vácuo = 590 mBar ou 442,536 mmHG

Coletando as informações de todos os cilindros, anotamos todos os dados da forma de onda em uma tabela no Excel, nesta tabela a comparação de dados entre cilindros fica mais organizada para uma análise de comparações entre os cilindros e com base em uma referência. 

Com todos os dados plotado em uma tabela, podemos observar e analisar com base na coluna de referência, que os dados estão dentro do range normal de trabalho, ou seja não evidenciamos anomalias no motor com o teste em marcha lenta.

Como não foram encontrados potenciais de falha com os testes em marcha lenta, a próxima etapa foi realizar o mesmo procedimento a 2500 RPM. O teste em alta rotação altera a frequência do ciclo OTTO, para isso deve-se ter conhecimento do tempo do motor para calibrar corretamente o osciloscópio em diferentes testes com rotações variáveis.

Cálculo do tempo do motor:

Realizando o teste a 2500 RPM iremos aumentar o fluxo dinâmico de ar nos cilindros, teremos uma quantidade maior de massa de ar no motor. Este teste nos ajuda a verificar possíveis obstruções da saída dos gases do motor, sendo uma análise com foco na fase de escapamento. Neste teste o importante é analisar a região da fase de escapamento, sendo assim, ao aumentar o zoom na fase de escape, podemos analisar melhor as variações no tempo de escape sobre a linha da pressão atmosférica.

Temos que ter como referência ao analisar a fase de escapamento a linha da pressão atmosférica, pois é a partir dela que iremos calcular a pressão da saída dos gases de escape. Observe que a linha em verde pontilhada é nosso ponto de partida, e a linha laranja é onde se encontra o pico da pressão da fase de escape, nos dando um delta da pressão de escape. 

Uma nova coleta de dados foi realizada em todos os cilindros e plotada em uma tabela de Excel, para assim realizar uma nova análise de comparações, entre cilindros e com base em uma referência. 

Feita a coleta de dados de todos os cilindros e plotada em uma tabela, podemos verificar que ao realizar o teste a 2500 RPM evidenciou-se anomalias no cilindro 3, encontrando uma pressão na fase de escape bem superior ao valor de referência.

Observando o gráfico na região de escape, vemos uma crescente em relação à linha atmosférica entre os pontos de 180 graus e 360 graus, em que o normal seria uma variação da pressão de escape sobre a linha da pressão atmosférica, porém a mesma se encontrou toda sua fase de escape superior a atmosfera. Realizando a medição da pressão de escape acima da atmosfera encontrou-se o valor de 642 mBar, ou seja 342 mBar acima de um range tolerável. 

Nos outros cilindros não foi evidenciada uma anomalia na fase de escape entre 180 graus e 360 graus e, conforme tabela de dados coletados, as pressões se encontram dentro do range de trabalho, com uma variação da pressão de escape cruzando a linha de pressão atmosférica. Iremos mostrar a variação de pressão do cilindro número 1, onde foi encontrada uma pressão de 290 mBar, 10 mBar abaixo do range de referência da linha da atmosfera. 

Ao se encontrar uma obstrução da saída dos gases de escape, a primeira coisa a vir em mente é um entupimento do catalizador, porém um entupimento do catalizador na maioria dos casos afetaria proporcionalmente todos os cilindros do motor, e em nosso estudo vemos que apenas um cilindro teve uma obstrução na saída dos gases de escape, podendo assim descartar um catalisador obstruído.

Com esta análise podemos afirmar que temos um problema mecânico no cilindro 3, pode ser ele por “n” motivos, seja por cames torcido, válvula presa, tuchos, balancins, sincronismo e etc. Neste estudo apenas fizemos a análise do veículo, sem realizar a desmontagem de componentes, pois estávamos atuando neste problema como suporte. Diante deste diagnóstico, um laudo foi emitido e repassado à oficina que iria realizar a desmontagem.

Conclusão

O cabeçote foi desmontado e foi evidenciado que um dos balancins do terceiro cilindro estava danificado, causando um efeito sobre a válvula de escape. Como este motor possui 2 válvulas de escape, o terceiro cilindro ficou funcionando apenas com uma válvula. Em marcha lenta não era possível perceber uma falha devido ao baixo fluxo de ar, mas quando aumentava a rotação do motor em torno de 2500 RPM, os gases de escape não escoavam 100%, ocasionando retenção dos gases devido uma válvula de escape ficar inoperante, ou seja, o escoamento estava trabalhando com 50% da capacidade, sendo assim os gases do produto da combustão não era eliminado por completo e o mesmo estava afetando o desempenho do motor, quando se necessitava de mais carga. 

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