A Eletrônica nos acionamentos de alta tensão dos sistemas Common Rail

Os sistemas de injeção eletrônica têm evoluído muito nos últimos anos. Em especial por conta das leis que restringem a emissão de poluentes, as sistemistas tem elevado cada vez mais as pressões de combustível aliadas a controles de múltiplas injeções e sistemas de pós-tratamento. Os avanços eletrônicos acompanharam os avanços de injetores e linhas de pressão para que fosse possível efetuar os controles de maneira precisa e eficiente. Mas quais são as diferenças eletrônicas entre os sistemas de baixa e alta pressão? Por que alguns sistemas trabalham com altas tensões?   

Alta vs Baixa pressão de combustível   

Por que nem todos os sistemas trabalham com altas tensões? A aplicação desses circuitos no módulo eletrônico do motor (ECU) dependerá do tipo de sistema mecânico usado no disparo de injeção. Por exemplo, em um sistema Common-Rail, as altas pressões de combustível no Rail são as mesmas altas pressões de combustível que chegam aos Injetores e nas agulhas. Portanto, para “vencer” esse alto valor de resistência e realizar o disparo são necessárias altas tensões. Em sistemas como o mencionado, é comum encontrarmos pulsos de comando entre 80V e 100V.  

Já em sistemas como o de Unidades Injetoras, onde a geração de pressão de combustível acontece mecanicamente e em sincronismo com o disparo elétrico do Injetor, as tensões de trabalho são baixas, muitas vezes próximas da tensão de bateria, como algo em torno de 26V a 30V. Isso é possível porque as pressões de combustível não são constantes na agulha do injetor e não são elevadas.

E quanto as altas tensões? Diferente do que se pode pensar, as sistemistas priorizam trabalhar com altas tensões para não que não tenham que usar altas correntes de energia. Trabalhar com alta corrente torna o custo do projeto alto. São necessárias melhorias na robustez da placa e dos componentes, bem como das fiações elétricas. Por esse motivo são preferíveis altas tensões ao invés de alta corrente. Pense na fórmula abaixo – Potência elétrica é a responsável por realizar trabalho e é o resultado da combinação de tensão e corrente. Por ser uma multiplicação, para atingir um valor elevado de potência, podemos trabalhar tanto com tensão quanto com a corrente. A ideia é diminuir a corrente e ainda assim conseguir uma potência elevada, portanto é necessário amplificar a tensão.

Arquitetura de Hardware para módulos Common Rail   

Para que a geração de alta tensão seja possível, alguns componentes específicos são necessários, como indutores, transformadores e grandes capacitores eletrolíticos para armazenamento das tensões amplificadas. Ao comparar visualmente placas de sistemas com Unidades Injetores e placas de sistema Common Rail a diferença é clara. Porém, vale lembrar que alguns sistemas de Unidades Injetoras também podem trabalhar com altas tensões, como é o caso dos sistemas Volvo D13, que usam um sistema de Unidade que gera uma pressão de combustível mais elevada.

Vejamos um estudo de caso de sistema Common Rail que trabalha com alta tensão e algumas possibilidades de falhas que o reparador deve se atentar – sistema EDC16C39 da sistemista Bosch. Esse sistema pode ser aplicado em alguns modelos Fiat Ducato, Chevrolet S-10, Volkswagen Delivery e Iveco Daily. Variando as programações de software, este é um hardware bem versátil e aplicável nesses diversos modelos.

Vamos identificar os componentes principais que fazem parte de um circuito de alta tensão Common Rail. A base para tais sistemas é o chaveamento de uma baixa tensão (de bateria +30 / 12V ou 24V) para os injetores. As solenoides dos injetores são “neutras”, ou seja, não possuem nem positivo e nem negativo constante. Ambas as polaridades são chaveadas pela ECU no momento do disparo. Então, em um chaveamento inicial de baixa tensão que ocorre com a linha +15 ligada, as solenoides ainda não atracam, pois possuem nesse momento apenas positivo. Tais tensões retornam para a ECU e são descarregadas nos indutores ou transformadores que por sua vez, amplificam as tensões para as medidas estabelecidas. Esses disparos de baixa tensão ocorrem repetidas vezes até a partida, mentando o circuito de alta tensão carregado.

Após a partida do motor, a ECU precisa realizar três chaveamentos principais – um chaveamento negativo (terra constante) para que a solenoide do injetor possa gerar um ca