A Picape Amarok foi lançada no Brasil no ano de 2010. Na ocasião, ela já chegou oferecendo versões com cabine simples ou dupla; sistema de tração 4x2 ou 4x4 – part time (engatável); e sistemas de controles de assistência ao condutor, tais como ABS (Sistema Antibloqueio das Rodas), ESC (Controle Eletrônico de Estabilidade), EBD (Distribuição Eletrônica da Força de Frenagem entre os eixos), BAS (Ampliação da Força de Frenagem de emergência), RBS (Limpador de Discos de Freios) etc. Para o sistema de propulsão, todas as versões de Amarok eram equipadas com uma transmissão manual de seis velocidades e com o motor EA189 2.0 TDI (Turbocompressor e Injeção Direta de diesel) nas versões monoturbo, com 123 cv de potência e 340 Nm de torque, e biturbo, capaz de entregar 163 cv de potência e 400 Nm de torque.
Essas versões eram abastecidas com Diesel S500 e não eram equipadas com filtro DPF (Filtro de Partículas de Diesel). Essa configuração se manteve até o final de 2011, pois em janeiro de 2012 a Amarok passou a ser oferecida com versões de transmissão automática de oito velocidades e motor biturbo de 180 cv de potência e 420 Nm de torque. Ainda no mesmo período, entrou em vigor o PROCONVE (Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores) fase L-6, para veículos leves de até 3,5 toneladas, que estabeleceu o emprego do Filtro DPF e do sistema EGR (Recirculação dos Gases de Escape).
Além disso, o Diesel S50 passou a ser necessariamente comercializado nos postos de combustíveis, pois o S500 não poderia abastecer os veículos equipados com DPF. Anos mais tarde, o Diesel S50 deu lugar ao S10, o qual é vendido nos postos atualmente.
Tipo de diesel e a concentração de enxofre
A letra “S” que acompanha cada um dos tipos de diesel é uma menção à concentração de enxofre existente no diesel, e o número que acompanha cada um dos tipos significa a quantidade de concentração dessa mesma substância. Dito isso, temos:
S500 Quinhentas partes de enxofre por milhão de partes de diesel (ou 500 g de enxofre por kg de diesel).
S50 Cinquenta partes de enxofre por milhão de partes de diesel (ou 50 g de enxofre por kg de diesel).
S10 Dez partes de enxofre por milhão de partes de diesel (ou 10 g de enxofre por kg de diesel).
A formação da fuligem
Quanto maior for a concentração de enxofre no diesel, maior será a formação de fuligem nos gases resultantes da queima das combustões do motor. Esse material particulado (fuligem) é formado por partículas de hollín.
Partículas de hollín – São esferas microscópicas de carbono com um diâmetro aproximado de 0,05 µm, mas capazes de estarem suspensas no ar que respiramos. Seu núcleo é de carbono puro. Em torno desse núcleo se aderem diversas combinações de hidrocarbonetos, óxidos metálicos e enxofre. Certas combinações de hidrocarbonetos são consideradas altamente nocivas para a saúde.
LEGENDA: Partícula de hollín (fuligem).
Veículos equipados com motores de ciclo diesel e com filtro DPF devem, obrigatoriamente, ser abastecidos com o Diesel S10. Dessa forma, a produção de fuligem nos gases de escape é reduzida em cerca de 400% em relação ao uso do Diesel S500. Em motores de veículos produzidos até o final de 2011, esse fator é irrelevante, porém nos motores diesel dos veículos fabricados após essa data o uso do S500 pode trazer sérios problemas relacionados à saturação do filtro DPF em curto tempo.
Filtro de Partículas de Diesel – DPF
Em cada um dos motores EA189 2.0 TDI que equipam as versões de picapes Amarok (2012 em diante), está instalado um catalizador de oxidação com filtro DPF, ou seja, em uma única peça, existem dois componentes: o catalizador e o filtro de partículas de diesel.
LEGENDA: A figura ilustra a posição do filtro DPF do motor EA189 2.0 TDI.
Características do filtro DPF com função catalítica – O filtro de partículas consiste em um corpo cerâmico alveolar de carboneto de silício alojado em uma carcaça metálica. O corpo cerâmico está dividido numa grande quantidade de pequenos condutos paralelos, fechados de forma alternada. Disso, resultam condutos de entrada e de saída separados por paredes filtrantes porosas de carboneto de silício. Esse corpo de carboneto de silício está recoberto com uma camada de óxido de alumínio combinado com óxido de cério, servindo como substrato para o metal nobre platina, que faz a função de catalisador oxidante. Com isso, podemos observar que se trata de um conjunto de catalizador de oxidação e filtro de partículas de diesel capaz de oferecer:
Ação de conversão catalítica – Adiciona átomos de oxigênio às moléculas de gases nocivos resultantes das combustões do motor, transformando-os em não poluentes.
Ação de filtragem do DPF – Por conta de os condutos estarem fechados de forma alternada, os gases de escape que trazem consigo as partículas de fuligem são obrigados a atravessar pelas paredes filtrantes porosas de carboneto de silício. Assim, as partículas de fuligem são retidas e as substâncias gasosas seguem o fluxo para a saída.
Ação de incineração das partículas – Periodicamente, as partículas de hollín que estão retidas no filtro DPF são incineradas por meio de estratégias realizadas pela Unidade de Controle do Motor – J623. A essas estratégias dá-se o nome de “regeneração do filtro de partículas”, cuja função é incinerar as partículas acumuladas, transformando-as em CO2 (gás carbônico).
Sonda lambda G39
No mesmo período em que foi implantado o filtro de partículas com função catalítica nos motores EA189 2.0 TDI, chegou também a sonda lambda G39. E por conta de não haver o controle da admissão de ar, ou seja, por conta da válvula borboleta trabalhar totalmente aberta de maneira constante, a mistura ar-combustível é sempre consideravelmente pobre (alta concentração de oxigênio na mistura). Com isso, para se obter um perfeito controle da injeção de diesel e a melhor queima em cada combustão, a sonda lambda empregada nesse motor é de banda larga.
Monitoramento da concentração de fuligem no DPF
Constantemente, a Unidade de Controle do Motor precisa monitorar o volume de partículas de hollín retidas no filtro DPF. Assim, é possível fazer o controle dessa concentração e evitar a saturação do filtro. Para esse monitoramento, a J623 conta com os sinais de alguns sensores de temperatura e de pressão dos gases de escape.
Sensores de temperatura dos gases de escape – Foram empregados no sistema de escapamento do motor EA189 2.0 TDI sensores de temperatura de característica PTC – Coeficiente de Temperatura Positivo. Esse nome é dado por conta do comportamento físico do elemento sensor: à medida que a temperatura aumenta, o valor da resistência elétrica do sensor também aumenta, ou seja, a resistência elétrica é diretamente proporcional à temperatura. Esse comportamento também ocorre com a tensão do sinal de cada um desses sensores, a qual se encontrará em baixo valor (podendo estar em milivolt) quando a temperatura estiver baixa, e aumentará gradativamente à medida que a temperatura subir. A necessidade do emprego de sensores PTC na linha de escapamento existe pela capacidade desses sensores de informar os valores desde a baixa temperatura (temperatura ambiente) até altas temperaturas geradas pelas combustões (podendo alcançar 1000 °C).
LEGENDA: O gráfico ilustra o comportamento de um sensor PTC.
G235 – Sensor 1 de temperatura dos gases de escape – Está instalado na saída do coletor de escape, antes da turbina. Sua função é informar à J623 a temperatura em que os gases se encontram antes de chegarem ao rotor da turbina.
G495 – Sensor 3 de temperatura dos gases de escape – Esse sensor desempenha um importante papel no monitoramento da concentração de partículas de hollín no filtro DPF, justamente por estar instalado logo na entrada do conjunto de catalizador com filtro DPF. Caso o sinal do G495 esteja informando alta temperatura na entrada do conjunto, isso poderá ser o indício de saturação do filtro DPF.
G648 – Sensor 4 de temperatura dos gases de escape – De igual importância ao sensor mencionado anteriormente, o G648 está instalado logo na saída do conjunto catalizador com filtro DPF. Sua função é informar à J623 qual é o valor da temperatura dos gases logo ao saírem do conjunto.
Conexões dos sensores PTC
Cada um dos sensores de temperatura dos gases de escape possui dois cabos de conexão, sendo um de sinal, que recebe uma tensão de referência de 5 V, e um que é alimentado com potencial negativo (massa), ambos conectados nos pinos de ligação da Unidade de Controle do Motor. As conexões são:
Para o G235 – O cabo de sinal é conectado do pino 2 do sensor ao 39 do conector T60 (de 60 pinos) da J623. Já o cabo massa do sensor está conectado do seu pino 1 ao 24 do conector T60, porém há uma ramificação (identificada por 458) que conecta o terminal negativo do sensor 1 de temperatura do líquido de arrefecimento (G62) a esse PTC.
Para o G495 – Seu cabo de sinal (pino 20) está conectado ao pino 32 do conector T94 (de 94 pinos) da J623. Já a alimentação de potencial negativo desse sensor vem de uma ramificação (de identificação B566) proveniente do terminal 55 do conector T94, e que interconecta o G495 aos sensores G648 e G83 (sensor 2 de temperatura do líquido de arrefecimento do motor).
Para o G648 – O seu cabo de sinal conecta o pino 1 desse sensor ao terminal 56 do conector T94 da J623. O seu terminal 2 é alimentado com potencial negativo por meio da ramificação B566.
LEGENDA: Diagrama elétrico das conexões dos sensores PTC.
Diagnóstico de falhas dos sensores PTC
Caso um dos sensores de temperatura dos gases de escape apresente falha de funcionamento, um código de avaria será registrado na memória de falhas da Unidade de Controle do Motor. Durante os procedimentos de diagnóstico, você poderá fazer a leitura dos blocos de valores de medição de cada um dos sensores. Caso o valor de temperatura de qualquer um desses sensores PTC apresente 1000 °C, significa que o respectivo sensor está inoperante ou que há interrupção em um dos seus cabos de conexão.
G450 – Sensor de pressão do filtro DPF
Além dos sensores de temperatura dos gases de escape, o sistema de regeneração do filtro de partículas conta com o sensor de pressão – G450. Esse sensor tem a capacidade de informar à J623 os valores de pressão dos gases de escape na entrada e na saída do filtro DPF. Para realizar essa função, o sensor possui duas entradas, nas quais duas mangueiras são conectadas e ligam o sensor G450 a dois dutos de aço existentes no corpo do conjunto de catalizador de oxidação com filtro DPF, sendo que um dos dutos está ligado à entrada do filtro e o outro à sua saída. O sensor G450 está instalado na parte traseira do motor, próximo ao conjunto de catalizador de oxidação e filtro DPF.
LEGENDA: Sensor de pressão dos gases de escape G450.
Conexão do sensor G450
O sensor de pressão dos gases de escape possui três pinos de ligação, sendo: pino 1 – terminal negativo, conectado a uma ramificação B565, que também alimenta os sensores G63 (sensor do separador de água do diesel) e G71 (sensor MAP) e os conecta à J623 por meio do terminal 13 do conector T94; pino 2 – terminal positivo (de 5 V), que está conectado a uma ramificação B567, a qual permite alimentar os mesmos sensores (G63 e G71) com potencial positivo e os conecta ao pino 37 do conector T94 da J623; pino 3 – conecta o cabo de sinal do G450 ao pino 15 do conector T94 da J623.
LEGENDA: Linhas de conexão do sensor G450.
Luzes de monitoramento da saturação do filtro DPF
O sistema de regeneração do filtro de partículas do motor EA189 2.0 TDI conta com a luz espia do filtro DPF – K231, que tem a função de informar ao condutor que há uma provável saturação do filtro de partículas de diesel e que um dos procedimentos de regeneração do filtro DPF deve ser efetuado. Outra luz espia que está relacionada ao funcionamento do conjunto de catalizador de oxidação e filtro DPF é a luz do sistema de pré-incandescência – K29, que, por sua vez, desempenha três funções importantes: 1 – monitora o funcionamento das velas incandescentes para o aquecimento das câmaras de combustão; 2 – informa o condutor sobre falhas no sistema de gerenciamento do motor; 3 – quando acesa juntamente com a luz espia do filtro DPF – K231, indica falha de funcionamento do sistema de monitoramento da saturação e regeneração do filtro DPF.
LEGENDA: Luzes espia K29, K83 e K231.
Lâmpada MIL – K83
Os componentes com relevância para a composição dos gases de escape do motor EA189 2.0 TDI são submetidos à verificação periódica para a detecção de eventuais avarias. No caso de alguma irregularidade no funcionamento desse motor que venha a comprometer a emissão de poluentes, a Lâmpada MIL – Luz Indicadora de Mal Funcionamento – K83 irá se acender e permanecer acesa até que a gestão do motor identifique que a previsão da emissão de poluentes esteja dentro nos níveis regulamentados. Além dessa função, caso a luz K83 se acenda em conjunto com as luzes espia K231 e K29, provavelmente estarão indicando falhas em um dos sensores PTC, no G450 ou no próprio filtro DPF.
Regeneração do filtro DPF
Vimos, até aqui, que durante a queima do diesel nas fases de combustão formam-se partículas sólidas, chamadas de fuligem ou hollín. Estas são armazenadas no filtro DPF para serem posteriormente incineradas. Esse processo de incineração das partículas é chamado de “regeneração do filtro DPF” e pode ocorrer de quatro diferentes formas, de acordo com a concentração de fuligem no interior do filtro, que será calculada pela temperatura e pressão dos gases de escape ao entrarem e saírem do filtro. Esses processos de regeneração recebem os nomes de Regeneração Passiva, Regeneração Ativa 1, Regeneração Ativa 2 e Regeneração Forçada.
Regeneração Passiva
Nesse primeiro processo de incineração das partículas, não há intervenção por parte do gerenciamento do motor – por isso o termo “passiva” para denominar esse processo. Durante o funcionamento do motor, boa parte das partículas de hollín se incineram espontaneamente. Isso acontece porque o filtro DPF, por estar na linha de escape do motor e por exercer função de catalizador, trabalha com a temperatura acima dos 350 °C. Além disso, a própria partícula de hollín é composta por moléculas de HC – Hidrocarboneto (combustível), O2 – Oxigênio (comburente) e demais gases. Pelo fato de existir combustível, comburente e calor concentrados no interior desse componente, teremos facilmente combustões, o que irá incinerar espontaneamente as partículas. Durante esse processo, a gestão do motor não está realizando nenhuma intervenção, porém ela monitora a concentração de fuligem no filtro DPF e pode ativar a Regeneração Ativa 1 caso essa massa de fuligem atinja 24 gramas.
LEGENDA: O gráfico ilustra as fases de ativação da regeneração do filtro DPF de acordo com a concentração da massa de fuligem (em gramas).
Regeneração Ativa 1
Se, durante utilização do veículo, a gestão do motor identificar que a massa de fuligem alcançou e/ou ultrapassou 24 g, será ativada a Regeneração Ativa 1. Mesmo se tratando de uma ativação realizada pelo sistema de gestão do motor, o condutor não será informado sobre a ativação dessa regeneração. Nesse processo, a gestão do motor irá aumentar o número de injeções de diesel de três (duas pré-injeções e uma injeção principal) para quatro ou cinco injeções (uma ou duas injeções adicionais, que são chamadas de pós-injeção). Esse diesel injetado posteriormente não será queimado nas câmaras de combustão dos cilindros. Em vez disso, ele será levado até o interior do filtro DPF e, lá chegando, entrará em combustão para incinerar as partículas existentes no DPF.
Esse processo terá a duração máxima de 5400 segundos, podendo ser interrompido caso a massa de fuligem seja reduzida para 6 g. Caso essa concentração de massa de fuligem aumente e chegue a 30 g, ou o tempo de 5400 segundos não seja suficiente para reduzir essa concentração de fuligem, a luz espia do filtro DPF – K231 irá se acender.
LEGENDA: A pós-injeção acontece logo após a combustão, para que esse diesel chegue vaporizado ao filtro DPF antes de ser queimado.
Com a luz espia do filtro DPF acesa
Com o veículo em uso e a quantidade de fuligem no interior do filtro DPF ainda elevada, a luz espia K231 se acende. Contudo, a potência do motor não se altera. Nessa hora, o condutor deverá consultar o manual de instruções, no qual irá obter informações sobre o procedimento da Regeneração Ativa 2, que não estará com essa descrição, mas terá todos os passos para se efetuar o procedimento.
Orientações para o processo de Regeneração Ativa 2 – Caso acenda no painel de instrumentos a luz espia do filtro de partículas diesel, é sinal de que não foi possível a regeneração ou autolimpeza do filtro de partículas. Nesse caso, o veículo deverá ser conduzido por 15 minutos numa velocidade constante acima de 60 km/h, em 4ª ou 5ª marcha. Após esse procedimento, a luz espia K231 deverá se apagar, indicando que a regeneração ou autolimpeza foi efetuada de forma correta.
Regeneração Forçada
Caso a quantidade de fuligem continue aumentando no interior do filtro DPF, além da luz espia K231 permanecer acesa, a luz do sistema de pré-incandescência K29 também irá se acender. Isso será o indício de que o veículo deve ser submetido ao processo de regeneração forçada. Se a massa de fuligem tiver atingido 40 g, a lâmpada MIL K83 também irá permanecer acesa.
Procedimento da Regeneração Forçada – Acessando o sistema de diagnóstico do veículo com um scanner automotivo, execute a função “Regeneração do Filtro de Partículas”. O programa dessa função irá consultar alguns parâmetros como pré-requisito: tensão da bateria acima de 12 V, nível de combustível no tanque acima de ¼, temperatura do motor próxima à de trabalho. Em seguida, serão passadas orientações de segurança, tais como deixar o veículo em um local de pavimento seco e sem material inflamável abaixo. Na sequência, o programa irá pedir para o operador deixar o capô fechado, ativar o máximo de consumidores (faróis, ar-condicionado etc.), acelerar o motor acima de 2500 rpm, pisar e soltar o pedal do freio.
Após esses procedimentos, a aceleração do motor começará a se elevar automaticamente. Depois, basta observar o comportamento do funcionamento do motor e a tela do scanner, que informará o status do processo de regeneração (em %). Durante a operação, o programa irá informar os valores de temperatura e pressão antes e depois do filtro DPF. O procedimento se encerrará automaticamente após um tempo aproximado de 40 minutos. Ao final, o programa poderá apresentar o bloco de valores referente à massa de fuligem (em gramas).
Limite máximo de massa de fuligem no filtro – Se a massa de partículas de hollín atingir 45 g, o sistema de gestão do motor não permitirá mais o procedimento de regeneração do filtro DPF. Sendo assim, esse filtro deverá ser substituído.
Concentração de cinzas no filtro DPF
O programa de diagnóstico do motor EA189 2.0 TDI permite ainda que você obtenha informações dobre a concentração de cinzas de material particulado existente no interior do filtro DPF. O plano de manutenção preventiva pede que seja avaliada a concentração de cinzas somente na manutenção dos 200 mil km rodados. A partir daí, a verificação deverá ser efetuada a cada 40 mil km. A informação sobre as massas de cinzas é trazida nos blocos de valores de medição, com a unidade de medida em ml (mililitros). O limite de concentração de cinzas para todos os motores EA189 2.0 TDI da picape Amarok é de 175 ml (ou 0,175 litro).