El sistema de combustible de los motores FSI

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1 Service Training Programa autodidáctico 334 El sistema de combustible de los motores FSI Diseño y funcionamiento

2 En todos los motores FSI a partir de una potencia de 66 kw se implanta una versión más desarrollada del sistema de combustible. Este sistema de combustible se caracteriza por lo siguiente: - La bomba de alta presión y el distribuidor de combustible tienen un recubrimiento especial que los hace resistentes a efectos de corrosión si el combustible posee un contenido de etanol de hasta 10 por ciento. - La excitación de la bomba de combustible de alta presión ha sido modificada. - Se ha suprimido el conducto de fuga en la bomba de combustible de alta presión. - El conducto de fuga de la válvula limitadora de presión en el distribuidor de combustible se conduce por la vía más corta hacia el sistema de combustible a baja presión ante la bomba de alta presión. S334_074 En este Programa autodidáctico le presentamos la estructura y el funcionamiento del sistema de combustible en su versión más desarrollada. Se describe tomando como ejemplo el motor FSI 2,0 l / 110 kw NUEVO Atención Nota 2 El Programa autodidáctico presenta el diseño y funcionamiento de nuevos desarrollos. Los contenidos no se someten a actualizaciones. Para las instrucciones de actualidad sobre comprobación, ajuste y reparación consulte por favor la documentación del Servicio Postventa prevista para esos efectos.

3 Referencia rápida Esquema general del sistema de combustible Sistema de combustible regulado en función de las necesidades Componentes del sistema de combustible Unidad de control para bomba de combustible Electrobomba de combustible Bomba de combustible de alta presión con válvula reguladora de la presión del combustible Sensor de presión del combustible, baja presión Sensor de presión del combustible, alta presión Inyectores de alta presión Válvula limitadora de presión Empalme con estrangulador Pruebe sus conocimientos

4 Esquema general del sistema de combustible Sistema de combustible regulado en función de las necesidades El sistema de combustible regulado en función de las necesidades consta a su vez de los sistemas de baja y alta presión de combustible. Presenta la ventaja, de que la bomba eléctrica y la bomba de combustible de alta presión sólo alimentan la cantidad justa de combustible que necesita el motor en cada momento. Esto reduce la potencia eléctrica y mecánica absorbida por las bombas de combustible y se traduce a su vez en una reducción del consumo de combustible. Sistema de combustible de baja presión La presión del combustible en este sistema es del orden comprendido entre 0,5 y 5 bares en el modo de funcionamiento normal. En las fases de arranque en caliente y arranque en frío, la presión aumenta hasta los 6,5 bares. En la fase de arranque en frío, el aumento de la presión se traduce en una mayor presión inicial, también en el sistema de combustible de alta presión. De esa forma se consigue una mejor preparación de la mezcla, asociada a un arranque más rápido. En el caso del arranque en caliente, el aumento de la presión impide la generación de burbujas de vapor en la bomba de combustible de alta presión. Conmutador de contacto de puerta para ciclo anticipado de la bomba de combustible Batería Unidad de control para Motronic J220 Unidad de control para bomba de combustible J538 Retorno Unidad de control para red de a bordo J519, alimentación de tensión para el ciclo anticipado de la bomba de combustible Estrangulador Consta de: - unidad de control para bomba de combustible J538 - depósito de combustible - electrobomba de combustible G6 - filtro de combustible con válvula limitadora de presión (abre a aprox. 6,8 bares) - sensor de presión del combustible, baja presión G410 Codificación de colores / leyenda Electrobomba de combustible G6 Depósito de combustible Filtro de combustible con válvula limitadora de presión Sensor de presión del combustible, baja presión G410 Sin presión Baja presión Alta presión Sistema de combustible de baja presión Sistema de combustible de alta presión 4

5 Sistema de combustible de alta presión En el sistema de combustible de alta presión, el combustible se halla sometido a presiones comprendidas entre los 30 y 110 bares. El margen de las presiones puede diferir de un motor a otro. Válvula limitadora de presión Conducto de fuga Sensor de presión del combustible, alta presión G247 Atención al abrir el sistema de combustible de alta presión: sírvase tener en cuenta las indicaciones proporcionadas en el Manual de Reparaciones. Consta de: Bomba de combustible de alta presión Válvula reguladora de la presión del combustible N276 Inyectores de alta presión N30-N33 Distribuidor de combustible S334_032 - la bomba de combustible de alta presión (resistente a efectos de corrosión para combustible con un contenido de etanol de hasta un 10%) - la válvula reguladora para presión del combustible N276 - el distribuidor de combustible (resistente a efectos de corrosión para combustible con un contenido de etanol de hasta un 10%) - la válvula limitadora de presión (abre a aprox. 120 bares) - el sensor de presión del combustible, alta presión G247 - los inyectores de alta presión N30-N33 5

6 Componentes del sistema de combustible Unidad de control para bomba de combustible J538 La unidad de control va instalada en la cubierta de la electrobomba de combustible. Misión La unidad de control para bomba de combustible se encarga de excitar la electrobomba de combustible con una señal PWM (modulada en anchura de los impulsos). Regula la presión en el sistema de combustible de baja presión, entre los 0,5 y 5 bares. En las fases de arranque en caliente y arranque en frío la presión aumenta hasta 6,5 bares. Efectos en caso de avería Si se avería la unidad de control para bomba de combustible no es posible hacer funcionar el motor. Unidad de control para bomba de combustible J538 S334_024 Electrobomba de combustible G6 La electrobomba de combustible va atornillada en el depósito. Forma un componente compartido con el sensor del nivel de combustible. Misión La electrobomba impele el combustible en el sistema de baja presión hacia la bomba de combustible de alta presión. La excitación se realiza por medio de una señal PWM (modulada en anchura de los impulsos) y corre a cargo de la unidad de control para bomba de combustible. S334_076 6

7 Así funciona La bomba eléctrica impele siempre la cantidad justa de combustible que necesita el motor en el momento. La presión momentánea del combustible es medida por el sensor de presión del combustible a baja presión y transmitida a la unidad de control del motor. Si difiere de la presión teórica, la unidad de control del motor transmite una correspondiente señal PWM (frecuencia 20 Hz) a la unidad de control para bomba de combustible. Esta última, por su parte, excita la electrobomba de combustible mediante una señal PWM (frecuencia 20 khz) hasta que la presión del combustible concuerde con la programada en la familia de características. Ventajas: - Bajo consumo de potencia, porque la bomba de combustible sólo alimenta la cantidad justa que necesita el motor en el momento. - Una baja aportación de calor hacia el combustible, porque sólo se somete a presión la cantidad de combustible que se necesita en el momento. - Reducción de sonoridad, sobre todo al ralentí. Sistema de combustible de baja presión Unidad de control para Motronic J220 Señal PWM (20 Hz) Sensor de presión del combustible para baja presión G410 Unidad de control para bomba de combustible J538 Señal PWM (20 khz) Electrobomba de combustible G6 de 0,5 a 6,5 bar Bomba de combustible de alta presión Depósito de combustible S334_080 Efectos en caso de avería Si se avería la electrobomba de combustible deja de ser posible el funcionamiento del motor. Si se sustituye la unidad de control del motor o la unidad de control para bomba de combustible se tiene que llevar a cabo una adaptación. Sírvase tener en cuenta a este respecto las indicaciones que se proporcionan en el modo operativo «Localización guiada de averías» en el VAS

8 Componentes del sistema de combustible Bomba de combustible de alta presión con válvula reguladora de la presión del combustible N276 La bomba de combustible de alta presión va atornillada a la culata. Asume la función, dependiendo del motor de que se trate, de generar una presión del combustible comprendida entre los 30 y 110 bares en el sistema de alta presión. Particularidades - Se trata de una bomba de combustible de alta presión con cilindro único y dosificación regulada. En función de la familia de características que corresponde sólo impele hacia el distribuidor de combustible la cantidad justa que se necesita para el ciclo de inyección. De ese modo se reduce la potencia necesaria para el accionamiento de la bomba de combustible de alta presión, reduciéndose a su vez el consumo de combustible. - Es resistente a efectos de corrosión para un contenido de etanol en el combustible de hasta un 10 por ciento. Esto permite ofrecer los motores FSI a nivel mundial. Bomba de combustible de alta presión S334_018 Válvula reguladora para presión del combustible N276 - El conducto de fuga en la bomba de combustible de alta presión ha quedado suprimido. El combustible superfluo vuelve internamente hacia el lado de alimentación en la parte de baja presión. Accionamiento de la bomba de combustible de alta presión La bomba de combustible de alta presión de acciona por medio de una leva doble implantada en el árbol de levas de admisión. Según el tipo de motor, difiere el lugar de montaje, el tipo de accionamiento y la estructura exterior de la bomba de combustible de alta presión. Bomba de combustible de alta presión Leva doble S334_068 8

9 Versiones de las bombas de combustible de alta presión Las bombas de combustible de alta presión que se implantan en las diferentes series de motores son idénticas, en lo que respecta a su modo de funcionamiento y arquitectura interior. Sin embargo, debido a que difieren las condiciones del espacio para el montaje en los diferentes modelos, sí existen diferencias en su estructura exterior. A continuación se explican estas diferencias. 1,4 l / 66 kw y 1,6 l / 85 kw En el caso de esta bomba de combustible, el tubo de combustible de alta presión es de metal y el de baja presión es de goma. El tubo de metal va fijado a rosca y el tubo de goma se fija con una mayor tensión previa por medio de una abrazadera elástica. La purga de aire del sistema de combustible se realiza durante el funcionamiento del vehículo. Empalme de combustible de alta presión S334_020 Empalme de combustible de baja presión Tapa de cierre Marca para montar el tubo de goma sin tensiones Válvula reguladora para presión del combustible N276 Para montar el tubo de goma sin tensiones hay un triángulo indicador en la bomba de combustible de alta presión. Las puntas de los triángulos deben quedar enfrentadas al montar. 2,0 l / 110 kw y 2,0 l / 147 kw Los tubos de esta bomba de combustible son ambos de metal y van unidos a rosca. En la tapa de cierre hay una válvula de purga de aire, pero que sólo se utiliza en la producción. El sistema de combustible se purga de aire por sí solo a través de los inyectores durante el funcionamiento del vehículo. Empalme de combustible de alta presión Válvula reguladora para presión del combustible N276 Empalme de combustible de baja presión S334_022 Tapa de cierre con válvula de purga de aire No se deben desarmar las bombas de combustible de alta presión. En caso contrario se producen inestanqueidades después del ensamblaje. 9

10 Componentes del sistema de combustible Concepto de la excitación Se trata de una bomba de combustible de alta presión con cilindro único y dosificación regulada. En función de la familia de características programada sólo impele hacia el distribuidor de combustible la cantidad que se necesita para el ciclo de la inyección. La unidad de control del motor se encarga de calcular la cantidad necesaria para la inyección y el comienzo de la carrera impelente. Una vez alcanzado el momento específico, la válvula reguladora para presión del combustible cierra la válvula de admisión y da comienzo a la carrera impelente. Válvula reguladora para presión del combustible N276 Válvula de admisión Cámara de la bomba procedente del sistema de combustible de baja presión hacia el distribuidor de combustible Válvula de escape Émbolo de la bomba S334_058 Leva doble en el árbol de levas de admisión En los esquemas de principio figura un diagrama, que está dividido en tres sectores. Son los sectores de carrera aspirante, transporte de retorno y carrera impelente. En la explicación figura con fondo gris el sector en cuestión. - La línea azul representa la curva de elevación de la leva y, con ésta, los movimientos de ascenso o descenso del émbolo de la bomba. Carrera aspirante Transporte de retorno Carrera impelente - La línea roja indica la presión reinante en la cámara de la bomba. S334_070 10

11 Carrera aspirante de combustible Con motivo de la carrera aspirante, la fuerza del muelle de la aguja de la válvula hace que la válvula de admisión sea abierta por la aguja. Durante todo el movimiento descendente del émbolo de la bomba se aspira combustible hacia la cámara. Muelle de la aguja de válvula Aguja de la válvula Cámara de la bomba Válvula de admisión abierta Descenso del émbolo de la bomba Sentido de giro de la leva doble S334_060 Durante la carrera aspirante Carrera aspirante - el émbolo desciende Fin carrera aspirante - la presión en la cámara de la bomba equivale aproximadamente a la presión reinante en el sistema de combustible de baja presión. S334_038 11

12 Componentes del sistema de combustible Retorno del combustible Amortiguador de presión Para adaptar la cantidad de combustible al consumo efectivo del sistema, se mantiene abierta la válvula de admisión incluso al comenzar el movimiento ascendente del émbolo de la bomba. El combustible superfluo es oprimido en retorno por el émbolo de la bomba hacia la zona de baja presión. Las pulsaciones que se generan por ese motivo se compensan por medio de un amortiguador de presión y un estrangulador instalados en el tubo de alimentación de combustible. Zona de baja presión Válvula de admisión abierta Válvula de escape cerrada Movimiento ascendente del émbolo de la bomba S334_056 Durante el transporte de retorno - el émbolo de la bomba se encuentra nuevamente en movimiento ascendente, pero Comienzo del transporte de retorno Transporte de retorno Fin del transporte de retorno - en virtud de que la válvula de admisión sigue abierta, la presión en la cámara de la bomba sigue equivaliendo aproximadamente a la presión reinante en el sistema de combustible de baja presión. S334_040 12

13 Carrera impelente de combustible Al comienzo calculado para la carrera impelente se aplica brevemente corriente eléctrica a la válvula reguladora para presión del combustible. Esto hace que la aguja sea retraída contra la fuerza de su muelle, con lo cual la válvula de admisión es cerrada por la fuerza del muelle de válvula de admisión. El movimiento ascendente del émbolo de la bomba hace que se genere presión en la cámara de la bomba. En cuanto la presión en la cámara supera la presión reinante en el distribuidor de combustible, la válvula de escape abre. El combustible es impelido hacia el distribuidor. Aguja de la válvula Válvula reguladora de presión del combustible N276 Válvula de admisión cerrada Muelle de la aguja de válvula Muelle de válvula de admisión Cámara de la bomba hacia el distribuidor de combustible Válvula de escape abierta Movimiento ascendente del émbolo de la bomba S334_058 Durante la carrera impelente - el émbolo de la bomba se encuentra todavía en el movimiento ascendente y Comienzo carrera impelente Carrera impelente Fin carrera impelente - la presión en la cámara de la bomba aumenta. Y sólo disminuye de nuevo cuando el émbolo de la bomba ha llegado al punto más elevado, finalizando la carrera impelente. variable S334_042 El comienzo de la carrera impelente es variable. Está supeditado a la cantidad de combustible que se ha de alimentar. 13

14 Componentes del sistema de combustible Sensor de presión del combustible, baja presión G410 El sensor va instalado en el tubo de alimentación hacia la bomba de combustible de alta presión. Mide la presión del combustible en el sistema de baja presión y transmite una señal correspondiente a la unidad de control del motor. Sensor de presión del combustible, baja presión G410 S334_012 Aplicaciones de la señal Con esta señal se procede a regular la presión en el sistema de baja presión de combustible. Según el motor de que se trata, la presión del combustible es del orden comprendido entre 0,5 y 5 bares. Efectos en caso de ausentarse la señal Si se avería el sensor de presión del combustible el sistema excita la electrobomba de combustible con una señal PWM fija, con lo cual aumenta la presión en el sistema de baja presión de combustible. 14

15 Sensor de presión del combustible, alta presión G247 El sensor va instalado en el elemento inferior del colector de admisión y atornillado en el distribuidor de combustible. Se encarga de medir la presión del combustible en el distribuidor y transmite una señal correspondiente a la unidad de control del motor. Sensor de presión del combustible, alta presión G247 S334_014 Aplicaciones de la señal La unidad de control del motor analiza la señal y, a través de la válvula reguladora para presión del combustible, se encarga de regular la presión en el distribuidor de combustible. Según el motor de que se trata, la presión del combustible es del orden comprendido entre los 30 y 110 bares. Efectos en caso de ausentarse la señal Si se avería el sensor de presión de combustible, la unidad de control del motor excita la válvula reguladora para presión del combustible con una señal de valor fijo. 15

16 Componentes del sistema de combustible Inyectores de alta presión N30-N33 Los inyectores de alta presión van enchufados en la culata. Inyectan el combustible con una alta presión, directamente al interior del cilindro. Misión Los inyectores tienen que pulverizar adecuadamente el combustible en un tiempo muy breve y lo deben inyectar de forma específica, en función del modo operativo momentáneo. Así por ejemplo, en el modo estratificado se procede a posicionar el combustible de forma concentrada en el entorno de la bujía, mientras que en el modo homogéneo-pobre y en el modo homogéneo se lo pulveriza distribuido uniformemente sobre toda la cámara de combustión. Inyectores de alta presión S334_054 Anillo de apoyo Arandela de apoyo Anillo de junta para sellar hacia la cámara de combustión Anillo tórico para sellar hacia el distribuidor de combustible Acanaladura en el inyector, para aplicar el extractor S334_082 Compensador radial para establecer un apoyo uniforme 16

17 Así funciona Durante el ciclo de inyección se excita la bobina electromagnética del inyector, engendrándose un campo magnético. Debido a ello se atrae el inducido electromagnético con la aguja de válvula, la válvula abre y se inyecta el combustible. Al dejarse de excitar el bobinado, el campo magnético se interrumpe de forma repentina y la aguja de la válvula es oprimida por el muelle de compresión contra su asiento. El flujo del combustible queda interrumpido. Tamiz fino Bobina electromagnética Aguja de válvula con inducido electromagnético Efectos en caso de avería Si se avería un inyector, la detección de fallos de ignición/combustión reconoce esa particularidad y se deja de excitar el inyector en cuestión. Anillo de junta de teflón Taladro de salida S334_083 Después de la sustitución de un inyector es preciso borrar los valores de autoadaptación y efectuar una nueva adaptación a la unidad de control del motor. Sírvase tener en cuenta lo indicado en la localización guiada de averías. 17

18 Componentes del sistema de combustible Válvula limitadora de presión La válvula limitadora de presión va atornilla en el distribuidor de combustible y protege los componentes contra dilataciones térmicas o funciones anómalas provocadas por presiones excesivas del combustible. Alimentación de combustible Bomba de combustible de alta presión Empalme de baja presión Es una válvula mecánica, que abre a partir de una presión del combustible de 120 bares. Abre el paso del distribuidor de combustible hacia la zona de alimentación a través del conducto de fuga. El combustible es impelido allí de inmediato nuevamente hacia la bomba de alta presión. Debido a que se trata de un conducto de fuga muy corto, directamente adosado al motor, se ha podido eliminar el conducto largo de fuga hasta el depósito de combustible. Válvula limitadora de presión S334_016 Conducto de fuga Distribuidor de combustible Elemento de empalme con estrangulador En el elemento de empalme del tubo de alimentación de combustible / conducto de fuga se instala un estrangulador con un diámetro de 1,5 mm. Alimentación de combustible Elemento de empalme con estrangulador Se encarga de: - degradar la alta presión del combustible procedente de la bomba de alta presión al efectuar el transporte de retorno, o bien - degradar la alta presión del combustible procedente del distribuidor al estar abierta la válvula limitadora de presión. De esa forma se evitan pulsaciones en la tubería de combustible y la sonoridad que de ahí resultaría en la zona de las fijaciones del tubo de alimentación de combustible a la carrocería. Conducto de fuga S334_086 18

19 Pruebe sus conocimientos 1. A qué efectos sirve la válvula en el filtro de combustible? a) Con la válvula se regula la presión del combustible en el sistema de baja presión a 5 bares constantes. b) La válvula abre para proteger los componentes, cuando la presión del combustible alcanza aprox. 6,8 bares. c) La válvula cierra durante las fases de arranque en frío y arranque en caliente, con lo cual aumenta la presión del combustible a aprox. 6,5 bares. 2. Con cuál o cuáles frecuencias transmiten sus señales PWM (moduladas en anchura de los impulsos) la unidad de control del motor y la unidad de control para bomba de combustible? a) Ambas transmiten con la misma frecuencia de 20 khz. b) La unidad de control del motor transmite con una frecuencia de 20 Hz y la unidad de control de la bomba de combustible con una frecuencia de 20 khz. c) La unidad de control del motor transmite con una frecuencia de 20 khz y la unidad de control de la bomba de combustible con una frecuencia de 20 Hz. 3. Tras la sustitución de qué componentes del sistema de combustible se tiene que llevar a cabo una adaptación con la función denominada localización guiada de averías? a) No se tiene que llevar a cabo ninguna adaptación. b) Después de sustituir la unidad de control del motor o la unidad de control para bomba de combustible. c) Después de sustituir cualquier componente. Soluciones 1.) b; 2.) b; 3.) b 19

20 334 VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg, VK-21 Service Training Reservados todos los derechos. Sujeto a modificaciones técnicas Estado técnico: 09/04 Este papel ha sido elaborado con celulosa blanqueada sin cloro.

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