El motor 3.0 TDI V6 (generación 2) Diseño y funcionamiento

Transcripción

1 Service Training Programa autodidáctico 495 El motor 3.0 TDI V6 (generación 2) Diseño y funcionamiento

2 En el año 2005 se inauguró en Volkswagen la serie de la primera generación del motor 3.0 TDI V6 (primera utilización en Audi en 2003). El motor 3.0 V6 desarrollado por Audi se utiliza con éxito en varios modelos del Grupo Volkswagen. A día de hoy se han fabricado más de 1,6 millones de motores TDI V6. En 2011 se implanta la 2ª generación de este motor en Volkswagen. Este motor de nuevo desarrollo representa una acertada combinación de reducidos valores de consumo, emisiones reducidas y una elevada potencia al tiempo que se ha logrado reducir su peso. Los aspectos centrales son la minimización de la fricción y la construcción ligera. La nueva generación del motor TDI V6 ofrece dos versiones de potencia una versión de 180 kw y otra de 150 kw. El sistema de inyección que se utiliza es un sistema de inyección Common Rail con inyectores piezoeléctricos optimizado con hasta bares de presión. El motor TDI V6 ya viene diseñado actualmente para futuras evoluciones en cuanto a potencia, emisiones y consumo. S495_002 El Programa autodidáctico informa sobre las bases del diseño y funcionamiento de nuevos desarrollos. No se actualizan los contenidos. Para las instrucciones de comprobación, ajuste y reparación de actualidad haga el favor de consultar la documentación del Servicio Posventa prevista para esos efectos. Atención Nota 2

3 Índice Introducción Mecánica del motor Gestión del motor Servicio Ponga a prueba sus conocimientos

4 Introducción El motor 3.0 TDI V6 (generación 2) con sistema de inyección Common Rail de Bosch y 150 kw Características técnicas Sistema de inyección Common Rail de Bosch con inyectores piezoeléctricos (2.000 bares de presión de inyección) Catalizador de oxidación / filtro de partículas diésel Turbocompresor Honeywell Turbo Technologies (HTT) GT 2256 Gestión térmica de vanguardia (ITM) Distribución por cadena, nuevo diseño de cadena Bomba de combustible en depósito regulada en función de las necesidades S495_004 Datos técnicos Letras distintivas del motor CJMA Arquitectura Motor V6 con ángulo en V de 90 Cilindrada 2967 cm 3 Diámetro de cilindros 83 mm Carrera 91,4 mm Válvulas por cilindro 4 Relación de compresión 16,8 : 1 Potencia máx. 150 kw a hasta rpm Par máx. 450 Nm a hasta rpm Gestión del motor Sistema de inyección Common Rail Bosch CRS 3.3 Combustible Gasoil, según DIN EN590 Norma de emisiones de EU5 escape Diagrama de par y potencia Par (Nm) Régimen (rpm) Potencia (kw) S495_005 4

5 El motor 3.0 TDI V6 (generación 2) con sistema de inyección Common Rail de Bosch y 180 kw Características técnicas Sistema de inyección Common Rail de Bosch con inyectores piezoeléctricos (2.000 bares de presión de inyección) Catalizador de oxidación / filtro de partículas diésel Turbocompresor Honeywell Turbo Technologies (HTT) GT 2260 Gestión térmica de vanguardia (ITM) Distribución por cadena, nuevo diseño de cadena Bomba de combustible en depósito regulada en función de las necesidades S495_004 Datos técnicos Letras distintivas del motor CRCA Arquitectura Motor V6 con ángulo en V de 90 Cilindrada 2967 cm 3 Diámetro de cilindros 83 mm Carrera 91,4 mm Válvulas por cilindro 4 Relación de compresión 16,8 : 1 Potencia máx. 180 kw a hasta rpm Par máx. 550 Nm a hasta rpm Gestión del motor Sistema de inyección Common Rail Bosch CRS 3.3 Combustible Gasoil, según DIN EN590 Norma de emisiones de EU5 escape Diagrama de par y potencia Par (Nm) Régimen (rpm) Potencia (kw) S495_055 5

6 Mecánica del motor Mecanismo del cigüeñal Cárter del cigüeñal Bloque motor Árbol equilibrador Cigüeñal Módulo portacojinetes Cuerpo superior del cárter de aceite S495_006 El principio de la construcción del cárter del cigüeñal se ha conservado también para la nueva generación de motores. La razón es la gran solidez y el elevado nivel de resistencia. Para el alojamiento del cigüeñal se ha conservado el acreditado principio del módulo portacojinetes por razones de solidez. Mediante reducciones consecuentes del grosor de las paredes y otras optimizaciones se ha podido reducir el peso del cárter del cigüeñal unos 8 kg en comparación con la generación anterior, cumpliendo así los principios de la construcción ligera. Para los taladros de los cilindros se aplica el proceso del bruñido con puente pretensor. Así se logra una forma de cilindro óptima. Esta forma optimizada permite un menor pretensado de los segmentos del pistón, lo cual contribuye a unos reducidos valores blow-by y una menor fricción mecánica. 6

7 Conducto anular de refrigeración por aceite Biela trapecial Taladro transversal del cigüeñal Muñón de biela split-pin Taladro de suministro de aceite de los cojinetes de biela Cojinete de biela Elemento inferior de la biela S495_007 El cigüeñal forjado viene en el motor en V de 90 en construcción split-pin para alcanzar intervalos iguales entre los ciclos de ignición y mejorar la suavidad del motor. Para lograr una solidez suficiente los muñones de bancada y los muñones de biela se han templado por inducción. Las bielas forjadas están divididas y craqueadas sesgadamente. Debido al elevado esfuerzo térmico al que son sometidos, se ha dotado a los pistones de aluminio con un conducto de refrigeración implantado mediante macho de sal y una refrigeración por chorro de aceite para refrigerar óptimamente el borde de la cámara y el conjunto de segmentos. 7

8 Mecánica del motor Accionamiento de cadena Bomba de inyección de alta presión Distribución Árbol equilibrador Bomba de aceite/vacío Accionamiento secundario S495_008 El accionamiento de cadena de dos vías en el lado del cambio se ha optimizado aún más en el nuevo motor V6. En la distribución se monta para el accionamiento de los dos árboles de levas y el árbol equilibrador una cadena de casquillos fijos, relativamente larga, con 206 eslabones. A las cadenas se les ha aplicado un recubrimiento resistente al desgaste. Así se evita que con el tiempo la cadena se alargue por el uso. La cadena del accionamiento secundario también es una cadena de casquillos fijos. Acciona la bomba de inyección de alta presión y la bomba de aceite y vacío que está alojada en una carcasa. El nuevo diseño de las cadenas permite reducir la cantidad de cadenas y tensores de cuatro a dos unidades. La supresión de dos piñones intermedios y el nuevo diseño del accionamiento de la bomba de alta presión, sin correa dentada adicional, también contribuye a simplificar el montaje y a reducir fricciones y peso. 8

9 Culata Estructura Separador de aceite Separador de aceite nebulizado Válvula de equipresión Árboles de levas huecos ensamblados Soporte cojinete de los árboles de levas Ruedas dentadas pretensadas S495_009 Balancín flotante de rodillo El acreditado proceso de combustión de cuatro válvulas se ha tomado del motor predecesor, con un conducto de turbulencia tangencial y otro de llenado en el lado de admisión, así como dos conductos de escape agrupados. Los conductos de admisión se han optimizado en cuanto al caudal y a la turbulencia espiroidal. Se ha revisado el concepto de refrigeración de la culata para mantener a un nivel aceptable las temperaturas cerca de la cámara de combustión. Los conductos de escape se han separado y reducido para aumentar la cámara del líquido refrigerante. También se ha modificado la cámara del líquido refrigerante, de forma que se posibilita un flujo selectivo a elevadas velocidades del caudal y una refrigeración óptima en zonas cercanas a la cámara de combustión. Espiga de incandescencia La entrada de agua tiene lugar en el lado de escape a través de tres conductos separados por cilindro. El caudal principal se guía entre las válvulas de escape y se distribuye entonces a través de las demás almas de alojamiento para las válvulas. Los árboles de levas huecos ensamblados se montan, después del montaje de la culata, con dobles bloques soporte divididos (en lugar del módulo portasombreretes). Este orden de montaje permite una configuración de los árboles de levas sin espacios libres especiales para el montaje de los espárragos de la culata. El accionamiento de los árboles de levas de escape se realiza, por razones acústicas, a través de ruedas dentadas pretensadas. El diámetro de los cojinetes de los árboles de levas se ha reducido de 32 mm a 24 mm para optimizar la fricción. 9

10 Mecánica del motor Paso ciclónico Presilla de cierre Retorno de aceite Tapa de cierre con conducto ciclónico S495_039 Módulo separador de aceite Entrada de los gases blow-by El sistema de desaireación del motor se ha trasladado del interior de la V a las culatas. En ambas tapas de las culatas se han incorporado separadores bastos de aceite y separadores de aceite nebulizado. Los respiraderos del cárter del cigüeñal son guiados al lado de admisión del turbocompresor a través de la válvula reguladora de presión. 10

11 Circuito de aceite S495_ Tamiz de aspiración 2. Sensor de nivel y temperatura del aceite G Bomba de aceite 4. Bomba de vacío 5. Válvula de retención 6. Válvula reguladora de la presión del aceite N Termostato 8. Radiador del aceite del motor 9. Sensor de temperatura del aceite G8 10.Válvula de evasión del filtro 11.Filtro de aceite 12.Manocontacto de reducida presión de aceite F Manocontacto de aceite F22 14.Cigüeñal 15.Surtidores de aceite para la refrig. de los pistones 16.Árboles de levas para bancada de cilindros 1 17.Árboles de levas para bancada de cilindros 2 18.Tensor de cadena 19.Turbocompresor 20.Retorno de aceite 21.Cárter de aceite 11

12 Mecánica del motor Bomba de aceite regulada por caudal volumétrico con bomba de vacío La bomba de aceite con dos etapas de presión que se monta en el motor 4.2 TDI V8 también se utiliza en el motor 3.0 TDI V6. Se trata de una bomba celular de aletas con regulación del caudal volumétrico, que es capaz de hacer variar sus características de alimentación con ayuda de un anillo de reglaje alojado en disposición excéntrica. La bomba de aceite conmuta entre ambas etapas de presión, en función de la carga del motor, el régimen y la temperatura del aceite. La novedad es la configuración como combinación de bombas. La bomba de aceite y la bomba de vacío vienen agrupadas en una carcasa. Ambas bombas son accionadas a través de un eje encajable por el sistema de cadena del lado del cambio. La bomba de vacío genera la depresión a través de un rotor con aletas móviles. Estructura Carcasa de la bomba de vacío Carcasa de la bomba de aceite Válvula de bola Tapa de la bomba de vacío Celdas de aletas Válvula de bola Anillo de reglaje Eje de accionamiento Rotor con aleta (bomba de vacío) Muelles de control S495_011 Tapa de la bomba de aceite Tubo de aspiración Para más información sobre el funcionamiento de la bomba de aceite regulada por caudal volumétrico, consulte el programa autodidáctico nº 467 "El motor 4,2 l V8 TDI con sistema de inyección Common Rail". 12

13 Sensor del nivel del aceite En los vehículos Volkswagen con motor 3.0 TDI V6 (como p. ej. el Touareg) se utiliza un sensor electrónico del nivel del aceite. Se suprime la varilla convencional para la medición del aceite. El sensor del nivel de aceite trabaja según el principio ultrasónico. Los impulsos de ultrasonidos emitidos se reflejan en la capa límite entre aceite y aire. Sensor del nivel del aceite Junta Unidad de medición Base del sensor con electrónica de medición Carcasa del conector de 3 contactos Principio de actuación S495_012 El nivel de aceite es calculado en función de la diferencia del tiempo que transcurre desde que se transmite el impulso hasta que vuelve. Se transmite una señal modulada en anchura de los impulsos PWM (Pulse-Width Modulation). Sensor del nivel del aceite Salida con señal modulada en anchura de los impulsos Temperatura Nivel llenado Digital Logic Análisis S495_040 La estructura y el funcionamiento del sensor del nivel del aceite se describen en el programa autodidáctico 467 "El motor 4,2 l V8 TDI con sistema de inyección Common Rail". 13

14 Mecánica del motor Conducción del aire aspirado El aire aspirado llega desde el frente delantero a la válvula de mariposa a través de un conducto de plástico. A la válvula de mariposa viene conectado un elemento canalizador de aire corto de plástico. En él se conducen los gases de escape recirculados en un caudal optimizado al conducto de admisión a través de una construcción desacoplada térmicamente de chapa. Debido a la forma geométrica, se evita al conducir los gases de escape que estos se adhieran a la pared interior de plástico en todos los estados operativos, al tiempo que se logra una buena mezcla. La regulación de la turbulencia espiroidal tiene lugar en esta nueva generación de motores a través de tan sólo una chapaleta central de turbulencia espiroidal, a diferencia de la generación anterior en la que se utilizaban seis chapaletas individuales. El colector de admisión posterior a la chapaleta de turbulencia espiroidal hasta las dos bancadas de cilindros es una versión de doble flujo en cada lado. La parte superior conduce la corriente de aire a los conductos de turbulencia espiroidal y la parte inferior se conduce a los conductos de llenado. La geometría del colector de admisión se ha optimizado en relación a la pérdida de presión y la distribución uniforme de las corrientes de aire a los diferentes cilindros. La reducida pérdida de presión supone una ventaja en cuanto a potencia y consumo. El colector de admisión de plástico está compuesto por tres cascos y viene soldado por fricción. Chapaleta central de turbulencia espiroidal Entrada de recirculación de gases de escape Unidad de mando de la válvula de mariposa J338 S495_013 14

15 Recirculación de gases de escape (RGE) El sistema de RGE desempeña un papel decisivo en el cumplimiento de los niveles de emisiones. Los componentes de la RGE, formados por la válvula de RGE, el radiador de RGE y la válvula bypass, vienen alojados en el módulo de RGE. El tramo de RGE extrae los gases de escape en la carcasa del turbocompresor. Para lograr elevadas tasas de recirculación se ha optimizado su pérdida de presión. La potencia frigorífica del sistema de RGE se ha optimizado de forma que, a pesar de haber suprimido el circuito independiente de refrigeración de baja temperatura, se alcanzan los mismos rendimientos frigoríficos de la RGE que en el motor predecesor. El radiador de RGE viene integrado en el circuito de la culata. Ya no se le suministra con agua fría del radiador principal. De esta forma aumenta la temperatura del agua de entrada en el sistema de refrigeración de la RGE. La potencia frigorífica del radiador de la RGE se ha aumentado aprox. 1 kw. Así se ha podido aumentar ligeramente el rendimiento frigorífico de todo el sistema. La ventaja del nuevo sistema de refrigeración de la RGE es una complejidad considerablemente menor. También contribuye a ello la integración del circuito de refrigeración de la RGE al circuito de la culata del nuevo sistema de refrigeración de dos circuitos. También se ha logrado reducir considerablemente el peso. Amortiguador de pulsaciones Turbocompresor Unidad de mando del turbocompresor 1 J724 Amortiguante integral Tubo de recirculación de gases de escape Servomotor de la recirculación de gases de escape V338 Radiador de recirculación de gases de escape Elemento desacoplador Termosensor para la recirculación de los gases de escape G98 Colector de escape aislado por rendija espaciadora Paso hacia el colector de admisión S495_014 15

16 Mecánica del motor Radiador de la recirculación de gases de escape La válvula de recirculación de gases de escape de nuevo desarrollo y de accionamiento eléctrico viene dispuesta en el "lado caliente"del motor. Para reducir la pérdida de presión se ha ampliado el diámetro del asiento de la válvula en la nueva generación de 27 a 30 mm. El radiador de la RGE es una versión tubular de acero inoxidable que se integra en la carcasa de aluminio del módulo de RGE. Para la evasión del radiador en el caso del bypass se emplea una válvula de elevación neumática en lugar de una chapaleta. En frente de una chapaleta, que tiene siempre una rendija, hay una válvula elevadora que cierra de forma estanca durante la refrigeración. Esto resulta ventajoso para alcanzar el máximo rendimiento frigorífico. En la salida de gases de escape del módulo de recirculación de gases de escape viene montado un termosensor de recirculación de gases de escape (G98). Con este termosensor se regula la temperatura de los gases de escape después del radiador a un valor mínimo. El objetivo de ello consiste en disponer de gases de escape recirculados que estén lo más fríos posible, para una reducción máxima de las emisiones de NOx al tiempo que se evita la formación de condensación. Radiador de recirculación de gases de escape Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 Retorno de agua a la carcasa del termostato / módulo del filtro de aire Servomotor para recirculación de gases de escape V338 Termosensor para la recirculación de los gases de escape G98 Válvula bypass para radiador de recirculación de gases de escape Válvula de recirculación de gases de escape Alimentación de líquido refrigerante de la culata S495_015 16

17 Turbocompresor El turbocompresor se ha adaptado a las necesidades de potencia de la nueva generación de motores 3.0 V6. Para las dos versiones de potencia del motor se montan turbocompresores diferentes del fabricante Honeywell Turbo Technologies (HTT). Para la variante de 150 kw se emplea el turbocompresor GT 2256 y para la variante de 180 kw el turbocompresor GT El turbocompresor se ha optimizado en numerosos aspectos. Se han mejorado la turbina del compresor y la de escape y se ha modificado el alojamiento del grupo móvil del turbocompresor para reducir la fricción. Gracias a ello se consigue una respuesta más rápida y un desarrollo uniforme del par. Palanca de accionamiento para la válvula Wastegate Unidad de mando para turbocompresor 1 J724 Amortiguante integral Conexión al sistema de escape Conexión del colector de admisión Conexión a la recirculación de gases de escape S495_016 17

18 Mecánica del motor Intercooler Todo el tramo del aire de sobrealimentación ha sido revisado desde el filtro de aire hasta el turbocompresor. La canalización de aire en el lado de presión con un intercooler se ha podido mejorar mediante uniones de reducidas turbulencias de los empalmes de tubo flexible. Con ello se ha conseguido mejorar la respuesta del motor y los valores de emisiones y consumo. Turbocompresor Filtro de aire Unidad de mando de la mariposa J338 Entrada de aire Intercooler S495_017 Sensor de la presión de sobrealimentación G31 y sensor de la temperatura del aire de admisión G42 18

19 Circuito de líquido refrigerante Circuito de refrigeración de la culata El circuito de refrigeración de la culata con caudal permanente se compone esencialmente de las cámaras del líquido refrigerante de las culatas, el radiador de la recirculación de gases de escape, el radiador de aceite, el intercambiador de la calefacción y del aceite del cambio y el radiador principal de agua. El circuito de la culata se regula con un termostato con elemento de cera dilatable (vénase las páginas 22 y 23). En la fase de calentamiento del motor el termostato no tiene corriente y abre a 90 C aprox. De esta forma no entrega ningún calor al radiador principal de agua hasta que se alcance esta temperatura. El líquido refrigerante caliente está disponible para calentar la caja de cambios y, si es preciso, para la calefacción. Aplicando corriente al elemento de cera dilatable se puede reducir la temperatura del circuito de la culata, dentro del margen de los límites físicos del radiador principal de agua. Las condiciones marco para ello son: Protección de componentes de la culata Solicitud máxima de potencia frigorífica de la recirculación de gases de escape Solicitud de refrigeración del cambio Válvula reguladora neumática (conexión del circuito de refrigeración de la culata y el bloque motor) Radiador del aceite del motor Circuito de refrigeración del bloque motor cerrado S495_019 Circuito del líquido refrigerante de la culata Circuito del líquido refrigerante del bloque motor 19

20 Mecánica del motor Circuito de refrigeración del bloque motor El líquido refrigerante para el circuito de refrigeración del bloque motor llega en el lado de escape de las bancadas de cilindros a través de válvulas de retención al bloque motor. Las válvulas de retención impiden que el líquido refrigerante fluya en retorno entre las bancadas de cilindros y provoque una disipación térmica involuntaria del bloque. Con ello se asegura un paso del flujo dirigido en el circuito. El circuito de refrigeración del bloque motor se cierra mediante una válvula de bola controlada por depresión. El líquido refrigerante queda inmovilizado y se reducen la fricción y la fase de calentamiento del motor. Con ayuda de la válvula de bola se regula el nivel de temperatura del circuito de refrigeración del bloque motor a aprox. 105 C. Con ello se logra que el mecanismo del cigüeñal trabaje al mejor nivel posible de temperatura de fricción. Un punto esencial en el desarrollo ha sido la ejecución de la "inmovilización del líquido refrigerante" en el circuito de refrigeración del bloque motor. La válvula de bola es excitada por la válvula del líquido refrigerante para la culata N489 mediante señales moduladas en la anchura de los impulsos (PWM). Para ayudar a calentar el sistema más rápidamente viene montado adicionalmente un sistema de evasión del radiador del aceite del motor. Retorno a través de la culata Radiador del aceite del motor Culata Circuito de refrigeración del bloque motor abierto S495_020 Circuito del líquido refrigerante de la culata Circuito del líquido refrigerante del bloque motor 20

21 Desaireación El circuito de refrigeración del bloque motor dispone de una desaireación independiente. Las bancadas de cilindros están unidas a través de las juntas de las culatas a una regleta colectora en las culatas. Así, las burbujas de aire pueden abandonar el circuito del bloque motor, incluso con el líquido refrigerante inmovilizado, en el punto más elevado del sistema. Desde las regletas colectoras las tuberías de desaireación conducen a una válvula de desaireación. Esta válvula de desaireación une el sistema de desaireación permanente del circuito de refrigeración de la culata con el sistema de desaireación del circuito de refrigeración del bloque motor. La válvula estanqueiza los dos circuitos parciales con ayuda de una bola flotante, separándolos. Válvula de desaireación Del circuito de refrigeración de la culata al depósito de expansión Del circuito de refrigeración del bloque motor S495_021 21

22 Mecánica del motor Radiador del aceite del motor con conducto en bypass controlado por termostato Para ayudar a la gestión térmica el radiador del aceite del motor viene equipado con un sistema de evasión del radiador de aceite controlado por un termostato. Estructura Alojamiento de la rueda de accionamiento de la bomba de líquido refrigerante Termostato S495_022 22

23 Funcionamiento Carcasa de la bomba de líquido refrigerante A través del elemento de cera dilatable del termostato de material dilatable se abre un conducto en bypass al radiador del aceite del motor con temperaturas < 103 C. El caudal volumétrico principal de aceite se desvía pasando junto al radiador del aceite del motor. El termostato viene montado debajo de la bomba de líquido refrigerante en el bloque motor. Bloque motor Casquillo guía Perno de elevación Muelle de compresión Termostato de material dilatable S495_023 23

24 Mecánica del motor La gestión térmica innovadora del motor 3.0 TDI V6 (generación 2) Durante el desarrollo del motor 3.0 TDI V6 (generación 2) se le ha dado una relevancia especial al sistema térmico. El objetivo de la gestión térmica es reducir el tiempo de calentamiento del motor o bien aumentar la temperatura en el régimen de carga parcial para que el motor funcione con un nivel propicio de fricción. El circuito de refrigeración es un sistema split-cooling, en el que el bloque y la culata tienen un caudal independiente. De esa forma, con el grupo mecánico a temperatura de servicio, es posible establecer el nivel de temperatura más adecuado para la culata y el bloque. La bomba del líquido refrigerante, que se encuentra en el interior de la V en el frontal del motor, transporta de forma permanente líquido refrigerante al cárter del cigüeñal, en cada lado de escape del motor. Allí el caudal volumétrico se distribuye a las culatas y al cárter del cigüeñal. Después de recorrer los dos circuitos parciales el caudal de líquido refrigerante llega al lado aspirante de la bomba de líquido refrigerante. La gestión térmica innovadora del nuevo motor 3.0 TDI V6 permite, gracias al sistema split-cooling y con independencia del líquido refrigerante inmovilizado en el bloque motor, un suministro autárquico de la calefacción del habitáculo y del aceite del cambio a través del circuito de la culata. Gracias al funcionamiento de ambos circuitos parciales en el respectivo nivel de temperatura óptimo para la fricción se han podido reducir considerablemente los valores de emisiones y de consumo. 24

25 Para el llenado del sistema de refrigeración se deberán tener en cuenta siempre las indicaciones del manual de reparaciones. Leyenda: 1 Radiador del líquido refrigerante 2 Ventiladores del radiador 3 Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiador G83 4 Termostato de refrigeración del motor gestionada en función de un mapa de características F265 5 Bomba de líquido refrigerante 6 Radiador del aceite del motor 7 Sensor de nivel y temperatura del aceite G266 8 Radiador de la recirculación de gases de escape 9 Válvula de cierre para líquido refrigerante 10 Culata 11 Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 12 Bloque motor 13 Termosensor para regulación de la temperatura del motor G Depósito de expansión 15 Radiador de ATF 16 Válvula del líquido refrigerante para el cambio N Bomba para circulación del líquido refrigerante V50 18 Calefacción adicional 19 Válvula 3/2 20 Intercambiador de calor de la calefacción S495_018 25

26 Mecánica del motor El sistema de combustible Esquema general 1 Unidad de alimentación de combustible Impele continuamente combustible hacia la zona de alimentación. 2 Filtro de combustible resistente a la presión 3 Sensor de temperatura del combustible G81 Determina la temperatura momentánea del combustible. 10 Acumulador de alta presión (rail) Acumula a alta presión el combustible que se necesita para la inyección de todos los cilindros. 11 Unidad de control del motor J Unidad de control de la bomba de combustible J538 4 Bomba de alta presión de dos émbolos Genera la alta presión del combustible que se necesita para la inyección. 5 Válvula de dosificación del combustible N290 Se encarga de regular, en función de las necesidades, la cantidad de combustible que se ha de comprimir. 6 Válvula presostato / estrangulador En el retorno de los inyectores hay una presión de 3,5-10 bares. 7 Inyectores cilindros 1-6 N30 - N33, N83, N84 8 Sensor de presión del combustible G247 Calcula la presión de combustible actual en el sector de alta presión. 9 Válvula reguladora de la presión del combustible N276 Ajusta la presión del combustible en el sector de alta presión. 26

27 Alta presión Presión de retorno Presión de alimentación Retorno de los inyectores S495_024 27

28 Mecánica del motor Unidad de alimentación de combustible La unidad de alimentación de combustible GX1 consta esencialmente de dos áreas: El sensor del nivel, que está configurado como sistema de 3 litros y que determina el nivel de combustible en el depósito. La bomba de preelevación de combustible G6, que viene configurada como motor de conmutación electrónica. Este motor electrónico es un motor sin escobillas y con excitación permanente. Como no lleva escobillas, este motor no presenta fricción excepto en los cojinetes. La bomba de preelevación de combustible G6 es excitada por la unidad de control de la bomba de combustible J538. La excitación de la unidad de control del motor J623 tiene lugar a través de una señal PWM. Las notificaciones de los fallos se realizan a través de los mismos cables. Esto garantiza un transporte del combustible regulado en función de las necesidades. Alimentación de combustible para la calefacción adicional Retorno de combustible Alimentación de combustible Conexión eléctrica Módulo de alimentación de combustible Bomba de preelevación del combustible G6 S495_025 28

29 Bomba de preelevación de combustible G6 La bomba de preelevación de combustible G6 viene configurada como motor "EC"(EC: electronically commutated). El motor se compone del rotor, el estator, la cámara de la bomba y la carcasa con elemento de conexión. El rotor es un imán permanente y el estator un electroimán. El motor sin escobillas de la bomba de combustible tiene dos parejas de imanes permanentes y tres parejas de electroimanes. Elemento de conexión La conmutación del sentido de flujo de la corriente, necesaria para la rotación, se realiza a través de una gestión electrónica externa (unidad de control de la bomba de combustible J538). De esta forma se suprimen los contactos entre las piezas móviles del motor resultando un movimiento casi sin desgaste. Rotor Carcasa del motor Estator con bobinas Cámara de la bomba S495_030 29

30 Mecánica del motor Funcionamiento de la bomba de combustible La unidad de control de la bomba de combustible J538 conmuta entre las diferentes fases. La conmutación tiene que realizarse con precisión en el momento necesario para generar en la bobina de estator un campo magnético rotatorio. El rotor es obligado por las parejas de imanes permanentes a reajustarse y seguir así al campo magnético. De esta forma se genera la rotación. La bomba de combustible genera un giro mecánico en doce pasos independientes. La unidad de control detecta la posición del rotor a través de la pareja de bobinas sin corriente. Esto ocurre por medio de la señal back-emf (señal de retorno ElectroMotive Force). Principio de funcionamiento Estator Rotor Imán permanente Bobina Señal back-emf S495_027 Conmutación de los bobinados U I V W Etapa de potencia Punto de estrella Gestión electrónica S495_026 30

31 Sistema de inyección Common Rail El motor 3.0 TDI V6 (generación 2) viene equipado con un sistema de inyección Common Rail de Bosch con inyectores piezoeléctricos. La presión de inyección máxima es de bares y viene equipada, en función de la variante de potencia, con la configuración de inyectores correspondiente. Los inyectores piezoeléctricos vienen unidos a los acumuladores de alta presión forjados (rail) a través de conductos de inyección muy cortos. La presión en el acumulador (rail) la genera una bomba de alta presión de dos émbolos, la CP 4.2. La bomba de alta presión viene montada en la V interior, en el lado del cambio. La bomba es accionada a través de la cadena secundaria directamente por el cigüeñal. Para sincronizar la alimentación con la inyección se ha elegido una relación de transmisión de 1 : 0,75 con respecto al cigüeñal. Para reducir los esfuerzos de las cadenas la bomba viene montada en el motor teniendo en cuenta la orientación de las fases. S495_028 31

32 Mecánica del motor Estructura de la bomba de alta presión CP 4.2 La bomba de alta presión trabaja con dos émbolos y es accionada a través de la cadena secundaria. Genera una presión de inyección máxima de bares. S495_032 Válvula aspirante Válvula de dosificación del combustible N290 Válvula de escape Émbolo de la bomba Muelle del émbolo Empalme hacia el rail Alimentación de combustible Rodillo Retorno de combustible Eje de accionamiento Válvula de rebose Leva de accionamiento S495_033 La figura muestra la sección transversal de la bomba de alta presión de dos émbolos sólo por un émbolo de la bomba. 32

33 Funcionamiento de la bomba de alta presión Debido a los émbolos decalados en 90, se realiza sucesivamente una carrera de aspiración y otra impelente. Durante la carrera impelente se oprime combustible alternamente en el acumulador (rail) izquierdo y derecho. La válvula dosificadora de combustible distribuye el combustible uniformemente en los conductos de aspiración para los dos émbolos de la bomba. Válvula de dosificación del combustible N290 Émbolo 1 de la bomba Conducto de admisión Conducto de admisión Émbolo 2 de la bomba Válvula aspirante Válvula de escape Empalme hacia el acumulador (rail) 1 Empalme hacia el acumulador (rail) 2 Válvula de rebose Muelle del émbolo Rodillo Retorno de combustible Eje de accionamiento Leva de accionamiento Leva de accionamiento Filtro de depuración fina S495_034 Alimentación decombustible 33

34 Mecánica del motor Propagación de la alta presión del combustible Válvula de dosificación del combustible N290 La válvula de dosificación del combustible es un componente de la bomba de alta presión y regula la cantidad de combustible que se necesita para generar la alta presión. Ofrece la ventaja de que la bomba de alta presión sólo tiene que generar la presión que se necesita para la situación operativa actual. De esta forma se reduce la potencia absorbida por la bomba de alta presión y se evita que el combustible se caliente innecesariamente. Funcionamiento Sin corriente la válvula de dosificación del combustible se encuentra abierta. Para reducir la cantidad alimentada a la cámara de compresión, la unidad de control del motor se encarga de gestionar la válvula por medio de una señal modulada en anchura de los impulsos (PWM). Con la señal PWM se procede a cerrar periodificadamente la válvula de dosificación del combustible. Según la variación que presente la proporción de período se modifica la posición del émbolo de control y, con ésta, la cantidad de combustible que se alimenta a la cámara de compresión del correspondiente émbolo 1 o 2 de la bomba. Afluencia de la cámara interior de la bomba Válvula de dosificación del combustible N290 Émbolo de control Cámara de compresión émbolo 1 de la bomba Cámara de compresión émbolo 2 de la bomba 34 S495_036

35 Válvula de rebose La válvula de rebose regula la presión del combustible en la zona de baja presión de la bomba de alta presión. Funcionamiento La bomba de preelevación del combustible G6 transporta el combustible del depósito a una presión de 5 bares aprox. hacia la bomba de alta presión. Con ello se asegura que la bomba de alta presión disponga de suficiente combustible en todas las condiciones operativas. La válvula de rebose regula la presión del combustible en la bomba de alta presión a aprox. 4,3 bares. El combustible transportado por la bomba de preelevación de combustible G6 actúa en sentido opuesto a los émbolos y los muelles de los émbolos de la válvula de rebose. Con una presión del combustible de más de 4,3 bares la válvula de rebose abre liberando el camino hacia el retorno de combustible. El combustible superfluo vuelve por el retorno al depósito de combustible. Válvula de rebose Retorno de combustible Alimentación de combustible S495_041 35

36 Mecánica del motor Generación de alta presión Carrera aspirante El movimiento descendente del correspondiente émbolo de la bomba provoca un aumento de volumen en la correspondiente cámara de compresión. A raíz de ello se produce una diferencia de presiones entre la del combustible en la bomba de alta presión y la de la cámara de compresión. La válvula aspirante abre y el combustible fluye hacia la cámara de compresión. Válvula aspirante Cámara de compresión S495_037 36

37 Carrera impelente Con el comienzo del movimiento ascendente que realiza el émbolo de la bomba aumenta la presión en la cámara de compresión y la válvula aspirante cierra. En cuanto la presión del combustible en la cámara de compresión supera a la presión reinante en la zona de alta presión abre la válvula de escape (válvula de retención) y el combustible pasa al acumulador de alta presión (rail). Válvula de escape Empalme hacia el acumulador de alta presión (rail 1) S495_038 37

38 Gestión del motor Estructura del sistema Sensores Medidor de la masa de aire G70 Sensor de régimen del motor G28 Sensor Hall G40 Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiador G83 Sensor de temperatura del combustible G81 Sensor de temperatura para la regulación de la temperatura del motor G694 Sensor de nivel y temperatura del aceite G266 Sensor de presión del combustible G247 Sensor de la posición del acelerador G79 Sensor 2 de la posición del acelerador G185 Unidad de control del motor J623 Potenciómetro recirculación de gases de escape G212 Conmutador de luz de freno F Sensor de la presión de sobrealimentación G31 y sensor de la temperatura del aire de admisión G42 Sonda lambda G39 Sensor 2 de temperatura del aceite G664 Terminal para diagnosis Manocontacto de aceite F22 Manocontacto de reducida presión de aceite F378 Sensor 3 de temperatura de los gases de escape (posterior al catalizador) G495 Termosensor para la recirculación de los gases de escape G98 Sensor 1 de temperatura de los gases de escape G235 Sensor 4 de temperatura de los gases de escape (posterior al filtro de partículas) G648 Sensor de presión diferencial G505 38

39 Actuadores Inyector para cilindros 1-3 N30, N31, N32 Inyector para cilindros 4-6 N33, N83, N84 UC del ciclo automático de precalentamiento J179 bujías 1-3 Q10, Q11, Q12 Bujías 4-6 Q13, Q14, Q15 Válvula reguladora de la presión del aceite N428 Unidad de mando de la válvula de mariposa J338 Válvula de dosificación del combustible N290 Válvula reguladora de la presión del combustible N276 Servomotor para recirculación de gases de escape V338 Válvula de conmutación para radiador de recirculación de gases de escape N345 Válvula del líquido refrigerante para la culata N489 Unidad de mando del turbocompresor 1 J724 Termostato de refrigeración del motor gestionada en función de un mapa de características F265 Unidad de control de la bomba de combustible J538 Electroválvulas (izquierda, derecha) para soportes electrohidráulicos del motor N144, N145 Calefacción para sonda lambda Z19 Relé de la bomba de combustible J17 Bomba de preelevación de combustible G6 S495_046 39

40 Gestión del motor Tratamiento de los gases de escape Estructura del sistema de escape En el sistema de escape del nuevo motor 3.0 TDI V6 se utilizan catalizadores de oxidación optimizados y filtros de partículas diésel con recubrimiento. Turbocompresor El catalizador de oxidación y el filtro de partículas diésel vienen dispuestos en el sistema de escape consecutivamente de forma independiente por razones constructivas. A través de un tubo de entrada corto el catalizador de oxidación viene embridado al turbocompresor cerca del motor. Al catalizador de oxidación vienen conectados un tubo intermedio, el elemento de desacoplamiento y el filtro de partículas diésel. Tubo intermedio Tubo de entrada con brida Catalizador de oxidación Elemento desacoplador Filtro de partículas diésel A través del tubo de salida en el filtro de partículas diésel y el tubo de entrada del silenciador secundario se establece la unión con el silenciador secundario. Este viene equipado con dos tubos finales. Tubo de salida (filtro de partículas diésel) Manguito aprisionador 40

41 Para lograr una amplia gama de frecuencias de absorción acústica, el sistema de escape es una combinación de silenciadores de reflexión y silenciadores de absorción. Los silenciadores de reflexión amortiguan esencialmente las frecuencias bajas por medio del principio de reflexión acústica. Los silenciadores de absorción absorben principalmente las frecuencias elevadas. La energía acústica se transforma en calor. Tubo de entrada (silenciador secundario) Tubo final Silenciador secundario S495_048 41

42 Gestión del motor Catalizador de oxidación y filtro de partículas diésel El catalizador de oxidación tiene un volumen de 1,67l. El volumen del filtro de partículas diésel es de 4,08l. Los filtros de partículas diésel con recubrimiento de titanato de aluminio garantizan unos intervalos de regeneración considerablemente más largos. Por primera vez en el motor 3.0 TDI V6 se utiliza durante la regeneración del filtro de partículas un ciclo de postinyección triple para incrementar la temperatura de los gases de escape en el modo de baja carga. La energía térmica que se necesita para ello se genera mediante dos postinyecciones que tienen lugar sucesivamente con un intervalo intermedio muy reducido. La tercera postinyección, más retrasada, se realiza con unas cantidades de inyección muy reducidas. Gracias a esta triple postinyección se ha podido garantizar la regeneración del filtro de partículas diésel incluso con los gases de escape a temperaturas no demasiado elevadas. Al mismo tiempo se minimiza la dilución del aceite y se mejora el comportamiento del envejecimiento del catalizador de oxidación. De esa forma resulta posible incinerar las partículas de hollín de un modo rápido y fiable en todas las condiciones dinámicas, incluyendo la circulación en caravana (stop-and-go). Sonda lambda G39 Turbocompresor Tubo de entrada con brida Catalizador de oxidación Conexión del sensor 1 de temperatura de los gases de escape G235 Conexión del sensor de presión diferencial G505 Filtro de partículas diésel Tubo intermedio Elemento desacoplador Conexión del sensor 3 de temperatura de los gases de escape G495 S495_049 42

43 Servicio Herramientas especiales Denominación Herramienta Aplicación T40048 Útil de montaje retén cigüeñal S495_059 T40094 T40094/1 T40094/2 T40094/9 T40094/10 T40094/11 T40094/12 Desmontaje y montaje de los árboles de levas S495_051 T40096 Montaje de los árboles de levas S495_053 T40245 Pasador de enclavamiento para piñón S495_057 43

44 Servicio Denominación Herramienta Aplicación T40246 Inmovilización tensor de cadena S495_058 T40248 Útil retención bomba de alta presión S495_060 VAS 5161 Útil de montaje, trabajos con válvulas S495_056 44

45 Ponga a prueba sus conocimientos Qué respuesta es correcta? Entre las respuestas disponibles puede haber una o varias respuestas correctas. 1. Cómo se acciona la bomba de alta presión? a) La bomba de alta presión se acciona desde el cigüeñal por medio de un dentado frontal. b) La bomba de alta presión es accionada a través de una correa dentada por el árbol de levas de admisión de la bancada de cilindros 2. c) La bomba de alta presión es accionada a través de la cadena de accionamiento secundario. 2. Cómo se realiza la regulación de la turbulencia espiroidal? a) Por medio de chapaletas de turbulencia espiroidal en cada cilindro. b) Sólo por medio de conductos de turbulencia espiroidal con forma especial. c) Mediante una chapaleta central de turbulencia espiroidal. 3. Qué afirmación sobre el sistema de refrigeración de los gases de escape es correcta? a) El circuito de refrigeración de la recirculación de gases de escape es un circuito de refrigeración independiente. b) El circuito de refrigeración de la recirculación de gases de escape viene integrado en el circuito de refrigeración de la culata. c) El circuito de refrigeración de la recirculación de gases de escape forma parte del circuito de refrigeración del bloque motor. 4. Qué información sobre la gestión térmica del motor 3.0 TDI V6 (generación 2) es cierta? a) El circuito de refrigeración está diseñado según el esquema de split-cooling. b) Los circuitos de refrigeración de la culata y el bloque motor tienen un caudal de flujo independiente cada uno. c) La culata y el bloque motor tienen un circuito de refrigeración común, inseparable, y la bomba de líquido refrigerante se puede desconectar (inmovilización del líquido refrigerante). 45

46 Ponga a prueba sus conocimientos 5. A qué temperatura abre el termostato para la evasión del radiador de aceite? a) Temperatura del aceite < 70 C b) Temperatura del aceite > 120 C c) Temperatura del aceite < 103 C 6. Cuáles son las presiones de inyección de las dos variantes de potencia de este motor? a) y bares a) y bares a) y bares Solución: 1.) c) 2.) c) 3.) b) 4.) b) 5.) c) 6.) a) 46

47 Notas 47

48 495 VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg Reservados todos los derechos. Sujeto a posibles modificaciones Edición técnica 06/2011 Volkswagen AG Cualificación Postventa Service Training VSQ-1 Brieffach 1995 D Wolfsburg Este papel ha sido elaborado con celulosa blanqueada sin cloro.