Departamento de Formación HYUNDAI ESPAÑA 1
MOTORES DIESEL : resumen TEMAS A TRATAR : • Fundamentos Básicos Del Motor Diesel • Combustión en los Motores Diesel • Motores Diesel De Inyección Directa • Motores Diesel De Inyección Indirecta • Bombas de inyección •- Motor XUD9 (P.S.A.) • Motor D4B (F/X/H…) (Mitsubishi) • Bomba ZEXEL • Motor D3EA/D4EA (Tipo “D”- Detroit Diesel/VM) • Motor J3 (Kia) • Motor D4CB (Tipo “A” – Kia) • Motor D4FA (Tipo “U” – Kia)
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MOTORES DIESEL- fundamentos básicos
El motor Diesel
Sólo aspira aire, no mezcla como los motores de gasolina La mezcla se hace ya dentro de la cámara El combustible es POCO INFLAMABLE La combustión se hace por sus propios medios, que requieren:
ALTA TEMPERATURA ELEVADA PULVERIZACION
La proporción aire/combustible varia mucho, pero se puede estimar entre 20: 1 y 30:1 La regulación del régimen (par) se hace
El motor gasolina (Otto)
Aspira mezcla aire combustible El combustible es MUY INFLAMABLE La combustión se hace por medios externos (bujía) La proporción de aire /combustible no puede variar mucho, desde 13/1 a 17/1 La regulación del régimen (par) se hace
REGULANDO LA CANTIDAD DE AIRE
REGULANDO LA CANTIDAD DE COMBUSTIBLE
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La combustión en el diesel
Para que se inflame el gasóleo debe estar a muy alta temperatura y muy finamente pulverizado Esta alta temperatura se consigue comprimiendo mucho el aire durante la carrera de compresión. La pulverización se obtiene inyectando el combustible a través de orificios muy pequeños y con una elevada presión
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MOTORES DIESEL : la combustión La cantidad de combustible inyectado en la cámara de combustiónal contrario que en los motores de gasolina que se hace regulando el aire mediante la mariposa , en los diesel se hace depender de:
••Posición Régimende Motor acelerador Por esto los diesel NO TIENEN MARIPOSA DE AIRE
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Fases de la combustión Diesel
Podemos dividir la combustión en 4 fases: a) Retardo de inyección b) Retardo de encendido c) Avance de llama d) Combustión
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Fases de la combustión
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Fases de la combustión: el retardo de inyeccion a) Retardo de inyección Es el tiempo que hay entre el comienzo de la inyección (desde la bomba ) a la apertura del inyector. Depende de la 1. compresibilidad del gasoil, (temperatura) 2. elasticidad de las tuberías de comb. y 3. el tiempo necesario para que se produzca la apertura del inyector (muelle de la aguja) Es por esto que todas las tuberías tienen exactamente la misma longitud, mientras que la elasticidad es diferente para tubos cortos que para tubos largos.
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Fases de la combustión: el retardo del encendido b) Retraso de encendido Es el tiempo que tarda el combustible en alcanzar la Temperatura de combustión espontánea (no olvidemos que es menos inflamable que la gasolina) Por tanto para que sea lo menor posible HAY QUE PULVERIZAR AL MAXIMO EL COMBUSTIBLE. Depende MUCHO de la temperatura de combustible (POR LA VISCOSIDAD)
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Fases de la combustión: el avance de la llama c) Avance de llama Este es el periodo en el que la llama de combustión avanza hacia el resto de mezcla por quemar. Un corto tiempo de retraso es deseable para tener un mejor control la combustión. Si todo el combustible fuese de inyectado antes de que comenzara la combustión, toda la mezcla quemaría a la vez, lo que produciría un aumento demasiado rápido de presión y un aumento importante del nivel de ruidos.
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Fases de la combustión:la carrera de trabajo
Combustión Presion = P Es la última etapa, cuando la mezcla se quema y mueve el pistón hacia abajo, Distancia Fuerza = F produciendo par motor. Par = F x d = P x superficie del pistón x d (cuanto mas presión, más diámetro y mas carrera de pistón, más par) 11
Fases de la combustión: efecto del avance El avance de se necesita porque el retraso hasta que se inicia la inflamación es siempre el mismo, con lo que a mayor régimen cada vez disponemos de menos tiempo. Por lo tanto a medida que aumenta el régimen hay que ir inyectando antes
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Ell ciclo de trabajo
Diagrama de Presion – Volumen y Temperatura-calor del motor Diesel (ciclo teórico)
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Comparacion de los ciclos gasolina y diesel
Diagrama de P-V y T-S del motor Gasolina (ciclo teórico)
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MOTORES DIESEL –el ciclo real Este ciclo ideal varía un poco en la realidad . Sin embargo, siempre se cumple que: 1. La presión máxima es mucho mayor en el diesel 2. La presión en la expansión es mas alta en el motor diesel 3. La presión de compresión es mas alta en el diesel
Comparación de ciclos reales Diesel/Gasolina
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Porque el diesel produce mas par? Presion mayor
•En la última etapa,
cuando la mezcla se quema y mueve el pistón hacia abajo, en el diesel es mucho más larga y con MAYOR PRESION que en el motor de gasolina, por lo que a igual RPM el motor diesel produce MAS PAR . •Por este motivo de la combustión tan larga el diesel tiene LIMITADAS SUS RPM MAX a 4500 rpm aprox.
Carrera efectiva del par DIESEL
Combustion larga
Presion menor
Carrera efectiva del par GASOLINA
Combustion corta
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Porqué el gasolina produce mas potencia? Resulta que al estar limitado el segundo factor la potencia es alta mientras el régimen motor sea relativamente bajo. En el de gasolina, por ser la combustión tan corta y el peso de las partes móviles (pistón, biela,
Pot (kW)
Zona de mayor potencia del diesel (por el par)
Zona de mayor potencia del gasolina (por las rpm)
subirmenor, etc) el régimen podemos motor mucho y el resultado final es que A IGUAL CILINDRADA = EL MOTOR GASOLINA TIENE MAS CV (Lo cual no quiere decir mas recuperación en baja, al ser en esta zona su par menor y por tanto su potencia)
rpm 1000
2000
4000
6000
Potencia = par x rpm
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Como aumentar el par?
Aumentando la distancia al centro del cigüeñal (muñequilla = la mitad de la carrera del pistón) -> aumentamos cilindrada y los pesos => más inercias = más vibraciones, etc Aumentando el diámetro del pistón => lo mismo que antes Aumentando la presión sobre la cabeza del pistón: esta es la solución, que es una combinación de:
Más cantidad de aire: Compresor Combustión más efectiva: inyección directa y mayor pulverización gasoil,
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INYECCION DIRECTA-INYECCION INDIRECTA
La inyeccion directa es la más antigua, que siempre se ha usado en los motores industriales, y ha vuelto a emplearse actualmente en los turismos La inyeccion indirecta era la que permitió hacer motores de turismos, por el excesivo ruido y peso (robustez) de los de directa. 19
La inyeccion directa •En los motores de inyección directa la cámara está formada en la cabeza del
pistón . • Previamente estos motores estaban destinados a vehículos y maquinaria industriales, por las elevadas fuerzas y ruidos que se generaban, pero con el desarrollo de nuevos sistemas , este tipo de motores se están implantando en los vehículos ligeros.
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La inyeccion indirecta 1.1.- Motores Diesel De Inyección Indirecta En estos motores hay una cámara de elevada turbulencia en la que se inicia la combustión Por lo que tenemos las siguientes ventajas frente a los motores de inyección directa más antiguos : » Incremento de presión más suave en cámara de combustión, lo que supone un menor nivel de ruidos » Permite un ligero aumento de régimen de motor que implica mayor potencia sin aumento de par
ESTOS MOTORES LLEVAN BOMBA INYECTORA »
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La inyeccion indirecta Motores Diesel De Inyección Indirecta En los motores de precámara , la mezcla se produce en una pequeña cámara y luego penetra, por un canal relativamente estrecho, en la principal, donde se mezcla con gran turbulencia con el aire en ella comprimido y se quema. La división de la cámara de combustión en una de combustión principal y una precámara o cámara de turbulencia, favorece la combustión regular y silenciosa. Los motores con precámara y cámara de turbulencia eran exclusivos para vehículos ligeros hasta que se ha empezado a desarrollar la inyección directa en estos últimos años.
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La bomba rotativa BOSCH Bombas de inyección Vamos a hacer un pequeño repaso de los elementos principales de una bomba inyectora rotativa Bosch, la más utilizada en motores Diesel ligeros hasta hace unos años.
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La bomba de aspiracion B
Alimentación de baja presión En las bombas rotativas de inyección, el combustible es aspirado del depósito por una bomba de aletas y transportado al interior de
A
la bomba de inyección. Para obtener en el interior de la bomba una presión determinada en función del régimen, se necesita una válvula de control de presión que fije una presión definida a cada régimen (A). La presión aumenta entonces proporcionalmente al régimen, es decir, cuanto mayor sea éste, mayor será la presión en el interior de la bomba. Para la refrigeración y auto purga de aire, algunas bombas disponen de un regulador de rebose que está dispuesto en la tapa del regulador(B). 24
La bomba de aspiracion El rotor de aletas está centrado sobre el eje y es accionado por una chaveta. El rotor de aletas está rodeado por un anillo excéntrico alojado en el cuerpo. Las cuatro aletas rotor soncontra el presionadas haciadel el exterior, anillo excéntrico, por efecto del movimiento de rotación y de la fuerza centrífuga resultante. Por el efecto de la rotación, el combustible que se encuentra entre las aletas, es transportado hacia el recinto superior y penetra en el interior de la bomba a través de un taladro.
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La distribucion /la compresion El movimiento de rotación del eje impulsor se transmite al émbolo distribuidor por medio de un acoplamiento. Las garras del eje impulsor y del disco de levas engranan el disco dispuesto en entre ellas.cruceta Por medio del disco de levas, el movimiento giratorio del eje impulsor se convierte en un movimiento de elevación y giro. Esto se debe a que la trayectoria de las levas del disco discurre sobre los rodillos de anillos.
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Funcionamiento El émbolo distribuidor es solidario del disco de levas por medio de una pieza de ajuste, y está coordinado por un arrastrador. El desplazamiento del émbolo distribuidor hacia el punto muerto superior está asegurado por el perfil del disco de levas. Los dos muelles antagonistas del émbolo, dispuestos simétricamente, que reposan sobre la cabeza distribuidora y actúan sobre el émbolo distribuidor a través de un puente elástico, que provocan el desplazamiento del émbolo hacia el punto muerto inferior. Además, dichos muelles impiden que el disco de levas pueda saltar, a causa de la elevada aceleración de los rodillos del anillo.
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Elementos del cabezal Despiece del conjunto de cabezal de bomba
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el cabezal distribuidor Además de la función motriz del eje impulsor, el disco de levas influye sobre la presión de inyección y sobre la duración de ésta. Los criterios determinantes a este respecto son la carrera y la velocidad de elevación de la leva. Según la forma de la cámara de combustión y el método de combustión de los distintos tipos de motor, las condiciones de inyección deberán producirse de forma individualmente coordinada. Por esta razón, para cada tipo de motor se calcula una pista especial de levas que luego se coloca sobre la cara frontal del disco de levas. El disco así configurado se monta acto seguido en la correspondiente bomba rotativa de inyección. Por eso, los discos de levas de las distintas bombas de este tipo no son intercambiables entre sí.
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La distribución-el fin de inyeccion Las fases de desplazamiento del émbolo distribuidor se explican en el siguiente esquema. El caso de un motor de cuatro cilindros el émbolo distribuidor describe un cuarto de vuelta entre las posiciones del punto muerto inferior y el punto muerto superior. En el PMI del émbolo distribuidor el combustible fluye recinto a través del canal de entrada y una de altaalpresión, ranura de control. Durante el movimiento ascendente, el émbolo distribuidor cierra el canal de entrada sometiendo a presión el combustible que se encuentra en el recinto de alta presión. Durante el movimiento giratorio, la ranura de distribución abre el orificio de salida correspondiente al cilindro del motor.
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Final de inyeccion La alimentación de combustible concluye en cuanto la corredera de regulación abre el orificio de descarga. Mientras el émbolo retorna al PMI, mediante el movimiento rotativo ascendente el orificio de descarga se cierra. El recinto de alta presión se vuelve a llenar.
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El cabezal distribuidor La válvula de impulsión aísla el conducto de inyección de la bomba y están incluidas en la cabeza impulsora. La misión de esta válvula es descargar la tubería de inyección tras concluir la fase de alimentación, extrayendo un volumen exactamente definido. De esta forma se consigue un final de cierre preciso del inyector al finalizar la inyección. Simultáneamente y con independencia del caudal de inyección momentáneo, debe asegurarse el equilibrio del caudal de inyección momentáneo, debe asegurarse el equilibrio de las presiones en el conducto de impulsión para las diferentes fases de inyección.
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Los inyectores El inyector introduce el combustible en la cámara de combustión. La presión de apertura del inyector se encuentra por lo general entre 110 y 135 bar. En el caso de motores de inyección indirecta los inyectores suelen ser de tetón, que posibilita la formación de un prechorro.
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La regulacion del regimen Regulación de Régimen En las bombas mecánicas de inyección existe un regulador que se encarga de fijar el régimen de ralentí , el régimen máximo y todos los regímenes intermedios. Cuando la bomba rotativa de inyección está parada, los pesos centrífugos se encuentran en reposo y el manguito regulador se encuentran en posición inicial. La palanca de arranque se desplaza a la posición de arraque mediante el muelle de arranque, que la hace girar alrededor de su punto de rotación M2. Simultáneamente, la rótula de la palanca de arranque hace que la corredera de regulación se desplace sobre el émbolo distribuidor en la dirección del caudal de arranque, con el resultado de que el émbolo distribuidor debe recorrer una carrera útil considerable hasta que se produce la limitación determinada por el mando. De este modo, al arrancar se produce el caudal necesario para la puesta en marcha. El régimen más bajo es suficiente para desplazar el manguito regulador, en oposición al débil muelle de arranque, una distancia igual a a. 34
La regulacion del regimen Una vez arrancado el motor Diesel, al soltar el acelerador, la palanca de control de régimen pasa a la posición de ralentí, quedando apoyada entonces sobre su tope del tornillo de éste. El régimen de ralentí ha sido elegido de modo que, en ausencia de carga, el motor continúe funcionando de forma segura y sin el riesgo de que se pare. La regulación la asegura el muelle de ralentí dispuesto sobre el perno de sujeción. Este mantiene el equilibrio en contra de la oposición creada por los pesos centrífugos. Mediante este equilibrio de fuerzas se determina la posición de la corredera de regulación respecto del orificio de descarga del émbolo distribuidor y, por lo tanto, se fija la carrera útil. Cuando los regímenes superan el margen de ralentí, finaliza el recorrido c del muelle y se vence la resistencia opuesta por el muelle. 35
La regulación del régimen Durante el funcionamiento en carga, la palanca de control de régimen pivota y adopta una posición definida por el régimen o la velocidad de desplazamiento deseada del vehículo. Esta posición la determina el conductor mediante la correspondiente posición del acelerador. La acción de los muelles de arranque y de ralentí queda anulada para regímenes superiores al margen de ralentí. Aquellos no influyen sobre la regulación.
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La variacion del avance Variador de avance El variador de avance de la bomba rotativa de inyección permite adelantar el comienzo de la alimentación en relación con la posición del cigüeñal del motor y de acuerdo con el régimen, para compensar los retardos de inyección e inflamación.
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La variacion del avance Durante la fase de alimentación de la bomba de inyección, la apertura del inyector se produce mediante una onda de presión que se propaga a la velocidad del sonido por la tubería de inyección. Éste tiempo es independiente del régimen pero no el ángulo descrito por el cigüeñal entre el comienzo de la alimentación y el de inyección. Esto obliga a introducir una corrección adelantando el comienzo de la alimentación. También hemos de tener en cuenta el retraso de inflamación, que es el tiempo que transcurre entre la inyección y la combust. Hay que adelantar el comienzo de alimentación de la bomba de inyección para compensar el desplazamiento temporal condicionado por el retraso de la inyección e inflamación. Para ello se utiliza el variador de avance en función del régimen.
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La variacion del avance La presión de combustible interna a la bomba, vence la resistencia del muelle. El movimiento axial del émbolo se transmite al anillo de rodillos montado sobre el cojinete por medio de la pieza deslizante y el perno. Esto hace que la disposición del disco de levas con respecto al anillo de rodillos varíe de forma que los rodillos del anillo levanten, con cierta antelación, el disco de levas. El valor angular de desfase entre disco de levas y émbolo distribuidor puede llegar a ser de 12º de ángulo de leva, que son 24º de ángulo en cigüeñal.
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La variacion del avance Durante la fase de alimentación de la bomba de inyección, la apertura del inyector se produce mediante una onda de presión que se propaga a la velocidad del sonido por la tubería de inyección. Éste tiempo es independiente del régimen pero no el ángulo descrito por el cigüeñal entre el comienzo de la alimentación y el de inyección. Esto obliga a introducir una corrección adelantando el comienzo de la alimentación. También hemos de tener en cuenta el retraso de inflamación, que es el tiempo que transcurre entre la inyección y la combust. Hay que adelantar el comienzo de alimentación de la bomba de inyección para compensar el desplazamiento temporal condicionado por el retraso de la inyección e inflamación. Para ello se utiliza el variador de avance en función del régimen.
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MOTOR XUD9 2.- Motor XUD9 Este es el primer motor diesel montado en un modelo HYUNDAI. Fue instalado en el Lantra del año 98. Es un motor de srcen PSA atmosférico de 1.9 litros.
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MOTOR XUD9 2.1.-Cambio de correa de distribución a) quitar el tornillo 1 y quitar la polea del cigüeñal. b) proceder a quitar las tapas en el orden 2, 3 y 4. c) girar el motor hasta PMS en el cilindro 4. d) centrar la polea del árbol de levas con un tornillo M8x125x40 (7). e) centrar la polea de la bomba de gasoil con 2 tornillos M8x125x35.
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MOTOR XUD9 f) Una vez calados los árboles, insertar el útil 0153N para bloquear el cigüeñal. g) Aflojardeltuerca 8 y10el tornillo 9 del soporte tensor h) Insertar una llave en el cuadrado del soporte del tensor y girarlo para comprimir el muelle. i) Con el muelle comprimido, volver a apretar el tornillo (9) para fijar el soporte del tensor en su posición de máximo juego.
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MOTOR XUD9 j) Quitar la correa y sustituirla por una nueva. Empezar a montar por abajo, es decir, siguiendo el siguiente orden: cigüeñal, rodillo, polea de bomba, polea de árbol de levas, tensor y por último la polea la polea de la bomba de agua. k) Aflojar el tornillo 9 para que la correa coja su tensión. l) Una vez que se le haya dado su tensión apretar PRIMERO EL TORNILLO(18) Y DESPUÉS LA TUERCA(19). m) Montar polea de cigüeñal. n) Quitar los tornillos de fijación y el útil de bloqueo del volante motor.
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MOTOR XUD9 2.2.- Calado De Bomba De Gasoil Bosch a) Colocar el pistón 4 en el PMS en carrera de compresión. b) Aflojar los tornillos de sujección de la bomba. c) Quitar el tornillo (1)
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MOTOR XUD9 d) Insertar el útil 0117AK2 (alargador) y 0117AK1 (soporte del comparador) e) Después de colocar el comparador, girar el motor en sentido contrario hasta que P.M.I. de la bomba. En ese punto, ponemos a cero el reloj comparador. f) Girar el motor hasta P.M.S. Del cilindro 4. Para asegurarse que está en la posición, insertar el útil 0153N para además bloquear el volante motor y asegurarse de que los tornillos de calado del árbol de levas (7) y de la bomba (8 y 9). g) En esta posición, girar la bomba hasta que la lectura del comparador sea 0.90 +/- 0.03mm. H) Retirar los útiles de bloqueo y dar un par de vueltas al motor para ver que el reloj comparador vuelve a marcar 0.90 +/-0.03mm.
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MOTOR XUD9 2.4.- Ajuste de Ralentí. Motor frio a) Comprobar que el cable del acelerador de ralentí no está demasiado tenso. Además de comprobar que la posición del acelerador de ralentí (8) es la de ralentí acelerado (3).
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MOTOR XUD9 b) Si el cable está demasiado tenso o bien no es capaz de llevar el acelerador de ralentí hasta su posición de “ralentí acelerado”
entonces se ajusta la tensión con el tornillo de regulación (2). Aflojar el tornillo del cable de ralentí (1). c) Si ni aún con el tornillo de regulación (2) fuese posible ajustar el acelerador de ralentí (8) a la posición de ralentí acelerado (3), será necesario además aflojar el tornillo del cable de ralentí (1). d) Una vez apretado el tornillo del cable de ralentí (1), ajustar la tensión final del cable mediante el tornillo de regulación (2).
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MOTOR XUD9 MOTOR CALIENTE a) Asegurarse de que el acelerador de ralentí (8) no está tenso y que hay cierta holgura entre el tornillo del cable de ralentí (1) y el acelerador de ralentí (8). Así nos aseguramos que el acelerador está en suelposición de ajuste tope dederalentí en caliente (4).(5). b) Aflojar tornillo de velocidad de ralentí c) Ir apretando poco a poco el tornillo de ajuste de velocidad de ralentí (5) hasta lograr que la velocidad del motor sea de 920 rpm. d) Una vez ajustado el ralentí a 920 pm. Introducir una galga de 3 mm. entre el tornillo de ajuste de velocidad de ralentí (5) y el acelerador (6). Ajustar entonces el tornillo hasta lograr 1250 rpm. +/- 100 rpm.
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MOTOR XUD9 e) Retirar la galga. Mover el acelerador de ralentí hasta su posición de ralentí acelerado. Entonces la velocidad de ralentí debe ser de 1000 rpm. Si es necesario, reajustar como se indica en los pasos 3 y 4. f) ajuste del acelerador. que con el acelerador pisado hasta el suelo, la palancaComprobar del acelerador (6) hace tope en el tornillo de ajuste de máximas rpm. g) Comprobar que con el acelerador sin pisar, la palanca del acelerador (6) hace tope con el tornillo de ajuste de velocidad de ralentí y que el cable del acelerador no está tenso.
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MOTOR D4B 3.- MOTOR D4B Éstos son los motores MITSUBISHI que se instalan en la H1 y las primeras unidades de Terracán. En las primeras versiones la bomba de inyección era mecánica, mientras que enellas siguientes la bomba es electrónica. Vamos a explicar funcionamiento del segundo sistema, denominado COVEC-F (Computed VE pump control system-Full). Es un sistema de inyección y distribución que utiliza un micro-computador para controlar la cantidad de inyección y el avance de la misma.
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MOTOR D4B 1. Mejoras de funcionamiento. La figura derecha muestra la relación entre posición de acelerador y par de salida. Comparando con una bomba convencional, COVEC-F proporciona la cantidad óptima de inyección en cada momento y circunstancia de acuerdo con la posición del acelerador. Con ello se consigue incrementar el par especialmente en condiciones de baja posición de acelerador.
COVEC-F
Par Bomba inyectora convencional. 50
100
Posición de acelerador (%) 52
MOTOR D4B Con las bombas inyectoras convencionales no se realizan variaciones ligerísimas en la posición de la corredera de caudal. COVEC-F, detecta variaciones de velocidad tras cada combustión a ralentí y como resultado controla la posición de la corredera para incrementar o disminuir la cantidad inyectada. De este modo cada inyección en cada cilindro es controlada para disminuir vibraciones y mejorar el confort.
POSICION CORREDERA
COVEC-F
BOMBA CONVENCIONAL FIJO
POSICION CORREDERA
CONTROL INDIVIDUAL
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MOTOR D4B Control de inyección individual Con control exhaustivo
Sin control exhaustivo
Velocidad motor
Velocidad motor
tiempo
tiempo
Posición corredera
Posición corredera
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MOTOR D4B
La cantidad inyectada se incrementa en las aceleraciones para aumentar la potencia de salida . En bombas convencionales este en exceso de combustible se traduce generación de humos. Con COVEC-F, la cantidad inyectada se controla con precisión incluso en las aceleraciones, para prevenir la generación de humos sin afectar negativamente a la potencia de salida.
Bomba convencional Cantidad inyectada
COVEC-F Posición de acelerador
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MOTOR D4B Componentes Principales: No
COMPONENTE 1 2 3 4 5 6 7 8
FUNCIÓN
UNIDAD DE CONTROL
Procesado y control de funcionamiento. Detecta velocidad giro de bomba CSP sensor Detecta posicióndela corredera Sensor de temp. combustible Detecta temp. de com bustible Resistencia de compensación Compensación TC V Ajusteavancedeinyección TP S Detectalaposicióndelpistóndea vance CK P MismafunciónqueNPS,aldobledevelocidad Np Sensor
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MOTOR D4B Vista frontal
Vista transversal
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MOTOR D4B TCV (Timer Control Valve) La TCV está situada en la parte inferior de la bomba. Mediante la regulación de la presión en las cámaras de alta y de baja presión se consigue el avance de la inyección deseado en cada momento. El avance de la inyección puede ser controlado mediante la válvula TCV con control por duty. así se regula el paso de aceite a alta presión a la cámara correspondiente del pistón consiguiendo girar así el platillo de levas. Además la frecuencia del duty puede ser variada en correspondencia con la frecuencia de inyección. 58
MOTOR D4B GE Actuador (Governor electrónico) Mientras que una bomba inyectora convencional está controlada por un gobernador centrífugo, en la bomba electrónica está gobernada por un regulador electromecánico.
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MOTOR D4B
Sensor NPS (Sensor de velocidad de bomba) Cuando polea de de la la rueda bombafónica inyectoragira los ladientes pasan junto al sensor para variar el flujo magnético y generar corriente AC en la bobina del sensor. Este voltaje se convierte en la señal de entrada para la ECU y así determinar la velocidad del giro de la bomba. Con el CKP, este sensor está duplicado.
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MOTOR D4B TPS (Sensor de posición de pistón de avance)
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EL COMMON RAIL
Significa “Rail Común”
Se suprime la bomba inyectora Se sustituye por una bomba de alta presion La alta presion se mantiene en una rampa (rail) La apertura secuencial de los inyectores se hace de modo electrónico
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MOTOR D4\3EA (TIPO “D”) Este motor es el que introdujo en la marca la tecnología common rail. De srcen Detroit Diesel, el motor es modular de 3 (1.5 ) o 4(2.0) cilindros con un máximo de piezas comunes (piston, bielas, distribucion, etc etc , de 4 válvulas por cilindros El término “de moda” en el mundo del diesel es “Common Rail”. La diferencia principal con los sistemas anteriores es la bomba. En los sistemas con bomba inyectora arrastrada por el motor,ésta se ocupa de generar presión de alta, regular la cantidad de combustible y distribuirla a los inyectores. En el sistema Common Rail, la bomba no se ocupa más que de generar la altísima presión que se acumula en un tubo acumulador del cual se alimentan los inyectores, llamado “Common Rail”. La apertura de los inyectores va regulada por un sistema electrónico, basado en una ECU y sus sensores relacionados. Aparte de mejorar las prestaciones y reducir los ruidos y los niveles de emisiones, este motor nos permitirá alcanzar un destacado nivel en el mercado cada vez más exigente de los motores diesel.
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MOTOR D4\3EA 4.- MOTOR D3EA/D4EA TIPO
EN LINEA SOHC 4V
Cilindrada (cc)
1991
Diámetro x carrera (mm)
83.0 x 92.0
Relación de compresión
18,4
Max. Potencia (CV/rpm)
111 / 4000
Max. Torque (kg.m/rpm)
25.5 / 2000
Sistema de encendido
Por compresión
Sistema de válvulas
Arbol de levas simple Ajuste hidráulico
Sistema de combustible
Electronic Common Rail System
Control de Emisiones
Oxi-cat, EGR
Sistema de engrase Capacidad de aceite (lit)
Bomba de dientes trocoidales Filtro de paso total 5,5
Capacidad de refrigerante 3,5
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MOTOR D4\3EA El control electrónico del caudal y del avance permite que se inyecte el combustible a una presión óptima independientemente del régimen del motor. Esto quiere decir que incluso con regímenes bajos se puede mantener una alta presión. Básicamente esta regulación de presión varíaproblemas en funciónque de la motor.con objeto de Los principales haycarga que de resolver mejorar el rendimiento y el consumo son: la regulación de la cantidad, la atomización del combustible, y el momento preciso de la inyección dentro de la cámara. Como es sabido, el gasoil, al contrario que la gasolina, no se evapora. Por lo tanto lo que tenemos en la cámara en el momento de inicarse la combustión no es un gas homogéneo sino una masa de aire que contiene una cantidad infinita de minúsculas gotas de combustible diesel.
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MOTOR D4\3EA Estas gotas minúsculas se inflaman al contactar con el aire, ya que por efecto de la compresión, se encuentra a unas temperaturas de entre 700 y 900°C. Por este motivo las primeras gotas microscópicas tienen que salir antes del punto de máxima compresión. Esto corresponde a la posición de punto muerto superior (PMS), ya que cuando se supere dicho punto la combustión debe hacerse completamente, con objeto de proporcionar el máximo rendimiento mecánico.
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MOTOR D4\3EA Circuito de Baja En el circuito de baja, la prebomba empuja al combustible hacia la bomba de alta presión, pasando previamente por un prefiltro para evitar el desgaste en los componentes de inyección, mecanizados la máximafuera precisión. La prebomba con se encuentra del depósito, para cebar la bomba mecánica de alta. La bomba eléctrica y un elemento de bombeo de rodillos que aspira el combustible del tanque. La refrigeración de dicho elemento la hace el combustible que circula a través del mismo.
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MOTOR D4\3EA FILTRO DE GASOIL El filtro de gasoil dispone de un elemento de calefacción que se encuentra entre la cabeza del filtro y el elemento filtrante. El gasoil que llega pasa por el elemento calefactor, en base a la señal de temperatura del termosensor, se conecta la calefacción. Los valores en los que trabaja dicho calentador son: ON -> -3 ± 3ºC OFF -> 5 ± 3ºC
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MOTOR D4\3EA El calefactor del filtro comprende una carcasa de plástico en la cual dos discos metálicos de contacto son mantenidos separados por cuatro semiconductores. Además hay una placa elástica para matener el contacto. En cuanto llega intensidad de corriente los semiconductores empiezan a calentarse, transmitiendo ese calor al gasoil.
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MOTOR D4\3EA El retorno del rail se une a los retornos de los inyectores para pasar a través de un enfriador situado bajo el vehículo y volver al depósito de combustible. La función de este enfriamiento es evitar que el combustible aumente su temperatura en exceso debido a las sucesivas que sufre en la bomba de alta y ser devuelto al retorno.
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MOTOR_D4\3EA Bomba de alta presión La bomba de alta presión se encarga de generar la presión de alta para los inyectores, y en cualquier condición de funcionamiento. El arrastre dealalabomba de vueltas alta se hace través del árbol de levas, decir, gira mitad de que ela motor. La lubricación y la es refrigeración las hace el mismo combustible que circula por dentro. La entrada se hace a través de una válvula de seguridad. Cuando el pistón se mueve hacia abajo, la válvula de admisión se abre y el combustible entra dentro del elemento de bombeo (carrera de aspiración).
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MOTOR D4\3EA En el punto muerto inferior, la válvula de aspiración se cierra y el combustible de la cámara se comprime mediante el desplazamiento hacia arriba del émbolo. La bomba de alta presión se encarga de generar la presión de alta para los inyectores, y en cualquier condición de funcionamiento.
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MOTOR D4\3EA En el tubo de alimentación de combustible de la bomba va instalado el sensor de temperatura del combustible. Debido a que no todo el combustible que se comprime en la bomba no es inyectado en la cámara de combustión sino que se devuelve al retorno, el gasoil va aumentando su temperatura, lo que provoca pequeñas variaciones en la densidad del líquido con lo que varía la atomización del combustible. La ECM controla este efecto variando los tiempos de inyección y el avance.
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MOTOR D4\3EA Después del filtro el combustible llega a la bomba de alta presión, la cual genera la fuerza del acumulador de alta (rail). Esta bomba puede llegar alcanzar 1.350 bar como máximo. Para cada proceso de inyección, se toma combustible del acumulador de válvula alta. Suelectromecánica presión permanece constante, Con paraobjeto lo cual se emplea una de regulación. de que la presión en el rail no se salga de determinados valores. La válvula de control de presión va activada por la ECM. Cuando está abierta, permite que la gasolina regrese al depósito a través de las tuberías de retorno. Para que la ECM pueda activar la válvula de control de presión correctamente, la presión del rail se verifica mediante un sensor de presión.
74
MOTOR D4\3EA
La válvula de control de presión va activada por la ECM mediante señal duty. Cuando está abierta, permite que el combustible salga por el retorno, en este caso no está recibiendo tensión (12V.). Para que la ECM pueda activar la válvula de control de presión correctamente, la presión del rail se verifica mediante un sensor de presión. 75
MOTOR D4\3EA Apertura en función del duty
76
MOTOR D4\3EA Sensor de Presión en el Rail El sensor de presión se encarga de medir la presión actual en el rail, con la exactitud necesaria y lo más rápido posible. El combustible a presión ejerce una fuerza contra el diafragma del sensor, convirtiendo la presión en una señal eléctrica, la cual se introduce a un circuito de evaluación que amplifica la señal y la envía a la ECM. Cuando la forma del diafragma varía (aprox. 1mm a 1500bar) se produce un cambio de resistencia a través del puente de resistencias para 5 V.
77
MOTORD4\3EA
Este cambio de la tensión es del orden de 0 a 70mV (en función de la presión) y luego se amplifica por el circuito de evaluación de 0.5 a 4.5V. La medición correcta de la presión del Rail es fundamental para que el sistema funcione como es debido. Si el sensor falla la válvula de regulación pasa a modo emergencia, con un valor “a ciegas“ de la presión. 78
MOTOR D4\3EA
Sensor de presión (Rail) Encendido ON = 0.5V. Giro con motor de arranque = 0.5V. Y aumentando Ralentí = Aprox. 1.25V. Max. Presión =4.3 V. 79
MOTOR_D4\3EA La función de los inyectores inyectar la cantidad de combustible exacta en la cámara de combustión, y en el momento preciso. Para lograr esto el inyector es activado por señales que le transmite la ECM. El inyector tiene una servoválvula electromagnética en la parte superior, cuyo estado de reposo es cerrado y al recibir el impulso descarga la presión de la cámara superior (presión de rail), permitiendo que la presión en la parte baja de la tobera (igual a la del rail) levante la aguja, inyectando a presión por los orificios de la tobera como en un inyector Diesel convencional. Este sistema va mecanizado con las tolerancias más precisas, estando los tres componentes integrados y NO PUDIENDO DESMONTARSE EL CONJUNTO SALVO POR UN TALLER AUTORIZADO BOSCH.
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MOTOR D4\3EA El combustible en exceso retorna al depósito por la tubería de retorno. La limitación de RPM y el corte de inyección al retener lo hace la ECM.
81
MOTOR_D4\3EA En el gráfico anterior se puede apreciar que los inyectores trabajan por descarga en vez de por alzado de muelle como los antiguos motores diesel. La intensidad necesaria la proporciona un equipo de condensadores internos adel la inyector ECM queypuede llegar a generar amperiosabierta para lala apertura 10 ó 12 amperios para 20 mantener aguja del inyector. Equipo de condensadores
82
MOTOR_D4\3EA VÁLVULA EGR Con la recirculación de gases de escape (EGR) se lleva parte de los gases de escape a la admisión. Esto hace que la temperatura de combustión se reduzca y por lo tanto se reduzca la emisión de Oxidos de Nitrógeno (NOx). En función de las condiciones instantáneas de funcionamiento, lo que entra a los cilindros puede llegar a ser hasta un 40% de gases de escape. Para el control por parte de la ECM, se mide la masa de aire fresco que entra mediante el MAF y se compara con el teórico para ese punto de funcionamiento. La válvula EGR se abre en función de los impulsos de la ECM.
83
MOTOR_D4\3EA Control de la mariposa La válvula de mariposa desempeña una misión que no tiene nada que ver con la de un motor de gasolina. Lo que se busca es reducir el exceso de presión en la admisión para que aumente la tasa de recirculación de gases de escape. El control de mariposa sólo es operativo a bajas vueltas. Funciona por vacío, mediante una electroválvula, aunque lo cierto es que no hemos podido comprobar que interaccione con la EGR. Básicamente la utiliza para tener una parada de motor más suave al cerrar el paso del aire. Actualmente viene montada sólo en los motores D3EA y D4EA Motores (D). En los motores (D) euro4 es electrónica.
84
MOTOR_D4\3EA VÁLVULA EGR Condiciones de estado OFF: * RPM<650 (menos de 650) * Fallo en sensor de presión * Fallo en sensor de flujo de aire (MAF) * Batería por debajo de 9V. * Cantidad de inyección > 42 mm 3 * RPM > 3050 * Retención motor, RPM > 2000 * Condición ralentí, RPM < 1000 durante 52 seg. * Presión atmosférica < 920 mbar
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MOTOR_D4\3EA Las bujías de precalentamiento se encargan de garantizar un arranque en frío eficiente. Además, acortar el período de calentamiento, punto muy importante para las emisiones contaminantes. El tiempo de precalentamiento es función de la temperatura del refrigerante, es decir, lo controla la ECM. Los precalentadores alcanzan 850°C en pocos segundos. El post calentamiento se produce durante la fase de arranque e incluso con el motor ya en marcha, lo cual depende del régimen y del caudal inyectado. Los precalentadores al funcionar entre 950°C y 1050°C reducen el humo y las emisiones de ruido. El sistema lleva un relé de potencia.
86
MOTOR_D4\3EA
Comparación de calentadores De modelos anteriores (1) y los actuales (2) (850°C en 4 segundos)
87
MOTOR_D4\3EA INTERRUPTOR DE FRENO El interruptor de freno tiene dos circuitos: * Circuito de la luz de freno * Interrupción del cruise control Freno redundante El sistema de redundancia de frenos se activa cuando tenemos pisados a la vez el pedal de freno y el de acelerador y el vehículo está en movimiento (habiendo pisado primero el acelerador). En este caso el ralentí se establece a 1200 rpm.
88
MOTOR_D4\3EA INTERRUPTOR DE EMBRAGUE Tiene las siguientes misiones: * Cancelación del cruise control * Regulación de la señal de carga del motor (desembragar, meter primera, embragar para salir) * Para evitar que se disparen las RPM al desembragar durante los cambios de marcha, la ECM ajusta la operación de inyección.
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MOTOR_D4\3EA Modo Emergencia Sensor de Presión ReguladordePresión MAF/IAT
Corto o valores fuera de rango Corto Corto o valores fuera de rango
RPM limitadas a 2600 rpm DTC 0190 Elmotornoarranca DTC1180 DTC 0100 RPM limitadas a 2600 rpm DTC 0110
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D4EA VGT Y EURO 4 -En los motores D 2.0 y 2.2 con VGT EURO4, tenemos gestión BOSCH 2 (limitación de presión a la entrada de la bomba) además de regulador de presión en rampa. Además, en todos los diesel que cumplan EURO4 los inyectores tienen un código de 7 cifras que debe grabarse (similar al Terracan). Llevan igualmente prebomba en el depósito
-En los motores D 2.0 con VGT y EURO3 (Santa FE 125 CV), la regulación de presión se hace sólo en el raíl. La diferencia con el de 2.0 de112 CV y turbo de geometría fija (WGT) es sólo el turbo y la gestión que implica.
91
D4EA y EURO4 Sistema CRDi ( Presión de inyección : 1600 bar ) Bomba de alta presión
Sensor de presión de raíl
Common rail
Regulador de presión de raíl
92
MOTOR_J3
Es un motor de srcen Kia, de 2.9 l . Se monta en el Terracan La gestión motor no esde Bosch sino Lucas-Delphi
93
MOTOR_J3 CIRCUITO DE BAJA (LP) Es un circuito de baja presión que alimenta la bomba con gasoil filtrado . CIRCUITO DE ALTA (HP) Es el circuito formado por: * La bomba de alta presión (bomba HP), la cual comprime el gasoil desde el ciruito de baja a la presión del rail, con el cual está conectado por una tubería de alta. * El rail que acumula la presión de alta, conectado a los inyectores mediante tuberías de alta individuales. * Los inyectores, de control electrónico, uno por cada cilindro y son los que introducen la cantidad calculada de gasoil en el momento adecuado.
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MOTOR J3 CIRCUITO DE RETORNO DE BAJA LP Este circuito tiene dos funciones principales: * recoger el retorno de la bomba de alta y llevarlo al depósito. * recoger el retorno de los inyectores, función en la que coopera un venturi que genera un vacío en la tubería de retorno.
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MOTOR_J3 El combustible filtrado es aspirado desde el racor de entrada de la bomba de alta. Luego pasa a la bomba transfer , que se encarga del elevar la presión a un nivel llamado “presión de transferencia”.
Ésta depende naturalmente del régimen de giro de la bomba Pero luego es regulada por una válvula de regulación que forma parte De la carcasa, y mantiene esta presión de transferencia a unos 6 Bar. El gasoil a la presión transfer pasa asimismo por la válvula dosificadora (IMV) que es la que dosifica la cantidad de caudal que se pasa a los émbolos de compresión . Cuando el gasoil entra al cabezal hidráulico, se comprime mediante los émbolos y se dirige a la tubería de alta que a su vez alimenta al Rail.
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MOTOR_J3 El regulador de baja LP (Low Pressure) también conocido como IMV (inlet metering valve), se utiliza para controlar la presión del rail, regulando el caudal que se envía al elemento de bombeo del cabezal. De este modo la presión que por detecta el sensor del Rail es igual a la solicitud de presión requerida la ECU. De este modo se cumplen dos condiciones para mejorar la eficacia, en cuanto: * sólo se comprime la cantidad de gasoil necesaria según lo que requiera el sistema en función de las condiciones operativas del motor.
97
MOTOR J3 * Asimismo se permite que baje la temperatura en el depósito. En efecto, al descargar el exceso de combustible al retorno, la reducción de presión en el gasoil desde la presión de rail a la atmosférica, hace ceder al exterior una gran cantidad de calor, lo cual que aumente la temperatura al entrar encuando el depósito. La IMVhace se encuentra en estado normalmente abierto no se alimenta con corriente. Por tanto no se puede emplear como dispositivo de seguridad para cortar el motor si hace falta.
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MOTOR_J3- La bomba de alta •Fabricada por Delphi – Francia •Sensor
de temperatura de gasoil •Cabezal de alta •Válvula de
regulacion de alta (IMV) •Reguladora
de
entrada (9 bares)
99
MOTOR_J3 Bomba de alta. Funcionamiento.
100
MOTOR_J3 Las funciones de la bomba de alta son : * Generar el nivel de alta presión d e combustible exigido en el acumulador de alta (rail) * Dosificar la presion con la mayor precisión en funcion del requerimiento del motor, lo cual va controlado por la ECM en función 1)de la demanda del conducto r (pedal acelerador). 2)De las revoluciones motor (CKP)
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MOTOR_J3 Componentes internos de la bomba HP : * Cabezal hidráulico * Sensor de temperatura * Válvula dosificadora de admisión (IMV) Boca dede salida de alta * Valvula entrada * Valvula de salida retorno * Rodillos de compresion * Conjunto de zapatas * Arbol impulsor * Bomba de transferencia
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MOTOR_J3 Presión Transfer * Bomba de paletas, integrada en el interior de la bomba HP * Presion regulada a 6 Bar * Caudal unitario: 5,6 cc/rev * Caudal total : 90 l/h a 300 rpm y 650 l/h a 2500 rpm * Aspiración : 65 mBar a 100 prpm Presión de alta * anillo de levas con 4 lóbulos * 2 cámaras de 0,9 cc/rev (2 émbolos radiales por camara) * Camaras desfasadas 45 * Presión modulada por la válvula IMV Inlet Metering Valve * Limitador de alta presion (de 1800 a 2100 Bar) * Accionamiento desde la distribución, con una relación de 0.5/1 °
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MOTOR_J3 Diseño del Rail El volumen de alta presión enviado por la bomba de alta enviado por la bomba HP se acumula en el rail. Consiste en una tubería muy fuerte que alimenta a los inyectores y amortigua las oscilaciones presión. volumen deldeRail se define delpulsaciones modo siguiente: * Permitir eldemínimo deEloscilaciones presión. Estas de presión dependen de la alimentación de la bomba de HP y del caudal consumido por los inyectores. La idea es mantener la presión dentro de un margen de + - 15 bar con objeto de mantener la mayor exactitud en la cantidad inyectada. Un volumen mayor permite una mejor amortiguación de las oscilaciones de presión.
104
MOTOR_J3 •Por otro lado, permitir un fácil arranque. Un volumenpequeño
reduce el intervalo de subida de presión permitiendo un arranque más rápido. El volumen del rail es a fin de cuentas un compromiso entre las dos cosas.
Sensor de presión * Tipo : diafragma/Piezo eléctrico * Alimentación : 5 +/- 0.25V * Gama de sensión : 0 a 1800 Bar * Presión máxima : 2200 Bar * Presión de seguridad : más de 2500 Bar
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MOTOR_J3 El sensor tiene que responder a la alimentación en menos de 200 ms, y a un impulso de presión de 90% en menos de 2 ms. 100 % 94 % 90 %
10 %
1800
bar
106
MOTOR_J3 INYECTORES 1ª Fase No se envía corriente al solenoide, la válvula de control se encuentra cerrada,la presión en la cámara de control es la misma que en el raíl, con lo que la aguja se mantiene cerrada.
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MOTOR_J3 2ª Fase La válvula de control es excitada mediante la ECM, la válvula de control se eleva, la presión en la cámara de control empieza a caer, ó
á
la aguja sigue cerrada. En cuanto presiden en la cenmara de control se ha reducido lo suficiente la agujala deja estar equilibrio hidráulico, con lo que sube hacia arriba.
108
MOTOR_J3 3ª Fase Los orificios de la punta de la tobera quedan abiertos y empieza la inyección. El tiempo de excitación del solenoide de la válvula depende derail. las condiciones de trabajo, es decir en función de la presión del
109
MOTOR_J3 4ª Fase La ECM corta la corriente al solenoide de la válvula de control, con lo cual la válvula regresa a su asiento debido a que la presiónque en la mara de la control y se un poco mayor la cá presi ón en tobera,aumenta haciendo quehace se cierre la aguja y que se pare la inyección.
110
MOTOR_J3 Como en el sistema BOSCH, hay un valor de corriente alto para abrir el inyector y otro menor para mantenerlo.
111
MOTOR_J3 Todos los inyectores producidos por Delphi van numerados dentro de un lote de producción en función de sus características particulares individuales, usando un código matricial (para lectura automática en producción) o uno alfanumérico, para el servicio postventa. * Si se sustituye un inyector hay que actualizarlo en la ECM mediante Hi Scan * Si se sustituyen todos, lo mismo * Hay que resetear los parámetros de autoaprendizaje del sistema. (Auto adaptación de la ECM). Como se va a empezar con nuevos componentes, hay que modificar estas adaptaciones a los valores srcinales. *Si se sustituye la ECM hay que: cargar TODOS los valores y la configuración del vehículo en la nueva ECM 112
MOTOR_J3 -hay que copiar los parámetros de aprendizaje que caracterizan -el estado en el cual se encuentra el sistema. La nueva ECM no -va a conocer estos valores, es preciso emplear unos valores -neutrales. Por lo tanto hay que cargarlos en la ECM. Esta reprogramación se explica más adelante en el punto referente al Hi-Scan.
113
MOTOR _J3
Código P/venta Código en fabricación
114
MOTOR _J3 Condición EGR OFF •Temp. < 15°C o bien • Temp. > 100 °C •Temp. Aire admisión > 60 °C
Valvula EGR
••carga RPM > 2500rpm motor > 40% de la Max. •A/C on •Altitud > 1000 Metros •OFF en caso de MAF defect. •En arranque ( 2 segundos) Válvula Solenoide
115
MOTOR_J3 Calentador auxiliar circuito habitáculo El Terracan no lleva calentadores auxiliares como los Elantra, SantaFe, Trajet, Matrix por los motivos siguientes: -Mucho mayor cilindrada (capacidad calorífica) que el motor de anteriores -El los diametro de entrada ha sido aumentado. Esto es suficiente para las necesidades de calefacción.
116
MOTOR _J3
Calefactor de aire de admisión Colector
Especificacion: Vbatt: 14V Resistencia: 0.2 Ω Corrientes: 70 A ( x dos elementos = 140 Amps) 117
MOTOR _J3 Modo Fallo en J3 El motor se para después de 1min. Ralentí a 1000 rpm. Régimen limitado a 3000 rpm. DTC 0190 El motor se para después de 1min. Fallo en señal de sensor Ralentí a 1000 rpm. Régimen limitado a 3000 rpm. El motor se para después de 1min. Fallo en señal de IMV Ralentí a 1000 rpm. Régimen limitado a 3000 rpm. El motor se para después de 1min. Límitedepresiónderailsuperado DTC1120 Ralentí a 1000 rpm. Régimen limitado a 3000 rpm. El motor se para después de 1min. IMV bloqueada Ralentí a 1000 rpm. Régimen limitado a 3000 rpm. Límite de corriente de control IMV superado El motor se para después de 1min. DTC 1119 Ralentí a 1000 rpm. Esquema eléctrico de inyectores DTC 0201/4 Régimen limitado a 3000 rpm. Códigos de Inyectores borrados Ralentí a 1300 rpm. DTC 1300 FalloenseñalCKP Ralentílimitadoa3000rpm. DTC0335 Fallo en los 2 potenciometros Régimen limitado a 1300 rpm. DTC 0226 Ralentí a 1000 rpm. Fallo en potenciometro 1 DTC 0120 Régimen máximo 3000 rpm Ralentí a 1000 rpm. Fallo en potenciometro 2 DTC 0220 Régimen máximo 3000 rpm Límite de presión de rail superado
Sensor de Presión de Rail
Monitorización de Presión de Combustible
Circuito eléctrico de Inyectores FallocircuitodeCKP
Sensor de acelerador APS
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MOTOR _D4CB (Tipo “A”)
Motor de srcen Kia de 2.5 l Sistema de gestión Bosch Lleva cadenas de distribución en lugar de correas
119
MOTOR _D4CB Esquema del sistema
120
MOTOR _D4CB
121
MOTOR _D4CB Integrando una bomba de engranajes, la bomba de alta presión CP3.2 trae el combustible desde el depósito, a través del filtro de gasoil, y crea una presión de alimentación de 4.5 ~ 6.0 bar
- Presión de succión : 0.5 ~ 1 bar - Presión de salida : 4.5~6.0 bar
122
MOTOR _D4CB BOMBA DE ALTA PRESIÓN
123
MOTOR_D4CB Items Cantidad de 0.677/rev salida Presión máx. de salida 1600bar Desmultiplic. 0.67 ① ② ③ ④ ⑤
Items Velocidad máx. Presión de
4600rpm
trabajo Par de giro
1350bar 24~28Nm
eje impulsor Leva excéntrica. Conjunto de compresión con pistón Válvula de entrada Válvula de salida
124
MOTOR _D4CB Control a la entrada : integrado en la bomba de alta presión que controla la cantidad de combustible con la que se alimenta la bomba de alta, similar al sistema utilizado por DELPHI en el J3. Ventajas del control a la entrada: Minimiza el incremento deótemperatura del combustible suministrando el volumen ptimo de combustible. El par necesario para hacer trabajar la bomba desciende entre 3 y 4 kg.m. Desventajas Dificultad para liberar altas presiones en el rail en una repentina deceleración.
125
MOTOR _D4CB Bosch versión 1. (D Engine) requiere un sensor de temperatura de combustible para compensar las cantidades de combustible Inyectado (80 ~ 120 C ). Bosch versión 2. (A Engine) La temperatura de combustible No llega a los 70 C, por lo que la compensación no se requiere, razón por la cual no equipa sensor de temperatura. Para descargar el exceso de combustible en desaceleraciones, el tiempo de apertura de los inyectores es modificado por la ECM. Para proteger al rail de sobrepresiones, se equipa una válvula de seguridad mecánica.
126
MOTOR _D4CB Una válvula magnética (MPROP) está localizada directamente sobre la bomba de alta. Regula la cantidad de combustible que entra desde el circuito de baja presión (4.5 ~ 6.0bar) desde la bomba de engranajes.
127
MOTOR_D4CB Controlada por la ECM, depende de las demandas del conductor y las condiciones de marcha del motor. Si la válvula se queda sin alimentación eléctrica se queda abierta Dicha válvula está controlada mediante señal duty, teniendo un duty del 62% cuando tenemos contacto la el cantidad de combustible que entra en la puesto. bomba, Regula desviando resto de gasoil al retorno.
128
MOTOR _D4CB La posición de la válvula es determinada por la ECM dependiendo de las demandas de la conducción, la cantidad final de combustible es determinada por las ranuras en el pistón. Q (l/h)
Máximo paso de combustible
I (A) 129
MOTOR_D4CB El acumulador de alta presión o rail como es más conocido, está diseñado para acumular combustible y absorber las fluctuaciones de presión, gracias a un adecuado volumen. El limitador deLa presión la sistema misma función quecomprimido una válvulapor de sobrepresión. válvulatiene es un mecánico el fluido a presión: -Carcasa con rosca para instalación en el rail -Conexión para el retorno. -Un émbolo móvil. -Muelle
130
MOTOR_D4CB En caso de sobrepresión el limitador de presión permite un pequeño intervalo de presión máxima de 1750 bares.
131
MOTOR _D4CB El combustible presurizado actúa sobre el diafragma del sensor, convirtiendo la presión en una señal eléctrica, que es amplificada y enviada a la ECM. La precisión en lafuncionamiento medición de ladel presión del rail es imperativo para el correcto sistema. Un fallo del sensor produciría: `D´Engine, Modo de emergencia `A´Engine, La ECM apaga el motor
132
MOTOR _D4CB
Especificaciones Encendido ON = Approx. 0.5V Arranque = 0.5V o más Ralentí = Approx. 1. V Max RPM = El voltaje del sensor aumenta en función de la presión en el rail hasta 4.5
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MOTOR_D4CB Inyectores Su funcionamiento es similar al de los Common Rail I. Solenoide no alimentado. La presión del muelle mantiene al inducido y la válvula de bola cerrados. La presión sobre cámaraesde de la válvula y la aguja del la injector la control misma. El émbolo de control de la válvula no se puede mover -> no hay inyección.
134
MOTOR _D4CB El solenoide es alimentado, permitiendo al inducido y a la válvula de bola desplazarse, abriendo el orificio de purga, con lo que la presión en la cámara de control desciende. La presión del rail desplaza el émbolo de control, permitiendo que la aguja de inyección ascienda y se produzca la inyección.
135
MOTOR _D4CB El puente de condensadores es un elemento interno de la ECM, genera la intensidad para el funcionamiento de los inyectores. 1.- Descarga de condensador. 2.- Inyector abriéndose 3.- Condensador cargando 4.- Inyector abierto 5.- Carga del puente de condensadores
136
MOTOR _D4CB El tiempo de funcionamiento depende de las RPM y la temperatura de motor. Hay 3 modos de funcionamiento: -> Precalentamiento: Tem. refrige.( ) Glow Calentadores (seg)
-20 12
-10 8
20 3
50 0.7
-> Calentamiento para arranque : En caso de que no se arranque el motor una vez terminado el precalentamiento. Cuando el valor de la temperatura de motor es inferior a 60º, el tiempo máximo defuncionamiento es de 30 segundos.Si la temperatura alcanza 60º antes de esos 30 segundos los calentadores dejan de funcionar.
137
MOTOR _D4CB -> Post calentamiento : después de arrancar con RPM menor que 2500 rpm y volumen inyectado menor que 75cc/min. Coolant Temp.( ) Glow time (Sec.)
-20 40
-10 25
20 10
40 0
-> Calentamiento intermedio : Al final del post caletamiento, se lleva a cabo el calentamiento intermedio si: - La temperatura de motor es menor de 40º y El volumen de inyección es menor que 10cc/min y RPM menor de 200 rpm
138
MOTOR _D4CB Interruptor de freno Hay dos contactos debido a razones de seguridad. Cada vez que el conductor pisa el freno, se informa a la centralita de la entrada en funcionamiento de los frenos con una señal ON/OFF. Cuando el contacto1 está en ON, el contacto2 está en OFF. Con este método la ECM chequea si los contactos están funcionando bien.
EC M
Brake switch 1
Síntoma de fallo : Conducción normal inhibida
Brake switch 2
139
MOTOR _D4CB Interruptor del embrague -> Controla las RPM y los humos (falta de aire) en los cambios de marchas. -> Cruise control ECM
Síntoma de fallo : Conducción normal inhibida Clutch Switch
140
MOTOR _D4CB Modo Emergencia
MAF IAT
Valores fuera de rango Corto o valores fuera de rango Cortoovaloresfueraderangoensensor1
APS Cortoovaloresfueraderangoensensor2 Sensor de Presión de Rail Fallode2inyectoresomás
Corto o valores fuera de rango Corto
Régimen de motor limitado a 2250 rpm 0100 DTC No funciona EGR Temperatura fijada en 50º DTC 0110 No funciona EGR Régimen de motor limitado a 1250 rpm DTC0120 No funciona EGR Régimen de motor limitado a 1250 rpm DTC0220 No funciona EGR La ECM apaga el motor inmendiatamente DTC 0190 LaECMapagaelmotorinmendiatamente
141
GESTION BOSCH: importante modificacion Inyectores En vehículos con gestión Bosch, D4CB, D4EA Y D3EA, los inyectores han sido graduados para corregir variaciones de inyección debido al proceso de fabricación. Las clasificaciones de dichos inyectores son 3: X, Y, Z En caso de sustituir los inyectores, lo haremos por uno de la misma graduación y si no es posible, mantendremos una de las combinaciones siguientes
142
GESTION BOSCH:calibraciones MOTOR
D4CB
D4EA
D3EA
COMBINACIÓN
GRADUACION DE INYECTOR X
Y
Z
COMBINACIÓN 1
0
4
0
COMBINACIÓN 2
1
3
0
COMBINACIÓN 3
0
3
1
COMBINACIÓN 4
1
2
1
COMBINACIÓN 5
2
2
0
COMBINACIÓN 6
0
2
2
COMBINACIÓN 1
0
4
0
COMBINACIÓN 2
1
3
0
COMBINACIÓN 3
0
3
1
COMBINACIÓN 4
2
2
0
COMBINACIÓN 5
0
2
2
COMBINACIÓN 1
0
3
0
COMBINACIÓN 2
1
2
0
COMBINACIÓN 3
0
2
1
143
GESTION BOSCH:calibraciones PIEZA
MOTOR
D4CB
D4EA (VGT) INYECTO R
D4EA (WGT), D3EA
REFERENCIA PREVIA
33800-4A000
33800-27900 33800-27901
33800-27000 33800-27010
NUEVA
NOTAS
33800-4A000
SIN GRADUAR
33800-4A000X
GRADUACIÓN X
33800-4A000Y
GRADUACIÓN Y
33800-4A000Z
GRADUACIÓN Z
33800-27900 33800-27901
SIN GRADUAR
33800-27900X 33800-27901X
GRADUACIÓN X
33800-27900Y 33800-27901Y
GRADUACIÓN Y
33800-27900Z 33800-27901Z
GRADUACIÓN Z
33800-27000 33800-27010
SIN GRADUAR
33800-27000 33800-27010
GRADUACIÓN X
33800-27000 33800-27010
GRADUACIÓN Y
33800-27000 33800-27010
GRADUACIÓN Z 144
FILTRO DE PARTÍCULAS Los motores D que cumplan la normativa EURO4 llevan filtro de partículas.
145
EURO IV
2nd GENE RACIÓN CRDi
Presión de inyección : 1350 →1600 bar ECU : 16 →32 bit
SCV(válvula de control de turbulencia)
ACV(Válvula de control de aire) CPF(filtro de partículas)
EGR refrigerado por agua (control eléctrico) Sensor de temperatura y dif. de presión
146
FILTRO DE PARTÍCULAS Motor
D-2.0 CRDi
D-2.2 CRDi con filtro de partículos
Cilindrada
1,991 cc
2,188 cc
Potencia
125 CV
153 CV
Par máximo
29.0 kg·m
35.0 kg·m
Diámetro*carrera
83×92
87×92
Forma
Características
BOSCH 1st GEN Control de presión de combustible - Regulador de presión en el raíl - 1,350bar
BOSCH 2nd GEN Fuel pressure control - Regulador de presión en raíl y entrada a bomba - 1,600bar Válvula de control de turbulencia Válvula control de aire Filtro de partículas EURO IV
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FILTRO DE PARTÍCULAS (CPF) EURO-3 (regulation)
EURO-4 reducción de emisiones comparado con EURO-3 ①
- PM : 50 % menos - NOx : 50 % menos EURO-4 (regulation)
②
Objetivo
- Estar en unas emisiones del 70 % de la normativa ③
EURO-4: entrada en vigor - Nuevos modelos : Enero de 2005 - Coches existentes : Enero 2006
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Filtro de partículas (CPF) í
ó
ó
ó
º
CSF(Filtro de partículas) purificación
partículas atrapadas Tubo de diferencia de presión
Efecto
Nota
: cuando la diferencia de temperatura entre salida de turbo (sensor 1) y salida del catalizador (sensor 2) es mayor de 40º, dará código de avería DTC2030 para proteger el catalizador.
Eficiencia de purificación : más del 90% 149
Filtro de partículas
Criterio de regeneración: cada 1000 km con motor entre 1000 y 4000 rpm carga de motor mayor de 0,7 bar velocidad de vehículo>5km/h Temperatura del agua>40ºC Cuando detecta diferencia de presiones alta entre antes y después del filtro con los sensores de presión (0,2-0,3 bar), es que está obstruido el filtro=>regeneración
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Filtro de partículas (CPF)
Regeneración manual Es posible que haya que realizar una regeneración manual en determinadas circunstancias, especialmente en coches que se usen sólo para trayectos cortos (se encenderá la luz del cuadro). La regeneración manual se hace con el Hi Scan, metiéndonos en el menú de CPF (filtro de partículas). En este menú ya se nos guiará para realizar la regeneración.
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EL TURBOCOMPRESOR
El circuito de turbo aprovecha la energía de los gases para mover una rueda de alabes, la turbina La turbina a su vez hace girar otra rueda, el compresor
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EL INTERCOOLER
Esta compresion hace subir mucho la temperatura del aire, por tanto se enfria en el intercooler 153
LA REGULACION DEL TURBO: LA WASTEGATE (WGT)
El compresor se regula mediante una válvula de derivación en la Turbina que impide que aumenten demasiado las revoluciones y por tanto compresor la presión en el Si no fuera asi la presion en el compresor subiria indefinidamente con riesgo mecanico grave para el motor
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Funcionamiento de la válvula de sobrepresion (wastegate)
La presión en el compresor(1)se lleva directamente por una tuberia (3) a una membrana válvula que tira de de la descarga (wastegate)(4) con lo que parte de los gases de escape NO pasan por la turbina (2)
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El turbo de geometria variable (MOTORES D4EA (D)y D4FA(U)
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MOTOR_D4EA VGT El VGT es la solución a la cuestión de instalar un turbo grande o pequeño. La turbina grande es ideal para conseguir grandes cantidades de par, pero tiene el problema de un tiempo de respuesta muy grande. Esta característica se ve mejorada en la turbina pequeña, capaz de acelerar más rápidamente al ser menos pesada. Para solucionar esto, el VGT instala aletas de entrada a turbina móviles. Estas aletas se cierran para dirigir los gases de escape tangencialmente a la turbina y acelerarla, caso de baja carga de motor. En caso de alta carga de motor, las aletas se abren para dirigir los gases al centro de la turbina, reduciendo así la velocidad del turbo
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El control VGT INTRODUCCIÓN El turbocompresor de geometría variable (VGT) regula la incidencia de los gases de escape sobre la turbina, optimizando en cada momento la velocidad de entrada. Este componente es gobernado por la ECM a través de Duty que controla una electroválvula de vacío. Con esto obtenemos una mejor gestión del motor, mejorando sus prestaciones y reduciendo a su vez consumos y emisiones.
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El turbo de geometria variable (VGT)
WGT :Control puramente mecánico desviando gases del escape una vez entran a la turbina : válvula de trampilla que trabaja según aumenta la presión que se toma desde el compresor VGT : Control electro-vacío por álabes de ENTRADA a la turbina,
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Situacion de las aletas del VGT
Las aletas van situadas en la periferia de la turbina (entrada) en un anillo sincronizado con una varilla de mando 160
EL TURBO DE GEOMETRIA VARIABLE( VGT )mando de las aletas
Las aletas de entrada dependen de un disco rotatorio controlado por VACIO mediante una señal de duty proveniente de la ECM 161
Regulacion de las aletas Actuador
Arandela común Rodillo
Palanca exterior Brazo interno
Anillo soporte Aleta
Palanca int. Aleta
Aleta
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Posicion de las aletas según carga
Aleta
Alta presion de escape (cargas altas)
Alta carga de motor aletas abiertas
Baja carga aletas cerradas Baja apresion de escape (cargas bajas)
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Situacion del sensor de presion en el motor D
El control se hace mediante un sensor de presión en el colector (MAP) Sensor de Sobrepresión (BPS)
Actuador de turbo VGT
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MOTOR_D4EA VGT
IMPORTANTE En el eje de control de las levas y en el tornillo de ajuste de caudal mínimo hay dos marcas de pintura. Estas marcas se hacen en fabrica al ajustar el turbo y no se deben tocar.
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Diferencia rendimientos en el D WGT y el VGT
WGT
VGT
Pot/rev 111/4000 125/4000 Par/rev 25.5/2000
29/2000
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DTC en el motor D Códigos de Avería DTC P1112 VGT actuator valve malfunction C029: Diferencia entre posición objetivo y posición actual de aleta C018: Corto de Circuito C019: Humo Corto negro aenMasa el gas de escape Resistencia válvula solenoide: 14-17Ω Frecuencia de Duty: 300Hz DTC P1116 Mal funcionamiento del Sensor de Sobrepresión (BPS)
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Situacion valvulas de control (Santa Fe) La ECM controla la posición de las aletas internas del turbo mediante una válvula de vacío, realizando un control de funcionamiento del sistema a través del sensor de presión de sobrealimentación (BPS)
Solenoide de Mariposa
Solenoide de EGR
Solenoide de VGT
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Motor D4FA (Motor “U”)
1.5 l, 4 cilindros, Turbo VGT Gestion Bosch tipo 2 (Como Motor A) Estructuralmente como un A , pero sin contrarrotantes
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Distribución motor U
Por cadena en dos etapas como el A, solo que en una sola carcasa Los arboles de levas llevan levas de admision y de escape a la vez
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Sistema de doble admision
Las valvulas de admision y escape tienen conductos separados y de diferente longitud, llenado para mejorar el En el sistema Euro 4 el conducto de admision largo se cierra según carga requerida.
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Tren alternativo motor U
Cigüeñal 8 contrapresos ▶
▶CKP
en el volante (igual que el motor A) No hay contrarrotantes Pistones con refrigeracion 172
Bielas de union fracturada
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