Mercedes OM651

Nueva generación de motores en línea de 4 cilindros OM 651 Cuaderno de introducción

– Esta impresión no está sujeta al servicio de modificaciones. Estado: 09 / 2008 –

Mercedes-Benz Service

Introducción de la nueva generación de motores en línea de 4 cilindros OM 651

Daimler AG · Technical Information/Workshop Equipment (GSP/OI) · D-70546 Stuttgart

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08 / 2008

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Índice de contenidos Prólogo

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Vista de conjunto Descripción breve

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Datos del motor

7

Características importantes

8

Vistas del motor

9

Comparación de sistemas

10

De un vistazo

11

Sistema mecánico Bloque motor

12

Culata

13

Cárter de aceite

14

Mecanismo cigüeñal

15

Distribución de válvulas

17

Engranaje de distribución

18

Transmisión por correa

19

Combustión Inyección common rail

20

Sobrealimentación

24

Alimentación de aire

29

Sistema de gases de escape

32

Sistema de escape

34

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Índice de contenidos Refrigeración y lubricación Refrigeración del motor

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Lubricación del motor y circuito de aceite

38

Bomba de aceite

40

Bomba de líquido refrigerante

41

Sistema eléctrico y electrónico Unidad de control del motor

42

Sistema de incandescencia

43

Sistema neumático Mando de depresión

44

Protección del medio ambiente Reducción de emisiones

46

Informaciones para el servicio postventa Innovaciones

48

Herramienta especial

4

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Motor

50

Abreviaturas

55

Índice alfabético

56

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Prólogo Distinguidos lectores: En el presente cuaderno de introducción les presentamos el nuevo motor diésel de 4 cilindros en línea, 651 de Mercedes-Benz. De este modo les ofrecemos, en la antepuerta de su introducción en el mercado, la posibilidad de conocer las características técnicas importantes de este nuevo motor. Este cuaderno sirve sobre todo para informar a los sectores de servicio y mantenimiento / reparación, así como al de servicio postventa. Presuponemos los conocimientos sobre series de modelos y grupos de Mercedes-Benz ya introducidas.

Sin embargo, este cuaderno de introducción no constituye, en ningún caso, una base para reparaciones o diagnósticos técnicos. Para estas tareas tienen a disposición información más detallada en el Sistema de información para el taller (WIS) y en el Sistema de asistencia al diagnóstico (DAS). El WIS se actualiza mensualmente. Las informaciones allí almacenadas corresponden siempre al estado técnico más reciente de nuestros vehículos.

El punto central del contenido de este Cuaderno de introducción reside en la presentación de componentes, sistemas, componentes de sistemas y sus funciones, nuevos y modificados.

Los contenidos de este cuaderno no se actualizan y no están previstos suplementos. Las modificaciones y las innovaciones se publicarán en los correspondientes tipos de documentación en el WIS. Por ello, los datos de este Cuaderno de introducción pueden diferir de los de un estado de información más reciente en el WIS.

El presente cuaderno de introducción debe ofrecer una visión general sobre el conjunto de innovaciones técnicas y permitir obtener una impresión de las complejas construcciones.

Todas las indicaciones sobre datos técnicos, equipamientos y volúmenes de suministro tienen el estado del cierre de redacción en Julio de 2008 y pueden, por tanto, diferir del estado de serie.

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o t n u j n o c e d a t s i V

Descripción breve Serie de motor 651 A partir de octubre de 2008 entra en el mercado la nueva generación del motor diésel de 4 cilindros 651 con el sistema de inyección directa common rail (CDI) de la segunda generación, de Delphi. El motor 651 alcanza una potencia nominal de 150 kW con una cilindrada de 2.143 cm 3 y un consumo de tan solo 5,4 litros de combustible diésel cada 100 kilómetros. A pesar de esta elevada potencia y un par motor de 500 Nm, se consiguió reducir todavía más la expulsión de CO 2. Además se cumple la futura norma Euro 5. En el punto central del nuevo motor está la turbocompresión de dos escalones. El sistema consta de una combinación de un turbocompresor pequeño de alta presión y de un turbocompresor grande de baja presión. Para un funcionamiento más suave, el motor 651 dispone adicionalmente de dos árboles de compensación Lanchester.

Motor 138 Con 2,6 l de cilindrada y 33 kW de potencia, se aplicó en el año 1936 en el Mercedes-Benz 260 D, el primer turismo diésel del mundo.

Para cumplir las nuevas disposiciones legales del test de colisión Euro NCAP respecto a una protección mejorada para peatones, se ha dispuesto el engranaje de distribución en combinación con la transmisión por cadena, en el lado de transmisión de fuerza. Mediante la ganancia de espacio entre el motor y el capó, disminuyen las consecuencias de lesiones para los peatones.

Motor 651 Con 2,2 l de cilindrada y 150 kW de potencia, se aplicará a partir de octubre de 2008 en la Clase C.

i Indicación Una descripción detallada del nuevo sistema CDI aparece en la Descripción del sistema sobre el motor 651. Número de pedido: 6516 1363 04

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Datos del motor Comparación

Motor 646.821 EVO

Motor 651.911

Diferencia

cm3

2.148

2.143

-0,2%

Potencia nominal

kW a rpm

125 3.800

150 4.200

+20%

Par motor nominal

Nm a rpm

400 2.000

500 1.600…1.800

+25%

rpm

4.900

5.200

+6%

Cilindrada

Número de revoluciones máximo


Motor 646.821 EVO

Motor 651.911

n

Número de revoluciones

M

Par de giro

P

Potencia


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Características importantes Innovaciones

Gestión térmica

Mediante la aplicación de las más recientes tecnologías innovadoras se han conseguido, con el motor 651, valores ejemplares en cuanto a características de potencia y de par motor, economía, emisiones de gases de escape y suavidad de marcha. Entre ellas hay algunos nuevos desarrollos que actualmente no se encuentran de serie, en esta combinación, en ningún otro motor diésel de turismo.

La nueva gestión térmica consta de: • Bomba de líquido refrigerante desconectable • Culata con camisa de agua de dos piezas • Eyectores de aceite desconectables y la consiguiente refrigeración de las cabezas de los pistones • Bomba de aceite controlada por volumen en el lado de aceite limpio

Tecnología Las características técnicas más importantes del nuevo motor, son: • Turbocompresión de dos escalones con geometría rígida • Inyectores piezoeléctricos regulados directamente • Engranaje de distribución en combinación con transmisión por cadena, en el lado de transmisión de fuerza • Unidad de control del motor refrigerada por aire de admisión sobre la caja del filtro de aire • Puente de cojinetes de bancada con cárter Lanchester integrado • Dos árboles de compensación Lanchester • Rueda propulsora sobre el cigüeñal soldada por fricción • Antivibrador de torsión con unión atornillada cuádruple • Tapa universal del cárter de distribución para adaptación de distintas ejecuciones de cambio • Soporte de grupos con disposición variable según el concepto del vehículo • Dos sensores de picado • Cárter de aceite dividido en dos (optimizado en cuanto a ruidos) • Parte inferior del cárter de aceite de plástico

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i Indicación

i Indicación

En las uniones soldadas por fricción, se unen entre sí dos piezas en arrastre de fuerza. Mediante la aplicación de fricción y presión se produce una unión firme sin necesidad de material aportado.

Puede encontrar más informaciones sobre la reparación y el mantenimiento del motor 651, en el Sistema de información para el taller (WIS).

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Vistas del motor


Motor 651: vista lateral izquierda

Motor 651: vista lateral derecha


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Comparación de sistemas Comparación Introducción en el mercado

Motor 646.821EVO C 220 CDI

Motor 651.911 C 250 CDI

06 / 2006

10 / 2008

Procedimiento de combustión

Inyección directa diésel

Número de cilindros

4

Disposición de los cilindros

en línea

Diámetro

mm

88,3

83,0

Carrera

mm

88,3

99,0

e

16,5:1

16,2:1

Cadena doble

Cadena simple

Árboles de levas – número

2

2

Accionamiento de válvulas

Empujadores hidráulicos con sistema hidráulico de compensación del juego de válvulas Turbocompresión de 1 escalón con geometría variable de turbina

Palancas de arrastre de rodillo con sistema hidráulico de compensación del juego de válvulas Turbocompresión de 2 escalones con geometría rígida

eléctrica

neumática

Medidas para una combustión de bajas emisiones

Desacoplamiento del canal de admisión, Realimentación de gases de escape (AGR) con radiador AGR por separado

Desacoplamiento del canal de admisión, refrigeración AGR y by-pass AGR

Inyector de combustible – tipo de construcción

Inyector de bobina magnética

Inyector piezoeléctrico regulado directamente

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Compresión Árboles de levas – accionamiento

Tipo de sobrealimentador

Regulación de la presión de sobrealimentación

Inyector de combustible – diámetro

mm

Secuencia de encendido

1-3-4-2

Bomba de aceite – accionamiento

10

Cadena simple

Engranaje de distribución

Alternador – intensidad de corriente

A

200

180

Peso del motor según norma DIN (en seco) aprox.

kg

190

203

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De un vistazo Objetivo

Medidas en el motor 651

Optimización del confort

Bloque motor más rígido con puente continuo de cojinetes de bancada Anchos cojinetes de bancada del cigüeñal, optimizados en cuanto a la fricción, con cojinete con collar


Dos árboles de compensación Lanchester situados abajo, para un suave funcionamiento del motor Tapa de culata de plástico con salida de aire integrada Cadena simple exenta de mantenimiento y duradera, como accionamiento del árbol de levas Cubierta del motor con aislamiento acústico adaptado Optimización del consumo

Condiciones de flujo optimizadas (conducción del aire, canales de admisión) Turbocompresión de dos escalones Refrigeración optimizada del aire de sobrealimentación y de realimentación de los gases de escape Reducción de la pérdida por rozamiento mediante engranaje de distribución y árboles de compensación con rodamientos

Cumplimiento de los valores límite de gases de escape (norma Euro 5)

Configuración optimizada de la cámara de combustión Inyectores de 7 orificios Tiempos de inyección más exactos Conducción del aire optimizada Realimentación de gases de escape (AGR) con radiador previo AGR y radiador AGR, válvula AGR y by-pass AGR conectable Estrangulamiento eléctrico del aire de admisión Bomba desconectable de líquido refrigerante y eyectores de aceite desconectables Sistema de escape con catalizador de oxidación y filtro de partículas diésel


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o c i n á c e m a m e t s i S

Bloque motor Generalidades En el desarrollo del motor 651 se persiguió para la construcción del bloque motor un concepto general optimizado en espacio. De esta manera, se encuentra el engranaje de distribución con el accionamiento de la bomba de aceite y los árboles de compensación Lanchester, en el lado de transmisión de fuerza. El bloque motor de fundición gris se fabrica por procedimiento de fundición en arena.

Del nuevo concepto constructivo resultan las siguientes ventajas: • Un bloque motor 4 cm más corto en comparación con el predecesor • Protección para peatones mejorada, mediante disposición del engranaje de distribución y del accionamiento del árbol de levas, en el lado de transmisión de fuerza • Tapa universal del cárter de distribución para adaptación de distintas ejecuciones de cambio

Bloque motor 1

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Bloque motor

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2

Válvula de cierre de los eyectores de aceite


Culata Generalidades La culata es de aluminio de gran resistencia. Está equipada con dos árboles de levas y con cuatro válvulas por cilindro. La tapa de culata es de plástico con una salida de aire integrada. La culata se caracteriza por las siguientes innovaciones: • Una presión de ignición máxima de 200 bares (hasta ahora: 160 bares) • Canales de admisión tangenciales y espirales • Orificio para inyector piezoeléctrico con 19 mm de diámetro

La gestión térmica mejorada se manifiesta especialmente en aquellas zonas que están expuestas a temperaturas muy altas. Sólo mediante la refrigeración concreta de los distintos componentes es posible la elevada presión de ignición de 200 bares. El potencial de presión aumentado y el caudal de inyección optimizado permiten el alto par motor de 500 Nm y la potencia del motor de 150 kW.


El canal superior de la camisa de agua de dos piezas abastece a la culata con líquido refrigerante. Las ventajas de la camisa de agua de dos piezas, son: • mayor rigidez constructiva • mejor evacuación del calor • gestión térmica mejorada

Figura en sección de la culata 1 2 3

Salida de aire Puente de cojinetes de bancada Tapa de culata

4 5 6

Bujía de incandescencia Válvula de escape Inyector piezoeléctrico

7 8 9

Válvula de admisión Muelle de válvula Compensación del juego de válvulas


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Cárter de aceite Particularidades de la construcción • • • •

Ejecución de dos piezas Parte inferior del cárter de aceite, de plástico Optimizada en cuanto a ruidos Piezas de repuesto, de mantenimiento y coste optimizado • Tornillos asegurados contra pérdida • Control de montaje mediante clavijas especiales en la junta

Cárter de aceite 1 2

Parte superior del cárter de aceite Junta con clavijas

3 4

Parte inferior del cárter de aceite (plástico) Tornillos con seguro contra pérdida

i Indicación Mediante el volumen del cárter y mediante el tamaño de los taladros de salida en el interruptor de control del nivel de aceite, se compensan oscilaciones breves del nivel. Esto impide innecesarios mensajes de advertencia que se podrían ocasionar, p. ej., en la circulación por curvas.

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Mecanismo cigüeñal Cigüeñal

Bielas

El cigüeñal forjado con ocho contrapesos está alojado en cinco cojinetes, como medida adicional efectiva de amortiguación de oscilaciones. Las curvaturas de los muñones para cojinete de biela están laminadas y se caracterizan así por una alta resistencia. Además, la unión entre la rueda de accionamiento y el cigüeñal está soldada por fricción.

Las bielas optimizadas en cuanto a peso constan de acero forjado y están "craqueadas" a la altura de los semicojinetes.

El antivibrador de torsión está fijado al cigüeñal a través de una unión atornillada cuádruple.

Dos árboles de compensación Lanchester están integrados en el puente de cojinetes de bancada y apoyados tres veces en rodamientos. Son accionados en sentido contrario a través del engranaje de distribución, para contrarrestar las fuerzas de inercia de segundo orden que se producen. De esta manera se consigue un suave funcionamiento del motor.


Árboles de compensación

Mecanismo cigüeñal con engranaje de distribución 1 2 3

Rueda propulsora de la bomba de aceite y bomba de depresión Rueda del cigüeñal Cigüeñal

4 5

Rueda propulsora de la bomba de alta presión Ruedas intermedias (ruedas tensoras)

6 7 8 9

Pistón Biela Antivibrador de torsión Ruedas propulsoras Lanchester

i Indicación Los pistones de aluminio se deslizan, optimizados en cuanto a la fricción, en camisas de fundición gris. En este motor están fabricados todos iguales. Por este motivo se suprime en este motor la anterior distinción entre tamaños A, B o X.


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Mecanismo cigüeñal Árboles de levas

Rueda de sensor

El engranaje de distribución acciona, a través de una cadena de distribución, las ruedas de árbol de levas y los árboles de levas unidos a ellas. La cadena de distribución exenta de mantenimiento se ha acreditado por su larga vida útil. Las levas se fijan sobre el árbol de levas mediante procedimiento de conformación por alta presión interior (IHU).

La rueda de sensor está fijada al árbol de levas de escape. En combinación con el sensor Hall, la rueda de sensor permite detectar la posición del árbol de levas y su número de revoluciones.

Rueda del árbol de levas La rueda del árbol de levas está fijada con un tornillo central al árbol de levas. El tornillo central del árbol de levas presenta rosca a la izquierda.

El sensor Hall genera un campo magnético mediante un imán permanente incorporado. El campo magnético es interrumpido periódicamente durante el funcionamiento del motor, mediante un diafragma sobre la rueda de sensor. La señal así generada es utilizada por la unidad de control CDI y sirve como señal sustitutiva para el funcionamiento de emergencia del motor, si falla el sensor de posición del cigüeñal.

Árbol de levas de escape con rueda de sensor 1

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Rueda propulsora

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2

Árbol de levas de escape

3

Rueda de sensor con diafragma


Distribución de válvulas Distribución de válvulas con compensación hidráulica del juego de válvulas La distribución de válvulas ha sido rediseñada siguiendo objetivos de optimización de fricción y de reducción de las masas en movimiento. Los árboles de levas controlan por cada cilindro, dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape. Este control de válvulas tiene lugar a través de palancas de arrastre de rodillo, de poca fricción, con sistema hidráulico de compensación del juego de válvulas.


Distribución de válvulas 1 2 3 4 5

Riel de deslizamiento Cadena de distribución Ruedas propulsoras del árbol de levas Árbol de levas de admisión Árbol de levas de escape

6 7 8 9 10

Rueda de sensor con diafragma Palanca de arrastre de rodillo Compensación hidráulica del juego de válvulas Tensor de cadena Rueda propulsora de la cadena de distribución


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Engranaje de distribución Accionamiento a través del engranaje de distribución Una de las innovaciones más importantes es el engranaje de distribución en combinación con la transmisión por cadena, en el lado de transmisión de fuerza. Teniendo en cuenta las oscilaciones disminuidas que proceden del cigüeñal, se consigue un funcionamiento del motor notablemente más suave.

A través del nuevo engranaje de distribución se accionan los siguientes componentes: • • • •

Árboles de compensación Lanchester Bomba de aceite Bomba de alta presión Bomba de depresión a través del eje de accionamiento central continuo de la bomba de aceite

Engranaje de distribución 1 2 3

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Ruedas intermedias Rueda del cigüeñal Ruedas propulsoras Lanchester

q

4 5

Rueda propulsora de la bomba de aceite y bomba de depresión Rueda propulsora de cadena

6

Rueda propulsora de la bomba de alta presión


Transmisión por correa Paso de la correa El accionamiento de los grupos secundarios tiene lugar mediante una correa de nervios trapezoidales de una pieza, de bajo mantenimiento. La correa de nervios trapezoidales se tensa mediante un tensor de correa automático con rodillo tensor.

Paso de la correa 1 Alternador 2 Polea de correa 3 Rodillo de inversión

4 5

Bomba de líquido refrigerante Bomba de la servodirección

6

Tensor de correa con rodillo tensor

7 8 9


Compresor de agente frigorígeno Rodillo de inversión Soporte de grupos


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n ó i t s u b m o C

Inyección common rail Tecnología de inyección En el motor 651 se aplica la nueva técnica common rail de la segunda generación de Delphi. La presión de inyección máxima se ha aumentado por valor de 400 bares, hasta 2.000 bares. Es nuevo aquí el concepto de inyector piezoeléctrico con control directo de la aguja de inyector. Mediante la activación directa se realizan modificaciones del volumen de inyección, rápidamente y con máxima precisión. Con los inyectores piezoeléctricos resultan las siguientes mejoras: • Mayor flexibilidad en la activación de los momentos de inyección • Menor consumo de combustible • Potencia aumentada • Ruidos de combustión reducidos al mínimo • Emisiones disminuidas • Suavidad de funcionamiento del motor mejorada

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Las esenciales innovaciones del sistema de inyección, son: • Bomba de alta presión con dos elementos de bomba (presión de inyección máx. 2.000 bares) • Gestión electrónica del motor con función ampliada de activación de los momentos de inyección • Sistema de inyección sin combustible de recuperación con inyectores piezoeléctricos El potencial de presión aumentado permitió aumentar la potencia del motor a 150 kW / 204 CV y el par motor a 500 Nm. Paralelamente se pudo mejorar notablemente el comportamiento de emisiones brutas.


Inyección common rail Inyectores piezoeléctricos Parte componente importante de la nueva técnica common rail, son los inyectores piezoeléctricos absolutamente nuevos. La aguja de inyector es activada directamente con ayuda de un actuador piezocerámico, en lugar de ser movida mediante asistencia hidráulica. Como consecuencia, en comparación con los inyectores de combustible convencionales, el inyector piezoeléctrico inyecta el combustible con más rapidez, con una pulverización mejorada y con mayor precisión en la cámara de combustión.


Una particularidad de este sistema es que los inyectores piezoeléctricos abren al formarse la tensión y no en la caída de tensión.

Inyector piezoeléctrico

a Advertencia Debido al peligro de daños en el motor, no está permitido soltar, con el motor en marcha, ninguna unión en el sistema de inyección. Con el motor en marcha, no está permitido retirar el acoplamiento del inyector y conectarlo contra masa, porque de lo contrario se activa una inyección.

a ¡Atención, peligro de muerte! Durante el funcionamiento del motor existe en los inyectores piezoeléctricos un nivel de alta tensión de hasta 250 voltios.


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Inyección common rail Ventajas de la nueva técnica de inyección

Caudal de inyección

Las mejoras conseguidas son, entre otras, un mayor volumen disponible de inyección, así como una dosificación especialmente fina y rápida de los caudales de inyección, mediante tiempos de conmutación exactamente adaptados. En combinación con la activación directa de los inyectores piezoeléctricos a través de la unidad de control CDI, la inyección de combustible se puede adaptar con mayor precisión a las correspondientes condiciones de carga y de número de revoluciones. Esto ocurre, por ejemplo, mediante exactas inyecciones múltiples y permite reducciones adicionales de consumo de combustible, ruido de combustión y emisión de gases de escape. Al mismo tiempo, el motor funciona en ralentí notablemente más suave.

El momento de inyección y la duración de inyección son determinados por los siguientes factores: • Activación directa de la cerámica piezoeléctrica • Velocidad de apertura/ cierre de la aguja de inyector

• Altura de la carrera de la aguja • Geometría del inyector con módulo eyector de 7 orificios • Carga del motor • Requerimiento de par

i Indicación Al trabajar en el sistema de inyección (p. ej.: inyector piezoeléctrico, tuberías de presión, rail, bomba de alta presión) se ha de atender especialmente a la calidad y la limpieza, ya que incluso las impurezas más insignificantes pueden conducir rápidamente a irregularidades en el funcionamiento del motor y a daños materiales.

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Inyección common rail Corrección del caudal de inyección

Calibrado del caudal cero

La corrección del caudal de inyección se subdivide en dos partes:

La fricción al abrir y cerrar los inyectores piezoeléctricos conduce a un desgaste en el asiento de inyector de la aguja de inyector. A lo largo del tiempo de funcionamiento resulta así una modificación del caudal de inyección.

• Corrección del caudal de inyección principal • Calibrado del caudal cero

Corrección del caudal de inyección principal En la corrección del caudal de inyección principal se corrige el caudal inyectado con ayuda de la sonda lambda delante del catalizador. El caudal de inyección se modifica entonces continuamente, hasta que se alcanza el valor nominal registrado en la unidad de control CDI.

Sistema de inyección CDI 1 Elemento calefactor de combustible 2 Caja del filtro de combustible 3 Rail

4 5 6


Este caudal de inyección modificado se puede corregir mediante una adaptación del tiempo de activación (calibrado del caudal cero). En los motores con sistema de inyección Delphi, la corrección tiene lugar con ayuda de los dos sensores de picado.

Sensor de presión del rail Tubería de presión Inyector piezoeléctrico

7 8 9

Bomba de alta presión Válvula reguladora de caudal Válvula reguladora de presión


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Sobrealimentación Generalidades Con el motor 651 prosigue Mercedes-Benz el desarrollo de la turbocompresión de dos escalones en un turismo, con los motores diésel de 4 cilindros en línea (el predecesor con turbocompresión de dos escalones es el motor 646 en la furgoneta Mercedes-Benz Sprinter).

Estructura La turbocompresión de dos escalones incluye dos turbocompresores por gases de escape de diferente tamaño con una regulación by-pass, para conseguir mayores potencias nominales y caudales de masa de aire, incluso a bajos números de revoluciones. La presión de sobrealimentación se regula a través de la compuerta reguladora de la presión de sobrealimentación (LRK), la regulación wastegate y la mariposa bypass de aire de sobrealimentación. Este control tiene lugar, dependiente de un diagrama característico, bajo consideración del correspondiente requerimiento de par del motor.

Ventajas de la turbocompresión regulada de dos escalones Este complejo control, adecuado a la necesidad, de la entrada de aire de sobrealimentación con ayuda de dos turbocompresores por gases de escape, ofrece las siguientes ventajas: • Comportamiento de arranque perceptiblemente más dinámico • Ninguna deficiencia de arranque (caída en la sobrealimentación) • Comportamiento de marcha armónico • Prestaciones perceptiblemente mejores en todo el margen de revoluciones • Buena aceleración (enérgico par de giro a bajos números de revoluciones) • Dimensionamiento del turbocompresor por gases de escape de alta presión para una formación rápida de la presión de sobrealimentación a bajos números de revoluciones del motor

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• Dimensionamiento del turbocompresor por gases de escape de baja presión para una presión de sobrealimentación elevada y un alto caudal de gases a números de revoluciones del motor medianos y altos Las repercusiones en el motor, son: • Mejor llenado de los cilindros y, por lo tanto, mayor potencia • Curva de par armónica a un nivel extremadamente alto • Potencia nominal incrementada con una curva armónica de par • Menor consumo de combustible • Alta vida útil y fiabilidad • Emisiones reducidas de óxido de nitrógeno (NOx)

Proceso funcional de la regulación de presión de sobrealimentación Para una visión general mejor sobre el modo de funcionamiento de la turbocompresión de dos escalones, se han elegido tres estados distintos en el servicio de plena carga. En base a estos estados se quiere explicar y representar el proceso exacto. Se describen los siguientes estados de la regulación de la presión de sobrealimentación: • Servicio de plena carga hasta 1.200 rpm • Servicio de plena carga entre 1.200 y 2.800 rpm • Servicio de plena carga a partir de 2.800 rpm


Sobrealimentación e r e d i a e r e i d a n ó e i s c s a a d s t p s a y p n e b - i y m a s b l o a a r p s e i o b r o e a p i t s r a m a e g a l e m d t e e a s r i a d l a e n w n d ó e ó i n i n d s c ó ó n i a e i s ó t c i c r s c n l a a l p a a e e u t p u g d i m y g n l e e e e b r e a r t d e m a e a e i a l l r d g a s b d o e u e a a t o p s s r r i r s p r r r a a a á e a b o B W C d B s M


2 3 4 5 6 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1

D N a j a r b o D e d a N r e d t d e n e o d p n a m a i t ó l i c n s s a e e e ) r e e t ) r m i a D b n p e g l o d ó a t e a s N i s l e r c l r s e o a e e b t s d d o a a w n d a s t g e a r r n r l n o o ó m s i o e e e l d i s p r a d a n m l i p a e ó r l e r i r u n o a c i p m b g s e a b e t e r o r e o s r b c n r u d l t e e p o e a t e s d r m d e i ( d e m o d a l n u a c n e t a l u ó ó p e o i i e d s m r s d e s b p r b e e r o o u r o u á p C s T p R R C 1 2 / / 3 0 0 0 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 1 n ó a i l s e a e r D d l p H a e r r d a t o D o a l r d a d o a l e a t H r u d d n a o g e e d e l u p a m g i t r a l e a r c a n t e s r e a s r e e ) m e e b i r u n t n d o l ó e a p i s u o e l s l r m c p a a e o e b t s c c a ) d o ( n m o s s D r n e c e g l ( o r ó m s e i s e o H n l d s i r e p ó r o p a i o p a e r e d a r c d r n c o p i a m b e b a l e s s t o e o e d r n c r d s u g u e e e e e n p l r e t m d ó d e i d r m i d l e o d a s o a l n e t c e t a u ó d e o i r r c e d s r s a l b p e d e p r r b e o o á o u r a s m C u T ( R R C p B o c 1 2 o / / b r 8 0 0 0 1 2 u 0 1 1 1 1 1 T 1 1 1 1 1 1


q

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Sobrealimentación Regulación de la presión de sobrealimentación en el servicio de plena carga hasta 1.200 rpm Hasta un número de revoluciones del motor de 1.200 rpm en servicio de plena carga, está casi cerrada la compuerta reguladora de la presión de sobrealimentación (LRK). En este estado fluye toda la corriente de gases de escape, a través de la rueda de turbina del turbocompresor por gases de escape de alta presión (sobrealimentador HD), hacia la rueda de turbina del turbocompresor por gases de escape de baja presión (sobrealimentador ND) y, después, hacia el sistema de escape. La mayor parte de la energía de los gases de escape actúa sobre la rueda de turbina del sobrealimentador HD, el cual genera la parte principal de la presión de sobrealimentación necesaria.

Esto origina, a pesar de la reducida corriente de gases de escape, una presión de sobrealimentación elevada que se forma muy rápidamente. La energía restante de los gases de escape actúa sobre la rueda de turbina del sobrealimentador ND, el cual impulsa al rodete del compresor a través de árbol del turbocompresor. El sobrealimentador ND no actúa, por lo tanto, como freno hidrodinámico. La regulación wastegate y la mariposa by-pass del aire de sobrealimentación están cerradas en este estado operativo.

Representación esquemática de la regulación de la presión de sobrealimentación en servicio de plena carga hasta 1.200 rpm A Aire de admisión B Corriente de gases de escape 1 Turbocompresor por gases de escape de alta presión 2 Turbocompresor por gases de escape de baja presión

26

q

3 Compuerta reguladora de la presión de sobrealimentación (LRK) 4 Wastegate 5 Mariposa by-pass de aire de sobrealimentación 6 Filtro de aire 7 Refrigerador del aire de sobrealimentación

8 9 10 11

Posicionador de mariposa Colector de admisión Colector de escape Radiador previo de realimentación de gases de escape (AGR) 12 Elemento de ajuste AGR 13 Radiador AGR 14 Mariposa by-pass AGR


Sobrealimentación Regulación de la presión de sobrealimentación en servicio de plena carga entre 1.200 y 2.800 rpm A partir de un número de revoluciones del motor de 1.200 rpm en servicio de plena carga, se abre la compuerta reguladora de la presión de sobrealimentación (LRK) en la zona de trabajo (sección de abertura) desde un 5% hasta un 95%, en función de la presión de sobrealimentación necesaria.

En este estado se complementan ambos sobrealimentadores y ponen a disposición conjuntamente la presión de sobrealimentación necesaria.


La regulación wastegate y la mariposa by-pass del aire de sobrealimentación están cerradas en este estado operativo.

Al mismo tiempo, el sobrealimentador ND se conecta de forma continua, al ir aumentando la sección de abertura de la LRK, y es atravesado por un caudal mayor de gases de escape. El aire filtrado aspirado se sigue precomprimiendo entonces todavía más.

Representación esquemática de la regulación de la presión de sobrealimentación en servicio de plena carga entre 1.200 y 2.800 rpm A Aire de admisión B Corriente de gases de escape 1 Turbocompresor por gases de escape de alta presión 2 Turbocompresor por gases de escape de baja presión


8 9 10 11



q

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Sobrealimentación Regulación de la presión de sobrealimentación en el servicio de plena carga a partir de 2.800 rpm A partir de un número de revoluciones del motor de 2.800 rpm está completamente abierta la LRK. Como consecuencia se conduce casi toda la corriente de gases de escape, con pocas pérdidas a través del canal by-pass, a la turbina ND y la contrapresión de los gases de escape se limita en su altura.

Para evitar una pérdida de presión y un calentamiento adicional del aire de sobrealimentación al atravesar el compresor HD, se abre, por lo tanto, la mariposa bypass, de manera que la parte principal de la corriente de aire es conducida por vía directa y con pocas pérdidas al refrigerador del aire de sobrealimentación.

Mediante este modo de proceder, el sobrealimentador HD ya no contribuye al aumento de la presión de sobrealimentación. El sobrealimentador HD ha alcanzado su límite de taponamiento. Esto significa que ya no puede generar presión de sobrealimentación y, en caso de una carga adicional, ocasionaría un notable descenso del número de revoluciones de la turbina.

A través del wastegate se regula el rendimiento de la turbina ND en el diagrama característico del motor, de forma adecuada a la necesidad, en función del e stado de carga. Según el estado de carga, el sobrealimentador HD puede formar, a bajos números de revoluciones del motor, una elevada presión de sobrealimentación y, a altos números de revoluciones del motor, puede evitar una sobrecarga del sobrealimentador ND.

Representación esquemática de la regulación de la presión de sobrealimentación en servicio de plena carga a partir de 2.800 rpm A Aire de admisión B Corriente de gases de escape 1 Turbocompresor por gases de escape de alta presión 2 Turbocompresor por gases de escape de baja presión

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q


8 9 10 11



Alimentación de aire Conducción del aire El medidor de la masa de aire por película caliente (HFM) se encuentra en la tubería de aire filtrado, detrás de la caja del filtro de aire. El medidor determina la masa y la temperatura del aire aspirado y pone los resultados de medición a disposición de la electrónica del motor, como magnitud de entrada. El sobrealimentador ND aspira el aire, a través de la tubería de aire filtrado y el filtro de aire, y lo comprime. El aire comprimido por los turbocompresores por gases de escape pasa por el refrigerador del aire de sobrealimentación, donde es enfriado.

El posicionador de mariposa influye sobre el caudal de aire alimentado al motor y sobre la relación de mezcla entre aire de sobrealimentación y gas de escape realimentado, agregado detrás de la mariposa de estrangulación. La mezcla de aire es alimentada a continuación, a través del tubo distribuidor de aire de sobrealimentación, directamente a la cámara de combustión.


Conducción del aire 1 2 3

Caja del filtro de aire Mariposa de estrangulación Tubo distribuidor de aire de sobrealimentación

4 5

Tubería de aire filtrado Refrigerador del aire de sobrealimentación


q

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Alimentación de aire Desacoplamiento del canal de admisión El desacoplamiento del canal de admisión (EKAS) se encarga de conseguir la mejor relación posible entre turbulencia del aire y masa de aire, en todos los estados de carga del motor y, por lo tanto, de alcanzar un grado de llenado óptimo. Se optimizan así el comportamiento de los gases de escape y la potencia del motor. El tubo distribuidor de aire de sobrealimentación es de plástico y las compuertas son de metal.

Al cambiar de carga parcial a plena carga, se abren las compuertas en los canales de admisión espirales, en función de un diagrama característico. En caso de una avería o en caso de interrupción de la tensión de alimentación, se abren mecánicamente las compuertas en los canales de admisión espirales, mediante el muelle recuperador.

En el tubo distribuidor de aire de sobrealimentación existen respectivamente para cada cilindro, un canal de admisión tangencial permanente abierto y un canal de admisión espiral controlado por compuerta. Las compuertas están unidas entre sí a través de un eje. La unidad de control CDI regula, de manera dependiente de un diagrama característico, la posición de las compuertas.

Tubo distribuidor de aire de sobrealimentación 1 2 3

30

Servomotor Compuerta de ajuste Canal de admisión espiral

q

4 5

Canal de admisión tangencial Tubo distribuidor de aire de sobrealimentación


Alimentación de aire Mariposa de estrangulación El posicionador de mariposa influye, a través de la mariposa de estrangulación, sobre el caudal de aire alimentado al motor y sobre la relación de mezcla entre aire de sobrealimentación y gas de escape realimentado, agregado detrás de la mariposa de estrangulación.


Al desconectar el motor, se cierra la mariposa de estrangulación. De esta manera se mantienen reducidas las vibraciones del motor al desconectarlo.

Mariposa de estrangulación 1

Mariposa de estrangulación

2

Posicionador de mariposa

3

Tubo distribuidor de aire de sobrealimentación


q

31


Sistema de gases de escape Sistema de realimentación de gases de escape El sistema de gases de escape del motor 651 combina dos tecnologías para la reducción de emisiones. Mediante la realimentación de gases de escape (AGR) se reducen las emisiones de óxido de nitrógeno (NO x) y mediante la depuración de los gases de escape disminuyen las emisiones de hidrocarburos (HC) y de partículas de hollín.

El gas de escape realimentado llega, a través de un radiador previo, al tramo AGR. Allí es enfriado en función de la temperatura o conducido directamente al aire de sobrealimentación. A través del tubo distribuidor de aire de sobrealimentación llega la mezcla de gas de escape y aire directamente a la cámara de combustión.

Con la realimentación de gases de escape se aporta otra vez una parte de la corriente de gases de escape, a través del tramo AGR, al aire de sobrealimentación.

Mediante la realimentación de gases de escape disminuyen la concentración de oxígeno (O 2) y la temperatura de combustión.

Sistema de realimentación de gases de escape 1 2

32

Radiador previo AGR Radiador AGR

q

3 4

Tubo distribuidor de aire de sobrealimentación Colector de escape


Sistema de gases de escape Tramo de realimentación de gases de escape A través del colector de escape llega una parte de los gases de escape a la realimentación de gases de escape. El tramo AGR está formado por los siguientes componentes: • • • •

Radiador previo AGR Posicionador AGR Mariposa by-pass AGR Radiador AGR

Mediante el posicionador AGR se regula el caudal de gases de escape que entra.

La unidad de control CDI activa, a través de una señal modulada por anchura de impulsos, al posicionador AGR que aumenta o disminuye entonces la sección de abertura de la válvula AGR. Para aumentar todavía más el grado de rendimiento es posible, según el requerimiento, conducir el gas de escape a través del radiador AGR para enfriarlo adicionalmente.


Sin embargo, si la temperatura de los gases de escape que entran es demasiado baja, se cierra a través de una mariposa by-pass la vía hacia el radiador AGR y el gas de escape es conducido directamente al tubo distribuidor de aire de sobrealimentación. La válvula de conmutación de la mariposa by-pass es regulada mediante una cápsula de depresión.

Tramo AGR 1 2 3

Posicionador AGR Cápsula de depresión By-pass AGR

4 5 6

Radiador AGR Tubo AGR Radiador previo AGR


q

33


Sistema de escape Catalizador de oxidación

Filtro de partículas diésel (DPF)

El catalizador de oxidación forma parte del sistema de escape y se encuentra en la tubería de escape detrás del turbocompresor por gases de escape.

El filtro de partículas diésel (DPF) forma una unidad con el catalizador de oxidación.

La cerámica compuesta por alumosilicato de magnesio y aluminio, resistente a altas temperaturas, está atravesada por varios miles de pequeños canales. El monolito cerámico reacciona extremadamente sensible frente a tensiones mecánicas y está fijado en una caja de acero inoxidable.

Los diversos componentes de contaminantes se oxidan del modo siguiente: Oxidación previa

Oxidación posterior

2CO + O2

2CO2

4HC + 5O2

2H2O + 4CO2

El DPF cerámico consta de carburo de silicio y está recubierto con platino. Los diversos canales están abiertos alternadamente delante y detrás, y están separados entre sí por paredes filtrantes porosas. Cuando el gas de escape no filtrado atraviesa el filtro alveolar cerámico poroso, se retienen las partículas de hollín en las paredes filtrantes porosas. A través del sensor de presión diferencial determina la unidad de control CDI el estado de carga del DPF. Se mide para ello la presión de gases de escape delante y detrás del DPF. Cuando se alcanza un determinado valor, se inicia la regeneración del DPF. Para la combustión de hollín son necesarias temperaturas superiores a 600 °C. Para alcanzar estas temperaturas elevadas, la unidad de control CDI ordena los siguientes pasos:

• Inyección posterior • Realimentación de gases de escape con estrangulación del aire de admisión • Incandescencia DPF

Representación esquemática del catalizador de oxidación y del DPF 1 2

Catalizador de oxidación DPF

CO Monóxido de carbono

34

q

CO2 O2 HC H 2O

Dióxido de carbono Oxígeno Hidrocarburo Agua

N 2 Nitrógeno NO2 Óxido de nitrógeno PM Partículas de hollín


Sistema de escape Regeneración DPF Debido a la creciente carga de hollín del DPF aumenta la contrapresión de los gases de escape. A través de un sensor se determina la diferencia de presión delante y detrás del DPF, y se notifica a la unidad de control del motor. Al alcanzarse el valor umbral allí programado, se inicia la regeneración del DPF.

Si en el servicio de marcha normal no se alcanza la temperatura de los gases de escape necesaria para la regeneración, se aumenta entonces la temperatura de los gases de escape mediante la inyección posterior controlada en las cámaras de combustión. El proceso de regeneración dura sólo unos minutos y depende de:

La regeneración en servicio de marcha se realiza, por término medio, entre 800 y 1.000 km, en función de la emisión de hollín y del tamaño del filtro.

• Número de revoluciones del motor • Velocidad del vehículo • Temperatura de los gases de escape


Sistema de escape 1 2 3

Sonda lambda delante del catalizador Catalizador de oxidación Filtro de partículas diésel

4 5

Sensor térmico delante del filtro de partículas diésel Silenciador final

i Indicación Si no es posible una regeneración DPF durante el servicio cotidiano, se enciende entonces en el cuadro de instrumentos el testigo luminoso de advertencia de diagnóstico del motor.


q

35

n ó i c a c i r b u l y n ó i c a r e g i r f e R

Refrigeración del motor Refrigeración del motor y circuito de refrigeración La bomba de líquido refrigerante impulsa el líquido refrigerante por dos canales separados. El canal inferior abastece líquido refrigerante al bloque motor y al intercambiador de calor por aceite y agua, el canal superior abastece líquido refrigerante a la culata. Paralelamente al canal superior pasa el tramo AGR. Los siguientes componentes del tramo AGR son abastecidos con líquido refrigerante: • Válvula AGR • Caja by-pass AGR • Radiador previo AGR y radiador AGR

Gestión térmica Para que la cámara de combustión se pueda calentar más rápidamente, se desconecta durante el arranque en frío del motor la bomba de líquido refrigerante.

En caso de estar cerrado el termostato de líquido refrigerante, el líquido refrigerante pasa otra vez hacia la bomba de líquido refrigerante y se alimenta de nuevo al circuito. Una vez alcanzada la temperatura de servicio del motor, se abre el termostato de líquido refrigerante y se conecta adicionalmente el circuito de refrigeración. El radiador queda integrado así en el circuito del líquido refrigerante. Una tubería de llenado entre el depósito de expansión del líquido refrigerante y el radiador, compensa el nivel del líquido refrigerante. Una tubería de salida de aire purga el aire del sistema de refrigeración entre el depósito de expansión del líquido refrigerante y la caja del termostato de líquido refrigerante.

La bomba de líquido refrigerante se desconecta en el arranque en frío durante 500 s como máximo, si se cumplen las siguientes condiciones: • Todavía no se han alcanzado los valores límite memorizados en la unidad de control, sobre la temperatura del aire de admisión y la temperatura del líquido refrigerante, así como sobre la cantidad total de combustible inyectada. • El número de revoluciones del motor o el caudal de inyección no ha sobrepasado el valor límite establecido. • La unidad de control y mando del climatizador automático no ha solicitado "calentar". Mediante la posición del termostato de líquido refrigerante se puede ajustar exactamente el caudal de líquido refrigerante que pasa hacia el refrigerador o directamente hacia la bomba de líquido refrigerante. De esta manera se regula la temperatura del líquido refrigerante en el circuito de líquido refrigerante. El termostato de líquido refrigerante es regulado a través del elemento calefactor integrado. La bomba de líquido refrigerante y el elemento calefactor se regulan a través de la unidad de control CDI.

36

q

i Indicación El elemento calefactor del termostato de líquido refrigerante no se debe retirar o desmontar de la caja del termostato. El punto de apertura convencional se desplaza si se daña la caja o entra un líquido en la caja. El Sistema de información para el taller (WIS) suministra indicaciones detalladas al respecto.


Refrigeración del motor o a t d o i n d u i e q u í l m q i í l l l a e l e e d e l d p e e r a r d n r t e d a u c t ó n s i e a a e c o t t r r s a c e l e u a e p u f g j d i r a s e m c l r f i e a e t e c e r e e s c o a t o d e t e t n n o o g a d a d t t a d t i r r r n n s a u e e o e e d o í q g b i g e s i l m n m m m r n r f f r e e e e o e l e e l ó S r B r E t d E i c 4 / 1 1 B

5 / 3 1 M

8 4 R

9 / 7 2 Y


e l l d e e e d d d n r o n n ó d i i ó a ó i c ) i a c c a b R u t c n G m g c f a e A a a a r f l ( c y e e l o m r i e e e a t a l c o c a p t t a i a l n e m a i r c l e l l c e e e e s e a e d d d e d r d a i o o o o o d t o o l t c l p n n i i u u r r í s r u u c c e c o n c e í o o u t t h i l s l h r a f e e e r a i v R R v C g C c A e

R H R

A V

B V

H V

o d i l u a q a í l r l e a d p r l o n o l u ó a í i s c c n e h a d e v p l x r o e d e d e e a n i d t ó n b i o a c t r m i a s e c c f ó g r a e p i r e l t e f D e r n I a c

o t e n r i i a r e e o m d o d a t d a a i n a i d e d n l a l a e l a l s r l c e e e e d d d d o a í a i o t í i r r r t u o e e u c b b c r r t o i i u u T T C C M

0 1

B E K S M K K

1 1

e t i e e t c e n t a a n r r a o a e n r p e g e r i d r g o f i a l r e f a r c e c r e o e d d o i a d n d r j u i ó a q i u o í r c s R l c q d o G a a í l t a s e i l r a A o d e e b e p r r g d m m r o o d - o i d r a a a e a t r y b d f c c b t u a a e u r i t e m e g q a e a l r j d i d r o l t a l o á u a o a a n e d B I y B C C C C R R o t i u c r 1 2 i C

3 4 5 6 7 8 9


q

37


Lubricación del motor y circuito de aceite Sistema de lubricación La lubricación del motor reduce la fricción mecánica y, por lo tanto, el desgaste de los componentes móviles. Adicionalmente se atenúan golpes y vibraciones mediante las capas amortiguadoras de aceite entre los cojinetes y las superficies de deslizamiento. Existe una válvula de presión diferencial montada en paralelo al intercambiador de calor por aceite y agua, para que esté asegurada en todo caso la lubricación del motor. El aceite puede ser conducido así alrededor del intercambiador de calor por aceite y agua.

Mediante un by-pass del canal principal de aceite se abastecen con aceite del motor ambos turbocompresores por gases de escape.

Circuito de aceite

A través de canales de retorno llega otra vez al cárter de aceite el aceite del motor.

A través del circuito de aceite del motor se lubrican y refrigeran con aceite del motor todos los componentes móviles en el motor.

Desde el canal principal de aceite se desvía una alimentación de aceite para la culata. Los siguientes puntos de lubricación en la culata son abastecidos con aceite del motor: • • • •

Tensor de la cadena de distribución Árbol de levas de admisión Árbol de levas de escape Compensación hidráulica del juego de válvulas

El circuito de aceite del motor es abastecido con aceite del motor a través de la bomba de aceite. Adicionalmente es accionada la bomba de depresión a través de la bomba de aceite y es abastecida con aceite del motor. Los siguientes componentes en el bloque motor son abastecidos con aceite del motor a través del canal principal de aceite: • • • •

Cojinetes de bancada Cojinetes de biela Ruedas intermedias Eyectores de aceite

Bomba de aceite

i Indicación Para la vigilancia del nivel de aceite es leído el interruptor de control del nivel de aceite, y para la vigilancia de la temperatura del aceite es leído el sensor de temperatura del aceite, por la unidad de control CDI.

38

q


Lubricación del motor y circuito de aceite 0 0 0 6 2 2 0 0 . 8 1 P

n ó n i ó s i i c u m n b d i a n ó i r t s ó e i s e i d c r d a p r e s t e a o n t d v e d o e e l e m i d m j l a e a d a e n a l e a t u r a o r b q g l b b m o l n u r o o B E C Á S B C D E N F G E

e e d d e j a a n n e a d r a g c n e a l l e e d d a a e t n i i e d e e d c m a n a r n c e ó e t ó e i d i c d i c r u r n u o b o a b t i s d r c i r t t e n e s y i e u s i E d T R d 6 1

7 8 1 1

s e r o t c e y e s o l e d e r r e i c e e d i t a l e c u a v l á e V d 1 3 1 Y


a b e t m e i o p e b a c c n s a o e c e e d e e d t t i s n e a a c r a v t e l l i e e t e f d i o l r e d u e c l t o a b d r á e r ó C d Á M A

N B A

e n a l a d e d b i s o e e e l d b o g e e s d b u r j e t s á l e e s e n o d i j t e l o e a n c c i j d i l o a u D s c á n D o d l e H N ó r r e y t a r i d i i c s o o d l e a h n e c d d r a a e ñ a n a t p e b i t e ü e ó i e t n n e g d d c d e e c i a c e m s s a s i m i e l d l e e n s l e t d e a a l d r a a o e t p l e b e n r r a a c i j s m u a m b b n d e l o v o o o a a y o v e B S S C c E C l C á v 9 0 1 2 1 1 1

e t i e c a e d o t i u c r i C

3 4 1 1

5 1

e t e i t i e e c c a l a e n a r i d e ó o c i t i s p e o n r e e r t l r l ) r o c a i f n p e f l a e e i e c e d d d m d n e u e l a d o t e ó r i e t o n r i v o s o a í v t i s e d e r e r a r d t e c l c o t a i a d p a e p i e i f b e m o e d a i l d m t d d o d n r a l a l a a a a l r t e l c a l e i u u u u t f b v u v r m v g r g m e l l l e t e a á r o e á á l á C P B r ( V V n I y E V 1 2 3

4 5 6


7 8

q

39


Bomba de aceite Bomba de aceite

Eyectores de aceite

La bomba de aceite está controlada por volumen en el lado de aceite limpio y está realizada como bomba celular de aletas. La presión reguladora es de 4,7 bares.

Los eyectores de aceite y la consiguiente afluencia de aceite para la refrigeración de las cabezas de los pistones, se desconectan de forma activa a través de la válvula de cierre de los eyectores de aceite. Los eyectores de aceite son desconectados en la fase de postarranque por la unidad de control CDI, bajo las siguientes condiciones:

La bomba de aceite es accionada a través del engranaje de distribución y tiene una válvula limitadora de presión integrada, que limita la presión de aceite a un máximo de 10 bares. En cuanto arranca el motor, es aspirado el aceite del motor a través de la tubería de aspiración con prefiltro integrado y es impulsado a través de la tubería de presión hacia el módulo filtrante de aceite con intercambiador de calor por aceite y agua integrado. En la fase de arranque en frío del motor, el intercambiador de calor por aceite y agua se encarga del calentamiento rápido, y en la fase de calentamiento se encarga de una refrigeración suficiente del aceite del motor. Si el caudal de paso del aceite es insuficiente, se puede desviar el aceite, a través de la válvula bypass montada en paralelo, eludiendo el intercambiador de calor por aceite y agua. Sólo después llega el aceite del motor a la unidad filtrante de aceite, fluyendo el aceite desde el exterior hacia el interior y siendo depurado al mismo tiempo. En caso de un caudal de paso insuficiente, p. ej., debido a un porcentaje de suciedad demasiado alto, la válvula de desvío del filtro de aceite montada en paralelo, abre el flujo eludiendo el paso por el filtro de aceite.

• Temperatura de aceite del motor superior a -10 °C y: • La duración máx. de desconexión (en función del aire de admisión y de la temperatura de aceite del motor) todavía no se ha alcanzado o: • El número de revoluciones del motor o el caudal de inyección todavía no ha alcanzado un valor límite establecido Una vez conectados los eyectores de aceite, ya no se desconectan mientras funciona el motor.

Figura en sección de la bomba de aceite

40

q


Bomba de líquido refrigerante Bomba de líquido refrigerante

Funcionamiento

La bomba de líquido refrigerante se encarga de la circulación del líquido refrigerante en el circuito de líquido refrigerante. Es de plástico y contribuye así a la reducción de peso.

La bomba de líquido refrigerante es accionada a través de la polea de correa mediante una correa de nervios trapezoidales. El movimiento de giro de la polea de correa es transmitido al eje a través del cubo. A través del eje se acciona el rodete y se hace circular así el líquido refrigerante. El flujo de líquido refrigerante se puede detener mediante depresión, a través de la válvula de conmutación de la bomba de líquido refrigerante, que se encuentra a la izquierda junto al posicionador de mariposa. Para ello se desliza una corredera de regulación sobre el rodete y se cierra así la afluencia de líquido refrigerante.


Figura en sección de la bomba de líquido refrigerante 1 2 3 4 5

Polea de correa Barra de regulación Corredera de regulación Cámara de evacuación Empalme de depresión

6 7 8 9 10

Rodete Salida de líquido refrigerante Membrana enrollable Junta de la barra Resorte de compresión


q

41

o c i n ó r t c e l e y o c i r t c é l e a m e t s i S

Unidad de control del motor Unidad de control CDI La unidad de control CDI se encuentra sobre la caja del filtro de aire. La unidad de control CDI está equipada por el lado inferior con aletas de refrigeración que penetran en el interior de la caja del filtro de aire y son refrigeradas por el aire aspirado. La tarea de la unidad de control CDI se divide en las siguientes tareas parciales: • • • • • • •

Regulación del par motor Regulación de la inyección Sobrealimentación Corte de combustible en régimen de retención Gestión térmica Realimentación de gases de escape (AGR) Depuración de los gases de escape

La unidad de control CDI sirve como interfaz entre la red CAN de la cadena cinemática (CAN C) y la red CAN del tren de rodaje (CAN E). Para la vigilancia de todos los componentes del sistema y funciones, el sistema de gestión del motor dispone de una memoria de averías y de eficientes funciones de diagnóstico. Estas funciones abarcan los siguientes puntos: • • • • •

Control de la memoria de averías Diagnóstico del sistema de gestión del motor Diagnóstico europeo de a bordo (EOBD) Diagnóstico a través del bus CAN Diagnóstico a través de cable K

Unidad de control CDI sobre la caja del filtro de aire 1 2

42

Unidad de control CDI Aletas de refrigeración

q

3 4

Caja del filtro de aire Filtro de aire


Sistema de incandescencia Sistema de incandescencia para arranque rápido El sistema de incandescencia para arranque rápido regulado electrónicamente consta de una etapa final de incandescencia y de cuatro bujías de incandescencia cerámicas. El sistema de incandescencia para arranque rápido permite, en caso de alta temperatura del líquido refrigerante, un arranque inmediato del motor sin necesidad de preincandescencia. Para mejorar las propiedades de arranque en frío y de calentamiento del motor, se realiza paso a paso una postincandescencia a través de la temperatura regulable de incandescencia. La unidad de control CDI regula entonces la tensión en las bujías de incandescencia, en función del tiempo y de la temperatura, a través de la etapa final de incandescencia.

Se distingue entre los siguientes tipos de incandescencia: • • • • • •

Preincandescencia Incandescencia para disponibilidad de arranque Postincandescencia Incandescencia de diagnóstico Incandescencia DPF Incandescencia de emergencia

o c i n ó r t c e l e y o c i r t c é l e a m e t s i S

Resultan así las siguientes ventajas: • • • • •

Corto tiempo de preincandescencia Ralentí estable Bajas emisiones de los gases de escape Buen comportamiento de respuesta Temperatura regulable de incandescencia

a Peligro de una avería del motor Indicaciones de seguridad para el trato con bujías de incandescencia cerámicas: • Utilizar sólo bujías de incandescencia sacadas del embalaje original no abierto. • Si la bujía de incandescencia se ha dejado caer, ya no se debe utilizar. • ¡Atención: se pueden producir averías del motor porque las bujías de incandescencia son muy sensibles a los golpes! Se podrían formar fisuras capilares en el elemento cerámico. Como consecuencia se podrían soltar piezas y caer en la cámara de combustión durante el funcionamiento del motor. ¡Trate siempre las bujías de incandescencia con máxima precaución! • Antes de desmontar la culata se tienen que desmontar las bujías de incandescencia y sólo se pueden montar otra vez tras el montaje de la culata.

Bujía de incandescencia cerámica

i Indicación Si se produce una avería en el sistema de preincandescencia, en las bujías de incandescencia o en las conducciones, se indica entonces este fallo mediante el testigo de control de preincandescencia y se memoriza adicionalmente en la unidad de control CDI.


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43

o c i t á m u e n a m e t s i S

Mando de depresión Mando de depresión La bomba de depresión es accionada indirectamente a través del accionamiento de la bomba de aceite. La bomba genera la depresión y está unida al sistema de depresión a través de su tubería principal hacia el servofreno. Al sistema pertenecen: • Acumulador de depresión • Convertidor de presión de la regulación wastegate • Convertidor de presión de la compuerta reguladora de la presión de sobrealimentación • Válvula de conmutación by-pass del radiador AGR • Válvula de conmutación de la mariposa by-pass del aire de sobrealimentación • Válvula de conmutación de la bomba de líquido refrigerante

Mediante una señal modulada por anchura de impulsos se activan los siguientes componentes: • Convertidor de presión de la compuerta reguladora de la presión de sobrealimentación – La compuerta reguladora de la presión de sobrealimentación se abre de forma continua y regula la corriente de gases de escape entre el sobrealimentador HD y el sobrealimentador ND.

• Convertidor de presión de la regulación wastegate – La regulación wastegate se abre de forma continua. Una parte de la corriente de gases de escape se conduce por fuera del sobrealimentador ND hacia el sistema de escape. • Válvula de conmutación de la mariposa by-pass de aire de sobrealimentación – La mariposa by-pass se abre y asiste al sobrealimentador HD. • Válvula de conmutación by-pass del radiador AGR – Se abre el by-pass delante del radiador AGR, la corriente de gases de escape se conduce a través del radiador AGR. • Válvula de conmutación de la bomba de líquido refrigerante – Mediante el mecanismo regulador integrado en la bomba de líquido refrigerante se cierra la afluencia de líquido refrigerante hacia la bomba de líquido refrigerante.

Bomba de depresión

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i Indicación

a Peligro de una avería del motor

La ventilación del convertidor de presión de la regulación wastegate y de la compuerta reguladora de la presión de sobrealimentación, tiene lugar a través del mismo filtro de ventilación.

Al realizar el montaje de las tuberías de depresión se ha de observar el correspondiente color distintivo de la tubería de depresión y de la cápsula de depresión, porque de lo contrario existe peligro de una avería del motor.

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Mando de depresión a r o d s o a s l d a i u u p g q e y í r l b a e a t d r s e o a u n p b p ó i r m a m i c o a m o b c t a n a n l l a l e e ó i e c e m d d d i l n a t n n a e ó i n i ó e ó i r c s b c m a i a o t e l r s u a t u p e e m r e d m b n d n n o o r ó o c c e t o i e s e e n s d i d d a e d t r r r p a a l e l e e r i g u u v l v a v i n a l r o e á e l á f C d V d V e r 3 9 Y

2 3 1 Y

o c i t á m u e n a m e t s i S

3 3 1 Y

e R t e a G g A d e r s t s s o a a d p w i a y d b 3 n a ó r 9 i a c l Y s a o l e u e d p i e 4 g s t r e a / r s a g m 1 a a e 3 l p t a y s l n n Y e b a e ó d a ó r i n w d i c s a n ó n n a ó i t e p i ó ó s c i i n r n a p e s s e e ó r t i u e e d r r m p c i e a m p p l l e e e a d i t d n d d e r r n r o e e b o e o c e d d o d v d d t l e i a l a s a l r u d e a l u u e d v u s s m o r v n p p e u t o l á á r á i i c l C C a A F C V

2 3 1 1

4 / 5 4 5 1 8 1 1 3 Y Y

1 a l 1 e 9 . d 1 a 5 r R o 6 d G r A a o l t r u o o g e d m a i r l d a e t a r r n l e e u e p o d m d s e n a a t s o t ó h n a c i n c a a p - l c e r r a y e a s t e b e g d n i r m e r n n e p d n f ó ó e i e i i ó r s s m l r o i a s e e e o n d t r r e e i d r t r ó i p n p i n e p u e e b s e i e q d d o b e s d í l e r s l m e p e a e e d e d d d a a d e d l n d a n a a a l u u ó i t b b s e h ó s i s a c d l m m p p s e e e u á o o r r l a F P C B B C á C p m e t a 7 8 9 0 1 s i 1 1 S ➡


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e t n e i b m a o i d e m l e d n ó i c c e t o r P

Reducción de emisiones Medidas para la reducción de emisiones

Reducción de las emisiones de CO 2

Las extensas innovaciones técnicas en el desarrollo del nuevo motor 651 permiten reducir todavía más las emisiones brutas. Incluso sin tecnología BlueTEC se cumple la norma Euro 5. El nuevo motor presenta el potencial para poder cumplir los valores límite de la norma Euro 6 y de la prescripción americana BIN5.

La nueva técnica common rail crea las condiciones previas para una mayor flexibilidad en los tiempos de inyección y consigue así un funcionamiento más suave del motor, un menor consumo de combustible y emisiones disminuidas. De esta forma se pudo reducir la expulsión de CO 2 hasta un 13%. Las innovaciones decisivas para ello son la presión del rail aumentada en 400 bares hasta un máximo de 2.000 bares, así como un nuevo concepto de inyector piezoeléctrico con control directo de la aguja de inyector.

Medidas mecánicas • Bomba de aceite controlada por volumen en el lado de aceite limpio con nivel de presión regulado (diagrama característico) • Bomba de depresión optimizada en cuanto a pérdidas por rozamiento • Bulones de pistón con recubrimiento PVD

Realización técnica Una reducción adicional de las emisiones brutas se consigue mediante la optimización de los siguientes componentes que participan en la circulación del aceite:

Reducción de los óxidos de nitrógeno Mediante una reducción de la compresión, de 16,5 : 1 a 16,2 : 1, se pudo optimizar el proceso de combustión de manera que disminuye eficazmente las emisiones brutas. Sobre todo, desde el punto de vista de los óxidos de nitrógeno, se pudieron conseguir notables mejoras. Mediante la realimentación de gases de escape se reduce la proporción de óxidos de nitrógeno en el gas de escape.

• Se suprime el eyector de la cadena de distribución • La presión reguladora se reduce a 2,5 bares • Refrigeración desconectable de las cabezas de los pistones • Alojamiento de los árboles de compensación Lanchester en rodamientos • Ruedas intermedias • Resistencias de presión reducidas

i Indicación La abreviatura PVD significa "Physical Vapour Deposition (recubrimiento por evaporación física)". Se trata aquí de un método de recubrimiento o una tecnología de capa fina, donde la capa se forma directamente por condensación de un vapor de material sobre el material inicial.

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Reducción de emisiones Gestión térmica

Depuración de los gases de escape

La gestión térmica de nueva concepción comprende, junto a la optimización de la fase de calentamiento y de la refrigeración, los siguientes procesos funcionales:

• Procedimiento de combustión de calefacción • Protección contra sobrecalentamiento • Fase de postarranque

Mediante la depuración de los gases de escape en el sistema de escape se pueden transformar de antemano muchos contaminantes. Mediante la utilización de un catalizador de oxidación y de un filtro de partículas diésel (DPF) se pueden reducir en el gas de escape los siguientes contaminantes:

Las emisiones de los gases de escape se reducen mediante la gestión térmica ampliada. La tabla inferior muestra las nuevas medidas y los resultado derivados de ellas.

• • • •

Óxidos de nitrógeno (NOx) Hidrocarburos (HC) Monóxido de carbono (CO) Partículas de hollín

Medida

Resultado

Eyectores de aceite y bomba de líquido refrigerante conectables

Resulta así una fase de calentamiento más rápida tras el arranque en frío.

Camisa de agua de dos piezas

Resulta así un mejor control y evacuación del calor.

Potencia de refrigeración AGR optimizada

Se reducen la temperatura y la concentración de oxígeno en la cámara de combustión, con lo cual resulta una mezcla de combustible y aire más fría y disminuye la formación de hollín. Se reduce la corriente de gases de escape que sale.

Bomba de aceite controlada por volumen en el lado de aceite limpio

Resulta así una resistencia menor de accionamiento.


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e t n e i b m a o i d e m l e d n ó i c c e t o r P

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a t n e v t s o p o i c i v r e s l e a r a p s e n o i c a m r o f n I

Innovaciones Turbocompresión de dos escalones

Cigüeñal

Las cápsulas de depresión del turbocompresor por gases de escape se pueden cambiar individualmente en estado montado.

El antivibrador de torsión (TSD) tiene una unión atornillada cuádruple. Las fuerzas actuantes se distribuyen así entre cuatro tornillos, resultando un esfuerzo menor por cada tornillo. Existe una herramienta especial para un montaje sencillo.

Se indican aquí previamente algunos puntos importantes que se deben observar: • Las codificaciones con colores en las tuberías de mando • El sellado de las tuercas con pintura resistente a la temperatura

La señal del sensor del árbol de levas le sirve a la unidad de control CDI como valor sustitutivo para la gestión del motor. Si falla el sensor del cigüeñal, se puede hacer funcionar y arrancar el motor en la función de servicio de emergencia, a través del sensor del árbol de levas.

Eyectores de aceite Los eyectores de aceite se pueden cambiar individual- Juntas mente. La posición exacta de asiento se establece Las juntas en la zona de gases de escape están mediante un tornillo posicionador. dotadas de clavijas y tramos poligonales. Se facilita el montaje mediante una fijación previa de las juntas y tornillos que están asegurados confortablemente para que no puedan caerse hacia afuera. Adicionalmente, las juntas están provistas de una clavija de control de montaje. Tras el montaje se puede comprobar si está montada la junta.

Junta con clavija de control de montaje (flecha) bajo el ejemplo del tubo distribuidor de aire de sobrealimentación

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Innovaciones Inyector piezoeléctrico Los inyectores piezoeléctricos se marcan con un código I2C de 24 lugares. La codificación I2C permite una adaptación todavía más exacta (caudal de inyección y tiempo de inyección) de los diversos inyectores piezoeléctricos en estado nuevo. Si se renueva un inyector piezoeléctrico, se tiene que comunicar esta codificación a la unidad de control CDI mediante Star Diagnosis.

Código Datamatrix Algunos componentes están dotados de un código Matrix. El código se aplica predominantemente mediante técnica láser.

Inyector piezoeléctrico 1 2

a t n e v t s o p o i c i v r e s l e a r a p s e n o i c a m r o f n I

Código Datamatrix Código I2C

Este código contiene informaciones que sólo tienen un significado esencial para la calidad y el montaje. Para el servicio postventa no tiene ninguna importancia este código.

i Indicación ¡Las innovaciones e indicaciones aquí representadas no son instrucciones de reparación! Puede encontrar más informaciones sobre la reparación y el mantenimiento del motor 651, en el Sistema de información para el taller (WIS).


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l a i c e p s e a t n e i m a r r e H

Motor Llave tubular Utilización Para desmontar la válvula de mando para el control de la refrigeración del pistón.

Número de pieza W 651 589 00 09 00

FG 18 Juego B

Sujetador Utilización Inmovilización del árbol de levas al apretar o soltar las ruedas del árbol de levas.


FG 05 Juego C l

Suplementos de montaje Utilización Para calar a presión y remachar las placas exteriores de la cadena de casquillos.


FG 05 Juego C

50

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Motor Adaptador de comprobación de estanqueidad Utilización Para comprobación de estanqueidad del sistema del aire de sobrealimentación.



FG 09 Juego B

Contraapoyo Utilización Para sujetar el piñón de la bomba de alta presión en el desmontaje y montaje.


FG 07 Juego B

Adaptador de comprobación de válvulas Utilización Para medición del caudal de retorno en la válvula reguladora de presión.


FG 07 Juego B


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Motor Cable de adaptación de 3 polos Utilización Para comprobación del transmisor Hall en el árbol de levas.


FG 15 Juego B

Cable de adaptación de 5 polos Utilización Para comprobación de resistencia y tensiones, p. ej., en los posicionadores de la realimentación de gases de escape, mariposa de estrangulación y desacoplamiento del canal de admisión.


FG 15 Juego B

Garra de extracción por percusión Utilización Para expulsar los inyectores de combustible.


FG 07 Juego B

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Motor Herramienta de inserción por tracción del retén radial trasero Utilización Para colocar el retén radial trasero del cigüeñal.



FG 03 Juego B

Herramienta de montaje Utilización Para inmovilización de los árboles de compensación al desmontar y montar las ruedas dentadas de accionamiento.


FG 03 Juego C

Herramienta de inserción por tracción del retén radial delantero Utilización Para colocar el retén radial delantero del cigüeñal.


FG 03 Juego B


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Motor Contraapoyo Utilización Para inmovilización de la polea de correa del cigüeñal al soltar los tornillos de fijación.


FG 03 Juego B

P58.20 -2241-00

i Indicación Puede encontrar más informaciones sobre equipamientos del taller, herramientas comunes y herramientas especiales, en internet bajo el enlace: http:// gotis.aftersales.mercedes-benz.com

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Abreviaturas

AGR

HFM

Sistema de realimentación de gases de escape

Medidor de la masa de aire por película caliente

CAN

H2O

Red de área controlada

Agua

CDI

IHU

Inyección directa common rail

Procedimiento de conformación por alta presión interior

CO

LIN

Monóxido de carbono

Red de interconexión local

CO2

NEFZ

Dióxido de carbono

Determinación del consumo según el nuevo ciclo de ensayo europeo

DAS Sistema de asistencia al diagnóstico

NOx Óxidos de nitrógeno

DPF Filtro de partículas diésel

O2 Oxígeno

EOBD PVD Diagnóstico de a bordo europeo

Euro NCAP European New Car Assessment Program

HC Hidrocarburo

Physical Vapour Deposition (recubrimiento por evaporación física)

TSD Antivibrador de torsión

WIS Sistema de información para el taller


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Índice alfabético

A

D

Alimentación de aire . . . . . . . . . . . . . 29 Árbol de compensación . . . . . . . . . . . 15 Árboles de levas . . . . . . . . . . . . . . 16

Depuración de los gases de escape . . Desacoplamiento del canal de admisión Diagrama de potencia . . . . . . . . Diámetro . . . . . . . . . . . . . . Disposición de los cilindros . . . . . . Distribución de válvulas . . . . . . .

B Bielas . . . . . . . . . . . Bloque motor . . . . . . . . Bomba de aceite . . . . . . Bomba de depresión . . . . . Bomba de líquido refrigerante

. . . . . . . . 15 . . . . . . . . 12 . . . . . . . . 40 . . . . . . . . 44 . . . . . . . . 41

C

. . . . 47 . . . . 30 . . . . 7 . . . . 10 . . . . 10 . . . . 17

E Engranaje de distribución . . . . . . . . . . 18 Eyectores de aceite . . . . . . . . . . . . . 40

F

Calibrado del caudal cero . . . . Carrera . . . . . . . . . . . . Cárter de aceite . . . . . . . . Catalizador de oxidación . . . . . Cigüeñal . . . . . . . . . . . . Cilindrada . . . . . . . . . . . Circuito de aceite . . . . . . . . Circuito de refrigeración . . . . . Código Datamatrix . . . . . . . Compensación del juego de válvulas Compresión . . . . . . . . . . Conducción del aire . . . . . . . Convertidor de presión

. . . .

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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23 10 14 34 15 7 38 37 49 17 10 29

Filtro de partículas diésel . . . . . . . . . . . 34

G Gestión térmica . . . . . . . . . . . 8 36 47 ,

Adaptador de comprobación de estanqueidad Adaptador de comprobación de válvulas . . Cable de adaptación de 3 polos . . . . . . Cable de adaptación de 5 polos . . . . . . Contraapoyo . . . . . . . . . . . . . Garra de extracción por percusión . . . . . Herramienta de inserción por tracción del retén radial delantero . . . . . . . . Herramienta de inserción por tracción del retén radial trasero . . . . . . . . . Herramienta de montaje . . . . . . . . Llave tubular . . . . . . . . . . . . . Sujetador . . . . . . . . . . . . . . Suplementos de montaje . . . . . . . .

. . . . . . . . 51 . .

H Herramienta especial

Compuerta reguladora de la presión de sobrealimentación . . . . . . . . . . . . 44 Regulación wastegate . . . . . . . . . . . 44 Corrección del caudal de inyección . . . . . . 23

Corrección del caudal de inyección principal . . . . . . . . . . . . 23 Culata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

,

,

. . 53 . . . . .

. . . . .

q

53 53 50 50 50

I Inyector piezoeléctrico . . . . . . . . . . 21 49 ,

56

51 51 52 52 54 52


Mercedes OM651

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