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NOTA Las informaciones contenidas en la documentación del curso están destinadas exclusivamente a los participantes en este curso de Service Training BMW. Modificaciones/suplementos Modificaciones/suplementos de los datos técnicos deberán tomarse de las respectivas informaciones del "Servicio técnico de postventa". © 2001
BMW AG München, Germany. Prohibida la reimpresión total o parcial, sin previa autorización por escrito de BMW AG, München VS-42 MFP-BRK-M47TU
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Indice Introducción Parte mecánica del motor M47D20TÜ - Datos técnicos - Diagrama de plena carga - Conducción de aire - Gr Grupos au auxiliares y transmisión po por co correa - Alimentación de depresión - Culata - Bloque motor - Sistema de refrigeración - Sistema de lubricación Common Rail de 2ª generación - Introducción - Descripción del funcionamiento - Componentes Equipo eléctrico del motor - Introducción - Sinopsis de la DDE 5.0 M47D20TÜ - Ocupación de clavijas de la DDE 5.0 M47D20TÜ - Componentes - Sensores / actuadores - Sistema de incandescencia Glosario
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Motor M47D20TÜ
Introducción El M47D20TÜ es un perfeccionamiento del M47D20. Sustituye al M47D20 y se montará en los vehículos de la serie 3. El M47D20TÜ dejará de utilizarse en los vehículos de la serie E39. Los objetivos esenciales de desarrollo del M47D20TÜ fueron: - Cumplimentación de los requisitos más estrictos sobre los valores de emisión - Mejora de confort - Mejora de la dinámica de marcha - Reducción del consumo de combustible - Unificación de la construcción del motor M47D20TÜ con la del M57D30
KT-6688
Fig. 1: Vista general del M47TÜ Fecha de implantación 09/2001 09/2001 09/2001 09/2001 09/2001 09/2001
Modelos E46/3 con cambio manual E46/3 con cambio automático E46/4 con cambio manual E46/4 con cambio automático E46/5 con cambio manual E46/5 con cambio automático
-1-
Motor M47D20TÜ
Parte mecánica del motor M47D20TÜ Novedades Cárter del cigüeñal optimizado con respecto al peso • Árboles de compensación en carcasa separada (AGW) • Bomba de aceite abridada a la carcasa de los árboles de compensación • Unión de los árboles de levas de admisión y de escape mediante ruedas frontales de dentado recto • Pistones más resistentes a la presión, con cavidad optimizada de la cabeza del pistón y alojamiento de latón del bulón de pistón • Inyectores de aceite modificados •
Componentes nuevos y modificados Nueva fijación de la tubería existente entre el turbocompresor y el refrigerador del aire de sobrealimentación • Medidor de masa de aire por película térmica con rejilla deflectora delante del elemento de sonda para reducir el ensuciamiento • Sistema de incandescencia •
Modificación en la preparación y dosificación del combustible El M47D20TÜ dispone del sistema Common Rail. Bomba de alta presión CP 3.2 de 1600 bares y válvula reguladora de caudal • Inyectores modificados • Circuito de prealimentación modificado • Concepto de doble ajustador •
-2-
Motor M47D20TÜ
- Datos técnicos Motor
M47D20
M47D20TÜ
Cilindrada efectiva (cm 3)
1950
1995
Carrera/diámetro (mm)
88/84
90/84
Potencia (kW)
100
110
a un número de revoluciones (r.p.m.)
4000
4000
Par motor máx. (Nm)
280
330
a un número de revoluciones (r.p.m.)
1750
1750
Relación de compresión
19:1
17:1
Ø del cojinete de bancada del cigüeñal (mm)
60
60
Ø del cojinete de biela del cigüeñal (mm)
45
45
Ø de válvula de admisión y escape (mm)
25,9
25,9
Peso del motor (kg)
162
172
DDE
DDE 3.0
DDE 5.0
Norma sobre emisión de gases de escape
EU3
EU3 con reserva para la EU4
Indicaciones Fecha de implantación con estándar para gases de escape EU 4 en el 2005 Volumen de modificaciones previsible: - Introducción del filtro de partículas para motor Diesel (09/2002) - Introducción del radiador AGR (versión de cambio manual) - Las modificaciones en la parte básica del motor, el sistema de inyección y las aplicaciones DDE no estaban todavía definidas con más precisión al cierre de redacción M47D20UL (nivel de potencia inferior) - Reducción del par motor a 240 Nm - Reducción de potencia a 85 kW La reducción del par de motor y de la potencia se ha obtenido mediante una limitación del caudal de combustible. Los datos de aplicación del dispositivo de mando de la bomba del VP44 han sido modificados de forma que, en combinación con los inyectores modificados, exista un menor caudal de paso de combustible. El motor básico se corresponde con el M47D20. El M47D20UL se introducirá a partir de 09/2001 en las series E46/3 y E46/4 (sólo en la versión con cambio manual). -3-
Motor M47D20TÜ
- Diagrama de plena carga ) W k ( a i c n e t o P
0 2 D 7 4 M r ) o . t o m . m p . r r a ( P
s e n o i c u l o v e r e d o r e m ú N
0 2 D 7 4 M a i c n e t o P
Ü T Ü T 0 0 2 2 D D 7 7 4 M 4 M r o a t i c o n m e t r a o P P
) m N ( r o t o m r a P KT-8104
Fig. 2: Curva de verificación de modelos M47D20TÜ en comparación con el M47D20
-4-
Motor M47D20TÜ
- Conducción de aire El silenciador de admisión va integrado en la tapa de la culata. El filtro de aire es una versión de cartucho oval, igual que en el M47. Sistema de admisión El M47D20TÜ posee un sistema de admisión de plástico, en el cual va montada una chapaleta de turbulencia adicional en cada canal tangencial. Este sistema se introdujo por primera vez en el M57 Euro 3. 3
2
4
1
Fig. 3: Módulo de admisión M47D20TÜ Índice
Explicación
KT-6784
Índice
Explicación
1
Chapaletas de turbulencia
3
Electroválvula de conmutación
2
Varillaje
4
Depresor
La DDE activa una electroválvula de conmutación (EUV) en función del número de revoluciones. La depresión actúa sobre un depresor y con ello sobre un varillaje, el cual mueve las chapaletas de turbulencia.
-5-
Motor M47D20TÜ
En la gama de revoluciones inferior están cerradas las chapaletas de turbulencia del canal tangencial (canal de llenado), de forma que el aire accede a la cámara de combustión exclusivamente a través del canal de turbulencia. Esto origina una mayor turbulencia del aire en la gama de revoluciones inferior. Los valores de emisión se reducen de forma considerable gracias a una formación más homogénea de la mezcla. Tubería del aire de sobrealimentación La tubería del aire de sobrealimentación existente entre el turbocompresor por gases de escape y el refrigerador del aire de sobrealimentación va provista de una nueva fijación, la cual garantiza un montaje más rápido y seguro.
Fig. 4: Nueva fijación en el turbocompresor por gases de escape
-6-
KT-6783
Motor M47D20TÜ
Turbocompresor por gases de escape / refrigerador del aire de sobrealimentación Debido al incremento de la presión de sobrealimentación de aprox. 1,4 bares y al mayor grado de llenado resultante de éste ha podido reducirse la relación de compresión a 17:1.
n [r.p.m.]
M47D20TÜ
M47D20 KT-8247
Fig. 5: Comparación de la presión de sobrealimentación del M47D20 con la del M47D20TÜ
Se obtiene como ventaja una marcha de motor más suave en la gama inferior/media de revoluciones. Espacio para notas: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ -7-
Motor M47D20TÜ
Purga de gases del cárter del cigüeñal Espacio para notas: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Recirculación de gases de escape El radiador AGR, modificado ópticamente, se utiliza tanto en los vehículos con cambio automático (estándar de gases de escape Euro 3) como en los vehículos con cambio manual (preparación para Euro 4). Modelo
Estándar de gases de escape
Con radiador AGR
E46 con cambio manual
Euro 3
E46 con cambio automático
Euro 3
X
E46 con cambio manual
Euro 4*
X*
E46 con cambio automático
Euro 4*
X*
Sin radiador AGR X
Ambos sistemas de recirculación de gases de escape, con y sin radiador AGR, disponen de un elemento de desacoplamiento, el cual reduce considerablemente las vibraciones propias y con ello el nivel sonoro de las tuberías de alimentación AGR. *= fecha de implantación todavía no conocida a cierre de la redacción
-8-
Motor M47D20TÜ
3 2
1
KT-6789
Fig. 6: Recirculación de gases de escape con radiador AGR Índice
Explicación
1
Radiador AGR
2
Tubo ondulado
Índice 3
Explicación Elemento de desacoplamiento
Espacio para notas: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
-9-
Motor M47D20TÜ
- Grupos auxiliares y transmisión por correa Transmisión por correa / correa El accionamiento de los grupos auxiliares se efectúa mediante una correa EPDM de 6 ranuras, la cual ya se introdujo en la serie M57 sustituyendo a la correa poli-V. La base de la correa EPDM consiste en una unión de etileno, propileno, terpolímero y caucho. Las correas EPDM se diferencian ópticamente de las correas poli-V por un flocado de plástico en el lado interior de la correa. La superficie de rodadura de la correa EPDM recibe un flocado de materia plástica de fibra de aramida ya durante el proceso de vulcanización. Se distingue por las siguientes ventajas: -
Vida útil considerablemente mayor. Transmisión de potencia mejorada a los grupos auxiliares. Comportamiento acústico mejorado. Tendencia considerablemente menor a generar chirridos durante la puesta en marcha y la parada del motor.
- 10 -
Motor M47D20TÜ
Elemento antivibración El elemento antivibración ha sido concebido como antivibrador simple con polea de correa desacoplada. El peso ha podido reducirse de 3,3 kg a 2,7 kg mediante la utilización de aluminio. Alternador - Alternador compacto 14 V 95/150 A - Perno de conexión de cable "B+" prolongado y más seguro contra la torsión (alojamiento adicional de la conexión EDH) Compresor del acondicionador de aire En el M47D20TÜ se introduce asimismo el compresor del acondicionador de aire de potencia regulada. El compresor es accionado mediante una correa EPDM a través del segundo plano de correa. Motor de arranque Motor de arranque con reductor de 1,8 kW
- 11 -
Motor M47D20TÜ
- Alimentación de depresión La depresión para VNT, AGR, chapaletas de turbulencia y rejilla del radiador se toma de la tubería de vacío existente entre la bomba de vacío y el servofreno mediante una pieza distribuidora (4 empalmes). Bomba de vacío La bomba de vacío va abridada en la parte delantera de la culata. Debido al dentado de la rueda frontal de los árboles de levas y a la modificación del sentido de giro del árbol de levas de escape originado por el mismo se ha debido desarrollar una nueva bomba de vacío. Esta bomba de vacío es accionada mediante un acoplamiento de garras fijado al árbol de levas de escape. Es de mayor tamaño y posee un caudal de suministro superior. Funcionamiento La depresión oscila en un margen de presión de 0,5 a 0,9 bares. La dosificación de la depresión para los componentes VNT y AGR se efectúa mediante un convertidor de presión electroneumático (EPDW) para cada uno, los cuales son activados modulados en la duración de impulso por la DDE 5.0. La rejilla del radiador (sólo en la versión con cambio manual) es sometida a depresión constante en función de la temperatura del motor, las chapaletas de turbulencia en función del número de revoluciones mediante una válvula electromagnética para cada una. En la versión con cambio automático está vacante el cuarto empalme de la pieza distribuidora, y está cerrado con un tapón obturador.
1
2
4
3
KT-6798
Fig. 7: Pieza distribuidora del M47D20TÜ en versión con cambio manual Índice
Explicación
Índice
Explicación
1
VNT Ø 0,8 mm
3
Chapaletas de turbulencia Ø 0,8 mm
2
AGR Ø 0,8 mm
4
Rejilla del radiador Ø 0,5 mm - 12 -
Motor M47D20TÜ
- Culata Modificaciones con respecto al M47D20 • • •
Alojamiento del conducto común Rail Adaptación al accionamiento por cadena modificado Brida de la bomba de vacío de mayor tamaño 2
3
4
5
6 1
2
8
7
KT-6810
Fig. 8: Culata Índice 1 2 3 4
Explicación Cadena Simplex Acoplamiento de garras (accionamiento de la bomba de vacío) Rueda frontal del árbol de levas de escape Alojamiento para inyectores
Índice
Explicación
5 6
Árbol de levas de escape Árbol de levas de admisión
7
Marca del árbol de levas de admisión del cilindro posición 1 Rueda frontal del árbol de levas de admisión
8
- 13 -
Motor M47D20TÜ
Mecanismo de válvulas El mecanismo de válvulas comprende los árboles de levas de admisión y de escape, los balancines flotantes de rodillo, las válvulas y los muelles. • • •
•
•
• • •
Árbol de levas Fundición de colado en coquilla Árboles de levas de admisión y de escape en fundición hueca Radio de leva negativo Balancín flotante de rodillo Balancín flotante de rodillo con un elemento de compensación hidráulica de juego de válvula por cada válvula (pieza común con el M47D20) Alojamiento del elemento de compensación hidráulica de juego de válvula Válvulas y muelles Pieza común con el M47D20 Válvulas de admisión y escape idénticas Platillo de muelle inferior con estanqueizado del vástago de válvula integrado
Fig. 9: Mecanismo de válvulas del M47D20TÜ - 14 -
KT-2617
Motor M47D20TÜ
Accionamiento por cadena
KT-8137
Fig. 10: Accionamiento por cadena del M47D20TÜ Índice 1
Explicación
Índice
4 5
Rueda de cadena del árbol de levas de admisión Riel de guía secundario Rueda de cadena de la bomba Common Rail Cadena primaria Riel de guía primario
6
Inyector de aceite
13
7
Piñon del cigüeñal
14
2 3
Explicación
8
Riel tensor primario
9 10
Tensor de cadena hidráulico Riel tensor secundario
11 12
Acoplamiento de garras Rueda frontal del árbol de levas de escape Rueda frontal del árbol de levas de admisión Cadena secundaria
- 15 -
Motor M47D20TÜ
Estructura El accionamiento por cadena del M47TÜ está dividido en dos partes. La parte inferior del accionamiento por cadena consiste en la rueda de cadena del cigüeñal, los rieles tensores y de guía primarios, la cadena primaria y la corona dentada posterior de la rueda de cadena de la bomba Common Rail. La parte superior consiste en la corona dentada delantera de la rueda de cadena de la bomba Common Rail, los rieles tensor y de guía secundarios, la rueda de cadena del árbol de levas de admisión y las ruedas frontales de los árboles de levas. La rueda de cadena del cigüeñal acciona la rueda de cadena de dos piezas de la bomba Common Rail mediante la cadena Simplex con una relación de desmultiplicación de 1:1,2. La parte delantera menor de la rueda de cadena de la bomba Common Rail acciona la rueda de cadena del árbol de levas de admisión mediante la cadena secundaria. La lubricación del accionamiento por cadena se efectúa mediante un inyector de aceite en la zona de la cadena primaria. El tensor de cadena hidráulico actúa respectivamente con un émbolo en los rieles primarios y secundarios. Los dos émbolos trabajan hidráulicamente independientemente uno del otro, estando equipado el émbolo del riel secundario con una válvula de retención. El árbol de levas de escape se acciona mediante las ruedas frontales. El dentado de la rueda frontal optimizado garantiza un accionamiento silencioso del árbol de levas de escape. Espacio para notas: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ - 16 -
Motor M47D20TÜ
- Bloque motor Cárter del cigüeñal El cárter del cigüeñal es un nuevo desarrollo, optimizado desde el punto de vista del peso. Además de algunas modificaciones realizadas en la geometría del cárter del cigüeñal, se ha suprimido la cubierta de refuerzo. De dicha función se hace cargo la carcasa de los árboles de compensación. Cigüeñal y cojinetes En el M47D20TÜ se utiliza un nuevo cigüeñal (42CrMo4, forjado). Las características diferenciadoras principales con respecto al M47D20 son: • •
•
La ampliación de la carrera, de 88 a 90 mm La rueda dentada integrada para el accionamiento de la bomba de aceite / AGW Cojinete axial en versión de cojinete montado con varias piezas
Espacio para notas: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
- 17 -
Motor M47D20TÜ
Biela • • • • •
Biela estándar (no craqueada) Incremento de la distancia entre centros de 135 a 136 mm Cojinetes craqueados en el lado de presión de la biela Material del cojinete: Glyco 81 Cojinete de reparación: +0,25 y +0,5 mm
Espacio para notas: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
- 18 -
Motor M47D20TÜ
Pistones La altura total ha sido reducida, al igual que el nervio cortafuegos. Los bulones de pistón van alojados en un casquillo de bronce, con objeto de poder soportar la carga específica más elevada, de 165 a 180 bares, generada por la mayor presión de encendido. La forma de las cavidades de la cabeza de los pistones depende del proceso de inyección. Debido a la técnica Common Rail, y no en último término a la modificación de los requisitos de potencia y gases de escape, se han adaptado las cavidades de la cabeza de los pistones. Son más pequeñas y se distinguen por un transcurso más plano de los cantos.
M47D20TÜ
M47D20
KT-6795
Fig. 11: Comparación entre los pistones del M47D20TÜ y del M47D20
Cárter de aceite El cárter del aceite antirresonante de fundición a presión de aleación ligera y el transmisor del nivel de aceite térmico integrado han sido adaptados a la necesidad de espacio de la carcasa de los árboles de compensación.
- 19 -
Motor M47D20TÜ
Árboles de compensación / carcasa de los árboles de compensación En los motores de 4 cilindros en línea, la compensación contrapuesta de las fuerzas de inercia de 2º orden (en sentido vertical) constituyó una fijación de objetivos esencial en el desarrollo del motor. Las masas oscilantes originan fuerzas variables periódicamente, las cuales se advierten en el vehículo en forma de marcha de motor brusca o irregular. irregular. La compensación de las fuerzas de inercia se obtiene mediante dos árboles de compensación de giro contrapuesto a doble número de revoluciones que el cigüeñal (compensación Lanchester). Lanchester). Para sobrepasar también en el futuro las expectativas de los clientes en lo relativo a la suavidad de marcha y al confort, el M47D20TÜ va equipado con dos árboles de compensación de giro contrapuesto. La rueda dentada del cigüeñal impulsa la rueda dentada de la bomba de aceite. La rueda dentada de la bomba de aceite acciona la rueda motriz de los árboles de compensación.
Fig. 12: 12: Carcasa de los árboles de compensación (vista desde arriba) Índice
Explicación
Índice
1
Carcasa de los árboles de compensación
4
2 3
Rueda dentada de la bomba de aceite Rued Rueda a dent dentad ada a del del cigü cigüeñ eñal al (acc (accio iona nami mien ento to))
5
- 20 -
KT-7069
Explicación Rueda dentada de accionamiento de los árboles de compensación Bomba de aceite
Motor M47D20TÜ
La carcasa de los árboles de compensación suple además la función de la cubierta de refuerzo refuerzo montada en el M47D20. 3 2
4
1 Fig. 13: 13: Vista de la carcasa AGW desde la parte superior Índice 1 2
Explicación Rueda dentada Carcasa de los árboles de compensación
Índice 3 4
KT-6967
Explicación Árboles de compensación Separador de espuma
Indicación para el Servicio Postventa: En caso de reparación deberá prestarse atención especial a lo siguiente: - El posicion posicionamien amiento to de los árboles árboles de compens compensación ación respecto respecto al cigüeñal: La posición correcta de cigüeñal con respecto a los árboles de compensación se determina con un mandril (véase la figura "Enclavamiento de la carcasa de los árboles de compensación"). - La posición posición de la rueda rueda dentad dentada a de la bomba de aceite aceite (véase (véase el apartado "Indicación para el montaje de la carcasa ca rcasa de los árboles de compensación"). - El correcto correcto orden orden de apriet apriete e y pares pares de apriete apriete de la bomba bomba de de aceite (véase el apartado "Indicación para el montaje de la carcasa de los árboles de compensación").
- 21 -
Motor M47D20TÜ
Indicación para el montaje de la carcasa de los árboles de compensación
KT-6969
Fig. 14: Enclavamiento Enclavamiento de la carcasa de los árboles de compensación
KT-6973
A
Fig. 15: Orden de apriete de la bomba de aceite Índice 1-4 A
Explicación Orde Orden n de apri apriet ete e de la bomb bomba a de ace aceite ite Revest vestim imie ient nto o par para a el el mon monta taje je de la rued rueda a de de la la bom bomba ba de acei aceite te - 22 -
Motor M47D20TÜ
Tapa de cierre / anillo obturador radial En la tapa de cierre se encuentra el alojamiento del transmisor de posición de cigüeñal y de la rueda generatriz de impulsos. El anillo obturador radial va integrado en la tapa de cierre, de forma que en caso de reparación debe sustituirse la tapa de cierre completa. 2
3
1
KT-6793
KT-8368
Fig. 16: Tapa de cierre con transmisor del cigüeñal integrado
Índice 1 2
Explicación Sensor Hall Conector de enchufe
Índice 3
Explicación Rueda generatriz de impulsos
Apoyo de motor Construcción idéntica a la del M47D20 Volante de inercia • •
Cambio manual: volante de dos masas Cambio automático: volante de chapa con placa flexible integrada (volante compuesto)
Embrague En este motor se utiliza asimismo el embrague SAC ya conocido de otros modelos.
- 23 -
Motor M47D20TÜ
- Sistema de refrigeración Circuito de refrigeración El circuito de refrigeración y el calentador de paso eléctrico (EDH) se ha tomado en su mayor parte de la serie M57. La divergencia con la serie M57 consiste en que el flujo de retorno de líquido refrigerante del intercambiador de calor de la calefacción ya no accede al depósito de compensación, sino a la afluencia hacia la bomba de agua. Una bomba adicional de agua eléctrica garantiza una circulación óptima a través del intercambiador de calor de la calefacción.
KT-6892
Fig. 17: Circuito de refrigeración de la versión con cambio automático Índice 1 2 3 4 5 6 7
Explicación Intercambiador de calor de agua-aceite Bomba adicional eléctrica
Índice 8 9
Válvula del agua sólo para el SA IHKR y IHKA Bomba de agua
10
Intercambiador de calor de la calefacción Calentador de paso eléctrico (EDH) Depósito de compensación
12
11
13
- 24 -
Explicación Termostato doble para la recirculación de gases de escape Refrigerador de recirculación de gases de escape Termostato principal Termostato para el radiador del aceite del cambio automático Radiador del aceite del cambio automático Radiador de agua
Motor M47D20TÜ
KT-6893
Fig. 18: Circuito de refrigeración de vehículos con cambio manual Índice 1 2 3 4 5 6 7
Explicación Intercambiador de calor de agua-aceite Bomba adicional eléctrica Válvula del agua sólo para el SA IHKR y IHKA Bomba de agua Intercambiador de calor de la calefacción Calentador de paso eléctrico (EDH) Depósito de compensación con rebose
Índice 10 13
Explicación Termostato principal Radiador de agua
Indicación: Los vehículos con cambio manual y el estándar de gases de escape EU4 se equiparán además con un radiador refrigerador de recirculación de gases de escape.
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Motor M47D20TÜ
- Sistema de lubricación Circuito de aceite
KT-8241
Fig. 19: Circuito de aceite completo Índice
Explicación
Índice
Explicación
1
Punto de apoyo del árbol de levas
7
Canal de aceite para la regulación de nivel de presión de aceite
2
Elemento de compensación hidráulica de juego de válvula
8
Bomba de aceite
3
Canales de subida de aceite
9
Canal de retorno de aceite
4
Inyector de aceite
10
Sensor de presión de aceite
5
Punto de apoyo del cigüeñal
11
Cartucho del filtro de aceite
6
Punto de apoyo de los AGW
12
Inyector de aceite del accionamiento por cadena
- 26 -
Motor M47D20TÜ
Bomba de aceite / regulación de presión de aceite La bomba de aceite, en versión de bomba con rotor interior, va fijada a la unidad de árboles de compensación. La bomba de aceite va accionada mediante la rueda dentada del cigüeñal. La regulación de presión se efectúa mediante una válvula reguladora de presión integrada. Filtro de aceite La cazoleta del filtro de aceite con intercambiador de calor de agua-aceite integrado (ÖWWT) va montada directamente en el bloque motor. Refrigeración del aceite El ÖWWT va unido tanto al circuito de aceite como al circuito de agua del motor. Con ello se consigue que el aceite de motor se caliente más rápidamente con el motor frío, y que estando caliente el motor se refrigere el aceite de motor mediante el líquido refrigerante. Esta medida contribuye tanto al acortamiento de fase de calentamiento como al incremento de la vida útil del aceite de motor. Sensor de presión de aceite Construcción idéntica a la del M47D20 Datos técnicos - 1000 r.p.m. ≈ 1,5 bares - 4000 r.p.m. ≈ 4,2 bares - Presión de servicio máx.: 4,7 bares - Temperatura del aceite: de -40 ºC a +150 ºC - Cantidad de llenado de aceite: 6,0 litros - Especificación del aceite: ACEA A3 B3 - Paso del filtro: 37 litros a máx. presión de aceite y temperatura del aceite
- 27 -
Motor M47D20TÜ
Inyectores de aceite
KT-8240
Fig. 20: Alimentación de aceite de los inyectores de aceite Índice
Explicación
Índice
Explicación
1
Aceite del tubo de admisión
4
Afluencia de aceite AGW
2
Aceite filtrado y refrigerado
5
Válvula reguladora de presión (inyectores de aceite)
3
Puntos de apoyo del cigüeñal
6
Inyectores de aceite
La alimentación de aceite para los inyectores de aceite se efectúa mediante la válvula reguladora de presión integrada en la carcasa AGW. La válvula reguladora de presión abre a una presión de 1,3 bares y deja accesible con ello el canal de aceite hacia los inyectores de aceite. Los inyectores de aceite están adaptados a las especificaciones constructivas del cárter del cigüeñal. Espacio para notas: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
- 28 -
Motor M47D20TÜ
Common Rail de 2ª generación - Introducción El sistema Common Rail de segunda generación del M47D20TÜ es un perfeccionamiento del sistema Common Rail ya conocido de Bosch, utilizado ya en los vehículos M57 y M67. Como objetivos esenciales del desarrollo pueden citarse los siguientes puntos: Incremento de la presión nominal a 1600 bares ➡ Incremento de la potencia específica con reducción simultánea de las emisiones contaminantes Reducción de la presión mínima ➡ Mejora de la acústica Concepto de 2 ajustadores ➡ Supresión de la refrigeración del combustible Reducción del caudal de preinyección ➡ Reducción de las emisiones contaminantes y acústica mejorada Reducción de las tolerancias en el sistema de inyección ➡ Reducción de las emisiones contaminantes y acústica mejorada
KT-7076
Fig. 21: Sinopsis del sistema Common Rail de 2ª generación
- 29 -
Motor M47D20TÜ
- Descripción del funcionamiento Historia En el sistema Common Rail de primera generación se regula la presión Rail mediante una válvula reguladora de presión en la bomba de alta presión. La CP suministra el volumen de combustible máximo independientemente de los diferentes estados de servicio. El combustible se calienta debido a la elevada presión, generada por el suministro máximo permanente. Mediante un intercambiador de calor, montado en la parte del retorno, el combustible disipa la energía anteriormente aportada en forma de calor. Concepto de doble ajustador El concepto de doble ajustador está basado en una regulación del caudal del combustible delante de la CP 3.2 y una regulación de la presión del combustible detrás, en el conducto común Rail. La presión en el conducto común Rail es regulada mediante la válvula reguladora de presión sólo durante el proceso de arranque y a una temperatura del líquido refrigerante inferior a 19 ºC. No se efectúa una regulación del caudal del combustible. En todos los otros márgenes de servicio se efectúa una regulación del caudal del combustible mediante la válvula reguladora de caudal de la bomba de alta presión. La regulación de presión mediante la válvula reguladora de presión no está activada. La válvula reguladora de caudal en el lado de aspiración de la CP 3.2 es activada por el dispositivo de mando de la DDE. La válvula reguladora de caudal regula el caudal de suministro de la bomba de forma que sólo se suministra el volumen de combustible necesario a la CP 3.2. Esto origina un menor volumen excedente de combustible, y con ello un calentamiento considerablemente menor del sistema de combustible. Mediante la regulación de caudal se obtiene un sinnúmero de ventajas: ➡ Menores costes de fabricación mediante la supresión del refrigerador de combustible ➡ Ventajas de efectividad y consumo gracias al menor consumo de potencia de la bomba Common Rail ➡ Combustión óptima con menores emisiones brutas de gases El concepto de doble ajustador garantiza así una alimentación óptima de combustible en todos los estados de servicio. - 30 -
Motor M47D20TÜ
1 6 3 8 T K
5
Fig. 22: Recorrido del combustible en el M47D20TÜ
- 31 -
Motor M47D20TÜ
Índice
Explicación
Índice
Explicación
1
Bomba de alta presión
13
Sensor de temperatura del líquido refrigerante
2
Válvula reguladora de caudal
14
Activación VNT
3
Sensor de presión del conducto común Rail
15
Mariposa de estrangulación de retorno
4
Válvula reguladora de presión
16
Transmisor de posición del KW
5
Acumulador de alta presión
17
EPDW para AGR
6
Inyector
18
Distribuidor de depresión
7
Transmisor del árbol de levas
19
Acumulador de depresión
8
HFM
20
Depósito de combustible
9
Filtro de combustible
21
Bomba eléctrica de combustible
10
Sensor de presión de carga
22
Batería
11
Bomba de alimentación adicional
23
Módulo del pedal acelerador
12
Válvula bimetálica
- 32 -
Motor M47D20TÜ
- Componentes Bomba de alta presión CP 3.2 La bomba de alta presión es el punto de intersección entre las partes de baja y alta presión. Cumple la tarea de aportar suficiente combustible con la suficiente presión en todos los estados de servicio y a lo largo de toda la vida útil del vehículo. Esto incluye la aportación de una reserva de combustible, necesaria para un rápido proceso de arranque y un súbito incremento de presión en el conducto común Rail. El concepto de bomba se corresponde con el del M67.
KT-8365
KT-8362
Fig. 23: Bomba Common Rail (regulada en volumen)
Novedades en la bomba de alta presión: Presión nominal 1600 bares • Mayor exactitud • Estanqueizado optimizado •
Espacio para notas: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
- 33 -
Motor M47D20TÜ
Acumulador de alta presión de combustible (conducto común Rail) El acumulador de alta presión de combustible (conducto común Rail) va fijado en la culata. En el conducto común Rail se encuentra el sensor de presión del conducto común Rail y la válvula reguladora de presión. El conducto común Rail ha sido adaptado a las mayores exigencias de presión.
KT-7505
Fig. 24: Acumulador de alta presión de combustible
- 34 -
Motor M47D20TÜ
Sensor de presión del conducto común Rail El sensor de presión del conducto común Rail se encuentra en el M47D20TÜ en la parte delantera, en el conducto común Rail. Mide la presión actual en el conducto común Rail con elevada exactitud y • en el más breve tiempo •
y suministra una señal de tensión en función de la presión existente al dispositivo de mando DDE.
KT-7507
Fig. 25: Sensor de presión del conducto común Rail
El sensor de presión del conducto común Rail, al igual que la válvula reguladora de presión, ha sido adaptado a las exigencias del sistema Common Rail de segunda generación y se distingue por las siguientes cualidades: Resistente a una presión de hasta 1600 bares • Elevada exactitud • Estanqueizado optimizado •
- 35 -
Motor M47D20TÜ
Válvula reguladora de presión La válvula reguladora de presión se encuentra en el M47D20TÜ en la parte trasera del conducto común Rail.
KT-7503
Fig. 26: Válvula reguladora de presión
La válvula reguladora de presión cumple la tarea de regular la presión en el conducto común Rail durante el puesta en marcha del motor y a temperaturas del líquido refrigerante inferiores a 19 ºC. La activación se efectúa mediante el dispositivo de mando DDE. La válvula reguladora de presión se ha adaptado a las mayores relaciones de presión y se distingue por las siguientes cualidades: Resistencia a una presión de hasta 1600 bares • Elevada exactitud • Estanqueizado optimizado •
- 36 -
Motor M47D20TÜ
Inyector Los inyectores han sido adaptados a las mayores exigencias del sistema Common Rail de segunda generación. El principio de funcionamiento permanece igual. 10 9 8 7
1
6
5
3
4
2 KT-7501
Fig. 27: Inyector Índice
Explicación
Índice
1 2 3 4
Retorno de combustible Afluencia de combustible Bola de la válvula Canal de afluencia hacia el inyector
6 7 8 9
5
Aguja del inyector
10
Explicación Carcasa Émbolo de mando de la válvula Cámara de mando de la válvula Unidad de activación (válvula electromagnética de 2 vías y 2 posiciones) Conexión eléctrica
Datos técnicos Duración de apertura y cierre del inducido:
200-250 µs
Corriente de atracción:
20 A máx. 450 µs
Corriente de mantenimiento:
12 A máx. 4000 µs
Periodo más breve entre accionamientos:
0,8 ms (anteriormente: 1,8 ms)
Margen de presión:
250 a 1600 bares (arranque a partir de 120)
- 37 -
Motor M47D20TÜ
Novedades en los inyectores: Grupo de electroimán y de válvula modificados • Resistente a una presión de hasta 1600 bares • Microinyector de agujero ciego •
¿Por qué puede obtenerse una presión más elevada con los nuevos inyectores? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ _______________________________________________________________ ¿Por qué son menores las tolerancias del caudal inyectado? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ¿Por qué han podido reducirse los intervalos de inyección? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ¿Por qué son posibles las inyecciones múltiples? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
- 38 -
Motor M47D20TÜ
KT-7849
Fig. 28: Comparación entre el miniinyector y el microinyector de agujero ciego
Microinyector de agujero ciego Utilizando el microinyector de agujero ciego se reduce la proporción de hidrocarburos en los gases de escape en comparación con el miniinyector de agujero ciego en aprox. un 30%. Cualidades: Paso máximo de 450 cm3 • 6 orificios / taladros •
- 39 -
Motor M47D20TÜ
Equipo eléctrico del motor - Introducción La Electrónica Digital Diesel del M47D20TÜ es comparable con la DDE 4.0/4.1 del M57/M67. Se ha montado la nueva DDE 5.0 debido a que en el M47D20TÜ va montado un sistema Common Rail de segunda generación. En esta documentación se describen únicamente las modificaciones con respecto a la DDE 4.0/4.1. Las informaciones idénticas a las de la DDE 4.0/4.1 se describen en la documentación Motor Diesel DI DDE 4.0/4.1. El sistema de precalentamiento y la activación del sistema de inyección Common Rail constituyen los elementos más sobresalientes de la DDE 5.0. El conector del dispositivo de mando va dispuesto modularmente y dispone de 2 módulos de conectores con 154 clavijas en conjunto.
KT-7997
Fig. 29: Dispositivo de mando DDE 5.0
- 40 -
Motor M47D20TÜ
- Sinopsis de la DDE 5.0 M47D20TÜ
KT-8237
Fig. 30: Esquema de bloques DDE 5.0
- 41 -
Motor M47D20TÜ
- Ocupación de clavijas de la DDE 5.0 M47D20TÜ Núm. de clavija
Ocupación
Abreviatura
Explicación
1-01
Vacante
---
---
1-02
Vacante
---
---
1-03
Ocupado
I3
Inyector 3
1-04
Vacante
---
---
1-05
Vacante
---
---
1-06
Ocupado
NTC
Sonda térmica del aire de sobrealimentación
1-07
Ocupado
NTC
Sonda térmica del líquido refrigerante
1-08
Vacante
---
---
1-09
Vacante
---
---
1-10
Ocupado
MÖ
Interruptor de presión de aceite
1-11
Vacante
---
---
1-12
Vacante
---
---
1-13
Ocupado
G
Señal del alternador "borne 61"
1-14
Ocupado
NWG
Transmisor del árbol de levas "Masa"
1-15
Ocupado
KWG
Transmisor del cigüeñal "Masa"
1-16
Vacante
---
1-17
Vacante
---
1-18
Vacante
---
1-19
Ocupado
1-20
Vacante
---
1-21
Vacante
---
1-22
Ocupado
1-23
Vacante
Control de chapaletas de aire de escape
1-24
Vacante
---
1-25
Vacante
---
1-26
Vacante
---
1-27
Ocupado
1-28
Vacante
---
1-29
Vacante
---
1-30
Ocupado
RDS
Sensor de presión del conducto común Rail Ualim
1-31
Ocupado
HFM
Medidor de masa de aire por película térmica Ualim
1-32
Ocupado
LD
Sensor de presión de sobrealimentación Ualim
1-33
Vacante
---
---
1-34
Vacante
---
---
1-35
Vacante
---
---
1-36
Vacante
---
---
1-37
Ocupado
1-38
Vacante
---
---
1-39
Ocupado
KWG
Transmisor del cigüeñal
A1
TXD2
I3
Interruptor borne 15 "Entrada"
Puente de diagnóstico "Cambio automático"
Inyector 3
Entrada de señal de carga del alternador
- 42 -
Motor M47D20TÜ
Núm. de clavija
Ocupación
Abreviatura
Explicación
1-40
Vacante
---
---
1-40
Vacante
---
---
1-42
Vacante
---
---
1-43
Vacante
---
---
1-44
Ocupado
K1
Relé principal "Masa"
1-45
Vacante
---
---
1-46
Vacante
---
---
1-47
Vacante
---
---
1-48
Vacante
---
---
1-49
Ocupado
I1
Inyector 1
1-50
Ocupado
I4
Inyector 4
1-51
Ocupado
I2
Inyector 2
1-52
Vacante
---
---
1-53
Vacante
---
---
1-54
Ocupado
LD
Sensor de presión de sobrealimentación
1-55
Ocupado
HFM
Medidor de masa de aire por película térmica
1-56
Ocupado
RDS
Sensor de presión del conducto común Rail
1-57
Ocupado
HFM
Sonda térmica de aire de admisión
1-58
Vacante
---
---
1-59
Vacante
---
---
1-60
Vacante
---
---
1-61
Vacante
---
---
1-62
Ocupado
NWG
Transmisor del árbol de levas
1-63
Vacante
---
---
1-64
Ocupado
I4
Inyector 4
1-65
Ocupado
Resistencia terminal CAN
1-66
Ocupado
Resistencia terminal CAN
1-67
Ocupado
CAN low / power train
1-68
Ocupado
Interfaz del dispositivo de mando hacia GSG
1-69
Vacante
---
---
1-70
Ocupado
GSG
Dispositivo de mando de incandescencia "Masa"
1-71
Ocupado
MRV
Válvula reguladora de caudal (CP3)
1-72
Ocupado
DRV
Válvula reguladora de presión del conducto común Rail
1-73
Ocupado
I1
Inyector 1
1-74
Vacante
---
---
1-75
Ocupado
I2
Inyector 2
1-76
Vacante
---
---
1-77
Vacante
---
---
1-78
Ocupado
RDS
Sensor de presión del conducto común Rail
1-79
Ocupado
HFM
Medidor de masa de aire por película térmica "Masa" - 43 -
Motor M47D20TÜ
Núm. de clavija
Ocupación
Abreviatura
Explicación
1-80
Ocupado
LD
Sensor de presión de sobrealimentación "Masa"
1-81
Vacante
---
---
1-82
Ocupado
NTC
Sonda térmica del líquido refrigerante
1-83
Ocupado
NTC
Sonda térmica del aire de sobrealimentación
1-84
Vacante
---
---
1-85
Vacante
---
---
1-86
Ocupado
TÖNS
Transmisor del nivel de aceite
1-87
Ocupado
KWG
Transmisor del cigüeñal
1-88
Vacante
---
---
1-89
Ocupado
Resistencia terminal CAN
1-90
Ocupado
Resistencia terminal CAN
1-91
Ocupado
CAN high / power train
1-92
Vacante
---
---
1-93
Ocupado
VNT
Ajustador VNT
1-94
Ocupado
AGR
Recirculación de gases de escape
1-95
Ocupado
DKS
Ajustador de chapaleta de turbulencia
1-96
Vacante
---
---
Núm. de clavija
Ocupación
Abreviatura
Explicación
2-01
Ocupado
Positivo de la batería
2-02
Ocupado
Negativo de la batería
2-03
Ocupado
Positivo de batería a través de relé principal
2-04
Ocupado
Negativo de la batería
2-05
Ocupado
Positivo de batería a través de relé principal
2-06
Ocupado
Negativo de la batería
2-07
Ocupado
A1
Interruptor borne 15 / "Entrada"
2-08
Ocupado
TXD 2
Diagnóstico
2-09
Vacante
---
---
2-10
Ocupado
EWS 3
Protección eléctrica contra arranque arbitrario
2-11
Vacante
---
---
2-12
Ocupado
IHR/IHKA
Solicitud del calefacción independiente
2-13
Vacante
---
---
2-14
Vacante
---
---
2-15
Vacante
---
---
2-16
Vacante
---
---
2-17
Vacante
---
---
2-18
Vacante
---
---
2-19
Vacante
---
---
2-20
Vacante
---
--- 44 -
Motor M47D20TÜ
Núm. de clavija
Ocupación
Abreviatura
Explicación
2-21
Vacante
---
---
2-22
Vacante
---
---
2-23
Ocupado
S2
Interruptor de test de las luces de freno
2-24
Vacante
---
---
2-25
Vacante
---
---
2-26
Vacante
---
---
2-27
Vacante
---
---
2-28
Vacante
---
---
2-29
Ocupado
FPM
Módulo del pedal acelerador
2-30
Ocupado
FPM
Módulo del pedal acelerador
2-31
Vacante
---
---
2-32
Ocupado
K2
Bomba eléctrica de combustible
2-33
Ocupado
2-34
Vacante
---
---
2-35
Vacante
---
---
2-36
Ocupado
S2
Conmutador de luz de freno
2-37
Ocupado
MFL
Volante multifuncional
2-38
Vacante
---
---
2-39
Ocupado
FPM
Módulo del pedal acelerador
2-40
Ocupado
L
Mando del ventilador del motor
2-41
Vacante
---
---
2-42
Vacante
---
---
2-43
Ocupado
FPM
Módulo del pedal acelerador
2-44
Ocupado
EDH
Activación de la calefacción independiente
2-45
Ocupado
Salida de la lámpara de presión de aceite
2-46
Ocupado
CAN high / power train
2-47
Vacante
---
---
2-48
Vacante
---
---
2-49
Vacante
---
---
2-50
Ocupado
S1
Interruptor del embrague
2-51
Vacante
---
---
2-52
Ocupado
FPM
Módulo del pedal acelerador
2-53
Ocupado
DIAG
Caja de enchufe de diagnóstico / señal TD
2-54
Vacante
---
---
2-55
Vacante
---
---
2-56
Ocupado
FPM
Módulo del pedal acelerador
2-57
Vacante
---
---
2-58
Ocupado
K3
Relé del compresor del acondicionador de aire
CAN low / power train
- 45 -
Motor M47D20TÜ
- Componentes Sensores Transmisor de posición del pedal acelerador • Sonda volumétrica de aire • Sensor de presión de sobrealimentación • Sonda térmica del líquido refrigerante • Sensor de presión del conducto común Rail • Transmisor de temperatura del aire de sobrealimentación • Transmisor del árbol de levas • Transmisor del nivel de aceite • Transmisor de posición de cigüeñal •
Actuadores Inyectores 1-4 EV (1-4) • Válvula reguladora de caudal CP 3.2 • Válvula reguladora de presión • Ajustador EPDW (VNT, AGR) • Válvula de conmutación de chapaletas de turbulencia • Válvula de conmutación de la rejilla del radiador (cambio manual) •
Interruptores Conmutador de luz de freno • Interruptor de presión de aceite • Interruptor del embrague • Cerradura de encendido •
Relés Relé principal del dispositivo de mando • Relé ventilador eléctrico •
Seriales Conector de diagnóstico • Interfaz BSD (alternador, dispositivo de mando de precalentamiento) •
- 46 -
Motor M47D20TÜ
- Sensores / actuadores Transmisor de posición de cigüeñal En el M47D20TÜ se utiliza un nuevo transmisor de posición de cigüeñal (transmisor KW) magnetorresistivo. Los transmisores magnetorresistivos se utilizan ya en los vehículos BMW en versión de sensores de velocidad de giro de la rueda (DSC III Mk60). Se distinguen por su robustez mecánica, su insensibilidad frente a las tolerancias de montaje, un mayor margen de temperaturas de servicio y una elevada exactitud con un precio comparativamente menor. El transmisor KW se encuentra en el M47D20TÜ en la tapa de cierre del bloque motor. Las resistencias magnetorresistivas modifican su resistencia en función del campo magnético actuante sobre las mismas. El principio físico básico consiste en que en las materias ferromagnéticas existe una magnetización sin una dirección definida. Al aplicar a dichas materias un campo magnético externo se influye en el campo magnético interno de forma que el mismo adopta la dirección del campo magnético externo (véase la siguiente figura). Cuanto más intenso sea el campo magnético externo tanto mayor será la alineación del campo magnético interno.
a) Sin campo magnético externo
b) Con campo magnético externo (H = dirección del campo magnético)
Fig. 31: Posición de magnetización en materiales ferromagnéticos
- 47 -
KT-8249
Motor M47D20TÜ
Estructura El sensor está formado por un montaje en puente con cuatro resistencias magnetorresistivas y un sistema electrónico de evaluación integrado. El sensor es alimentado con positivo y negativo. La información es suministrada al dispositivo de mando del DDE 5.0 a través de una línea de datos. Principio de funcionamiento La desviación de las líneas de fuerza magnética originada por el armazón polar magnético genera modificaciones periódicas de la resistencia en el montaje en puente. Las modificaciones de la resistencia son registradas por el sistema electrónico de evaluación integrado. El sistema electrónico de evaluación genera, a partir de las tensiones sinusoidales comparativamente pequeñas, una señal rectangular, la cual es transmitida a la DDE a través del cable de mando para ser procesada directamente en la misma. La figura incluida a continuación muestra el principio de la medición del número de revoluciones con un sensor magnetorresistivo. 1 2
3
5
4
U t KT-8252
Fig. 32: Principio de la medición del número de revoluciones con un sensor magnetorresistivo Índice
Explicación
Índice
Explicación
1
Armazón polar
4
Sentido de movimiento
2
Elemento del sensor
5
Desarrollo de la tensión en función de la posición del armazón polar
3
Líneas de fuerza magnética - 48 -
Motor M47D20TÜ
Sonda térmica del aire de sobrealimentación El cálculo de la masa de aire se hace inexacto con el paso del tiempo debido a la sedimentación de suciedad en la HFM durante el tiempo de funcionamiento del motor. Para determinar sin embargo exactamente la masa de aire se registra la temperatura del aire de sobrealimentación a modo de magnitud correctora. El lugar de montaje se encuentra en la tubería del aire de sobrealimentación, entre el refrigerador del aire de sobrealimentación y la válvula AGR. Válvula reguladora de caudal La válvula reguladora de caudal se describe en el capítulo Common Rail.
- 49 -
Motor M47D20TÜ
- Sistema de incandescencia Introducción El sistema de incandescencia del M47D20TÜ ha sido perfeccionado a fondo para satisfacer las exigencias legales en aumento sobre los valores de emisión y las expectativas de los clientes en lo relativo al confort de insonorización y el comportamiento de arranque. Las características esenciales del sistema de incandescencia son: • El tiempo de precalentamiento extremadamente breve, con el que puede conseguirse la disponibilidad para el arranque, en cualquier circunstancia, en unos pocos segundos. • La temperatura de servicio permanente de las bujías de incandescencia de aprox. 1000 ºC en todos los estados de servicio. En los sistemas de incandescencia utilizados hasta ahora, consistentes en el dispositivo de mando DDE, el relé de precalentamiento y las bujías de incandescencia de barra, se conecta y desconecta la corriente de carga de las bujías de incandescencia mediante el relé de precalentamiento. Las bujías de incandescencia del M47D20TÜ son activadas en modo de modulación en la duración de los impulsos (PWM). Cada bujía de incandescencia es conectada y desconectada individualmente por una etapa final asignada a la bujía de incandescencia. Mediante la modulación de la duración de los impulsos puede modificarse la tensión efectiva (tensión útil) en las bujías de incandescencia de forma que quede ajustada una temperatura permanente de aprox. 1000 ºC a lo largo de todo el margen de servicio del motor. Es posible asimismo un diagnóstico individual para cada uno de los circuitos de incandescencia.
Señal PWM Tensión efectiva (línea esquemática)
KT-8102
Fig. 33: Modulación de duración de impulsos (representación esquemática) - 50 -
Motor M47D20TÜ
Descripción del sistema El sistema de incandescencia está formado por el dispositivo de mando DDE, un dispositivo de mando electrónico para las bujías de incandescencia y bujías de incandescencia de arranque rápido y prestaciones optimizadas. Se suprime el relé de precalentamiento. Frente a las bujías de incandescencia estándar utilizadas hasta ahora, las bujías de incandescencia de arranque rápido han sido concebidas para un margen de tensión de 5,3 a 7,8 voltios. Durante la incendescencia para el arranque puede existir asimismo brevemente tensión de red de a bordo. Las bujías de incandescencia de arranque rápido precisan aprox. el 60% menos de energía para alcanzar una temperatura del aprox. 1000 ºC. El consumo de potencia durante el precalentamiento se reduce asimismo en un 60%, lo cual representa un alivio considerable para la red de a bordo. Las características diferenciadoras esenciales con los sistemas de incandescencia ya conocidos son: •
•
•
• •
La activación de las bujías de incandescencia durante la marcha del automóvil se efectúa, en un modo modulado en la duración de impulso, en un margen de tensión de 5,3 a 7,8 voltios. La función del relé de precalentamiento es suplida por etapas finales (Mosfet) en el dispositivo de mando de incandescencia. La implementación de una función de incandescencia de emergencia. La utilización de bujías de incandescencia de arranque rápido. La aptitud para el diagnóstico de cada uno de los cuatro circuitos de incandescencia.
- 51 -
Motor M47D20TÜ
Componentes Bujías de incandescencia de arranque rápido • Dispositivo de mando de incandescencia • Interfaz hacia la DDE • Cables y conexiones •
KT-7659
Fig. 34: Esquema de bloques del sistema de incandescencia Índice
Designación
Índice
Designación
DDE
Dispositivo de mando DDE 5.0
GK 2
Bujía de incandescencia 2
GSG
Dispositivo de mando de incandescencia
GK 3
Bujía de incandescencia 3
GK 1
Bujía de incandescencia 1
GK 4
Bujía de incandescencia 4
- 52 -
Motor M47D20TÜ
Dispositivo de mando de incandescencia El dispositivo de mando de incandescencia dispuesto en el motor, apto para el diagnóstico, se comunica con el mando del motor DDE mediante el interfaz de datos bidireccional. La carcasa del dispositivo de mando de incandescencia está formada por una placa de aluminio y un bastidor de plástico con conexiones enchufables integradas y una tapa de plástico. El soporte de circuitos híbrido va pegado en el interior, en la placa básica, y va unido mediante empalmes de cable a las conexiones enchufables de la carcasa. Todas las conexiones eléctricas se efectúan mediante un sistema enchufable de dos piezas integrado en la carcasa.
KT-8133
Fig. 35: Terminal de enchufe del dispositivo de mando de incandescencia Índice
Explicación
1
Conexión de corriente de alta intensidad (borne 30)
2
Conexión de tensión de alimentación, señales del dispositivo de mando y bujías de incandescencia
Ocupación de clavijas del conector 2 (de 12 polos) Clavija
Explicación
Clavija
Explicación
1
Bujía de incandescencia 1
7
----
2
Bujía de incandescencia 2
8
----
3
Bujía de incandescencia 3
9
----
4
Bujía de incandescencia 4
10
----
5
Borne 15
11
----
6
Borne 31
12
Línea de comunicación
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El dispositivo de mando de incandescencia ha sido concebido, desde el punto de vista mecánico y eléctrico, de forma que sea posible su montaje directo en el motor. Ventaja: - Conexiones más cortas de corriente de elevada intensidad entre el dispositivo de mando de incandescencia y las bujías de incandescencia de arranque rápido La potencia de caldeo es calculada por la DDE en función de determinados estados de servicio, tales como p. ej. la temperatura, el número de revoluciones y el estado de carga del motor, y es retransmitida al dispositivo de mando de incandescencia a través del interfaz bidireccional. El dispositivo de mando de incandescencia procesa la solicitud y retransmite informaciones de estado y de diagnóstico tras su demanda a la DDE. Activación de las bujías de incandescencia El dispositivo de mando de incandescencia recibe de la DDE las solicitudes de incandescencia (perfil de activación) para las diferentes funciones de incandescencia, tales como p. ej. la incandescencia para el arranque, el servicio o el diagnóstico. La figura incluida a continuación muestra un perfil de activación típico y la variación de la temperatura de las bujías de incandescencia con él relacionada. Temperatura ) C º ( a r u t a r e p m e T
) V ( n ó i s n e t ; ) A ( e t n e i r r o C
Corriente
Tensión
Tiempo (s)
KT-7657
Fig. 36: Perfil de activación típico y variación de la temperatura de las bujías de incandescencia
En funcionamiento en cadencia no se conectan y desconectan todas las bujías de incandescencia simultáneamente, sino una tras otra, para evitar averías en la red de a bordo debidas a las conexiones y desconexiones periódicas de corrientes muy elevadas (de hasta 120 amperios). - 54 -
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La tensión de la red de a bordo puede modificarse debido a la conexión y desconexión de consumidores. En los sistemas de incandescencia utilizados hasta ahora, esto puede llevar a que las bujías de incandescencia ya no consigan alcanzar la temperatura de servicio. En el nuevo sistema de incandescencia, la tensión se mantiene constante en las bujías de incandescencia debido a la activación en modo modulado en la duración de impulso, de forma que las oscilaciones de tensión existentes en la red de a bordo no tienen ninguna influencia en las bujías de incandescencia y su temperatura. Condición previa: La tensión de la red de a bordo debe ser mayor que la tensión nominal de las bujías de incandescencia.
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Bujías de incandescencia de arranque rápido Las bujías de incandescencia de arranque rápido y prestaciones optimizadas se distinguen por su menor necesidad de energía y un tiempo de respuesta más reducido. La reducción de las necesidades de energía, y el servicio en el margen de bajo voltaje con ella relacionada, se consigue debido a que sólo está incandescente la punta del tubo de incandescencia (GRS) introducida en la cámara de combustión. Para que sólo permanezca incandescente la punta del tubo de incandescencia de las bujías de incandescencia de arranque rápido, se ha reducido considerablemente la longitud de la espiral de regulación y caldeo en comparación con las bujías de incandescencia estándar (véase la siguiente figura).
KT-8151
Fig. 37: Comparación entre las bujías de incandescencia M47D20 y M47D20TÜ Índice
Explicación
Índice
Explicación
A
Bujía de incandescencia de arranque rápido
B
Bujía de incandescencia (estándar)
a
Punta del tubo de incandescencia
b
Tubo de incandescencia (bujía estándar)
1
Espiral de regulación acortada
2
Espiral de regulación (bujía estándar)
3
Espiral de caldeo
4
Espiral de caldeo (bujía estándar)
5
Ranura de identificación - 56 -
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Las bujías de incandescencia de arranque rápido se distinguen ópticamente de las bujías de incandescencia del M47D20 por una ranura de identificación en la carcasa y su superficie plateada (véase la figura superior). Otras ventajas son: Mayor vida útil • Buena aceptación de carga • Elevada resistencia a la oxidación •
Diagnóstico El diagnóstico se efectúa mediante la DDE. Cada circuito de incandescencia es apto para el diagnóstico por separado.
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Funciones de incandescencia Incandescencia de arranque Al efectuarse el proceso de arranque se someten las bujías de incandescencia brevemente (aprox. 1 - 2 segundos) a la tensión de la red de a bordo con 10,5 amperios. Este tiempo es suficiente para calentar las bujías de incandescencia a una temperatura de aprox. 1000 ºC. En el servicio posterior se reduce la tensión efectiva aplicada a las bujías de incandescencia a aprox. 5,3 voltios mediante la modulación de duración de impulsos. Esta tensión es suficiente para mantener las puntas de las bujías de incandescencia a una temperatura de servicio de 1000 ºC. Incandescencia de diagnóstico En el modo de "Incandescencia de diagnóstico", todas las bujías de incandescencia funcionan con una menor potencia de caldeo. La orden "Diagnóstico" del dispositivo de mando DDE inicia una aplicación de corriente permanente a las bujías de incandescencia. La función de incandescencia de emergencia es finalizada sin embargo por parte del dispositivo de mando DDE después de aprox. 3 minutos. Incandescencia de emergencia La función de incandescencia de emergencia posibilita un arranque relativamente rápido del motor en caso de fallo en la comunicación, p. ej. debido a una interrupción de cable entre el dispositivo de mando de incandescencia y la DDE. La función de incandescencia de emergencia se inicia si está activado el borne 15 y no existe señal de mando de la DDE. En este estado se activan las bujías de incandescencia independientemente del estado del motor.
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Estados del sistema Etapas finales defectuosas en el dispositivo de mando de incandescencia Si existe una avería permanente en una etapa final del dispositivo de mando de incandescencia, se efectúa un registro en la memoria de averías de la DDE. Si está permanentemente conductiva la etapa final, la bujía de incandescencia correspondiente actúa a modo de fusible y se funde después de algunos segundos. De esta forma se evita la descarga de la batería. Circuito de carga abierto El consumo de corriente de las bujías de incandescencia es controlado por el dispositivo de mando de incandescencia. Si la corriente detectada en una activación libre de fallos cae por debajo de un valor determinado, el circuito de incandescencia se reconoce como "abierto". Circuito de carga cortocircuitado En caso de cortocircuito a masa, el circuito de carga es desactivado por la etapa final (Mosfet) del correspondiente circuito. El síntoma de avería es detectado por el sistema. Después de algún tiempo, el circuito de carga es sometido nuevamente a corriente en modo modulado en la duración de impulso. Si sigue mostrándose el mismo síntoma de avería, el circuito de carga es deconectado por completo. Con ello se posibilita un diagnóstico seguro de los cortocircuitos, sin reaccionar a las averías esporádicas. El registro en la memoria de averías se borra después de leer el dispositivo de mando DDE. Temperatura excesiva de la carcasa La temperatura del dispositivo de mando de incandescencia es controlada permanentemente mediante una sonda térmica dispuesta en el soporte de circuitos. Si la temperatura aumenta por encima del valor autorizado de aprox. 120 ºC se desactivan los circuitos de carga y se registra la información "Sobretemperatura" en la memoria de averías. Protección contra sobretensiones En caso de presentarse una tensión de alimentación elevada, superior incluso después de varias mediciones a la tensión de servicio máxima, dejan de conectarse las etapas finales hasta que la tensión en el borne 30 del dispositivo de mando de incandescencia alcance de nuevo el nivel de la tensión de alimentación. - 59 -
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Tensión de alimentación inexistente La tensión de alimentación en la conexión del borne 30 es controlada permanentemente por el dispositivo de mando de incandescencia. Si el dispositivo de mando de incandescencia detecta una tensión demasiado baja o inexistente, se efectúa el registro "Circuito abierto" en la memoria de averías del dispositivo de mando DDE. Comunicación inexistente con la DDE 5.0 •
•
Durante el proceso de arranque Si el dispositivo de mando de incandescencia no detecta en un espacio de tiempo de 1 segundo tras la activación a través del borne 15 ninguna actividad en la línea de comunicación, se inicia automáticamente la función de incandescencia de emergencia. Durante el servicio Si el dispositivo de mando de incandescencia no recibe en un espacio de tiempo de 33 segundos, funcionando el sistema en debida forma, un acuse de recibo (4 señales de sincronización) de la DDE, finaliza automáticamente el proceso de incandescencia.
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Diagnóstico DDE 5.0 Espacio para notas: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
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