Service Training
Programa autodidáctico 403
El motor TDI 2.0 con sistema de inyección Common Rail Diseño y funcionamiento
El motor TDI 2.0 con sistema de inyección Common Rail es el primer representante de una nueva generación de los dinámicos y eficientes motores diésel de Volkswagen. Aplicando la tecnología Common Rail al exitoso y probado motor TDI 2.0, Volkswagen define nuevos parámetros en lo relativo a las características específicas del TDI, tales como dinamismo, conducción divertida, economía de consumo y fiabilidad. Estas notables virtudes del TDI están enfocadas en el motor 2.0 TDI con sistema de inyección Common Rail hacia los futuros desafíos que plantean los aspectos acústicos, de confort y del tratamiento de los gases de escape. El papel de pionero iniciado por Volkswagen en el año 1993 con el lanzamiento del primer motor diésel turboalimentado de inyección directa en un turismo continúa como una cadena de éxitos con el motor TDI 2.0 y viene a confirmar el papel de precursor que ejerce Volkswagen en la tecnología diésel.
El motor ya cumple desde ahora con las exigencias planteadas por la norma Euro 5 sobre emisiones de escape, que entrará previsiblemente en vigor a finales del 2009, y ofrece el potencial para cumplir con futuras normas sobre emisiones de escape e implementar las tecnologías que ello supone.
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NUEVO
El Programa autodidáctico presenta el diseño y funcionamiento de nuevos desarrollos. Los contenidos no se someten a actualizaciones.
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Para las instrucciones de actualidad sobre comprobación, ajuste y reparación consulte por favor la documentación del Servicio Postventa prevista para esos efectos.
Atención Nota
Referencia rápida Lo esencial resumido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Mecánica del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Gestión del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Pruebe sus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
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Lo esencial resumido Introducción El motor TDI 2.0 con sistema de inyección Common Rail está basado en el motor TDI 2.0 de inyector-bomba. El motor predecesor es uno de los motores diésel de los que más unidades se han fabricado en el mundo. Es el motor con las aplicaciones más extensas en el Consorcio Volkswagen, desde el turismo hasta el Transporter.
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Para satisfacer el mayor nivel de exigencias planteadas a los aspectos acústicos, del consumo y de las emisiones de escape se ha revisado una gran cantidad de componentes del motor. Corresponde una importancia especial a la implantación de la tecnología Common Rail. Equipado con un filtro de partículas diésel, el motor cumple con las exigencias planteadas por la norma sobre emisiones de escape EU 5, que entrará en vigor previsiblemente a finales del 2009. Debido a que todavía no han sido fijadas las disposiciones legales para la homologación según la norma de emisiones de escape EU 5, el motor ha sido homologado para la norma EU 4. En algunos países también se ofrece el motor desprovisto de filtro de partículas diésel; estos motores cumplen con la norma de emisiones de escape EU 3.
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Características técnicas ●
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Sistema de inyección Common Rail con inyectores piezoeléctricos Filtro de partículas diésel con catalizador de oxidación antepuesto Colector de admisión con reglaje de chapaletas de turbulencia espiroidal Electroválvula para recirculación de gases de escape Turbocompresor de escape regulable con realimentación de señales de recorrido Refrigeración de la recirculación de gases de escape a baja temperatura
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Datos técnicos CBAB
Arquitectura
Motor de 4 cilindros en línea
Válvulas pro cilindro
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Cilindrada
1.968 cc
Carrera
95,5 mm
Diámetro de cilindros
81 mm
Potencia máx.
103 kW a 4.200 rpm
Par máx.
320 Nm a 1.750 hasta 2500 rpm
Relación de compresión
16,5 : 1
Gestión del motor
Bosch EDC 17 (sistema de inyección Common Rail)
Combustible
Gasoil, DIN EN 590
Depuración de gases de escape
Recirculación de gases de escape, filtro de partículas diésel
Norma de emisiones de escape
EU 4
Par (Nm)
Letras distintivas del motor
Potencia (kW)
Diagrama de potencia y par
Régimen (rpm) S403_007
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Mecánica del motor Cigüeñal
Contrapesos
Debido al elevado nivel de cargas mecánicas que intervienen se implanta un cigüeñal forjado en el motor TDI 2.0 CR. En lugar de los ochos contrapesos habituales, este cigüeñal solamente lleva cuatro. Con ello se reducen las cargas en los cojinetes del cigüeñal. Asimismo se reducen las emisiones de sonoridad que pueden surgir a raíz de movimientos propios y oscilaciones del motor. S403_069 Contrapesos Dentado para la bomba de aceite
Pistones Al igual que en el motor TDI 2.0 / 125 kW de inyector-bomba, los pistones carecen de cajeados para las válvulas. Con esta medida se reduce el espacio nocivo y mejora la turbulencia en el cilindro. Entiéndese aquí por turbulencia un movimiento de flujo circular en torno al eje geométrico vertical del cilindro. La turbulencia tiene una influencia esencial sobre la formación de la mezcla.
Pistón del motor 2.0 inyector-bomba
Pistón del motor 2.0 Common Rail Cámara del pistón Conducto de aire
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El pistón dispone de un conducto de refrigeración anular para la refrigeración de la zona de los segmentos, en el que se inyecta aceite por medio de surtidores para los pistones. La cámara del pistón en la que se mezcla el combustible con el aire en turbulencia está adaptada a la posición del chorro proyectado por los inyectores y, en comparación con el pistón del motor de inyector-bomba, se caracteriza por una geometría más ancha y plana. De ese modo se consigue una mezcla más homogénea y se reduce la producción de hollín.
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Culata La culata del motor TDI 2.0 con sistema de inyección Common Rail es una versión de flujo transversal en aluminio con dos válvulas de admisión y dos de escape para cada cilindro. Las válvulas van suspendidas en posición vertical. Los dos árboles de levas en cabeza están comunicados a través de un engranaje con dentado cilíndrico y compensación integrada del juego entre flancos de los dientes. El accionamiento corre a cargo del cigüeñal, a través de una correa dentada y el piñón en el árbol de levas de escape. Las válvulas se accionan mediante balancines flotantes de rodillo, con índices de fricción mínimos y elementos hidráulicos para la compensación del juego.
Inyectores
Árbol de levas de admisión Árbol de levas de escape
Balancines flotantes de rodillo
Culata
Conductos de escape
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Inyector
Los inyectores van fijados con mordazas de sujeción en la culata. Son desmontables a través de pequeñas tapas en la tapa de la culata.
Mordaza de sujeción
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Mecánica del motor Conducto de desaireación en la culata Si ocurre alguna fuga en la zona del retén de cobre que lleva el inyector puede fugarse el aire de la cámara de combustión a través de un conducto. El conducto de desaireación va dispuesto en la culata por encima del colector de escape.
Evita que la presión excesiva de la cámara de combustión pase por el respiradero del cárter del cigüeñal hacia el lado compresor del turbo y provoque trastornos en el funcionamiento.
Inyector
Retén Conducto de desaireación
S403_117 Conductos de desaireación Retén hacia la cámara de combustión
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Técnica de 4 válvulas Sobre cada cilindro se disponen dos válvulas de admisión y dos de escape suspendidas verticalmente en la culata.
Árbol de levas de admisión
Árbol de levas de escape
El inyector vertical emplazado en el centro se encuentra directamente por encima de la cámara concéntrica del pistón.
Inyector
Conducto de turbulencia espiroidal Conducto de llenado
Válvulas de escape
Válvulas de admisión
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La geometría, el tamaño y la disposición de los conductos de admisión y escape establecen un buen llenado de los cilindros y un intercambio de gases adecuado en la cámara de combustión.
El conducto de llenado se encarga de que la cámara de combustión se llene de forma adecuada, sobre todo a regímenes superiores.
Los conductos de admisión están diseñados como conducto turbulencia espiroidal y conducto de llenado. El aire que recorre el conducto de turbulencia espiroidal produce el alto nivel de movimiento deseado para la carga.
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Mecánica del motor Colector de admisión con chapaletas de turbulencia espiroidal
Colector de admisión
Motor para chapaleta en el colector de admisión V157
El colector de admisión lleva chapaletas de turbulencia espiroidal regulables sin escalonamientos. Dependiendo del régimen y la carga del motor se gestiona la turbulencia espiroidal del aire aspirado por medio de la posición de estas chapaletas. Las chapaletas de turbulencia espiroidal son movidas por el motor para chapaleta de admisión a través de una varilla de empuje. La unidad de control del motor excita para ello el servomotor. En el motor para chapaleta de admisión V157 está integrado el potenciómetro G336, que le sirve a la unidad de control del motor para recibir la información acerca de la posición momentánea en que se encuentran las chapaletas de turbulencia espiroidal.
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Colector
Arquitectura
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Conducto de turbulencia espiroidal Conducto de llenado
Chapaleta de turbulencia espiroidal
Motor para chapaleta de admisión V157 con potenciómetro para chapaleta de admisión G336
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Funcionamiento de las chapaletas de turbulencia espiroidal Las chapaletas de turbulencia espiroidal están cerradas al ralentí y a regímenes bajos. Con ello se consigue un intenso efecto de turbulencia que conduce a una mezcla bien lograda.
Chapaleta de turbulencia espiroidal
Conducto de llenado Conducto de turbulencia espiroidal
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Durante la marcha se regulan continuamente las chapaletas de turbulencia espiroidal en función de la carga y el régimen del motor. Para cada rango operativo está dado de ese modo el movimiento óptimo del aire en la cámara de combustión.
Chapaleta de turbulencia espiroidal
A partir de un régimen de aprox. 3.000 rpm se mantienen abiertas al máximo las chapaletas de turbulencia espiroidal. Con el mayor caudal de aire que ello supone se consigue un buen llenado de la cámara de combustión. Conducto de llenado Conducto de turbulencia espiroidal
Las chapaletas se encuentran abiertas en la fase de arranque del motor, en la función de marcha de emergencia y a plena carga.
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Mecánica del motor Accionamiento de los árboles de levas
Módulo portasombreretes
Los árboles de levas de admisión y escape están comunicados a través de un engranaje de piñones cilíndricos con compensación integrada del juego entre flancos de los dientes. El piñón del árbol de admisión es accionado por el piñón del árbol de levas de escape. La compensación del juego entre flancos de los dientes establece un accionamiento silencioso de los árboles de levas.
Árbol de levas de admisión
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Árbol de levas de escape Árbol de levas de escape
Piñón cilíndrico móvil
Disco intermedio
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Piñón cilíndrico fijo Muelle de platillo Piñón móvil Seguro Piñón fijo
Arquitectura La parte más ancha del piñón cilíndrico (piñón fijo) es solidaria con el árbol de levas de escape. En el frente tiene rampas. La parte más estrecha del piñón cilíndrico (piñón móvil) es móvil en direcciones radial y axial. Lleva al reverso las escotaduras de alojamiento para las rampas.
Rampas
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Así funciona: Ambas mitades del piñón cilíndrico son empujadas axialmente por la fuerza de un muelle de platillo. Esto provoca un semigiro obedeciendo a las rampas.
S403_015 Muelle de platillo
Compensación del juego
El semigiro hace que se produzca un decalaje entre los dientes de ambas mitades del piñón cilíndrico, con lo cual se compensa el juego entre los flancos de los dientes de los piñones entre los árboles de levas de admisión y escape.
Decalaje de los dientes
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Mecánica del motor Junta de culata
Apoyo en los talones extremos
La junta de la culata tiene una estructura de 4 capas y dispone de dos características especiales que vienen a mejorar el sellado de las cámaras de combustión. ●
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Bordes antifugas de la cámara de combustión perfilados en altura Apoyo en los talones extremos
S403_103 Apoyo de los talones extremos Borde antifugas de la cámara de combustión
Bordes antifugas de la cámara de combustión perfilados en altura
Borde antifugas de la cámara de combustión
El canto de estanqueidad en el orificio para el cilindro recibe el nombre de borde antifugas de la cámara de combustión. Está ejecutado en una versión perfilada en altura. Esto significa que el perfil del canto que bordea la cámara de combustión tiene diferentes alturas. Con esta modelación específica se consigue un reparto uniforme de las fuerzas de apriete en las cámaras de combustión. Ello reduce las deformaciones en los cilindros y las oscilaciones que surgen en la juntura de estanqueidad.
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Apoyo en los talones extremos Se da el nombre de apoyo en los talones extremos al perfil que se aplica a ambos cilindros de los extremos en la junta de la culata. El apoyo en los talones extremos supone en esas zonas un reparto más homogéneo de las fuerzas de apriete. Con ello se reduce la combadura de la culata y la deformación de los cilindros de los extremos.
S403_092 Apoyo en los talones extremos
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Distribución de correa dentada Con la correa dentada se acciona el árbol de levas, la bomba de líquido refrigerante y la bomba de alta presión para el sistema de inyección Common Rail. Piñón de accionamiento para el árbol de levas Distribución de correa dentada
Piñón de accionamiento para la bomba de alta presión
Rodillo tensor Piñón de accionamiento para la bomba de líquido refrigerante Rodillo de reenvío
Piñón de accionamiento para el alternador (con rueda libre)
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Cigüeñal Rodillo tensor
Compresor del climatizador
Accionamiento de grupos auxiliares
Accionamiento de grupos auxiliares Los grupos auxiliares alternador y compresor del climatizador se accionan desde el cigüeñal por medio de una correa poli-V. La superficie perfilada de la correa poli-V va dotada de un recubrimiento fibroso. Con ello mejora el comportamiento de la correa a efectos de fricción y se reduce la sonoridad molesta que, por lo demás, podría surgir al circular en mojado y en ambiente frío.
Correa poli-V
Perfil del diente
Recubrimiento fibroso
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Mecánica del motor Módulo de equilibrado rotacional El motor TDI 2.0 / 103 kW en el Tiguan posee un módulo de equilibrado rotacional, que se aloja en el cárter de aceite debajo del cigüeñal. El módulo es accionado por un piñón del cigüeñal. La bomba de aceite Duocentric va integrada en el módulo de equilibrado rotacional.
Piñón del cigüeñal
Piñón intermedio
Piñón de accionamiento árbol equilibrador I Carcasa
Piñón de accionamiento árbol equilibrador II Bomba de aceite Duocentric
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Arquitectura El módulo de equilibrado rotacional consta de una carcasa de fundición gris, dos árboles contrarrotantes, el accionamiento de piñones con dentado helicoidal y la bomba de aceite Duocentric integrada. El giro del cigüeñal es transmitido sobre el piñón intermedio situado en la parte exterior de la carcasa. Acciona al árbol equilibrador I. A partir de este árbol se retransmite el movimiento a través de una pareja de piñones bajo la carcasa hacia el árbol equilibrador II y la bomba de aceite Duocentric.
El accionamiento de piñones está diseñado de modo que los árboles equilibradores giren al doble régimen del cigüeñal. El juego entre flancos de los dientes en el accionamiento de piñones se ajusta con ayuda de un recubrimiento que lleva el piñón intermedio. Este recubrimiento se desgasta al ser puesto en funcionamiento el motor y produce un juego definido entre los flancos de los dientes.
Siempre se tiene que sustituir el piñón intermedio si se soltó el piñón intermedio o el piñón de accionamiento para el árbol equilibrador I. Obsérvense las indicaciones proporcionadas en el Manual de Reparaciones.
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Circuito de aceite Una bomba Duocentric genera la presión necesaria del aceite para el motor. Se integra en el módulo de equilibrado rotacional y es accionada por el árbol equilibrador II. La válvula de descarga es una válvula de seguridad. Evita que se dañen componentes del motor por una presión excesiva del aceite, por ejemplo a bajas temperaturas exteriores y altos regímenes. La válvula reguladora de la presión del aceite del motor abre en cuanto el aceite ha alcanzado la presión máxima admisible. La válvula de cortocircuito abre si está obstruido el filtro de aceite y asegura de esa forma la lubricación del motor.
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Leyenda 1 2 3 4 5 6 7 8 9
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Cárter de aceite Sensor de nivel y temperatura del aceite G266 Bomba de aceite Válvula de descarga de aceite Bloqueo antirretorno de aceite Radiador de aceite Filtro de aceite Válvula de cortocircuito Manocontacto de aceite F1
10 - Válvula reguladora de la presión del aceite 11 - Cigüeñal 12 - Surtidores de aceite para refrigeración de pistones 13 - Árbol de levas 14 - Bomba de vacío 15 - Turbocompresor 16 - Retorno de aceite
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Mecánica del motor Desaireación del cárter del cigüeñal Por diferencias de presión entre la cámara de combustión y el cárter del cigüeñal se producen en los motores de combustión corrientes de aire entre los segmentos del pistón y la pared del cilindro, que reciben el nombre de gases fugados de los cilindros (blow-by). Estos gases de contenido aceitoso vuelven a la zona de aspiración a través de la desaireación del cárter, para evitar emisiones de cargas contaminantes. El mayor nivel de exigencias planteadas a la protección medioambiental viene la plantear a su vez requisitos severos a una separación eficaz del aceite. Se practica para ello una separación escalonada, que supone el acarreo de sólo escasas cantidades de aceite hacia el aire de admisión y, por tanto, menores emisiones de hollín. La separación del aceite se realiza en tres fases: - separación gruesa - separación de refino - cámara de amortiguación Aparte del manguito para el llenado del aceite y el acumulador manométrico para el sistema de depresión del motor, se integran los componentes de la desaireación para el cárter del cigüeñal en la tapa de la culata.
Cámara de amortiguación Válvula reguladora de presión
Depósito de vacío
Manguito de llenado de aceite
S403_019 Separación gruesa
Separación de refino
Separación gruesa Los gases fugados de los cilindros pasan de los espacios del cigüeñal y árboles de levas hacia una cámara de estabilización. Se encuentra integrada en la tapa de la culata. En la cámara de estabilización, las gotitas de aceite de mayor tamaño se adhieren a las paredes y al fondo. La cámara de estabilización tiene aberturas a través de las cuales el aceite puede pasar por goteo hacia la culata.
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Arquitectura
Tapa hacia el grupo de admisión
Diafragma
Válvula reguladora de presión
Platillo de apoyo Muelle espiral
Cámara de amortiguación
Válvulas titilantes
Ciclones Cámara de estabilización
S403_086 Válvula titilante
Leyenda
Cámara colectora de aceite
Aire aceitoso del cárter del cigüeñal Aire desaceitado Retorno de aceite
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Mecánica del motor Separación de refino La separación de refino se lleva a cabo a través de un separador ciclónico, que consta de cuatro ciclones en total. Según la magnitud que tiene la diferencia de presiones entre el colector de admisión y el cárter del cigüeñal se hacen intervenir dos o cuatro ciclones a través de válvulas titilantes de acero para muelles. La geometría específica de los ciclones hace que el aire describa un movimiento de rotación. La fuerza centrífuga provocada de ese modo hace que el aceite nebulizado se desplace hacia la pared de separación. Las gotitas de aceite se precipitan separándose por la pared del ciclón y pasan a una cámara colectora. La cámara colectora tiene capacidad para alojar la cantidad de aceite que puede intervenir como máximo durante el tiempo que se consume una carga completa del depósito del vehículo.
Aire depurado hacia el conducto de admisión
Válvula reguladora de presión Válvulas titilantes
Ciclones
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Cámara colectora de aceite
Válvula titilante
Al estar parado el motor abre una válvula titilante, que suele estar cerrada a raíz de la mayor presión reinante en la culata durante el funcionamiento del motor. El aceite de la cámara colectora vuelve al cárter a través de la culata.
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Válvula reguladora de presión La válvula reguladora de presión se encarga de regular la presión para la desaireación del cárter del cigüeñal. Consta de un diafragma y un muelle de compresión. Al aplicarse los gases fugados de los cilindros, la válvula limita la depresión en el cárter. Si la depresión tiene una alta magnitud en el cárter pueden dañarse las juntas del motor.
Si la depresión es baja en el conducto de admisión, la válvula abre impulsada por el muelle de compresión.
Válvula reguladora de presión abierta
La válvula reguladora de presión cierra
Si la depresión es intensa en el conducto de admisión, la válvula reguladora de presión cierra.
Presión atmosférica Diafragma Muelle de compresión
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hacia el conducto de admisión
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Cámara de amortiguación Para evitar turbulencias que estorben la inscripción de los gases en el colector de admisión se implanta una cámara amortiguadora a continuación del separador ciclónico de aceite. En esta cámara se reduce la energía cinética de los gases procedentes de los ciclones. Aparte de ello se logra separar otra cantidad restante de aceite en la cámara de amortiguación. hacia el conducto de admisión
S403_104 Cámara de amortiguación
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Mecánica del motor Circuito de líquido refrigerante Una bomba mecánica hace circular el líquido refrigerante por el circuito. Es accionada por una correa dentada. El circuito se controla mediante un termostato de materia dilatable.
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Leyenda 1 2 3 4 5 6
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Radiador para el circuito de refrigeración del motor Termostato de líquido refrigerante Bomba de líquido refrigerante Radiador de aceite Radiador para recirculación de gases de escape Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62
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- Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiador G83 8 - Intercambiador de calor para calefacción 9 - Depósito de expansión 10 - Bomba 2 para circulación del líquido refrigerante V178
Recirculación de gases de escape a baja temperatura Para reducir las emisiones de NOx se equipa el motor con una recirculación de gases de escape a baja temperatura.
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Funcionamiento Al estar cerrado el termostato, el radiador para recirculación de gases de escape es alimentado directamente con líquido refrigerante frío procedente del radiador del motor. El mayor gradiente de temperatura que ello supone permite recircular una mayor cantidad de gases de escape. De esa forma pueden reducirse las temperaturas de la combustión y, por consecuencia, las emisiones de óxidos nítricos en la fase de calentamiento del motor. La electrobomba de agua adicional (bomba 2 para circulación de líquido refrigerante V178) es excitada por la unidad de control del motor y acompaña el funcionamiento continuamente después del arranque del motor.
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Mecánica del motor Sistema de combustible Cuadro esquemático 1 - Bomba de preelevación de combustible G6 Eleva continuamente combustible hacia la zona de alimentación.
2 - Filtro de combustible con válvula de precalentamiento La válvula de precalentamiento evita que el filtro sea obstruido por los cristales que se producen por la solidificación de la parafina al hacer bajas temperaturas exteriores.
3 - Bomba de combustible adicional V393 Eleva el combustible de la zona de alimentación hacia la bomba de combustible.
4 - Filtro de tamiz Protege a la bomba de alta presión contra partículas de suciedad.
5 - Sensor de temperatura del combustible G81 Determina la temperatura actual del combustible.
6 - Bomba de alta presión Genera la alta presión necesaria del combustible para la inyección.
7 - Válvula de dosificación del combustible N290 Regula en función de las necesidades la cantidad del combustible a comprimir.
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1 2 3 4 5 6
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Bomba de preelevación de combustible G6 Filtro de combustible con válvula de precalentamiento Bomba de combustible adicional V393 Filtro de tamiz Sensor de temperatura del combustible G81 Bomba de alta presión
8 - Válvula reguladora de la presión del combustible N276 Se encarga de regular la zona de alta presión de combustible.
9 - Acumulador de alta presión (rail) Acumula para todos los cilindros el combustible sometido a alta presión que se necesita para la inyección.
10 - Sensor de presión del combustible G247 Capta la presión momentánea del combustible en la zona de alta presión.
11 - Válvula presostato Mantiene la presión del retorno de los inyectores a unos 10 bares. Esta presión se necesita para el funcionamiento de los inyectores.
12 - Inyectores N30, N31, N32, N33 S403_021
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Válvula de dosificación del combustible N290 Válvula reguladora de la presión del combustible N276 Acumulador de alta presión (rail) Sensor de presión del combustible G247 Válvula presostato Inyectores N30, N31, N32, N33
Alta presión 230 - 1.800 bares Presión de retorno de los inyectores 10 bares Presión de alimentación Presión de retorno
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Mecánica del motor Sistema de inyección Common Rail El motor TDI 2.0 en el Tiguan se equipa con un sistema de inyección Common Rail para la preparación de la mezcla. El sistema de inyección Common Rail es un sistema basado en un acumulador de alta presión para motores diésel. El término «Common Rail» significa «conducto común» y representa a un acumulador de combustible a alta presión para todos los inyectores de una misma fila de cilindros.
Acumulador de alta presión (rail)
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Bomba de alta presión
En este sistema de inyección se practica por separado la generación de la presión y la inyección del combustible. Una bomba de alta presión genera la alta presión del combustible que se necesita para la inyección. Este combustible se almacena en un acumulador de alta presión (rail) y se suministra a los inyectores a través de tuberías cortas. El sistema de inyección Common Rail se regula por medio del sistema de gestión del motores Bosch EDC 17.
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Características de este sistema de inyección: ●
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La presión de la inyección es casi libremente programable y puede adaptarse a cada condición operativa del motor. Una alta presión del combustible de hasta 1.800 bares como máximo posibilita una formación adecuada de la mezcla. Un desarrollo adaptable del ciclo de la inyección con varias pre- y postinyecciones.
El sistema de inyección Common Rail ofrece múltiples posibilidades de configuración para adaptar la presión y el desarrollo del ciclo de la inyección a las respectivas condiciones operativas del motor. Esto le confiere muy buenas condiciones para cumplir las crecientes exigencias planteadas a un sistema de inyección en lo que respecta a un bajo consumo de combustible, pocas emisiones contaminantes y una marcha suave del motor.
Inyectores N30, N31, N32, N33
Válvula reguladora de la presión del combustible N276
Sensor de presión del combustible G247
Acumulador de alta presión (rail)
Válvula de dosificación del combustible N290
Bomba de alta presión Alimentación de combustible hacia el acumulador de alta presión (rail)
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El principio de funcionamiento del sistema de inyección Common Rail con inyectores piezoeléctricos se describe en el Programa autodidáctico SSP 351 «Sistema de inyección Common Rail en el motor V6 TDI».
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Mecánica del motor Inyectores En el sistema Common Rail del motor TDI 2.0 se implantan inyectores piezoeléctricos. Un actuador piezoeléctrico gestiona el funcionamiento de los inyectores. La velocidad de conmutación de un actuador piezoeléctrico es aproximadamente cuatro veces superior a la de una válvula electromagnética.
Terminal eléctrico Alimentación de combustible (empalme de alta presión)
Filtro de varilla
Retorno de combustible
Actuador piezoeléctrico
Aparte de ello, en comparación con los inyectores gestionados por electroválvulas la tecnología piezoeléctrica supone aproximadamente un 75 % de menores masas movidas en la aguja del inyector.
Émbolo acoplador Émbolo de válvula Muelle del émbolo de válvula Válvula de mando
De ahí resultan las siguientes ventajas: ● ●
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Tiempos de respuesta muy breves Son posibles varias inyecciones por ciclo de trabajo Cantidades a inyectar exactamente dosificables
Placa de paso calibrado Muelle del inyector Retén Aguja del inyector S403_024
Desarrollo del ciclo de la inyección Los muy breves tiempos de respuesta que caracterizan a los inyectores piezoeléctricos permiten controlar de un modo adaptable y exacto las fases y cantidades de la inyección. Con ello es posible adaptar el desarrollo del ciclo de la inyección a las necesidades que plantean las diferentes condiciones operativas del motor. En cada ciclo de inyección se efectúan hasta cinco inyecciones parciales.
Tensión de excitación (voltios)
Inyección (dosificación de la inyección) S403_025 Tiempo Preinyección
Postinyección Inyección principal
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Bomba de combustible adicional V393 La bomba de combustible adicional es una versión celular de rodillos. Se implanta en el vano motor del Tiguan y asume la función de impeler el combustible del depósito hacia la zona de alimentación para la bomba de alta presión. La bomba de combustible adicional es excitada por la unidad de control del motor a través de un relé y aumenta a aprox. 5 bares la presión que ya viene preelevada por la electrobomba del depósito de combustible. De esta forma se tiene establecida la alimentación de combustible para la bomba de alta presión en todas las condiciones operativas. Efectos en caso de avería Si se avería la bomba de combustible adicional, el motor sigue funcionando en una primera instancia, entregando una menor potencia. Deja de ser posible arrancar el motor.
S403_058 Bomba de combustible adicional V393
Bomba de combustible adicional V393 procedente del depósito de combustible
hacia la bomba de alta presión
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Terminales eléctricos
Filtro de tamiz
procedente de la bomba de combustible adicional
Para proteger a la bomba de alta presión contra la penetración de impurezas, por ejemplo partículas de desgaste mecánico, se implanta un filtro de tamiz en la zona de alimentación del combustible ante la bomba de alta presión.
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Filtro
hacia la bomba de alta presión
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Mecánica del motor Bomba de alta presión Se trata de una bomba monoémbolo. Es accionada por el cigüeñal a régimen del motor a través de una correa dentada. La bomba de alta presión se encarga de generar la alta presión del combustible de hasta 1.800 bares que se necesita para la inyección. Con las dos levas decaladas a 180° en el eje de accionamiento se genera la presión de forma sincrónica a la inyección en el ciclo de trabajo de cada cilindro. Esto supone una carga uniforme para el accionamiento de la bomba y permite mantener reducidas las fluctuaciones en la zona de alta presión. Un rodillo contribuye con mínimos índices de fricción a transmitir la fuerza desde la leva de accionamiento hasta el émbolo de la bomba.
Arquitectura de la bomba de alta presión Válvula aspirante
Válvula de dosificación del combustible N290
Válvula de salida Émbolo de la bomba
Empalme hacia el rail
Muelle del émbolo
Alimentación de combustible Retorno de combustible
Rodillo
Válvula de rebose
Eje de accionamiento
S403_027 Levas de accionamiento
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Al poner a tiempo la distribución del motor se tiene que ajustar la posición del eje de accionamiento para la bomba de alta presión. Obsérvense a este respecto las indicaciones proporcionadas en el Manual de Reparaciones.
Arquitectura de la bomba de alta presión - vista esquemática
Válvula aspirante Válvula de salida Válvula de dosificación del combustible N290
Empalme hacia el rail Émbolo de la bomba Muelle del émbolo
Filtro de depuración fina
Válvula de rebose
Rodillo
Retorno de combustible Eje de accionamiento con leva
Alimentación de combustible S403_049
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Mecánica del motor Zona de alta presión La bomba de combustible adicional alimenta suficiente combustible a la bomba de alta presión en todas las condiciones operativas del motor. El combustible pasa a través de la válvula de dosificación hacia la zona de alta presión del motor. Las levas del eje de accionamiento hacen que el émbolo de la bomba efectúe movimientos alternativos de ascenso y descenso.
Válvula de salida
Empalme hacia el acumulador de alta presión (rail) Válvula de dosificación del combustible N290
Émbolo de la bomba
Eje de accionamiento
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Alimentación procedente de la bomba de combustible adicional
Carrera aspirante El movimiento descendente del émbolo de la bomba conduce a un aumento de volumen en la cámara de compresión. De ahí resulta una diferencia de presiones entre la del combustible en la bomba de alta presión y en la cámara de compresión. La válvula aspirante abre y deja pasar combustible hacia la cámara de compresión.
Válvula aspirante
Cámara de compresión
Émbolo de la bomba
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Mecánica del motor Carrera impelente Con el comienzo del movimiento ascendente del émbolo aumenta la presión en la cámara de compresión y cierra la válvula aspirante. En cuanto la presión del combustible en la cámara de compresión supera a la reinante en la zona de alta presión abre la válvula de salida (válvula de retención) y el combustible pasa hacia el acumulador de alta presión (rail).
Empalme hacia el acumulador de alta presión (rail) Válvula de salida
Émbolo de la bomba
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Válvula de dosificación del combustible N290 La válvula de dosificación del combustible va integrada en la bomba de alta presión. Se encarga de regular en función de las necesidades la presión del combustible en la zona de alta presión. La válvula de dosificación del combustible se encarga de regular la cantidad de combustible que se necesita para generar la alta presión. Esto tiene la ventaja de que la bomba únicamente tiene que generar la alta presión que se requiere para la situación operativa del momento. De esa forma se reduce la absorción de potencia que supone la bomba de alta presión y se evita que el combustible se caliente de forma innecesaria. Funcionamiento Al no tener aplicada la corriente se encuentra abierta la válvula de dosificación del combustible. Para reducir la cantidad que pasa a la cámara de compresión, la unidad de control del motor excita la válvula con una señal modulada en anchura de los impulsos (señal PWM). Con ayuda de la señal PWM se cierra de forma periodificada la válvula de dosificación del
combustible. Según se haga variar la proporción de período varía también la posición del émbolo de control y consiguientemente la cantidad de combustible que se alimenta a la cámara de compresión en la bomba de alta presión.
hacia la cámara de compresión Émbolo de control
Alimentación de la cáma-ra interior de la bomba
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Efectos en caso de avería Se reduce la entrega de potencia del motor. La gestión del motor trabaja en la función de emergencia.
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Mecánica del motor Zona de baja presión Válvula de rebose La presión del combustible en la zona de baja presión que tiene la bomba de alta presión se regula por medio de la válvula de rebose.
Funcionamiento La bomba de combustible adicional eleva el combustible del depósito hacia la bomba de alta presión, con una presión de 5 bares aproximadamente. Con ello se tiene establecida la alimentación de combustible para la bomba de alta presión en todas las condiciones operativas. La válvula de rebose regula a unos 4,3 bares la presión del combustible en la bomba de alta presión.
El combustible impelido por la bomba de combustible adicional actúa contra el émbolo y el muelle de émbolo en la válvula de rebose. Cuando la presión del combustible supera los 4,3 bares abre la válvula de rebose y deja pasar el combustible hacia el conducto de retorno. El combustible que fue alimentado en exceso vuelve al depósito a través del retorno.
Válvula de rebose
Retorno de combustible Alimentación de combustible S403_111
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Regulación de la alta presión del combustible En el sistema de inyección Common Rail del Tiguan se aplica un concepto de dos reguladores para la alta presión del combustible. La unidad de control del motor excita para ello la válvula reguladora de la presión del combustible N276 y la válvula de dosificación de combustible N290 aplicándoles una señal modulada en anchura de los impulsos (señal PWM). La regulación de la alta presión del combustible correa a cargo de una de las dos válvulas, según sea el estado operativo del motor. La unidad de control del motor es la que se encarga de gestionar respectivamente la válvula que corresponde. Regulación por medio de la válvula reguladora de la presión del combustible N276
Regulación por medio de la válvula de dosificación del combustible N290
En la fase de arranque del motor y para calentar el combustible se efectúa la regulación de la alta presión por medio de la válvula reguladora de la presión del combustible N276. La bomba de alta presión impele y comprime una mayor cantidad que la necesaria, para calentar así rápidamente el combustible. La válvula reguladora de la presión del combustible N276 devuelve el combustible superfluo al conducto de retorno.
Al trabajar con grandes cantidades de inyección y altas presiones en el rail se regula la alta presión del combustible por medio de la válvula de dosificación N290. Esto permite regular la alta presión del combustible en función de las necesidades, reducir la absorción de potencia de la bomba de alta presión y evitar que el combustible se caliente innecesariamente.
Regulación por medio de las dos válvulas La presión del combustible es regulada al mismo tiempo a través de ambas válvulas al funcionar al ralentí, en fase de deceleración y al requerirse sólo pequeñas cantidades de inyección. Con ello se consigue una regulación exacta, que viene a mejorar la calidad de la marcha al ralentí y de la transición hacia las fases de deceleración.
Concepto de dos reguladores
Cantidad inyectada
Regulación de la alta presión del combustible por medio de la válvula reguladora de la presión del combustible N276
Regulación de la alta presión del combustible por medio de la válvula de dosificación del combustible N290
Regulación por medio de ambas válvulas Régimen
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Mecánica del motor Válvula reguladora de la presión del combustible N276 La válvula reguladora de la presión del combustible se halla en el acumulador de alta presión (rail). La presión se ajusta en la zona de alta presión a base de abrir y cerrar la válvula reguladora. La unidad de control del motor la excita para esos efectos por una señal modulada en anchura de los impulsos (PWM).
Válvula reguladora de la presión del combustible N276
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Arquitectura Acumulador de alta presión (rail)
Terminal eléctrico
Bobina electromagnética Aguja de la válvula
Inducido de la válvula
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Retorno al depósito de combustible
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Muelle de la válvula
Así funciona Contrariamente a lo que sucede en el caso de las válvulas reguladoras precedentes en los sistemas de inyección Common Rail, esta válvula es una versión abierta sin corriente. Válvula reguladora en posición de reposo (motor «Off») Al no ser excitada la válvula reguladora, ésta es abierta por la fuerza de los muelles. La zona de alta presión se encuentra comunicada con el retorno de combustible. Con ello se establece la compensación de volúmenes entre las zonas de alta y baja presión del combustible. Las burbujas de vapor que pueden originarse en el acumulador de alta presión (rail) durante la fase de enfriamiento al estar parado el motor se evitan de esa forma, con lo cual mejora el comportamiento del motor en la fase arranque.
S403_033 Muelles de válvula
Unidad de control del motor J623
Válvula reguladora excitada (motor «On») Para ajustar una presión operativa de 230 hasta 1.800 bares en el acumulador de alta presión, la unidad de control del motor J623 excita la válvula reguladora por medio de una señal modulada en anchura de los impulsos (PWM). A raíz de ello se engendra un campo magnético en la bobina. El inducido de la válvula es atraído y oprime la aguja de la válvula contra su asiento. A la presión del combustible en el acumulador se le opone con ello una fuerza electromagnética. La sección de paso hacia el tubo de retorno se modifica en función de la proporción de período de la excitación, con lo cual varía correspondientemente la cantidad de combustible que retorna. Aparte de ello se logra compensar así las fluctuaciones de la presión en el acumulador.
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Efectos en caso de avería Si se avería la válvula reguladora de la presión del combustible no puede funcionar el motor, por no poderse generar una presión del combustible suficiente para la inyección.
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Gestión del motor Estructura del sistema Sensores Sensor de régimen del motor G28
Sensor Hall G40
Testigo luminoso de precalentamiento K29 Testigo luminoso para filtro de partículas diésel K231
Sensor de posición del pedal acelerador G79 / Sensor de posición del pedal acelerador 2 G185 Medidor de la masa de aire G70
Testigo de emisiones de escape K83
Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiador G83 Sensor de la presión de sobrealimentación G31 Sensor de temperatura del aire aspirado G42 Sensor de temperatura del combustible G81
Sensor de presión del combustible G247 Potenciómetro para recirculación de gases de escape G212 Sonda lambda G39 Sensor de presión 1 para gases de escape G450 Sensor de temperatura de los gases de escape 1 G235 Sensor de temperatura de los gases de escape 3 G495 Sensor de temperatura de los gases de escape 4 G648 Conmutador de luz de freno F Sensor de posición del embrague G476 Sensor de posición del actuador de sobrealimentación G581 Potenciómetro para chapaleta de admisión G336 Potenciómetro de la mariposa G69
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Unidad de control en el cuadro de instrumentos J285
Actuadores Relé de bomba de combustible J17 Bomba de preelevación de combustible G6
Relé para bomba de combustible adicional J832 Bomba de combustible adicional V393 Inyector para cilindro 1 N30 Inyector para cilindro 2 N31 Inyector para cilindro 3 N32 Inyector para cilindro 4 N33
Bus CAN de datos Tracción
Válvula de dosificación del combustible N290
Válvula reguladora de la presión del combustible N276
Electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N75 Motor para chapaleta de admisión V157
Unidad de control del motor J623
Unidad de mando de la mariposa J338
Válvula de recirculación de gases de escape N18
Válvula de conmutación para radiador de recirculación de gases de escape N345
Bomba 2 para circulación de líquido refrigerante V178
Calefacción para sonda lambda Z19
S403_028
Unidad de control para precalentamiento automático J179 Bujía de precalentamiento 1 Q10 Bujía de precalentamiento 2 Q11 Bujía de precalentamiento 3 Q12 Bujía de precalentamiento 4 Q13
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Gestión del motor Gestión del motor El sistema de gestión del motor TDI 2.0 con sistema de inyección Common Rail corresponde al sistema de regulación electrónica diésel EDC 17 de la casa Bosch. El sistema de gestión de motores EDC 17 es una versión más desarrollada del EDC 16. En comparación con el EDC 16 se diferencia por tener una mayor capacidad de cálculo y de memoria. S403_052
Ofrece adicionalmente la posibilidad de integrar funciones de regulación para tecnologías de futuro.
Unidades de control en el bus CAN de datos El esquema siguiente muestra la integración de la unidad de control del motor en la estructura del bus CAN de datos del vehículo. A través del bus CAN de datos se intercambia información entre las unidades de control.
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Leyenda J104 J217 J234 J285
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Unidad de control para ABS Unidad de control para cambio automático Unidad de control para airbag Unidad de control en el cuadro de instrumentos
J527 J533 J623
Unidad de control para electrónica de la columna de dirección Interfaz de diagnosis para bus de datos Unidad de control del motor
Turbocompresor de escape
Sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581
La presión de sobrealimentación para el motor TDI 2.0 se genera por medio de un turbocompresor variable. Dispone de directrices de posición variable, con las cuales se puede influir sobre el caudal de gases de escape que actúa contra la turbina. Esto supone la ventaja de poderse conseguir una presión de sobrealimentación óptima sobre toda la gama de regímenes, y con ella una buena calidad de la combustión. Con las directrices variables se puede ajustar la entrega de pares intensos y un buen comportamiento en arrancada a regímenes inferiores y un bajo consumo de combustible y reducidas emisiones de escape a regímenes superiores. Las directrices se regulan por vacío a través de un varillaje.
Turbocompresor de escape
Silenciador de flujo
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Silenciador de flujo Detrás de la salida del turbocompresor se implanta un silenciador de flujo en el trayecto del aire de sobrealimentación, que asume la función de reducir sonoridad molesta del turbocompresor. Cámara de resonancia
Aire de sobrealimentación del turbocompresor
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Estructura y funcionamiento Al acelerar a plena carga es preciso que el turbocompresor genere muy rápidamente la presión de sobrealimentación. Para esos efectos acelera rápidamente las ruedas de turbina y compresor y el turbo se acerca a su límite operativo. Esto puede provocar cortes en el flujo del aire, que provocan una sonoridad molesta y se propagan por el trayecto de la sobrealimentación.
El aire de sobrealimentación se pone a oscilar en la cámara de resonancia del silenciador de flujo. Estas oscilaciones tienen aproximadamente la misma frecuencia que la sonoridad del aire de sobrealimentación. Con la superposición de las ondas sonoras del aire de sobrealimentación y las oscilaciones del aire de la cámara de resonancia en el silenciador de flujo se minimiza la sonoridad perturbadora.
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Gestión del motor Regulación de la presión de sobrealimentación La regulación de la presión de sobrealimentación se encarga de gestionar la cantidad de aire que se comprime en el turbo. Leyenda 1 2 3 4 5
-
6 7 8 9
-
Sistema de vacío Unidad de control del motor J623 Aire de admisión Intercooler Electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N75 Compresor del turbo Depresor Turbina de escape con reglaje de directrices Sensor de presión de sobrealimentación G31 / sensor de temperatura del aire aspirado G42 S403_040
Electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N75
Electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N75
La válvula limitadora de la presión de sobrealimentación es una versión electroneumática. Gestiona la depresión que se necesita para el reglaje de las directrices a través del depresor. Efectos en caso de avería Si se avería la válvula no se aplica el vacío al depresor. Un muelle en el depresor desplaza el varillaje del mecanismo de modo que las directrices del turbocompresor adopten una posición más pronunciada (posición de marcha de emergencia). Al funcionar el motor a regímenes bajos y, por tanto, con una baja presión de los gases de escape, solamente está dada una baja presión de sobrealimentación. El motor entrega una menor potencia y deja de ser posible la regeneración activa del filtro de partículas.
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S403_097
Sensor de presión de sobrealimentación G31 / sensor de temperatura del aire aspirado G42 El sensor de presión de sobrealimentación G31 y el sensor de temperatura del aire aspirado G42 están integrados en un componente compartido que se instala en el colector de admisión.
Sensor de presión de sobrealimentación G31 / sensor de temperatura del aire aspirado G42
Sensor de presión de sobrealimentación G31 Aplicaciones de la señal Con la señal del sensor de presión de sobrealimentación se capta la presión momentánea del aire en el colector de admisión. La unidad de control del motor necesita esta señal para regular la presión de sobrealimentación. Efectos en caso de avería No existe ninguna función supletoria para el caso en que se ausente la señal. La regulación de la presión de sobrealimentación se desactiva y la entrega de potencia del motor disminuye marcadamente. No puede regenerarse el filtro de partículas.
Intercooler
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Sensor de temperatura del aire aspirado G42 La señal del sensor de temperatura del aire aspirado es utilizada por la unidad de control del motor para regular la presión de sobrealimentación. Debido a que la temperatura influye sobre la densidad del aire de sobrealimentación, se utiliza la señal como valor de corrección en la unidad de control del motor.
Sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581
Sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581 El sensor de posición para actuador de sobrealimentación se integra en el depresor del turbo. Es un sensor de recorrido, con ayuda del cual la unidad de control del motor puede determinar la posición de las directrices en el turbocompresor. Aplicaciones de la señal La señal del sensor proporciona a la unidad de control del motor la información relativa a la posición momentánea de las directrices en el turbocompresor. Conjuntamente con la señal del sensor de presión de sobrealimentación G31 puede conocerse así el estado momentáneo en que se encuentra la regulación de la sobrealimentación.
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Efectos en caso de ausentarse la señal Si se avería el sensor se utiliza la señal del sensor de presión de sobrealimentación y la señal de régimen del motor para derivar de ahí la posición en que se encuentran las directrices. Se excita el testigo de emisiones de escape K83.
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Gestión del motor Recirculación de gases de escape La recirculación de gases de escape es una medida que se aplica para reducir las emisiones de óxidos nítricos. Con la recirculación de gases de escape se realimenta una parte de los gases de escape al proceso de la combustión. Con ello disminuye el contenido de oxígeno en la mezcla de combustible y aire, lo cual se traduce en una combustión más lenta. Con ello descienden los picos de temperatura de la combustión y se reducen las emisiones de óxidos nítricos. Leyenda 1 2
- Aire aspirado - Unidad de mando de la mariposa J338 con potenciómetro de la mariposa G69 3 - Válvula de recirculación de gases de escape con potenciómetro para recirculación de gases de escape G212 y válvula de recirculación de gases de escape N18 4 - Unidad de control del motor J623 5 - Tubo de alimentación de gases de escape 6 - Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 7 - Sonda lambda G39 8 - Colector de escape 9 - Turbocompresor 10 - Radiador de gases de escape 11 - Válvula de conmutación para radiador de la recirculación de gases de escape N345 12 - Motor para chapaleta de admisión V157 con potenciómetro para chapaleta de admisión G336 S403_046
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La cantidad de gases de escape que se recirculan es gestionada en la unidad de control del motor de acuerdo con una familia de características. El sistema considera para ello el régimen del motor, la cantidad inyectada, la masa de aire aspirada, la temperatura del aire de admisión y la presión del aire.
Un radiador para recirculación de gases de escape se encarga de que se reduzca aún más la temperatura de la combustión a base de refrigerar los gases de escape que se realimentan y posibilita la recirculación de una mayor cantidad de gases de escape.
En el grupo de escape ante el filtro de partículas se instala una sonda lambda de banda ancha. Con la sonda lambda puede medirse el contenido de oxígeno en los gases de escape sobre una extensa gama de medición. Para el sistema de recirculación de gases de escape se utiliza la señal de la sonda lambda como valor de corrección para regular la cantidad de gases de escape que se hacen recircular.
Este efecto se intensifica con la recirculación de gases de escape a baja temperatura. El funcionamiento de la recirculación de gases de escape a baja temperatura se explica en la página 23 de este cuaderno.
Válvula de recirculación de gases de escape N18 La válvula de recirculación de gases de escape N18 consta de un platillo accionado por un motor eléctrico. La unidad de control del motor se encarga de excitar el motor eléctrico para efectuar un reglaje sin escalonamientos. Con la cota de alzada del platillo de la válvula se controla la cantidad de gases de escape que recirculan. Efectos en caso de avería Si se avería la válvula de recirculación de gases de escape N18 un muelle específico cierra el platillo de la válvula, no pudiéndose hacer recircular gases de escape.
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Válvula de recirculación de gases de escape N18 con potenciómetro para recirculación de gases de escape G212
Potenciómetro para recirculación de gases de escape G212 El potenciómetro para recirculación de gases de escape detecta la posición que tiene el platillo de la válvula de recirculación. Aplicaciones de la señal Con ayuda de esta señal, la unidad de control del motor detecta la posición en que se encuentra el platillo de la válvula. De ese modo se regula la cantidad de gases de escape que recirculan y con ello el contenido de óxidos nítricos en los gases de escape.
La información detallada sobre la estructura y funcionamiento del potenciómetro para recirculación de gases de escape figura en el Programa autodidáctico SSP núm. 368 «El motor TDI 2.0 / 125 kW con culata de 4 válvulas».
Efectos en caso de avería Si se avería el sensor se desactiva la recirculación de gases de escape. Al accionamiento de la válvula de recirculación de gases de escape se le corta la alimentación de corriente y el platillo es cerrado por un muelle específico.
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Gestión del motor Válvula de conmutación para radiador de la recirculación de gases de escape N345 El radiador de la recirculación de gases de escape es conmutable. El motor y el filtro de partículas diésel alcanzan con ello más rápidamente su temperatura operativa. El radiador de los gases de escape se conecta a partir del momento en que el líquido refrigerante alcanza una temperatura de 37 °C. La válvula de conmutación para el radiador de la recirculación de gases de escape es una versión electroneumática. Es la encargada de aplicar el vacío necesario al depresor del radiador para recirculación de los gases de escape con objeto de efectuar la conmutación de la chapaleta en bypass. Efectos en caso de avería Si se avería la válvula de conmutación, el depresor del radiador para la recirculación de gases de escape ya no puede accionar la chapaleta en bypass, la chapaleta se mantiene abierta y, por tanto, queda activada la refrigeración de los gases de escape. Esto hace que el motor y el filtro de partículas diésel tarden más tiempo en alcanzar su temperatura operativa.
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S403_100 Válvula de conmutación para radiador de la recirculación de gases de escape N345
Unidad de mando de la mariposa J338 La unidad de mando de la mariposa va montada ante la válvula de recirculación de gases de escape, en la dirección de flujo. La unidad de mando de la mariposa tiene un motor eléctrico que acciona a la válvula de mariposa a través de una transmisión. El reglaje de la válvula de mariposa se realiza sin escalonamientos y puede ser adaptado a las condiciones de carga y régimen del motor. La unidad de mando de la mariposa tiene asignadas las funciones siguientes: En determinadas situaciones operativas se genera con la válvula de mariposa una diferencia de presiones entre el colector de admisión y el escape. Con la diferencia de presiones se establece una recirculación de gases de escape funcional y eficaz. Durante la fase de regeneración del filtro de partículas diésel se regula la cantidad del aire de admisión con ayuda de la válvula de mariposa. Al ser parado el motor se cierra la mariposa. Esto hace que se aspire y comprima una menor cantidad de aire, confiriendo al motor una fase de parada suave.
S403_101 Unidad de mando de la mariposa J338 con potenciómetro de la mariposa G69
Efectos en caso de avería Si se avería este módulo no es posible regular correctamente la cantidad de gases recirculados. No se produce la regeneración activa del filtro de partículas diésel.
Potenciómetro de la mariposa G69 El potenciómetro va integrado en el mando de la mariposa. El elemento sensor detecta la posición momentánea de la válvula de mariposa.
Aplicaciones de la señal
Efectos en caso de avería
Con ayuda de esta señal, la unidad de control del motor identifica la posición momentánea de la válvula de mariposa. Esta información se necesita para regular la recirculación de gases de escape y la regeneración del filtro de partículas.
Si se avería el potenciómetro se desactiva la recirculación de gases de escape y no se produce ningún ciclo de regeneración activa para el filtro de partículas diésel.
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Gestión del motor Sistema de filtración de partículas diésel En el motor TDI 2.0 CR, aparte de reducirse las emisiones de partículas de hollín a base de las medidas implantadas en el interior del motor, se las reduce adicionalmente por medio de un filtro de partículas diésel. En el Tiguan, el filtro de partículas diésel va alojado en una carcasa compartida con el catalizador de oxidación. Se implanta cerca del motor para lograr que alcance rápidamente su temperatura operativa.
Sonda lambda G39 Sensor de presión para gases de escape G450
Empalme para sensor de presión para gases de escape G450 Sensor de temperatura de gases de escape 4 G648 Sensor de temperatura de gases de escape 3 G495
S403_054
Estructura del sistema
Leyenda 1 - Unidad de control en el cuadro de instrumentos J285 2 - Unidad de control del motor J623 3 - Medidor de la masa de aire G70 4 - Motor diésel 5 - Sensor de temperatura de gases de escape 1 G235 6 - Turbocompresor 7 - Sonda lambda G39
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S403_073
8 - Catalizador de oxidación 9 - Filtro de partículas diésel 10 - Sensor de temperatura de los gases de escape 3 G495 11 - Sensor de presión 1 para gases de escape G450 12 - Sensor de temperatura de los gases de escape 4 G648
Arquitectura El filtro de partículas diésel y el catalizador de oxidación se montan alojados independientemente en una carcasa compartida. El catalizador de oxidación se encuentra dispuesto ante el filtro de partículas en lo que respecta al sentido de flujo. Sonda lambda G39 Catalizador de oxidación
Sensor de temperatura de los gases de escape 3, G495 Filtro de partículas diésel Caudal de gases de escape
Sensor de temperatura de los gases de escape 4, G648
Empale para sensor de presión de los gases de escape G450
S403_091
La arquitectura con el catalizador de oxidación antepuesto ofrece, en combinación con el sistema de inyección Common Rail, las ventajas siguientes: ●
●
●
Con esa colocación del catalizador de oxidación se consigue un ascenso de temperatura de los gases de escape desde antes de entrar en el filtro de partículas diésel, con lo cual este último alcanza rápidamente su temperatura operativa. En la fase de deceleración se evita que el filtro de partículas diésel sea enfriado demasiado intensamente por el aire frío aspirado. El catalizador de oxidación hace en este caso las veces de un acumulador de temperatura, cuyo calor es llevado por el caudal de los gases de escape hacia el filtro de partículas. Durante el ciclo de regeneración se puede regular de un modo más refinado la temperatura de los gases de escape, en comparación con el procedimiento en un filtro de partículas diésel con recubrimiento catalítico. El sensor de temperatura de los gases de escape 3 determina la temperatura de los gases directamente ante el filtro de partículas. Esto permite calcular con exactitud la cantidad de combustible para el ciclo de postinyección que se necesita para aumentar la temperatura de los gases de escape en el modo de regeneración.
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Gestión del motor Catalizador de oxidación El sustrato del catalizador es de metal, para que alcance rápidamente la temperatura de inicio del funcionamiento. Este cuerpo de metal posee una capa de óxido de aluminio, sobre la cual se aplica por metalización una capa final de platino, como material catalítico para los hidrocarburos (HC) y el monóxido de carbono (CO).
Funcionamiento El catalizador de oxidación convierte una gran parte de los hidrocarburos (HC) y del monóxido de carbono (CO) en vapor de agua y dióxido de carbono.
La estructura y el funcionamiento del catalizador de oxidación están descritos en el Programa autodidáctico SSP núm. 124 «Motor diésel catalizado».
Filtro de partículas diésel El filtro de partículas diésel consta de un cuerpo cerámico de carburo de silicio con geometría alveolar. El cuerpo cerámico está subdividido en una gran cantidad de pequeños conductos con el paso alternadamente cerrado. De ahí resulta una configuración de conductos de entrada y salida separados por paredes filtrantes. Las paredes filtrantes son porosas y van recubiertas con una capa de sustrato en óxido de aluminio y ceróxido. En este sustrato se metaliza platino, siendo un metal noble que funciona como catalizador.
Funcionamiento Los gases de escape con contenido de hollín fluyen a través de las paredes filtrantes porosas de los conductos de entrada. Las partículas de hollín son retenidas en los conductos de entrada, contrariamente a lo que sucede con los contenidos gaseosos.
S403_072
En el Programa autodidáctico SSP núm. 336 «Filtro de partículas diésel con recubrimiento catalítico» se proporciona información fundamental acerca del sistema de filtración de partículas diésel.
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Regeneración Para evitar que se obstruya el filtro por saturación con partículas de hollín y ello afecte su funcionamiento es preciso regenerarlo de forma sistemática. En el ciclo de regeneración se incineran (oxidan) las partículas de hollín retenidas en el filtro. La regeneración del filtro de partículas se realiza en las siguientes fases: ● ● ● ● ●
Regeneración pasiva Fase de caldeo Regeneración activa Recorrido de regeneración por parte del cliente Regeneración en el Servicio
Regeneración pasiva Con motivo de la regeneración pasiva se queman de forma continua las partículas de hollín, sin que intervenga la gestión del motor. Esto sucede principalmente al trabajar el motor con cargas intensas, por ejemplo al circular por autopista, teniendo los gases de escape temperaturas entre 350 °C y 500 °C. Las partículas de hollín son convertidas por medio de una reacción con dióxido de nitrógeno en dióxido de carbono.
Fase de caldeo Para calentar lo más rápidamente posible el catalizador de oxidación y el filtro de partículas fríos y hacer que alcancen con ello su temperatura operativa, la gestión del motor pone en vigor un ciclo de postinyección a continuación de la inyección principal. Este combustible se quema en el cilindro y aumenta el nivel de temperaturas de la combustión. El calor producido pasa con el caudal de aire en el grupo de escape hacia el catalizador de oxidación y al filtro de partículas. La fase de caldeo finaliza en cuanto se alcanza por un tiempo definido la temperatura operativa en el catalizador de oxidación y en el filtro de partículas.
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Gestión del motor Regeneración activa En una gran parte del margen operativo las temperaturas de los gases de escape no son suficientes para efectuar una regeneración pasiva. Al no poderse degradar las partículas de hollín se producen acumulaciones de hollín en el filtro. En cuanto el filtro alcanza una saturación de hollín específica la gestión del motor inicia un ciclo de regeneración activa. Las partículas de hollín se queman transformándose en dióxido de carbono teniendo los gases de escape temperaturas de 550 a 650 °C. Funcionamiento de la regeneración activa Las cargas de hollín en el filtro de partículas se calculan por medio de dos modelos matemáticos programados en la unidad de control del motor. Un modelo matemático de las cargas contempla el perfil de conducción del usuario, así como señales de los sensores de temperatura de los gases de escape y de la sonda lambda. Otro modelo matemático para calcular la saturación con partículas de hollín contempla la resistencia que opone el filtro de partículas al flujo. Se calcula con ayuda de las señales del sensor de presión 1 para gases de escape, de los sensores de temperatura de los gases de escape y del medidor de la masa de aire.
Sensor de presión de los gases de escape G450 Sensor de temperatura de los gases de escape 3 G495 Sonda lambda G39 Unidad de control del motor J623 Medidor de la masa de aire G70
S403_070 Catalizador de oxidación
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Filtro de partículas diésel
Medidas que aplica la unidad de control del motor en la regeneración activa para aumentar la temperatura de los gases de escape: ●
La alimentación del aire de admisión es regulada por la unidad de mando de la mariposa.
S403_074 ●
Se desactiva la recirculación de gases de escape para subir la temperatura de la combustión y el contenido de oxígeno en la cámara de combustión.
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Poco después de un ciclo de inyección «retardado» se aplica el primer ciclo de postinyección para aumentar la temperatura de la combustión.
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Posteriormente a la inyección principal se inicia un ciclo de postinyección adicional. Este combustible no se quema en el cilindro, sino que se evapora en la cámara de combustión.
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Los hidrocarburos inquemados de estos vapores de combustible se oxidan en el catalizador de oxidación. El calor generado de esa forma pasa con el caudal de aire hacia el filtro de partículas y se encarga de aumentar la temperatura de los gases de escape ante el filtro de partículas hasta aprox. 620 °C.
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La unidad de control del motor utiliza la señal del sensor de temperatura de gases de escape 3 G345 ante el filtro de partículas para calcular la cantidad que ha de dosificarse en la postinyección retardada. S403_080
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El sistema adapta la presión de sobrealimentación para evitar que la entrega de par varíe de un modo palpable para el conductor durante el ciclo de regeneración. S403_079
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Gestión del motor Recorrido de regeneración por parte del cliente Si predominan los recorridos extremadamente cortos no se alcanza una temperatura suficientemente alta en los gases de escape para poder regenerar el filtro. Si las cargas en el filtro de partículas diésel alcanzan una saturación límite se enciende el testigo luminoso para filtro de partículas diésel en el cuadro de instrumentos. Con esta señal se exhorta al conductor a que efectúe un recorrido de regeneración. Para ello se tiene que conducir el vehículo durante un período breve a una velocidad superior, para que los gases de escape alcancen una temperatura suficientemente alta y se mantengan durante ese intervalo las condiciones operativas necesarias para una regeneración.
Los datos específicos acerca del comportamiento dinámico necesario al encenderse el testigo luminoso para filtro de partículas diésel se consultarán en el manual de instrucciones del vehículo.
Regeneración en el Servicio Si el recorrido de regeneración no ha tenido el éxito deseado y las cargas del filtro de partículas diésel han alcanzado 40 gramos, adicionalmente al testigo para filtro de partículas diésel se enciende también el testigo luminoso de precalentamiento. En la pantalla del cuadro de instrumentos aparece el texto «Fallo motor - taller». Con ello se indica al conductor la necesidad de acudir al taller más próximo. Para evitar que se dañe el filtro de partículas diésel se bloquea su regeneración activa en la unidad de control del motor. El filtro de partículas únicamente puede ser regenerado en el taller con ayuda de una regeneración de Servicio con el VAS 5051.
A partir de una carga de 45 gramos deja de ser posible una regeneración en el Servicio, por ser excesivo el riesgo de que se destruya el filtro. En ese caso se tiene que sustituir el filtro.
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Fases de regeneración, motor TDI 2.0 CR en el Tiguan
Carga en gramos
Sustitución del filtro
Tiempo Ejemplo: Aumento de las cargas de hollín
Ejemplo: Desarrollo al tener éxito la regeneración en la fase respectiva
Regeneración pasiva Regeneración activa Recorrido de regeneración por parte del cliente
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«Regeneración kilométrica» La «regeneración kilométrica» es una regeneración del filtro de partículas supeditada a un recorrido específico. La unidad de control del motor inicia automáticamente un ciclo de regeneración activa si en el último recorrido de 750 - 1.000 km no se produjo una regeneración con éxito o si no se produjo en absoluto, independientemente del estado de saturación del filtro de partículas diésel. La «regeneración kilométrica» sirve de seguridad adicional para mantener reducido el estado de cargas en el filtro de partículas diésel.
Regeneración en el Servicio
Durante el normal funcionamiento del motor siempre se quema una pequeña cantidad de aceite de motor. Una parte del aceite de motor quemado se acumula en forma de cenizas en el filtro de partículas. Estas cenizas de aceite no pueden eliminarse ni con una regeneración activa. Para tener establecido el funcionamiento eficaz del filtro de partículas diésel se tiene que revisar el valor límite de la masa de cenizas que marca el bloque de valores de medición dentro del marco de la Inspección. Si se sobrepasa este límite se tiene que sustituir el filtro de partículas diésel. Obsérvense también a este respecto las indicaciones proporcionadas en «Mantenimiento a la milésima» en el sistema ELSA.
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Gestión del motor Sistema de precalentamiento El motor TDI 2.0 con sistema de inyección Common Rail tiene un sistema de precalentamiento y arranque rápido diésel. Hace posible un arranque inmediato, sin tiempos de espera de precalentamiento, «parecido al de un motor de gasolina» prácticamente en cualquier condición climatológica. Ventajas del sistema de precalentamiento: ●
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Arranque «parecido al de un motor de gasolina» a temperaturas de hasta 24 °C bajo cero Tiempo de caldeo extremadamente breve. En un lapso de 2 segundos se alcanzan hasta 1.000 °C en la bujía de precalentamiento. Temperaturas controlables para preincandescencia y postincandescencia Susceptible de autodiagnosis Forma parte del sistema de diagnosis EOBD
Estructura del sistema
Sensor de régimen del motor G28
Bujía de precalentamiento 1 Q10
Unidad de control del motor J623
Unidad de control para precalentamiento automático J179
Bujía de precalentamiento 2 Q11
Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 Interfaz de diagnosis para bus de datos J533 Unidad de control de la red de a bordo J519
Bujía de precalentamiento 3 Q12
Unidad de control en el cuadro de instrumentos J285
Testigo de precalentamiento K29
Bujía de precalentamiento 4 Q13
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Funcionamiento Preincandescencia La excitación de las bujías de precalentamiento en acero correa a cargo de la unidad de control del motor a través de la unidad de control para precalentamiento automático J179, procediendo de forma desfasada, con ayuda de una señal modulada en anchura de los impulsos (PWM). La tensión en la bujía de precalentamiento individual se ajusta a través de la frecuencia de los impulsos PWM. Para el arranque rápido a temperaturas ambiente por debajo de los 18 °C se aplica la tensión máxima de 11,5 voltios para el precalentamiento. Garantiza que la bujía se caliente a unos 1.000 °C en un tiempo muy breve (2 segundos como máximo). Con ello se reduce el tiempo de precalentamiento del motor.
Postincandescencia Reduciéndose de forma continua la proporción de período de la señal PWM se rebaja la tensión para el ciclo de postincandescencia hasta la tensión nominal de 4,4 voltios, dependiendo del punto operativo en cuestión. La postincandescencia se aplica durante un máximo de 5 minutos después del arranque del motor, hasta que la temperatura del líquido refrigerante alcance 18 °C. La postincandescencia contribuye a reducir las emisiones de hidrocarburos y la sonoridad de la combustión durante la fase de calentamiento del motor.
Excitación desfasada de las bujías de precalentamiento Para aliviar la tensión de la red de a bordo durante las fases de incandescencia se procede a excitar las bujías de forma desfasada. El flanco descendente de la señal es el que excita a la siguiente bujía.
Bujía de precalentamiento Cilindro 1 Cilindro 2 Cilindro 3 S403_056
Cilindro 4 Tiempo (s)
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Gestión del motor Esquema de funciones
A C F G6 G28 G31 G39 G40 G42 G62 G69 G70 G79 G81 G83 G185
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Batería Alternador Conmutador de luz de freno Bomba de preelevación de combustible Sensor de régimen del motor Sensor de presión de sobrealimentación Sonda lambda Sensor Hall Sensor de temperatura del aire aspirado Sensor de temperatura del líquido refrigerante Potenciómetro de la mariposa Medidor de la masa de aire Sensor de posición del pedal acelerador Sensor de temperatura del combustible Sensor de temperatura del líquido refrig. a salida radiador Sensor de posición del pedal acelerador 2
G212 G235 G247 G336 G450 G476* G495 G581 G648 J17 J179 J317 J338 J519 J623 J832 N18
Potenciómetro para recirculación de gases de escape Sensor de temperatura de los gases de escape 1 Sensor de presión del combustible Potenciómetro para chapaleta de admisión Sensor de presión 1 para gases de escape Sensor de posición del embrague Sensor de temperatura de los gases de escape 3 Sensor de posición para actuador de sobrealimentación Sensor de temperatura de los gases de escape 4 Relé de bomba de combustible Unidad de control para precalentamiento automático Relé para alimentación de tensión de borne 30 Unidad de mando de la mariposa Unidad de control de la red de a bordo Unidad de control del motor Relé para bomba de combustible adicional Válvula de recirculación de gases de escape
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N30-33 Inyector para cilindro 1-4 N75 Electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N276 Válvula reguladora de la presión del combustible N290 Válvula de dosificación del combustible N345 Válvula de conmutación para radiador de la recirculación de gases de escape Q10-13 Bujías de precalentamiento 1-4 S Fusible V157 Motor para chapaleta de admisión V178 Bomba 2 para circulación de líquido refrigerante V393 Bomba de combustible adicional Z19 Calefacción para sonda lambda
*
1 2
Bus CAN de datos Low Bus CAN de datos High
Señal de entrada Señal de salida Positivo Masa Bus CAN Bidireccional
Sólo en vehículos con cambio manual
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Servicio Herramientas especiales
Designación
T10172/9
Herramienta
Aplicación
Adaptador
Adaptador para el útil de retención T10172, para retener el piñón de la bomba de alta presión
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T10377
Manguito de montaje
Para montar el anillo toroidal en el inyector
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T10384
Llave anular de carraca
Para desmontar y montar el filtro de partículas diésel
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Designación
T10385
Herramienta
Aplicación
Vaso
Para desmontar y montar el tubo de recirculación de gases de escape
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T40064/1 Elemento de presión
Elemento de presión para el extractor T40064, para desmontar la polea dentada de la bomba de alta presión
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T40094
T40094/1 T40094/2 T40094/9 T40094/10 T40094/11
Para desmontar y montar el árbol de levas
Herramienta de colocación para árboles de levas Alojamiento Alojamiento Alojamiento Alojamiento Tapa
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Servicio Herramientas especiales
Designación
T40095
Herramienta
Aplicación
Útil aprisionador
Para desmontar y montar el árbol de levas
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T40096/1
Útil de sujeción
Para sujetar el piñón dividido del árbol de levas al desmontar y montar el árbol
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T40159
Vaso con cabezal esférico
Para trabajos de montaje en el colector de admisión
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Pruebe sus conocimientos ¿Qué respuesta es correcta? Pueden ser correctas una o varias de las respuestas proporcionadas.
1. ¿Qué función asume el colector de admisión con chapaletas de turbulencia espiroidal? a) Con la posición de las chapaletas de turbulencia espiroidal se ajusta la turbulencia espiroidal del aire de admisión en función del régimen y la carga del motor. b) Con la posición de las chapaletas de turbulencia espiroidal se conmuta entre un conducto de admisión corto y uno largo en función de una familia de características. c) Las chapaletas de turbulencia espiroidal cierran al parar el motor, para interrumpir así la alimentación de aire y posibilitar una fase de parada suave.
2. ¿Qué afirmación es correcta acerca de la recirculación de gases de escape a baja temperatura? a) Con la refrigeración de los gases recirculados puede hacerse recircular una mayor cantidad de gases de escape, lo cual permite reducir aún más las emisiones de óxidos nítricos del motor. b) Con la refrigeración de los gases de escape recirculados se protege el filtro de partículas diésel contra temperatura excesiva. c) Se procede a refrigerar los gases de escape recirculados para que el motor consiga una mayor potencia máxima.
3. ¿Qué función asume la válvula de rebose en la bomba de alta presión? a) La válvula de rebose regula la cantidad de combustible que pasa a la zona de alta presión. b) Regula la presión del combustible en la zona de baja presión de la bomba de alta presión. c) Es una válvula de seguridad para proteger a la bomba de alta presión contra temperaturas excesivas del combustible.
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Pruebe sus conocimientos 4. ¿Qué afirmación es correcta acerca de la bomba de combustible adicional V393? a) La bomba de combustible adicional V393 alimenta gasoil a la calefacción independiente. b) La implantación de la bomba de combustible adicional V393 elimina la necesidad de instalar una bomba de combustible para preelevación en el depósito de combustible. c) La bomba de combustible adicional intensifica la presión del combustible en la zona de alimentación y suministra suficiente combustible a la bomba de alta presión en cualquier condición operativa.
5. Complete las designaciones faltantes:
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1 - Unidad de control en el cuadro de instrumentos J285
7 - ……………………………………………………… 8 - ………………………………………………………
2 - ……………………………………………………… 9 - ……………………………………………………… 3 - ……………………………………………………… 10 - ……………………………………………………… 4 - Motor diésel 11 - ……………………………………………………… 5 - ……………………………………………………… 12 - ……………………………………………………… 6 - Turbocompresor
6. ¿Para qué se utiliza esta herramienta especial?
Para …………………………………………………………
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67 Soluciones: 1. a; 2. a; 3. b; 4. c; 5. 2 - Unidad de control del motor J623 3 - Medidor de la masa de aire G70 5 - Sensor de temperatura de los gases de escape 1 G235 7 - Sonda lambda G39 8 - Catalizador de oxidación 9 - Filtro de partículas 10 - Sensor de temperatura de los gases de escape 3 G495 11 - Sensor de presión 1 para gases de escape G450 12 - Sensor de temperatura de los gases de escape 4 G648 6. Para el montaje del anillo toroidal en el inyector
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❀ Este papel ha sido elaborado con celulosa blanqueada sin cloro. 68
