Service Training
Programa autodidáctico 443
El motor TSI de 1,2l / 77kW con turbo-sobrealimentación
Diseño y funcionamiento
Este motor TSI de 1,2l / 77kW viene a sustituir al motor 1,6l / 75kW con inyección en el conducto de admisión. En comparación con aquél, consigue unas prestaciones muy superiores, asociadas a un consumo de combustible marcadamente reducido, que se traduce asimismo en unas menores emisiones de CO2. El aspecto de las emisiones de CO2 se ha transformado en un factor importante, que contribuye a la decisión de compra del cliente. Volkswagen persigue de una forma decidida su estrategia TSI, y con el nuevo motor 1,2l TSI continúa la serie de éxitos de esta familia de motores. El desarrollo tecnológico de esta serie de motores pequeños y potentes se basa en una optimización de la potencia y una un a construcción aligerada sin paliativos. El motor con el nuevo bloque de aluminio y un procedimiento de combustión de nuevo desarrollo combina las ventajas de comportamiento de respuesta, consumo y costes para la motorización de modelos de volumen de Volkswagen.
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En las páginas siguientes le presentamos el diseño y funcionamiento del nuevo motor TSI TSI de 1,2 l / 77kW 77 kW con turbo-sobrealimentación. Más información sobre la parte mecánica y la gestión del motor figura en el Programa autodidáctico autodidáctico 405 "El motor TSI de 1,4l 1,4 l / 90kW 90 kW con turbo-sobrealimentación".
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 reparación consulte por favor la documentación del Servicio Postventa prevista prevista para esos efectos.
Atención Nota
Este motor TSI de 1,2l / 77kW viene a sustituir al motor 1,6l / 75kW con inyección en el conducto de admisión. En comparación con aquél, consigue unas prestaciones muy superiores, asociadas a un consumo de combustible marcadamente reducido, que se traduce asimismo en unas menores emisiones de CO2. El aspecto de las emisiones de CO2 se ha transformado en un factor importante, que contribuye a la decisión de compra del cliente. Volkswagen persigue de una forma decidida su estrategia TSI, y con el nuevo motor 1,2l TSI continúa la serie de éxitos de esta familia de motores. El desarrollo tecnológico de esta serie de motores pequeños y potentes se basa en una optimización de la potencia y una un a construcción aligerada sin paliativos. El motor con el nuevo bloque de aluminio y un procedimiento de combustión de nuevo desarrollo combina las ventajas de comportamiento de respuesta, consumo y costes para la motorización de modelos de volumen de Volkswagen.
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En las páginas siguientes le presentamos el diseño y funcionamiento del nuevo motor TSI TSI de 1,2 l / 77kW 77 kW con turbo-sobrealimentación. Más información sobre la parte mecánica y la gestión del motor figura en el Programa autodidáctico autodidáctico 405 "El motor TSI de 1,4l 1,4 l / 90kW 90 kW con turbo-sobrealimentación".
El Programa autodidáctico presenta el diseño y funcionamiento de nuevos desarrollos. Los contenidos no se someten a actualizaciones.
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Atención Nota
Referencia rápida Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
El motor de 1,2l 1,2 l / 77kW con turbo-sobrealimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Mecánica del motor motor
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El motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Carcasa de distribución distribución de dos piezas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Bloque motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Mando de válvulas y mecanismo del cigüeñal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Culata con tecnología biválvula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Sobrealimentación simple con el turbocompresor turbocompresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Aireación y desaireación desaireación del cárter del cigüeñal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 Alimentación de aceite aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 . 17 Sistemas de refrigeración refrigeración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Gestión del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Estructura del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Unidad de control control del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Actuadores Actuadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Esquema de funcionamiento funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Herramientas especiales especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Pruebe sus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
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Introducción El motor de 1,2l / 77kW con turbo-sobrealimentación La base de este motor está constituida por el motor TSI de 1,4l / 90kW con turbosobrealimentación. Al desarrollo del motor TSI de 1,2l / 77kW se le plantearon tres objetivos principales: - reducir el peso en comparación con el motor TSI de 1,4l / 90kW, - disminuir las fricciones internas y - desarrollar un procedimiento de combustión con turbulencia espiroidal
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Características técnicas ●
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Un bloque de aluminio de nuevo desarrollo con camisas vanguardistas de los cilindros en fundición gris Culata 2V con las válvulas en suspensión inclinada y mando de válvulas por balancines flotantes de rodillo con cadena de distribución (ángulo de válvulas 12°, cámara de combustión abovedada) Cigüeñal de acero con diámetros de los cojinetes de biela y de bancada reducidos a 42mm Grupo de pistones de construcción aligerada con fricciones mínimas y un paquete de segmentos con fuerzas tangenciales reducidas Circuito de aceite con un caudal reducido y una bomba de rendimiento optimizado
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Una bomba de líquido refrigerante desconectable Carcasa de distribución de construcción ligera, dividida y adecuada para el mantenimiento, con cubiertas de material plástico y de magnesio Módulo de turbocompresor de gases de escape con actuador eléctrico para la presión de sobrealimentación Desaireación del cárter de los cilindros integrada en el bloque y en la culata, con separador de aceite Transformador de inyección
Datos técnicos Diagrama de par y potencia El par máximo de 175Nm se alcanza a regímenes comprendidos entre 1.550 y 4.100 rpm. Esto significa que el par a las 1.550 rpm se halla aproximadamente un 45% por encima del modelo predecesor. La potencia máxima de 77kW la consigue el motor a un régimen de 5.000 rpm.
[kW]
[Nm] 205
90
185
80
165
70
145
60
125
50
105
40
85
30
65
20
45
10
25
1000 2000 3000 4000 5000 6000 [rpm] Potencia [kW] Par [Nm]
Letras distintivas del motor Arquitectura Cilindrada Diámetro de cilindros Carrera Válvulas por cilindro Relación de compresión Potencia máx. Par máx. Gestión del motor Combustible Tratamiento de los gases de escape Norma sobre emisiones de escape
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CBZB Motor de 4 cilindros en línea 1197cm3 71 mm 75,6mm 2 10 : 1 77kW a 5.000 rpm 175Nm a 1.550 – 4.100 rpm Continental Simos 10 Súper sin plomo de 95 octanos Catalizador de tres vías con regulación lambda EU5
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Parte mecánica del motor El motor Mediante medidas específicas implantadas en el diseño para la reducción del peso ha podido bajarse el peso del motor TSI de 1,2l / 90kW en comparación con el motor TSI de 1,4l / 90kW en 24,5kg. Pero también la reducción de las fricciones y el nuevo procedimiento de la combustión contribuyen a alcanzar los objetivos planteados al desarrollo.
Balance del peso en comparación 1,4Motor TSI de 1,4l / 90kW
Bloque motor
114kg
89,5kg
-14,5kg
Cigüeñal
-2,0kg
Culata con mando de válvulas
-3,5kg
Carcasa de distribución
-2,0kg
Grupos auxiliares
-2,5kg
Total -24,5kg
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Carcasa de distribución de dos piezas La carcasa de distribución consta de dos piezas. La cubierta superior es de material plástico y puede ser desmontada de forma individual. La cubierta inferior es de fundición a presión de magnesio. Va fijada con tornillos especiales de una aleación de aluminio y puede ser desmontada sin tener que quitar la culata.
Obsérvese que para el montaje de la carcasa de distribución inferior se utilicen exclusivamente los tornillos de aluminio que son necesarios para ello.
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Cubierta superior de la carcasa de distribución
S443_096 Tornillos de aluminio sin recubrimiento Cubierta inferior de la carcasa de distribución
Bloque motor El bloque motor consta de fundición a presión de aluminio. Gracias a ello, su peso, comparado con el bloque de fundición gris con grafito laminar como el que se aplica en el motor TSI de 1,4l / 90kW, es 14,5kg más ligero. El bloque es un diseño "open deck", lo mismo que ya era en el caso del motor TSI de 1,4l / 90kW. Esto significa, que no hay almas entre la pared exterior y los cilindros. Esto supone dos ventajas: - En esta zona no pueden producirse burbujas de aire, que en un sistema de refrigeración bicircuito conducirían especialmente a problemas, tanto de desaireación como de refrigeración. - En la unión atornillada de la culata con el bloque, la deformación de los cilindros es menor y más pareja gracias al desacoplamiento físico entre el cilindro y el bloque, si se compara con la construcción "closed deck" con almas. Esto conduce a un menor consumo de aceite, porque los segmentos de los pistones pueden compensar mejor esta menor deformación.
Pared exterior
Cilindro
S443_004 Bloque motor Destalonado Camisa del cilindro con perfil acanalado
Camisas de los cilindros en fundición gris Las camisas de los cilindros en fundición gris, en versiones empotradas, poseen un perfil acanalado y destalonado hacia el bloque. Este perfil se encarga de establecer una unión firme, inseparable (agarrotamiento) entre el bloque y las camisas. Ello conduce a una menor deformación del bloque. Al mismo tiempo se evita un reparto disparejo del calor, como sucede en el caso de las camisas de fundición gris no destalonadas, por producirse un intersticio.
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Parte mecánica del motor Mando de válvulas y mecanismo del cigüeñal En el mecanismo del cigüeñal y en el mando de las válvulas se ha implantado una serie de medidas para reducir las fricciones y el peso, así como para intensificar la rigidez del cigüeñal.
Mando de válvulas - El mando de válvulas ha sido cambiado de la tecnología de 4 válvulas a la tecnología de 2 válvulas.
- En los carriles de tensado y deslizamiento se han podido implantar grandes radios con mínimas fricciones, gracias a la tecnología de 2 válvulas.
- El alojamiento del árbol de levas es ahora más compacto para reducir fricciones y pesos. Rueda de cadena Árbol de levas
Árbol de levas en tecnología de 2 válvulas
Carril de deslizamiento
Cadena dentada del mando de válvulas Tensor de cadena hidráulico Carril tensor
Rueda de cadena Cigüeñal
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El árbol de levas es accionado por medio de una cadena exenta de mantenimiento. El tensado de la cadena corre a cargo de un tensor hidráulico. Por debajo de la rueda del árbol de levas oprime el carril tensor contra la cadena. El carril de deslizamiento que se encuentra enfrente del carril tensor evita que la cadena produzca oscilaciones demasiado intensas.
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Mecanismo del cigüeñal - El diámetro de los cojinetes de bancada y de biela se han reducido a 42mm.
- Las gualderas son más anchas en la zona del cigüeñal crítica a efectos de flexión.
- Para incrementar la rigidez del cigüeñal se han reducido las anchuras de los cojinetes de bancada y de biela.
- Los segmentos poseen una menor tensión tangencial.
Segmentos
Cigüeñal
Gualdera Cojinete de bancada Cojinete de biela Cadena dentada para accionamiento de la bomba de aceite Rueda de cadena Bomba de aceite
Bomba de aceite S443_049
La bomba de aceite es accionada asimismo por medio de una cadena dentada exenta de mantenimiento.
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Parte mecánica del motor Culata con tecnología biválvula El cambio de la tecnología de cuatro a la de dos válvulas viene a reducir las fricciones y el peso . Sin embargo, ello también ha requerido una nueva ubicación de los inyectores y de las bujías. Las experiencias reunidas con la inyección directa en la familia de motores TSI han permitido definir las exigencias planteadas a este motor en lo que respecta a preparación de la mezcla, movimiento de la carga y celeridad de la combustión, y se ha podido transmitir al diseño de un procedimiento de combustión biválvula con tiempos de distribución fijos.
Las características técnicas de la culata son:
- Las válvulas se encuentran inclinadas a un ángulo de 12° cada una con respecto al eje geométrico vertical del motor
- Diámetro del platillo de las válvulas de admisión 35,5mm y de las válvulas de escape 30mm - Válvulas de escape con carga de sodio
- Pistones de carrera larga de 75,6mm y un diámetro de los cilindros de 71mm para aumentar el movimiento de la carga en los ciclos de admisión y escape Los inyectores de alta presión van implantados por el lado de admisión y las bujías por el lado de escape. Eje geométrico vertical del motor Ángulo de implantación de las válvulas
12°
Lado de admisión
12°
Lado de escape
S443_078 Diámetro válvula de admisión: 35,5mm
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Diámetro válvula de escape: 30mm
Conducto de turbulencia espiroidal En virtud de la tecnología biválvula se ha desarrollado un nuevo procedimiento de combustión con turbulencia espiroidal para una preparación de la mezcla muy adecuada. El conducto de admisión está diseñado de modo que el aire ingrese en el cilindro describiendo un movimiento helicoidal. En acción conjunta con el enmascarado de las válvulas se obtiene así en toda la cámara de combustión una turbulencia espiroidal expresa del aire que ingresa entre la cámara del pistón y la bóveda de la cámara de combustión. De ahí resulta una eficaz formación y propagación de la mezcla en la cámara de combustión, un mínimo retraso de la autoignición y una alta celeridad de la combustión asociada a una alta resistencia al picado.
Conducto de admisión
Conducto de turbulencia espiroidal
Válvula de admisión
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Movimiento espiroidal del aire que ingresa
Comportamiento del flujo sin enmascarado
Válvulas de admisión Los asientos de las válvulas de admisión poseen una geometría especial (enmascarado de válvulas). Se encarga de que el aire sólo pueda ingresar en el cilindro a través de una sección específica con cortas alzadas de las válvulas. El aire es guiado hacia la pared del cilindro de modo que se produzca una turbulencia espiroidal más intensa y una mayor velocidad de flujo. Con ello se respalda la formación de una mezcla homogénea de combustible y aire en la cámara de combustión.
Válvula de admisión
Aire entrante
Asiento de la válvula
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Cámara de combustión
Comportamiento del flujo con enmascarado
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Enmascarado de la válvula
El movimiento espiroidal se refuerza con el enmascarado
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Parte mecánica del motor Tiempos de distribución En el diseño de los tiempos de distribución se han tenido en cuenta los objetivos siguientes: - Alto nivel de suavidad de marcha al ralentí
- Reducidas pérdidas por intercambio de gases
- Una buena aceleración de plena carga a bajos regímenes ] m m [ a l u v l á v a l e d a r u t r e p A
PMI
PMS
PMI
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9,5
9
8 7 6 5 4 3 2
8° APMI
1*
8° APMS
19° DPMS
* Los tiempos de distribución están referidos a una apertura de válvula de 1mm. Las medidas
- Para contar con una buena suavidad de marcha al ralentí y durante la doble inyección en la fase de caldeo del catalizador se necesita un escaso cruce de válvulas. Con ello se evita que se vuelvan a aspirar los gases de escape expulsados y que puedan desmejorar la formación de la mezcla. - Para evitar que los gases de escape expulsados del cilindro que se encuentra justo en el ciclo de admisión, las válvulas de escape abren sobre un margen de 180° cigüeñal. Debido a ello, las válvulas de escape del cilindro en fase de expulsión cierran oportunamente y se reducen aún más los gases residuales en el cilindro que se encuentra en la fase de admisión.
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13° DPMI
Ángulo cigüeñal [°] Válvula de escape Válvula de admisión
- Para contar con una buena aceleración de plena carga a regímenes bajos, las válvulas admisión abren sobre un margen de aprox. 175°. Con ello se tiene establecido que la válvula de admisión esté cerrada antes de que los gases frescos vuelvan a ser expulsados por el cilindro que inicia la fase ascendente. - Para ingresar la mayor cantidad posible de gas de admisión en los cilindros se ha aumentado la alzada de las válvulas de 9mm a 9,5mm en comparación con el motor TSI de 1,4 l / 90kW.
Inyectores de alta presión También los inyectores de alta presión tienen una influencia decisiva sobre la formación de la mezcla. Cuanto menor es, por ejemplo, el tamaño de las gotitas del combustible inyectado, tanto más rápidamente se mezclan con el aire de admisión que ingresa. La presión de la inyección se cifra entre los 40 y 125bares.
Parámetros que influyen en la formación de la mezcla: - Cantidad y orientación de los chorros inyectados - Presión de la inyección
- Tiempo de la inyección - Tamaño de las gotitas Inyector de alta presión con 6 chorros individuales
S443_050 Bloque motor
Los seis chorros individuales de cada inyector están dispuestos de modo que se obtenga una óptima orientación espacial.
Pistón
Con ello se establece un rápido y eficaz mezclado completo con el aire procedente del conducto de turbulencia espiroidal.
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Parte mecánica del motor Sobrealimentación simple con el turbocompresor Tramo del aire de sobrealimentación En virtud de que las sensaciones de la conducción dependen muy esencialmente del comportamiento de respuesta del turbocompresor en los motores sobrealimentados, se ha procedido a reducir el volumen del colector de admisión. Esto hace que el turbocompresor tenga que comprimir un menor volumen y la presión necesaria para la sobrealimentación se alcance rápidamente. Tal y como se conoce en el motor TSI de 1,4 l / 90kW también en este motor se aplica un intercooler con refrigeración líquida. El aire de sobrealimentación es refrigerado por un intercooler en el colector de admisión, que se encuentra sometido al flujo pasante de líquido refrigerante. Turbocompresor con actuador de sobrealimentación V465 y sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581
Filtro de aire
Válvula de descarga (Wastegate) Colector de escape
Sensor de sobrealimentación G31 con sensor de temperatura del aire aspirado G299 Tubo de sobrealimentación Unidad de mando de de la mariposa J338
S443_066 Sensor de presión en el colector de admisión G71 con sensor de temperatura del aire aspirado G42 Colector de admisión con intercooler
Diferencias frente al motor TSI de 1,4l / 90kW
La regulación de la sobrealimentación se realiza a través de un actuador de sobrealimentación eléctrico. Se ha suprimido la electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N75, el depresor y la válvula de recirculación del aire para el turbocompresor N249.
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Gracias al rápido comportamiento de respuesta del actuador de sobrealimentación eléctrico, la válvula de descarga abre rápidamente en la fase de deceleración y permite reducir así el bombeo del compresor.
Módulo de turbocompresor de gases de escape con actuador eléctrico para la presión de sobrealimentación Las exigencias planteadas al turbocompresor de escape son particularmente altas en el caso de este motor, porque debe posibilitar prestaciones típicas de un TSI, como son una temprana respuesta y un par intenso a regímenes bajos. Para conseguir las prestaciones exigidas, aparte de reducir el colector de admisión se han aplicado otras medidas más en el turbocompresor: - El ángulo de incidencia de los gases de escape sobre la rueda de turbina ha sido elegido de modo que se supere con la mayor facilidad posible el par de inercia de la turbina y ésta alcance por ello más rápidamente un régimen elevado. - La válvula de descarga se gestiona por medio de un actuador de sobrealimentación eléctrico, con un comportamiento de respuesta muy rápida y una alta fuerza de mando.
Actuador de sobrealimentación V465 con sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581 Turbina de escape
Válvula de descarga (Wastegate) Turbina de sobrealimentación
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Parte mecánica del motor Aireación y desaireación del cárter del cigüeñal Aireación del cárter del cigüeñal Con la aireación del cárter del cigüeñal se barre el cárter y se reducen las inclusiones de agua en el aceite. La aireación se realiza a través de un tubo flexible que va del filtro de aire hacia la carcasa de alojamiento del árbol de levas. Una válvula de retención asegura una alimentación continua del aire y los gases fugados de los cilindros no pueden ser aspirados de forma directa y sin filtración. Además de ello, la válvula de retención está diseñada de modo que abra al haber presión positiva en el cárter del cigüeñal. Con ello se descartan daños en las juntas debidos a presión positiva. Alimentación de aire procedente del filtro
Desaireación del cárter del cigüeñal
S443_108 Válvula de retención
La conducción interna de los gases por el bloque, la culata y la tapa de culata
A diferencia del motor TSI de 1,4l / 90kW se aplica una desaireación del cárter del cigüeñal guiada por dentro. El bloque lleva atornillado un separador de aceite en material plástico. En éste se procede a separar el aceite de los gases y a dejarlo volver por goteo al cárter. Los gases pasan ahora del bloque a la culata. Según en qué parte reine la depresión más intensa, se inscriben directamente en el colector de admisión o bien continúan su camino hacia la tapa de la culata, hasta llegar ante la turbina de sobrealimentación en el turbocompresor. La conducción interna de los gases impide que se congele la desaireación del cárter del cigüeñal.
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Válvula de retención
S443_109 Válvula de retención
Inscripción ante la turbina de sobrealimentación del turbocompresor
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Inscripción en el colector de admisión con válvula de retención
Alimentación de aceite Circuito de aceite
Filtro de aceite
Las menores dimensiones de los cojinetes de bancada y de biela, así como el cambio a un mando de válvulas 2V con un solo árbol de levas son medidas que conducen a que el motor requiera marcadamente menos aceite. Esto permite instalar una bomba de aceite más pequeña y el rendimiento medio de la bomba de aceite regulada puede reducirse en un 50% aproximadamente. La presión se regula a través de una válvula específica detrás del filtro de aceite. Con ello se tiene establecido que siempre esté disponible una presión de aceite suficiente en el motor, independientemente de las cargas que tenga el filtro de aceite.
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Bomba en el depósito colector de aceite
Accionamiento de la bomba de aceite
Rueda de cadena del cigüeñal
La bomba de aceite Duo-Centric va atornillada al bloque motor en la parte inferior y es accionada desde el cigüeñal por medio de una cadena dentada exenta de mantenimiento. Para mantener reducidas las fricciones es una bomba situada en el depósito colector que se acciona a un régimen bajo (relación de transmisión = 0,6).
Bomba en el depósito colector de aceite
Cadena dentada S443_017
Rueda de cadena de la bomba de aceite
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Parte mecánica del motor Sistemas de refrigeración Tal y como se conoce en el motor TSI de 1,4 l / 90 kW, también este motor posee, salvo dos uniones aparte, dos sistemas de refrigeración independientes. Un sistema para refrigerar el motor en la forma habitual y un segundo sistema para refrigerar el aire de sobrealimentación. Las dos uniones permiten emplear un depósito de expansión compartido. La diferencia de temperatura entre el sistema de refrigeración del motor y el sistema de sobrealimentación puede ser de hasta 100°C.
Particularidades del sistema de refrigeración del motor
Particularidades del intercooler
- Bomba de líquido refrigerante en versión mecánica, desconectable - Sistema de refrigeración bicircuito para diferentes temperaturas del líquido refrigerante en la culata y en el bloque
- Bomba eléctrica para circulación de líquido refrigerante - Intercooler recorrido por el flujo de líquido, alojado en el colector de admisión
Leyenda
b
a Depósito de expansión b Intercambiador de calor de la calefacción c Bomba para circulación de líquido refrigerante V50 d Bomba de líquido refrigerante mecánica, desconectable e Intercooler en el colector de admisión f Termostato 1 de la culata g Termostato 2 del bloque h Radiador de aceite i Turbocompresor j Radiador adicional del intercooler k Radiador l Válvula de retención m Paso calibrado
a n
c f
e
d l
g
h
j
i
k
m
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Sistema de refrigeración del motor Sistema del intercooler
Para establecer el rendimiento de refrigeración en el circuito del intercooler es preciso purgar el aire después de cada vez que se abra. La purga del aire se efectúa ya sea con el equipo de llenado para sistemas de refrigeración VAS 6096 o bien a través de la función guiada "Llenar y purgar el aire del sistema de refrigeración". Sírvase tener en cuenta las indicaciones proporcionadas en ELSA.
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Sistema de refrigeración del motor También en este motor se aplica la probada refrigeración bicircuito. La conducción separada del líquido refrigerante en la culata y en el bloque permite establecer un comienzo diferenciado de la refrigeración en ambos componentes. La conducción del líquido refrigerante se controla por medio de dos termostatos en la carcasa de distribución de líquido refrigerante. Un termostato para la culata y el otro para el bloque. El sistema de refrigeración bicircuito supone las ventajas siguientes: - El bloque motor se calienta más rápidamente, porque el líquido refrigerante permanece en el bloque hasta que alcanza 87°C. El caldeo más rápido de las paredes de los cilindros reduce las emisiones de hidrocarburos.
- En virtud de que el líquido refrigerante tarda menos tiempo para calentarse en la culata que en el bloque, la conducción separada del líquido refrigerante permite refrigerar temprano las cámaras de combustión. Con ello se consigue un mejor llenado de los cilindros y se reduce el riesgo del picado, a la vez que disminuyen las emisiones de óxidos nítricos.
Termostato 2 Bloque motor 87°C
Termostato 1 Culata 87°C Empalme de vacío
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Bomba de líquido refrigerante desconectable
Características específicas del sistema de refrigeración del motor: Para seguir reduciendo el consumo de combustible y, con éste, las emisiones de CO2, se aplica una bomba de líquido refrigerante mecánica, desconectable, que no alimenta líquido refrigerante durante la fase de calentamiento. Para esos efectos se cierra la entrada de líquido refrigerante al bloque y a la culata por medio de un collar de cierre.
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Parte mecánica del motor Bomba de líquido refrigerante desconectable Para que el motor alcance lo más rápidamente posible su temperatura operativa se procede a desconectar la alimentación del líquido refrigerante cuando tiene una temperatura inferior a los 30 °C. Debido a ello, el líquido refrigerante se encuentra inmovilizado en el motor y se calienta más rápidamente. Con ello desciende el consumo de combustible, las emisiones de CO2 y las emisiones de escape. La alimentación del líquido refrigerante se desconecta en la fase de arranque del motor y al tener el líquido refrigerante una temperatura inferior a los 30°C, y se mantiene en estado desconectado durante la fase de calentamiento: - con la "calefacción desconectada" hasta que la temperatura del líquido refrigerante sea de 90 °C y - con la "calefacción conectada" por una duración de hasta dos minutos.
Válvula para regulación de líquido refrigerante N513
Bomba de líquido refrigerante
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Así funciona ●
La bomba de líquido refrigerante está "conectada".
Si el motor arranca teniendo el líquido refrigerante una temperatura de 30°C o superior, la bomba de líquido refrigerante se encuentra conectada desde un principio. El líquido refrigerante es alimentado igual que con una bomba convencional, hacia el bloque y hacia la culata.
El rodete impele
El líquido permanece en el bloque hasta que abren los termostatos en la carcasa de distribución del líquido refrigerante. Desde la culata es alimentado únicamente hacia el intercambiador de calor, pero no hacia el radiador.
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Caudal impelido del líquido refrigerante hacia el bloque y la culata
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Si al arrancar el motor, la temperatura del líquido refrigerante es inferior a 30°C, se "desconecta" la bomba de líquido refrigerante por intervención de la válvula para regulación de líquido refrigerante. ●
La bomba de líquido refrigerante está "desconectada". Tope
Tubo de vacío de la válvula para regulación de líquido refrigerante N513 Diafragma
La válvula para regulación de líquido refrigerante es excitada por la unidad de control del motor y abre el paso hacia el colector de admisión. La depresión del colector de admisión tira de la diafragma hacia la izquierda. Debido a que el collar de cierre y el diafragma están comunicados entre sí por medio de un varillaje, el collar de cierre es desplazado sobre el rodete hasta que apoye contra el tope. Ya no se impele líquido refrigerante.
S443_083 Varillaje Embellecedor ●
La bomba de líquido refrigerante vuelve a ser "conectada".
Para volver a conectar se activa y desactiva varias veces la válvula para regulación de líquido refrigerante, durante un segundo a intervalos de unos 7 segundos. Con ello se logra que el líquido refrigerante caliente, procedente del motor, se mezcle sólo lentamente con el líquido frío. Si se solicita calefacción se conecta de inmediato la bomba de líquido refrigerante. La válvula para regulación de líquido refrigerante deja de ser excitada, se degrada la depresión y el muelle vuelve a oprimir el collar de cierre a la posición inicial. El rodete a vuelve a quedar libre e impele el líquido refrigerante hacia el motor.
Rodete El caudal de líquido refrigerante impelido es bloqueado por el collar de cierre.
El rodete impele
El collar de cierre es oprimido en retorno por el muelle
S443_115 Muelle Caudal impelido máximo de líquido refrigerante
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Gestión del motor Estructura del sistema Sensor de presión en el colector de admisión G71 con Sensor de temperatura del aire aspirado G42 Sensor de presión de sobrealimentación G31 con Sensor de temperatura del aire aspirado G299 Sensor de régimen del motor G28 Sensor Hall G40 Unidad de mando de la mariposa J338 con sensores de ángulo 1 y 2 para mando de la mariposa para mando eléctrico del acelerador G187 y G188 Sensor de posición del pedal acelerador G79 y Sensor de posición 2 del pedal acelerador G185 Sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581 Sensor de posición del embrague G476 Sensor de posición del pedal de freno G100 Sensor de presión del combustible G247 Sensor de picado G61 Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62
Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiador G83
Interfaz de diagnosis para bus de datos J533
Sonda lambda G39
Sonda lambda postcatalizador G130 Sensor de presión para servoasistencia de frenado G294 Señales de entrada suplementarias 22
Terminal para diagnósticos
Unidad de control para bomba de combustible J538 Bomba de combustible G6
Inyectores para cilindro 1 hasta cilindro 4 N30 – N33 Unidad de control del motor J623 con sensor de presión del entorno
Transformador de encendido N152 Unidad de mando de la mariposa J338 con mando de la mariposa para mando eléctrico del acelerador G186 Relé de alimentación de corriente J271
Válvula reguladora de la presión del combustible N276 Actuador de sobrealimentación V465
Válvula para regulación de líquido refrigerante N515
Relé para bomba adicional de líquido refrigerante J496 Bomba para circulación de líquido refrigerante V50 Unidad de control en el cuadro de instrumentos J285 con testigo de avería para mando eléctrico del acelerador K132 y testigo de aviso de los gases de escape K83
S443_097
Electroválvula para depósito de carbón activo N80
Calefacción para sonda lambda Z19 Calefacción para sonda lambda después del catalizador Z29
Señales de salida suplementarias 23
Gestión del motor Unidad de control del motor J623 La gestión del motor es la Simos 10. Abarca las mismas funciones que en el motor TSI de 1,4 l / 90kW.
Inyección doble Bomba de alta presión de combustible Alimentación de combustible Tubo distribuidor de combustible
Unidad de control del motor
Inyectores de alta presión N30–N33 S443_088 Doble inyección
Doble inyección al calefactar el catalizador Al calefactar el catalizador con la doble inyección, éste se calienta más rápidamente que con la inyección simple. La doble inyección posibilita una marcha estable del motor con ángulos de encendido retrasados. Debido al retraso de la combustión se aplican al catalizador temperaturas más altas y caudales volumétricos más intensos de los gases de escape. Todo ello contribuye a reducir las emisiones de escape y reducir el consumo. La primera parte de la inyección con un 80% de la cantidad total de combustible se aplica durante el ciclo de admisión. Con ello se obtiene una preparación homogénea de la mezcla de combustible y aire. En el segundo ciclo de inyección se inyecta una pequeña cantidad de combustible antes del punto muerto superior de encendido.
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Caldeo del catalizador
al ralentí hasta plena carga hasta las 3.000 rpm
Doble inyección hasta las 3.000 rpm La doble inyección desde ralentí hasta plena carga a las 3.000 rpm se utiliza para contar con una preparación más homogénea de la mezcla. La primera inyección se realiza antes del PMS de encendido, durante el ciclo de admisión. En función de una familia de características se inyecta del 50 al 80% de la cantidad total de combustible. En la segunda inyección se inyecta la cantidad de combustible restante al comienzo del ciclo de compresión. Debido a ello se deposita una menor cantidad de combustible en la pared del cilindro. El combustible se evapora casi por completo y con ello mejora la formación de la mezcla. Aparte de ello se produce en la zona de la bujía una mezcla un poco más rica que en el resto de la cámara de combustión. Esto mejora el desarrollo de la combustión y reduce la tendencia al picado.
Regulación de la presión de sobrealimentación La regulación de la sobrealimentación determina la masa de aire que se comprime en el turbocompresor y se impele hacia los cilindros. Para contar con una regulación lo más exacta posible hay dos sensores de presión con respectivamente un sensor de temperatura del aire aspirado.
Actuador de sobrealimentación V465 con sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581 Sensor de presión de sobrealimentación G31 con sensor de temperatura del aire aspirado G299 Sensor de la presión del entorno en la unidad de control del motor
S443_042
Sensor de presión en el colector de admisión G71 con sensor de temperatura del aire aspirado G42
Sensor de sobrealimentación G31 con sensor de temperatura del aire aspirado G299 La señal del sensor de sobrealimentación se necesita para regular y vigilar la presión de la sobrealimentación. Con ayuda de la señal del sensor de temperatura del aire aspirado se procede a rebajar la presión de sobrealimentación para proteger los componentes si hay una temperatura excesiva.
Sensor de presión en el colector de admisión G71 con sensor de temperatura del aire aspirado G42 Con ayuda de las señales procedentes del sensor de presión en el colector de admisión y del sensor de temperatura del aire aspirado, la unidad de control del motor calcula la masa de aire en el colector de admisión detrás del intercooler. Según la masa de aire calculada se adapta la presión de sobrealimentación, en función de una familia de características, y aumenta hasta 2,1bares (absolutos). La señal del sensor de temperatura del aire aspirado se utiliza como valor de corrección para la presión de sobrealimentación, porque la temperatura influye sobre la densidad del aire de sobrealimentación.
Sensor de presión del entorno El sensor de presión del entorno en la unidad de control se encarga de medir la presión del aire en el entorno. Se utiliza como valor de corrección para regular la sobrealimentación, porque la densidad del aire aspirado disminuye a medida que aumenta la altitud.
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Gestión del motor Actuador de sobrealimentación V465 con sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581 El actuador de sobrealimentación es una parte integrante del turbocompresor.
Misión
Sirve para regular la presión de sobrealimentación Las ventajas del actuador de sobrealimentación eléctrico, en comparación con la válvula neumática para limitación de la sobrealimentación son: - un corto tiempo de reglaje, que se traduce en una presurización más rápida de la sobrealimentación - una alta fuerza de mando, con lo cual la válvula de descarga se mantiene fiablemente cerrada también al intervenir flujos intensos de las masas de los gases de escape, para alcanzar la presión de sobrealimentación teórica prevista. - La válvula de descarga puede ser accionada independiente de la presión de sobrealimentación. Esto permite abrir la válvula de descarga en la gama de cargas/regímenes inferiores. La presión básica de la sobrealimentación disminuye y el motor tiene que efectuar un menor trabajo destinado al intercambio de gases.
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S443_120 Válvula de descarga (Wastegate)
Actuador de sobrealimentación V465 con Sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581
Efectos en caso de avería
Si ocurre una avería eléctrica, el caudal de la masa de gases de escape se encarga de abrir la válvula de descarga. Si se trata de una avería mecánica, la válvula de descarga es abierta por el acutador de sobrealimentación eléctrico o bien se cierra correspondientemente la válvula de mariposa. En ambos casos no se produce presión de sobrealimentación.
Así funciona
Según la entrega de par solicitada, la unidad de control del motor calcula la presión de sobrealimentación teórica para alimentar la masa de aire necesaria a los cilindros. La válvula de descarga se mantiene cerrada hasta que se alcanza esta presión de sobrealimentación teórica. De esa forma se conduce todo el caudal de los gases de escape hacia la rueda de turbina y se acciona ésta correspondientemente. La rueda de turbina está comunicada con la turbina de sobrealimentación en el lado de aire exterior a través de un eje en común. Se encarga de comprimir el aire aspirado hasta que se alcance la presión de sobrealimentación teórica.
Válvula de descarga cerrada
Lado de escape del turbocompresor con válvula de descarga
Colector de escape
Si se ha alcanzado la presión de sobrealimentación teórica se regula la válvula de descarga a la posición necesaria para la sobrealimentación teórica/efectiva. Si por ejemplo abre aún más la válvula de descarga, una parte del caudal de los gases de escape fluye evadiendo la rueda de turbina. Con ello desciende el régimen de revoluciones de las ruedas de turbina y de sobrealimentación. El aire aspirado ya no es comprimido tan intensamente y la presión de sobrealimentación disminuye. La unidad de control del motor calcula, con ayuda de las presiones de sobrealimentación efectiva y teórica, el recorrido de reglaje necesario para la válvula de descarga a través del varillaje. Con el sensor G31 se mide la presión de sobrealimentación efectiva.
Turbina de escape Actuador de sobrealimentación V465
S443_036
Válvula de descarga abierta
Válvula de descarga
Turbina de escape Varillaje
S443_037
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Gestión del motor Ciclo de regulación La unidad de control del motor calcula la presión de sobrealimentación teórica que es necesaria de acuerdo con la entrega de par solicitada. Si la sobrealimentación efectiva difiere de la teórica sigue abriendo la válvula de descarga (la presión de sobrealimentación disminuye) o bien se cierra más aún (la presión de sobrealimentación aumenta). En la posición de arranque se encuentra cerrada la válvula de descarga. Válvula de descarga cerrada/abierta
Para alcanzar la presión de sobrealimentación teórica, la unidad de control del motor calcula la posición que debe tener la válvula de descarga y excita al actuador de sobrealimentación eléctrico por medio de una señal PWM. Para poder ajustar la posición necesaria de la válvula de descarga, y con ésta la presión de sobrealimentación teórica, se ha instalado el sensor de posición en el actuador de la sobrealimentación. Es un sensor Hall que se encuentra comunicado con el mecanismo de reglaje a través de una palanca.
Unidad de control del motor Varillaje hacia la válvula de descarga Motor eléctrico con mecanismo de reglaje
Palanca de reglaje Palanca S443_111
Imanes permanentes Sensor Hall
Sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581
Un muelle oprime los imanes permanentes contra una palanca, que se mueve conjuntamente con el varillaje. Esto hace que los dos imanes se muevan ante el sensor Hall con cada reglaje de la válvula de descarga.
Unidad de control del motor
El varillaje abre y cierra la válvula de descarga.
Analizando la intensidad del campo magnético, la electrónica del sensor o bien la unidad de control del motor detecta la posición del mecanismo de reglaje y, con ésta, la posición de la válvula de descarga. Palanca S443_112 Muelle Sensor Hall Imanes permanentes
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Actuadores Válvula para regulación de líquido refrigerante N515 La válvula va atornillada lateralmente al colector de admisión, por el lado de la correa poli-V del motor. Misión
La válvula de regulación del líquido refrigerante es excitada por la unidad de control del motor con una señal PWM. Abre el paso hacia el sistema de vacío del motor. Con ayuda del vacío procedente del colector de admisión se conecta y desconecta la bomba de líquido refrigerante.
Válvula para regulación de líquido refrigerante N515
S443_116
Efectos en caso de avería
Si se avería la válvula deja de desconectarse y conectarse la bomba de líquido refrigerante de acuerdo con las necesidades. Si la bomba de líquido refrigerante se encuentra conectada, tarda más tiempo hasta que el motor alcanza su temperatura operativa.
Si se encuentra en estado desconectado los muelles oprimen el collar de cierre hacia la posición inicial. Si ello no resulta posible, la temperatura del líquido refrigerante asciende a magnitudes inadmisibles, porque la bomba no impele. Se conecta el testigo luminoso de exceso de temperatura del líquido refrigerante K28.
Transformador de encendido N152 El transformador para la distribución estática de la alta tensión va atornillado sobre el colector de admisión. Misión
El transformador de encendido asume la función de encender la mezcla de combustible y aire en el momento oportuno por mediación de las bujías. El ángulo de encendido se gestiona de forma individual para cada cilindro.
Transformador de encendido N152
S443_077
Efectos en caso de avería
Si se avería el transformador de encendido se para el motor. En la memoria de la unidad de control del motor se inscribe una avería y se conecta el testigo de emisiones de escape. 29
Gestión del motor Esquema de funciones J329 J519 J271 30 87
S
S
S
S
S
S
S
S
S
J104 G39
6 9 4 J
0 8 N
3 1 5 N
Z19
Z29
G130
6 7 2 N
G476
0 0 1 G
J623
A
0 5 V
G247 G42 G71 N152
G61
G62
G40
S443_118
Batería Sensor para indicador del nivel de combustible Indicador del nivel de combustible 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 picado 1 Sensor de temperatura del líquido refrigerante Sensor de presión en el colector de admisión Sensor de posición del pedal del acelerador Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiador G100 Sensor de posición del pedal de freno G130 Sonda lambda postcatalizador A G G1 G6 G28 G31 G39 G40 G42 G61 G62 G71 G79 G83
30
G185 Sensor de posición 2 del pedal del acelerador G186 Mando de la mariposa para mando eléctrico
del acelerador G187 Sensor de ángulo 1 para mando de la mariposa con mando eléctrico del acelerador G188 Sensor de ángulo 2 para mando de la mariposa con mando eléctrico del acelerador G247 Sensor de presión del combustible G294 Sensor de la presión de servoasistencia de frenado G299 Sensor 2 de temperatura del aire aspirado G476 Sensor de la posición del embrague G581 Sensor de posición del actuador de la presión de sobrealimentación J104 Unidad de control del ABS J271 Relé de alimentación de corriente
J519
30 87
S
J533
S
J285
J285
G1
S G79 N30
N32
N31
G185
N33
J538
G
3
G6
J623
1
2
G581
V465
G31 G299
G28
G83
G294
J338
G187
G188
G186
S443_119 J285 Unidad de control en el cuadro de
instrumentos J329 Relé para alimentación de tensión del borne 15 J338 Unidad de mando de la mariposa J496 Relé para bomba adicional de líquido refrigerante J519 Unidad de control de la red de a bordo J533 Interfaz de diagnosis para bus de datos J538 Unidad de control para bomba de combustible J623 Unidad de control del motor N30 - N33 Inyectores para cilindros 1–4 N80 Electroválvula 1 para depósito de carbón activo N152 Transformador de encendido N276 Válvula reguladora de la presión del combustible N513 Electroválvula para circulación del líquido refrigerante
Q R V50 V465 Z19 Z29
Bujías Conector de bujía Bomba de circulación de líquido refrigerante Actuador de sobrealimentación Calefacción de la sonda lambda Calefacción de la sonda lambda 1 postcatalizador
1 2 3
Borne 0FM de alternador trifásico Mando para programador de velocidad Ventilador del radiador, escalón de velocidad 1
Positivo Masa Señal de salida Señal de entrada Bus de datos CAN
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Servicio Herramientas especiales
Designación
Herramienta
Aplicación
Útil de retención 3415 con adaptador 3415/2
Con el útil de retención y el adaptador se retiene la polea y se afloja y aprieta el tornillo de fijación para la polea.
S443_092 Llave dinamométrica (con apriete goniométrico) VAS 6583
La llave dinamométrica con apriete goniométrico se utiliza p. ej. para apretar los tornillos de las carcasas de distribución superior e inferior.
S443_090
Extractor T10112A
Con el extractor se extraen los conectores de las bujías.
S443_093
Perno de enclavamiento T10414
Con el perno de enclavamiento se enclava el árbol de levas.
S443_091
32
Designación
Herramienta
Aplicación
Soporte de motores T10416
Con el soporte de motores pueden bajarse el motor y el cambio.
S443_089
Útil de montaje T10417
El útil de montaje se emplea para montar el retén en el lado de la polea del cigüeñal.
S443_094
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Pruebe sus conocimientos ¿Qué respuesta es correcta?
De entre las respuestas ofrecidas puede haber una o también varias respuestas correctas. 1. ¿Qué afirmación es correcta acerca de la bomba mecánica para líquido refrigerante?
a) La bomba mecánica para líquido refrigerante ha sido anulada. La bomba eléctrica para circulación del líquido refrigerante V50 ha asumido su función. b) La bomba mecánica para líquido refrigerante ha sido sustituida por una bomba eléctrica. Ésta no es conectada en la fase de arranque del motor, gracias a lo cual el motor frío se calienta más rápidamente. c) La bomba mecánica para líquido refrigerante es desconectada en la fase de arranque en frío del motor, gracias a lo cual el motor frío se calienta más rápidamente.
2. ¿Qué afirmación es correcta acerca de la desaireación del cárter del cigüeñal?
a) La desaireación del cárter del cigüeñal se establece del bloque hacia el colector de admisión, a través de un entubado flexible. b) La desaireación del cárter del cigüeñal se realiza internamente y los gases pasan al colector de admisión o ante la turbina de sobrealimentación del turbocompresor, según sean las condiciones de la depresión. c) La desaireación del cárter del cigüeñal es interna a través del bloque y pasa de ahí al colector de admisión.
3. ¿Cómo se regula la presión de sobrealimentación?
a) La presión de sobrealimentación se regula a través de la electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N75 y un depresor. b) La presión de sobrealimentación se regula a través de un actuador de sobrealimentación eléctrico V465 y a través del sensor de posición para actuador de sobrealimentación G581. c) La presión de sobrealimentación se regula por medio de la unidad de mando de las chapaletas de regulación J808.
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4. ¿Qué afirmación es correcta acerca de la carcasa de distribución?
a) La carcasa de distribución es de una sola pieza. b) La carcasa de distribución es de dos piezas: el elemento superior y el elemento inferior de la carcasa de distribución son de material plástico. c) La carcasa de distribución está ejecutada en dos piezas; el elemento superior es de material plástico; el elemento inferior de la carcasa de distribución es de magnesio y se fija con tornillos de aluminio especiales.
5. ¿Cuáles son las ventajas del actuador de sobrealimentación eléctrico?
a) Reglaje rápido y con éste una presurización rápida. b) Alta fuerza de mando, con lo cual la válvula de descarga se mantiene fiablemente cerrada incluso al haber fluctuaciones intensas de la presión. c) La válvula de descarga puede ser accionada en cualquier momento, gracias a lo cual puede ser abierta en la gama de cargas/regímenes inferiores; la presión de sobrealimentación básica desciende y el motor tiene que efectuar un menor trabajo para el intercambio de los gases.
) c , ) b , ) a . 5 ) c . 4 ) b . 3 ) b . 2 ) c . 1 s e n o i c u l o S
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