279 Service. Motor de 2,0 ltr. / 110 kW con inyección directa de gasolina (FSI) Programa autodidáctico 279 Sólo para el uso interno Con las mejoras implantadas a la inyección de gasolina en el conducto de admisión ha quedado extensamente agotado el potencial de reducción de consumos con la tecnología convencional. El principio de la inyección directa plantea nuevas posibilidades para crear motores de gasolina más económicos en consumo y más ecológicos. Los motores diesel de bajo consumo son versiones de inyección directa. Es decir, son los motores en los que el combustible llega puntualizado en tiempo y lugar para una combustión exacta. Teóricamente no hay nada más evidente, que aplicar también el principio de la inyección directa en los motores de gasolina. Audi abre una nueva dimensión para el motor de gasolina con la tecnología FSI. Índice Página Introducción Características principales del motor FSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Motor FSI de 2,0 ltr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Motor Respiradero del bloque motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Pistones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Circuito de aceite. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Culata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Posicionamiento mutuo de los árboles de levas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Elemento inferior del colector de admisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Conducción del aire aspirado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Estructura del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Interfaces del CAN-Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Unidad de control del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Modos operativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Modo de carga estratificada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Modo homogéneo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Sistema de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Bomba monoémbolo de alta presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Válvula de control de dosificación (N290) (MSV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Tubo distribuidor de combustible (rail). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Sensor de presión de combustible (G247) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Inyectores de alta presión N30, N31, N32, N33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Sistema de escape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Sensor de temperatura de gases de escape (G235) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Sistema de tratamiento de los gases de escape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Catalizador acumulador de NOx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Fases de regeneración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Sensor de NOx (G295) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Sensor de temperatura de gases de escape (G235) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Recirculación de gases de escape. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Esquema de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Herramientas especiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 El programa autodidáctico informa sobre diseños y funcionamiento. El programa autodidáctico no es manual de reparaciones. Los datos indicados se entienden sólo para facilitar la comprensión y están referidos al estado de software vigente a la fecha de redacción del SSP. Para trabajos de mantenimiento y reparación hay que utilizar indefectiblemente la documentación técnica de actualidad. Nuevo! Atención Nota 3 Introducción Características principales del motor FSI El sistema de inyección a alta presión con la bomba monoémbolo de alta presión, de reciente desarrollo 279_041 Procedimiento de combustión guiado por aire con el movimiento de la carga controlado por familia de características (modo de carga estratificada y modo de carga homogénea) 279_025 279_030 Sistema de tratamiento de gases de escape, más desarrollado, con catalizador acumulador de NOx y sensor de NOx 279_007 4 Motor FSI de 2,0 ltr. 279_001 Régimen 1/min 279_008 Datos técnicos: Letras distintivas del motor: AWA Cilindrada: Diámetro de cilindros: Carrera: Compresión: Potencia: Par: 92,8 mm 11,5 : 1 110 kW (150 CV) 200 Nm/ 3.250 – 4.250 1/min Categoría de emisiones: Capacidades de llenado: EU IV 1.984 cc 82,5 mm Margen de reglaje del árbol de levas de admisión: Tiempos de distribución: Admisión abre Admisión cierra Escape abre Escape cierra 28° DPMS 48° DPMI 28° APMI 8° APMS 42° cig. (ángulo del cigüeñal) Gestión del motor: MED. 7.1.1 Válvulas: 4 por cilindro Aceite de motor incl. filtro 4,8 ltr. urbano 9,9 ltr./100 km extraurbano.5,4 ltr./100 km promedio 7,1 ltr./100 km Mando de válvulas: Balancines flotantes de rodillo con elementos hidráulicos de apoyo Consumo: (5 marchas cambio manual) Potencia [kW] 5 Par [Nm] Motor Bloque motor El bloque motor es de una aleación de aluminio. Con una distancia de 88 mm entre cilindros y una longitud de sólo 460 mm es el grupo motriz más compacto en su categoría. El bloque motor es idéntico al del motor de 2,0 ltr. con inyección en el conducto de admisión (cigüeñal, bielas, árboles equilibradores y bomba de aceite). 279_009 Respiradero del bloque motor Los gases fugados de los cilindros (blow-by) pasan directamente al primer separador de aceite. La mayor parte de las partículas del aceite se separa de los gases en el laberinto del separador. A partir de ahí pasan a través de la conexión entubada flexible hacia el laberinto integrado en la tapa de la culata. De ahí pasan en forma de gases casi exentos de aceite a través de la válvula reguladora de presión hacia el colector de admisión. 279_046 6 Pistones Pistones de falda lisa en construcción aligerada, de una aleación de aluminio, con los taladros para el bulón en disposición estrechamente acercada. Ventaja: menores masas oscilantes y pares de fricción menos intensos, porque sólo una parte de la circunferencia de la falda del pistón tiene contacto directo con el cilindro. En la cabeza del pistón se ha previsto un rebaje de turbulencia, que conduce enfocadamente el caudal del aire hacia la bujía al funcionar con carga estratificada.. La geometría del pistón confiere al flujo del aire un movimiento de turbulencia rodante (tumble). 279_010 Circuito de aceite Con la modificación a una culata de 4 válvulas dotada de balancines flotantes de rodillo, la galería de aceite es bien diferente respecto a la culata de 5 válvulas con empujadores de vaso. A través del conducto principal en el bloque, el aceite pasa entre los cilindros 3 y 4 hacia la culata. Los elementos hidráulicos de apoyo y los cojinetes de los árboles de levas reciben aceite a presión a través de dos conductos. Los elementos de apoyo poseen un taladro de proyección de aceite, que sirve para la lubricación de los balancines. Más adelante, los conductos suministran aceite al motor pivotante para el reglaje de distribución variable en los árboles de levas. 279_011 7 Motor Culata La culata con tecnología de 4 válvulas por cilindro y balancines flotantes de rodillo ha sido adaptada al procedimiento de la inyección directa: El mando de las válvulas se realiza por medio de dos árboles de levas en versiones ensambladas, situados en cabeza y alojados en un esqueleto rígido a efectos de torsión. El accionamiento del árbol de levas de escape se realiza por medio de una correa dentada, y desde éste se impulsa el árbol de admisión a través de una cadena simple. Cada conducto de admisión está dividido en una mitad superior y una inferior por medio de una pletina «tumble». Su geometría está prevista de modo que se impida un montaje incorrecto. Los alojamientos para los inyectores de alta presión están integrados en la culata y los propios inyectores se asoman directamente a la cámara de combustión. Esqueleto Árbol de levas de escape Árbol de levas de admisión Pletina tumble 279_013 8 El mando de válvulas es una versión suave (es decir, que sólo posee un muelle en cada válvula). Las válvulas se accionan mediante dos árboles de levas en versión ensamblada, a través de balancines flotantes de rodillo, los cuales se apoyan contra elementos hidráulicos para la compensación del juego de válvulas. Balancín flotante de rodillo Árbol de levas ensamblada 279_015 La tapa de válvulas es de material plástico y se monta en disposición aislada mediante una junta elastómera unida fijamente a la tapa. La tapa de válvulas tiene instalada la válvula reguladora de presión para el respiradero del bloque y el separador interno de aceite. Válvula reguladora de presión Tapa de válvulas Separador de aceite 279_016 9 Motor Reglaje de distribución variable El reglaje de distribución variable para los árboles de levas se lleva a cabo de forma continua con ayuda de un motor pivotante hidráulico y alcanza hasta 42° ángulo de cigüeñal, en gestión controlada por familia de características. La correa dentada impulsa al árbol de levas de escape. Este último aloja el rotor del motor pivotante sobre la parte opuesta. El estator se encuentra comunicado directamente con la rueda de cadena e impulsa el árbol de levas de admisión a través de la cadena. El reglaje del estator se transmite a través de la cadena hacia el árbol de admisión, variándose de esa forma los tiempos de distribución de las válvulas de admisión. El árbol de levas de admisión aloja en el extremo delantero la rueda generatriz de impulsos para el sensor Hall y en el extremo posterior aloja el accionamiento para la bomba de alta presión. Para el funcionamiento del reglaje de distribución variable consulte el SSP 255 10 Posicionamiento mutuo de los árboles de levas Hay que decalar los árboles de levas de admisión y escape de modo que las concavidades moldeadas queden enfrentadas verticalmente. Con los árboles de levas en esta posición se puede colocar la cadena de accionamiento sin tener que contar el número de rodillos. Sólo en esta posición es también posible el montaje y desmontaje de los tornillos de la culata. 279_060 Motor pivotante para árbol de levas El par de apriete para los tornillos de culata se consultará en el Manual de Reparaciones de actualidad en ELSA (sistema electrónico de información en el Servicio). 42° /2 279_021 Leva doble 279_061 11 Motor Colector de admisión El colector biescalonado de admisión variable propicia las características deseadas en lo que respecta a la entrega de potencia y par. El mando neumático del cilindro distribuidor giratorio de la posición para la entrega de par a la posición destinada a la entrega de potencia se realiza controlado por familia de características. La carga, el régimen y la temperatura son los parámetros relevantes a este respecto. El depósito de vacío va integrado en el módulo del colector de admisión. Depósito de vacío 279_017 Elemento inferior del colector de admisión El elemento inferior del colector de admisión aloja cuatro chapaletas impulsadas por el servomotor V157 a través de un eje compartido. El potenciómetro G336, que va integrado en el servomotor, se utiliza para las señales de realimentación sobre la posición de las chapaletas para la unidad de control del motor J220. La posición de las chapaletas en el colector de admisión influye sobre la formación de la mezcla y, por tanto, sobre la composición de los gases de escape. La gestión de las chapaletas en el colector de admisión pertenece a los sistemas de relevancia para la composición de los gases de escape y se vigila por ello a través del sistema EOBD. El elemento inferior del colector de admisión va atornillado al conducto colectivo de combustible. 279_018 12 Conducción del aire aspirado El procedimiento FSI realiza dos versiones de la conducción del aire Versión 1: La masa de aire se conduce hacia la cámara de combustión por encima de la pletina tumble a base de cerrar la chapaleta en el colector de admisión. Esta conducción de aire se utiliza para el modo operativo con carga estratificada. Válvula de mariposa Chapaleta en el colector de admisión Pletina tumble 279_019 Versión 2: La masa de aire aspirada se conduce hacia la cámara de combustión por encima y por debajo de la pletina tumble a base de abrir la chapaleta en el colector de admisión. Esta conducción del aire permite el modo operativo homogéneo. Hablamos de un procedimiento de combustión conducido por el aire, con movimiento de la carga gestionado por familia de características. 279_020 13 Gestión del motor Estructura del sistema Medidor de la masa de aire G70 Sensor de presión en el colector de admisión G71, Sensor de temperatura del aire aspirado G42 Sensor de régimen del motor G28 Sensor Hall G40 Unidad de mando de la mariposaJ338, Sensores de ángulo 1 + 2 G187, G188 Sensor de posición del pedal acelerador G79, Sensor 2 para posición del pedal acelerador G185 Conmutador de luz de freno F, conmutador de pedal de freno para GRA F47 Sensor de presión del combustible G247 Potenciómetro para la chapaleta en el colector de admisión G336 Unidad de control para Motronic J220 Transmisor para sensor de ángulo de dirección G85 Sensor de picado G61, G66 Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiador G83 Panel de mandos e indicación del climatizador E87 Potenciómetro para AGR G212 Sonda lambda G39 precatalizador Sonda lambda G130 postcatalizador Sensor de temperatura de los gases de escape G235 Sensor de NOx G295, unidad de control para sensor NOx J583 Señal de entrada suplementaria 14 Unidad de control para ABS J104 Unidad de control para cambio autom. Unidad de control para airbag J234 Unidad de control con unidad indicadora en el cuadro de instrumentos J285 Panel de mandos e indicación del climatizador E87 Relé de bomba de combustible J17, bomba de combustible G6 Inyectores cilindros 1–4 N30-33 Bobinas de encendido 1–4 N70, N127, N291, N292 Unidad de mando de la mariposa J338 Accionamiento de la mariposa G186 Relé de alimentación de corriente para Motronic J271 Electroválvula para depósito de carbón activo N80 Válvula de control de dosificación N290 Terminal para diagnósticos Motor para chapaleta en el colector de admisión, gestión del aire V157 Válvula para reglaje de distribución variable N205 Termostato para refrigeración del motor controlada por familia de características F265 Válvula para AGR N18 Calefacción para sonda lambda Z19, Z29 Calefacción para sensor NOx Z44 Señales de salida suplementarias 279_047 15 Gestión del motor Interfaces del CAN-Bus Unidad de control del motor Temperatura del aire aspirado Conmutador de luz de freno Conmutador de pedal de freno Ángulo de la mariposa Testigo de información del acelerador electrónico Par solicitado por el conductor Programas de marcha de emergencia (información a través de autodiagnosis) Posición del pedal acelerador Posiciones del mando GRA Velocidad teórica GRA Información de altitud Información de kick-down Desactivar compresor Compresor ON/OFF Consumo de combustible Temperatura del líquido refrigerante Conmutador de pedal de embrague Detección de ralentí Régimen del motor Pares efectivos del motor Inmovilizador Señal de colisión Temperatura de los gases de escape Unidad de control del cambio Liberación de la autoadaptación Regulación del llenado de cilindros al ralentí Desactivar compresor Régimen teórico al ralentí Par teórico del motor Programas de marcha de emergencia (información a través de autodiagnosis) Ciclo de cambio activo / no activo Posición de la palanca selectora Protección del convertidor/ cambio Estado del embrague anulador del convertidor del par Marcha momentánea o bien marcha prevista Unidad de control ESP Solicitud de intervención ASR Momento teórico de intervención ASR Estado operativo pedal de freno Interv,ención ESP Velocidad de marcha Solicitud de intervención de MSR Momento de intervención del MSR CAN-low CAN-high Sensor de NOx Saturación de óxidos nítricos (para regeneración) Cuadro de instrumentos Información sobre autodiagnosis Velocidad de marcha Kilometraje Temperatura del líquido refrigerante Temperatura del aceite Inmovilizador Sensor de ángulo de dirección Ángulo del volante (Se utiliza para el pilotaje de la regulación de ralentí y para calcular el par del motor basándose en las necesidades de potencia de la dirección asistida) 279_067 16 Unidad de control del motor Para la gestión del motor se implanta la unidad de control Motronic MED 7.1.1. La designación MED 7.1.1 significa: M E D 7. 1.1 = = = = = Motronic Acelerador electrónico Inyección directa Versión Nivel de desarrollo El sistema Bosch Motronic MED 7.1.1 abarca la inyección directa de gasolina. En este sistema se inyecta el combustible directamente en el cilindro y no en el conducto de admisión. 279_048 Modos operativos Mientras que los motores convencionales de gasolina necesitan imprescindiblemente una mezcla homogénea de aire y combustible, los motores con inyección directa de gasolina que trabajan según el concepto de la mezcla empobrecida pueden funcionar a régimen de carga parcial con un alto excedente de aire, gracias a la estratificación específica de la carga. El procedimiento FSI realiza dos modos operativos esenciales. El modo de carga estratificada a régimen de carga parcial y el modo homogéneo a régimen de plena carga. Están disponibles cuatro modos operativos más, que vienen a complementar el concepto FSI. Los estados operativos pueden ser consultados por medio de bloques de valores de medición. 17 Gestión del motor Modo de carga estratificada Para poder estratificar la carga es preciso que la inyección, la geometría de la cámara de combustión y los flujos interiores en el cilindro estén adaptados de forma óptima y que cumplan adicionalmente con determinadas premisas iniciales. Estas son: – El motor se encuentra en la correspondiente gama de cargas y regímenes – En el sistema no existe ninguna avería de relevancia para los gases de escape – La temperatura del líquido refrigerante supera los 50 °C – La temperatura del catalizador acumulador de NOx debe hallarse entre los 250 °C y 500 °C – La chapaleta en el colector de admisión debe estar cerrada 279_049 Chapaleta en el colector de admisión Pletina tumble En el modo operativo de carga estratificada la chapaleta en el colector de admisión cierra por completo el conducto de admisión inferior, con objeto de que la masa de aire aspirada experimente una aceleración a través del conducto de admisión superior y tenga que entrar en el cilindro con una turbulencia cilíndrica llamada «tumble». Válvula de mariposa Inyector de alta presión 279_024 Debido a la cavidad aerodinámica en la cabeza del pistón se intensifica el efecto tumble. Al mismo tiempo se abre ampliamente la válvula de mariposa para mantener lo más reducidas posible las pérdidas de estrangulamiento. 279_025 18 Poco antes del momento de encendido, en el ciclo de compresión se inyecta combustible a alta presión (50–100 bar) en la zona cercana a la bujía. 279_026 En virtud de que se trata de un ángulo de inyección bastante plano, la nube de combustible prácticamente no entra en contacto con la cabeza del pistón, por lo que se trata de un procedimiento «guiado por aire». Nube de combustible 279_027 En la zona cercana a la bujía se produce una nube de la mezcla con una buena capacidad de ignición, que se inflama en la fase de compresión. Después de la combustión hay adicionalmente una capa de aire aislante entre la mezcla inflamada y la pared del cilindro. Esto conduce a una reducción de la disipación del calor a través del bloque motor. 279_028 19 Gestión del motor Modo homogéneo A régimen de carga superior abre la chapaleta en el colector de admisión, permitiendo que la masa de aire aspirada ingrese en el cilindro a través de los conductos de admisión superior e inferior. 279_030 La inyección del combustible no se realiza ahora en la fase de compresión como en el modo estratificado, sino que se efectúa en la fase de admisión. Esto conduce a un llenado homogéneo del cilindro (14,7 : 1). 279_031 20 Debido a que se inyecta en el ciclo de admisión, el combustible y el aire dispone de bastante más tiempo para mezclarse de una forma óptima. 279_032 La combustión se realiza en la cámara completa y sin las masas aislantes de aire y gases de escape recirculados. 279_033 Las ventajas en el modo homogéneo surgen a raíz de la inyección directa en el ciclo de admisión, con motivo de lo cual la masa de aire aspirada cede una parte del calor al proceso de evaporación del combustible. Debido a este efecto de refrigeración interior se reduce la tendencia al picado, con lo cual aumenta la compresión del motor y mejora su rendimiento. 21 Gestión del motor El modo estratificado no es aplicable al margen completo de la familia de características. El margen está limitado, porque a medida que aumenta la carga se va necesitando una mezcla más rica, con lo cual disminuye cada vez más la ventaja en consumo. Aparte de ello declina la estabilidad de la combustión cuando los valores lambda caen por debajo de 1,4. Debido que a medida que aumentan los regímenes deja de ser suficiente el tiempo para la preparación de la mezcla y las crecientes turbulencias del aire declinan a su vez la estabilidad de la combustión. Modo homogéneo λ = 1 o λ > l con catalizador de 3 vías Modo homogéneo pobre con λ = 1,5 Estratificación de la carga con un movimiento adaptado de la carga y una estrategia optimizada del sistema AGR Presión media efectiva (bar) Régimen 1/min 279_029 El mayor potencial para la reducción del comsuno de combustible se tiene en el modo estratificado. 22 Cuestionario sobre el programa autodidáctico 279 ¿Qué actividad desempeña Vd. en su Concesión? Para respuestas o consultas, indique por favor su nombre, número de teléfono, número de telefax. ...................................................................................................................................................... ¿Son comprensibles las descripciones y explicaciones? SÍ NO Página / párrafo ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ¿Son claras y suficientes las ilustraciones? Estimada lectora, estimado lector: En este programa autodidáctico se ha podido familiarizar con el motor de 2,0 ltr. / 110 kW con inyección directa de gasolina (FSI). Su interés es el objetivo que nos hemos planteado. Por ello le ofrecemos la posibilidad de que nos dé a conocer su opinión y nos haga propuestas para futuros programas autodidácticos. Con el siguiente cuestionario queremos brindarle nuestra ayuda para ello. Bajo el número de telefax 0049 / 841 89 36 36 7 se tendrán en cuenta sus sugerencias. Agradeciendo su apoyo nos es grato suscribirnos de Vd. Su Grupo de Formación Técnica en el Servicio SÍ NO Página / figura núm. ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ¿Los temas referidos a su actividad están descritos de forma suficiente? SÍ NO Página ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ¿Opina Vd. que se ha omitido algo? NO SÍ Página / ¿qué? ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ¿Sugiere una ampliación para este cuestionario? NO SÍ ¿Qué pregunta(s)? ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Observaciones / varios: ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Envíe su cuestionario al siguiente número de telefax: Alemania: ++49/841 89 36 36 7 Notas 23 Subsistemas del motor Sistema de combustible El sistema de combustible consta de un módulo de baja y uno de alta presión. En el sistema de baja presión se eleva el combustible por medio de una bomba eléctrica, a aprox. 6 bar, haciéndolo pasar por el filtro, para llegar a la bomba de alta presión. El retorno de la bomba de alta presión vuelve directamente al depósito. Sensor de presión del combustible (G247) Válvula de descarga Inyector de alta presión Filtro de combustible Electrobomba de combustible (G6) 24 En el sistema de alta presión fluye el combustible con aprox. 40–110 bar, según el estado de carga y el régimen, saliendo de la bomba monoémbolo de alta presión hacia el tubo distribuidor de combustible, repartiéndose desde allí hacia los cuatro inyectores de alta presión. La válvula de descarga asume la función de proteger los componentes del módulo de alta presión y abre a partir de una presión de > 120 bar. El combustible de salida pasa al conducto de alimentación para la bomba de alta presión al abrirse la válvula de descarga. Leva doble Válvula de control de dosificación (N290) aprox. 40–110 bar Bomba monoémbolo de alta presión aprox. 6 bar Válvula AKF Sin presión Baja presión aprox. 6 bar Depósito AKF Alta presión aprox. 40–110 bar 279_034 25 Subsistemas del motor Bomba monoémbolo de alta presión La bomba monoémbolo de alta presión con caudal ajustable se impulsa mecánicamente a través del árbol de levas mediante una leva doble. La electrobomba de combustible alimenta a la bomba de alta presión, suministrándole una presión previa de hasta 6 bar. La bomba de alta genera la alta presión que se necesita en el conducto común (rail). Válvula de control de dosificación N290 El amortiguador de presión degrada las pulsaciones de la presión del combustible en el sistema. Amortiguador de presión 279_035 Durante el movimiento descendente del émbolo, el combustible fluye con una presión previa (aprox. 6 bar) de la bomba en depósito, a través de la válvula de admisión hacia la cámara de la bomba. 279_037 26 Durante el movimiento ascendente del émbolo se comprime el combustible y al superarse la presión reinante en el conducto común se impele hacia el tubo distribuidor de combustible. Entre la cámara de bomba y el conducto de alimentación de combustible hay una válvula excitable, llamada válvula de control de dosificación. 279_038 Si la válvula de control de dosificación abre antes de haber concluido el ciclo de suministro se degrada la presión en la cámara de bomba y el combustible vuelve al conducto de alimentación. Una válvula de retención entre la cámara de bomba y el tubo distribuidor de combustible impide que caiga la presión en el conducto común al ser abierta la válvula de control de dosificación. Para regular la cantidad impelida se procede a cerrar la válvula de control de dosificación desde el punto muerto inferior de la leva de bomba hasta una cota de carrera específica. Una vez alcanzada la presión necesaria en el conducto común, la válvula de control de dosificación abre y evita de esa forma que siga aumentando la presión en el conducto común. 279_039 27 Subsistemas del motor Válvula de control de dosificación (N290) (MSV) Por motivos de seguridad, la válvula de control de dosificación es una válvula electromagnética abierta sin corriente. Esto significa, que la total cantidad impelida por la bomba de alta presión vuelve al circuito de baja presión a través del asiento abierto de la válvula. Al aplicarse corriente a la bobina se engendra un campo magnético que oprime al inducido y a la aguja de la válvula que lleva fijada, haciendo que cierre contra el asiento. En cuanto se alcanza la presión especificada para el conducto común se corta la corriente aplicada a la válvula de control de dosificación y desaparece el campo magnético. La alta presión procedente de la cámara de la bomba hace que la aguja abra y la cantidad superflua de combustible pueda pasar de la cámara de bomba hacia el circuito de baja presión. Amortiguador de presión Válvula de control de dosificación N290 Alimentación de combustible Empalme de alta presión Bobina Inducido Cámara de bomba Aguja de válvula Émbolo de alta presión 279_040 28 Tubo distribuidor de combustible (rail) La misión del rail consiste en distribuir una presión definida del combustible hacia los inyectores de alta presión y poner a disposición un volumen suficiente para compensar las pulsaciones de la presión. Se utiliza como acumulador de alta presión y aloja a los inyectores, el sensor de presión de combustible, la válvula limitadora de presión y los empalmes para los componentes de alta y baja presión. Alimentación Retorno Sensor de presión del combustible Bomba de alta presión Válvula limitadora de presión 279_041 Servomotor para chapaleta en el colector de admisión Chapaleta en el colector de admisión Alimentación de combustible para los inyectores 279_064 29 Subsistemas del motor Sensor de presión de combustible (G247) El sensor de presión de combustible en el sistema global asume la función de medir la presión del combustible en el tubo distribuidor (rail). La presión aplicada sale en forma de una señal de tensión para la regulación de la presión del combustible hacia la unidad de control del motor. Carcasa El analizador electrónico integrado en el sensor se alimenta con 5 voltios. A medida que aumenta la presión disminuye la resistencia, con lo cual aumenta la tensión de la señal. Conector Puente de contacto ASIC Tarjeta electrónica Pieza distanciadora Elemento sensor Empalme de presión 279_042 La curva característica representada para el sensor muestra la tensión de la señal de salida [V] en función de la presión [MPa]. Tensión de salida 5,00 V 4,75 V 4,65 V 4,50 V Sensor averiado Presión máxima 0,50 V 0,30 V 0,25 V 140 bar Presión 30 Presión mínima Sensor averiado 279_043 Inyectores de alta presión N30, N31, N32, N33 Tamiz fino El inyector de alta presión representa el interfaz entre el rail y la cámara de combustión. La función del inyector de alta presión consiste en dosificar el combustible y, a través de su pulverización, establecer una mezcla específica del combustible y el aire en una zona espacial definida de la cámara de combustión (modo estratificado o modo homogéneo). Al ser excitado el inyector se impele el combustible directamente hacia la cámara de combustión, debido a la diferencia de presión que existe entre el conducto común y la cámara. Bobina electromagnética Inducido electromagnético Aguja de surtidor El anillo de junta de teflón tiene que ser sustituido cada vez que se desmonte el inyector (ver Manual de Reparaciones). Junta de teflón 279_044 Dos condensadores booster integrados en la unidad de control del motor generan la tensión de excitación de 50–90 voltios. Esto resulta necesario para conseguir un tiempo de inyección bastante más breve, en comparación con el de una inyección hacia el conducto de admisión. N30 J 220 N31 N32 N33 279_050 31 Subsistemas del motor Sistema de escape Las crecientes exigencias planteadas a los sistemas de escape para cumplir con las menores emisiones especificadas, requieren un concepto innovador, adaptado correspondientemente al procedimiento FSI. El motor FSI de 2.0 ltr. dispone de un precatalizador cerca del motor, con una sonda precatalizador y una postcatalizador, para realizar la vigilancia de funcionamiento del catalizador. Modo estratificado Sonda lambda Catalizador de 3 vías cercano al motor Sonda lambda El sensor de temperatura de los gases de escape (G235) está situado directamente ante el catalizador acumulador de NOx. Transmite la temperatura de los gases de escape a la unidad de control del motor, a raíz de lo cual ésta calcula la temperatura reinante en el catalizador acumulador de NOx. La gestión del motor necesita esta información: – para poder pasar al modo estratificado, porque en el catalizador acumulador de NOx sólo se pueden almacenar los óxidos nítricos entre los 250 y 500 °C. – para liberar el catalizador acumulador de NOx de incrustaciones de azufre. Esto sólo es posible trabajando con mezcla rica teniendo el catalizador temperaturas por encima de los 650 °C. Esto se consigue pasando al modo homogéneo y retrasando el ángulo del encendido. 32 Sistema de tratamiento de los gases de escape Al trabajar con una composición de mezcla pobre, el catalizador convencional de tres vías alcanza un elevado índice de conversión para CO y HC, porque los gases de escape contienen una gran cantidad de oxígeno residual. Sin embargo, si son bajas las concentraciones de CO y HC en los gases de escape disminuye el índice de conversión de NOx. Para reducir el mayor contenido de NOx en el modo de mezcla pobre (estratificada) se implanta el catalizador acumulador de NOx. Unidad de control del motor Cable CAN Unidad de control CO = Monóxido de carbono = Óxido nítrico = Hidrocarburo NOx HC Termosensor Sensor de NOx Catalizador acumulador de NOx 279_051 El catalizador acumulador de NOx equivale al catalizador de tres vías en lo que respecta a su arquitectura. Sin embargo, la capa intermedia (wash coat) está dotada adicionalmente de óxido de bario. Esto permite acumular interinamente óxidos nítricos a temperaturas entre los 250 y 500 °C, a base de producir nitrato. Aparte de la producción deseada de nitrato también se deposita el azufre que siempre está contenido en el combustible. Sin embargo, la capacidad de acumulación está limitada. La saturación del catalizador se indica a la unidad de control del motor por medio de un sensor de NOx. La gestión del motor toma las medidas correspondientes para la regeneración del catalizador acumulador de NOx. 33 Subsistemas del motor Las fases de regeneración, gestionadas por la unidad de control del motor, hacen que se desprendan los óxidos nítricos y el azufre. Los óxidos nítricos se transforman en nitrógenos inofensivos y el azufre en dióxido sulfuroso. La regeneración de óxidos nítricos se realiza en cuanto la concentración en el catalizador acumulador de NOx supera el valor especificado en la unidad de control del motor. La unidad de control del motor hace que se produzca la conmutación del modo estratificado al homogéneo. Esto provoca un aumento de temperatura en el catalizador acumulador de NOx, con lo cual pierden estabilidad los nitratos. Estos últimos se disocian al existir un ambiente en condiciones reductoras. Los óxidos nítricos se transforman en nitrógeno inofensivo. De esa forma se vacía el acumulador y el ciclo vuelve a comenzar. Modo estratificado aprox. 2 s 60–90 s Modo homogéneo λ < 1 Modo estratificado 279_062 34 La regeneración de azufre se realiza en fases por separado, porque los sulfatos producidos son químicamente más estables y no se disocian con motivo de la generación de óxidos nítricos. El azufre también ocupa capacidades de acumulación, en virtud de lo cual se produce la saturación del catalizador acumulador en intervalos cada vez más breves. En cuanto se supera el valor especificado el sistema de gestión del motor reacciona con las siguientes medidas: – Cambia del modo estratificado al homogéneo durante unos dos minutos – Retrasa el momento de encendido para aumentar así la temperatura de servicio del catalizador a más de 650 °C. El azufre acumulado reacciona entonces, transformándose en dióxido de azufre So2. PMS Modo estratificado 2 minutos Modo homogéneo PMS Momento de encendido retrasado Modo estratificado PMS 279_063 Al emplearse combustibles con un bajo contenido de azufre se prolonga correspondientemente el intervalo de la desulfuración, mientras que los combustibles con un mayor contenido de azufre provocan fases de regeneración más frecuentes. Al conducir a regímenes y cargas superiores se produce automáticamente la desulfuración. 35 Subsistemas del motor El sensor de NOx (G295) Acto seguido, el caudal de gases pasa por va situado directamente detrás del una barrera de difusión hacia la celda de catalizador acumulador de NOx. medición de O2, la cual disgrega los óxidos El principio de funcionamiento del sensor de nítricos en oxígeno (O2) y nitrógeno (N2) por NOx es parecido al de la sonda lambda de mediación de sus electrodos reductores. La banda ancha. concentración de NOx se calcula analizando En la primera célula-bomba se adapta el la corriente de bombeo de oxígeno. contenido de oxígeno a un valor constante, aproximadamente estequiométrico (14,7 kg de aire sobre 1 kg de combustible) y el valor lambda se capta a través de la corriente de bombeo. Electrodo de platino Electrodo activo a NOx Celda de medición de O2 Celda de bombeo de O2 Electrodo selectivo de O2 YS-ZrO2 Barrera de difusión Calefactor 279_065 La unidad de control para el sensor de NOx (J583) va instalada en los bajos del vehículo, cerca del sensor de NOx. Acondiciona las señales del sensor y transmite la información a través del CAN-Bus del área de la tracción hacia la unidad de control del motor. La rápida transmisión de datos permite que la unidad de control del motor pueda comprobar de un modo más eficaz la saturación de óxidos nítricos en el acumulador y pueda iniciar un ciclo de regeneración. El sensor de temperatura de los gases de escape (G235) va instalado directamente ante el catalizador acumulador de NOx. Con ayuda del sensor de temperatura de los gases de escape se vigila y gestiona el margen operativo del catalizador acumulador de NOx en lo que respecta a la temperatura, para tener establecida una conversión óptima de NOx. Sustrato de Al2O3 Terminales de conexión Aislador Aparte de ello, el sensor de temperatura de los gases de escape se utiliza para la diagnosis térmica del precatalizador, para apoyar el modelo matemático de temperatura de los gases de escape y como protección de los componentes en el conjunto de escape. Carcasa con agujeros Elemento sensor en capa delgada de platino Sustrato 279_066 36 Recirculación de gases de escape El motor dispone de una recirculación exterior de gases de escape. La captación de los gases se realiza a través de un tubo de unión en el precatalizador. La cantidad de gases de escape a realimentar, calculada de forma exacta por la unidad de control del motor, pasa a través de la chapaleta estranguladora de escape, accionada por un motor eléctrico. Válvula de recirculación de gases de escape (N18) La posición de la chapaleta estranguladora de escape se vigila por medio de un potenciómetro y permite calcular la cantidad de gases de escape, aparte de servir para efectos de autodiagnosis. Los gases de escape realimentados a la cámara de combustión sirven para reducir la temperatura punta de la combustión y, por tanto, para reducir la formación de óxidos nítricos. Tubo de unión 279_055 La válvula de recirculación de gases de escape (N18) está concebida en forma de módulo y consta de los siguientes componentes: – una válvula de mariposa – un motor eléctrico con potenciómetro para realimentación de señales (G212) La recirculación de gases de escape se lleva a cabo básicamente en el modo estratificado / modo homogéneo hasta unas 4.000 rpm y a mediana carga. Al ralentí no se realimentan gases de escape. Potenciómetro para recirculación de gases de escape (G212) Válvula de mariposa Motor eléctrico 279_045 Después de sustituir la válvula de recirculación de gases de escape y/o una unidad de control del motor es preciso llevar a cabo una adaptación a través de la función «Ajuste básico». 37 Motor Esquema de funciones Motronic ME7.1.1 F36 Conmutador de pedal de embrague F47 Conmutador de luz de freno F265 Termostato para refrigeración controlada por familia de características G2 G6 G28 G39 G40 G42 G61 G62 G66 G70 G71 G79 G83 G130 G185 G186 G187 G188 G212 G235 G247 G295 G336 Sensor de temperatura del líquido refrigerante Bomba de combustible Sensor de régimen del motor Sonda lambda precatalizador Sensor Hall Sensor de temperatura del aire aspirado Sensor de picado 1 Sensor de temperatura del líquido refrigerante Sensor de picado 2 Sensor de la masa de aire Sensor de presión en el colector de admisión Sensor de posición del pedal acelerador Sensor de temperatura a la salida del radiador Sonda lambda postcatalizador Sensor 2 para posición del pedal acelerador Mando de la mariposa Sensor de ángulo 1 para mando de la mariposa Sensor de ángulo 2 para mando de la mariposa Potenciómetro para recirculación de gases de escape Sensor de temperatura de los gases de escape Sensor de presión del combustible Sensor de Nox Potenciómetro para la chapaleta en el colector de admisión N127 Cilindro 3 N205 Válvula para reglaje de distribución variable N239 Válvula para colector de admisión variable N290 Válvula de control de dosificación N291 Cilindro 4 N292 Cilindro 2 P Conectores de bujías Q Bujías V274 Ventilador para unidad de control Codificación de colores = Señal de entrada = Señal de salida = Alimentación positiva = Masa = CAN-Bus = Bidireccional 1 2 3 4 5 6 J338 G188 G187 V157 G336 N18 G212 G247 G71 G42 G83 G62 G2 G40 G66 G61 G28 F47 F36 G130 G39 G70 M M M N31 N32 N30 N33 Señales suplementarias 1 2 3 4 5 Cable K CAN-High Tracción CAN-Low Tracción N70 N127 N291 N292 G79 G185 P M M ZYL 1 Q G6 J17 J271 P ZYL 3 Q P ZYL 4 Q P ZYL 2 Q Señal de prueba del alternador Señal modulada en anchura de los impulsos (PWM) para ventilador del radiador Señal TD (sólo en versiones con Multitronic) G235 F265 G295 J583 V274 N239 N80 N290 N205 J17 Relé de bomba de combustible J271 Relé de alimentación de corriente para Motronic J338 Unidad de mando de la mariposa J583 Unidad de control para sensor de NOx N18 Válvula 1 para recirculación de gases de escape N30 Inyector 1 N31 Inyector 2 N32 Inyector 3 N33 Inyector 4 N70 Cilindro 1 N80 Electroválvula para depósito de carbón activo 38 6 Servicio Herramientas especiales T 10133/1 T 10133/2 279_072 279_057 T 10133/3 T 10133/9 279_073 279_058 T 10133/5 T 10133/6 T 10133/7 T 10133/8 279_070 279_068 279_069 279_059 T 10133/4 279_071 39 Notas 40 Reservados todos los derechos. Sujeto a modificaciones técnicas. AUDI AG Depto. I/VK-35 D-85045 Ingolstadt Fax (D) 841/89-36367 240.2810.98.60 Estado técnico: 12/01 Printed in Germany 279