365 - motor 4.2 tdi common rail
TRANSCRIPT
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8/2/2019 365 - Motor 4.2 TDI Common Rail
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Audi V8 TDI 4.2 con
inyeccin Common Rail
Programa autodidctico 365
Formacin asistencial
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En una versin 3,3 l se equip en el ao 1999 el A8 (1994) por primera vez con un m
nuevo A8 una versin ms desarrollada de 4.0 l de cilindrada y distribucin por cCon el motor V8 TDI 4.2 se ha modificado completa la familia de motores en V conla V 90, distancia entre cilindros 90 mm y distribucin de cadena por el lado de lRepresenta una versin decididamente ms desarrollada del motor V8 TDI, con ude 650 Nm.
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Modificaciones del 4.0 para ser el motor V8 TDI 4.2. . . .
Prestaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mecanismo del cigeal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Culata y mando de vlvulas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Accionamiento de cadena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Circuito de aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Respiradero del bloque motor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sistema de refrigeracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aspiracin de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Recirculacin de gases de escape . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sistema de combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Estructura del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I t f d CAN B
Motor V8 TDI 4.2 con inyeccin Commo
ndice
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Motor V8 TDI 4.2 con inyeccin C
Modificaciones del 4.0 para ser el motor V8
Sistema de inyeccin Common Railcon inyectores piezoelctricos detercera generacin
Radiador para recirculacin degases de escape conmutable,sujeto a flujo de agua
Recircude escadores e
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Datos tcnicos
Letras distintivas del motor BVN
Arquitectura Motor V8 Diesel en V a 90
Cilindrada en cc 4.134
Potencia en kW (CV) 240 (326)
Par en Nm 650 a 1.600 hasta 3.500 rpm
160
80
40
240
kW
1000 2000
120
Prestaciones
Letras distintivas del motor, par y potencia
El nmero del motor figura en la parte frontal de labancada de cilindros II a izquierda.
Rg
Curva de par y potencia
Par en Nm
Potencia en kW
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365_011a
En este motor tambin se implanta el procedi-miento de bruido mediante exposicin a rayosUV-lser, que se conoce en el motor V6 TDI 3.0.
Sin exposicin a rayos lser Con e
El pistn lleva un ccin por aceite parazona de los segmeUn surtidor especfiaceite hacia el condcabeza del pistn.
Con este procedimsumo de aceite. Lade la superficie hansustancial.
Conducto anular derefrigeracin por aceite
Pistones
El pistn, una versin con la cmara de combustinintegrada, fue dotado de una cmara de mayoraltura y dimetro, en virtud de que se ha reducido larelacin de compresin de 17,3 : 1 a 16,4 : 1.
Nueva
Comparacin de las cabezas del pistn
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Antivibrador del cigeal
El motor V8 TDI 4.2 se equipa con un amortiguadorde oscilaciones torsionales (versin antigua con unantivibrador en la polea para la correa, con desaco-plamiento de la pista de trabajo para la correapoli-V). Para amortiguar en la correa poli-V las osci-laciones derivadas de las diferentes aceleracionesque experimentan los pistones con motivo de lacombustin, se ha implantado una rueda libre en elalternador y un rodillo estabilizador adicional.
Rodillo estabilizado-res adicionales
El amortiguador dediseado de modo madamente los pamedianos regmenbrador para la corrde cargas para el cticas mejoradas enmiento de correa salternador y el com
Amortiguador deoscilaciones dela correa
Amortiguadorde oscilacionestorsionales
Rgimen del motor en rpm
Amplituddelpardetors
inenNm
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Culata y mando de vlvulas
Como versin derivada del motor V6 TDI 3.0 seimplanta la culata con los siguientes componentes:
cuatro vlvulas por cilindro, rboles de levas en versin ensamblada, compensacin hidrulica del juego de vlvulas, balancines flotantes de rodillo y piones cilndricos con dentado recto/pretensa-
dos
Los rboles de levamedio de un esqueuna superficie de eculata de material mente desacoplada
Ta
Esqueletoportasombreretes
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Motor V8 TDI 4.2 con inyeccin C
Conducto de desaireacin en la culata
Si llegan a producirse fugas en la zona del retn decobre del inyector puede escapar el aire de lacmara de combustin a travs de un conducto,por tratarse de una presin de combustin de165 bares. El conducto de desaireacin va implan-tado en la culata, por encima del colector deescape.
Impide que la presicmara de combuspresin del turboaldero del bloque ya funcionamiento o d
Acceso hacia el respiradero del crtersobre la cmara de aceite en la culata
Inyector piezoelctrico
Conducto para la bujade precalentamiento
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Accionamiento de cadena
El accionamiento de cadena es una versin adop-tada del motor V8 TDI 4.0, que se ha optimizado enlo que respecta a comportamientos de friccin yoscilaciones torsionales. Una parte de los carrilesde deslizamiento en el ramal D se sustituye por untensor nuevo, con el cual se dispone la trayectoriade forma directa en torno al rbol intermediario,habiendo permitido acortar as la longitud de la
cadena.
Tambin se ha optimizado el ramal de cadena B,creciendo el nmero de dientes de las ruedas y elngulo con que se cie la cadena, entallndose a suvez el guiado de la cadena.Los grupos auxiliares, tales como la bomba deaceite, bomba hidrulica y bomba para lquido refri-gerante, se accionan a travs de un mdulo deengranajes a partir ramal de cadena D.
Nuevoramal de cadena B
Ramal de
Bomba de lquidorefrigerante
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Circuito de aceite
El circuito de aceite se carga con 11,5 l con motivodel primer llenado y comienza en la bomba deengranajes. La bomba de aceite tiene integrada lavlvula de descarga de presin excesiva. El aceitepasa de all hacia el radiador de agua-aceite, que vaimplantado en el interior de la V del motor. A travsde conductos internos en el mdulo de filtracin, elaceite pasa al filtro. El mdulo de filtracin de aceitees una versin diseada para facilitar las interven-ciones en el rea de Postventa y lleva un filtro depapel en versin desechable. Al retirar el filtro depapel, el aceite restante de la carcasa vuelve al cr-ter a travs de una vlvula de descarga. Despus depasar por el filtro, el aceite a presin pasa al con-ducto principal, que se encuentra en la V interior delbloque.Aqu se alimenta aceite a presin para los puntos delubricacin del cigeal, los cojinetes del cigeal y
los surtidores de aceite.
Ambos turbocompde aceite a presinadicionales al condsin sube hacia lasascendentes con esigue de ah hacia nes flotantes y los compensacin del Una particularidad cacin para la bomrbol de levas de acha y alimentada coSe le suministra adtravs de un conduducto principal.
Mdulo de filtracin de aceitecon respiradero del bloquemotor integrado
Retorno de aceiteprocedente de lasculatas
Radiador deagua-aceite
Vis
Tubo de aceite adicional desdela galera de aceite hasta labomba de vaco, pasando porel cojinete del rboles de levas
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Bomba de aceite
La bomba de engranajes para aceite se acciona atravs de un eje hexagonal a partir del ramal decadena D y un mdulo de engranajes.La bomba integra la vlvula de descarga por excesode presin, para eliminar la presin superflua delaceite a partir de aprox. 5,1 bares hacia el lado deaspiracin de la bomba de aceite.En la bomba de aceite hay un segundo mdulo deengranajes, que posibilita el accionamiento de labomba de lquido refrigerante y aloja a su vez elaccionamiento de la propia bomba de aceite.
Pin de accionamientopara el ramal de cadena D
Pin de accionamientode la bomba de aceite
Muelle de compresin
mbolo de vlvula de regu-lacin en el regulador deexceso de presin
Lado impelente
para el aceite
Pin de accionamientode la bomba de agua
Aspiracin del aceitedel crter a travs detubo especfico
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Salida tubo deaspiracin
hacia el lado aspirante de losturbocompresores
Respiradero del bloque motor
En el interior de la V del bloque se aloja en unmdulo de filtracin de aceite el cartucho, el inter-cambiador de calor aceite-agua y el separador deaceite perteneciente al respiradero del bloque. Elintercambiador de calor aceite-agua est diseadode modo que la temperatura mxima del aceite semantenga claramente por debajo del lmite de150 C, incluso en condiciones extremas.
Los gases fugados de los cilindros son conducidosen el bloque, por el lado de la cadena de distribu-cin y de la correa, a travs de la cmara de estabili-zacin en el interior de la V y de all hacia elseparador ciclnico triple para aceite. Los gasesfugados de los cilindros fluyen a travs de lacmara de estabilizacin hacia el separador cicl-nico triple para aceite, en el cual se procede a sepa-rar las refinadas partculas de aceite an existentes.
Los gases fugados tos de aceite, pasadora de presin haturbocompresores.ducto en el bloque con vlvula de retezona por debajo de
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Vlvulpara re
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Sistema de refrigeracin
La bomba de lquido refrigerante y el termostatocomparten la carcasa de la bomba, que se instalapor fuera del motor. La bomba de agua se impulsacon el ramal de cadena D a travs de dos ejesenchufables que traspasan el mdulo de engranajesde la bomba de aceite.
La carcasa de la bomba de agua lleva dos salidas
por el lado impelente, las cuales van hacia la parteexterior del bloque motor. En ambos lados del blo-que hay regletas distribuidoras de lquido refrige-rante, en versiones empotradas, cada una concuatro bocas de entrada, a partir de las cuales pasael lquido refrigerante hacia las camisas de aguaentre los cilindros.
La cmara de lquido refrigerante en el bloque vadividida longitudinalmente segn el principio de
flujo transversal. Esto hace que el lquido refrige-rante suba del bloque a las culatas, recorra stas endireccin transversal y vuelva por la parte interiorde las bancadas de cilindros hacia el bloque. A tra-vs de taladros pequeos en las almas de los cilin-dros se conduce una parte del lquido refrigerantedirectamente del lado impelente hacia el aspirante,para establecer as la disipacin rpida del calorprocedente de la zona de los cilindros.
El lquido refrigerafluye en la V interiosegn la posicin mpasa al radiador o vbomba de agua.
hacia elradiador
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Motor V8 TDI 4.2 con inyeccin C
Aspiracin de aire
Por cuanto al planteamiento se ha adoptado el sis-tema de aspiracin de aire de doble caudal con dosfiltros, dos medidores de la masa de aire y dosintercooler aire-aire, que se conoce en el motor V8TDI 4.0. El aire es aspirado a travs de las dos vlvu-las de mariposa elctricamente regulables. Unacomunicacin entre ambas bancadas en el tubo depaso, llamado acumulador de sobrealimentacin,
establece un reparto homogneo y una compensa-cin de presiones entre ambas bancadas de cilin-dros y el conducto de recirculacin de gases deescape.
procedentedel
turbocom-presor
Actuador de la mariposabancada derecha
Actuador de la mariposabancada izquierda
Conducto comunicanteen versin de paso
El colector de aire, de paso, est expuvirtud de la realimelo cual se fabrica esin propiamente daloja a las mariposcaudal de paso en zan para configura
cin del planteamiebancada de cilindrocional que acciona varillaje. Segn el eciones abierta, cerr
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Procedimiento de la combustin
Los factores ms esenciales que influyen sobre lacombustin en motores Diesel sobrealimentadosson:
la geometra de la cmara de combustin la compresin la parte hidrulica de la inyeccin la morfologa de la turbulencia espiroidal la turbo-sobrealimentacin
Estos factores se encuentran en una relacin deinterdependencia. Por ese motivo se ha efectuado laoptimizacin por pasos iteractivos; en especial seaprovecharon los mltiples grados de libertad queofrece el sistema Common Rail.
Para alcanzar los aal desarrollo se ha miento de la combxito en el motor Vmiento de cuatro va adaptarlo al moto
La geometra de loslas mariposas de tu
de modo variable pconfiguracin paraLa refrigeracin AGimportante las emigar gases de escapms convenga paraneo y la temperatu
Sistema conceptualde cuatro vlvulas
Conducto de llenado
Conducto de turbulenciaespiroidal
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Mariposa de turbulencia variable:
Para minimizar las emisiones brutas es precisoadaptar con exactitud la turbulencia espiroidal en
los cilindros y con ello adaptar asimismo con exacti-tud el desarrollo de la combustin para cada puntooperativo. Esto presupone un reglaje en continui-dad para las mariposas de turbulencia espiroidal.
Mariposas de turbulencia espiroidal
Mariposa de turbulencia abierta:
El aire aspirado puede ingresar en gran volumenhacia la cmara de combustin, a travs de los con-ductos de admisin abiertos, y da por resultado unllenado ptimo de los cilindros.
1200 1/min
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NOx
(g/kWh)
rtculas(g/kWh)
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Recirculacin de gases de
escapeLos gases de escape fluyen desde los colectores atravs de conductos empotrados en las culatashacia las vlvulas de recirculacin de gases deescape instaladas en la V interior. Con la refrigera-cin por agua en la culata se realiza un primerenfriamiento previo de los gases de escape a travsdel conducto adicional para la recirculacin.
Las vlvulas de recirculacin de gases de escapehan sido modificadas de lo que eran mandos neu-mticos a versiones elctricas, incluyendo realimen-tacin de seales de posicin y se han protegidocontra altas temperaturas mediante una refrigera-cin por agua.
En la ulterior trayectoria, los gases de escape sesometen a enfriamiento a travs de un radiadorpara recirculacin de gases de escape con mandoneumtico, lo cual permite adaptar la refrigeracinde los gases de escape a cada punto operativo.
Despus de pasar por el radiador para su recircula-cin, los gases de escape pasan por debajo hacia unconducto que se divide en el interior del conductode paso, llegando as, poco despus de las vlvulasde mariposa, al caudal del aire aspirado.
Cond
de es
Vlvula de recirculacinde gases de escape,
bancada derecha
Vlvula de recirculacin de gasesde escape, bancada izquierda
Conducto de gases de esde los cuatro cilindros, pahacia la vlvula de recirc
En el diseo de los se concedi especimezclado ptimo d
M V8 TDI 4 2 i i C
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Motor V8 TDI 4.2 con inyeccin C
Colector de escape
Con los trayectos cortos de los gases entre la culatay el turbocompresor se ha podido efectuar un cam-bio de lo que era el colector de escape con aberturadistanciadora a lo que es ahora un colector neta-mente de fundicin. Con esto no han surgido mayo-res prdidas de calor para el catalizador deoxidacin.En virtud de la mayor rigidez que tiene el colectorde fundicin (menores oscilaciones) se ha podido
configurar de un modo ms simple el apoyo para elturbocompresor y se ha podido influir as de formapositiva en el comportamiento de auto-oscilacinpor parte de los componentes.
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Turbocompresor
Para la sobrealimentacin se utilizan dos turbocom-presores Garrett GT17 de ltima generacin conactuadores elctricos.Mediante medidas de optimizacin implantadas enla turbina de sobrealimentacin y en las directrices,as como mediante un desacoplamiento del aparatocanalizador por el lado de la turbina con respecto ala carcasa se ha logrado aumentar los regmenesdel turbocompresor (hasta las 226.000 rpm), la tem-
peratura de los gases de escape (aprox. 860 C) y lapresin de sobrealimentacin (aprox. 2,5 baresabsolutos), para elevar con ello la entrega de poten-cia del motor.
Alimentacin de aceite
El sellado de los turturbina ha cambiaduno doble. Esto aselos gases, incluso aun mayor nivel de cescape a raz de la las.Recurriendo a dos gestin del motor e
res trabajen al mismbin el mismo rend
Motor V8 TDI 4 2 con inyeccin C
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Motor V8 TDI 4.2 con inyeccin C
Sistema de combustible
Bomba de alta presin
CP3.3
Sensor de temperaturadel combustibleG81
Vlvula para dosificacindel combustible N290(unidad dosificadora ZME)
Bomba mecnicapara combustible4,5 6,2 bares
desde 0,8 a 1,8 bares
200 1.600
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1 2 3
5 6 7
4
8
Rail bancada II
Rail bancada I
1011 bares
Sensode coG247
Vp
Radiador de c
Inyectores 14N30, N31, N32, N33
hacia los inyectores N83, N84, N85, N86
Motor V8 TDI 4 2 con inyeccin C
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Remisin
Para ms informacin sobre la estructura y elfuncionamiento consulte el Programa autodi-dctico SSP 325 - Audi A6 2005: Grupos mec-nicos.
Motor V8 TDI 4.2 con inyeccin C
Circuito de combustible a alta presin
La bomba de alta presin de tres mbolos seencuentra en la V interior del motor y se acciona pormedio de una correa dentada desde el rbol delevas de admisin en la bancada de cilindros II.
El circuito de alta presin consta de los siguientescomponentes:
Bomba de alta presin con vlvula de dosifica-
cin de combustible (unidad dosificadora) N290 Conducto comn (rail) I con la vlvula reguladora
de la presin del combustible N276 Conducto comn (rail) II con el sensor de presin
en el rail G247 y los 8 inyectores piezoelctricos.
Vlvula reguladora de la presindel combustible N276
Rail I
Inyector
Sensor de presin
combustible G247
Se ha podido renuntodava existe en elSe trata del reguladdel sensor de la presido repartidos en Los conductos comuna versin forjadadada. Como base pacero trefilado sin c
roscados los extremLos herrajes de consin y el sensor de mediante soldadur
* Observacinrelativa a la soldadLa ventaja de este tiene una zona muy
calor en la periferiamite que se mantebsica de la materi
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Nota
Al apinyeccin fectibespecLas tudefor
a util
Estranguladores en el rail
En la fase de cierre del inyector y al producirseinyecciones seriadas se genera una onda de presina partir del inyector. La onda se propaga hasta elinterior del rail y es reflejada nuevamente desde all.Para amortiguar las ondas de presin se instala res-pectivamente un estrangulador en el tubo de ali-mentacin, en el rail de la bomba de alta presin, enel rail de la izquierda y el rail de la derecha y antecada inyector. Estos estranguladores se configuran
por mecanizado en la superficie de la camisa delrail.
Estrangulador
Rail
Racor
Tubo de alta presin
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Nota
Si se avera la vlvula reguladora de la presindel combustible (DRV) se tiene que sustituir elrail completo.
Remi
Para el funautodtema
Motor V8 TDI 4.2 con inyeccin C
Vlvula reguladora de la presin del com-bustible N276
Para el sistema Common Rail del motor V8 TDI 4.2 seaplica una vlvula reguladora nueva para la presindel combustible. En estado sin corriente estableceun circuito corto entre la zona de alta y la de bajapresin.
Funcionamiento:
Al estar el motor en marcha, la vlvula de asiento seencuentra en equilibrio de fuerzas con el muelle y elcircuito electromagntico. La vlvula es una versinabierta sin corriente; el muelle descarga la fuerzade la bola sobre el asiento. A diferencia de la ver-sin anterior (una presin mantenedora de aprox.100 bares por corto tiempo), ahora se degrada deinmediato la presin en el rail, evitndose la salidadel combustible hacia el cilindro si el inyector se
encuentra abierto.
Bola para asiento
de vlvula
Versin del m
Inducido
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Nota
Si se cribirvalorSi se motounidacalibinyeclos in
Remisin
Para ms informacin a este respecto con-sulte el Programa autodidctico SSP 325 -Audi A6 2005: Grupos mecnicos.
Inyectores piezoelctricos
Con la implantacin de los inyectores piezoelctri-cos resulta posible establecer:
varios perodos de excitacin elctrica en cadaciclo de trabajo,
tiempos de conmutacin muy breves para hastacinco inyecciones,
fuerzas intensas contrarias a la presin reinanteen el rail,
alta exactitud de carrera para una rpida salidade la presin del rail.
Los inyectores piezoelctricos requieren una ten-sin de excitacin de 110148 voltios, dependiendoesta magnitud de la presin reinante en el rail; latensin se aplica a travs de condensadoresimplantados en la unidad de control.
Anillo toroidal
Empalme de retorno
Anillo toroidal
Base de actuador
Actuador
Casquillo de actuador
Cabezal de actuador
Mduloactuador
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y
Estructura del sistema
Sensor de temperatura del combustible G81
Medidor de la masa de aire G70
Sensor de rgimen del motor G28
Sensor Hall G40
Sensor de presin 1 para gases de escapeG450
Sensor de posicin del pedal acelerador G79Sensor de posicin del pedal acelerador 2 G185
Uni(ma
Sensores
Sensor de presin de sobrealimentacin G31Sensor de temperatura de aire aspirado G42
Sensor de temperatura del lquido refrigerante G62
Sensor de temperatura del aceite G8
Sensor de presin del combustible G247
Sensor de temperatura del lquido refrigerante
a la salida del radiador G83
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Unidad de
Vlvula reg
Servomoto
Rel de bombombas de
Electrovlvelectrohidr
Actuado
Inyectores N30, N33, N
Vlvula do
Vlvula de cin de gas
Rel de alimdel motor J
Seales suUnidad de Rgimen d
Bujas de pQ10, Q13, Q
Unidad de control 1 paraprecalentamiento auto-mtico J179
Terminal para diagnsticos
Motor para
Unidad de Unidad de
Calefaccin
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Unidad de control del motor (uni-dad maestra) J623Informacin de acelerador al ralent(MSR)Informacin de kick-downConmutador de pedal de embragueRgimen del motorPares EFECTIVOS del motorTemperatura lquido refrigeranteInformacin sobre conmutador luz defrenoConmutador de pedal de frenoPosiciones de los mandos GRAVelocidad terica GRARgimen de ralent TERICO/EFECTIVO
Aviso de precalentamientongulo vlvula de mariposaTemperatura de admisinTestigo luminoso OBD2Testigo de exceso de temperaturaTemperatura lquido refrigeranteConsumo de combustibleExcitacin ventilador del radiadorCompresor para climatizador
Reduccin de potenciaTestigo del filtro de partculasGestin de arranqueMando InterlockHabilitacin motor de arranqueDesengranar motor de arranqueEliminacin de cargasTemperatura del aceite
CAN
CAN 2Low
CAN 2High
Cablediscreto
Interfaces de CAN-Bus
(CAN Traccin)
Unidad de control para cambioautomtico J217Mando del cambio activo/inactiv
Compresor del climatizador Off
Estado operativo embrague anu
lador del convertidor de parMarcha de destino
Posicin palanca selectora
Par TERICO del motor
ndice de resistencia a la marcha
(en subidas)
Programas de marcha de emer-
gencia (informacin sobre auto-
diagnosis)Estado operativo OBD2
Rgimen de turbina
Rgimen terico de ralent
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Remi
Para cin SSP 3
Sistema de escape con filtro
de partculas DieselCon el motor V8 TDI 4.2 se implanta un sistema deescape de doble caudal con filtro de partculas. Encada ramal de escape, el sistema consta de un cata-lizador de oxidacin instalado cerca del motor y unfiltro de partculas Diesel con recubrimiento catal-tico, alojado en los bajos del vehculo. Para mante-ner lo ms reducidas posible las prdidas de calor
del sistema, los tubos desde los turbocompresoreshasta los filtros de partculas Diesel son versionesaisladas mediante abertura distanciadora.
Tal y como se conoce en el motor V6 TDI 3.0, el filtrode partculas que se implanta es una versin de sili-cio carburo en tcnica de pared delgada. Con lareduccin del espesor de pared en un 37 % se haobtenido una mayor celulosidad, que se traduce enuna mayor superficie activa entre el recubrimiento y
la capa de partculas. Esto tambin propicia unareduccin de la contrapresin en el sistema deescape y contribuye a reducir la duracin del ciclode regeneracin.
Toma de presin ante el
filtro de partculas Diesel
Sensor de temperatura
ante el filtro de partculas
Filtro dcon rec
Sondas lambda ante elcatalizador de oxidacin
La combinacin derecubrimiento catacontrolada a partir contar al mismo tiede los gases de esc
Motor V8 TDI 4.2 con inyeccin C
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Herramientas especiales
T40069Fijador
T40094Herramienta de colocacin para rboles de levas
Aqu se muestran las herramientas especialespara el motor V8 TDI 4.2 con Common-Rail.
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T40060Pernos de ajuste
T40049Adaptador
Notas
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8/2/2019 365 - Motor 4.2 TDI Common Rail
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Para profundizar sus conocimientos relativinyeccin Common Rail se han redactado lProgramas autodidcticos y CBT:
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