N53 Inyeccion Directa Gasolina y NOx [PDF]

Zitiervorschau

Aftersales Training Información de producto. Motor N53.

BMW Service

Toda la información contenida en la información de producto constituye una herramienta sólida y fundamental de la literatura de formación del Aftersales Training. Modificaciones y suplementos de los datos técnicos deben tomarse de la información actualizada correspondiente de BMW Service. Actualización de la información: noviembre de 2006

Contacto: [email protected] © 2006 BMW AG München, Alemania Solo está permitida la reproducción, total o parcial, con la autorización por escrito de BMW AG, München VS-12 Aftersales Training

Información de producto. Motor N53. Motor de gasolina de inyección directa Control cualitativo de carga del motor de gasolina

Indicaciones sobre esta información de producto Símbolos utilizados Para facilitar la comprensión y destacar la información importante, en la presente información de producto se utilizan los siguientes símbolos:

3 Contiene información que permite transmitir mejor un concepto en relación con los sistemas descritos y su funcionamiento. 1 Identifica el final de una indicación. Actualidad y variantes nacionales Los vehículos BMW responden a las más elevadas exigencias en cuanto a seguridad y calidad. Las modificaciones aplicadas para mejorar los aspectos referentes a la protección medioambiental, a las ventajas para el cliente, al diseño o a la construcción conllevan un continuo desarrollo de sistemas y componentes. Por esa razón puede haber alguna diferencia entre esta información de producto y los vehículos disponibles para la realización del curso. Esta documentación describe únicamente los vehículos con volante a la izquierda de modelos europeos. En los vehículos con el volante a la derecha, algunos elementos de mando o componentes presentan una disposición parcialmente diferente a la mostrada en los gráficos de esta información de producto. Las variantes de equipamiento específicas de cada mercado o país también pueden suponer diferencias con respecto a la información de producto. Fuentes de información adicionales Podrá encontrar más información sobre cada uno de los temas en: - El manual de instrucciones - El Sistema de diagnóstico BMW - La documentación de los sistemas del taller - La Técnica del Servicio Posventa BMW.

Índice. Motor N53. Objetivos

1

Complemento de formación, libro de consulta para la práctica

1

Introducción

3

Motor en línea de 6 cilindros, inyección directa, en funcionamiento de carga estratificada Datos técnicos Diagrama de plena carga

3 5 6

Vista general del sistema

9

HPI en funcionamiento de carga estratificada Reducción de CO2

9 10

Componentes del sistema

13

Mecánica del motor Suministro de aceite Sistema de aire de aspiración Sistema de escape Descripción funcional del tratamiento de gases de escape Recirculación de gases de escape (AGR) Sistema de alimentación de combustible Sistema de refrigeración Sistema de control del motor

Indicaciones para el mantenimiento Mecánica del motor Descripción funcional del tratamiento de gases de escape Sistema de alimentación de combustible Sistema de refrigeración

13 24 28 29 35 47 49 63 66

67 67 68 69 70

Preguntas de test

71

Catálogo de preguntas Soluciones a las preguntas

71 73

4 Objetivos. Motor N53.

Complemento de formación, libro de consulta para la práctica La presente información de producto debe facilitarle la comprensión sobre la estructura, las funciones y las relaciones técnicas del motor N53.

curso de formación, la información de producto debe capacitar a los participantes para que lleven a cabo trabajos de servicio en este motor.

La información de producto está diseñada como documentación de consulta y completa el contenido del seminario prefijado por BMW Aftersales Training. Esta información es apropiada también para el estudio individual.

Los conocimientos técnicos y prácticos de los modelos actuales de BMW facilitan la compresión de los sistemas aquí presentados y de sus funciones.

Para la preparación de la formación técnica, esta información de producto ofrece una visión de las relaciones técnicas del motor N53. Junto con los ejercicios prácticos del

No olvide estudiar con detenimiento el SIP (Programa de instrucción e información) sobre este tema. Los conocimientos básicos proporcionan seguridad en la teoría y en la práctica.

Programas de instrucción e información (SIP) recomendados para la comprensión: • Motor N52 • Motor N73.

1

4

2

5 Introducción. Motor N53.

Motor en línea de 6 cilindros, inyección directa, en funcionamiento de carga estratificada Las altas prestaciones y un bajo consumo no están enfrentadas Con el motor N53 se amplía la nueva generación de la familia de motores de 6 cilindros en línea de BMW con un miembro muy notable. Este motor continúa en cierta manera el camino del desarrollo del motor N52. Ofrece una alta dinámica con muy bajas emisiones nocivas y bajo consumo. En el desarrollo de este motor de inyección directa, que en un amplio margen de su gama de uso funciona en modo de carga estratificada, el objetivo principal fue reducir la emisión de CO2 y lograr así también un menor consumo de combustible.

El motor N53 cumple todas las normas de emisiones actualmente vigentes en Europa y en gran parte del mundo. Con el N53, los ingenieros han logrado crear un motor de gran potencia y extremadamente ahorrador. Con este motor, el disfrute al volante está asegurado, y sobre todo bajo unas condiciones que respetan en gran medida el medio ambiente. Esta información de producto le ayudará a comprender la técnica de este motor y a que el cliente disfrute del placer de conducir.

EfficientDynamics Reducción de emisiones y de consumo con un incremento de la potencia Si las especificaciones legales constituyen el marco, los deseos de los clientes determinan la orientación de los objetivos. El impulso central para la consecución de nuevas innovaciones se sustenta en la propia conciencia de marca de BMW, la capacidad tecnológica de la empresa y las exigencias derivadas sobre los productos. El placer de conducir sugerido en el lema ¿Te gusta conducir?, no es solo un motivo para las expectativas de los clientes, sino que también constituye la base de los desafíos que se marcan los propios ingenieros de la empresa.

En cualquier caso, el placer de conducir no se logra simplemente con una gran dinámica, sino cada vez más gracias a la mayor eficiencia lograda. Al placer consciente de dicha conducción contribuye también la certeza de no verse obligado a lograr dicha dinámica mejorada a costa de un consumo excesivo de combustible. BMW ha definido por tanto el objetivo general del desarrollo de una dinámica eficiente con unas especificaciones claras. Cada nueva generación de motores satisface la condición de unas prestaciones de marcha aún mejores. Por lo demás, cada nuevo grupo propulsor ofrece una mayor rentabilidad.

3

5

Potencia

EfficientDynamics

Peso

De este modo BMW explora con el nuevo motor N53 nuevos potenciales de la técnica del motor. El proceso de inyección directa con chorro dirigido HPI (High Precision Injection) representa una solución ideal para la reducción del consumo. La forma extraordinariamente eficiente de aumentar la potencia se debe ante todo al nuevo sistema de inyección directa de gasolina. La HPI permite claras ventajas en el consumo, sin tener que limitar con ello las cualidades dinámicas del motor. Este avance se ha logrado gracias a la ubicación central del inyector piezoeléctrico entre las válvulas y junto a la bujía. En esta posición, el inyector abierto hacia fuera, que se introduce en el N54, puede proyectar el combustible en forma de un cono especialmente regular en la cámara de combustión. Con ello no sólo se consigue una dosificación más exacta de la mezcla, sino también un efecto refrigerante que permite una mayor compresión y un

4

Consumo

mayor rendimiento del proceso de combustión. El motor N53, accionado a λ 0,9 a 2,5, alcanza todo su potencial de rendimiento con muy poca necesidad de combustible, y en consecuencia con una reducida emisión de gases nocivos para el hombre y su entorno. Con el motor N53, la dinámica eficiente alcanza nuevos niveles. Este potente y ahorrativo motor se ha desarrollado sobre la base del anterior N52 y dispone también de las probadas ventajas que son: • Cárter de cigüeñal de magnesio que ahorra peso • Bomba de refrigerante eléctrica, activada según la necesidad • Bomba de aceite con caudal regulado que en este motor se ha ampliado con un control eléctrico.

5

Datos técnicos Tabla sinóptica con las características principales del motor N54 Designación Tipo de construcción Cilindrada [cm3] Taladro/carrera [mm] Distancia entre cilindros [mm] Orden de encendido Potencia [kW] por régimen [r.p.m.] Par [Nm] por régimen [r.p.m.] Régimen de limitación de caudal [r.p.m.] Relación peso-potencia [kg/kW] Potencia referida a cilindrada [kW/l] Relación de compresión Válvulas/cilindros Válvula de aspiración ∅ [mm] Válvula de escape ∅ [mm] Ángulo de ajuste admisión VANOS [°cigüeñal] Ángulo de ajuste escape VANOS [°cigüeñal] Peso del motor [kg] (grupo 11 hasta 13) Octanaje del combustible [ROZ] Combustible [ROZ] Aceite de motor Regulación contra el picado Electrónica digital del motor Norma sobre gases de escape UE Norma sobre gases de escape EE.UU. Consumo según norma UE (NEFZ) [l/100 km]

Valor Motor en línea de 6 cilindros 2996 85/88 91 1-5-3-6-2-4 200 6700 320 2750 7000 0,84 66,8 12,0 4 32,4 29 45 45 168 98 91-98 Longlife-04 SAE 5W-30 Sí MSD80 EURO4 ULEV2 8,1

5

5

Diagrama de plena carga

1 - Diagrama de potencia/diagrama de par motor

6

5

Dos variantes El motor N53 se produce con dos escalones de potencia distintos. Esta información de producto se basa en la variante N53B30O0.

Identificación del motor El número del motor se encuentra grabado sobre la bomba de alta presión, en el cárter de cigüeñal.

2 - Número del motor

Los motores poseen una identificación en el cárter de cigüeñal, para su correcta identificación y clasificación. Esta identificación del motor también es necesaria para la autorización gubernativa. Las siete

primeras cifras son las importantes. En el gráfico sobre el número de motor se ve el lugar en el que se encuentra esta identificación del motor.

7

5

Denominación del motor 1 Desarrollador y generación de motores

2 Tipo de motor

A =Motocicleta

Motores de combustión:

M =BMW Group Old Generation

1 = 4 en línea

N =BMW Group New Generation

4 = 4 en línea

P =BMW Motorsport S =BMW M GmbH

3 Técnica de motores* 0-9

4 Funcionamie nto o combustible B = Gasolina D = Diesel H= Hidrógeno

5 Cilindrad a en 1/10 litro 01-99

6 Categoría de potencia (LK) T = TOP LK

O = LK superior (estándar) 1-9 = revisión (p. ej. TU) M = LK media

5 = 6 en línea

U = LK inferior

6 = V8

K = LK mínima

7 = V12

W =Otros motores p. ej. Tritec, Toyota, PSA

8 = V10

* Técnica de motor inconsistente: 1 = Motor SULEV o PZEV para EE.UU. (p. ej. N51) 2 = VALVETRONIC (p. ej. N12, N52, N62; excepción N46) 3 = Inyección directa de gasolina (p. ej. N73) 5 = VANOS doble sin VALVETRONIC (p. ej. N45, S65, S85) 4 = Inyección directa de gasolina con turbocompresión (p. ej. N14, N54) 7 = Inyección directa diesel con turbocompresión (p. ej. M47, M57, M67)

La diferencia entre la denominación y la identificación del motor está en los dos últimos caracteres, que son la información adicional sobre la categoría de potencia y el nivel técnico de revisión. En la documentación técnica se utiliza, para una clara identificación, la denominación del motor. El gráfico siguiente muestra la interpretación de la denominación del motor basada en el motor N53. En la documentación técnica encontrará también formas abreviadas de la denominación del motor, que en su forma más corta sólo tiene tres caracteres y sólo permite la clasificación del tipo de motor.

3 - Denominación de motores

8

7 Mejoras importantes para revisión 0 = Nuevo desarrollo

6 Vista general del sistema. Motor N53.

HPI en funcionamiento de carga estratificada Ahorrativo y potente Inyección directa de gasolina con una clara ventaja en el consumo Aplicada en el motor de altas prestaciones N54 la inyección directa de gasolina permite lograr un notable aumento de la potencia sin aumentar con ello el consumo. Pero High Precision Injection puede hacer algo más. En el motor N53 se ha logrado un funcionamiento de gran ahorro, en el que la proporción de gasolina en la mezcla de combustible y aire se dosifica con gran ahorro. Esto significa que al aire aspirado sólo se añade la cantidad exacta de gasolina que se precisa en cada momento. La mezcla resultante es de gran calidad.

En este funcionamiento de mezcla pobre se forman en la cámara de combustión diferentes capas de mezcla de aire y combustible. Cuanto mayor es la distancia a la bujía, menor es la proporción de gasolina en la mezcla. Sólo exactamente junto a la bujía hay una capa especialmente rica y de mejor ignición. En cuanto se enciende, se queman también las capas inferiores más pobres de mezcla y más lejanas de la bujía, de una forma limpia y uniforme. Gracias a la High Precision Injection se ha logrado por primera vez que el proceso de combustión por chorro dirigido se mantenga estable con una mezcla pobre en un ámbito de campo característico especialmente amplio. De este modo se obtendrá una mayor economía del vehículo así como una reducción de sus emisiones de escape.

1 - Inyección de combustible en la cámara de combustión

9

6

Reducción de CO2 Efecto invernadero - calentamiento global Gases invernadero El dióxido de carbono CO2 es un componente natural e inocuo de la atmósfera terrestre. El ser humano y los animales lo exhalan. Se crea con la combustión de cualquier combustible fósil como madera, carbón o petróleo, y por lo tanto también con la gasolina. Lo que resulta problemático es que la creciente industrialización emite cantidades demasiado grandes de CO2 a la atmósfera, provocando junto con otros gases de efecto invernadero el calentamiento global. El calentamiento global se debe a que una parte de la radiación solar que llega a la superficie terrestre no abandona la tierra al reflejarse, sino que retorna a la Tierra reflejada por su capa exterior. Se trata de un proceso físico natural e importante, que eleva la temperatura media de la Tierra creando un clima habitable para el hombre. Pero en los últimos años, el clima ya se ha modificado.

10

2 - Gases invernadero

El dióxido de carbono (CO2) es con el 56,8 % el más presente de los gases invernadero. Le siguen en menor proporción el metano (CH4, 16,2 %), el dióxido nitroso (N2O, 9,4 %), el ozono (O3, 8,0 %), el hidrocarburo clorofluorado (HCFC, 7,3 %), el vapor de agua (H2O, 2,0 %) y el hexafluoruro de azufre (SF6, 0,3 %).

6

Contaminantes En la combustión fósil se producen también otros contaminantes tóxicos como el monóxido de carbono (CO), hidrocarburos no combustionados (CH) y óxidos nitrosos (NOx). Pero al contrario que el CO2 son directamente nocivos para el hombre; son tóxicos. En la combustión de una mezcla de combustible y aire en un motor, el consumo menor de combustible supone automáticamente una emisión menor de CO2.

Por ello, los esfuerzos de los ingenieros de motores van naturalmente en esa dirección. Sin embargo, una reducción del CO2 conlleva una mayor producción de óxido nitroso en el escape. Por eso se necesita un costoso tratamiento de los gases de escape con un catalizador que almacene el NOx. En los apartados sobre el sistema de escape y sobre el combustible se explica cómo reacciona el motor N53 a esta problemática.

3 - Emisiones en bruto antes de entrar en el catalizador de 3 vías

Índice A B 1 2 3

Explicación Concentración Razón de la mezcla airecombustible λ Rica λ < 1 Estequiométrica λ = 1 Pobre λ > 1

4 - Emisiones después de pasar por el catalizador de 3 vías

Índice 4 5

Explicación Óxidos nítricos NOx Hidrocarburos CH

6 7

Monóxido de carbono CO Campo de regulación en λ = 1

11

6

12

7 Componentes del sistema. Motor N53.

Mecánica del motor El magnesio como material en la construcción del motor Cárter de cigüeñal de magnesio y aluminio El potencial de reducción de peso con un cárter de cigüeñal fabricado en fundición de aluminio estaba prácticamente agotado, por lo que fue preciso empezar a investigar con el magnesio. BMW lo había hecho por primera vez con el motor N52. Este material que ya se está estableciendo a medio plazo, se encuentra ahora presente en el motor N53.

La propiedad excepcional del magnesio y sus aleaciones es la baja densidad de aprox. 1,8 g/ cm3. Las excelentes propiedades de función de determinadas aleaciones de magnesio permiten la fabricación de complicadas piezas de fundición a presión de gran superficie con muy buen acabado exterior. Gracias a la baja temperatura de fundido, escasa energía para su fundición y capacidad de calentamiento referente al volumen de magnesio, en la fundición admite hasta un 50% más de cadencia de moldeo en comparación con la fundición inyectada de aluminio. A pesar de la gran precisión de las piezas de fundición, en muchos casos es prácticamente inevitable un acabado hermético con corte de viruta de las superficies de función. A esto contribuye otra característica del magnesio, la excelente capacidad de desprendimiento de viruta.

1 - Evolución del peso del cárter de cigüeñal en los motores en línea

Índice A 1 2

3

Explicación Peso del cárter de cigüeñal (en %) Fundición gris - fundición en arena Integración de función Alusil para fundición de baja presión P>55 kW/l Mg/Al, Integración de función para fundición combinada P>55 kW/l

No obstante, frente a estas buenas propiedades se presentan también algunos puntos de vista problemáticos en la utilización de magnesio y sus aleaciones. El antiguo gran problema de la corrosión se ha solucionado en gran medida gracias al desarrollo de aleaciones con una resistencia a la corrosión sensiblemente mayor. La aleación AJ62 utilizada en el motor N52 encuentra ahora aplicada también en el N53. Persiste aún un claro riesgo de corrosión si no se respetan las bases específicas para el material descritas a continuación. No está permitido el montaje de materiales no autorizados que entren en contacto con el magnesio. Es decir, sólo deben montarse repuestos originales de BMW. El material de los grupos montados debe ser compatible con AJ62, o bien la pieza debe estar protegida de forma hermética en una carcasa de magnesio.

13

7

El cárter de cigüeñal se compone de una inserción de silicio y aluminio fundido de forma inseparable en una aleación de magnesio. La aleación de magnesio AJ62 ha sido desarrollada expresamente por BMW para este fin.

2 - Aislamiento de la bomba eléctrica de refrigerante

3

En los trabajos de montaje en el cárter de cigüeñal del motor N53 hay que seguir escrupulosamente las instrucciones del manual de reparación. 1 Utilización del magnesio en la construcción El magnesio no puede utilizarse en determinados puntos, p. ej. en la superficie de deslizamiento del cilindro; por este motivo se fabrica el cárter de cigüeñal de forma mixta.

4 - Modelo de corte de un cártel de cigüeñal mixto de aluminio y magnesio

Índice 1 2

Explicación Cárter de cigüeñal mixto de magnesio y aluminio Inserción de aluminio y silicio

En la inserción de aluminio y silicio se ubican tanto las uniones atornilladas con la caja de cambio, la culata y el alojamiento del cigüeñal, como los canales de refrigeración para que el magnesio no entre en contacto con el refrigerante y el agua que contiene. La planificación del cárter de cigüeñal es posible.

3 - Cárter de cigüeñal mixto de magnesio y aluminio

Índice 1 2

14

Explicación Parte superior del cártel de cigüeñal Placa de bancada

7

Propiedades electroquímicas del magnesio Los metales se clasifican como nobles o no nobles. Así, por ejemplo, el oro es un metal noble y el sodio un metal muy poco noble. El resto de metales se encuentran entre medio de estos. Si dos metales que se encuentran en contacto, como el hierro y el magnesio, se introducen en un líquido con conductividad eléctrica p. ej. una solución salina, el metal no noble se diluye y pasa a la disolución. Al mismo tiempo la corriente eléctrica fluye desde el metal noble hacia el que no lo es. En

determinadas circunstancias, el metal no noble se deposita sobre el noble. El magnesio es un metal no noble. Por esto, otros materiales corroen con facilidad su superficie. Sin embargo, la aleación utilizada en el motor N53 es algo muy distinto: • Al añadir otros metales, las propiedades negativas del metal puro se eliminan en gran medida de forma que puedan satisfacerse los requisitos exigidos al material.

5 - Corrosión electroquímica

Entre ambos metales sumergidos en electrolito se crea una tensión eléctrica. Todos los metales pueden clasificarse en función de esta tensión. El hierro tiene una posición intermedia en la serie de tensiones eléctricas y por el contrario, el aluminio, y en especial el magnesio, no son nobles. Los procesos de corrosión electroquímica serán más rápidos cuanto mayor sea la diferencia de tensión entre ambos metales. La situación de laboratorio descrita también se presenta en el motor cuando dos metales se encuentran en contacto directo y la superficie de contacto se humedece, por ejemplo, con agua procedente

de salpicaduras. Aparece la denominada corrosión de contacto. Se ve favorecida cuando la superficie de contacto tiene un ranura en la que permanezca la humedad. La corrosión de contacto puede evitarse manteniendo seca la superficie de contacto o rociándola con aceite del motor que no es conductor eléctrico. Por este motivo, todas las superficies de contacto internas del motor de magnesio, aluminio y acero no presentan problemas.

15

7

La temperatura de fundición del magnesio es muy similar a la del aluminio. Por su parte, la temperatura de fundición del acero es sensiblemente mayor: • Magnesio: 650 °C • Aluminio: 660 °C • Acero: 1.750 °C.

6 - Cárter de cigüeñal abierto desde abajo

Propiedades físicas de los materiales El magnesio y el aluminio poseen factores de expansibilidad casi iguales, y son alrededor del doble que el del acero: • Magnesio: 0,0026 % por °C • Aluminio: 0,0023 % por °C • Acero: 0,0011 % por °C

16

La conductibilidad eléctrica del aluminio y el magnesio es notablemente mejor que la del acero. Por este motivo, estos materiales son especialmente idóneos para apantallar anomalías electromagnéticas (p. ej. procedentes de las chispas de encendido). El mismo factor de expansibilidad del aluminio y el magnesio permite una conexión sin problemas de ambos materiales. Debido a que el factor de expansibilidad del acero es solo la mitad, en el motor N53 no pueden utilizarse tornillos de acero. Al calentarse el motor, un tornillo de acero se expande solo la mitad que el cárter de cigüeñal. Por el contrario, al enfriarse se corre el riesgo de que una unión atornillada de acero se afloje. Por este motivo, en los puntos importantes se colocan tornillos de aluminio.

7

Seguridad en el trabajo Tratamiento de las virutas de magnesio

El pulido precisa una atención especial

Los trabajos que se realizan con mayor frecuencia en el Servicio Posventa con este material, en principio no presentan problemas. La escasa cantidad de virutas, p. ej. al cortar roscas, no precisa una aspiración especial. No obstante, si es preciso realizar trabajos importantes en un cárter de cigüeñal de magnesio debe garantizarse que en el depósito colector para virutas no se recoja también hidrógeno, ya que este es susceptible de explosionar, y que la humedad pueda escapar de él. Como humedad se considera aquí el agua y los compuestos con agua.

La cuestión del tratamiento en húmedo en el pulido consiste en comprobar bajo otros puntos de vista diferentes de los procedimientos de tratamiento normales que producen virutas. Esto es así porque, en el pulido, se producen las virutas más finas (polvo de pulido) que, a partir de una determinada proporción en el aire, tras un eventual encendido (por ejemplo, restos de haber fumado, chispas procedentes de trabajos con sierra eléctrica, soldadura) se queman de forma explosiva. La concentración a partir de la cual pueden encenderse las partículas de magnesio con un diámetro de aprox. 50 µm es de 15-30 g/m3. Si no es posible el pulido húmedo, o es demasiado inconveniente, el polvo que se produce debe aspirarse directamente y hacer que se deposite con agua en un separador.

En el tratamiento con desprendimiento de viruta deben observarse las indicaciones siguientes: Si bien las aleaciones de magnesio ofrecen una buena posición de salida en relación con las propiedades de desprendimiento de viruta para el tratamiento en seco, el desarrollo actual de la técnica es el tratamiento húmedo. En este sentido se utiliza aceite de corte o emulsión. El mayor potencial de riesgo en la fabricación con corte de virutas se encuentra en las propias virutas. Las virutas húmedas son especialmente peligrosas y, por el contrario, las virutas humedecidas en aceite se encienden con gran dificultad, por lo que no es habitual una ignición directa de las virutas en el tratamiento en húmedo. El magnesio y el agua pueden reaccionar y formar hidróxido de magnesio e hidrógeno. Por este motivo, en el tratamiento con emulsión existe el riesgo de explosión de hidrógeno, en el caso de que el hidrógeno que se va desprendiendo de forma constante pueda almacenarse en algún lugar y alcance una concentración crítica. Por esto es preciso poder eliminar la humedad del colector para virutas. Asimismo, es preciso extraer las virutas con rapidez de la emulsión ya que, de lo contrario, se produce una saponificación o endurecimiento de la emulsión y ésta se torna inutilizable. En el tratamiento del magnesio puede utilizarse la paleta de material de corte conocida del tratamiento del aluminio, es decir, acero rápido, metal duro y diamante policristalino (PKD).

Por esto, téngase en cuenta: Los trabajos con magnesio en los que se produzca polvo no pueden realizarse en principio sin un dispositivo de aspiración apropiado. Un criterio fundamental para la peligrosidad del magnesio lo representa la superficie específica de cada producto, es decir, la relación entre superficie y volumen. Desde el punto de vista técnico de seguridad, los componentes masivos no presentan problemas. Es prácticamente imposible encenderlos incluso con una fuente importante de calor. Por el contrario, las virutas y el polvo tienen una capacidad de reacción mucho mayor. La temperatura crítica a partir de la cual puede producirse la ignición de virutas finas secas es de 450-500 °C. Una geometría de corte incorrecta o una herramienta roma puede provocar, en el tratamiento en seco, un calentamiento de este tipo. La producción de chispas debido a la colisión de herramientas o al tratamiento del acero es otra fuente de riesgo.

17

7

Si, a pesar de todas las precauciones, llegara a quemarse magnesio, bajo ninguna circunstancia debe utilizarse agua o extintores que la contengan (generación de hidrógeno, explosión de gas detonante). Tampoco son apropiados los extintores en polvo ABC, dióxido de carbono o nitrógeno. Por ello es imprescindible tener a mano extintores adecuados para fuegos metálicos.

18

En Alemania son válidas las normas del sindicato profesional, en este caso, la BGR 204 "Manejo de magnesio". Las empresas pueden solicitar información y apoyo particular a los técnicos de seguridad o sindicatos profesionales responsables. El departamento de seguridad en el trabajo de München recomienda para el tratamiento de cárteres de cigüeñal de magnesio, que se satisfagan como mínimo estas medidas de seguridad. Es preciso observar y cumplir también las disposiciones específicas nacionales.

7

Técnica de soldadura Juntas Es posible evitar la corrosión de contacto colocando entre los metales una junta no conductora. Este es el caso en la junta del cárter de aceite y en la junta de culata, que separan el cárter de aceite y la culata de aluminio del cárter de cigüeñal de magnesio.

7 - Saliente de la junta

La situación de la junta de culata es similar. No obstante, debe tenerse en cuenta que la junta de la culata del motor N53, a diferencia de las utilizadas hasta ahora, posee un labio de estanqueidad. Éste evita que la suciedad y el agua pulverizada atraviesen con facilidad la junta y puedan volver a poner en contacto los metales.

8 - Labio de estanqueidad de la junta de culata

Las juntas que asoman no deben dañarse, por ejemplo, en el montaje de una pieza. En caso de que se dañe una junta, en poco tiempo se produciría corrosión de contacto entre el aluminio de la culata y el magnesio del cárter de cigüeñal. En el caso de un deterioro importante del labio de estanqueidad, incluso el acero del núcleo de la junta podría tener importancia.

3 Las juntas dañadas deben sustituirse, ya que en caso de que se dañe una junta, en poco tiempo se produciría corrosión de contacto entre el aluminio de la culata y el magnesio del cárter de cigüeñal. 1

19

7

Uniones atornilladas Las uniones atornilladas del motor requieren una atención especial. Cuando se abren, es preciso secar de inmediato con aire los orificios roscados, con el fin de evitar la corrosión debida al líquido refrigerante.

Debido a la baja resistencia a la tracción del aluminio en comparación con el acero, los tornillos de aluminio deben apretarse según un procedimiento determinado de forma precisa.

11 - Procedimiento de apretado de un tornillo de aluminio 9 - Secado en seco de orificios roscados

Los orificios roscados también deben estar absolutamente secos antes de introducir el tornillo para que más adelante no se produzca corrosión de contacto entre el material del cárter de cigüeñal y el tornillo. Debido a los diferentes coeficientes de expansión de los materiales, el motor N53 posee tornillos de aluminio en todas las uniones atornilladas que se introducen en magnesio, en lugar de los de acero. También la tapa de la culata (de magnesio) se fija a la culata de aluminio mediante tornillos de aluminio.

Índice I II

Explicación Par de giro Ángulo de giro

En primer lugar se aprieta el tornillo hasta un par definido (I). Este se selecciona de forma que las piezas que se desea atornillar no tengan juego, mientras el tornillo está sometido a la mínima tensión. A continuación, se gira el tornillo hasta un ángulo determinado (II). Al hacerlo se alcanza la tensión necesaria para el tornillo.

3

Los tornillos de aluminio pueden utilizarse una sola vez y deben sustituirse siempre una vez desatornillados. 1

10 - Los tornillos de aluminio tienen la cabeza azul

20

7

Culata En el motor N53 también es muy importante la disposición central de los inyectores piezoeléctricos y de las bujías en la culata, ya

que sólo así se puede lograr la posición adecuada para la inyección directa por chorro dirigido.

12 - Sección del cilindro

La energía calorífica de combustión es evacuada de la culata por medio de un sistema de refrigeración de corriente transversal. En los correspondientes apartados de la presente información de producto pueden

consultarse informaciones detalladas sobre los siguientes temas: • Inyección a alta presión HPI • Sistema de refrigeración • VANOS.

21

7

VANOS VANOS doble progresiva El cambio de sobrealimentación del motor N53 se realiza mediante 4 válvulas por cilindro, accionadas por dos árboles de levas en posición superior. Los tiempos de distribución del motor pueden verse influidos de forma

variable por las unidades progresivas VANOS. Las unidades VANOS aquí empleadas presentan el siguiente ángulo de ajuste: • Unidad VANOS de admisión - 45° cigüeñal • Unidad VANOS de escape - 45° cigüeñal.

13 - Unidades VANOS del motor N53

22

Índice 1

Explicación Unidad VANOS de escape

Índice 4

2

Unidad VANOS de admisión

5

3

Sensor del árbol de levas de admisión

6

Explicación Válvula electromagnética VANOS de admisión Válvula electromagnética VANOS de escape Sensor del árbol de levas de escape

7

En el gráfico siguiente se pueden ver claramente las áreas de ajuste y los recorridos de las válvulas de los árboles de levas de

admisión y escape con campos azules y rojos respectivamente.

14 - Diagrama de tiempos de control del motor N53

Las ventajas del VANOS doble progresiva: • Aumento del par de giro a velocidades bajas y medias • Menos cantidad de gas restante al ralentí por un menor solapamiento de válvulas, con lo que mejora el ralentí • Recirculación interna de gases de escape en la gama de carga parcial para reducir el óxido nítrico • Calentamiento más rápido de los catalizadores y menos emisiones en bruto tras el arranque en frío

La recirculación interna de gases de escape del motor N53 tiene una importancia especial. Con esta recirculación de gases se reduce el aire fresco y, por lo tanto, el oxígeno corresponsable de la formación de óxidos nítricos. Esto es necesario, ya que en los ámbitos de funcionamiento con mezcla pobre, la cantidad de gases con hidrocarburos no es suficiente para reducir los óxidos nítricos que se producen en la combustión. En el apartado sobre el sistema de escape se explican en detalle las relaciones y los efectos recíprocos de los componentes del gas de escape.

• Reducción del consumo de combustible.

23

7

Suministro de aceite Bomba de aceite de control eléctrico con regulación del flujo volumétrico Al igual que los motores N52 y N54, el N53 también posee una bomba de aceite con regulación del flujo volumétrico. Este tipo de bomba solo suministra el aceite necesario en función del ámbito de funcionamiento del motor. En ámbitos con menor carga, no se suministra ninguna cantidad de aceite superflua. Esto reduce el rendimiento de la bomba y, por lo tanto, el consumo de combustible del motor, reduciendo a la vez el desgaste del aceite. La unidad utilizada es una

bomba multicelular de pasador oscilante. El eje de la bomba se coloca en la parte de transporte, de forma excéntrica en la carcasa y las aletas se desplazan de forma radial durante el giro. De este modo, las aletas forman cámaras de diferentes volúmenes. A medida que aumenta el volumen se aspira el aceite hacia el interior y a medida que se reduce el volumen, se expulsa hacia los canales de aceite.

15 - Bomba de aceite

24

Índice 1

Explicación Eje de la bomba

Índice 6

2

Eje giratorio

7

Explicación Émbolo regulador del brazo de reacción pendular Muelle regulador

3 4 5

Aletas Rotor Pasador oscilante

8 9

Muelle de presión Émbolo regulador

7

Función de la bomba de aceite con regulación del flujo volumétrico La bomba se acciona con una cadena desde el cigüeñal. La presión de aceite actúa sobre el émbolo regulador con superficie de tope oblicua (brazo de reacción pendular) (6) contra la fuerza de un muelle (8). El brazo de reacción pendular hace variar la posición del pasador oscilante. Si el eje de la bomba se coloca hacia el centro en el pasador oscilante, las variaciones de volumen son pequeñas y el caudal de alimentación escaso. Si el eje de la bomba se coloca de forma excéntrica, las variaciones de volumen y el caudal de

alimentación son mayores. Cuando se incrementa la necesidad de aceite del motor, por ejemplo debido a un ajuste del VANOS, la presión del sistema de lubricación desciende y, de este modo, también en el émbolo de regulación. La bomba incrementa el volumen de suministro y retoma el comportamiento de presión anterior. Cuando se reduce la necesidad de aceite del motor, la bomba regula el caudal de alimentación en dirección hacia la reducción.

16 - Émbolo regulador del brazo de reacción pendular en el motor N52

25

7

La bomba de aceite que se utiliza en el motor N53 es una actualización de la bomba con compuerta pendular introducida en el motor N52, con la que el control de la bomba se puede ajustar a través del control del motor.

Índice A B

A través de la presión de aceite se regula el volumen de aceite transportado según las necesidades. Los cambios respecto a la bomba ya conocida están en la forma de mando de la bomba. En el émbolo regulador del brazo de reacción pendular (6) ya no actúa directamente la presión de aceite producida. Desde el control del motor se controla una unidad reguladora en la bomba de aceite (7 + 9) que a continuación transmite la presión. Esto presenta la gran ventaja de que se evitan otras pérdidas de rendimiento de la bomba de aceite.

1 2

3 4 5

Explicación Presión de aceite (bares) Régimen de revoluciones del motor (r.p.m.) Regulación hidráulica/mecánica de la presión de aceite Presión de aceite regulada por campo característico a plena carga Presión de aceite regulada por campo característico sin carga Potencial de ahorro a plena carga Potencial de ahorro sin carga

18 - Válvula reguladora de presión electrohidráulica

17 - Presión de aceite regulada por campo característico

26

El mando de la unidad reguladora en la bomba de aceite se realiza en dependencia del campo característico por medio de una válvula reguladora de presión electrohidráulica, atornillada lateralmente al cárter de cigüeñal.

7

19 - Esquema hidráulico del circuito de aceite

Índice 1 2 3 4 5 6 7

Explicación Cárter de aceite Bomba de aceite con regulación de flujo de volumen Válvula reguladora de la presión Válvula reguladora de presión electrohidráulica Válvula de retención

Índice 8 9

Válvula de purga en el filtro de aceite Filtro de aceite

13

La presión de aceite generada por la bomba (2) se transporta a los puntos de lubricación y a los elementos ajustadores hidráulicos en el motor. La presión generada se utiliza también para regular las presiones de servicio. Para ello se conecta la presión de aceite tras el filtro (7) y el intercambiador de calor de aceite y refrigerante (9) a través de la válvula reguladora de presión (4) con regulación de campo característico sobre la válvula reguladora de presión (3).

10 11 12

Explicación Válvula de evitación del filtro Intercambiador de calor de aceite y refrigerante Sensor de presión de aceite Puntos de lubricación de la culata Puntos de lubricación del bloque motor Inyectores de aceite en el fondo del pistón

En caso de fallo del control eléctrico de la bomba, la presión de aceite se dirige directamente al émbolo regulador del brazo de reacción pendular y se recurre así a la conocida regulación hidromecánica de la bomba de aceite de compuerta pendular. La presión de aceite realmente producida la lee el sensor de presión de aceite (10) y la envía al control del motor.

27

7

Sistema de aire de aspiración Sistema de admisión diferenciada (DISA) El motor N53, al igual que el modelo N52, está equipado con un sistema diferenciado de admisión (DISA). Con esta carga de resonancia se asegura una curva de par de giro optimizada para el motor. La funcionalidad de tal carga de resonancia se describe en la documentación de formación del motor N52. En la variante de motor N53B30O0 el motor va equipado con un DISA de tres etapas.

20 - Colector de aire de admisión con válvula de mariposa en el motor N53

21 - Curva de par con un DISA conmutado por etapas

Con un DISA escalonado, las diferentes etapas de resonancia se liberan con un ajustador DISA de accionamiento eléctrico. Variantes DISA Motor

DISA

N53B30O0 N53B30U0 N53B25U0

tres etapas una etapa dos etapas

Compuertas DISA dos ninguna una

22 - Regulador DISA

28

7

Sistema de escape Emisiones de escape de motor de gasolina El gas de escape de un motor de gasolina convencional, accionado con una mezcla de 14,7 partes de aire por 1 de combustible ( λ =1) está compuesto por los elementos siguientes:

combustión respecto a su tolerancia medioambiental y eficiencia. Uno de los objetivos que más desafíos ha planteado a la investigación y a la tecnología es la reducción de la formación de sustancias tóxicas mediante la adopción de medidas primarias y secundarias. A continuación presentamos brevemente de qué se componen los gases de escape de un motor de gasolina y qué debe considerarse como sustancia nociva. Servirá para entender mejor las peculiaridades del motor N53 en su comportamiento de emisiones. Composición de los gases de escape

23 - Composición del gas de escape de un motor de gasolina λ =1

Índice 1 2 3 4 5 A B C D

Explicación Dióxido de carbono CO2 (13,7 %) Agua H2O (13,1 %) Otros; gases nobles, hidrógeno H y oxígeno O2 (0,7 %) Nitrógeno N2 (71,5 %) Contaminantes (1 %) Monóxido de carbono CO (0,7 %) Hidrocarburos CH (0,2 %) Óxidos nítricos NOX (0,1 %) Residuos sólidos (0,005 %)

Las concentraciones pueden diferir de los datos indicados, ya que dependen de las condiciones de funcionamiento del motor y de las condiciones del entorno, como la calidad del combustible y la humedad relativa del aire. Gran parte de las necesidades energéticas del mundo se obtienen mediante procesos de combustión. La combustión de combustible fósiles como la gasolina tiene consecuencias para el medio ambiente. Por ello, a lo largo de los últimos decenios se han realizado grandes esfuerzos para mejorar los procesos de

Una combustión completa de gasolina y suficiente oxígeno tendría como consecuencia un escape que, tras la reacción química de H2O y CO2, estaría compuesto por: CH + O2 -> H2O + CO2 Principales componentes del gas de escape: • N2 Nitrógeno El nitrógeno representa el 78 % del aire que respiramos. No participa en la combustión, es decir en la reacción del hidrocarburo CH con el oxígeno O2. Su proporción en los gases de escape es del 71,5 %. • CO2 Dióxido de carbono El carbono, como compuesto químico contenido en el combustible, forma dióxido de carbono al quemarse del todo. La cantidad de dióxido de carbono expulsada es directamente proporcional al consumo de combustible de un motor y puede reducirse sólo con la cantidad de combustible que se quema en el motor. El dióxido de carbono es un componente natural del aire. Es, por ejemplo, lo que exhalamos al respirar. La proporción de dióxido de carbono natural en el aire se ha mantenido estable durante milenios, a un nivel inocuo para la vida, pero desde la industrialización ha ido creciendo. La responsable es la mencionada

29

7

transformación energética mediante combustibles fósiles. La creciente proporción de dióxido de carbono en la atmósfera se considera corresponsable del llamado efecto invernadero. Con ello nos referimos al calentamiento global. La atmósfera de la tierra se está calentando ya que sólo puede devolverse una parte de la radiación solar térmica, pues parte de esta radiación rebota en la cara interior de nuestra atmósfera calentando paulatinamente la Tierra. • H2O Agua

30

El hidrógeno químicamente combinado en el combustible se convierte en vapor de agua, que al enfriarse se condensa en gran parte. Pero ya que las condiciones de combustión y las composiciones del combustible necesarias para ello no son nunca ideales, no hay tal combustión en los cilindros de un motor. Como consecuencia, junto a los componentes principales H2O, CO2 y N2 encontramos otros componentes más en los gases. Estos otros componentes son en mayor o menor medida nocivos para el ser humano y el entorno y deben tratarse de alguna forma o evitarse en los sistemas de escape.

7

Componentes secundarios/nocivos en el gas de escape Cuanto menos completa es la combustión, mayor es la emisión de sustancias nocivas. Como sustancias nocivas se consideran todos aquellos componentes del escape que son dañinos para el ser humano. • CO Monóxido de carbono El monóxido de carbono es la consecuencia de una combustión incompleta de una mezcla rica. Es un gas incoloro que reduce la capacidad de absorción de oxígeno de la sangre humana, por lo que es tóxico. • CH Hidrocarburos Los hidrocarburos también aparecen principalmente por una combustión incompleta debido a la ausencia de aire, es decir por una mezcla rica. Determinados hidrocarburos se consideran cancerígenos en caso de contacto constante. • NOX Óxidos nítricos El óxido nítrico engloba varios tipos de combinaciones de nitrógeno y oxígeno. Como consecuencia se forman por reacciones secundarias en todos los procesos de combustión con aire que contenga nitrógeno. El nitrógeno no participa, de hecho, en la combustión del carbono. Debido a las altas temperaturas y a la presión en la cámara de combustión, tienen lugar procesos de oxidación con el oxígeno del aire. Se produce ante todo monóxido de nitrógeno NO y dióxido de nitrógeno NO2 y, en menor medida, óxido nitroso (gas hilarante) N2O.

Cuanto más altas son las temperaturas y cuanto más aire haya en la mezcla de combustión, mayor será la cantidad de óxidos nítricos producidos. Esta es la razón por la que los motores que funcionan con mezclas pobres deben equiparse con sistemas de tratamiento de gases de escape. Los óxidos nítricos son los culpables de las lluvias ácidas y, en combinación con hidrocarburos, de la formación del smog. – NO Monóxido de nitrógeno El monóxido de nitrógeno es un gas incoloro e inodoro que se transforma en el aire lentamente en NO2. Se trata de un gas muy tóxico. – NO2 Dióxido de nitrógeno El dióxido de nitrógeno es un gas de color marrón rojizo, con un olor similar al cloro y es muy tóxico. • Residuos sólidos Las sustancias sólidas, es decir las partículas emitidas, están presentes en cantidades ínfimas en los motores de gasolina. • SO2 Dióxido de azufre Debido al contenido de azufre en los combustibles pueden producirse combinaciones de azufre en el gas de escape. En el área de distribución del motor N53, las proporciones de azufre en los combustibles se ha reducido mucho por disposiciones legales. Por lo tanto, las emisiones de dióxido de azufre en los gases de escape del N53 se pueden despreciar siempre que se utilice el combustible adecuado. En el capítulo sobre el catalizador acumulador de NOX se describen las consecuencias del uso de un combustible con alto contenido en azufre en un motor N53.

31

7

Estructura del sistema de escape del motor N53 en el E93 Los gases de escape del motor N53 son conducidos en doble flujo a través de un colector de escape 3-en-1 en cada flujo, a través de los catalizadores de tres vías y a través de los catalizadores de acumulación de NOX. La corriente de escape se junta

entonces frente al silenciador central y se lleva al silenciador final. El sistema consta de dos tubos finales, y en el derecho es donde se utiliza la chapaleta de gases de escape conocida en otros vehículos.

24 - Sistema de escape del motor N53

Índice 1

Explicación Sondas Lambda (sondas de regulación con línea característica constante) Catalizador 3 vías bancada 2 Sensor de temperatura

Índice 8

Explicación Silenciador final

9 10

11

6

Catalizador acumulador de NOX bancada 2 Catalizador acumulador de NOX bancada 1 Sensor de óxido nítrico

Chapaleta de gases de escape Sondas Lambda (sondas de control con línea característica discontinua) Colector de escape 3-en-1 bancada 2 Catalizador 3 vías bancada 1

7

Silenciador central

2 3

4 5

32

12 13

Colector de escape 3-en-1 bancada 1

7

El sistema de escape tiene, por un lado, la función de trasladar con seguridad hacia la parte posterior del coche las sustancias que se producen en la combustión y amortiguar el sonido que produce.

Pero además tiene otras funciones activas: • En el sistema de escape se tratan los diversos componentes del gas, para que no perjudiquen demasiado a las personas ni al entorno. • La composición del gas de escape se supervisa mediante sondas. Los resultados de este control pasan al control del motor para optimizar los procesos de combustión. De esta forma se reducen los gases de escape al mínimo necesario para cada situación de marcha.

Tratamiento posterior de emisiones

25 - Tratamiento posterior de emisiones N53

Índice 1

Índice 5

2

Explicación Sonda de regulación con línea característica constante Dispositivo de mando del motor

3 4

Sensor de óxido nítrico Catalizador acumulador de NOX

7

6

Explicación Sensor de temperatura de gases de escape Sonda de control con línea característica discontinua Catalizador 3 vías

33

7

Para aclarar mejor las funciones del tratamiento posterior de emisiones se utilizan los siguientes símbolos gráficos.

El tratamiento de los gases de escape del motor N53 tiene lugar en dos ámbitos de función. • Homogéneo (λ = 1) Para el funcionamiento homogéneo (λ = 1) se utiliza un catalizador de 3 vías (7) con una regulación lambda (1 + 6), como lo conocemos ya de otros motores de gasolina, donde se instala de serie. • Pobre (λ > 1) Debido a la mayor producción de óxido nítrico en el funcionamiento con mezcla pobre (λ > 1) es necesario reducir este componente nocivo con un dispositivo adicional, el catalizador acumulador de NOX (4) con sensor de temperatura (5) y sensor de óxido nítrico (3).

26 - Símbolos de los componentes del gas de escape

34

7

Descripción funcional del tratamiento de gases de escape Catalizador de tres vías con regulación lambda Las emisiones en bruto de la combustión pasan a través de un colector de escape a los catalizadores de tres vías (7). Aquí se mide el contenido restante de oxígeno del gas con sondas lambda de línea característica constante (1). Con el resultado de esta medición se valora y regula la calidad del proceso de combustión a través del control del motor. Las tres sustancias nocivas contenidas en el gas de escape, CH, CO y NOX se transforman en los componentes inocuos H2O, CO2 y N2 en el catalizador de tres vías. El catalizador es un material que pone en marcha una reacción química sin participar directamente en ella. Los componentes con carbono se transforman mediante oxidación. El oxígeno

27 - Emisiones en bruto antes de entrar en el catalizador de 3 vías

Índice A B 1 2 3

Explicación Concentración Relación de mezcla airecombustible λ Rica λ < 1 Estequiométrica λ = 1 Pobre λ > 1

necesario para ello se toma del mismo oxígeno residual contenido en el escape y del oxígeno contenido en el óxido nítrico. El óxido nítrico se reduce en este proceso a nitrógeno molecular inocuo. Pero esto sólo es posible con una proporción relativamente pequeña de óxidos nítricos, como la que aparece en el funcionamiento homogéneo. Esta funcionalidad del catalizador de 3 vías es supervisada por una sonda lambda situada detrás del catalizador, con una línea característica discontinua (6). A través de esta sonda lambda, el dispositivo de mando del motor (2) reconoce si se ha extraído suficiente oxígeno del escape y si se ha utilizado para la transformación de los componentes nocivos.

28 - Emisiones después de pasar por el catalizador de 3 vías

Índice 4 5

Explicación Óxidos nítricos NOX Hidrocarburos CH

6 7

Monóxido de carbono CO Campo de regulación en λ = 1

35

7

En el catalizador de 3 vías tienen lugar las reacciones químicas siguientes: • 2CO + O2 -> 2CO2 • 2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

• 2NO + 2CO -> N2 + 2CO2 • 2NO2 + CO -> N2 + 2CO2 De esta forma se convierten las sustancias nocivas en más de un 99% en funcionamiento homogéneo.

Catalizador acumulador de NOX Cuando el motor N53 funciona con mezcla pobre, las emisiones de gases de escape cambian y las proporciones de carbono descienden notablemente. El aumento en el contenido de oxígeno y la falta de carbono provoca que la reducción de los óxidos nítricos no pueda llevarse a cabo en el catalizador de 3 vías. Además, la proporción de óxidos nítricos aumenta primero mucho en valores lambda por encima de 1 antes de volver a bajar el empobrecer aún más la mezcla. El máximo en emisiones de óxido nítrico se encuentra con

un ligero exceso de aire en el ámbito de λ = 1,05 a 1,1. Para poder frenar este aumento de las emisiones y recuperar la capacidad de regeneración de los catalizadores de 3 vías hace falta una función adicional para tratar los gases de escape en el motor N53. A los catalizadores de 3 vías del motor N53 se le añade un catalizador acumulador de NOX. En éste se almacenan provisionalmente los óxidos nítricos contenidos en el gas de escape y se transforman en sustancias inocuas.

29 - Catalizadores acumuladores de NOX del E93 con motor N53

Índice 1 2

36

Explicación Índice Sensor de temperatura de gases 3 de escape Catalizador acumulador de NOX 4 bancada 1

Los catalizadores acumuladores de NOX (2 + 3) tienen una estructura similar a la de los catalizadores de 3 vías. En una capa portante (Wash-Coat) hay por un lado un metal noble con efectos catalizadores y, por el otro, un material para el almacenaje intermedio de los óxidos nítricos acumulados. Estos catalizadores acumuladores de NOX trabajan en un ámbito de temperaturas de 220 °C a 450 °C, es decir que en este ámbito de temperatura es posible tanto acumular como transformar los óxidos nítricos. Para la desulfuración se requieren temperaturas

Explicación Catalizador acumulador de NOX bancada 2 Sensor de óxido nítrico

mayores de 600 °C - 650 °C. Estas temperaturas las controla un sensor térmico (1) en el sistema de escape. El mando y la supervisión de la regeneración de óxido nítrico se basa en un modelo de cálculo almacenado en el control del motor y en los datos medidos por el sensor de óxido nítrico (4).

3

Fuera de la ventana activa de temperaturas del catalizador acumulador de NOX el motor funciona con mezcla homogénea. 1

7

Acumulación de NOX

30 - Acumulación de NOX

Índice 1 2

Explicación Platino como componente catalítico Óxido de bario BaO como elemento acumulador

En el gráfico se representa el proceso de almacenaje de los óxidos nítricos contenidos en el gas de escape. En el componente catalítico (1) se realiza la conocida transformación del catalizador de 3 vías de los componentes con contenido en carbono CH y CO con el elevado resto de oxígeno presente en los gases en H2O y CO2. Los óxidos

Índice 3

Explicación Elemento portante (Wash-Coat)

nítricos se acumulan en el componente acumulador (2) tanto altamente oxidados y como NO2. El óxido de bario BaO se combina con el dióxido de nitrógeno NO2 y con el oxígeno O2 transformándose en nitrato de bario Ba(NO3)2. • BaO + NO2 + O2 -> Ba(NO3)2

37

7

Desalmacenaje y reducción del NOX (conversión)

31 - Desalmacenaje y reducción del NOX

Índice 1 2

Explicación Platino como componente catalítico Óxido de bario BaO como elemento acumulador

Índice 3

Explicación Elemento portante (Wash-Coat)

Para poder sacar del elemento acumulador los óxidos nítricos almacenados y poder convertirlos, el motor pasa a un funcionamiento de mezcla más rica con λ = 0,9. En este modo de funcionamiento se producen más CO, CH y H2. Desalmacenaje El CO reacciona con el componente acumulador, el nitrato de bario (3) y se realiza una retransformación del óxido de bario liberando dióxido de carbono y monóxido de nitrógeno. • Ba(NO3)2 + 3CO -> 3CO2 + BaO + 2NO. Conversión En el componente catalítico, el monóxido de nitrógeno liberado reacciona con el monóxido de carbono creando nitrógeno molecular y dióxido de carbono. • 2NO + 2CO -> N2 + 2CO2.

38

32 - Símbolos de los componentes del gas de escape

7

Acumulación de NOX en el catalizador acumulador de NOX

33 - Acumulación de NOX

El gas de escape en funcionamiento con mezcla pobre se caracteriza por una proporción reducida de CH y de CO, así como por una alta proporción de O2. Para la conversión de los gases en el catalizador de 3 vías, esto tiene como consecuencia que los óxidos nítricos no se puedan reducir en la medida necesaria. Para la oxidación de los componentes con carbono se utiliza sólo el oxígeno restante y no el que está combinado en los óxidos nítricos. Esta

circunstancia resulta ser muy molesta, sobre todo en funcionamiento de mezcla pobre, con λ =1,1 para toda la emisión de gases del motor, ya que la proporción de óxidos nítricos es la máxima. Por ello, los gases ricos en óxidos nítricos son la emisión en bruto para el catalizador acumulador de NOX. Se almacenan en el componente acumulador sobre el elemento portante para poder convertirse en un proceso posterior.

39

7

Saturación del catalizador acumulador de NOX

34 - Saturación

La capacidad de almacenaje de óxido nítrico en el material acumulador es limitada. Cuando el material de acumulación se ha transformado totalmente en nitrato de bario, ya no puede almacenarse más óxido nítrico. Este estado de saturación es muy importante para el control del motor. El control detecta esta saturación de dos formas distintas. • Con un procedimiento basado en modelos y considerando la temperatura del catalizador, del perfil de conducción transcurrido y del valor almacenado para el envejecimiento térmico del catalizador acumulador se calcula la cantidad de NOX acumulada. • El sensor de óxido nítrico ubicado en los catalizadores acumuladores detecta los óxidos nítricos de los gases y envía los valores al control del motor. A continuación

40

se explica el funcionamiento de este sensor. Ya que el sensor sólo puede reaccionar a partir de una cierta cantidad mensurable de óxido nítrico, la supervisión está afectada por un cierto margen bajo de NOX. En el control del motor se almacenan los resultados de esta supervisión para poder tener en cuenta el estado de envejecimiento y el grado de sulfuración del catalizador acumulador de NOX.

3

Cuando se sustituye un dispositivo de mando del motor N53, hay que transferir los estados de envejecimiento y sulfuración de los catalizadores acumuladores de NOX. 1

3

Cuando un catalizador acumulador deba ser renovado, deben inicializarse de nuevo los valores de sulfuración y envejecimiento de catalizadores en el control del motor. 1

7

Desalmacenaje y conversión de los óxidos nítricos

35 - Desalmacenaje y conversión

Cuando se detecta la saturación del catalizador de acumulación, el control del motor inicia el desalmacenaje de los óxidos nítricos. Para ello, el funcionamiento del motor N53 pasa a una fase de mezcla más rica de λ = 0,9. El desalmacenaje se produce como se describió más arriba, mediante la transformación del nitrato de bario. En el componente catalítico del catalizador acumulador se produce entonces la conversión de los óxidos nítricos.

Al final de la conversión hay otro momento importante del funcionamiento del motor, ya que el control del motor debe saber cuándo puede finalizar esta fase de mezcla rica. Para ello se recurre de nuevo a un modelo de cálculo y al sensor de óxido nítrico. El sensor mide la concentración de oxígeno en el gas de escape y muestra un salto de tensión de "pobre" a "rica", cuando el desalmacenaje ha finalizado.

Sensor de óxido nítrico El sensor de óxido nítrico es similar en su funcionamiento a una sonda lambda de banda ancha. El principio de medición se basa en la idea de referir la medición del óxido nítrico a una medición del oxígeno. En el gráfico siguiente se muestra el funcionamiento de este principio de medición.

36 - Sensor de óxido nítrico

El sensor de óxido nítrico consta de una sonda de medición y de un dispositivo de mando. El dispositivo de mando se comunica con el dispositivo de mando del motor mediante LoCAN.

41

7

37 - Esquema de funcionamiento del sensor de óxido nítrico

Índice 1 2

Explicación Caudal bombeado cámara 1 Elemento catalítico

Índice 5 6

3 4

Salida de óxido nítrico Caudal bombeado cámara 2

7

La mezcla de óxido y oxígeno accede tras el catalizador acumulador de NOX al sensor de óxido nítrico. En la primera cámara se ioniza el oxígeno contenido en esta mezcla con ayuda de la primera célula de bomba y se deriva con el electrolito fijo. A través del caudal de bombeo de la primera cámara se puede captar una señal lambda. El óxido nítrico restante pasa entonces la segunda barrera y accede a

42

Explicación Barrera 2 Electrolito fijo de dióxido de circonio (ZrO2) Barrera 1

la segunda cámara del sensor. El óxido nítrico se desintegra en un elemento catalítico transformándose en oxígeno y nitrógeno. El oxígeno así liberado se ioniza de nuevo y puede pasar el electrolito fijo. El caudal de bombeo que aparece entonces permite deducir, a través de la cantidad de oxígeno que contiene, la cantidad de óxido nítrico.

7

Ciclo de acumulación y regeneración No hay una dependencia fija del tiempo o de los trayectos respecto a la acumulación y regeneración de los óxidos nítricos. Las magnitudes que influyen aquí son: • La capacidad del catalizador acumulador de NOX • El perfil de conducción • La calidad del combustible. El funcionamiento del motor con una mezcla más rica, necesaria para el desalmacenaje y la regeneración de los óxidos nítricos supone un aumento de combustible apenas perceptible. Para que esta circunstancia no tenga consecuencias negativas en el consumo total y, por lo tanto, en la emisión de dióxido de

carbono del motor N53, el control del motor intenta realizar las fases de regeneración en momentos de marcha en los que de por sí se suele funcionar con mezcla homogénea. Es decir que intenta realizar la regeneración en fases de aceleración o de gran carga. Los dos catalizadores acumuladores de NOX del motor N53 no se regeneran al mismo tiempo, sino uno después del otro. De esta forma serán sólo los cilindros de un banco los que funcionarán con mezcla homogénea, manteniendo así limitada la cantidad de combustible necesaria para la regeneración (banco 1 = cil. 1, 2, 3 ; banco 2 = cil. 4, 5, 6). Esta regeneración tiene lugar con carga neutral y no tiene consecuencia alguna en la calidad de marcha del motor N53.

38 - Ciclo de acumulación y regeneración

Índice A B

Explicación Velocidad Ciclo de conducción

En el gráfico se representa un ciclo de conducción (1) a título de ejemplo, del que puede verse que la acumulación y

Índice 1 2

Explicación Tiempo Regeneración del óxido nítrico

regeneración (2) es un proceso constante, que puede verse influido por varios parámetros distintos.

43

7

Capacidad de acumulación La capacidad de acumulación de estos catalizadores de NOX se ve influenciada principalmente por dos magnitudes: • el envejecimiento térmico • la sulfuración. El envejecimiento térmico En envejecimiento térmico es una reducción de la capacidad de acumulación del catalizador que depende de las temperaturas a las que el catalizador debe funcionar. Este fenómeno lo conocemos ya en los catalizadores de 3 vías. A partir de cierta temperatura, los componentes aplicados

44

sobre la Wash-Coat, es decir el material portante del catalizador, comienzan a sinterizarse. Se reduce su superficie activa y desciende la capacidad de almacenaje así como el efecto catalizador. Ya que las temperaturas críticas del catalizador acumulador de NOX son más bajas que las de los catalizadores de 3 vías, estos catalizadores acumuladores ya no están tan cerca del motor, sino que se encuentran debajo del coche. En el revestimiento de la parte inferior del E93 hay orificios de ventilación que sirven para enfriar los catalizadores acumuladores.

7

Sulfuración del catalizador acumulador de NOX

39 - Sulfuración

Cuando un vehículo con motor N53 carga combustible con alto contenido en azufre, se produce una reducción de la capacidad de almacenaje en los catalizadores acumuladores de NOX. El azufre contenido en el combustible se combina químicamente con el material acumulador del catalizador. El bario se transforma con el azufre en sulfato de bario y es incapaz ya de combinarse con los óxidos nítricos. Esto puede producir la pérdida de toda la capacidad de almacenaje. El motor reconocerá tal sulfuración cuando una fase de reducción iniciada no produzca la esperada y efectiva reducción de los óxidos nítricos. Cuando se reconoce tal sulfuración, el catalizador debe ponerse a una temperatura de entre 600 y 650 °C, para que el sulfato de bario se transforme de nuevo en óxido de bario y el azufre contenido en el acumulador pueda ser expulsado.

3

La sulfuración del catalizador acumulador de NOX hace que el motor sólo pueda funcionar con mezcla homogénea, ya que no pueden absorberse los óxidos nítricos. Se destruyen así todas las ventajas de consumo de este motor de inyección directa y mezcla pobre y se produce una mayor emisión de CO2. 1

3 Si el motor funciona permanentemente con combustible de alto contenido en azufre, se impedirá para siempre el funcionamiento de ahorro de energía y respetuoso con el medio ambiente. 1 3

La sulfuración del catalizador acumulador de NOX no supone un incumplimiento de las normas legales sobre emisiones. El motor N53 continuará funcionando con seguridad dentro de los límites establecidos por la norma EURO 4. 1

3

La sulfuración del catalizador acumulador NOX es reversible. 1

45

7

40 - Capacidad del catalizador acumulador de NOX

Índice A B 1 2

Explicación Capacidad de acumulación Kilometraje (km) Envejecimiento térmico Reducción del almacenamiento por sulfuración

Del gráfico puede deducirse que la capacidad total de almacenamiento depende tanto del envejecimiento térmico como de la sulfuración. Con el proceso de desulfuración aumenta la capacidad de almacenamiento.

Índice 3 4 5

Explicación Reducción del almacén total Sulfuración Desulfuración

3

La capacidad de absorción del catalizador acumulador de NOX para óxidos nítricos y, en consecuencia, su envejecimiento, depende de: • La calidad del combustible respecto a la liberación de azufre • Las temperaturas de funcionamiento del catalizador.

46

7

Recirculación de gases de escape (AGR) En el ámbito de carga media, el modo más frecuente de funcionamiento de un motor, el combustible se inyecta directamente en el cilindro justo antes de la ignición. Sólo se mezcla de forma incompleta con el aire, por lo que sólo hay una mezcla realmente combustible alrededor de la bujía.

ambos modos de funcionamiento del motor de inyección directa N53 se requieren emisiones brutas de sustancias tóxicas muy bajas, para que el tratamiento posterior de los gases en el sistema pueda alcanzar los valores límite de emisión o incluso mantenerse considerablemente por debajo.

Pero la relación lambda de combustible y aire es de promedio mucho más pobre ( λ > 1, carga estratificada) que en un motor de gasolina convencional con inyección en el colector de admisión. A mayor carga, el combustible se inyecta más pronto en la carrera de aspiración del cilindro, por lo que tiene más tiempo de mezclarse con el aire ambiente y de tener una mezcla homogénea con lambda 1 en el momento de la ignición. En

Las emisiones brutas de NO deben mantenerse al mínimo posible, ya que los catalizadores de 3 vías con un exceso de aire en el gas de escape (con el motor a λ > 1) prácticamente no pueden convertir ningún NO en nitrógeno y oxígeno. Una medida adecuada para la reducción de la formación de NO es la reducción de las temperaturas de combustión con una recirculación de gases de escape.

Recirculación interna de gases de escape

41 - Ámbitos de ajuste de VANOS en el motor N53

Por el solapado de válvulas en el motor se devuelve gas residual a los cilindros. Esta recirculación de gases de escape puede verse influenciada por el VANOS ajustando los

tiempos de apertura y cierre de válvulas, es decir cambiando los tiempos de solapado de las válvulas.

47

7

Recirculación externa de gases de escape

42 - Sistema de recirculación de gases del motor N53

Índice 1 2 3

Explicación Índice Válvula de recirculación de gases 4 de escape Entrada de refrigerante 5 Tubería de escape

En el motor N53, además de la recirculación de gases interna se produce una externa. Aquí se devuelven intencionadamente cantidades mayores de gases de escape a la unidad de admisión para que se mezclen con el aire antes de entrar en los cilindros. La válvula de recirculación de gases de escape está situada bajo la DISA e introduce los gases de escape retornados en el sistema de admisión a la altura de la válvula de admisión. La recirculación de gases de escape externa en motores de gasolina de inyección directa y mezcla pobre presenta una peculiaridad. El gas de escape, en comparación con el de un motor de mezcla homogénea, está en gran medida enriquecido con oxígeno. Este oxígeno se devuelve en parte por la

48

Explicación Manguito de conexión del sistema de aspiración Retorno de refrigerante

recirculación de gases a los cilindros. El control del motor necesita información para poder ajustar la cantidad de combustible a la masa de oxígeno que se ha introducido en las cámaras de combustión. Por un lado dispone de la información que le proporciona la señal de las sondas lambda sobre el contenido de oxígeno en el sistema de escape. Además se transmite un mensaje de situación de la válvula de recirculación de gases al dispositivo de mando del motor. Este mensaje de situación puede utilizarse para corregir el volumen de recirculación de gases de escape si fuese necesario.

7

Sistema de alimentación de combustible La inyección directa es un módulo fundamental del diseño del motor N53. Sólo en el procedimiento de inyección que se describe a continuación se dan los potenciales de una combustión estratificada y de mezcla pobre. Con una potencia por litro de 66,8 kW/ l y una reducción del consumo superior al 20% frente a un motor de gasolina

convencional, se alcanzan ventajas importantes que el cliente puede experimentar con facilidad. Con este aumento de potencia y esta reducción del consumo, el comportamiento de las emisiones supera en mucho los requisitos legales establecidos.

Fundamentos de la inyección directa En la inyección directa se inyecta combustible a una gran presión (entre 50 y 200 bar) directamente en la cámara de combustión. Por principio son posible dos conceptos de inyección directa de gasolina, bien mediante la

formación de una mezcla homogénea o bien estratificada, cada una con sus particularidades respecto al consumo de combustible y a las emisiones de gases de escape.

43 - Comparación de formaciones de mezcla

Índice 1 2

Explicación Inyección en el colector de admisión Inyección directa homogénea

Las diferencias se deben a los distintos procedimientos de formación de la mezcla. La gráfica anterior titulada "Comparación de formaciones de mezcla" muestra la evolución en el tiempo de la formación de la mezcla en el caso de una inyección directa de tipo homogéneo o de tipo estratificado, comparadas con una inyección en el colector de admisión. En este caso hay que tener en cuenta que los valores lambda se representan en la escala de colores como valor inverso (1/ lambda).

Índice 3

Explicación Inyección directa en funcionamiento estratificado

La composición de la mezcla se representa como la relación de aire y combustible en cuatro momentos diferentes. Los colores representan la correspondiente relación airecombustible local de acuerdo con una escala comparativa.

49

7

Inyección directa en funcionamiento estratificado En la inyección directa el inyector desemboca directamente en la cámara de combustión. El aire de combustión se aspira casi sin estrangulación (a través de la válvula de admisión). La inyección del combustible tiene lugar más tarde, durante la etapa de compresión. Así se crea sólo junto a la bujía una neblina de mezcla combustible. La mayor parte de la cámara de combustión está repleta de aire y gases de escape. Debido al exceso de aire, con este tipo de funcionamiento se produce un gas de escape cuya composición no puede ser tratada por un catalizador de 3 vías convencional para eliminar los óxidos nítricos. Por este motivo es necesario un sistema especial para tratar estos gases de escape. La estructura y la función de este sistema para reducir los

óxidos nítricos se describen en el apartado del sistema de escape. El funcionamiento con carga estratificada no puede aplicarse en todo el espectro de marcha de un motor. Existen límites físicos. • A medida que aumenta la carga, la cantidad de combustible debe aumentar y la neblina de mezcla combustible es mayor. • A medida que aumentan las revoluciones, el tiempo disponible para el cambio de carga y la formación de la mezcla es menor. Como muestra el gráfico siguiente, los desarrolladores de motores de BMW han conseguido con el N53 un motor capaz de funcionar con carga estratificada en un amplio espectro de revoluciones y ofreciendo un rendimiento muy notable.

44 - Campo característico de los modos de funcionamiento del motor N53

Índice 1

2

50

Explicación Índice Funcionamiento ampliado de carga 3 estratificada λ >> 1 Área de cambio λ > 1 4

Explicación Funcionamiento homogéneo clásico λ = 1 Funcionamiento de carga estratificada de los motores conocidos de inyección directa de 1a generación guiados por pared/aire

7

Adaptado a la situación de marcha del motor, en el motor N53 se pueden realizar 3 formas de funcionamiento en las que los cilindros reciben diferentes proporciones de mezcla aire-combustible. En los ámbitos de alta carga y alta velocidad, el motor funciona con una mezcla homogénea. • Lambda = 1 Con un campo característico marcado de hasta una velocidad superior a las 4000 r.p.m. y un par de giro superior a 150 Nm, el motor puede funcionar con una mezcla muy pobre. • Lambda >> 1 (hasta 2,5)

En un ámbito situado entre estos dos campos característicos del ámbito total, el motor funciona con mezcla pobre. • Lambda > 1 La forma de la inyección de combustible en la cámara de combustión desempeña un papel muy importante para la realización de este campo característico de tipos de funcionamiento. Con el sistema High Precision Injektion (HPI) que se describe a continuación, es posible inyectar el combustible con una geometría cónica, con gran rapidez, gran precisión de dosificación y por todo un espectro de funcionamiento con calidad constante.

45 - Cono de combustible del motor N53

En el funcionamiento con carga estratificada, el motor N53 de inyección directa alcanza un mayor grado de efectividad y por lo tanto un menor consumo que un motor convencional de gasolina, que funciona con λ = 1. Esto se debe a los siguientes efectos: • Ya que en el funcionamiento estratificado, el aire aspirado entra con la válvula de admisión totalmente abierta, el trabajo de cambio de carga y las pérdidas de grado de efectividad que conlleva son muy reducidos.

• Hay una menor pérdida de calor de pared por las bajas temperaturas en la cámara de combustión • Por la distinta composición del gas (exceso de aire, recirculación de gases de escape), el rendimiento termodinámico aumenta. • La compresión se puede aumentar, ya que la inyección directa conlleva un efecto de refrigeración interna y una reducción de la tendencia al picado. El grado de efectividad termodinámica aumenta en todo el ámbito de funcionamiento del motor.

51

7

High Precision Injection (HPI) Vista general y funcionamiento

46 - HPI

Índice 1

52

Índice 6

Explicación Sensor de baja presión

2 3

Explicación Conducto de alta presión (rail inyector) Inyector piezoeléctrico Rail

7 8

4

Sensor de alta presión

9

Válvula de control de caudal Bomba de alta presión de 3 émbolos Conducto de alta presión (bomba - rail)

5

Conducto de alimentación (de electrobomba de combustible)

7

El combustible es bombeado en la cantidad necesaria desde el depósito de combustible por la electrobomba de combustible a través del conducto de alimentación (5) con una presión previa de 5 bares hasta llegar a la bomba de alta presión. El sensor de baja presión (6) controla la presión previa. En caso de fallo de dicho sensor, a través del borne 15 CONECTADO se reactiva la electrobomba de combustible con el 100 % del caudal. El combustible se comprime en la bomba de alta presión (8) de tres émbolos, permanentemente accionada, y se impulsa éste a través del conducto de alta presión (9) hasta el rail (3). El combustible almacenado en el rail distribuye la presión por los conductos de alta presión (1) hasta los inyectores piezoeléctricos (2). La presión de combustible necesaria para la inyección es determinada por el sistema de control del motor a partir de la carga y del número de revoluciones del motor. El nivel de presión alcanzado es registrado por el sensor de alta presión (4) y transmitido al dispositivo de mando del motor. La regulación la realiza la válvula de control de caudal (7) tras compararse los valores nominal y real de presión en el raíl. El dimensionado de la presión depende del tipo de

funcionamiento, para lograr así el mejor consumo y el funcionamiento más suave del motor N53.

47 - Diagrama de presión del combustible

Índice p m n

Explicación Presión Carga del motor Número de revoluciones

48 - Adhesivo de advertencia relativo a los trabajos en el sistema HPI

3

Los trabajos en este sistema de combustible solo están autorizados con el motor enfriado. La temperatura del refrigerante no debe superar los 40 °C. Es fundamental tener en cuenta que, debido a la presión residual existente en el sistema de alta presión, existe el peligro de que salgan proyectados hacia atrás chorros de combustible a presión. 1

3 Los trabajos realizados en el sistema de combustible de alta presión deberán realizarse con gran limpieza y siguiendo las secuencias de trabajo indicadas en el manual de reparaciones. Las presencia de pequeñas impurezas y unos daños mínimos en las atornilladuras de las conducciones de alta presión pueden provocar faltas de estanqueidad. 1

53

7

Estructura y funcionamiento de la bomba de alta presión

49 - Bomba de alta presión con válvula de control de caudal

Índice 1

Explicación Compensador térmico

Índice 8

2

Válvula de retención de baja presión 3x Conexión del sistema de control del motor Válvula de control de caudal

9

Retorno de válvula de limitación de presión Admisión de electrobomba de combustible Conexión de alta presión al rail

12

3 4 5 6 7

54

10 11

13 14

Explicación Admisión en válvula de limitación de presión Válvula de retención de alta presión 3x Disco oscilante Brida de accionamiento de bomba de alta presión Émbolos de presión 3x Admisión de aceite de bomba de alta presión Cámara de combustible 3x

7

El combustible es impulsado a través de la admisión (6) con la presión previa establecida por la electrobomba de combustible hasta llegar a la bomba de alta presión. Desde allí el combustible es conducido a través de la válvula de control de caudal (4) y de la válvula de retención de baja presión (2) hasta la cámara de combustible (14) del elemento de bombeo. En dicho elemento de bombeo el combustible es sometido a presión y propulsado a través de la válvula de retención de alta presión (9) hasta la conexión de alta presión (7). La bomba de alta presión está conectada a la bomba de baja presión por medio de la brida de accionamiento (11) y es accionada así también por el mecanismo de cadenas. Ello significa que en cuanto el motor se pone en funcionamiento, los tres émbolos impelentes de presión (12) entran en un movimiento de embolada permanente por medio del disco oscilante (10). De este modo el combustible está a presión mientras se siga impulsando más combustible a través de la válvula de control de caudal (4) hasta la bomba de alta presión. La válvula de control de caudal es activada a través de la conexión con el sistema de control del motor (3), dando paso así al caudal necesario de combustible. La regulación de la presión se realiza por medio de la válvula de control de caudal mediante la apertura o cierre del canal de admisión de combustible. La presión máxima en la zona de alta presión está limitada a 245 bar. Si se supera dicha presión, el circuito de alta presión cuenta con una válvula de limitación de presión a través de las conexiones (8 y 5) que da paso a la zona de baja presión. Debido al carácter incomprimible del combustible dicha regulación de la presión se realiza sin problemas. Ello quiere decir que el combustible no varía su volumen conforme aumenta la presión. Los picos de presión producidos son compensados mediante la introducción en la zona de baja presión de un volumen de líquido proporcional. Las diferencias de temperatura permiten compensar las variaciones de volumen producidas en el compensador térmico (1) conectado a la admisión de aceite de la bomba.

50 - Elemento de bombeo

Índice rojo azul 1 2

Explicación Admisión de aceite Combustible Membrana metálica Émbolo de presión

El émbolo de presión accionado por el disco oscilante (2) comprime aceite (rojo) durante su movimiento de ascenso contra la membrana metálica (1). El aumento de volumen originado en la membrana metálica reduce el espacio disponible en la cámara de combustible. El combustible sometido así a presión (azul) es obligado así a pasar al raíl.

55

7

51 - Representación esquemática del sistema HPI

Índice 1 2 3 4

Explicación Dispositivo de mando del motor Rail Sensor de alta presión Inyectores piezoeléctricos

Índice 6 7 8 9

5

EKP

10

La válvula de control de caudal regula la presión del combustible en el rail. Ésta es activada mediante una señal de amplitud de impulsos (PWM) desde el sistema de control del motor. Dependiendo de la señal de activación se deja abierta una sección de estrangulación de apertura variable ajustándose así el caudal de combustible necesario para el correspondiente nivel de carga. Además existe la posibilidad de reducir la presión en el raíl a través de los inyectores piezoeléctricos.

56

Explicación Sensor de baja presión Bomba de alta presión Válvula de control de caudal Elementos de bomba de alta presión con válvulas de retención Válvula de limitación de la presión con conducto de derivación

7

Funcionamiento de emergencia Hay dos niveles de funcionamiento de emergencia. Con valores no plausibles de los gases de escape, el control del motor no activa el funcionamiento a carga estratificada y los puntos de inyección se desplazan al ritmo de la admisión de aire. En tal funcionamiento homogéneo, la presión de inyección se limita a 90 bares en el control del motor. Si el control del motor detecta un fallo del sistema de alta presión, como p. ej. por un fallo del sensor de alta presión, la válvula de control de caudal se cierra impidiéndose el paso de caudal; el combustible accede al raíl con la presión previa creada por la electrobomba de combustible a través de un bypass. También en esta situación de marcha se adelantan los puntos de inyección al ritmo de admisión.

Obtendrá más detalles en el apartado sobre estrategias de inyección.

52 - Inyector piezoeléctrico con apertura al exterior

3

Con valores de emisión de gases no plausibles, el dispositivo de mando del motor limita la presión de la inyección a 90 bares y el motor N53 funciona con mezcla homogénea. 1

3

Las causas de un funcionamiento de emergencia del sistema HPI pueden ser: • Valores del sensor de alta presión no plausibles • Fallo de la válvula de control de caudal • Falta de estanqueidad del sistema de alta presión • Fallo de la bomba de alta presión • Fallo del sensor de alta presión. Inyectores piezoeléctricos con apertura al exterior En primer lugar el inyector piezoeléctrico con apertura al exterior realiza la inyección directa con chorro dirigido, haciendo así posibles las innovaciones generales del motor N53. Solo este inyector permite garantizar un cono estable de inyección de combustible, incluso en las condiciones de presión y temperatura reinantes en la cámara de combustión. Este inyector piezoeléctrico permite unas presiones de inyección de hasta 200 bar y una apertura extremadamente rápida de la aguja del inyector. De este modo es posible inyectar combustible en la cámara de combustión independientemente de los ciclos de trabajo limitados por los puntos de apertura de las válvulas. El combustible se puede añadir a la cámara de combustión en la dosis adecuada a cada modo de funcionamiento del N53.

53 - Posición de montaje del inyector piezoeléctrico con apertura al exterior

57

7

El inyector piezoeléctrico va integrado en la culata junto con la bujía de encendido en posición central entre las válvulas de admisión y de escape. Esta posición de montaje permite evitar una humectación de las paredes de los cilindros o del fondo del émbolo con el combustible inyectado. Una formación uniforme de la mezcla homogénea de combustible y aire se logra con ayuda del movimiento de los gases en la cámara de combustión y de un cono de combustible estable. El movimiento de los gases se ve influido, por un lado por la geometría de los canales de admisión y por otro por la forma del fondo del émbolo. El combustible inyectado entra de forma turbulenta a la cámara de combustión con el aire de sobrealimentación hasta que en el punto de encendido hay una mezcla homogénea en toda la cámara de compresión. Compensación de cantidades del inyector Por las tolerancias de fabricación de los inyectores, la cantidad de combustible que realmente se inyecta varía de la cantidad teóricamente calculada. Estas tolerancias en la cantidad inyectada se determinan tras la producción para cada inyector mediante mediciones que lleva a cabo el proveedor. Para cada inyector se calcula un valor de compensación según estas medidas. En el montaje del vehículo, tras instalar el dispositivo de mando del motor se almacenan allí los valores de compensación de cada inyector instalado. Los valores de compensación se insertan en el orden de instalación de cada inyector en los distintos cilindros. Con estos valores, el dispositivo de mando del motor calcula y corrige las cantidades de combustible que debe inyectar. Con ayuda de las funciones de servicio se pueden almacenar en el dispositivo de mando del motor los valores de compensación de los inyectores instalados. El valor de compensación está codificado y está impreso en la parte superior de cada inyector.

58

3

Cuando hay que sustituir el dispositivo de mando del motor o los inyectores hay que asegurarse de que los códigos impresos en cada inyector se introducen para el cilindro correcto en el dispositivo de mando del motor. 1

3

Cuando se realicen trabajos en el sistema de alimentación de combustible del motor N53 debe tenerse en cuenta que las bobinas de encendido no deben quedar manchadas de combustible. La resistencia del material de silicona se ve considerablemente reducida por el intenso contacto con el combustible. Se pueden producir así repliegues en la cabeza de las bujías de encendido y por tanto fallos de encendido. • Antes de realizar cualquier cambio en el sistema de combustible, es imprescindible retirar las bobinas de encendido y proteger el cuerpo de las bujías de encendido mediante un trapo para evitar que entre combustible en su interior • Antes de montar de nuevo los inyectores piezoeléctricos hay que desmontar las bobinas de encendido y dejarlas lo más limpias posibles • Las bobinas de encendido que estén muy sucias de combustible deberán ser cambiadas.

7

Estructura del inyector piezoeléctrico

54 - Componentes del inyector piezoeléctrico

Índice 1 2

Explicación Índice Cuerpo del inyector con aguja de 3 apertura hacia el exterior Elemento piezoeléctrico

Explicación Compensador térmico

59

7

3

El inyector piezoeléctrico consta fundamentalmente de tres componentes básicos. La aguja del inyector es levantada hacia fuera de su asiento en la válvula por efecto de la dilatación experimentada por el elemento piezoeléctrico. Para poder tolerar las diferentes temperaturas de servicio con unas elevaciones de apertura de la válvula comparables, el inyector cuenta con un elemento térmico de compensación. 1

3

Durante el montaje hay que comprobar que el asiento del inyector piezoeléctrico se encuentra en perfecto estado. 1

3

Al montar y desmontar el inyector piezoeléctrico hay que sustituir el anillo obturador de teflón. Esto también es válido cuando haya que desmontar de nuevo un inyector recién montado si se ha producido desde entonces el arranque del motor. 1

3

Un inyector piezoeléctrico provisto de un nuevo anillo obturador de teflón debería montarse los más rápido posible ya que el anillo obturador de teflón podría hincharse. Deben observarse siempre las indicaciones del Manual de reparaciones. 1

55 - Aguja del inyector abierta al exterior

La aguja del inyector es empujada hacia fuera de su asiento cónico en la válvula. Con ello deja libre un paso anular. El combustible a presión fluye por dicho paso anular y forma un cono hueco cuyo ángulo de chorro es independiente de la contrapresión en la cámara de combustión.

56 - Cono de inyección del inyector piezoeléctrico con apertura al exterior

Índice 1

Explicación Cono puntiagudo ideal

2

Ensanchamiento tolerable del cono de inyección

El chorro cónico (1) lanzado por un inyector piezoeléctrico puede ensancharse durante el funcionamiento (2). Esto es algo normal y aceptable en cierto grado en razón de la formación de carbonilla en el interior del 60

Índice 3

Explicación Ensanchamiento no tolerable del cono de inyección

motor. Sin embargo, si en ensanchamiento del chorro llegara a humectar la bujía de encendido, dicha bujía podría verse dañada.

7

Inyectores piezoeléctricos y bujías del motor N53 Las bujías están en una posición central en el techo de las cámaras de combustión junto con

los inyectores piezoeléctricos. Están situadas de forma que se asegure que la chispa pueda encender la mezcla combustible en cualquier situación de funcionamiento.

57 - Cono de inyección del motor N53

La bujía siempre está dentro del torbellino de combustible que se forma alrededor del cono del combustible inyectado. En el gráfico anterior se puede ver cómo en el contorno exterior del cono de combustible, el combustible inyectado inicia un movimiento rotatorio. Esto provoca una concentración de combustible que representa en área combustible en la que debe estar situada la chispa. De esta forma se garantiza la capacidad de encendido en cada modo de funcionamiento. No obstante, esto supone un esfuerzo muy grande para la bujía. En el funcionamiento del motor se forman típicas estructuras en la bujía que, mientras no muestren roturas en el pie del aislante, no se pueden considerar como fallos.

58 - Bujía del motor N53 en buen estado

59 - Bujía del motor N53 con roturas en el pie aislante, en mal estado

61

7

Estrategia de inyección

60 - Estrategia de inyección del motor N53

Índice A

Explicación Inyección simple

Índice 2

B

Inyección doble

3

C

Inyección triple

4

1

Primera inyección en la carrera de 5 admisión

Explicación Primera inyección en la carrera de admisión Segunda inyección justo antes de la ignición PMS Doble inyección justo antes de la ignición PMS Inyección triple en la segunda mitad de la carrera de compresión Inyección simple en la carrera de admisión

Segunda inyección en la primera mitad de la carrera de compresión En la medición de la cantidad de combustible necesaria según la marcha del motor, el control del motor utiliza varios grados de libertad. Por un lado se utiliza el tiempo disponible y se distribuye la cantidad necesaria en varios pasos de inyección.

62

Por otro lado se utilizan también las posibilidades que ofrece el funcionamiento estratificado de un motor de inyección directa, como es el enfriado de la cámara de combustión por combustible líquido inyectado tarde, logrando así un grado de efectividad térmica mayor.>

7

Sistema de refrigeración La misma situación descrita para el circuito de aceite se repite en el circuito de líquido refrigerante. Con un transporte ajustado a las necesidades se evitan las pérdidas de rendimiento. En los antiguos motores la capacidad volumétrica de la bomba de refrigerante se calcula en función de la máxima necesidad de refrigeración del motor, que en la mayoría de los casos no es necesaria. Por esto, el exceso de refrigerante circula en la mayoría de los casos sin utilizarse a través del

termostato en un pequeño circuito. También se ha realizado una optimización del sistema en el motor N53 con la que se evitan estas pérdidas de rendimiento. Este tipo de enfriado del motor permite también alcanzar espectros de temperaturas adaptados a la carga del motor. El motor N53 cuenta también con las funciones de gestión térmica y protección del sistema introducidas en el N52 y N54

Bomba de refrigerante eléctrica

61 - Bomba de refrigerante eléctrica con líquido refrigerado

Índice 1

Explicación Bomba

2

Motor

La bomba de refrigerante del motor N53 consiste en una bomba centrífuga con accionamiento eléctrico. La potencia del motor eléctrico (máx. 200 W) con contador tipo húmedo se controla de forma electrónica a través del componente electrónico (EWPU) situado bajo la tapa de cierre del motor. El EWPU se conecta con el dispositivo de mando del motor DME a través de la interfaz de datos de serie de bits. El dispositivo de mando del motor determina a partir de su

Índice 3

Explicación Componente electrónico (EWPU)

carga, el modo de servicio y los datos del sensor de temperatura la potencia refrigerante necesaria y da la orden correspondiente al dispositivo de mando EWPU. El refrigerante del sistema atraviesa el motor de la bomba de refrigerante. De este modo pueden enfriarse tanto el motor como el componente electrónico. Los rodamientos de la bomba eléctrica de refrigerante se lubrican con el refrigerante. 63

7

3

En los trabajos de montaje debe prestarse atención para que la bomba no funcione en seco. Cuando se desmonta la bomba debe almacenarse llena de refrigerante. Los puntos de cojinete de la bomba pueden quedar pegados si ésta no está llena de refrigerante. Esto podría poner en peligro el posterior arranque de la bomba y poner fuera de servicio todo el sistema de regulación térmico (si la bomba no se pone en funcionamiento, pueden producirse graves daños en el motor).

Si la bomba se pone en funcionamiento en vacío, antes de finalizar el montaje del tubo flexible del líquido refrigerante debe girarse a mano la rueda de la bomba. En conexión directa con esto el sistema debe llenarse con líquido refrigerante. 1

3

En los trabajos de montaje debe tenerse en cuenta que el conector está seco y limpio y las uniones no tienen daños. 1

62 - Cuadro del sistema de refrigeración del motor N53

Índice 1 2 3

64

Explicación Radiador (intercambiador de calor refrigerante/aire) Sensor de temperatura en la salida del radiador Depósito de expansión

4

Termostato de campo característico

5

Sensor de temperatura de la salida de la culata

Índice 6

Explicación Bomba eléctrica de refrigerante

7

Intercambiador de calor de la calefacción Válvula de recirculación de gases de escape Radiador (intercambiador de calor refrigerante/aceite de motor)

8 9

7

La potencia de refrigeración del motor N53 puede adaptarse mediante un flujo volumétrico del refrigerante que varía libremente. Con el motor en caliente, es posible detener la bomba de refrigerante o

también ponerla en funcionamiento con el motor detenido. En el sistema refrigerador del motor está instalada la refrigeración de la carcasa de la válvula de recirculación de gases para su protección.

65

7

Sistema de control del motor Dispositivo de mando del motor En el motor N53 se utiliza también el control de motor MSD80. El sistema se basa en el dispositivo de mando del motor MSV70, que fue mejorado en la versión MSD80 para su instalación en el motor N54. El control del motor fue adaptado a las peculiaridades del motor N53. El MSD80 para el motor N53 se diferencia en las conexiones siguientes respecto al MSD80 previsto para el motor N54.

• Faltan las siguientes conexiones: – Válvulas de descarga – Sensores de presión y de temperatura antes de la válvula de mariposa (presión de sobrealimentación) – Módulo de diagnóstico para fuga del depósito (DMTL) – Interruptor de presión de aceite • Se añaden las siguientes conexiones – Ajustador DISA (cantidad según la tabla del sistema de aire de admisión) – Válvula electrohidráulica reguladora de presión de la bomba de aceite – Válvula AGR – Sensor de temperatura de gases de escape – Sensor de NOX – Sensor de presión de aceite.

66

8 Indicaciones para el mantenimiento. Motor N53.

Mecánica del motor El magnesio como material de construcción del motor Cárter de cigüeñal de magnesio y aluminio

3

escrupulosamente las instrucciones del manual de reparación. 1

En los trabajos de montaje en el cárter de cigüeñal del motor N53 hay que seguir

Técnica de soldadura Juntas

Uniones atornilladas

3

3

Las juntas dañadas deben sustituirse, ya que en caso de que se dañe una junta, en poco tiempo se produciría corrosión de contacto entre el aluminio de la culata y el magnesio del cárter de cigüeñal. 1

Los tornillos de aluminio pueden utilizarse una sola vez y deben sustituirse siempre una vez desatornillados. 1

67

8

Descripción funcional del tratamiento de gases de escape Catalizador acumulador de NOX

3

Fuera de la ventana activa de temperaturas del catalizador acumulador de NOX el motor funciona con mezcla homogénea. 1 Saturación del catalizador acumulador de NOX

estados de envejecimiento y sulfuración de los catalizadores acumuladores de NOX. 1

3

Cuando un catalizador acumulador deba ser renovado, deben inicializarse de nuevo los valores de sulfuración y envejecimiento de catalizadores en el control del motor. 1

3

Cuando se sustituye un dispositivo de mando del motor N53, hay que transferir los

Capacidad de acumulación Sulfuración del catalizador acumulador de NOX

3

La sulfuración del catalizador acumulador de NOX hace que el motor sólo pueda funcionar con mezcla homogénea, ya que no pueden absorberse los óxidos nítricos. Se destruyen así todas las ventajas de consumo de este motor de inyección directa y mezcla pobre y se produce una mayor emisión de CO2. 1

3

Si el motor funciona permanentemente con combustible de alto contenido en azufre, se impedirá para siempre el funcionamiento de ahorro de energía y respetuoso con el medio ambiente. 1

68

3

La sulfuración del catalizador acumulador de NOX no supone un incumplimiento de las normas legales sobre emisiones. El motor N53 continuará funcionando con seguridad dentro de los límites establecidos por la norma EURO 4. 1

3

La sulfuración del catalizador acumulador NOX es reversible. 1

3

La capacidad de absorción del catalizador acumulador de NOX para óxidos nítricos y, en consecuencia, su envejecimiento, depende de: • La calidad del combustible respecto a la liberación de azufre • Las temperaturas de funcionamiento del catalizador.

8

Sistema de alimentación de combustible High Precision Injection (HPI) Vista general y funcionamiento

3

Los trabajos en este sistema de combustible solo están autorizados con el motor enfriado. La temperatura del refrigerante no debe superar los 40 °C. Es fundamental tener en cuenta que, debido a la presión residual existente en el sistema de alta presión, existe el peligro de que salgan proyectados hacia atrás chorros de combustible a presión. 1

3

Los trabajos realizados en el sistema de combustible de alta presión deberán realizarse con gran limpieza y siguiendo las secuencias de trabajo indicadas en el manual de reparaciones. Las presencia de pequeñas impurezas y unos daños mínimos en las atornilladuras de las conducciones de alta presión pueden provocar faltas de estanqueidad. 1 Funcionamiento de emergencia

3

Con valores de emisión de gases no plausibles, el dispositivo de mando del motor limita la presión de la inyección a 90 bares y el motor N53 funciona con mezcla homogénea. 1

3

Las causas de un funcionamiento de emergencia del sistema HPI pueden ser: • Valores del sensor de alta presión no plausibles • Fallo de la válvula de control de caudal • Falta de estanqueidad del sistema de alta presión • Fallo de la bomba de alta presión • Fallo del sensor de alta presión. Compensación de cantidades del inyector

3

Cuando hay que sustituir el dispositivo de mando del motor o los inyectores hay que asegurarse de que los códigos impresos en cada inyector se introducen para el cilindro correcto en el dispositivo de mando del motor. 1

3

Cuando se realicen trabajos en el sistema de alimentación de combustible del motor N53 debe tenerse en cuenta que las bobinas

de encendido no deben quedar manchadas de combustible. La resistencia del material de silicona se ve considerablemente reducida por el intenso contacto con el combustible. Se pueden producir así repliegues en la cabeza de las bujías de encendido y por tanto fallos de encendido. • Antes de realizar cualquier cambio en el sistema de combustible, es imprescindible retirar las bobinas de encendido y proteger el cuerpo de las bujías de encendido mediante un trapo para evitar que entre combustible en su interior • Antes de montar de nuevo los inyectores piezoeléctricos hay que desmontar las bobinas de encendido y dejarlas lo más limpias posible • Las bobinas de encendido que estén muy sucias de combustible deberán ser cambiadas. Estructura del inyector piezoeléctrico

3 El inyector piezoeléctrico consta fundamentalmente de tres componentes básicos. La aguja del inyector es levantada hacia fuera de su asiento en la válvula por efecto de la dilatación experimentada por el elemento piezoeléctrico. Para poder tolerar las diferentes temperaturas de servicio con unas elevaciones de apertura de la válvula comparables, el inyector cuenta con un elemento térmico de compensación. 1 3 Al montar y desmontar el inyector piezoeléctrico hay que sustituir el anillo obturador de teflón. Esto también es válido cuando haya que desmontar de nuevo un inyector recién montado si se ha producido desde entonces el arranque del motor. 1 3

Un inyector piezoeléctrico provisto de un nuevo anillo obturador de teflón debería montarse los más rápido posible ya que el anillo obturador de teflón podría hincharse. Deben observarse siempre las indicaciones del Manual de reparaciones. 1

3 Durante el montaje hay que comprobar que el asiento del inyector piezoeléctrico se encuentra en perfecto estado. 1

69

8

Sistema de refrigeración La misma situación descrita para el circuito de aceite se repite en el circuito de líquido refrigerante. Con un transporte ajustado a las necesidades se evitan las pérdidas de rendimiento. En los antiguos motores la capacidad volumétrica de la bomba de refrigerante se calcula en función de la máxima necesidad de refrigeración del motor, que en la mayoría de los casos no es necesaria. Por esto, el exceso de refrigerante circula en la mayoría de los casos sin utilizarse a través del

termostato en un pequeño circuito. También se ha realizado una optimización del sistema en el motor N53 con la que se evitan estas pérdidas de rendimiento. Este tipo de enfriado del motor permite también alcanzar espectros de temperaturas adaptados a la carga del motor. El motor N53 cuenta también con las funciones de gestión térmica y protección del sistema introducidas en el N52 y N54

Bomba de refrigerante eléctrica

3

En los trabajos de montaje debe prestarse atención para que la bomba no funcione en seco. Cuando se desmonta la bomba debe almacenarse llena de refrigerante. Los puntos de cojinete de la bomba pueden quedar pegados si ésta no está llena de refrigerante. Esto podría poner en peligro el posterior arranque de la bomba y poner fuera de servicio todo el sistema de regulación térmico (si la bomba no se pone en funcionamiento, pueden producirse graves daños en el motor).

70

Si la bomba se pone en funcionamiento en vacío, antes de finalizar el montaje del tubo flexible del líquido refrigerante debe girarse a mano la rueda de la bomba. En conexión directa con esto el sistema debe llenarse con líquido refrigerante. 1

3

En los trabajos de montaje debe tenerse en cuenta que el conector está seco y limpio y las uniones no tienen daños. 1

9 Preguntas de test. Motor N53.

Catálogo de preguntas En este apartado puede comprobar los conocimientos adquiridos.

Se plantean preguntas sobre el motor N53.

1. ¿Qué se entiende bajo el término EfficientDynamics? 4

El desarrollo de motores en los que potencia, consumo y peso se encuentran en una relación óptima

4

Es un concepto de marketing para la nueva familia de motores de 6 cilindros en línea de BMW

4

Que todas las medidas en el desarrollo de un motor están destinadas a optimizar el aprovechamiento de la combustión del combustible de forma más ecológica.

Verificación de los conocimientos adquiridos

2. Al desmontar el alternador ha aflojado tornillos de cabeza azul. ¿Qué debe tener en cuenta en el montaje? 4

Nada

4

Comprobar el par adecuado al volver a apretarlos

4

Que se trata de un tornillo de aluminio que debe asegurarse con un medio de bloqueo de tornillos

4

La cabeza azul significa que es un tornillo de aluminio que no debe reutilizarse

4

Que los nuevos tornillos de aluminio deben apretarse con el procedimiento prescrito.

3. ¿Con qué se regula la presión de aceite en el motor N53? 4

Con el control de la bomba de aceite que transporta el volumen de aceite necesario para la presión requerida en cada momento

4

Con el interruptor de presión de aceite

4

Con las revoluciones del motor.

4. ¿En qué consiste la mayor proporción de gases de escape de un motor convencional? 4

H2O

4

N2

4

CO

4

CO2.

5. ¿Cuál es la proporción en volumen de sustancias nocivas en el gas de escape de un motor convencional? 4

3%

4

5%

4

10 %

4

1 %.

71

9

6. En el motor N53 se utiliza un dispositivo técnico especial para reducir los óxidos nítricos que se producen. ¿Por qué los motores que funcionan con lambda = 1 no necesitan tal instalación? 4

Porque en los motores con lambda = 1 los valores límite son mucho más amplios y los óxidos nítricos se aceptan en los gases de escape

4

Porque se utilizan catalizadores 3 vías de mayor capacidad

4

Porque en los motores con lambda = 1 se produce mucho menos óxido nítrico

4

Porque en la combustión homogénea hay suficientes componentes de gases de escape con carbono para poder convertir los óxidos nítricos emitidos.

7. ¿En qué consiste la gran ventaja de reducir el CO2 en el gas de escape? 4

Que se reduce la molestia del olor al circular en garajes

4

Al reducir la emisión de CO2 se reduce el consumo de combustible

4

Se aumenta la vida de las bujías

4

La reducción de CO2 reduce el calentamiento global.

8. ¿Qué consecuencias tiene el funcionamiento constante del motor N53 con combustible de alto contenido en azufre? 4

Hay que reducir los intervalos de cambio de aceite

4

El azufre se acumula en el catalizador acumulador de NOx y evita la concentración de óxidos nítricos

4

El motor sólo puede funcionar de forma homogénea

4

Aumenta el consumo de combustible.

9. ¿Qué tipos de recirculación de gases se utilizan en el motor N53? 4

Ninguno

4

La recirculación interna de gases

4

La recirculación externa de gases

4

La recirculación cíclica de gases.

10. ¿En qué etapas de trabajo se puede inyectar combustible en el motor N53?

72

4

En la etapa de trabajo

4

En la etapa de compresión

4

En la etapa de admisión

4

En la etapa de expulsión.

9

Soluciones a las preguntas 1. ¿Qué se entiende bajo el término EfficientDynamics? 5

El desarrollo de motores en los que potencia, consumo y peso se encuentran en una relación óptima

4

Es un concepto de marketing para la nueva familia de motores de 6 cilindros en línea de BMW

5

Que todas las medidas en el desarrollo de un motor están destinadas a optimizar el aprovechamiento de la combustión del combustible de forma más ecológica.

2. Al desmontar el alternador ha aflojado tornillos de cabeza azul. ¿Qué debe tener en cuenta en el montaje? 4

Nada

4

Comprobar el par adecuado al volver a apretarlos

4

Que se trata de un tornillo de aluminio que debe asegurarse con un medio de bloqueo de tornillos

5

La cabeza azul significa que es un tornillo de aluminio que no debe reutilizarse

5

Que los nuevos tornillos de aluminio deben apretarse con el procedimiento prescrito.

3. ¿Con qué se regula la presión de aceite en el motor N53? 5

Con el control de la bomba de aceite que transporta el volumen de aceite necesario para la presión requerida en cada momento

4

Con el interruptor de presión de aceite

4

Con las revoluciones del motor.

4. ¿En qué consiste la mayor proporción de gases de escape de un motor convencional? 4

H2O

5

N2

4

CO

4

CO2.

5. ¿Cuál es la proporción en volumen de sustancias nocivas en el gas de escape de un motor convencional? 4

3%

4

5%

4

10 %

5

1 %.

73

9

6. En el motor N53 se utiliza un dispositivo técnico especial para reducir los óxidos nítricos que se producen. ¿Por qué los motores que funcionan con lambda = 1 no necesitan tal instalación? 4

Porque en los motores con lambda = 1 los valores límite son mucho más amplios y los óxidos nítricos se aceptan en los gases de escape

4

Porque se utilizan catalizadores 3 vías de mayor capacidad

5

Porque en los motores con lambda = 1 se produce mucho menos óxido nítrico

5

Porque en la combustión homogénea hay suficientes componentes de gases de escape con carbono para poder convertir los óxidos nítricos emitidos.

7. ¿En qué consiste la gran ventaja de reducir el CO2 en el gas de escape? 4

Que se reduce la molestia del olor al circular en garajes

5

Al reducir la emisión de CO2 se reduce el consumo de combustible

4

Se aumenta la vida de las bujías

5

La reducción de CO2 reduce el calentamiento global.

8. ¿Qué consecuencias tiene el funcionamiento constante del motor N53 con combustible de alto contenido en azufre? 4

Hay que reducir los intervalos de cambio de aceite

5

El azufre se acumula en el catalizador acumulador de NOx y evita la concentración de óxidos nítricos

5

El motor sólo puede funcionar de forma homogénea

5

Aumenta el consumo de combustible.

9. ¿Qué tipos de recirculación de gases se utilizan en el motor N53? 4

Ninguno

5

La recirculación interna de gases

5

La recirculación externa de gases

4

La recirculación cíclica de gases.

10. ¿En qué etapas de trabajo se puede inyectar combustible en el motor N53?

74

4

En la etapa de trabajo

5

En la etapa de compresión

5

En la etapa de admisión

4

En la etapa de expulsión.

Dieser Text muss hier stehen, damit die Seite vom APIDieser ist notwendig, Client nichtText gelöscht wird. damit die Seite nicht quergestellt wird.!

:

Bayerische Motorenwerke Aktiengesellschaft BMW Group Trainingsakademie Aftersales Training Röntgenstraße 7 85716 Unterschleißheim Germany