Embed Size (px)
DESCRIPTION
W12 MOTORES W8
Citation preview
El concepto de motores en W 8 y W 12
Diseño y funcionamiento
1.0 Introducción
Las crecientes exigencias planteadas a la potencia y a la suavidad de funcionamiento, así como a la reducción del consumo de combustible, conducen a un continuo perfeccionamiento y a nuevos desarrollos de grupos motrices.
El nuevo motor W8 y el W12 de VOLKSWAGEN pertenecen a una nueva generación de motores en W.
Los motores en W plantean exigencias de máximo nivel a su diseño. Se ha compaginado una mayor cantidad de cilindros con unas dimensiones extremadamente compactas del motor. Al mismo tiempo se ha implantado una construcción aligerada. Este Programa autodidáctico se propone familiarizarle con la parte mecánica de la familia de motores en W.
Referencia rápida
1
2
1.1 Introducción
Motores en W - ¿qué significa la W?
Al perseguir el objetivo de conseguir grupos motrices más compactos con un mayor número de cilindros, se ha procedido a conjugar las características de los motores en V y en VR, obteniendo así los motores en W.
En el caso de los motores en V, los cilindros están agrupados en dos filas, que en los motores W8 y W12 adoptan un ángulo de la V de 72°. Los cilindros de una misma fila guardan un ángulo de 15° entre sí, igual que en los motores VR.
Si se contempla un motor en W por delante, la posición de los cilindros aparece como una doble V. Si unimos mentalmente las dos V de las filas izquierda y derecha obtenemos una W. De ahí ha surgido la denominación del motor en W.
1.2 Principio conceptual de los cilindros en W
Para explicar el principio conceptual de la configuración de los cilindros en el motor en W le mostramos primeramente las arquitecturas habituales de los motores.
El motor con cilindros en línea
3
Representa la etapa de desarrollo más remota. Los cilindros van dispuestos en una línea, verticalmente sobre el cigüeñal.
Ventaja: diseño simple.
Desventaja: si se tiene una mayor cantidad de cilindros resultan de ahí unos motores muy largos, que no pueden utilizar para el montaje transversal.
4
1.3 Motor con cilindros en V
Para obtener motores más cortos se procede a disponer los cilindros de los motores en V en un ángulo de 60° hasta 120°, y los ejes geométricos centrales de los cilindros pasan por el eje central del cigüeñal.
Ventaja: motores relativamente cortos
Desventaja: los grupos motrices son relativamente anchos, tienen dos culatas separadas y plantean por ello una mayor complejidad para el diseño requiriendo a su vez un mayor espacio en el vano motor.
5
Motores VR
Para poder ofrecer una alternativa potente, también con los motores de montaje transversal en el segmento inferior, el desarrollo condujo a los motores de arquitectura VR. Seis cilindros se entrecruzan en una V estrecha a 15°, dando por resultado un bloque motor bastante esbelto y sumamente corto. En contraste con los diseños precedentes, este motor posee una sola culata. Así por ejemplo, se ha podido ofrecer el Golf con un motor compacto VR 6 cilindros.
6
Motores en W
En el caso de la familia de motores en W secombinan respectivamente dos «filas VR» en unsolo motor, siguiendo el principio de lamodularidad.
Los cilindros de una fila guardan un ángulo de 15° entre sí, mientras que las dos filas VR seencuentran en un ángulo de la V de 72°.
7
Principio modular de los motores en W
Recurriendo a los módulos de la familia demotores VR se han integrado en el nuevoconcepto de motores en W numerososcomponentes que han probado sus virtudes yque se fabrican en grandes series. El principio esbien simple. Consiste en agrupar dos compactos motores dela serie VR en un motor en W. El resultado esuna serie de compactos motores de gasolina,desde el W8 hasta el W16.
En la evolución de los motores de 6 cilindros semanifiesta la compacidad del motor VR6. Esbastante más corto que el motor comparablecon los cilindros en línea y más esbelto que elmotor en V. Al combinar dos motores VR6 con unángulo de 72° surge un motor W12.Una gran cantidad de módulos de las series VRy W son idénticos, por ejemplo:
- Válvulas, muelles de válvulas y anillos deasiento de válvulas
- Balancines flotantes de rodillo- Elementos para la compensación del juego
de válvulas
Esto permite fabricar numerosas piezas en seriey alcanzar grandes cantidades de producción.
Si se agregan dos cilindros a cada fila de
cilindros del motor W12, se obtiene un motorW16.Si se procede a acortar por mitades un motorW16 se obtienen dos motores W8. También seríafactible un motor W10 compuesto por dosmotores VR5. De esa forma se puede explicartoda la gama de motores en W.
8
Comparación
Si se compara un motor convencional de 8 cilindros en V (cilindrada comparable) con un motor de 8 cilindros en W llama la atención especialmente su construcción compacta, de dimensiones mínimas. Esto también se refleja si se comparan los cigüeñales. La compacidad se manifiesta claramente si se tiene en cuenta que un motor de 12 cilindros en W tiene menores dimensiones que un motor V8 convencional. La ventaja del diseño se manifiesta más claramente aún si se compara un cigüeñal de un motor V12 convencional con el de un motor de 12 cilindros en W. Esto significa, que la configuración en W permite reducir la cantidad de material que interviene y correspondientemente el peso referido al número de cilindros.
Para su comparación, he aquí el cigüeñal de un motor V12 con las mayores dimensiones
Mecánica del motor
Datos técnicos - Motor W8
3Cilindrada [cm ]
3.999
Diámetro de cilindros [mm] 84
Carrera [mm] 90,168
Número de cilindros 8
Número de culatas 2
Entrecruce [mm] ± 12,5
Decalaje de las filas [mm] 13
9
Ángulo de la V [°] entre las culatas de ambas filas 72°
Ángulo de la V [°] entre los cilindros de una fila 15°
Número de válvulas 4 / cilindro
Splitpin (decalaje de los muñones de biela) -18°
Orden de encendido 1-5-2-6-4-8-3-7
Letras distintivas del motor BDN
Dimensiones (l x a x a) [mm] 420 x 710 x 683
Peso [kg] aprox. 193
Potencia máx. [kW] ([CV]) 202 (275)
Par máx. [Nm] 370
Combustible Gasolina 98 octanos según DIN EN 228Gasolina 95 octanos con un menor índicede potencia y par
Gestión del motor Bosch Motronic ME7.1
Posición de montaje longitudinal
Asignación de las cajas de cambios 5HP19 4-Motion,C90 6 marchas 4-Motion
Mecánica del motor
Datos técnicos – Motor W12
10
3Cilindrada [cm ]
5.998
Diámetro de cilindros [mm] 84
Carrera [mm] 90,168
Número de cilindros 12
Número de culatas 2
Entrecruce [mm] ± 12,5
Decalaje de las filas [mm] 13
Ángulo de la V [°] entre las culatas de ambas filas72°
Ángulo de la V [°] entre los cilindros de una fila 15°
Número de válvulas 4 / cilindro
Splitpin (decalaje de los muñones de biela) +12°
Orden de encendido 1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9
Letras distintivas del motor BAN
Dimensiones (l x a x a) [mm] 513 x 710 x 715
Peso [kg] aprox. 245
Potencia máx. [kW] ([CV]) 309 (420)
Par máx. [Nm] 550
Combustible Gasolina 98 octanos según DIN EN 228Gasolina 95 octanos con un menor índicede potencia y par
Bosch Motronic ME7.1.1(Sistema de dos unidades de control)
Posición de montaje longitudinal
Asignación de las cajas de cambios 5HP24 4-Motion
Mecánica del motor
Mecanismo del cigüeñal
11
Entrecruce
Los cilindros de una fila van entrecruzados en una línea, con un ángulo muy cerrado, de 15°. Disponiendo dos filas de cilindros en un ángulo de 72° ha sido posible realizar el compacto motor en W. Para conseguir suficiente libertad de movimiento para los pistones en la zona de PMI ha sido necesario entrecruzar el mecanismo del cigüeñal en este diseño. Eso significa, que los cilindros van desplazados 12,5 mm hacia fuera con respecto al centro geométrico del motor (punto de giro del cigüeñal).
De calaje de los muñones de biela
Con el de calaje de los muñones de biela, llamado también (splitpin), ha sido posible conseguir una distancia uniforme para el encendido. El planteamiento del motor en W se ha basado en el de un motor de 10 cilindros. Todos los cilindros de un motor de 4 tiempos producen un ciclo de encendido cada 720° del cigüeñal.
Motor W10: 720° cigüeñal: 10 cilindros = 72° ángulo fila de cilindros
Motor W8: 720°: 8 cilindros = 90° distancia de encendido 72° ángulo de fila de cilindros - 90° distancia de encendido = De calaje muñones de biela (splitpin) -18°
Motor W12: 720°: 12 cilindro = 60° distancia de encendido 72° ángulo fila de cilindros - 60° distancia de encendido = De calaje muñones de biela (splitpin) +12°
El motor en detalle
12
Para familiarizarle pormenorizadamente con la arquitectura de los motores W8 y W12 trataremos a continuación sucesivamente los grupos componentes principales de ambos motores.
Los siguientes grupos temáticos se tratan a continuación:
el bloque motor con traviesa porta cojinetes, el cigüeñal con bielas y pistones, los árboles equilibradores, las culatas, el cárter con bomba de aceite, la impulsión de cigüeñal, la impulsión por cadenas de distribución, la impulsión de correa para grupos mecánicos auxiliares y el colector de admisión de varias piezas
Bloque motor
El bloque motor consta de dos componentes: el elemento superior y el inferior. El superior abarca, entre otras cosas, los cilindros y los sombreretes superiores de la bancada para el
13
cigüeñal. El elemento inferior del bloque está diseñado en forma de traviesa porta cojinetes, y aloja los sombreretes inferiores de la bancada.
Elemento superior del bloque motor
El elemento superior del bloque de «Alusil» consta de una aleación hipereutéctica de aluminio y silicio (AlSi17CuMg).
Con el empleo de esta aleación no se necesitan camisas adicionales o un recubrimiento de plasma para la refrigeración y lubricación de las paredes de los cilindros, porque el material ya posee la suficiente solidez y resistencia a efectos de temperatura.
Elemento inferior del bloque motor
La traviesa porta cojinetes también es de aluminio. Es una estructura nervada para los sombreretes inferiores de la bancada. Estos sombreretes son de fundición gris y se integran en la fundición de la traviesa.
Van situados por el lado de presión del cigüeñal y confieren al conjunto de cojinetes la resistencia necesaria. La traviesa porta cojinetes se fija al elemento superior del bloque con 4 tornillos en cada sombrerete.
Cigüeñal
14
El cigüeñal de los motores en W se fabrica en acero bonificado, en un procedimiento de forja en estampa. Se instala una pareja de bielas entre cada dos cojinetes de bancada.
La rueda dentada para la impulsión de la bomba de aceite se oprime y aprieta conjuntamente con la polea dentada para los árboles equilibradores (sólo en el motor W8) a través del antivibrador, apoyando contra el cojinete de bancada exterior.
Los muñones de biela van dispuestos por parejas de conformidad con su de calaje previsto el cigüeñal. Al montar las bielas, los semicojinetes no deben apoyar sobre los radios o sobre el borde éntrelas dos muñequillas (utilizar herramienta auxiliar).
Bielas y pistones
15
Las bielas son de acero forjado y tienen sólo 13 mm de espesor. Son bielas trapeciales, que han sido cortadas en el proceso de fabricación. Para establecer un mejor intercambio del aceite, las superficies laterales de los sombreretes de las bielas llevan dos gargantas fresadas. Mediante dos taladros inclinados en la cabeza de la biela se establece la lubricación del bulón.
Los pistones son de una aleación de aluminio y silicio (Al Si). En virtud de que la culata constituye la mayor parte volumétrica de la cámara de combustión, la zona hundida en la cabeza del pistón es sólo de muy poco fondo.
La superficie oblicua del pistón ha sido necesaria debido a la posición en V de los pistones.
Cada pistón lleva 2 segmentos y un segmento rascador de aceite. Para la evacuación del aceite que se acumula en el segmento rascador hay pequeños orificios de drenaje en esa garganta hacia el interior del pistón.
16
Los árboles equilibradores del motor W8
El motor W8 posee dos árboles destinados al equilibrar las inercias que intervienen. Ambos árboles van alojados en el bloque motor. El árbol superior es accionado por el cigüeñal a través de una correa dentada. Una rueda dentada en el extremo del árbol superior impulsa al árbol inferior.
Los árboles equilibradores se montan a través de dos taladros por el lado de embrague del bloque.
Los árboles equilibradores tienen una garganta en el extremo que aloja las ruedas dentadas. La placa de enclavamiento incide al estilo de una peineta en estas gargantas, fijando axialmente los árboles equilibradores. Al montar hay que disponer los árboles equilibradores en la posición PMS del cilindro 1. A esos efectos hay que girar los árboles al punto en que coincidan las rayas de posición de los árboles equilibradores.
Volante de inercia bimasa con embrague
17
En las versiones equipadas con cambio manual, los motores en W incorporan siempre un volante de inercia bimasa. Evita que las oscilaciones torsionales del cigüeñal sean transmitidas a través del volante de inercia sobre la transmisión y puedan influir en el comportamiento dinámico.
En el interior del volante de inercia bimasa, un sistema de amortiguación por muelles separa la masa de inercia primaria con respecto a la secundaria, de modo que las oscilaciones torsionales del motor no sean transmitidas al cambio.
En las versiones equipadas con cambio automático se instala la chapa del convertidor en lugar del volante de inercia bimasa.
18
El volante de inercia bimasa se utiliza a su vez como rueda generatriz de impulsos para la detección del régimen del motor y para detectar la posición del cilindro 1 en acción conjunta con los transmisores Hall.
Culatas
Los motores en W poseen dos culatas de aluminio, cada una con dos árboles de levas en cabeza. Los inyectores se insertan en las culatas.
Cada culata de ambos motores en W posee un árbol de levas de admisión y uno de escape, en cuya parte frontal se instala el variador de distribución.
El mando de las 4 válvulas de cada cilindro se realiza por medio de balancines flotantes de rodillo, con características de fricción minimizadas. El juego de las válvulas se compensa por medio de elementos hidráulicos de apoyo.
19
Colectores
Son los encargados de administrar aire al motor y a su vez desfogar los gases quemados, también se los conocen con el nombre de .Admisión y Escape.
Debido a la posición de los cilindros se alternan las válvulas cortas y largas, así como los conductos de admisión y escape cortos y largos.
20
Conducción del aire secundario
Al lado de los conductos de líquido refrigerante de y aceite se alimenta el aire secundario a través de conductos y taladros hacia conductos de escape, ante las válvulas correspondientes de escape. El aire se alimenta a través de una válvula de aire secundario en un conducto específico en la culata.
Desde allí se reenvía a la culata a través de ranuras en la brida de escape. El aire secundario llega hasta las válvulas de escape a través de conductos y taladros.
21
Impulsión por cadenas
El sistema de impulsión por cadenas va instalado por el lado del volante de inercia en el motor. Desde una rueda dentada en el cigüeñal discurre una cadena doble hacia las ruedas dentadas en el árbol intermediario central.
Desde allí se accionan los árboles de levas en ambas culatas por medio de una cadena simple. Hay tres tensores hidráulicos para establecer el tensado ideal de las cadenas.
22
Reglaje de distribución variable
El motor W8, al igual que el motor W12, posee una distribución variable continua.
Continua significa aquí, que la posición relativa del árbol de levas de admisión se puede variar en avance y retardo en un ángulo a discreción dentro de un margen de 52° con respecto a su posición neutra.
El reglaje se realiza por medio de variadores hidráulicos, que van atornillados cada uno en la parte frontal de los árboles de levas. El árbol de escape en el motor W8 es una excepción a este respecto. Sólo puede adoptar las posiciones de 22° de avance o retardo. La unidad de control del motor se encarga de regular la alimentación del aceite para los variadores de distribución a través de válvulas electromagnéticas.
23
Arquitectura del sistema
Posición neutra
Si la electroválvula desplaza el émbolo de reglaje a una posición media, ambos conductos (a + b) y con ellos ambas cámaras (A + B) se cargan con aceite en ambos lados del rotor interior. El rotor interior adopta de ese modo la posición central del margen de reglaje, conjuntamente con el árbol de levas a que está fijado.
24
Reglajes
Reglaje de retardo
La válvula electromagnética conduce el flujo de aceite hacia el conducto (b). Desde el conducto (b), el aceite fluye a través de la garganta anular y el árbol de levas a través de los taladros (bb) hacia las cámaras (B) del variador de distribución. Al ingresar el aceite en las cámaras (B) se decala el rotor interior en sentido contrario al de accionamiento, produciéndose el reglaje de retardo para el árbol de levas. El aceite de las cámaras (A) se expulsa durante esa operación a través de los taladros (aa). Vuelve a la culata a través del árbol de levas y del conducto (a).
Reglaje de avance
Para decalar el rotor interior hacia delante, el émbolo de reglaje se desplaza en la válvula electromagnética de modo que el conducto (a) quede sometido a la presión del aceite. El aceite ingresa de ese modo en las cámaras (A) y produce un avance del rotor interior. La cámara B se vacía a través de la electroválvula al mismo tiempo, para conseguir un rápido comportamiento de respuesta.
25
Impulsión de correa
Los siguientes grupos auxiliares y elementos se impulsan por medio de la correa:
la bomba de líquido refrigerante el alternador la bomba de servodirección el compresor del climatizador
La correa poli-V de nervadura múltiple se tensa con ayuda de un rodillo tensor hidráulico y un rodillo de reenvío. 2 rodillos de reenvío se encargan de conducir la correa hacia todos los grupos a impulsar.
Impulsión por correa en el motor W8 y en el motor W12 del VW «D1»
Impulsión por correa del motor W12 en el Audi A8
En el motor W12 se monta el tensor hidráulico de la cadena con el rodillo de reenvío sobre el soporte para el compresor del climatizador.
26
Circuito de aceite
La bomba aspira el aceite del cárter y lo impele a través del módulo externo de filtro de aceite / radiador hacia el conducto de aceite principal.
A través del conducto de aceite principal se alimenta el aceite para los cojinetes de bancada del cigüeñal y a través de un conducto ascendente en el bloque se suministra el aceite a presión hacia el conducto central.
Desde el conducto central, el aceite fluye hacia los inyectores de aceite para la refrigeración de los pistones y hacia las culatas, asimismo a través de conductos ascendentes en el bloque, equipados con bloqueos antirretorno.
El aceite pasa asimismo hacia el árbol intermediario, hacia el conjunto de distribución y tensores de las cadenas. En las culatas se establece el paso del aceite hacia los variadores de distribución y hacia los cojinetes de los árboles de levas a través de conductos correspondientes. Los conductos de retorno llevan el aceite nuevamente hacia el cárter.
27
Esquema del circuito de aceite de los motores en W
28
El circuito de aceite según el principio del cárter húmedo
Los motores W8 y W12 para los modelos VW poseen una lubricación con cárter húmedo. El motor W12 para los modelos Audi tiene una lubricación por cárter seco.
En el caso del cárter húmedo se mantiene en el cárter de aceite la total cantidad correspondiente a la carga de aceite del motor. La bomba mono escalonada aspira el aceite del cárter húmedo a través del conducto de aspiración y lo impele de inmediato hacia el motor, previa refrigeración y filtración.
En contraste con el sistema de cárter seco, el cárter de aceite con cárter húmedo asume la función de colectar la total cantidad de la carga de aceite del motor. De esa forma tiene un mayor volumen, el cual influye en la altura total del motor.
29
El circuito de aceite según el principio del cárter seco
En la versión con cárter seco no se mantiene en el cárter la total cantidad de la carga de aceite del motor, sino que se mantiene en un depósito de acopio adicional, externo.
Para realizar esto se ha diseñado la bomba de aceite en versión de tres escalonamientos. Dos escalones aspiran el aceite en diversos sitios del cárter y lo elevan hacia el depósito de acopio.
El tercer escalón (escalón impelente) vuelve a conducir el aceite hacia el motor desde el depósito de acopio, haciéndolo pasar por el radiador y el filtro de aceite. Debido al menor volumen de aceite, el cárter puede obtener un diseño más aplanado, de modo que la altura total del motor resulte menor.
Al cambio es preciso realizar un diseño un poco más complejo.
30
Cárter de aceite
El cárter consta de dos piezas de fundición de aluminio. El elemento inferior es el depósito de aceite. En el elemento superior se aloja el conducto principal de aceite.
Nervaduras canalizadoras especiales se encargan de tranquilizar el aceite en depósito.
El sensor que transmite las señales del nivel de aceite hacia la unidad de control del motor se encuentra cerca del tornillo de vaciado de aceite, introducido y atornillado por debajo en el elemento inferior del cárter.
31
Bomba de aceite
La bomba aspira el aceite del depósito en el cárter a través del conducto de aspiración y lo impele hacia el circuito de lubricación.
La bomba de aceite en versión mono escalonada es impulsada por el cigüeñal a través de una cadena por separado en el bloque.
La bomba de aceite se monta por debajo, atornillándola a la traviesa porta cojinetes.
32
Módulo filtro/radiador de aceite
Para poder adaptar el motor más adecuadamente a las diferentes condiciones de espacio en los distintos tipos de vehículos, el circuito de aceite de los motores en W posee un módulo externo que abarca el filtro y el radiador de aceite. El filtro de aceite está diseñado de modo que se pueda sustituir el cartucho en el
Servicio Postventa.
33
Lubricación
El aceite en el circuito asume funciones de lubricación y refrigeración. Los motores en W se cargan con aceite de motor 0W30 3.5.
Inyectores de aceite para los pistones
A partir del conducto central en el elemento superior del bloque se conduce el aceite hacia inyectores pequeños que van alojados en la parte inferior de los cilindros, para lubricar las superficies de deslizamiento de los pistones y los bulones, así como para refrigerar los pistones.
Lubricación de los cojinetes de bancada
El aceite se alimenta a través de taladros desde el conducto principal hacia el cigüeñal. Allí se transporta a través de una garganta en el dorso de los semicojinetes hacia el semicojinete superior. A través de cinco taladros pasa finalmente el aceite del semicojinete superior hacia el cigüeñal.
34
Lubricación de los cojinetes de biela
El aceite pasa de la garganta periférica exterior a través de cinco taladros hasta la media garganta
interior prevista solamente en el semicojinete superior. Con ayuda del taladro se establece una película de aceite uniforme. Mediante cámaras de transición integradas en el semicojinete inferior se establece una alimentación de aceite uniforme a través de los taladros en el cigüeñal hacia los cojinetes de biela.
Circuito de refrigeración
El circuito de refrigeración se carga con el líquido refrigerante VW G12. A partir del conducto central para líquido refrigerante en el elemento superior del bloque se conduce el líquido refrigerante hacia las culatas. Mediante nervaduras canalizadoras se establece una irrigación uniforme de todos los cilindros. El sentido de flujo se conduce desde el lado de escape de las cámaras de combustión hacia el de admisión.
El circuito de refrigeración está dividido en un subcircuito pequeño, en el que el líquido refrigerante sólo recorre el bloque motor y en un subcircuito exterior, que recorre el radiador.
35
Caudal de refrigeración
El caudal de refrigeración fluye desde el conducto de líquido refrigerante hacia el bloque y de allí hacia las dos culatas. Dos terceras partes del caudal se conducen hacia la zona exterior y una tercera parte hacia la zona interior de cada culata. Este principio hace posible una refrigeración particularmente uniforme y lleva el nombre de refrigeración de flujo transversal.
36
37
La bomba de líquido refrigerante para ambos motores en W va situada en la parte frontal del bloque. Se encuentra directamente ante el conducto central para líquido refrigerante y se impulsa por medio de la correa poli-V.
Termostato eléctrico
La conmutación se lleva a cabo a través de un termostato eléctrico. En los motores W8 y W12 se coloca por arriba en el elemento superior del bloque. Para la sustitución de este termostato es preciso desmontar el colector de admisión.
La excitación eléctrica del termostato permite influir en el punto de conmutación y, por tanto, en la temperatura del líquido refrigerante. En la unidad de control del motor se han programado familias de características, según las cuales se puede establecer la temperatura deseada en función de las necesidades momentáneas que plantea el funcionamiento del motor.
38
Para información detallada puede consultar el SSP 222.
Alimentación de aire
La alimentación de aire se realiza por medio de un conducto de admisión de geometría cónica.
Consta de cuatro piezas en una aleación de aluminio. El elemento inferior del colector de admisión se atornilla con las culatas entre ambas filas de cilindros. Sobre el elemento inferior se sitúa luego el elemento superior del colector de admisión, de mayores dimensiones. El elemento superior está estructurado de modo que sea posible desmontar por separado el tubo colectivo de las filas de cilindros I y II. Esto facilita el acceso, p. ej. Hacia las bobinas individuales y las bujías.
39
El aire aspirado por el motor W8 se canaliza a través de una unidad de mando de la mariposa hacia ambos tubos colectivos.
El colector de admisión
El colector de admisión en el motor W12 consta de una aleación de magnesio. A diferencia del motor W8, cada fila de cilindros tiene una unidad de mando de la mariposa propia, en la cual confluyen los tubos colectivos correspondientes.
40
Respiradero del cárter del cigüeñal
La válvula de diafragma limita la depresión en el cárter del cigüeñal, independientemente de la presión reinante en el colector de admisión, de modo que los gases fugados (blow-by) del cárter y depurados pasen de forma continua al colector de admisión y puedan ser quemados en el motor. No se arrastra aceite durante esa operación. El separador de aceite se encarga de eliminar las partículas de aceite en los gases fugados del cárter. El aceite separado vuelve al cárter.
41
Debido a que el motor W12 posee un colector de admisión de doble caudal, cada fila de
Cilindros posee lateralmente una válvula de diafragma y un separador de aceite.
Sistema de escape W8
El motor W8 posee un colector de escape para cada culata, con un catalizador fijo cada uno. Para la regulación de los gases de escape se necesitan por ello cuatro sondas lambda en total.
El sistema de escape lleva un silenciador primario y uno secundario para cada fila de cilindros, así como un silenciador central compartido.
42
Sistema de escape W12
El motor W12 tiene dos colectores de escape en cada culata. Cada uno de estos colectores de escape está comunicado con un precatalizador propio, situado cerca del motor. Después de ello, los dos tubos de escape de cada fila confluyen en un catalizador principal. El sistema de escape posee para cada fila de cilindros un silenciador primario, un silenciador central y un silenciador secundario.
43
Cuatro catalizadores previos y dos principales permiten conseguir una buena calidad en la reducción de las sustancias contaminantes. Para vigilar que la combustión sea de buena calidad o bien para obtener una reducción óptima de los contaminantes se aplican cuatro sondas lambda precatalizador y cuatro sondas postcatalizador.
Servicio
Sistema de juntas
El sellado de las culatas hacia las tapas de válvulas se realiza a través de una junta de goma respectivamente; hacia las superficies de contacto del colector de admisión se efectúa por medio de una junta de material elastómero; hacia los colectores de escape se establece a través de una junta nervada de metal en dos capas y hacia el bloque motor por medio de una junta nervada de metal de varias capas.
44
También la junta entre la traviesa portacojinetes y el elemento superior del cárter de aceite es una versión nervada de metal monocapa. El elemento superior y el inferior del cárter de aceite, así como el elemento superior del bloque motor y la traviesa portacojinetes se hermetizan por medio de sello líquido.
Sellos líquidos
En fábrica se aplican los sellos líquidos mediante máquinas de control numérico (CNC), con objeto de establecer una dotación homogénea del sellante. El sello líquido entre la tapa inferior de la caja de la cadena y las tapas superiores se aplica con un procedimiento distinto. Aquí primero se atornillan las piezas y luego se inyecta el sellante a través de boquillas roscadas hacia la garganta de la tapa superior para la caja de la cadena (sistema de inyección de sellante).
45
La cantidad de sellante inyectada es suficiente a partir del momento en que el sello líquido sale por los orificios en el extremo de la tapa para la caja de la cadena. Las boquillas roscadas se dejan en la carcasa después de haber inyectado el sellante. Sin embargo, para efectuar un sellado de reparación es preciso sustituirlas.
46
Cuadro de los tiempos de distribución
Si llega a ser necesario desmontar las culatas se tienen que volver a poner a punto los tiempos de distribución. He aquí las marcas importantes al estar el pistón de los primeros cilindros situado en PMS.
47
48
Herramientas especiales
49
Diseño
Volkswagen W12
Volkswagen presenta un ejemplar producto para el segmento superior de automóviles.
Es el Volkswagen W12 Coupé con 440 kws / 600 hp (a 7,000 revoluciones por minuto) con un motor de 12 cilindros.
Aprobadas las pruebas al motor W12, también será usado en el segmento de autos de lujo de Volkswagen, así como para el todoterreno, Touareg.
Seis litros de desplazamiento, con doce cilindros y solamente 1,200 kilos de peso. A 5,800 RPM desarrolla un torque de 620 m/Newton. Con una velocidad máxima de más de 350 kms/hr y una aceleración de 3.0 segundos de 0 a 100 kms/hr, el W12 Coupé es uno de los coches deportivos, más exclusivos y más rápidos en el mundo.
50
Motor W18 y W16
Mantiene la configuración W16 de prototipos anteriores, aunque con la V a 90°. Mide 710 mm de largo y 767 mm de ancho; es decir, es algo más grande que los primeros prototipos.
Otro cambio importante respecto a los primeros motores W18 y W16 es que se trata de un motor sobrealimentado. Su cilindrada es de 7.993 cm³, tiene cuatro turbocompresores, dos intercooler e inyección directa. Tiene culatas con cuatro válvulas por cilindro y distribución variable continua. La relación de compresión es 9,0 a 1.
Motor W16 con 1.001 CVDa 1.001 CV (736 KW) de potencia máxima, a 6.000 rpm; es mucho con relación a su cilindrada (125 CV/l), lo que indica que Bugatti tiene cierta intención de dar un carácter «deportivo» al motor. De hecho, a régimen de potencia máxima da 1.171 Nm, un 94 por ciento del par máximo.
El par máximo es 1.250 Nm, constante entre 2.200 y 5.500 rpm. Que la presión media efectiva que alcanza sea muy grande (1.964 kPa) indica que este motor no saca la fuerza sólo de tener mucha cilindrada o muchos turbocompresores; a una escala normal también sería un motor con mucha fuerza. Hay pocos motores que den tanta fuerza con relación a su cilindrada (el del Aston Martin DB7 o —sobre todo— el Mitsubishi Carisma Evo VII).
Estará unido a un nuevo cambio automático de siete velocidades, que tiene la estructura de uno manual, con un embrague automático. El conductor puede cambiar manualmente con mandos secuenciales en el volante; cada cambio se realiza automáticamente en 0,2 segundos.
51
Diseño
Bugatti Veyron W16 (Group Volkswagen)
El coche comenzó su producción en 2005, pero no ha sido hasta este año cuando el coche ha conseguido alcanzar los 430km/h, gracias a un aumento de 200cv y al uso de la fibra de carbono, pero la diferencia es que esta versión tiene esa potencia y es un segundo más rapido en cuestión de aceleración y alcanza los 478km/h de velocidad máxima (está aún por confirmar pero no hay mucha diferencia) siendo la versión estandart, así que las próximas versiones podrán traer mucha más potencia.
52
Sin vibracionesEste motor conforma 4 filas de 4 cilindros en línea, con una configuración que se destaca por su funcionamiento sin vibraciones, por lo que no necesita árboles contrarrotantes de equilibrado. Por lo tanto, el motor W16 abarca mayor fineza de funcionamiento debido a que las explosiones de los cilindros se hacen en intervalos de tiempo menores, produciéndose una por cada 30º de giro del cigüeñal, lo que también posibilita el funcionamiento del motor a pocas revoluciones (menos de 1500 rpm) sin vibraciones ni tendencia a calarse.
53
Ficha técnica motor W16
Ficha técnica Bugatti Veyron
Motor Motor W16
Cilindrada 7.996 cc.
Alimentación Inyección directa, tetraturbo, intercooler.
Distribución4 válvulas por cilindro, dos árboles de levas en cada culata, distribución variable
Potencia máxima 1.001 CV a 6.000 rpm /1200 CV a 6400 rpm el Veyron Super Sport
Par máximo 1.250 Nm a 2.200-5.500 rpm
TransmisiónCaja de cambios robotizada de doble embrague de 7 velocidades más reversa DSG
Tracción Integral, control de estabilidad
Aceleración 0-100 km/h
2,3 segundos
Velocidad máxima 407 km/h Veyron 16.4/ 431 km/h Veyron Super Sport
Consumo (l/100 km) Ext(14.7 L/100 km) Urb (40.4 L/100 km) Mix (24.1 L/100 km)
Emisiones de CO2 Aut (566 g/km)
54
Rendimiento del motor W16
Motor: W16 (configuración de cilindros por bancada 5 6 5) de 1200 cv
0-60 mph (0-100 km/h): 2,5 s
0-100 mph (0-160 km/h): 4,7 s
1/4 milla (~400 m): 10 seg @ 54,5 mph (248,6 km/h)
Velocidad máxima: 431km/h
Par (nm): 1500
Potencia (hp): 1200
Peso (kg): 2000 y 1800 el súper sport
Desp. motor: 7993 cc
0–240 km/h: 9.8 seg
0–300 km/h: 14.6 seg
0–400 km/h: 55 seg
Freno 100-0 km/h: 31.4 metros
Precio: $2,700,000 dólares
55
Caja de cambios robotizada de doble embrague de 7 velocidades más reversa DSG
En principio una caja del tipo DSG, se comporta de manera semejante a una caja de cambios manual, la única diferencia es que se ha introducido unos ejes auxiliares, unos sincronizadores y un embrague. La mayor diferencia que podrá percatar un conductor es la inexistencia de pedal de embrague. Ya que la función que este realiza en una caja de cambios de engranajes convencional, ahora se realiza hidráulicamente, mediante la “Mecatronic” que es el cerebro pensante del sistema y esta recibe la información de diversos sensores repartidos por toda la caja de cambios. Aun así para mayor satisfacción del conductor y para que este tenga un mayor control sobre la caja, podrá “decir” a la Mecatronic cuando cambiar de relación, mediante unas levas provistas en el volante, botones o una palanca de cambios convencional en modo selector.
56
Principio de funcionamiento caja dsg
Antes de empezar a explicar el funcionamiento de una caja de cambios de embrague dual, explicaremos el principio de funcionamiento de una caja de cambios manual de engranajes. Cuando el conductor de un vehículo equipado con una caja de cambios manual, quiere cambiar de marcha ya sea hacia una superior o inferior, este deberá pisar el pedal del
embrague para interrumpir momentáneamente la transmisión del movimiento del motor a la caja de cambios, una vez haya pisado el embrague, lo deberá mantener así y posteriormente, actuar sobre la palanca de cambios y posicionarla en la relación deseada por el conductor, con este movimiento de la palanca de cambios, se hace mover las horquillas de mando de la caja de cambios, y una o dos de estas horquillas dependiendo de la relación seleccionada, se moverán, una será para desengranar el desplazable de la relación anterior, y la otra horquilla hará mover el desplazable para engranar un conjunto de engranajes con una relación de transmisión diferente. Una vez que el conductor coloque la palanca de cambios en la posición adecuada, este dejara de oprimir el pedal de embrague, con lo que volverá a transmitirse el movimiento del motor a la caja de cambios y de aquí a las ruedas.
57
Módulo mecatronic
El módulo Mecatronic, está alojado en la carcasa de la caja de cambios y esta bañada por el propio aceite de lubricación de los engranajes. La Mecatronic constituye la unidad de mando del sistema DSG. A esta llegan toda la información captada por los diversos sensores y las señales de otras unidades de control. En el propio módulo Mecatronic, se encuentran alojados 12 de los 14 sensores de que dispone la caja de cambios.
La misión de la Mecatronic, es la de:
- Gestiona y regula hidráulicamente la función de 8 actuadores de cambio mediante 6 válvulas moduladoras de presión y cinco válvulas conmutadoras.
- Controla y regula la presión y el flujo de aceite de refrigeración de los dos embragues.
- Memoriza las posiciones de los embragues y se auto adapta en función del desgaste de los discos.
- Memoriza la posición de los actuadores de cambio al estar engranada una marcha y hace lo necesario con la presión hidráulica, según las señales recibidas por los distintos sensores y por el modo de conducción seleccionado por el conductor.
58
Unidad de mando electrohidráulica
La unidad de mando electro hidráulica, está integrada en el propio módulo Mecatrónic. Esta unidad de mando, contiene todas las electroválvulas, las válvulas reguladoras de presión, así como las válvulas hidráulicas de tipo corredera y los multiplexores. Además, en el módulo también hay una válvula de seguridad. La cual evita que la presión hidráulica del circuito aumente en exceso y en consecuencia se provocaría la rotura de la válvula de compuerta hidráulica.
Las válvulas realizan las siguientes funciones:
4 Válvulas de actuador de cambio. 1 Válvula de multiplexor. 1 Válvula de embrague K1. 1 Válvula de embrague K2. 1 Válvula de presión principal. 1 Válvula de aceite de refrigeración. 2 Válvulas de seguridad. Válvula de seguridad de presión tarada a 32 bares. Según la función de las válvulas, estas poseen distintas características eléctricas: Válvulas de conmutación Si/No de las cuales pertenecen las de los actuadores de
cambio y la corredera del multiplexor. Caja de cambios robotizada DSG Válvulas de modulación de las cuales pertenecen la válvula de presión principal, de
aceite de refrigeración, las de los embragues K1 y K2 y las válvulas de seguridad.
Circuito de aceite
59
Las cajas de cambio DSG tienen un circuito de aceite común para todo el sistema. El circuito contiene un total de 7,2 litros (puede variar según el modelo) de aceite especial para cambio DSG, no es posible la utilización de un fluido ATF (Automatic transmision Fluid).
El aceite debe de aunar una serie de requisitos para que el funcionamiento del sistema sea el correcto, de entre los que destacaremos:
- Asegurar la regulación de los embragues y la gestión hidráulica.
- Tener una viscosidad estable en toda la gama de temperaturas posibles de funcionamiento.
- Resistencia a altas cargas mecánicas.
- No debe ser propenso a la creación de espuma.
Las funciones principales del aceite son:
- Lubricación y refrigeración de los embragues, engranajes, árboles, sincronizadores y cojinetes de rodadura mediante surtidores, no por barboteo.
- Lubricación de los actuadores de ambos embragues y los émbolos de los actuadores de cambio.
Para refrigerar el aceite del sistema, se intercala en serie con el circuito un intercambiador de aceite/agua, ya que el fluido pueda alcanzar temperaturas de hasta 135ºC sobrepasada Caja de cambios robotizada DSG dicha temperatura, el fluido pierde prácticamente todas sus propiedades, con la consiguiente avería del sistema y desgaste prematuro del conjunto mecánico.
Bomba de aceite
60
La encargada de generar la presión hidráulica para el funcionamiento del sistema, es una bomba lubular de células, accionada mecánicamente por el propio movimiento del motor, mediante un eje el cual se encuentra dispuesta en el interior de los dos árboles primarios 1 y 2. Dicha bomba recoge el aceite y lo envía por el circuito a una presión máxima de 20 bares y con un caudal máximo de 100 litros por minuto. La presión varía según la apertura de la válvula y el caudal en función del régimen de rotación del motor.
La bomba de aceite suministra presión hidráulica para:
- Los embragues multidisco.
- La refrigeración de los embragues.
- El grupo hidráulico de cambio.
- La lubricación del conjunto de engranajes. Caja de cambios robotizada DSG
La bomba aspira el aceite del depósito a través del filtro para retener las impurezas que podrían dañar el sistema y lo envía hacia la válvula de compuerta de presión principal. La válvula de presión principal se encarga de regular la presión del trabajo en el cambio automático DSG
Sensores
61
Los sensores que se encuentran en la Mecatronic, están unidos a ella y no se pueden desmontar, dichos sensores son del tipo Hall.
Sensor de régimen de entrada al cambio
El sensor de régimen de entrada al cambio va conectado a la carcasa de la caja de cambios. Este sensor, se encarga de explorar electrónicamente la parte exterior del embrague dual y detecta de esa manera el régimen de giro que está entrando al cambio. El régimen de entrada a la caja es el mismo que el régimen del motor, ya que están unidos entre si por medio de los embragues. Este embrague es del tipo Hall. En la carcasa de este sensor se encuentra otro sensor y ambos envían la información a la unidad Mecatronic.
Aplicación de las señales
Las señales que la Mecatronic recibe del sensor de entrada de régimen de giro al cambio, las utiliza para saber el patinaje de los discos de embrague K1 y K2. Sabiendo el patinaje de los discos, la Mecatronic podrá gobernar de manera más exacta la apertura y cierre de los embragues. En caso de que la Mecatronic no reciba señal de estos sensores, utilizara la señal enviada por el captador de régimen del motor.
62
