BMW Valvetronic
38
BMW Service Aftersales Training - Información de producto VALVETRONIC
-
Upload
xaxy-merbuster -
Category
Documents
-
view
380 -
download
47
Transcript of BMW Valvetronic
BMW Service
Aftersales Training -Información de productoVALVETRONIC
Toda la información contenida en la información de producto constituye, junto con el libro detrabajo, una herramienta sólida y fundamental de la literatura de formación del BMW AftersalesTraining.
Las modificaciones y los suplementos de los datos técnicos deben tomarse de la informaciónactualizada correspondiente de BMW Service.
Actualización de la información: octubre de 2005
© 2005 BMW AGMünchen, Germany. Solo está permitida la reproducción, total o parcial, con laautorización por escrito deBMW AG, München.VS-12 Aftersales Training
Información de productoVALVETRONIC
Incremento de la dinámica de motor
Incremento del rendimiento
Perfeccionamiento de los valores deemisión de gases de escape
Indicaciones sobre esta información de producto
Símbolos utilizados
Para facilitar la comprensión y destacar la información importante, en lapresente documentación de producto se utilizan los siguientes símbolos:
3 Contiene información que permite transmitir mejor un concepto enrelación con los sistemas descritos y su funcionamiento.
1 Identifica el final de una indicación.
Actualidad de la información de producto
Debido al constante desarrollo en el diseño y el equipamiento de losvehículos de BMW, es posible que se presenten diferencias entre estadocumentación y los vehículos disponibles en el seminario.
En la publicación solo se han documentado vehículos con volante a laizquierda. En los vehículos con volante a la derecha algunos elementos demando se colocan de un modo diferente al que se muestra en estainformación de producto.
Fuentes de información adicionales
Encontrará más información sobre cada tema en los siguientesdocumentos:
- Manual de instrucciones
- Sistema de Diagnóstico BMW
- Documentación de los sistemas de taller
- Técnica del Servicio Posventa BMW SBT.
ÍndiceVALVETRONIC
Objetivos 1
Información de producto y documentación deconsulta para la práctica 1
Modelos 3
Accionamiento de válvulas totalmentevariable 3
Introducción 5
Control de carga mediante el accionamientode válvulas 5
Componentes del sistema 9
Estructura 9Mecanismo 13Sistema eléctrico 21
Indicaciones para elmantenimiento 23
Control de carga mediante el accionamientode válvulas 23Estructura 24Mecanismo 25Sistema eléctrico 26
Resumen 27
Cuestiones a recordar. 27
Preguntas de test 29
Catálogo de preguntas 29Respuestas al catálogo de preguntas 30
3
ObjetivosVALVETRONIC
Información de producto y documentación de consulta parala práctica
Cuestiones generalesEsta información de producto debeproporcionarle información sobre el montaje yfuncionamiento del VALVETRONIC en losvehículos BMW.
La información de producto está diseñadacomo documentación de consulta y completael contenido del seminario prefijado por BMWAftersales Training. Esta información esapropiada también para el estudio individual.
Para la preparación de la formación técnica,esta información ofrece una visión sobre el
VALVETRONIC de los modelos actuales deBMW. Junto con los ejercicios prácticos de laformación, la información de producto debeformar a los participantes para llevar a cabotrabajos de servicio en el VALVETRONIC delos modelos de BMW.
Los conocimientos técnicos y prácticos de losmodelos actuales de BMW facilitan lacompresión de los sistemas aquí presentadosy de sus funciones.
Programas SIP disponibles• Motor N42
• Motor N52
• Motor N62
• Motor N73
No olvide estudiar con detenimientoel SIP (Programa de instrucción einformación) sobre este tema.Los conocimientos básicosproporcionan seguridad en la teoríay en la práctica.
1
3
2
4
ModelosVALVETRONIC
Accionamiento de válvulas totalmente variable
Vista general en forma de tabla
BMW utiliza la tecnologíaVALVETRONIC desde 2001. Desdeentonces casi todos los motores degasolina BMW presentan un sistemaVALVETRONIC.
Mo
tor
Var
ian
te V
TC
Car
rera
de
vál
vula
de
ad
mis
ión
mm
Car
rera
de
vál
vula
de
esc
ape
mm
Sis
tem
a d
e c
on
tro
l de
l mo
tor
Án
gu
lo d
e a
pe
rtu
ra°c
igü
eñ
alad
mis
ión
/esc
ape
De
cala
je d
e a
dm
isió
n°c
igü
eñ
al
De
cala
je d
e e
scap
e°c
igü
eñ
al
Intr
od
ucc
ión
en
la s
eri
e
Po
ten
cia
en
CV
/kW
po
r r.
p.m
.
N42B18 X1 0,3 -9,7
9,7 ME9.2 258°/250° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
12/2001
115/855500
N42B20 X1 0,3 -9,7
9,7 ME9.2 258°/250° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
09/2001
143/1056000
N46B18 X2 0,3 -9,7
9,7 MEV9.2 250°/258° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
03/2004
116/855500
N46B20 X2 0,3 -9,7
9,7 MEV9.2 250°/258° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
03/2004
143/1056000
N46B20UL X2 0,3 -9,7
9,7 MEV9.2 250°/247° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
12/2004
129/955750
N46B20OL X2 0,3 -9,7
9,7 MEV9.2 250°/258° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
09/2004
150/1106200
N52B25UL X3 0,18- 9,5
9,7 MSV70 255°/263° 55°hasta125°
-60°hasta-115°
03/2005
/1305800
N52B25OL X3 0,18- 9,5
9,7 MSV70 255°/263° 55°hasta125°
-60°hasta-115°
03/2005
218/1606500
N52B30UL X3 0,18- 9,9
9,7 MSV70 255°/263° 50°hasta120°
-60°hasta-115°
03/2005
218/1606500
N52B30OL X3 0,18- 9,9
9,7 MSV70 255°/263° 50°hasta120°
-60°hasta-115°
09/2004
258/1906600
N62B36 X1 0,3 -9,85
9,7 ME9.2 282°/254° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
11/2001
272/2006200
3
4
N62B44 X1 0,3 -9,85
9,7 ME9.2 282°/254° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
11/2001
333/2456100
N62B44(X5)
X1 0,3 -9,85
9,7 ME9.2.1 282°/254° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
09/2003
320/2356100
N62B48(X5)
X1 0,3 -9,85
9,7 ME9.2.2 282°/254° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
04/2004
360/2656200
N62B40TU X1 0,3 -9,85
9,7 ME9.2.2 282°/254° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
03/2005
306/2256300
N62B48TU X1 0,3 -9,85
9,7 ME9.2.2 282°/254° 60°hasta120°
-60°hasta-120°
03/2005
367/2706200
N73B60 X1 0,3 -9,85
9,7 2xMED9.2.1
282°/254° 60°hasta120°
-63°hasta-126°
01/2003
435/3276000
X1 = con dispositivo de mando VALVETRONIC; X2 = VALVETRONIC integrado en DME; X3 = VALVETRONIC II;
Mo
tor
Var
ian
te V
TC
Car
rera
de
vál
vula
de
ad
mis
ión
mm
Car
rera
de
vál
vula
de
esc
ape
mm
Sis
tem
a d
e c
on
tro
l de
l mo
tor
Án
gu
lo d
e a
pe
rtu
ra°c
igü
eñ
alad
mis
ión
/esc
ape
De
cala
je d
e a
dm
isió
n°c
igü
eñ
al
De
cala
je d
e e
scap
e°c
igü
eñ
al
Intr
od
ucc
ión
en
la s
eri
e
Po
ten
cia
en
CV
/kW
po
r r.
p.m
.
4
5
IntroducciónVALVETRONIC
Control de carga mediante el accionamiento de válvulas
Incremento del rendimiento del motorPuntos de partida
Fundamentalmente se ofrecen tresposibilidades para aumentar el rendimientodel motor y por consiguiente reducir elconsumo de combustible:
• Incremento del rendimiento del proceso
• Descenso de las pérdidas mecánicas
• Descenso de las pérdidas en el cambio decarga
Incremento del rendimiento del proceso
Para incrementar el rendimiento del procesohay tres posibilidades:
• Optimización de la combustión
Los criterios esenciales son el centro degravedad de la combustión y la duración dela combustión. Con ayuda de los sistemasactuales de control del motor para cadapunto de trabajo se ajusta el punto óptimode encendido e inyección. Unaoptimización adicional aporta tan sólomejoras insignificantes.
• Relación variable de compresión
La relación máxima de compresiónadmitida se determina por el límite deresistencia a la detonación a plena carga. Elpotencial realizable se estimula con laaplicación de sensores de picado. Larelación de compresión podría aumentarsehacia cargas bajas. Por el momento no haya la vista una solución aceptable bajo larelación ganancias/costos.
• Funcionamiento pobre
En una relación carburante/aire λ > 1disminuye el consumo de combustible.Para λ = 1,6 en aprox. 5 - 8 %. Paramantener los valores límite de emisiónválidos en todo el mundo se necesita uncombustible sin azufre. Con el contenido deazufre en el combustible se "intoxica" elcatalizador NOx. Por consiguiente elfuncionamiento del catalizador disminuyemucho. Por el momento no es previsibleuna disponibilidad con cobertura mundialde combustible sin azufre.
Descenso de las pérdidas mecánicas
Las pérdidas mecánicas derivanprincipalmente de factores relacionados conel número de revoluciones y sólo en escasamedida de la carga. Una disminución de lapérdida de fricción tan sólo es posible dentrodel marco de optimizaciones de granprecisión. Las medidas como pasar derozamiento de deslizamiento a rozamiento derodadura en el accionamiento de válvulas yaceites de motor mejores ya se hanefectuado. Desde el punto de vista actual nose pueden llevar a cabo medidas adicionalesde un modo conveniente.
Descenso de las pérdidas en el cambiode carga
La potencia suministrada al cigüeñal (parmotor) se regula mediante la estrangulacióndel aire de aspiración por medio de una válvulade admisión. Por consiguiente en el canal deaspiración se genera según el punto de cargaun vacío más o menos elevado. La generaciónde este vacío es la causa por la que aumentafuertemente la proporción de trabajo decambio de carga para cargas bajas. Aspirandoa presión ambiente y realizando un control decarga sin estrangulación es posible reducirdrásticamente las pérdidas del cambio decarga. De este modo desciendeconsiderablemente el consumo. Para realizarcontroles de carga sin estrangulación hay todauna serie de posibilidades. Pero sólo sepueden llevar a la práctica dos de ellas:
• La proporción de combustible necesariapara el estado de carga deseado se regulacon el llenado de cilindro completo (λ > 1).El motor está en funcionamiento de mezclapobre. Esto puede realizarse mediante lainyección directa de gasolina. Elinconveniente en este caso es la falta dedisponibilidad en todas partes decombustible sin azufre.
• Mediante una solución apropiada en eldiseño puede ajustarse la cantidad demezcla deseada según sean lasnecesidades y sin generar pérdidas. Es desuponer que esta tarea le corresponde alaccionamiento de válvulas. Se necesita unaccionamiento de válvulas completamentevariable con el objetivo de poder elegir conlibertad el momento de cierre de la admisión.
El VALVETRONIC es el primercontrol de válvulas completamentevariable del mercado. ElVALVETRONIC consta siempre delcontrol variable de la carrera de laválvula de aspiración y de la VANOSdoble. Con el VALVETRONICpueden reducirse las pérdidas en eltrabajo de cambio de carga. Elahorro promedio en comparacióncon un motor convencional es deaprox. 10 %.
5
5
Control de carga sin estrangulación
En el gráfico de la izquierda se representa elprocedimiento habitual con una pérdida algomayor. En el gráfico de la derecha puede verseuna sensible reducción de la pérdida. Lasuperficie superior representa la potenciaganada en el proceso de combustión delmotor de gasolina. La superficie inferiormuestra la pérdida de este proceso.
La superficie de pérdida puede equipararsecon el trabajo de cambio de carga. Esteconsiste en la energía que debe utilizarse paraexpulsar los gases de escape del cilindro y, acontinuación, volver a aspirar gas fresco haciael interior del cilindro. La aspiración de gasfresco en un motor con control por válvula deadmisión se realiza, salvo en la posición depleno gas, siempre contra la resistencia queopone la válvula de admisión a los gases quefluyen hacia el interior. En el proceso de
aspiración del motor con VALVETRONIC, laválvula de admisión está casi siemprecompletamente abierta. El control de la cargatiene lugar mediante el momento de cierre dela válvula de aspiración.
A diferencia del motor anterior, que secontrola mediante una válvula de admisión, enel sistema de aspiración no se produce vacío.Es decir, se elimina el gasto de energía para lageneración de vacío en todo el sistema deaspiración. La mejora del rendimiento seconsigue debido a una menor pérdida depotencia en el proceso de aspiración. En elcilindro se genera un vacío después de cerrarla válvula de aspiración. El trabajo necesariopara ello se reconduce de nuevo después desobrepasar el punto muerto inferior del pistón.
1 - Motor con control mediante válvula de estrangulación 2 - Motor con VALVETRONIC
Índice Explicación Índice Explicación
OT Punto muerto superior 4 Salida abierta
UT Punto muerto inferior 5 Punto de encendido
1 Entrada abierta A Ganancia de trabajo
2 Salida cerrada B Pérdida de trabajo
3 Entrada cerrada P Presión
6
5
3 Para la purga de aire del cárter delcigüeñal es precisa una depresión mínima enel sistema de aspiración. Para esto se ajustaligeramente la válvula de admisión. 1
VALVETRONIC
El VALVETRONIC es el primer mando deválvulas totalmente variable del mercado.Antes de la primera concesión de patente el19.08.1993 hasta su introducción por primeravez en una serie en el año 2001 transcurrierontan solo 9 años.
El VALVETRONIC ahorra un combustiblesemejante al de un motor de gasolina coninyección directa. No presenta las desventajasdel tratamiento ulterior de emisiones que tieneun motor de gasolina con inyección directa.
Definición
3 El VALVETRONIC consta de un controltotalmente variable de la carrera de la válvula ydel control variable del árbol de levas (VANOSdoble), por lo que se puede seleccionar conlibertad el momento de cierre de la válvula deaspiración.
El control de la carrera de la válvula tiene lugarsólo en el lado de admisión, el control del árbolde levas en el lado de admisión y de escape.
Sólo es posible controlar la carga sinestrangulación cuando:
• la carrera de la válvula de aspiración,
• y el reajuste del árbol de levas de admisióny de escape pueden ser controlados deforma variable.
Resultado:
=> La duración de apertura de la válvula deaspiración se puede elegir con libertad. 1
7
5
8
6
Componentes del sistemaVALVETRONIC
Estructura
Control de la carrera de válvula totalmente variable
El VALVETRONIC asume enmuchas partes la función de laválvula de admisión. Para que estosea posible es necesario que hayaun control completamente variablede la carrera de la válvula. El controlcompletamente variable de lacarrera de la válvula se hace posiblemediante componentes adicionalesen el accionamiento de válvulas. Aello se añade en primer lugar elservomotor, el eje de excéntrica, lapalanca intermedia y el muelle detorsión.
1 - Culata del motor N42
Índice Explicación Índice Explicación
1 Servomotor 10 Compensación hidráulica del juegode válvulas (HVA)
2 Resorte de torsión 11 Muelle de válvula
3 Eje helicoidal 12 Válvula de aspiración
4 Rueda helicoidal 13 Válvula de escape
5 Eje excéntrico 14 Muelle de válvula
6 Palanca intermedia 15 HVA
7 Árbol de levas de admisión 16 Palanca de arrastre de rodillos
8 Rampa 17 Árbol de levas de escape
9 Palanca de arrastre de rodillos
9
6
2 - VALVETRONIC II
10
6
El servomotor (1) está colocado sobre el árbolde levas. El servomotor sirve para regular el ejede excéntrica (14). El eje helicoidal (2) delservomotor se acopla en la rueda helicoidalcolocada en el eje excéntrico (15). El ejeexcéntrico no debe bloquearse tras el ajustede un modo especial ya que el engranajehelicoidal tiene un frenado automáticosuficiente.
Mediante el giro del eje de excéntrica sedesplaza la palanca intermedia (13) delalojamiento (4) en dirección al árbol de levasde admisión (5). Pero como la palancaintermedia también está en contacto con elárbol de levas de admisión, cambia la posiciónde la palanca de arrastre de rodillos (12)respecto a la palanca intermedia. La rampa (6)de la palanca intermedia se desplaza endirección al árbol de levas de escape (16).
Debido al giro del árbol de levas y almovimiento de la leva hacia la palancaintermedia, entra en acción la rampa que hayen la palanca intermedia. La rampa mueve conmás fuerza hacia abajo la palanca de arrastrede rodillos y por consiguiente la válvula deaspiración (8). Así se abre más la válvula deaspiración.
La palanca intermedia (13) modifica la relaciónde desmultiplicación entre el árbol de levas (5)y la palanca de arrastre de rodillos (12). En laposición de pleno gas la carrera de la válvula yla duración de apertura son máximas. En laposición de ralentí la carrera de la válvula y laduración de apertura son mínimas.
3 Puesto que la carrera de la válvula a ralentíes muy corta, debe garantizarse unadistribución uniforme del contenido delcilindro. Todas las válvulas deben abrirse conla misma alzada.
Por este motivo, la palanca de arrastre derodillos y la palanca intermediacorrespondiente deben estar clasificadas. Con
un número característico indicado, loscomponentes pueden diferenciarse unos deotros en las clasificaciones. En cada cilindrosiempre están montadas las mismas clases.La asignación de la palanca de arrastre derodillos y la palanca intermedia en fábricagarantiza que los cilindros se llenen de formahomogénea incluso en la carrera mínima. 1
Para poder clasificar los componentes, éstosse miden con exactitud. En función de losresultados de la medición, se asigna una claseal componente y se añade a la clasificación.De esta forma se posibilita que las toleranciasde las curvas de trabajo de todas las palancasintermedias de un motor se encuentrendentro de los 7 µm. Es decir, la suma de todaslas tolerancias de los componentes delaccionamiento de válvulas en estado demontaje está dentro de los 0,02 mm.
En la palanca de arrastre de rodillos se mide ladistancia del punto de giro del elemento decompensación hidráulico del juego de válvulasHVA hasta el centro del rodillo. En la palancaintermedia se mide la rampa.
Clases de palanca de arrastre de rodillos ypalanca intermedia:
Durante la fabricación se miden las variacionesde la distribución uniforme de la carrera deválvula. Para ello se aplican dosprocedimientos diferentes. En motores en V
Índice Explicación Índice Explicación
1 Servomotor 9 Válvula de escape
2 Eje helicoidal 10 Palanca de arrastre de rodillos
3 Resorte de torsión 11 HVA
4 Alojamiento 12 Palanca de arrastre de rodillos
5 Árbol de levas de admisión 13 Palanca intermedia
6 Rampa 14 Eje excéntrico
7 HVA 15 Rueda helicoidal
8 Válvula de aspiración 16 Árbol de levas de escape
Motor Clases depalanca dearrastre derodillos
Clases depalancaintermedia
N42 4 4
N46 4 5
N52 5 6
N62 4 5
N62TU 4 5
N73 3 5
11
6
se mide directamente la carrera de válvula. Enlos motores en línea se determina en frío elcaudal del aire en todos los cilindros conayuda del medidor de volumen de aire depelícula térmica y se compara. En ambosprocedimientos se calcula el valor medio paratodos los cilindros así como la variaciónmáxima del valor medio. Si se sobrepasa unvalor umbral determinado, se rectifica. En casode que fuera necesario se monta un paradecuado de palancas de arrastre de rodillosy/o un par de palancas intermedias con otraclasificación y de esta forma se lleva la carrerade válvula hacia la banda adecuada detolerancia. Este par de palancas de arrastre de
rodillo y/o el par de palancas intermediaspueden diferir entonces del resto de palancasde arrastre de rodillos y/o palancasintermedias de la clasificación.
3 Al desarmar el accionamiento de válvulasdebe tenerse en cuenta que todas las piezasdeben volver a colocarse en la mismaposición. Si no se tiene en cuenta estaobservación, podrían producirsedistribuciones no uniformes del llenado de loscilindros. La consecuencia de una distribuciónno uniforme es una marcha excéntrica delmotor. 1
3 - Carrera mínima del motor N52 4 - Carrera máxima del motor N52
12
6
Mecanismo
VALVETRONIC I
Funcionamiento
El VALVETRONIC I consta de una palancaintermedia que está equipada con un cojinetede deslizamiento para los árboles deexcéntrica. La carrera de la válvula está entre0,3 mm y 9,7 mm.
El siguiente diagrama muestra el campo deregulación del VALVETRONIC. En el lado deadmisión puede verse el campo de regulaciónde la carrera completamente variable de laválvula (B) y el campo de regulación VANOS(A). La regulación de carrera de válvula mínimaa carrera de válvula máxima se realiza en300 ms. El eje de excéntrica gira para ello170 °.
La carrera de válvula por sí sola no permite uncontrol de carga sin estrangulación. Para elloes necesaria su combinación con la VANOSmediante la que se regula el momento decierre de la válvula.
Con el VALVETRONIC I en el motorN42 se aplicó por primera vez enserie el accionamiento de válvulascompletamente variable. Laspérdidas de cambio de carga sereducen claramente en el margen decarga inferior. Hacia la plena cargadisminuyen de forma continua lasventajas. La carrera de la válvula deaspiración se ha podido reducirhasta 0,18 mm, la carrera máxima seha ampliado a 9,9 mm. Elcomportamiento en el arranque enfrío ha mejorado con elVALVETRONIC.
5 - Carrera mínima del motor N42
13
6
6 - VALVETRONIC es el producto de los efectos combinados del campo de regulación de VANOS y el mecanismo de válvulas totalmente variable
Índice Explicación Índice Explicación
OT Punto muerto superior 4 Salida abierta
UT Punto muerto inferior 5 Punto de encendido
1 Entrada abierta A Campo de regulación de VANOS
2 Salida cerrada B Campo de regulación de la carrera deválvula
3 Entrada cerrada P Presión
14
6
Mediante el VALVETRONIC se controla laválvula de aspiración (carrera de válvula ymomento de cierre de la válvula) de tal formaque en el momento "cierre de la válvula deaspiración" la mezcla deseada se encuentraen la cámara de combustión. La siguienteexpansión y la subsiguiente compresión delvolumen del cilindro cerrado se realiza casi sinpérdidas.
La ventaja del cambio de carga que se asociaa ello disminuye continuamente de formanatural hacia la plena carga. En caso de plenacarga la ventaja del cambio de carga es cero.Para cargas pequeñas es necesario un tiempode apertura muy reducido, que sólo es posiblemediante una reducción sobreproporcional dela carrera de válvula. De este modo la secciónde apertura de la válvula se ha reducido de talmanera que aparentemente aparece unefecto de estrangulación dañino. Pero seaprecia que la velocidad de admisión en laranura de la válvula aumenta aprox. 50 m/ssobre 300 m/s y que el flujo circula alrededorde toda la válvula uniformemente. Este efectofavorece el proceso de formación de la mezclade forma óptima.
El siguiente gráfico muestra el flujo de lamezcla hacia el interior para 1 mm de carrerade válvula.
El siguiente gráfico muestra la distribución delcombustible para una carrera completa de laválvula en un motor con estrangulaciónconvencional. La distribución no homogéneadel combustible con gotas relativamentegrandes termina con una combustión noóptima en ralentí.
En el siguiente gráfico puede verse laformación de la mezcla para igual carga perocon VALVETRONIC y por ello con una carrerade válvula de 1 mm. El estado de la mezcla esconsiderablemente más homogéneo. Debidoal flujo uniforme alrededor de la válvula conuna carrera corta, la mezcla se distribuyemucho mejor en la cámara de combustión.Debido a la elevada velocidad de flujo hacia elinterior y a la gran diferencia de presión en laranura de la válvula el tamaño de las gotitas sereduce. De ese modo el resultado es una muybuena formación de la mezcla y con ello unamenor fluctuación de la potencia suministradaasí como emisiones más reducidas de HC yNOx.
7 - Flujo hacia el interior en la ranura de la válvula
8 - Distribución del combustible con una carrera completa de la válvula
9 - Distribución del combustible con una carrera pequeña de la válvula
15
6
Además de estas ventajas, el proceso de laformación de la mezcla es tan estable queincluso aunque se registren las más bajastemperaturas permite la realización de unarranque en frío con la mitad de la cantidad decombustible que necesita un motor concontrol de estrangulación.
3 La supresión de la estrangulación puedeapreciarse especialmente para cargasreducidas. El consumo de combustibledisminuye hasta un 20 %. A medida queaumenta la carga se reduce el potencial de
ahorro. Como media se produce un ahorro deaprox. el 10 % para el funcionamiento con unarelación estequiométrica de combustible-aire(λ = 1). A plena carga el VALVETRONICofrece ninguna ventaja, ya que a plena carga lacarrera de la válvula es la máxima y para unmotor de convencional la válvula de mariposase abre completamente. 1
El siguiente gráfico muestra una reducción delconsumo en comparación con el control decarga convencional. Se representa la carga enkJ/dm3 para régimen en r.p.m.
La respuesta del motor mejora debido alcontrol de carga que tiene lugar directamenteen el cilindro. A diferencia de lo que ocurre conel control de válvula de mariposa, no tienenque llenarse primero el colector de aire deaspiración y los colectores de admisión, sinoque el VALVETRONIC actúa sin más retardodirectamente sobre el llenado del cilindro.
10 - Diagrama característicodel consumo decombustible
Índice Explicación Índice Explicación
1 Carga 2 Número de revoluciones
11 - Comportamiento de respuesta del motor VALVETRONIC
Índice Explicación
1 Par (en %)
2 Motor con VALVETRONIC
3 Motor con estrangulación
16
6
El muelle de torsión (3) está en contacto conel alojamiento del muelle de torsión del eje deexcéntrica (4) y ejerce mediante éste unafuerza de palanca sobre el eje de excéntrica.Este muelle de torsión se denomina muellecompensador de momento y equilibra el pardiferente del eje de excéntrica en laregulación. El muelle de torsión (3) se suprimeya que las investigaciones han mostrado queno tiene ninguna influencia sobre la resistenciaa la fatiga del servomotor.
12 - Culata del motor N42
Índice Explicación Índice Explicación
1 Árbol de levas 6 Árbol de levas
2 Servomotor 7 Eje excéntrico
3 Resorte de torsión 8 Resorte de torsión
4 Alojamiento del muelle de torsión delárbol de levas
9 Sensor del árbol de excéntrica
5 Eje helicoidal
17
6
Particularidades del motor V8
Una particularidad del motor V8 es el controlde carga con dos bancos de cilindrosindependientes mecánicamente y unanecesidad de aire de los cilindros a ralentímucho menor en comparación con el motorde 4 cilindros.
La menor necesidad de aire y tolerancias de lamecánica hacen necesario que se equilibrenlas cantidades de aire aspirado de ambosbancos de cilindros.
Puesto que sólo hay montado un medidor demasa de aire, éste no puede utilizarse para elequilibrado.
Por este motivo se ha desarrollado un nuevoprocedimiento para equilibrar los bancos decilindros. El sistema de control del motorcalcula a partir de los valores de estabilidad demarcha de la detección de fallos de encendidoun valor medio de estabilidad de marcha paracada banco de cilindros. Los valoresestabilidad de marcha en el cilindro de ladetección de fallos de encendido son unamedida para el suministro de par de cada unode los cilindros.
Si los valores medios de estabilidad de marchade los bancos de cilindros se desvían en unvalor definido unos de otros, la masa de airedel banco de cilindros aumenta con el mínimo
suministro de par, hasta que queda por debajodel valor umbral.
Para mejoras adicionales de la estabilidad demarcha se analiza la duración de inyección porbanco de cilindros. Para una regulación λactiva, para el mismo llenado de cilindros laduración de inyección de los bancos decilindros debería ser idéntica. Si se percibeuna diferencia entonces la masa de aire delbanco de cilindros con menor llenado seelevará hasta que la duración de inyección deambos bancos de cilindros sea igual.
Con estas funcionalidades es posiblecompensar zonas problemáticas en el ladomécanico, mantener el consumo en suslímites y conseguir una marcha óptima delmotor.
Particularidades del motor V12
Con el motor V12 se acopla la inyeccióndirecta de gasolina con el VALVETRONIC. ElVALVETRONIC asume el control de la cargaparcial sin estrangulación y con una reduccióndel consumo. Como el motor V12 funcionapor mezcla homogénea (λ = 1) es posible suempleo universal sin tener en consideraciónlas calidades disponibles de combustible.
18
6
VALVETRONIC II
Funcionamiento
En relación con el principio del control de lacarga, el VALVETRONIC II se correspondecon el VALVETRONIC I introducida con elN42.
La optimización del sistema se producemediante una modificación del accionamientode válvulas, cambios en el servomotor y laadaptación de la gama de regulación de lasunidades VANOS.
Las principales diferencias son las siguientes:
• En la palanca intermedia, el cojinete dedeslizamiento del eje excéntrico se hasustituido por un cojinete de rodillos. Estoreduce la fricción en el mecanismo deválvulas.
• La guía de la palanca intermedia es másprecisa. Aún es preciso un muelle para laguía y la fijación de la palanca.
• La masa movida del mecanismo de válvulasse ha reducido en un 13 %.
• El ámbito de carrera de la válvula deaspiración se ha mejorado. La carreramáxima se ha incrementado hasta 9,9 mmpero, sobre todo, la carrera mínima se hareducido hasta 0,18 mm.
El resultado global se basa también en unamejora del dinamismo del colector deadmisión y los gases de escape.
Los resultados del desarrollo posterior son:
• Incremento del dinamismo del motor
• Incremento de la eficiencia del motor
• Mejora de los valores de emisión de gasesde escape
Con estos resultados se ponen de relieve laspropiedades típicas del motor BMW:
• El régimen máximo aumenta a 7.000 r.p.m.
• La potencia específica se eleva a 63,4 kW/l
• El par motor específico es de aprox.100 Nm/l
• Un mejor comportamiento de respuestadebido al notable incremento de laaceleración de las válvulas y la optimizacióndel rozamiento de las piezas de transmisión
• Se reducen las emisiones de CO2 de másdel 10 % sobre su predecesor en NEFZ(nuevo ciclo de conducción europeo)
• Se satisfacen los valores de gases deescape más estrictos del mundo
Topes finales del eje de excéntrica
Para carreras de válvula mínimas el tope deleje de excéntrica (1) toca el tope de la culata(2) que está atornillado en la culata. La carreramínima de válvula se limita asímecánicamente.
13 - Eje de excéntrica en el tope mínimo
Índice Explicación
1 Tope del eje de excéntrica
2 Tope de la culata
19
6
La carrera máxima de la válvula también selimita con un tope mecánico como se muestravisiblemente en el siguiente gráfico.
3 Para la detección de los topes mecánicospuede introducirse una rutina apropiada entreambos topes. El eje excéntrico se ajusta entrela carrera mínima y la máxima. La rutina detope solo se lleva a cabo cuando la electrónicadel motor detecta valores no plausibles en elarranque del motor. La rutina de topestambién puede activarla el sistema dediagnóstico. 1
Ajuste en fase (phasing)
La válvula totalmente variable, elVALVETRONIC II, permite llevar a cabo unaregulación rápida y precisa del par.
En el ámbito inferior de la carrera de la válvulaexiste la posibilidad de adaptación apoyada enel denominado ajuste en fase. Las válvulas deaspiración de un cilindro se abren de formasincronizada hasta una carrera de 0,2 mm. Apartir de esta carrera, la válvula 1 comienza aadelantarse. La válvula 2 se abre con unpequeño retraso un poco más tarde y alcanzade nuevo a la válvula 1 en una carrera de aprox.6 mm. A partir de este punto, vuelve a abrirsede forma sincronizada. El ajuste en fase es
posible debido a un diseño distinto de ambasexcéntricas del eje de excéntrica de uncilindro.
Este comportamiento de apertura favorece elflujo de gases hacia el cilindro. Gracias a que lasección transversal de apertura de las válvulasde aspiración se mantiene pequeña, con unvolumen aspirado que se mantiene igual lavelocidad de flojo es sensiblemente mayor.Dicha velocidad se utiliza junto con lageometría de la parte superior de la cámara decombustión para mejorar la calidad de lamezcla aspirada.
14 - Eje de excéntrica en el tope máximo
15 - Recorrido de la carrera de la válvula de aspiración
Índice Explicación
1 Carrera de válvula (en mm)
2 Carrera de válvula máxima a plenacarga
3 Carga (en %)
4 Válvula de aspiración 2
5 Válvula de aspiración 1
6 Carrera de válvula mínima a ralentí
20
6
Sistema eléctrico
Dispositivo de mando de la carrera de válvulaEl control de la carrera de la válvula lo realiza elsistema de control del motor y en las primerageneración del VALVETRONIC un dispositivode mando adicional de la carrera de la válvula.
La tarea del dispositivo de mando de la carrerade la válvula es el accionamiento del motoreléctrico para la regulación del eje deexcéntrica según las especificaciones deldispositivo de mando de control del motor.
Para conseguir la dinámica deseada, seprecisan intensidades de corriente muyelevadas. Por este motivo en los motoresVALVETRONIC se realiza una adaptación deldispositivo de mando encargado delfuncionamiento de la luz para evitar una"fluctuación" de la iluminación interior yexterior.
ServomotorLa regulación del eje de excéntrica se lleva acabo mediante un motor de corriente continuacon colector. Con una inversión de la direcciónde giro y la duración del accionamiento
sincronizado se regula adecuadamente el ejede excéntrica. En la regulación máxima elservomotor puede conseguir hasta 40 A decorriente.
Sensor del árbol de excéntrica
El sensor del eje de excéntrica registra elángulo de giro del eje de excéntrica y por lotanto suministra la magnitud efectiva para laregulación.
La posición del eje de excéntrica se transmitea través del sensor del eje de excéntrica (3) aldispositivo de mando de la carrera de la válvulao bien a la electrónica digital del motor.Registra un margen de ángulo de 180 °.
El sensor del eje de excéntrica trabaja según elprincipio de magnetorresistencia: Unconductor ferromagnético modifica suresistencia cuando el campo magnéticoadjunto cambia su posición. Para ello secoloca una rueda imantada sobre el ejeexcéntrico (1) que contenga un imánpermanente. Al girar el eje, las líneas de fuerzamagnética de este imán cortan el materialconductor magnético del sensor. El deldispositivo de mando del motor convierte lamodificación de resistencia resultante en unacarrera de válvula.
3 La rueda imantada debe fijarse con untornillo de fijación no magnético (2) al eje deexcéntrica ya que, de lo contrario, el sensor nofunciona. 1
Se han necesitado componenteselectrónicos nuevos para posibilitarel funcionamiento VALVETRONIC.A estos componentes nuevospertenecen el dispositivo de mandode la carrera de la válvula, que se haintegrado en el sistema de controldel motor del VALVETRONIC II, elservomotor y el sensor del eje deexcéntrica. La válvula de admisiónasume nuevas tareas y se utiliza encaso de emergencia cuando falla elVALVETRONIC.
16 - Sensor del eje de excéntrica y rueda imantada en el eje de excéntrica
Índice Explicación
1 Rueda imantada
2 Tornillo de fijación
3 Sensor del árbol de excéntrica
21
6
Dispositivo de mando del motorEl sistema de control del motor contiene uncampo de características para el control de lacarrera de la válvula. La información principalpara la carrera necesaria de la válvula es lademanda de carga del conductor mediante elpedal acelerador. A partir de los datos deentrada se determina el llenado nominal delcilindro.
El llenado nominal se convierte en una carrerade válvula y dominio del tiempo de control. Apartir de estos factores se infiere el momentode cierre de la válvula de aspiración.
La cantidad de gas residual necesario para unacombustión óptima se regula sola mediante la
regulación del árbol de levas de escape(VANOS de escape), ya que falta un vacío derecirculación en el colector de admisión.
El equilibrado del VANOS se realiza medianteel sistema de control del motor. El equilibradode la carrera de válvula en el caso delVALVETRONIC II también se realiza medianteel sistema de control del motor.
En el VALVETRONIC I la especificación de lacarrera se envía mediante la interfaz de busCAN al dispositivo de mando de la carrera deválvula y se regula con ayuda del sensor deleje de excéntrica y del servomotor.
Válvula de admisiónLos motores VALVETRONIC tambiénnecesitan una válvula de admisión para
• la purga de aire del depósito,
• la purga de aire del cárter del cigüeñal,
• el funcionamiento en caso de emergencia,
• el calentamiento del catalizador.
3 Con ayuda de la válvula de admisión seregula un vacío menor del colector deadmisión de aprox. 50 mbar. Este vacío senecesita para asegurar la purga de aire deldepósito y la purga de aire del cárter delcigüeñal. Como referencia se utiliza un sensorde presión en el sistema de aspiración.
En caso de error en el VALVETRONIC seregula la carrera de válvula al máximo posible y
la válvula de admisión asume el control decarga.
La regulación del ralentí la realiza el sistema decontrol del motor controlado por diagramascaracterísticos. En función de los diagramascaracterísticos puede realizarse la regulacióndel ralentí durante el arranque mediante laválvula de admisión. En caso de que el motoresté a temperatura de régimen se conmuta afuncionamiento sin estrangulamiento despuésde aprox. 60 s (válvula de admisióncompletamente abierta). Sin embargo encondiciones meteorológicas frías se arrancacon la válvula de admisión completamenteabierta, ya que esto repercute positivamenteen el comportamiento de arranque. 1
22
7
Indicaciones para el mantenimientoVALVETRONIC
Control de carga mediante el accionamiento de válvulas
Control de carga sin estrangulación3 Para la purga de aire del cárter delcigüeñal es precisa una depresión mínima enel sistema de aspiración. Para esto se ajustaligeramente la válvula de admisión. 1
Definición
3 El VALVETRONIC consta de un controltotalmente variable de la carrera de la válvula ydel control variable del árbol de levas (VANOSdoble), por lo que se puede seleccionar conlibertad el momento de cierre de la válvula deaspiración.
El control de la carrera de la válvula tiene lugarsólo en el lado de admisión, el control del árbolde levas en el lado de admisión y de escape.
Sólo es posible controlar la carga sinestrangulación cuando:
• la carrera de la válvula de aspiración,
• y el reajuste del árbol de levas de admisióny de escape pueden ser controlados deforma variable.
Resultado:
=> La duración de apertura de la válvula deaspiración se puede elegir con libertad. 1
Estas Instrucciones de servicio lasencontrará en la introducción.
23
7
Estructura
Control de la carrera de válvula totalmente variable3 Puesto que la carrera de la válvula a ralentíes muy corta, debe garantizarse unadistribución uniforme del contenido delcilindro. Todas las válvulas deben abrirse conla misma alzada.
Por este motivo, la palanca de arrastre derodillos y la palanca intermediacorrespondiente deben estar clasificadas. Conun número característico indicado loscomponentes pueden diferenciarse unos deotros en las clasificaciones. En cada cilindrosiempre están montadas las mismas clases.La asignación de la palanca de arrastre derodillos y la palanca intermedia en fábricagarantiza que los cilindros se llenan de formahomogénea incluso en la carrera mínima. 1
3 Al desarmar el accionamiento de válvulasdebe tenerse en cuenta que todas las piezasdeben volver a colocarse en la mismaposición. Si no se tiene en cuenta estaobservación, podrían producirsedistribuciones no uniformes del llenado de loscilindros. La consecuencia de una distribuciónno uniforme es una marcha excéntrica delmotor. 1
Estas Instrucciones de servicio lasencontrará en los componentes desistema.
24
7
Mecanismo
VALVETRONIC I
Funcionamiento
3 La supresión de la estrangulación puedeapreciarse especialmente para cargasreducidas. El consumo de combustibledisminuye hasta un 20 %. A medida queaumenta la carga se reduce el potencial deahorro. Como media se produce un ahorro de
aprox. el 10 % para el funcionamiento con unarelación estequiométrica de combustible-aire(λ = 1). A plena carga el VALVETRONIC notiene ventajas, ya que a plena carga la carrerade la válvula es la máxima y para un motor deconvencional la válvula de mariposa se abrecompletamente. 1
VALVETRONIC II
Topes finales del eje de excéntrica
3 Para la detección de los topes mecánicospuede introducirse una rutina apropiada entreambos topes. El eje excéntrico se ajusta entrela carrera mínima y la máxima. La rutina detope solo se lleva a cabo cuando la electrónicadel motor detecta valores no plausibles en elarranque del motor. La rutina de topestambién puede activarla el sistema dediagnóstico. 1
25
7
Sistema eléctrico
Sensor del árbol de excéntrica
3 La rueda imantada debe fijarse con untornillo de fijación no magnético (2) al eje deexcéntrica ya que, de lo contrario, el sensor nofunciona. 1
Válvula de admisión3 Con ayuda de la válvula de admisión seregula un vacío menor del colector deadmisión de aprox. 50 mbar. Este vacío senecesita para asegurar la purga de aire deldepósito y la purga de aire del cárter delcigüeñal. Como referencia se utiliza un sensorde presión en el sistema de aspiración.
En caso de error en el VALVETRONIC seregula la carrera de válvula al máximo posible yla válvula de admisión asume el control decarga.
La regulación del ralentí la realiza el sistema decontrol del motor controlado por diagramascaracterísticos. En función de los diagramascaracterísticos puede realizarse la regulacióndel ralentí durante el arranque mediante laválvula de admisión. En caso de que el motoresté a temperatura de régimen se conmuta afuncionamiento sin estrangulamiento despuésde aprox. 60 s (válvula de admisióncompletamente abierta). Sin embargo encondiciones meteorológicas frías se arrancacon la válvula de admisión completamenteabierta, ya que esto repercute positivamenteen el comportamiento de arranque. 1
1 - Sensor del eje de excéntrica y rueda imantada en el eje de excéntrica
Índice Explicación
1 Rueda imantada
2 Tornillo de fijación
3 Sensor del árbol de excéntrica
26
8
ResumenVALVETRONIC
Cuestiones a recordar.
En las siguientes tablas se resume lainformación más importante sobre el temaFundamentos del motor VALVETRONIC.
La relación pretende transmitir los contenidosde esta información de producto de un modocompacto, permitiendo además una nuevacomprobación de los conocimientos.
Observaciones para el día a día enteoría y práctica.
Modelos
BMW utiliza el VALVETRONIC desde 2001. Desde entonces casitodos los motores de gasolina BMW presentan un sistemaVALVETRONIC.
Introducción
El VALVETRONIC es el primer mando de válvulas totalmente variabledel mercado. El VALVETRONIC consta siempre del control variable dela carrera de la válvula de aspiración y de la VANOS doble. Con elVALVETRONIC pueden reducirse las pérdidas en el trabajo decambio de carga. El ahorro promedio en comparación con un motorconvencional es de aprox. 10 %.
Estructura
El VALVETRONIC asume en muchas partes la función de la válvula deadmisión. Para que esto sea posible es necesario que haya un controlcompletamente variable de la carrera de la válvula. El controlcompletamente variable de la carrera de la válvula se hace posiblemediante componentes adicionales en el accionamiento de válvulas.A ello se añade en primer lugar el servomotor, el eje de excéntrica, lapalanca intermedia y el muelle de torsión.
27
8
Mecanismo
Con el VALVETRONIC I en el motor N42 se aplicó por primera vez enserie el accionamiento de válvulas completamente variable. Laspérdidas de cambio de carga se reducen claramente en el margen decarga inferior. Hacia la plena carga disminuyen de forma continua lasventajas. La carrera de la válvula de aspiración se ha podido reducirhasta 0,18 mm, la carrera máxima se ha ampliado a 9,9 mm. Elcomportamiento en el arranque en frío ha mejorado con elVALVETRONIC.
Sistema eléctrico
Se han necesitado componentes electrónicos nuevos para posibilitarel funcionamiento VALVETRONIC. A estos componentes nuevospertenecen el dispositivo de mando de la carrera de la válvula, que seha integrado en el sistema de control del motor del VALVETRONIC II,el servomotor y el sensor del eje de excéntrica. La válvula de admisiónasume nuevas tareas y se utiliza en caso de emergencia cuando falleel VALVETRONIC.
28
9
Preguntas de testVALVETRONIC
Catálogo de preguntas
En este apartado puede examinar losconocimientos adquiridos.
Se plantean preguntas sobre el temaVALVETRONIC tratado.
1. ¿Qué afirmación es correcta?
4 Con el VALVETRONIC se aumenta el rendimiento del motor mediante el funcionamientocon carga pobre.
4 Con el VALVETRONIC se aumenta el rendimiento del motor reduciendo las pérdidasmecánicas.
4 Con el VALVETRONIC se aumenta el rendimiento del motor disminuyendo las pérdidas decambio de carga.
2. ¿Qué definición es correcta?
4 El VALVETRONIC es el control completamente variable de la carrera de la válvula.
4 El VALVETRONIC consta del control completamente variable de la carrera de la válvula yde la VANOS doble
4 El VALVETRONIC consta del control completamente variable de la carrera de la válvula yde la VANOS de admisión
3. ¿Cómo se asegura la distribución uniforme de la cantidad de mezcla en cada unode los cilindros?
4 En la fabricación se adaptan las válvulas correspondientemente.
4 Se montan palancas intermedias y palancas de arrastre de rodillos de la misma clase.
4 La distribución uniforme de los cilindros se comprueba durante la fabricación y se corrigeen caso de diferencias con las correspondientes palancas intermedias y/o palancas dearrastre de rodillos.
4. ¿Qué ventaja ofrece un motor VALVETRONIC en comparación con un motor deestrangulación convencional durante el arranque en frío?
4 Ninguna ventaja.
4 El motor VALVETRONIC necesita menos combustible en el arranque en frío.
4 El motor VALVETRONIC necesita una válvula de admisión cerrada para arrancar el motor.
5. ¿Qué se entiende bajo el concepto de "phasing"?
4 Se entiende como "phasing" la forma especial de la palanca intermedia.
4 Se entiende como "phasing" la apertura diferente de la válvula de aspiración de un cilindrohasta los 6 mm de carrera de válvula.
4 Se denomina "phasing" a la forma especial del árbol de levas de admisión.
Profundizar y examinar de nuevo losconocimientos adquiridos.
29
9
Respuestas al catálogo de preguntas
1. ¿Qué afirmación es correcta?
4 Con el VALVETRONIC se aumenta el rendimiento del motor mediante el funcionamientocon carga pobre.
4 Con el VALVETRONIC se aumenta el rendimiento del motor reduciendo las pérdidasmecánicas.
5 Con el VALVETRONIC se aumenta el rendimiento del motor disminuyendo las pérdidas decambio de carga.
2. ¿Qué definición es correcta?
4 El VALVETRONIC es el control completamente variable de la carrera de la válvula.
5 El VALVETRONIC consta del control completamente variable de la carrera de la válvula yde la VANOS doble
4 El VALVETRONIC consta del control completamente variable de la carrera de la válvula yde la VANOS de admisión
3. ¿Cómo se asegura la distribución uniforme de la cantidad de mezcla en cada unode los cilindros?
4 En la fabricación se adaptan las válvulas correspondientemente.
4 Se montan palancas intermedias y palancas de arrastre de rodillos de la misma clase.
5 La distribución uniforme de los cilindros se comprueba durante la fabricación y se corrigeen caso de diferencias con las correspondientes palancas intermedias y/o palancas dearrastre de rodillos.
4. ¿Qué ventaja ofrece un motor VALVETRONIC en comparación con un motor deestrangulación convencional durante el arranque en frío?
4 Ninguna ventaja.
5 El motor VALVETRONIC necesita menos combustible en el arranque en frío.
4 El motor VALVETRONIC necesita una válvula de admisión cerrada para arrancar el motor.
5. ¿Qué se entiende bajo el concepto de "phasing"?
4 Se entiende como "phasing" la forma especial de la palanca intermedia.
5 Se entiende como "phasing" la apertura diferente de la válvula de aspiración de un cilindrohasta los 6 mm de carrera de válvula.
4 Se denomina "phasing" a la forma especial del árbol de levas de admisión.
30
Dieser Text muss hier stehen, damit die Seite vom API-Client nicht gelöscht wird.Dieser Text ist notwendig, damit die Seite nicht quergestellt wird.!
BMW ServiceAftersales Training
80788 München
Fax +49 89 382-34450
:
