El Moderno Motor V10-TDI Volkswagen

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Motor Diesel

El Moderno Motor V10-TDI Volkswagen
Nuvolari Enzo ©


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Compensación de masas, equilibrado y antivibrador del cigüeñal: 1- Cigüeñal 2- Contrapeso. 3- Eje o árbol de equilibrado. 4- Contrapeso. 5- Engranaje de mando de la bomba de aceite. 6- Antivibrador. 7- Aceite de silicona. 8- Corona generatriz del sensor del régimen del motor. 9- Contrapeso.


Sin duda, teniendo en cuenta su extenso historial, el motor de ciclo Diesel con inyección directa de gasoil -con inyector/bomba- es un nuevo desarrollo, y combina una construcción compacta, inmovadora y liviana, con la generación de elevados valores de potencia y par motor.
Hace algunos años, cuando se concretó el lanzamiento del motor V10, hicimos una descripción del mismo, y enumeramos las principales soluciones mecánicas de ese momento, que fueron las siguientes:
• La inyección de gasoil, sistema “inyector/bomba”
• El turbo tipo TGV de geometría variable
• La gestión electrónica EDC (Electronic Diesel Control)
• El catalizador anticontaminación de oxidación

El block cilindros, está construído en aluminio, y los dos bancos de cilindros (5 de cada lado), forman un ángulo de 90 grados. El comando de la distribución, y de los sistemas auxiliares se realiza por medio de engranajes. El sistema de inyección, con inyectores/bomba proporciona en alto rendimiento energético con reducidas emisiones de escape.

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El block cilindro está compuesto por dos partes, la superior construida en aluminio, y la inferior (módulo portacojinetes o cama de bancadas) en fundición de hierro de alta resistencia: 1- Módulo portacojinetes 2- Cuerpo superior del block cilindros.

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Parte inferior del block cilindros compuesto de dos partes, la misma es denominada “módulo portacojinetes o cama de bancadas”: 1-Cuerpo superior del módulo. 2- Cuerpo inferior 3- Semicojinetes del eje o árbol de equilibrado.


Algunos de los detalles técnicos de la parte mecánica, son como sigue:
- Block cilindros con un módulo portacojinetes (cama de bancadas) en fundición de hierro.
- Unión del Block cilindros/tapa de cilindros por medio de espárragos de anclaje.
- Mando de la distribución y de los órganos mecánicos por medio de engranajes.
- Eje o árbol de equilibrado con contrapeso, conectado al cigüeñal, para reducir las vibraciones.

Respecto a los detalles técnicos de la gestión del motor, los mismos son:
- Dos unidades de control electrónico del motor (EDC)
- Sobrealimentación por medio de dos turbos de geometría variable (TGV)
- Recirculación de los gases de escape, por medio de válvulas neumáticos, con flaps o válvulas de mariposa accionadas electricamente en el conducto o colector de admisión.
- Sondas Lambda, para la regulación de la Recirculación de los Gases de Escape (EGR).

En lo referente al Block Cilindro, el mismo está compuesto por dos partes: es decir por la parte superior o cuerpo, y el módulo portacojinetes o cama. La parte superior es construida en aleación de aluminio, para reducir su peso, disminuyendo también el peso general del vehículo.
Los dos bancos de cilindros del V10, forman un ángulo de 90 grados. Cabe agregar, que las paredes interiores de los cilindros, tienen un recubrimiento de plasma proyectado.


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Vista exterior del motor Diesel V10-TDI desarrollado por Volkswagen.


En cuanto al módulo portacojinetes o cama de bancadas, está compuesta por dos piezas, y es de fundición de hierro de gran resistencia. La parte superior o inferior del módulo, son unidos a presión y con tornillos. La finalidad del módulo o cama, es proporcionar al cigüeñal un alojamiento con suficiente resistencia, para soportar las elevadas presiones generadas por la combustión.

Las tapas de cilindro o culatas son dos, construídos en aleación de aluminio, y los conductos de admisión y escape, son diseñados y construídos de acuerdo al principio del flujo transversal. Esto significa que los conductos de admisión, se encuentran en el lado opuesto a los de escape. Como resultado, se logra un correcto llenado de los cilindros. Los conductos de admisión, se encuentran en la parte inferior de la V del motor, y los conductos de escape en la exterior. Para evitar tensiones en el block cilindro, el mismo está unido a las tapas de cilindro, y al módulo o cama, por medio de espárragos de anclaje.

El cigüeñal de este motor Diesel V10-TDI está construído en acero bonificado, y se trata de un cigueñal forjado en una pieza. En el mismo se encuentran formando parte, el engranje de mando del conjunto de engranajes, la denominada “corona generatríz” del sensor de régimen del motor (también llamada rueda fónica), y los contrapesos fijados por medio de tornillos.

Los muñones de biela o muñequillas son “descentradas”, ya que en todos los cilindros de un motor de cuatro tiempo, el encendido se produce dentro del ángulo de 720 grados (dos vueltas completas del cigüeñal). De esto se deduce que, en un motor de 10 cilindros, el intervalo de encendido debe ser de 72 grados para tener un funcionamiento uniforme. Por lo tanto, en un motor de 10 cilindros en V, el ángulo de dicha V debe ser de 72 grados. Como el ángulo de la V del motro V10-TDI es de 90 grados, los muñones de biela o muñequillas deben estar desentradas 18 grados entre sí, para permitir intervalos de encendido uniformes.


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Cigüeñal del motor V10, con muñones de biela o muñequillas descentradas: 18 grados: 1- Engranaje de mando 2- Corona generatríz.


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El motor V10-TDI posee dos tapas de cilindros, fabricadas en aleación de aluminio, y de acuerdo al posicionamiento de los conductos ofrece un flujo transversal de gases: 1- Conducto de admisión 2- Conducto de escape.


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Las tapas de cilindros o culatas, están unidos al block cilindro y al módulo portacojinetes, por medio de espárragos de anclaje para evitar tensiones: 1- Block cilindros 2- Cuerpo superior del módulo o cama 3- Cuerpo inferior del módulo 4- Alojamiento del eje o árbol de equilibrado 5- Tapa de cilindros 6- Espárragos de anclaje.


Se trata de un motor de 10 cilindros en V de 90 grados, con una cilindrada de 4.921 cm3, 81 mm. de diámetro y 95,5 mm. de carrera, el sistema de distribución es por engranajes, con simple árbol por banco de cilindros y dos válvulas por cilindro.
La relación de compresión es de 18 a 1, y la potencia efectiva máxima, es de 230 Kw a 4.000 rpm. El par motor o cupla máxima es de 750 Nm a 2.000 rpm. La gestión electrónica del motor, es Bosch EDC., y el combustible utilizado es gasoil de alto número Cetano (CN), o BioDiesel. Posee un sistema anticontaminación, con catalizador de oxidación y Recirculación de Gases de Escape (EGR).
El orden de encendido es: 1-6-5-10- 2-7-3-8-4-9. Hay que agregar que el sistema de inyección de gasoil, posee al inyector/bomba. 


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Continuando con este motor de ciclo Diesel, los puntos a encarar, son los que siguen:
• El pistón y la biela
• Compensación de masas-cigüeñal
• Antivibrador
• El conjunto de engranajes
• El módulo de distribución

Para poder disminuir los esfuerzos, al que están sometidos el pistón y la biela, debido a las elevadas presiones producto de la combustión, los alojamientos del perno de pistón y el orificio del pie de biela, poseen una forma trapezoidal. De esta forma, las fuerzas de la combustión, se reporten en una mayor superficie. Los alojamientos del perno en el pistón, cuenten bujes o casquillos de bronce o latón.
En el pistón, existe un “conducto de enfriamiento” para la zona de los aros. Los inyectores de aceite, proyectan el lubricante en este conducto, en el instante en que el pistón se encuentra en el PMI. (Punto Muerto Inferior). El cuerpo de la biela, y la cabeza de biela - tapa- están partidos en forma oblícua, y son separados por el procedimiento de rotura (cracking). El eje geométrico del perno de pistón, está desfasado con respecto al centro, con la finalidad de evitar la generación de ruidos, debido a la inversión de la carrera del pistón en el PMS. (Puerto Muerto Superior).
Cuando la caña o fuste de la biela, se encuentra en una posición inclinada, se presentan fuerzas laterales, que empujan al pistón contra la pared interior del cilindro.


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Pistón biela (con cabeza separada por cracking): 1- Conducto de enfriamiento. 2- Bujes de latón. 3- Buje de latón del pie de biela.


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Desfasaje del eje geométrico del perno de pistón: 1- Punto Muerto Superior (PMS).


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Estructura del conjunto de engranajes: 1- Engranajes de mando del árbol de levas (banco de cilindros1). 2- Engranaje compensador. 3- Engranaje de mando de la bomba de agua. 4- Engranaje de mando del alternador. 5- Engranaje de mando del árbol de levas (banco de cilindros 2). 6- Unión al porta-cojinetes. 7- Engranaje de mando: bomba de aceite/eje o árbol de equilibrado. 8- Engranaje de mando: bomba de la dirección asistida, y compresor del aire acondicionado. 9- Cigüeñal.


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Estructura del conjunto de engranajes: 1- Engranajes de mando del árbol de levas (banco de cilindros1). 2- Engranaje compensador. 3- Engranaje El módulo de distribución, reúne engranajes de dientes oblícuos entre dos placas soporte: 1- Conductos de aceite. 2- Placa soporte. 3- Placa soporte. 4/5- Placas soporte.


Cerca del PMS la dirección de la fuerza lateral cambia el pistón se inclina, y es empujado hacia la pared opuesta del cilindro, originando el mencionado ruido.
Para evitar estos ruidos, el eje geométrico del perno de pistón está desfasado, y debido a esto, el pistón cambia de lado y se apoya en la pared o puesta del cilindro antes de llegar al PMS.

Compensación de masas - cigüeñal Para disminuir las oscilaciones, y lograr una mancha suave, un correcto funcionamiento del motor, es necesario compensar las fuerzas que se generan debido al accionamiento de las masas.

Para esto el cigüeñal posee 6 contrapesos fijos al mismo por medio de tornillos. Para eliminar dichas fuerzas, se monta además un eje o árbol de equilibrado, que gira en sentido opuesto al giro del cigüeñal, y un contrapeso posicionado en el engranaje de mando del eje de equilibrado. El cigüeñal impulsa al eje de equilibrado, que tiene al mismo tiempo la función de accionar a la bomba de aceite del circuito de lubricación.

Los contrapesos son construídos con una “aleación de tungsteno”, y la elevada densidad de este material, posibilita la fabricación de pequeños contrapesos, de reducidos dimensiones, con la consiguiente disminución de espacio.

El antivibrador reduce las oscilaciones giratorias o rotativas del cigüeñal, y posee interiormente una carga de aceite de silicona. Las oscilaciones que se generan en el cigüeñal, son eliminadas por el efecto de las fuerzas de corte del aceite de silicona.

El conjunto de engranajes
El mismo se encuentra ubicado del lado del volante motor. (de inercia). El cigüeñal acciona los árboles de levas, y los demás órganos mecánicos mediante engranajes de dientes oblícuos. Estos presentan la ventaja, comparados a una correa dentada, que transmiten fuerzas mayores, incluso con las mismas dimensiones. Otro tipo de ventaja es que los engranajes no sufren ningún tipo de dilatación longitudinal.

En realidad, cabe destacar que,el conjunto de engranajes no requiere ningún tipo de mantenimiento.

El módulo de distribución
El mismo es un componente que reúne engranajes oblícuos, entre dos placas soporte. Estas placas son de fundición de hierro, tratadas termicamente, para lograr que todos los componentes del módulo tengan la misma dilatación térmica, y como consecuencia, la luz o juego entre los flancos de los dientes sea la misma, en todos los estados de carga del motor.

El módulo de distribución, va fijado por medio de 3 tornillos al módulo porta-cojinetes, que es también fabricado en fundición de hierro. Los engrananjes son de acero, y tienen un ángulo de oblicuidad de 15 grados, es decir que siempre, hay dos pares de los mismos engranados. En comparación con los engranajes rectos, los de dientes oblícuos, pueden transmitir fuerzas mayores, lo que trae como consecuencia una mayor calidad en el funcionamiento.

 

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