Motor Diesel 2.5 Tdi

Academia

Pós-VendasVolkswagen

Título

Introdução ...........................................................................................3

Motor 2.5l tdI .......................................................................................4 Características técnicas ................................................................................. 4

dados técnIcos ....................................................................................6 Motor TDI de 2.5l / 65 kW ............................................................................ 6 Motor TDI de 2.5l / 80 kW ............................................................................ 6 Motor TDI de 2.5l / 100 kW .......................................................................... 7 Motor TDI de 2.5l / 120 kW .......................................................................... 7

norMas sobre eMIssões de poluentes ................................................8 Crafter com registro de turismo (Norma de emissões de poluentes EU4) .............. 8 Crafter com registro de veículo comercial (Norma de emissões de poluentes EURO 4) ..................................................................................... 9 MecÂnIca do Motor ........................................................................... 10 Bloco do motor .......................................................................................... 10 Mecânismo da árvore de manivelas ............................................................... 10 Cabeçote ................................................................................................... 11 Acionamento da correia dentada ................................................................... 14 Acionamento dos grupos auxiliares ............................................................... 15 Grupos auxiliares suplementares ................................................................... 16 Circuito de óleo .......................................................................................... 17 Ventilação do cárter .................................................................................... 18 Circuito do líquido de arrefecimento .............................................................. 21 Construção ................................................................................................ 26 Princípio de funcionamento VGT ................................................................... 27 Acionamento das aletas .............................................................................. 29

controle da pressão de sobrealIMentação ................................... 31 Baixa rotação do motor .............................................................................. 31 Alta rotação do motor ................................................................................ 31

controle InterMedIárIo da pressão de sobrealIMentação ...........32

Motor dIesel - 2.5l tdI

1

Durante a sua leitura fique atento a este símbolo que identifica informações importantes.

atenção/nota

2

Para o veículo Crafter a Volkswagen desenvolveu uma nova geração de motores Diesel de 5 cilindros com sistema de injeção Common Rail. Esta nova geração de motores é baseada no motor 5 cilindros 2.5l TDI com bomba distribuidora de injeção, que equipava os modelos LT2 e Transporter T4.

O objetivo do desenvolvimento foi baseado no cumprimento das Normas de emissões de poluentes e na melhora das condições acústicas do motor, além da redução dos custos operacionais e de manutenção do motor.

Esta apostila traz informações sobre as características construtivas e funcionamento deste motor.

Introdução


3

Motor 2.5l tdI

Características Têcnica

A Crafter é equipada com o motor 2.5l TDI, em quatro versões de potência que vão de 65kW até 120kW.

Todas as versões dos motores estão baseadas em um só modelo, desenvolvido a partir do consagrado motor TDI 5 cilindros com bomba distribuidora de injeção proveniente da LT2 e da Transporter T4, que respeita as mesmas dimensões principais. De acordo com o nível de potência são feitas algumas modificações no conjunto mecânico e no gerenciamento do motor.

Para satisfazer o maior nível de exigências que são estabelecidos nos aspectos de potência, condições acústicas, emissões, consumo e prolongamento dos intervalos de manutenção, foi necessário revisar uma grande quantidade de componentes do motor, concedendo-se uma atenção especial para a adaptação do motor à tecnologia da injeção Common Rail.

Todas as versões do motor, que é equipado com filtro de partículas Diesel dotado de recobrimento catalítico, cumprem a Norma EURO 4 / EU4 de emissões de poluentes. Os motores específicos para a Norma EURO3 / EU3 de emissões de poluentes não usam o filtro de partículas Diesel.

eletroválvula de recirculação de gases de escape

turbocompressor variável

Módulo do filtro de óleo na posição vertical

sensor de nível e temperatura do óleo

4

principais características

Sistema de injeção Common Rail com injetores piezoelétricos. 9Filtro de partículas Diesel com recobrimento catalítico. 9Válvula borboleta elétrica no coletor de admissão. 9Eletroválvula de recirculação de gases de escape. 9Radiador de recirculação de gases de escape. 9Turbocompressor de geometria variável. 9Módulo do filtro de óleo na posição vertical. 9Ventilação do cárter com separador ciclônico do óleo. 9Sensor de nível e temperatura de óleo para prolongamento dos intervalos de 9manutenção.

sistema de injeção Common Rail com injetores piezoelétricos

separador ciclônico de óleo

radiador de recirculação de gases de escape

Válvula borboleta elétrica no coletor de admissão


5

dados técnIcos

Motor TDI de 2.5l / 65 kW


prefixo do Motor bJJArquitetura 5 cilindros em linha

Cilindrada 2461 cm3

Diâmetro dos cilindros 81.0 mm

Curso do pistão 95.5 mm

Válvulas por cilindro 2

Relação de compressão 16.8:1

Potência máxima 65kW a 3500 rpm

Torque máximo 220 Nm a 2000 rpm

Gestão do motor Bosch EDC 16C

Combustível Diesel, 51 cetanos min.

Tratamento dos gases de escape

Recirculação de gases de escape com refrigeração; filtro de partículas Diesel com recobrimento catalítico

Norma de emissões de poluentes EU4 / EURO 4

prefixo do Motor bJKArquitetura 5 cilindros em linha

Cilindrada 2461 cm3











Norma de emissões de poluentes

EU4 / EURO 4EURO 3 / EU 3 (sem filtro de partículas Diesel e refrigeração dos gases de escape)

140

120

100

80

60

40

20

01000 2000 3000 4000

tor

que

(nm

)

(rpm)

potê

ncia

(kW

)

350

300

250

200

150

100

50

0

curva de potência e torque

140

120

100

80

60

40

20

01000 2000 3000 4000

tor

que

(nm

)

(rpm)

potê

ncia

(kW

)

350

300

250

200

150

100

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0


6



140

120

100

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20

01000 2000 3000 4000

tor

que

(nm

)

(rpm)

potê

ncia

(kW

)

350

300

250

200

150

100

50

0


140

120

100

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20

01000 2000 3000 4000

tor

que

(nm

)

(rpm)

potê

ncia

(kW

)

350

300

250

200

150

100

50

0


prefixo do Motor bJlArquitetura 5 cilindros em linha

Cilindrada 2461 cm3





Potência máxima 100 kW a 3500 rpm






Norma de emissões de poluentes EU4 / EURO 4

prefixo do Motor bJMArquitetura 5 cilindros em linha

Cilindrada 2461 cm3











Norma de emissões de poluentes

EU4 / EURO 4EURO 3 (sem filtro de partículas Diesel)


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A Norma de emissões de poluentes EU4 é válida para todos os veículos registrados como turismo, por exemplo para uma Crafter com até 9 lugares para o transporte de pessoas.

A emissão dos gases de escape para homologação destes veículos é determinada realizando um ciclo de condução definido e aplicando um método de medição específico em um banco de provas de rolos. A quantidade de contaminantes é medida em gramas por quilômetro (g/km).

Os limites de emissões de poluentes que estão indicados no diagrama é de um veículo com peso total autorizado de até 2.5t e um peso efetivo em vazio de até 1,76t.

Crafter com registro de turismo (Norma de emissões de poluentes EU4)

norMas sobre eMIssões de poluentes

Os motores Diesel que equipam a Crafter atendem as Normas Européias de emissões de poluentes EU4 e EURO 4.

Para supervisionar os componentes de relevância para a composição dos gases de escape, todos os veículos possuem o sistema “Euro on board diagnosis” (EOBD). A implantação do sistema EOBD é exigida para homologação de veículos comerciais desde 1 de janeiro de 2006 nos países membros da União Européia. Existem países em que os motores 2.5l TDI também estão disponíveis como versão específica para cumprir a Norma de emissões de poluentes EU3 / EURO 3. Nestes motores não é aplicado o filtro de partículas Diesel.

limites de emissões de poluentes para veículos diesel

Monóxido de carbono

Hidrocarbonetose óxido de nitrogênio

Óxido de nitrogênio

partículas de fuligem

(Hollín)

8

Crafter com registro de veículo comercial (Norma de emissões de poluentes EURO 4)

A Norma de emissões de poluentes EURO 4 é válida para todos os veículos registrados como comerciais. Com objetivo de reduzir a complexidade de execução dos testes de homologação destes veículos sobre um dinamômetro de rolos, a emissão de poluentes é determinada no banco de provas de potência do motor (dinamômetro) e não no veículo completo. Esta comprovação consta de três fases.A emissão de contaminantes é medida em gramas por quilowatts hora (g/kWh).

teste esc (European Steady Cycle)Neste teste é determinado os contaminantes gasosos e as emissões de partículas em 13 diferentes estados operativos do motor.

teste elr (European Load Response)Neste procedimento de verificação é determinada a opacidade da fumaça, que é usada como indicador para avaliar se a quantidade de partículas sólidas que se encontram em suspensão nos gases de escape de um motor Diesel estão em excesso durante o seu ciclo de testes.O limite admissível para a opacidade da fumaça é de 0,5 l/m.

teste etc (European Transient Cycle)Este teste é exigido para motores com sistema de tratamento dos gases de escape, por exemplo com filtro de partículas Diesel. As emissões de poluentes são comprovadas em um ciclo de verificação em que é especificado a carga e o regime (rotação) para cada segundo transcorrido. O ciclo de teste demora 1800 segundos.

limites de emissões de poluentes para o teste esc

limites de emissões de poluentes para o teste etc


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MecÂnIca do Motor

Bloco do motor

O bloco do motor 2.5l TDI é de ferro fundido cinzento com grafite laminar. Suas principais dimensões estão baseadas no motor 2.5l com bomba de injeção distribuidora. A fixação da transmissão foi adaptada para as novas transmissões mecânicas da Crafter.

Mecânismo da árvore de manivelas

árvore de manivelas

Em virtude das altas pressões e temperaturas da combustão, foi preciso modificar em muitos aspectos os componentes do mecânismo da árvore de manivelas em comparação com o motor antecessor, com bomba de injeção distribuidora.

A árvore de manivelas é de aço forjado, apoiada em seis mancais. O diâmetro dos moentes é 3 mm maior. Desta forma, melhora a capacidade da árvore de manivelas para suportar as forças de torção.

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pistões

Os pistões são fabricados em uma liga de alumínio e fundidos em coquilha. Como os injetores estão inclinados à 25°, existe uma câmara assimétrica na cabeça do pistão.

Os pistões dos motores de alta potência 100kW e 120kW têm um conduto de refrigeração circular. Os injetores de óleo projetam o óleo no conduto para melhorar a refrigeração na cabeça do pistão.

bielas

O furo menor da biela tem uma geometria trapezoidal. A forma trapezoidal faz com que as pressões da combustão se dividam em uma grande superfície, de modo que a biela e o pino fiquem submetidos a cargas menos intensas.

Cabeçote

Em comparação com o motor antecessor, que utilizava bomba de injeção distribuidora, o cabeçote foi modificado em certas regiões. Foi otimizado a divisão do fluxo nos condutos de fluido refrigerante. Os condutos de admissão foram modificados, com o objetivo de melhorar o movimento de turbulência espiroidal e o fluxo de passagem de ar. As posições dos furos para as velas incandecentes foram adaptadas para o formato das novas velas de cerâmica.

conduto de refrigeração circular

câmara

pistão

alojamento do pino

biela


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Junta do cabeçote

Uma junta de cabeçote com novo desenho reduz as deformações do cabeçote e dos cilindros. O objetivo foi melhorar a vedação das câmaras de combustão. A junta do cabeçote tem uma estrutura de 5 camadas e dispõe de características especiais:

bordas antivazamento da câmara de 9 combustão, com altura variável; apoio da região mais afastada. 9

bordas antivazamento da câmara de combustão com altura variável

O perfil da borda de vedação dos cilindros na junta do cabeçote tem diferentes alturas.

Com este formato especial, consegue-se uma igual distribuição das forças de aperto nesta região. Deste modo, são reduzidas as deformações nos cilindros e qualquer vibração que gere a ruptura da estanqueidade.

apoio da região mais afastada

bordas antivazamento com altura variável


chapas conformadasbordas antivazamento da câmara de combustão

chapa


Vista em corte da junta do cabeçote

câmara de combustão

Forças de aperto

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Esse apoio é aplicado no perfil existente na área ao redor dos dois cilindros que estão nos extremos do cabeçote. O apoio da região mais afastada resulta em uma igual distribuição das forças de aperto nestas áreas, reduzindo a flexão do cabeçote e a deformação dos cilindros que estão na extremidade.

Os parafusos localizados nos extremos do cabeçote geram forças de aperto mais intensas na região dos cilindros que estão nas extremidades, originando uma menor superfície de apoio no cabeçote. Isto leva a uma compressão mais intensa da junta do cabeçote e a flexão do próprio cabeçote. Esta flexão provoca por sua vez, uma deformação nos cilindros das extremidades.

O apoio na região mais afastada impede a compressão mais intensa das extremidades da junta, o que produz uma menor flexão do cabeçote. Com esta melhoria também é otimizada a divisão das forças de aperto nas bordas antivazamento das câmaras de combustão que estão nas extremidades. Adicionalmente são reduzidos todos os movimentos do cabeçote durante o funcionamento do motor.

distribuição das forças de aperto sem apoio na região mais afastada

distribuição das forças de aperto com apoio na região mais afastada


Forças de aperto

cabeçote

um aperto intenso provoca a flexão no cabeçote

a pressão nas bordas é suportada pela forte estrutura da junta do cabeçote

Forças de aperto


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Acionamento da correia dentada

A correia dentada aciona a árvore do comando de válvulas, a bomba do líquido de arrefecimento e a bomba de alta pressão do sistema de injeção Common Rail.

correia dentada

Em comparação com o modelo anterior, dotado de bomba de injeção distribuidora, a resistência ao desgaste da correia dentada foi melhorada substancialmente. A correia de 26mm de largura, tem uma malha de poliamida em seu dorso, que reduz o desgaste nos cantos da correia. As malhas dos dentes, também de poliamida, tem uma proteção contra desgaste em politetrafluoretileno (teflon)

polia de acionamento da árvore de manivelas

tensor da correia


bomba do líquido de arrefecimento

polia de acionamento da bomba de alta pressão

polia de estabilização

borracha

Malha do dorso em poliamida

cabos de tensionamento em fibra de vidro

Malha dos dentes em poliamida e teflon

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Acionamento dos grupos auxiliares

O acionamento dos grupos auxiliares é feito por intermédio de uma correia poli-V a partir da árvore de manivelas. A correia poli-V é tensionada constantemente por intermédio de um sistema tensor hidráulico que funciona sem manutenção. O movimento da correia aciona o ventilador do radiador, a bomba de direção assistida e o alternador. Opcionalmente pode-se integrar a este sistema um compressor para o climatizador e um segundo alternador.


correia poli-V

alternador

bomba da direção assistida

Ventilador do radiador

correia de acionamento

rota da correia com compressor para climatizador

rota da correia com o segundo alternador

tensor hidráulico

compressor do climatizador segundo

alternador


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Grupos auxiliares suplementares

Como opcional podemos ampliar o acionamento dos grupos auxiliares agregando um acionamento adicional. Podemos acionar com uma correia poli-V adicional um compressor para equipamento frigorífico ou uma bomba hidráulica que é acionada pela polia com antivibrador.

rota da correia auxiliar para compressor do equipamento frigorífico

rota da correia auxiliar para bomba hidráulica

rota das correias para compressor do climatizador e compressor auxiliar

rota das correias para compressor do climatizador e bomba hidráulica auxiliar

polia

compressor do equipamento frigorífico

correia poli V

bomba hidráulica

compressor do equipamento frigorífico

compressor do climatizador

bomba hidráulica

compressor do climatizador

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Circuito de óleo

A pressão de óleo é gerada por meio de uma bomba duocêntrica de engrenagens autoaspirante, igual ao do motor antecessor. É fixada na parte dianteira do bloco sendo acionada diretamente pela árvore de manivelas. A válvula de descarga impede que uma pressão excessiva de óleo provoque danos nos componentes do motor. Se o filtro de óleo é obstruído, a válvula de curto-circuito abre e garante a alimentação de óleo para o motor. A válvula de retenção de óleo garante a lubrificação para a árvore do comando de válvulas.

legenda:1 - Cárter de óleo2 - Sensor de nível e temperatura do óleo G2663 - Bomba de óleo4 - Válvula de descarga de óleo5 - Radiador de óleo6 - Válvula de curto-circuito7 - Filtro de óleo

1 2

3 4

7

6

5

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9

8

1515

15

8 - Válvula de retenção de óleo 9 - Interruptor de pressão do óleo10 - Árvore de manivelas11 - Injetores de óleo para refrigeração dos pistões.12 - Árvore do comando de válvulas13 - Bomba de vácuo14 - Turbocompressor15 - Retorno de óleo


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Ventilação do cárter

Nos motores de combustão são produzidos gases que vazam dos cilindros (chamados gases blow-by), devido a diferença de pressão existente entre a câmara de combustão e o bloco, manisfestando-se em forma de fluxo de ar entre os anéis de segmento e a parede interna dos cilindros. Para evitar danos ambientais estes gases, ricos em óleo, são reenviados para a zona de admissão, através do respiro do cárter. Na tampa do cabeçote existe um separador ciclônico de óleo que se encarrega de separar o óleo dos gases. O óleo retorna para o cárter através de um conduto no bloco do motor.

separador ciclônico de óleo

câmara de estabilização

ciclone

Gases que vazam dos cilindros

tampa do cabeçote

Óleo

ar depurado em direção ao conduto de admissão

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separação grossa

Os gases blow-by seguem do cárter e do cabeçote em direção a uma câmara de estabilização, que está integrada na tampa do cabeçote. Na câmara de estabilização as gotas de óleo de maior tamanho se precipitam nas paredes e se juntam na base. As gotas de óleo podem passar em direção ao cabeçote, através de orifícios existentes na câmara de estabilização.

separação Fina

A separação fina é realizada através de um separador ciclônico de óleo que conta com um total de três ciclones. A geometria específica dos ciclones fazem com que o ar entre em rotação. A força centrífuga gerada faz com que o óleo nebulizado se desloque contra a parede de separação. As gotas de óleo se precipitam na parede da carcaça do separador ciclônico e se juntam em uma câmara coletora.

Quando o motor está parado, uma válvula de palheta abre e com o motor em funcionamento se fecha em função da maior pressão existente no cabeçote.

O óleo sai da câmara coletora através do cabeçote retornando ao cárter.

separador ciclônico durante funcionamento do motor

separador ciclônico estando o motor parado

ar depurado em direção ao conduto de admissão

ciclone

Óleo

Válvula palheta fechada

Gases blow-by Válvula palheta aberta

câmara coletora


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Válvula reguladora de pressão

A válvula reguladora de pressão está localizada na tampa do separador ciclônico de óleo. É composta por um diafragma e uma mola de compressão, que se encarrega de regular a pressão para ventilação do cárter.

De acordo com a entrada dos gases blow-by a válvula reguladora de pressão limita a depressão no cárter. As juntas do motor podem sofrer danos se a depressão do cárter alcançar valores muito altos.

Válvula reguladora de pressão aberta Válvula reguladora de pressão fechada

diafragma Mola de compressão

para o coletor de admissão

diafragmaMola de compressão

se existe uma baixa pressão no conduto de admissão a válvula é aberta através da pressão da mola.

a válvula reguladora de pressão fecha quando a depressão no conduto de admissão é maior.

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Circuito do líquido de arrefecimento

No circuito de arrefecimento existe uma bomba mecânica que faz a circulação do líquido de arrefecimento. A bomba é acionada através da correia dentada, e o fluxo no circuito é controlado por uma válvula termostática. Uma bomba elétrica é utilizada para garantir algumas funções suplementares que utilizam o calor residual quando o líquido de arrefecimento continua circulando.

1

2

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9

7

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5

6

43

11

legenda:1 - Radiador para o circuito do líquido de arrefecimento2 - Válvula termostática3 - Bomba do líquido de arrefecimento4 - Radiador de óleo5 - Radiador para recirculação de gases de escape6 - Sensor de temperatura do líquido de arrefecimento G62

7 - Bomba para circulação do líquido de arrefecimento V50 8 - Trocador de calor para calefação 9 - Depósito de expansão10 - Válvula pneumática para recirculação do líquido de arrefecimento11 - Válvula para recirculação do líquido de arrefecimento N214


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Para fazer com que o motor esquente mais rápido, a válvula termostática [2] permanece fechada, bloqueando o retorno para o radiador [1]. Quando o líquido de arrefecimento alcança uma temperatura de aproximadamente 87°C, a válvula termostática abre o circuito maior através do radiador. A temperatura do líquido de arrefecimento é transmitida à Unidade de Controle do Motor através do sensor de temperatura do líquido de arrefecimento G62 [6].

Funções suplementares do circuito do líquido de arrefecimento

O circuito de arrefecimento, além de diminuir a temperatura do motor e fornecer calor para o sistema de calefação tem outras funções adicionais.

utilização do calor residual

A utilização do calor residual permite manter a temperatura desejada dentro do habitáculo, mesmo quando o motor está desligado. Isto é possível somente quando a temperatura do líquido de arrefecimento estiver suficientemente alta.

Funcionamento Para a função de calor residual, a Unidade de Controle do Motor excita a bomba para circulação do líquido de arrefecimento V50 [7], o que mantém o fluxo no circuito de arrefecimento. Se não existe calor suficiente no líquido de arrefecimento, a Unidade de Controle do ar-condicionado desativa a função de calor residual.

12

6

7

Funções do circuito do líquido de arrefecimento

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A recirculação do líquido de arrefecimento é uma função de proteção para o motor. Evita que apareçam bolhas de vapor na região do cabeçote depois da parada do motor. A função é ativada se, depois de desligar o motor a temperatura do líquido de arrefecimento ultrapassar os 105°C e, se o veículo foi conduzido no último ciclo de trabalho fornecendo uma potência muito elevada.

recirculação do líquido de arrefecimento

7

1

10

11

FuncionamentoPara a recirculação do líquido de arrefecimento, a Unidade de Controle do Motor excita a bomba de circulação de líquido de arrefecimento V50 [7] e, a válvula para recirculação do líquido de arrefecimento N214 [11]. A válvula para recirculação do líquido de arrefecimento N214 é encarragada de abrir a válvula pneumática para recirculação do líquido de arrefecimento [10]. Desta forma, o líquido de arrefecimento mais frio do radiador [1] é adicionado ao circuito. O cabeçote se resfria de modo homogêneo e rápido, evitando a geração de bolhas de vapor.

um defeito na válvula pneumática ou no sistema de vácuo pode manifestar-se durante a fase de partida ou aquecimento, com o efeito de uma calefação com baixo rendimento e uma maior emissão de contaminantes. Isso porque é adicionado água fria ao circuito de calefação, apesar do termostato estar fechado, provocando no motor uma fase de aquecimento insuficiente. além disso, uma insuficiência no rendimento do calor residual pode ser um indicativo de que existe um defeito na válvula pneumática ou no sistema de vácuo.

Válvula pneumática para recirculação do líquido de arrefecimento

A válvula pneumática para recirculação do líquido de arrefecimento tem sua abertura e fechamento realizados por meio do vácuo que é liberado pela válvula para recirculação do líquido de arrefecimento N214.

Quando está em repuso a válvula pneumática encontra-se na posição aberta. Quando o motor está em funcionamento a Unidade de Controle do Motor fecha a válvula pneumática, acionando a válvula para recirculação do líquido de arrefecimento N214, para utilizar a função de calor residual depois da parada do motor. Uma válvula de retenção no sistema de vácuo é responsável por manter fechada a válvula pneumática.


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bomba para circulação do líquido de arrefecimento V50

A bomba para circulação do líquido de arrefecimento é uma bomba elétrica que a Unidade de Controle do Motor ou a Unidade de Controle do Climatizador encarrega-se de excitar em caso de necessidade através do Relé da circulação do líquido de arrefecimento J151.

Válvula para recirculação do líquido de arrefecimento n214

A válvula para recirculação do líquido de arrefecimento N214 é uma versão eletropneumática que pode ser encontrada no compartimento do motor do lado direito.Sua função é liberar o vácuo que irá acionar a válvula pneumática para recirculação do líquido de arrefecimento.

Assume as seguintes funções:para auxiliar a calefação do habitáculo 9a bomba para circulação do líquido de arrefecimento encarrega-se de estabelecer uma circulação suficiente de líquido de arrefecimento no circuito de calefação;

nas funções de utilização do calor 9residual e recirculação do líquido de arrefecimento, a bomba circula o líquido de arrefecimento no circuito.

Efeito em caso de avaria

No caso de falha na válvula para recirculação do líquido de arrefecimento, a válvula pneumática não fecha após a partida do motor. Durante a fase de partida e aquecimento pode acontecer um baixo rendimento da calefação e uma maior emissão de contaminantes. O motor apresentará uma fase fria deficiente, em função da adição do líquido de arrefecimento em uma baixa temperatura no circuito de calefação, apesar da válvula termostática estar fechada.

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turbocompressor

O motor 2.5l da Crafter é um turbocompressor de geometria variável. Sua característica é possuir aletas ajustáveis, aplicadas no rotor da turbina, que controlam o fluxo de gases de escape. Com este recurso, temos a vantagem de alcançar uma ótima pressão de sobre-alimentação em todas as condições de funcionamento do motor, com uma boa qualidade de combustão. As aletas ajustáveis possibilitam a entrega de alto torque em baixas rotações. Uma grande vantagem é o baixo consumo de combustível e uma baixa emissão de gases de escape. As aletas são ajustadas através do vácuo aplicado em um atuador.


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Construção

O turbocompressor de geometria variável usa aletas ajustáveis ao invés de desvios (by pass). As aletas ajustáveis controlam o fluxo de gases de escape que incidem na turbina. As aletas ajustáveis são movidas por meio de um atuador pneumático.

Vantagens:alto torque do motor, disponível em baixas rotações, já que o fluxo de gases de 9escape é regulado pelas aletas ajustáveis.a baixa contrapressão dos gases de escape na turbina reduz o consumo de 9combustível nas altas rotações.as emissões de gases poluentes diminuem em função da pressão de sobrealimentação 9ideal, obtendo uma melhor combustão em todos os regimes de funcionamento do motor.

entrada de óleo

carcaça quente

turbina

compressor

aletas ajustáveis

atuador pneumático

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Princípio de funcionamento VGT

O turbocompressor de geometria variável, diferentemente do turbocompressor equipado com válvula wastegate (desvio), gera a pressão de sobrealimentação necessária não somente nas rotações superiores mas também nas baixas rotações. Isso é possível por causa da otimização da alimentação do fluxo dos gases de escape para a turbina por meio das aletas ajustáveis.

aletas ajustáveis

entrada de ar filtrado

Intercooler

saída de ar sob pressão para o coletor de admissão

saída de gases de escape

atuador pneumático

depressão

pressão atmosférica

entrada de gases de escape


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Um gás flui mais rapidamente através de um tubo estreito do que através de um tubo sem restrição, considerando que a pressão nos dois tubos seja igual.

Esse princípio físico se aplica ao turbocompressor com geometria variável.

baixa rotação do motor

A seção transversal do fluxo dos gases de escape é estreitada, por meio das aletas, antes da turbina. Como os gases de escape é forçado através da seção transversal mais rapidamente, a turbina gira mais rapidamente.

A alta rotação da turbina em baixa rotação do motor gera a pressão de sobrealimentação necessária. A contrapressão dos gases de escape é alta.

alta rotação do motor

A seção transversal é adaptada para o fluxo dos gases de escape. Diferentemente do turbocompressor com válvula wastegate (desvio), todo o fluxo dos gases de escape pode ser direcionado para a turbina.As aletas liberam uma seção transversal de entrada dos gases de escape maior, garantindo que a pressão de sobrealimentação necessária não seja ultrapassada. A contrapressão dos gases de escape é baixa.

aletas ajustáveis turbina

pressão de sobre-

alimentação

pressão de sobre-

alimentação

pressão do gás de escape

pressão do gás de escape

baixa rotação do motor

alta rotação do motor

28

Acionamento das aletas

Todas as aletas estão ligadas a um anel giratório por meio de seus respectivos eixos e pinos guia. Existe um pino guia do anel giratório que está ligado à haste de controle e esta, por sua vez, está ligada ao atuador pneumático. A haste de controle, quando movida pelo atuador pneumático, aciona o pino guia do anel giratório fazendo-o girar. Ao girar, o anel giratório aciona simultaneamente os pinos guia das aletas, direcionando as aletas ajustáveis por meio dos seus eixos. As aletas alteram a velocidade do fluxo dos gases de escape, provocando a aceleração da turbina conforme a necessidade de pressão de sobrealimentação do motor.

aletas ajustáveis

anel suporte

anel giratório

pino guia

eixo da aleta

Haste de controle

pino guia do anel giratório


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Para permitir uma rápida geração de pressão de sobrealimentação em baixas rotações do motor, as aletas são ajustadas para uma seção transversal de entrada mais estreita dos gases de escape.

O efeito da restrição é aumentar a velocidade do fluxo dos gases de escape, aumentando a velocidade da turbina.

As aletas são ajustadas com um ângulo maior quando o fluxo de gases de escape aumenta. A seção transversal de entrada dos gases de escape é aumentada.Como resultado, a pressão de sobrealimentação e a performance da turbina permanecem virtualmente constantes.

O ângulo máximo das aletas, que corresponde a maior seção transversal possível, é também o ângulo da aleta usado em operação de emergência.

Ângulo das aletas para baixa rotação do motor Ângulo das aletas para alta rotação do motor

sentido de giro do anel giratório

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controle da pressão de sobrealIMentação

Baixa rotação do motor

A Unidade de Controle do Motor monitora a válvula de controle da pressão de sobrealimentação N75 para o fornecimento de depressão ao atuador pneumático. Se o atuador pneumático receber o máximo vácuo, as aletas serão ajustadas com um ângulo que permita a máxima aceleração do fluxo dos gases de escape e por consequência, a geração da pressão de sobrealimentação no menor tempo possível.

Alta rotação do motor

Se a válvula N75 não recebe corrente, a pressão atmosférica age no atuador pneumático e este posiciona as aletas em um ângulo maior, provocando a desaceleração do fluxo de gases e escape e por consequência, a limitação da pressão de sobrealimentação. Essa posição também é o ajuste usado na operação de emergência.

Válvula de controle da pressão de sobrealimentação n75



depressão

depressão

uc do Motor

uc do Motor

atuador pneumático

atuador pneumático

Ângulo das aletas para baixa rotação do motor

Ângulo das aletas para baixa rotação do motor



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controle InterMedIárIo da pressão de sobrealIMentação

Dependendo da solicitação momentânea de torque exigida pelo condutor, mais ou menos pressão de sobrealimentação deve ser fornecida para o motor. Por esse motivo, o turbocompressor deve entregar a pressão de sobrealimentação necessária para cada ocasição. Nestas situações, a válvula N75 é acionada de maneira a ajustar o nível de depressão que age sobre o atuador pneumático num valor entre a pressão atmosférica e a maior depressão possível. Esta depressão controlada corresponde ao melhor ajuste de ângulo das aletas para a carga imposta ao motor. A Unidade de Controle do Motor pode responder imediatamente às variações das condições de condução em um processo de controle contínuo. Ela continuamente adapta o ajuste de ângulo das aletas para a pressão de sobrealimentação desejada.


pressão atmosférica depressão

uc do Motor

atuador pneumático

ajuste intermediário das aletas

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anotações


33

anotações

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