jueves, 1 de febrero de 2018

Gestión térmica de vanguardia (ITM)

Audi TFSI de 1.8L y 2.0L de la serie EA888 (3ªgeneración)

Distribuidor giratorio del líquido de refrigeración

La continua evolución de los motores VAG, debido a las normativas de anti-polución principalmente, siempre tiene como resultado soluciones técnicas de vanguardia. En este caso hablaremos de la evolución del sistema de refrigeración de los motores descritos anteriormente.

El objetivo de esta gestión térmica es:

• Calentamiento rápido del motor.
• Reducción del consumo mediante una rápida regulación de la temperatura del motor.
• Esta tiene que ser termodinámicamente óptima.
• Calefacción en el habitáculo.

Para cumplir estos objetivos se dispone de dos elementos principales:

• Colector de escape integrado en la culata.
• Actuador de regulación de la temperatura del motor, dispositivo instalado como un módulo compartido con la bomba del líquido refrigerante por el lado frío del motor.

Diferentes mapas térmicos en función de la carga y rpm del motor.


Despiece del conjunto



Conjunto del distribuidor giratorio y la bomba de refrigeración.



El actuador de regulación es el mismo para el montaje tanto de motores transversales y longitudinales.

Regula el flujo del refrigerante mediante dos distribuidores giratorios acoplados mecánicamente. La regulación de su posición angular se realiza según los mapas característicos de la unidad de control de inyección.

Debido a su ubicación, los distribuidores giratorios pueden realizar diferentes posiciones de conmutación. Así se consigue un rápido calentamiento del motor, que da como resultado menos fricciones mecánicas y con ello un menor consumo. También se consigue que el sistema de refrigeración pueda realizar temperaturas variables del motor que oscilarán entre los 85ºC  y 107ºC.

Funcionamiento

Un motor eléctrico de corriente continua acciona el distribuidor giratorio. Este es excitado por la UCE de motor mediante PWM (12V) con una frecuencia de 1.000 Hz. La excitación se realizada durante todo el tiempo hasta conseguir la posición idónea escogida por la UCE del motor. Se le llama excitación positiva debido a que el movimiento es hacia la dirección de apertura.

El motor eléctrico mueve al distribuidor giratorio 1 por un engranaje sinfín altamente desmultiplicado. Se gestiona el flujo de refrigerante  del radiador de aceite, culata y del radiador principal.

El radiador de aceite para el cambio, el turbocompresor y el retorno de la calefacción no tienen regulación.
El calentamiento del motor es directamente proporcional al movimiento del distribuidor, que abre diferentes caudales de secciones variables.

El distribuidor giratorio 2 está unido al distribuidor giratorio 1 a través de un engranaje. Este engranaje está diseñado para que el distribuidor giratorio 2 acople y desacople en función de la posición angular del distribuidor 1. El giro del distribuidor 2 (apertura del flujo al bloque) empieza con una posición de aprox. 145º del distribuidor 1. Cuando el distribuidor 1 alcanza una posición aprox. de 85º vuelve a desacoplar. En esta posición el distribuidor 2 ha alcanzado su máximo giro angular y el circuito de refrigerante está abierto plenamente en el bloque.

Los movimientos del distribuidor se limitan por topes mecánicos.

El sistema capta la posición exacta del distribuidor y detecta posibles fallos de funcionamiento, para ello se monta un circuito impreso de control  al lado del motor con un captador de posición integrado. La posición del distribuidor giratorio 1 se puede consultar con un equipo de diagnosis.




Etapas de funcionamiento

Descripción de un Audi A4 de 2012

Calentamiento

Una vez arrancado el motor en frío se lleva al distribuidor 1 a la posición de 160º. En esta posición siguen cerrados las salidas para el radiador de aceite y el retorno del radiador principal.

El distribuidor 2 cierra el paso al bloque motor. Según las condiciones de carga y régimen se mantiene el líquido refrigerante inmóvil hasta los 90ºC. 


Calefacción autárquica

En caso de solicitar la calefacción se activa la válvula de cierre para el líquido refrigerante del Climatrónic y la bomba para post-circulación del refrigerante. Así circula el líquido a través de la culata, el turbocompresor y el aerotermo.


Flujo volumétrico mínimo

Esta etapa sirve para proteger la culata de sobrecalentamineto, recordad que el colector de escape está integrado en ella,  y el turbocompresor cuando no circula el líquido en el bloque. Desplazamiento del distribuidor 1 a 145º, este mueve el distribuidor 2, que empieza abrir el paso del líquido hacia el bloque. En esta posición fluye una pequeña cantidad de refrigerante a través del bloque hacia la culata, el turbocompresor y vuelta por el módulo distribuidor giratorio hacia la bomba del refrigerante.

Hay un segundo canal parcial donde fluye, si es necesario, por la válvula de cierre de líquido refrigerante hacia el aerotermo. La bomba de post-circulación es solicitada solamente si hay demanda de calefacción. Esto es debido a que el líquido de refrigeración se calienta muy rápidamente, menos fricción en el motor en la fase de calentamiento.



Flujo hacia el radiador de aceite del motor en fase de calentamiento

Etapa más avanzada del calentamiento que conecta al circuito al radiador de aceite del motor. Esto ocurre en la posición del distribuidor 1 a 120º. Paralelamente se abre el distribuidor 2 y el caudal a través del bloque motor aumenta. Con esta conexión se calienta el aceite del motor.


Calefacción para la caja de engranajes

Una vez calentado el motor se abre la válvula de refrigeración del cambio con el objetivo de calefactar su aceite. Esta etapa se sitúa con una temperatura del líquido refrigerante entre 80ºC sin calefacción o 97ºC con calefacción.



Regulación de la temperatura por el radiador principal

Con cargas y revoluciones bajas del motor se regula el líquido a 107ºC para reducir las fricciones del motor. A medida que aumenta la carga y el número de revoluciones se reduce la temperatura del líquido hasta 85ºC.

La posición del distribuidor 1 en 85º corresponde a 107ªC  y la posición de 0º corresponde a los 85ºC, máxima apertura hacia el radiador de refrigeración.

Carga parcial 107ºC 
Plena carga 85ºC



Funcionamiento después de la parada del motor

Esta etapa sirve para evitar la ebullición del líquido refrigerante en la culata y en el turbo compresor después de para el motor. Puede ser activada hasta 15 minutos.

El distribuidor 1 es llevado a la posición 160º-255º, el retorno al radiador es abierto y la entrada al bloque cerrada por el distribuidor 2 y también la bomba de post-circulación es activada.
El líquido fluye por dos canales parciales, uno a través de la culata hacia la bomba de post-circulación y el segundo a través del turbocompresor, por el distribuidor giratorio y vuelve a través del radiador principal hacia la bomba de post-circulación.

En esta etapa el líquido refrigerante no fluye por el bloque motor y así reducir el tiempo de la post-circulación para evitar pérdidas de calor excesivas. 



En caso de avería

En caso de avería del sensor giratorio 1 se deja en posición de apertura máxima, en caso de quedar atascado el motor o el distribuidor giratorio, se activa la limitación de régimen y par.

En caso de que la temperatura del líquido sobrepase los 113ºC un termostato convencional, en el distribuidor giratorio, abre el paso hacia el radiador principal.

En el cuadro de instrumentos aparece un aviso de régimen limitado y se enciende el testigo de EPC.
Se indica la temperatura real del líquido en el cuadro de instrumentos.


Se abre la válvula de cierre para el líquido refrigerante.

Se activa la bomba de post-circulación para establecer la refrigeración de la culata.





1 comentario:

  1. Me parecio muy interesante el articulo y el blog en general, soy un aficionado a la mecanica. Imprimo muchas piezas mecanicas con la impresora 3D Lion 2, muy recomendada

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