BMW Service

Informacin de producto.Motor N47.

34

Modelos.Motor N47.

Variantes de motor

Modelos con motor N47 para su introduccinen el mercado en marzo 2007.

Mo

de

lo

Se

rie

Mo

tor

Cil

ind

rad

a e

n c

m3

Ca

rre

ra/d

im

etr

oe

n m

m

Po

ten

cia

en

kW

/CV

a r

.p.m

.

Pa

r e

nN

m a

r.p

.m.

118d E81 N47D20U0 1995 90/84 105/14340003001750

120d E81 N47D20O0 1995 90/84 130/17740003501750

118d E87 N47D20U0 1995 90/84 105/14340003001750

120d E87 N47D20O0 1995 90/84 130/17740003501750

320d E92 N47D20O0 1995 90/84 130/17740003501750

24

7

Culata con cubierta

Generalidades

La culata ensamblada determina como ningnotro componente del motor las propiedadesrelativas al comportamiento operativo y elaprovechamiento de la potencia, elcomportamiento de par de giro y de escape, elconsumo de combustible o la acstica. En laculata se concentra prcticamente todo elcontrol del motor.

La culata del motor N47 sigue en granmedidael estndar de los actuales motores diesel.Una peculiaridad, sin embargo, es que laculata est formada por dos grandes piezas defundicin. Los rboles de levas se alojan en supropio soporte.

La culata del motor N47 muestra lassiguientes caractersticas tcnicas:

Material: AlSI7MgCu0,5

Culata de dos piezas con soporte de rbolde levas

Refrigeracin de corriente transversal

Canal AGR integrado

Cuatro vlvulas por cilindro

Disposicin paralela de las vlvulas (con eleje paralelo a los ejes de los cilindros)

Canal tangencial y de turbulencia.

Estructura

La conformacin de la culata viene muydeterminada por los elementos que se vanincluyendo. Los siguientes factores influyensustancialmente en la forma de la culata:

Nmero y posicin de las vlvulas

Nmero y posicin del rbol de levas

Posicin de las bujas

Posicin de los inyectores y proceso deinyeccin

Forma de los canales para el intercambio degases.

Una exigencia para la culata es un diseo loms compacto posible.

Esencialmente las culatas se distinguensegn los siguientes criterios:

Nmero de elementos

Nmero de vlvulas

Concepto de refrigeracin.

La culata del motor N47 muestra lassiguientes caractersticas tcnicas:

Material: AlSI7MgCu0,5

Culata de dos piezas con soporte de rbol Culata de dos piezas con soporte de rbolde levas

Refrigeracin de corriente transversal

Canal AGR integrado

Cuatro vlvulas por cilindro

Disposicin paralela de las vlvulas (con el Disposicin paralela de las vlvulas (con eleje paralelo a los ejes de los cilindros)

Canal tangencial y de turbulencia.

25

7

Culata de dos piezas

Las culatas de dos piezas estn formadas pordos grandes piezas de fundicin. No secuentan aqu los tornillos ni las piezaspequeas de montaje.

En el caso de la culata del motor N47 se tratade una pieza principal de fundicin, que es enprincipio la culata en s, y un soporte para losrboles de levas.

En este soporte de rboles de levas se alojanlos dos rboles de levas. Esta estructurasimplifica el proceso de fabricacin.

El soporte de rboles de levas es de unaaleacin de aluminio y silicio AlSi9Cu3(Fe).

Nmero de vlvulas

El motor N47 posee cuatro vlvulas porcilindro. Desde la construccin del motorM47, los motores diesel de BMW se fabricanexclusivamente con este concepto devlvulas, ya que permite un mejor cambio decarga y un mayor grado de llenado de lascmaras de combustin que en los motoresde dos vlvulas.

El motivo es la mayor superficie total devlvulas en comparacin con el sistema dedos vlvulas, logrando as una mayor seccinde flujo. La culata de cuatro vlvulas porcilindro permite adems una disposicincentral del inyector. Esta combinacin esnecesaria para poder asegurar un rendimientoespecfico alto con bajas emisiones de gasesde escape.

11 - Culata del motor N47

ndice Explicacin ndice Explicacin

1 Buja 6 Balancn flotante de rodillo

2 Vlvula de admisin 7 rbol de levas de escape

3 Vlvula de escape 8 rbol de levas de admisin

4 Gua de vlvula 9 Elemento de compensacinhidrulico de juego de vlvulas

5 Muelle de vlvula

En el caso de la culata del motor N47 se tratade una pieza principal de fundicin, que es ende una pieza principal de fundicin, que es enprincipio la culata en s, y un soporte para losprincipio la culata en s, y un soporte para losrboles de levas.

El motor N47 posee cuatro vlvulas porEl motor N47 posee cuatro vlvulas porcilindro. Desde la construccin del motor

El motivo es la mayor superficie total deEl motivo es la mayor superficie total devlvulas en comparacin con el sistema devlvulas en comparacin con el sistema dedos vlvulas, logrando as una mayor seccindos vlvulas, logrando as una mayor seccinde flujo. La culata de cuatro vlvulas porde flujo. La culata de cuatro vlvulas porcilindro permite adems una disposicincilindro permite adems una disposicincentral del inyector. Esta combinacin escentral del inyector. Esta combinacin esnecesaria para poder asegurar un rendimientonecesaria para poder asegurar un rendimientoespecfico alto con bajas emisiones de gasesespecfico alto con bajas emisiones de gasesde escape.

27

7

Cubierta de la cmara de combustin

La culata, como cierre superior del cilindro,constituye la cubierta de la cmara decombustin. Junto con la geometra del pistndetermina la forma de la cmara decombustin. La cmara de combustin es el

volumen que est limitado por el pistn, laculata y las paredes del cilindro. La forma de lacmara de combustin es de importanciadecisiva para la formacin de la mezcla.

El motor N47 forma un techo de cmara decombustin plano. Al contrario que en losactuales motores diesel de BMW, las vlvulas

de admisin y escape estn en posicinparalela.

Tapa de culata

La tapa de culata se denomina a menudotambin como cubierta de la culata o tapa devlvulas. Constituye el cierre superior delcrter del motor.

La tapa de culata del motor N47 cumple conlas siguientes funciones:

Hermetizacin de la culata hacia arriba

Amortiguacin acstica

Alojamiento del canal de gas de fuga quesale del crter de cigeal, del sistema deseparacin de aceite y de la vlvulareguladora de presin de la ventilacin delcrter de cigeal

Alojamiento del ral del sistema decarburante

Alojamiento del sensor de rbol de levas

Alojamiento de la tubuladura de llenado deaceite

Alojamiento de los pasos de tuberas.

Para conseguir una buena amortiguacinacstica se desacopla en parte la tapa de laculata. Esto se logra mediante juntas deelastmeros

La cubierta de la culata del motor N47 es deplstico.

La utilizacin de plstico comomaterial para lafabricacin de tapas de culata ayuda a ahorrarpeso frente al aluminio. Adems este materialtiene propiedades excelentes en elaislamiento acstico y pueden construirsegeometras muy complejas.

13 - Forma de la cmara decombustin del motorN47

ndice Explicacin ndice Explicacin

1 Cmara de combustin

El motor N47 forma un techo de cmara de de admisin y escape estn en posicincombustin plano. Al contrario que en los

de admisin y escape estn en posicinparalela.combustin plano. Al contrario que en los

actuales motores diesel de BMW, las vlvulas

La tapa de culata se denomina a menudoLa tapa de culata se denomina a menudotambin como cubierta de la culata o tapa detambin como cubierta de la culata o tapa devlvulas. Constituye el cierre superior del

La cubierta de la culata del motor N47 es deplstico.

La utilizacin de plstico comomaterial para laLa utilizacin de plstico comomaterial para lafabricacin de tapas de culata ayuda a ahorrarfabricacin de tapas de culata ayuda a ahorrarpeso frente al aluminio. Adems este materialpeso frente al aluminio. Adems este materialtiene propiedades excelentes en eltiene propiedades excelentes en elaislamiento acstico y pueden construirseaislamiento acstico y pueden construirsegeometras muy complejas.

30

7

Crter de aceite

Generalidades

El crter de aceite representa el cierre inferiordel crter del motor. En el motor N47 seencuentra la brida del crter de aceite pordebajo de la mitad del cigeal, como entodos los motores BMW.

El crter de aceite del motor N47 cumple conlas siguientes funciones:

Recipiente para alojar el aceite del motor

Recipiente colector para el aceite deretorno del motor

Cierre inferior del crter de cigeal

Refuerzo del motor y del engranaje

Alojamiento del sensor trmico de nivel deaceite

Alojamiento del tubo de gua de la varilla delcontrol de aceite

Alojamiento de un tornillo de evacuacin deaceite

Amortiguacin acstica.

Los crteres de aceite se fabrican de fundicininyectada de aluminio o de chapa de acero dedoble capa.

El crter de aceite es de funcin de aluminio apresin.

El rascador de aceite no est integrado en elcrter en el motor N47, sino en la tapa derefuerzo del crter de cigeal. Con el uso deun rascador de aceite se elimina msrpidamente el aceite del cigeal.Unas chapas protectoras se encargan de queel aceite que salpica no espumee demasiado.

Como junta se utiliza una junta de soporte dechapa con huella de eslastmero. El materialde este soporte de chapa es aluminio. Lasjuntas de corcho utilizadas en el pasado,presentaban un asentamiento que poda llevara que las uniones atornilladas se soltaran.

3 Para que el funcionamiento de la juntaest asegurado, no puede haber nada deaceite en el revestimiento de goma durante sumontaje. Bajo ciertas circunstancias podra

moverse la junta de la superficie de brida. Porello las superficies de brida deben limpiarsedirectamente antes de su montaje. Ademshay que asegurarse de que se ha dejadoescurrir el aceite del motor para que durante elmontaje no se humedezcan de aceite ni lasuperficie de brida ni la junta. 1

15 -

ndice Explicacin ndice Explicacin

1 Crter de aceite 2 Tapa de refuerzo con rascador deaceite

El crter de aceite es de funcin de aluminio apresin.

El rascador de aceite no est integrado en elEl rascador de aceite no est integrado en elcrter en el motor N47, sino en la tapa decrter en el motor N47, sino en la tapa derefuerzo del crter de cigeal. Con el uso derefuerzo del crter de cigeal. Con el uso deun rascador de aceite se elimina msrpidamente el aceite del cigeal.rpidamente el aceite del cigeal.Unas chapas protectoras se encargan de queUnas chapas protectoras se encargan de queel aceite que salpica no espumee demasiado.

Como junta se utiliza una junta de soporte de moverse la junta de la superficie de brida. PorComo junta se utiliza una junta de soporte dechapa con huella de eslastmero. El material

moverse la junta de la superficie de brida. Porello las superficies de brida deben limpiarsechapa con huella de eslastmero. El material

de este soporte de chapa es aluminio. Lasello las superficies de brida deben limpiarsedirectamente antes de su montaje. Ademsde este soporte de chapa es aluminio. Las

juntas de corcho utilizadas en el pasado,directamente antes de su montaje. Ademshay que asegurarse de que se ha dejadojuntas de corcho utilizadas en el pasado,

presentaban un asentamiento que poda llevarhay que asegurarse de que se ha dejadoescurrir el aceite del motor para que durante elpresentaban un asentamiento que poda llevar

a que las uniones atornilladas se soltaran.escurrir el aceite del motor para que durante elmontaje no se humedezcan de aceite ni lamontaje no se humedezcan de aceite ni lasuperficie de brida ni la junta. 1 13 Para que el funcionamiento de la juntaPara que el funcionamiento de la junta

est asegurado, no puede haber nada deest asegurado, no puede haber nada deaceite en el revestimiento de goma durante suaceite en el revestimiento de goma durante sumontaje. Bajo ciertas circunstancias podra

31

7

Ventilacin del crter

Generalidades

Cuando el motor est en marcha, hay gasesque van a parar del cilindro al compartimentodel cigeal (los llamados gases de fuga o"blow-by").

Estos gases contienen combustible sinquemar y restos de gases de escape. En elcompartimento del cigeal semezclan con elaceite de motor que all est en forma deniebla o mezcla de aceite.

La cantidad de gases de fuga depende de lacarga delmotor. Se produce una sobrepresinen el compartimento del cigeal que por elmovimiento del pistn tambin depende delnmero de revoluciones. Esta sobrepresin seencuentra en todas las cavidades unidas alcompartimento del cigeal (por ejemplo en el

retorno del aceite, en la cavidad de la cadena,etc.) y podra llevar a una prdida de aceite enlas juntas de cierre.

La ventilacin del crter lo impide. Transportagases de fuga prcticamente exentos deaceite de motor al tubo de aire puro antes delturbocompresor y las gotas de aceite demotor van a parar al crter de aceite por untubo de retorno. La ventilacin del crter seencarga, adems, de que no hayasobrepresin en el mismo.

El motor N47 est equipado con unaventilacin de crter regulada por depresin ydispone de tres separadores de cicln paraseparar el aceite de los gases de fuga.

Ventilacin del crter con regulacin de depresin

La ventilacin del crter regulada pordepresin se introdujo en los motores dieselde BMW con el motor M51TU y es, desdeentonces, un equipamiento estndar.

En esta ventilacin hay una vlvula reguladorade presin que se encarga de limitar ladepresin en el crter de cigeal a un niveldeterminado. Una depresin demasiadoelevada en el crter de cigeal podraprovocar el fallo de los aros de estanqueidaddel cigeal. Entrara aire en la zona delcigeal y se creara una lodificacin delaceite. La separacin de aceite no podraeliminar todo el aceite contenido en los gases

de fuga si pasara esto. Se notara entonces porel color azul de los gases de escape.

En la ventilacin del crter con regulacin dedepresin del motor N47, el compartimentodel cigeal est unido al tubo de aire purotras el filtro de aire mediante los siguientescomponentes.

Canal de purga

Compartimento de amortiguacin

Canal blow-by

Separador de aceite tipo cicln

Vlvula reguladora de la presin.

Cuando el motor est en marcha, hay gasesCuando el motor est en marcha, hay gasesque van a parar del cilindro al compartimentoque van a parar del cilindro al compartimentodel cigeal (los llamados gases de fuga odel cigeal (los llamados gases de fuga o"blow-by").

Estos gases contienen combustible sinEstos gases contienen combustible sinquemar y restos de gases de escape. En elquemar y restos de gases de escape. En elcompartimento del cigeal semezclan con elcompartimento del cigeal semezclan con elaceite de motor que all est en forma deaceite de motor que all est en forma deniebla o mezcla de aceite.

La cantidad de gases de fuga depende de laLa cantidad de gases de fuga depende de lacarga delmotor. Se produce una sobrepresincarga delmotor. Se produce una sobrepresinen el compartimento del cigeal que por elen el compartimento del cigeal que por elmovimiento del pistn tambin depende delmovimiento del pistn tambin depende delnmero de revoluciones. Esta sobrepresin se

El motor N47 est equipado con unaEl motor N47 est equipado con unaventilacin de crter regulada por depresin yventilacin de crter regulada por depresin ydispone de tres separadores de cicln paradispone de tres separadores de cicln paraseparar el aceite de los gases de fuga.

32

7

Debido a la potencia de succin delturbocompresor de escape, en el tubo de airepuro hay depresin.

Mediante la presin diferencial con el crter decigeal se aspiran gases de fuga en la culata.

En la culata, el gas de fuga pasa primero alcompartimento de amortiguacin. Elcompartimento de amortiguacin sirve paraque ninguna salpicadura de aceite vaya aparar, por ejemplo, del rbol de levas a la purgade aire del crter de cigeal. Para ello, el

motor N47 cuenta con una chapa de choquede aceite en la parte inferior de la tapa de laculata. As se produce una primera separacinya en el compartimento de amortiguacin. Elaceite que se acumula en las paredes all fluyede retorno a la culata.

16 - Ventilacin del crter decigeal con regulacinde depresin del motorN47

ndice Explicacin ndice Explicacin

1 Turbocompresor de gases deescape

5 Vlvula de rebose

2 Refrigerador de aire desobrealimentacin

6 Canal blow-by

3 Vlvula reguladora de la presin 7 Canal de retorno de aceite

4 Separador de cicln 8 Filtro de aire

33

7

El gas de fuga pasa del compartimento deamortiguacin a los separadores de cicln enlos que se separa el aceite que contienen. Elaceite de motor separado fluye de retornohacia el crter de aceite. En el separador decicln se eliminan tambin las oscilaciones del

gas. De estamanera se evita una estimulacinde la membrana en la vlvula reguladora de lapresin. El gas de fuga limpio accede por lavlvula reguladora de presin al tubo de airepuro antes del turbocompresor.

Vlvula reguladora de la presin

La vlvula reguladora de la presin tiene latarea de garantizar una depresin lo msconstante posible en el crter de cigeal.

En el siguiente grfico se representa la vlvulareguladora de la presin en tres tipos defuncionamiento diferentes.

La fuerza de llamada del muelle decompresin (3) en el servicio de regulacin seencuentra en equilibrio con la membranaadmitida de rodillo (2) mediante la depresinde la caja.

La parte posterior de la membrana est unidamediante un orificio a la caja (4) con la presinatmosfrica. Si aumenta la presin del crterde cigeal, entonces aumenta la seccin deabertura de la vlvula reguladora de la presin.Se aspirarn gases de fuga debido a ladepresin en el sistema de aspiracin, hastaque la presin del crter de cigealdescienda demodo que lamembrana cierre laseccin de abertura.

Si se obstruye el filtro de aire o entra nieve enel tubo de aspiracin, la depresin que seforma cierra la vlvula de regulacin depresin. Con ello se impide que se succioneaceite en el tubo de aspiracin.

17 - Separacin de aceite en la tapa de la culata del motor N47

ndice Explicacin ndice Explicacin

1 Vlvula de rebose 4 Separador de cicln

2 Canal de evitacin para evitarcolapsos

5 Introduccin de gases de fuga alsistema de succin

3 Vlvula reguladora de la presin 6 Retorno de aceite al crter de aceite

34

7

18 - Proceso de regulacin dela vlvula reguladora de lapresin

ndice Explicacin ndice Explicacin

A Vlvula reguladora de la presinabierta con el motor detenido 4 Conexin con la presin ambiente

BVlvula reguladora de la presincerrada en ralent o marcha porinercia

5 Fuerza del muelle de compresin

C Vlvula reguladora de la presin en elservicio de regulacin con carga 6 Depresin del sistema de aspiracin

1 Presin ambiente 7 Depresin efectiva en la caja

2 Membrana de rodillo 8 Gas de fuga del crter de cigeal

3 Muelle de presin

35

7

Proceso de regulacin

Con elmotor detenido, el regulador de presinest abierto (estado A). En ambos lados de lamembrana hay presin ambiente, es decir, lamembrana se abrir completamente gracias ala fuerza de muelle.

Si se arranca el motor, aumenta la depresinen el colector de admisin y se cierra la vlvulareguladora de la presin (estado B). Esteestado se ajusta siempre en ralent o enmarcha por inercia, ya que no se producengases de fuga. En la parte interior de lamembrana de rodillo hay una relativa grandepresin (con relacin a la presin ambiente).De esta forma la presin ambiente, que hay enla parte exterior de la membrana de rodillo,cierra la vlvula contra la fuerza de muelle.

Debido a la carga y al nmero de revolucionesse producen gases de fuga. El gas de fuga (8)reduce la depresin relativa que acta sobre lamembrana de rodillo. De esta forma el muellede compresin puede abrir la vlvula y seaspira el gas de fuga. La vlvula se abresiempre que se ajuste un equilibrio entrepresin ambiente y depresin de caja msfuerza de muelle (estado C).

Cuanto ms gas de fuga se genere, menorser la depresin relativa en la parte interior dela membrana y ms se abrir la vlvulareguladora de la presin. As se mantiene unadepresin fija (aprox. 38 mbar) en el crter.

Seguro anticolapso

En el motor N47 se utiliza por primera vez elllamado seguro anticolapso.

Hablaremos de colapso cuando los gases defuga alcancen una presin tan alta en la culataque se presiona aceite en el canal de succin.Este aceite se quema de forma incontrolada.Aumenta la velocidad del motor yconsecuentemente la de los gases de fuga y lapresin en la culata, en un crculo imparable.Solo acabar con el fallo total del motor.

La acumulacin de presin se daraprincipalmente por los separadores de cicln,ya que representan el cuello de botella delsistema.

Por ello, el motor N47 posee una vlvula derebose en el compartimento deamortiguacin, que establece un paso a losseparadores de cicln. A partir de una presindeterminada se abre y deja pasar los gases defuga directamente a la vlvula reguladora depresin. De esta forma no hay una separacinfina del aceite, pero se impiden daos almotor.

El sistema interviene solo en casos deemergencia; en el funcionamiento normal noactuar casi nunca.

Adems, una funcin de velocidad excesivadelmotor en la DDEevita que elmotor se pasede revoluciones controlando la vlvula deadmisin y cerrndola en parte.

Depresin en lacaja

Reaccin de lamembrana

> 38 mbar La membrana se mueveen direccin "cerrar"

< 38 mbar La membrana se mueveen direccin "abrir"

36

7

Separacin de aceite

Para eliminar el aceite de los gases de fugahay diferentes separadores. Por ejemplo:

Separador de cicln

Separador de laberinto

Separador de bobina de hilo.

El motor N47 posee tres separadores decicln ordenador en paralelo. Los primerosdos funcionan juntos y el tercero es para otracorriente de fuga.

En el separador de cicln el gas de fuga seconduce por un cuerpo cilndrico que empiezaa rotar. Debido a la fuerza centrfuga, el aceitepesado que hay en el gas es presionado hacialas paredes del cilindro. Desde all puederegresar al crter de aceite mediante una

tubera de retorno. Los separadores de ciclntienen una muy buena capacidad deseparacin.

19 - Funcin del separador de cicln