Motor monoturbo para PSA Peugeot Citroën

Un nuevo motor de un solo turbo para PSA Peugeot Citroën

PSA Peugeot Citroën encargó a Bertrandt Francia el desarrollo de todos los componentes mecánicos para su nuevo motor DW12CTED4. Este motor HDI de 2,2 litros con un solo turbocompresor genera 200 caballos de potencia al freno, lo cual lo convierte en uno de los modelos de más alto nivel del fabricante; asimismo, se ajusta a la nueva norma de emisiones Euro 5. Volvamos la vista atrás para que pueda experimentar con nosotros todas las etapas de este apasionante proyecto.

 

Cómo empezó todo

Desde el principio, quedó claro que este proyecto iba a ser algo totalmente nuevo. Por primera vez, PSA Peugeot Citroën había decidido externalizar el proceso completo de desarrollo y diseño de los componentes mecánicos de su nuevo motor DW12CTED4. La empresa se decantó por Bertrandt para que tomara las riendas de estas exigentes tareas. Los objetivos del proyecto eran ambiciosos: diseñar un motor con un solo turbo basado en el biturbo DW12BTED4, con un rendimiento mejorado y un consumo de combustible reducido que se ajustara a la norma Euro 5. PSA Peugeot Citroën tiene previsto utilizar el nuevo motor en el 508 GT y en el C5, aunque también en el Land Rover Freelander y en el Jaguar XF250. Por este motivo, fue necesario generar la potencia de 200 CV de potencia al freno. Además, hubo que desarrollar tres variantes del motor, para así poder cumplir los requisitos específicos de las cuatro marcas diferentes: Peugeot, Citroën, Land Rover y Jaguar.

 

Desarrollo completo de los componentes

El equipo de especialistas en componentes de Bertrandt y los ingenieros de diseño trabajaron en el proyecto desde mayo de 2007 hasta finales de junio de 2010. Sobre la base de los conceptos funcionales de PSA Peugeot Citroën, diseñaron y desarrollaron los componentes mecánicos del motor llamado a ser el sucesor del DW12BTED4, que ha dejado de fabricarse. Estos especialistas en componentes fueron los responsables del proceso íntegro de desarrollo de las piezas: arquitectura, simulación, pruebas, costes y gestión de la calidad. Además, tenían que ajustarse a todos los criterios especificados y asegurarse de que todos los componentes estuvieran listos a tiempo para la producción; del mismo modo, los componentes debían diseñarse de tal forma que fueran fáciles de montar y de fabricar. Otras tareas de las que se responsabilizaron los ingenieros de diseño incluían el diseño en sí mismo, los planos en 3D, el cálculo de la dimensión de la cadena y el soporte a los contratistas, que eran los que ofrecían las opiniones sobre las piezas.

 

Un motor con un solo turbo y el rendimiento de un biturbo

Los ingenieros de Bertrandt instalaron el nuevo motor refrigerado por agua con un solo turbocompresor ligero, a fin de garantizar que su rendimiento fuera equivalente al del modelo biturbo DW12BTED4. Posteriormente, también se rediseñaron el colector de escape y los soportes del turbo, para así dotar al DW12CTED4 de un colector de última generación. Con el fin de evitar la modificación del sistema de escape en su totalidad, se mantuvieron todas las interacciones del sistema. Una vez completado el proceso de diseño, se creó el paquete para que el turbo pudiera colocarse en el vehículo. En consecuencia, los componentes colindantes, entre los que se incluían la carcasa del turbo, la entrada del aceite y los conductos de salida, la entrada de agua, las mangueras para refrigerante y la junta del colector tuvieron que modificarse para las tres variantes del motor.

 

Módulo EGR: refrigeración altamente eficaz

Los mecanismos de combustión se mejoraron, con la finalidad de garantizar que el proceso de tratamiento de los gases de escape fuera lo más eficaz posible. El equipo de Bertrandt Francia se centró minuciosamente en todos los elementos del sistema de escape, incluyendo las válvulas de escape, el colector y el turbocompresor en sí. El módulo EGR (recirculación de gases de escape) captura y enfría parte del gas de escape y devuelve esta parte a la cámara de combustión, lo cual se antoja fundamental en el proceso de reducción de emisiones del motor. En colaboración con especialistas de PSA Peugeot Citroën y el subcontratista, el equipo de Bertrandt diseñó un sistema de refrigeración altamente eficaz. En la aplicación del sistema se invirtió una gran cantidad de trabajo: en primer lugar, se rediseñaron los componentes del suministro de gases de escape, así como los sistemas de recirculación y refrigeración, junto con los soportes del sistema.

Los siguientes desafíos se presentaron en la definición de la arquitectura y en el momento de elegir entre un circuito de gases de escape en forma de U o en forma de I en el intercambiador térmico. Finalmente, se eligió el circuito en forma de U, puesto que era la única solución que se ajustaba a todos los criterios funcionales y dimensionales. Este proceso de diseño se prolongó durante unos seis meses. Finalmente, se diseñaron dos modelos EGR basados en dos conceptos totalmente diferentes para hacer frente a los diversos requisitos de los distintos vehículos: uno para PSA Peugeot Citroën y Ford y otro para Jaguar y Land Rover.

 

Accionamiento del cigüeñal: reducción del ruido y de las pérdidas de energía

El cigüeñal, las bielas y los pistones son partes móviles que configuran el sistema de accionamiento del cigüeñal. La adición de un turbocompresor más potente se traducía en la posibilidad de que el sistema soportara una carga mayor. Con el objetivo de disminuir las emisiones de CO2 y el consumo de combustible, se mejoró la segmentación de componentes de cara a reducir las pérdidas por fricción mecánica en el sistema de accionamiento del cigüeñal. Para compensar los cambios en las fuerzas de inercia del árbol, se recurrió a un amortiguador de vibraciones de torsión; este amortiguador funciona como ajustador para las fuerzas de inercia activas. En la versión anterior del motor, el ruido se transmitía a través del extremo del cigüeñal. Debido a que el nuevo motor es un modelo del más alto nivel, los ingenieros de Bertrandt Francia decidieron desarrollar un tapón de amortiguación acústica especial para resolver este problema. La incorporación del componente adicional de amortiguación presentó ciertas dificultades en relación con el flujo del proceso, puesto que era fundamental que pudiera colocarse de forma sencilla.  

 

Mejora acústica en el sistema de control

En un esfuerzo por lograr el mejor motor, Bertrandt Francia examinó minuciosamente el ruido generado por los elementos de propulsión de las unidades de control y la bomba de aceite. En este sentido, Bertrandt pudo sacar partido a la experiencia acumulada con uno de los motores anteriores y ponerla al servicio del DWC12CTED4. Para minimizar los ruidos de la transmisión por correa, se mejoraron la configuración de la carcasa y la hermeticidad del sistema; además, se optimizó la posición de la bomba de aceite para lograr un mejor movimiento de la cadena de distribución.