F10
F10 es la designación interna para la Berlina de la sexta generación del BMW
Serie 5. El Serie 5 Touring está catalogado como el
F11.
Sus características especiales son: un diseño que es a la vez deportivo y con clase, dinámica de conducción típica de la marca, eficiencia que es única entre los competidores y una multitud de características innovadoras para la comodidad y la seguridad. Debido a la distancia entre ejes más larga del segmento, el capó largo y la línea del techo, que fluye como la de un coupé, la sexta generación del BMW Serie 5 Berlina destaca de sus competidores incluso visualmente. Gracias a su alto rendimiento de conducción y bajas cifras de consumo, su manejo preciso y único y, al mismo tiempo, un aumento significativo del confort de conducción, también ofrece el mayor placer de conducción dentro de su segmento, por un amplio margen.
Aquí hay una descripción general de los temas más importantes de la argumentación del producto BMW para la berlina F10 Serie 5:
- Aspecto deportivo
- Equipamiento interior que marca tendencia con respecto a la elegancia y la funcionalidad
- Vehículo premium más eficiente de la gama media alta
- Máxima dinámica, muy alto confort de conducción, manejo inigualable y máxima personalización
- La mayor selección de sistemas de asistencia al conductor y nuevos equipos opcionales
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TECNOLOGÍA
CUERPO
→ Artículo principal:
F10 Body
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Se le dan gran importancia a la construcción de materiales ligeros en el F10. Esto se logra con la aplicación inteligente de aceros multifásicos de mayor resistencia y aceros formados en caliente de súper resistencia. El F10 ve un aumento en la resistencia media de sus materiales corporales del 55 % en comparación con el E60.
La construcción con materiales ligeros contribuye de forma decisiva a reducir el peso del vehículo. Junto con un diseño rígido del marco de la carrocería, hace una contribución significativa a:
- Dinámica de conducción
- Reducción del consumo de combustible
- Reducción de las emisiones de CO2
- Seguridad pasiva.
Las primeras y principales innovaciones y aspectos destacados en comparación con el modelo predecesor del E60 son:
- Montajes de suspensión-puntal de aluminio fundido a presión
- Alta proporción de aceros multifásicos (20 % del peso de la canal de la carrocería)
- Alta proporción de aceros formados en caliente (14 % del peso de la canal de la carrocería).
En el F10 se utilizan las nuevas transmisiones automáticas GA8HP45Z y GA8HP70Z con ocho marchas delanteras y una marcha atrás.
Una función de arranque/parada automática mejorada (MSA 2.0) se utiliza en el F10 520d con transmisión manual.
Características especiales:
- Confort climático y disponibilidad gracias al evaporador acumulador
- Detección de la presencia del conductor a través del cinturón de seguridad del conductor, así como de la puerta del conductor.
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El chasis de la F10 se basa en el de la F01, que llevó la dinámica de conducción y el confort a un nuevo nivel.
El chasis de la F10 ha sido adaptado para cumplir con estos requisitos. El resultado es un logro de una excelente dinámica de conducción en la F10 manteniendo un confort muy alto. El F10 también contará con las innovaciones ya conocidas del F01, como la dirección activa integral, el ICM de gestión integrada del chasis, el accionamiento dinámico y el control electrónico del amortiguador EDC.
El sistema eléctrico fundamental del vehículo del F10 se basa en su mayor parte en el sistema del F01.
Sistemas de asistencia al conductor
→ Artículo principal: Sistemas
de asistencia F10
Con respecto a los sistemas de asistencia al conductor, los sistemas Park Assist y Surround View están disponibles por primera vez.
COMPONENTES DEL SISTEMA F10 PARKING MANOEUVRE ASSISTANT
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Infoentretenimiento
Al igual que en los vehículos de los Series 1 y 3, el F10 utiliza por primera vez la unidad principal CIC, lo que permite un gran número de nuevas opciones de información y comunicación. Además, se instala el entretenimiento en los asientos traseros familiar del F01.
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El motor N55 es el sucesor del motor N54. Las actualizaciones y modificaciones técnicas permiten utilizar un solo turbocompresor de escape. Los datos técnicos se han mantenido prácticamente iguales, con costes reducidos y una mejora de la calidad.
Características especiales:
- Turbocompresor de escape mono (TwinScroll)
- Colector de escape aislado con hueco de aire seis de cada dos; convertidor catalítico próximo del motor
- Inyección directa de combustible con ubicación central del inyector, inyectores de válvula solenoide
- Valvetronic de 3ª generación
- Upstream Digital Engine Electronics (MEVD17.2 Bosch), integrado en el sistema de admisión de aire, compatible con FlexRay
- Cigüeñal ligero
- Bomba de aceite controlada por mapa
- Accionamiento uniforme de una sola correa en todas las series de modelos
- Introducción inicial en el F07, luego introducción de series cruzadas.
Datos técnicos para N55B30M0
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Diagrama de carga completa para N55B30M0
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Más información se puede encontrar en el artículo
Motor N55.
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MECÁNICOS DEL MOTOR
CARCASA DEL MOTOR
La carcasa del motor comprende el bloque del motor (cárter y bedplate), la culata, la cubierta de la culata, el sumidero de aceite del motor y las juntas.
Bloque del motor
El bloque del motor está hecho de aluminio fundido a presión y comprende el cárter y el bedplate.
El cárter tiene camisas de cilindro fundido (2) de hierro fundido gris. Lo que es nuevo es que los puentes entre dos cilindros están provistos de una ranura (3). Estas ranuras permiten que el refrigerante fluya de un lado del cárter al otro, enfriando así los puentes.
En comparación con el motor N54, cinco orificios de retorno de aceite en el lado de escape (4) ahora aseguran el retorno de aceite de la culata al sumidero de aceite del motor. Estos orificios de retorno de aceite se continúan bajo el deflector de aceite en el bedplate. Contribuyen a la reducción en pérdidas que agitan, puesto que el aceite de motor que fluye detrás puede alcanzar no más la impulsión del cigüeñal incluso en la alta aceleración lateral.
En el lado de admisión, cinco orificios de retorno de aceite en el lado de admisión (5) ahora también aseguran que el gas soplado pueda fluir sin obstáculos desde la cámara del cigüeñal a la culata y a la ventilación del cárter en la cubierta de la culata.
El conducto refrigerante (1) en el bloque del motor se divide en dos partes y el refrigerante fluye a través de él directamente.
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CULATA
La culata del motor N55 es un nuevo desarrollo. Por ejemplo, la inyección directa con turbocompresor de escape y Valvetronic se utiliza por primera vez en un motor BMW de 6 cilindros. La culata es muy compacta y está equipada con la 3ª generación Valvetronic.
La combinación de turbocompresor de escape, Valvetronic e inyección directa de combustible se conoce como
Turbo
Valvetronic
Direct
Injection (TVDI).
Este procedimiento permitió un ahorro de 3 – 6% de CO2 y combustible.
Las conexiones para las válvulas de no retorno VANOS podrían eliminarse, ya que se han integrado en las válvulas solenoides. La culata también tiene conductos refrigerantes alrededor del inyector para enfriarlos indirectamente.
TAPA DE LA CULATA
La cubierta de la culata es un nuevo desarrollo. El depósito de vacío para el sistema de vacío está integrado en la cubierta de la culata.
Todos los componentes para la ventilación del cárter y los conductos de soplado también están integrados en la tapa de la culata. Las válvulas de no retorno integradas garantizan que los gases de soplado se suministren de forma fiable al aire de admisión.
El motor N55 está equipado con un sistema de ventilación del cárter controlado por vacío. Se regula un vacío de aprox. 38 mbar.
Los gases de soplado llegan a la cámara de decantación en la cubierta de la culata a través de la abertura en el área del sexto cilindro. Los gases de soplado se dirigen desde la cámara de decantación a través de agujeros de perforación en una placa de impacto que el aceite golpea y fluye hacia abajo gracias a la alta tasa de flujo. Los gases de soplado limpiados por el aceite ahora llegan al área de admisión antes del turbocompresor de escape a través de la válvula de control de presión y, dependiendo del modo de funcionamiento, a través de las válvulas de no retorno o a través de la culata antes de las válvulas de admisión. El aceite separado se dirige a través de un conducto de retorno al sumidero de aceite del motor hasta que esté por debajo del nivel de aceite.
Para obtener más información, consulte el artículo
Ventilación del cárter.
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MOTOR N55, CUBIERTA DE CULATA CON VENTILACIÓN DEL CÁRTER
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SUMIDERO DE ACEITE
El sumidero de aceite del motor está hecho de aluminio fundido. El deflector de aceite y la tubería de admisión a la bomba de aceite son un componente. La conexión con el bedplate está diseñada de tal manera que los orificios de retorno de aceite se continúan a través del deflector de aceite. Los orificios de retorno del petróleo terminan así en el sumidero de aceite.
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Turbocompresor de escape
El motor N55 está provisto de un turbocompresor Twin-Scroll en lugar de dos pequeños turbocompresores separados como se utiliza en el motor N54. El siguiente diagrama muestra un boceto del principio del turbocompresor de escape Twin-Scroll.
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Válvula wastegate,
La conocida válvula wastegate se utiliza para la limitación de presión de carga. Evita la carga excesiva y la presión de la turbina a altas velocidades del motor.
Con los estándares de emisión de escape Euro 6 una válvula de compuerta de desecho activada eléctricamente se utiliza en el motor N55. El DME controla y supervisa el actuador de la válvula de la compuerta de desecho. Contiene un motor de corriente continua para ajustar el enlace y un potenciómetro para determinar la trayectoria transversal. Se prescindió del depósito de vacío en la cubierta del motor.
La válvula de la compuerta de desecho se puede controlar más rápido y con mayor precisión con la activación eléctrica. Se expone no más a las influencias de las fluctuaciones de la presión de aire y se puede diagnosticar mejor, e.g. por la detección del ángulo de la aleta para el aire fresco y la consumición de energía.
El período de calentamiento del convertidor catalítico se redujo por el ángulo de apertura más grande de la válvula de la compuerta de desecho. Esto también se apoya en el acortamiento de la carcasa de la turbina, mediante el cual el convertidor catalítico podría colocarse más cerca de la válvula de la compuerta.
Catalizador
Hay dos monolitos cerámicos en la carcasa del convertidor catalítico. El convertidor catalítico tiene una capacidad de 2,7 litros. Los monolitos cerámicos tienen diferentes recubrimientos dependiendo del tipo de vehículo.
El monolito cerámico 1 tiene un volumen de 1,2 litros, un diámetro de 125 mm y comprende 600 celdas.
El monolito cerámico 2 tiene un volumen de 1,5 litros, un diámetro de 125 mm y comprende 400 celdas.
INYECTORES
La válvula de inyección de combustible de alta presión HDEV5.2 de Bosch es un inyector de válvula solenoide. En contraste con el inyector piezoelézico utilizado en otros motores BMW actuales, el inyector de válvula solenoide es una válvula multihole que se abre hacia adentro y cuenta con una alta variabilidad en términos de ángulo y forma del haz. El inyector de válvula solenoide está diseñado para una presión del sistema de hasta 200 bar.
Más información se puede encontrar en el artículo
Inyectores de combustible (motor de gasolina).
SISTEMA ELÉCTRICO DEL MOTOR
UNIDAD DE CONTROL DEL MOTOR
Digital Motor Electronics (DME) instalado en el motor se utiliza por primera vez. El DME está montado en bridas en el sistema de aire de admisión y es enfriado por el aire de admisión. Las ventajas del DME cerca del motor son las siguientes:
- División del arnés de cableado del motor en seis módulos individuales
- Suministro de todos los componentes eléctricos en el motor directamente a través del DME
- Supresión de la caja electrónica
- 211 pines están disponibles, las conexiones son impermeables cuando se conectan.
El motor N55 recibe el control del motor MEVD17.2 de Bosch. El MEVD17.2 puede funcionar en el FlexRay y suministra los sensores y actuadores directamente con voltaje.
El lado superior de la carcasa DME es también la sección inferior del sistema de aire de admisión. En el área de las tuberías de admisión se fija un contorno a la carcasa para garantizar un flujo óptimo en el sistema de aire de admisión.
Las conexiones del enchufe entre el mazo de cables y el DME son impermeables cuando se conectan.
FUNCIONES
Suministro de combustible
Se envía una señal de voltaje desde el sensor de presión de combustible a la unidad de control del motor en función de la presión del sistema aplicada entre la bomba de combustible eléctrica y la bomba de alta presión. La presión del sistema (presión de combustible) se determina utilizando el sensor de presión de combustible antes de la bomba de alta presión. En la unidad de control DME se realiza una comparación constante de la presión nominal y la presión real. En el caso de una desviación de la presión nominal de la presión real, la unidad de control del motor aumenta o reduce el voltaje de la bomba de combustible eléctrica, que se envía como un mensaje a través del PT-CAN a la unidad de control de la bomba de combustible eléctrica.
La unidad de control de la bomba de combustible eléctrica transforma el mensaje en voltaje de salida para la bomba de combustible eléctrica. Se ajusta la presión de entrega necesaria para el motor (o la bomba de alta presión). En caso de fallo de la señal (sensor de presión de combustible) la bomba de combustible eléctrica está precontrolado con la terminal 15 ON. Si el bus CAN falla, la bomba de combustible eléctrica se opera a través de la unidad de control de la bomba de combustible eléctrica con el voltaje del vehículo conectado. La bomba de alta presión aumenta la presión del combustible a 50 y 200 bar. El combustible llega al carril a través de la línea de alta presión. El combustible se almacena temporalmente en el carril y se distribuye a los inyectores.
Control de la cantidad de combustible
El sensor de presión del riel mide la presión de combustible actual en el riel. Si se abre la válvula de control de cantidad de combustible en la bomba de alta presión, el exceso de combustible se devuelve a la alimentación en la bomba de alta presión. En el caso de un fallo de la bomba de alta presión, la conducción restringida es posible.
La válvula de control de cantidad controla la presión de combustible en el riel. La válvula de control de cantidad de combustible es activada por el control del motor a través de una señal modulada por ancho de pulso. Dependiendo del ancho de pulso, se habilita una sección transversal variada del acelerador y se ajusta la cantidad de combustible requerida para la condición de carga respectiva del motor. También existe la opción de reducir la presión en el carril.
Control de presión de carga
La presión de carga es controlada por el control del motor a través de la válvula de la compuerta en el turbocompresor de escape. Para poder ajustar la válvula del wastegate continuamente con vacío, se utiliza un convertidor de presión electroneumático, que convierte las señales del control del motor y un vacío definido.
Una válvula de soplado está montada en brida en el turbocompresor de escape. Esta válvula de soplado puede accionar el control del motor directamente y así establecer una conexión de cortocircuito entre el lado de admisión y el lado de presión. La válvula de soplado puede reducir los picos no deseados en la presión de carga que pueden ocurrir como resultado del cierre rápido de la válvula del acelerador. Por lo tanto, la válvula de soplado tiene una influencia significativa en la acústica del motor y contribuye a la protección de los componentes del turbocompresor de escape. Cuando la válvula del acelerador está cerrada, se acumula una onda de presión desde la válvula del acelerador hasta el turbocompresor de escape. Esta onda de presión golpea la pala de la turbina en el turbocompresor de escape y la presiona contra los rodamientos. La válvula de soplado reduce significativamente esta onda de presión y, por lo tanto, la carga en el turbocompresor de escape.
Refrigeración del motor
Para el sistema de refrigeración con bomba de refrigerante eléctrica, se utilizan las posibilidades del sistema de refrigeración convencional. La gestión del calor determina el requisito de refrigeración actual y controla el sistema de refrigeración en consecuencia. En ciertas circunstancias, la bomba de refrigerante puede incluso apagarse por completo, por ejemplo, para calentar el refrigerante más rápidamente en la fase de calentamiento. Cuando el motor está parado y muy caliente, la bomba de refrigerante también bombea cuando el motor está parado. La energía de enfriamiento se puede solicitar así independientemente de la velocidad de rotación. La gestión del calor ahora permite utilizar varios mapas característicos como base para controlar la bomba de refrigerante, además del termostato de mapa característico. De esta manera, la unidad de control del motor puede adaptar la temperatura del motor para la manejabilidad.
La unidad de control del motor controla los siguientes rangos de temperatura:
- °C 108 = Operación económica
- 104 °C = Funcionamiento normal
- °C 95 = Alto funcionamiento
- °C 90 = Alto funcionamiento y control por el termostato característico del mapa.
Si la unidad de control del motor identifica el rango de funcionamiento "Económico" sobre la base del rendimiento en marcha, la dirección del motor se ajusta a una temperatura más alta (108 °C). En esta gama de temperatura el motor debe ser funcionado con un requisito de combustible relativamente bajo. La fricción interna del motor se reduce a mayor temperatura. Por lo tanto, el aumento de la temperatura favorece el menor consumo de combustible en el rango de carga baja. En la operación "Alta y regulación por el termostato de mapa característico", al conductor le gustaría utilizar el desarrollo óptimo de la potencia del motor. La temperatura en la culata se reduce a 90 °C para este propósito. Esta reducción mejora la eficiencia volumétrica, lo que se traduce en un aumento del par motor. La unidad de control del motor ahora puede, adaptada a la situación de conducción relevante, ajustar un rango de funcionamiento específico. Por lo tanto, es posible influir en el consumo y la salida de energía a través del sistema de refrigeración.
Protección del sistema
Si el refrigerante o el aceite del motor están sujetos a temperaturas excesivas durante el funcionamiento del motor, ciertas funciones del vehículo se ven influenciadas de tal manera que se dispone de más energía para la refrigeración del motor.
Las medidas se dividen en dos modos de funcionamiento:
- Protección de componentes
- Temperatura del refrigerante entre 117 °C y 124 °C
- Temperatura del aceite del motor entre 150 °C y 157 °C
- Medida: por ejemplo, reducción de potencia del climatizador (hasta un 100%) y el motor
- Emergencia
- Temperatura del refrigerante entre 125 °C y 129 °C
- Temperatura del aceite del motor entre 158 °C y 163 °C
- Medida: por ejemplo, reducción de potencia del motor (hasta aprox. 90%).
SENSORES
Sensor del cigüeñal
El nuevo sensor del cigüeñal integrado tiene la misma función que los sensores del cigüeñal utilizados para la función automática de arranque y parada del motor (MSA). La detección inversa del motor es necesaria para la función MSA.
Puede encontrar más información en el artículo
Sensor del cigüeñal.
ACTUADORES
Servomotor Valvetronic
Un motor de corriente continua sin escobillas se utiliza como servomotor Valvetronic. El motor de corriente continua sin escobillas es libre de mantenimiento y muy potente gracias a la transformación de energía sin contacto. Es muy preciso de controlar gracias al uso de módulos electrónicos integrados.
La activación del servomotor Valvetronic está restringida a un máximo de 40 A. Durante un período de > 200 milisegundos, se dispone de un máximo de 20 A. El servomotor Valvetronic es activado por una señal modulada por ancho de pulso. El ciclo de trabajo está entre el 5 % y el 98 %.
El sensor de eje excéntrico es suministrado con voltaje de 5 V por el DME. El DME recibe señales a través de cinco elementos de efecto hall y los evalúa. De los cinco sensores de efecto hall, tres son para la clasificación aproximada y dos son para la clasificación precisa. El ángulo de rotación del servomotor Valvetronic se puede determinar a < 7,5°. Con el cociente de la impulsión del gusano un ajuste muy exacto y rápido de la elevación de las válvulas es posible.
Válvula de inyección de combustible de alta presión
El HDEV5.2 utilizado en el motor N55 es un nuevo desarrollo basado en la válvula de inyección de combustible de alta presión HDEV5.1 utilizada en el motor N14.
