Los vehículos Renault Duster están equipados con motores de dos modificaciones: K4M de 1,6 L y F4R de 2,0 L.
Ambos motores son de gasolina, de cuatro tiempos, de cuatro cilindros, en línea, de dieciséis válvulas — con dos árboles de levas en cabeza.
Los motores están montados transversalmente en el compartimento motor.
Por su diseño, los motores son similares entre sí. Las principales diferencias se refieren a las dimensiones de las piezas.
Orden de encendido: 1-3-4-2, contando desde el volante motor.
Sistema de alimentación: inyección secuencial multipunto.
El motor, la caja de cambios y el embrague forman un grupo motopropulsor fijado sobre tres soportes de caucho-metal.
El sistema de alimentación del motor consta de una bomba de combustible eléctrica instalada en el depósito, un cuerpo de mariposa, un filtro fino de combustible, un filtro grueso de combustible situado en el módulo de la bomba, un regulador de presión de combustible, inyectores, conductos de combustible, un sistema de recirculación de gases de escape y un filtro de aire.
El sistema de encendido del motor es microprocesador, compuesto por bobinas y bujías de encendido.
Las bobinas de encendido son controladas por la unidad electrónica (calculador) del sistema de gestión del motor.
El sistema de encendido no requiere mantenimiento ni ajuste durante su explotación.
En el motor F4R se utiliza un esquema de regulación de fases mediante desfasador. El desfasador regula el momento de apertura de las válvulas de admisión del motor.
El sistema garantiza el establecimiento de fases de distribución óptimas para cada instante de funcionamiento del motor con el fin de aumentar sus prestaciones y características dinámicas mediante la modificación de la posición del árbol de levas de admisión.
El sistema es gestionado por la unidad electrónica de control del motor (ECU).
Los principales elementos del sistema de regulación de fases son la electroválvula de control, el mecanismo de accionamiento que modifica la posición del árbol de levas y el sensor de posición del árbol de levas.
La correa de distribución acciona el mecanismo del sistema, que mediante un enlace hidromecánico transmite el giro al árbol de levas de admisión.
De la conducción principal de aceite, el aceite motor a presión es llevado por canales al alojamiento de la culata donde está instalada la válvula, y luego por canales en la culata y en el árbol de levas — al mecanismo del sistema.
En posición inicial y a una frecuencia de rotación del cigüeñal inferior a 1450 rpm no se aplica tensión a la electroválvula — está cerrada.
A una frecuencia de rotación del cigüeñal entre 1450 y 4300 rpm y con el pedal del acelerador a fondo, la ECU aplica tensión a la electroválvula — se abre.
El distribuidor de la válvula garantiza entonces el suministro de aceite a presión a la cavidad de trabajo del mecanismo.
Por la variación de la presión de aceite y la acción hidromecánica se produce el desplazamiento mutuo de los elementos del mecanismo, y el árbol de levas gira el ángulo requerido, modificando las fases de distribución.
A una frecuencia de rotación del cigüeñal superior a 4300 rpm se corta la alimentación de la electroválvula.
El distribuidor de la electroválvula y los elementos del mecanismo del sistema son muy sensibles a la contaminación del aceite motor.
En caso de fallo del sistema de distribución variable, las válvulas de admisión se abren y cierran en modo de retardo máximo.
El sistema de distribución variable permite establecer fases de distribución óptimas para cada instante de funcionamiento del motor, lo que permite obtener mayor potencia, mejor economía de combustible y menor toxicidad de los gases de escape.
Para determinar la posición instantánea del árbol de levas se instala un sensor de posición del árbol de levas (sensor de fase).
En el muñón del árbol de levas se encuentra la corona de consigna del sensor de posición.
En la cubierta superior del accionamiento de la distribución está fijada la electroválvula que controla hidráulicamente el mecanismo de distribución variable.
La electroválvula es, a su vez, controlada por la unidad electrónica de control del motor.
La unidad de control determina la posición del árbol de levas de admisión a partir de las señales del sensor de fase y del sensor de posición del cigüeñal y emite la orden de modificar la posición del árbol.
Conforme a esta orden se desplaza el distribuidor de la electroválvula, por ejemplo, en el sentido de mayor avance en la apertura de las válvulas de admisión.
El aceite a presión pasa entonces por un canal en el cuerpo de la distribución hasta el cuerpo del mecanismo de distribución variable y provoca el giro del árbol de levas en el sentido requerido.
Al desplazarse el distribuidor en el sentido correspondiente a una apertura más temprana de las válvulas, el canal para su apertura más tardía se conecta automáticamente con el canal de drenaje.
Si el árbol de levas ha girado el ángulo requerido, el distribuidor de la electroválvula, por orden de la unidad de control, se coloca en la posición en la que el aceite se mantiene a presión a ambos lados de cada una de las paletas del rotor del variador.
Si se requiere el giro del árbol de levas hacia una apertura más tardía de las válvulas, el proceso de regulación se realiza con suministro de aceite en sentido inverso.
Al parar el motor, el árbol de levas de admisión se coloca automáticamente en la posición inicial, en la que no hay cruce de fases de admisión y escape.
Esto se ha hecho para garantizar un arranque seguro del motor frío.
Con tal disposición de fases se excluye la dilución de la carga fresca de aire-combustible que entra en el cilindro durante la carrera de admisión por los gases de escape.
Además de facilitar el arranque del motor, se garantiza su funcionamiento uniforme e ininterrumpido durante el calentamiento.
A medida que se calienta el motor, las fases de distribución cambian suavemente hasta su cruce en el motor completamente caliente, lo que asegura una mejor economía.
Los elementos del sistema de distribución variable (electroválvula y mecanismo de modificación dinámica de la posición relativa de los árboles de levas) son conjuntos de precisión.
Por ello, al realizar el mantenimiento o la reparación del sistema de distribución variable solo se permite la sustitución de los elementos del sistema en conjunto.
Delante del motor (en el sentido de marcha del vehículo) están situados: la varilla de nivel de aceite, la rampa de inyección con inyectores, el tubo de admisión, el filtro de aceite, el intercambiador de calor (motor 2,0), el sensor del testigo de presión de aceite insuficiente, el sensor de detonación, el sensor de posición del cigüeñal (motor 2,0), el tubo de alimentación de la bomba de refrigerante, el motor de arranque (motor 1,6), el alternador, la bomba de dirección asistida, el compresor de aire acondicionado.
Detrás del motor están situados: el cuerpo de mariposa, la carcasa del filtro de aire, el colector de escape con sonda de oxígeno de control, el motor de arranque (motor 2,0).
El bloque de cilindros del motor está fundido en hierro fundido, los cilindros están mecanizados directamente en el bloque.
En la parte inferior del bloque de cilindros están situados cinco apoyos de cojinetes principales del cigüeñal con tapas desmontables, fijadas al bloque con pernos.
Los orificios del bloque de cilindros para los cojinetes se mecanizan con las tapas colocadas, por lo que las tapas no son intercambiables.
En las superficies frontales del apoyo n.º 3 del motor K4M y n.º 2 del motor F4R se han realizado alojamientos para semiaros de empuje que impiden el desplazamiento axial del cigüeñal.
Para refrigerar los pistones durante el funcionamiento del motor, sus fondos son bañados desde abajo con aceite motor a través de inyectores especiales que están insertados a presión en el bloque de cilindros.
Cigüeñal con cinco muñones principales y cuatro de biela.
Los cojinetes de bancada y de biela del cigüeñal son de acero, de pared fina con revestimiento antifricción aplicado en sus superficies de trabajo.
En el extremo delantero del cigüeñal están montados: el piñón del accionamiento de la bomba de aceite, la polea dentada de la distribución y la polea de accesorios, que también es amortiguador de vibraciones de torsión del cigüeñal.
El cigüeñal está sellado por delante y por detrás con retenes.
Las bielas son de acero forjado, de sección en doble T, mecanizadas junto con las tapas.
Las tapas se fijan a las bielas con pernos en el motor F4R y con pernos y tuercas en el motor K4M.
Por sus cabezas inferiores (de manivela) las bielas están unidas a través de los cojinetes a los muñones de biela del cigüeñal, y por las cabezas superiores — mediante pasadores a los pistones.
Los pasadores de pistón son de acero, de sección tubular.
En el motor 2,0 el pasador es flotante — gira libremente en los bossages del pistón y en la cabeza superior de la biela.
Contra el desplazamiento axial el pasador está fijado por dos anillos elásticos de retención situados en las ranuras de los bossages del pistón.
En el motor 1,6 el pasador de pistón está insertado a presión en la cabeza superior de la biela y gira libremente en los bossages del pistón.
Los pistones son de aleación de aluminio.
La falda del pistón tiene forma compleja: en sección longitudinal la falda es abarrilada, y en sección transversal — ovalada.
En la parte superior del pistón están mecanizadas tres ranuras para los segmentos.
Los dos segmentos superiores son de compresión, y el inferior es rascador de aceite.
La culata está fundida en aleación de aluminio, común para los cuatro cilindros.
La culata se centra en el bloque mediante dos casquillos y se fija con diez tornillos.
Entre el bloque y la culata se instala una junta metálica sin asentamiento.
En los lados opuestos de la culata están situadas las ventanas de los canales de admisión y escape.
Las bujías de encendido están instaladas en el centro de cada cámara de combustión.
Las válvulas son de acero, en la culata están dispuestas en dos filas, en V, con dos válvulas de admisión y dos de escape por cilindro.
La cabeza de la válvula de admisión es mayor que la de escape.
Los asientos y guías de válvulas están insertados a presión en la culata.
Sobre las guías de válvulas están montados por arriba retenes de vástago.
La válvula se cierra bajo la acción del resorte.
Por su extremo inferior se apoya en una arandela, y por el superior — en una tapa retenida por dos semiconos.
Los semiconos apareados tienen exteriormente forma de tronco de cono, e interiormente están provistos de resaltes de tope que entran en la ranura del vástago de la válvula.
En la parte superior de la culata están instalados dos árboles de levas.
Un árbol acciona las válvulas de admisión del mecanismo de distribución, y el otro — las de escape.
Cada árbol tiene ocho levas — la pareja de levas adyacentes controla simultáneamente las válvulas (de admisión o escape) de cada cilindro.
Una particularidad del diseño del árbol de levas es que las levas están prensadas sobre un árbol tubular.
Los apoyos (cojinetes) de los árboles de levas (seis por árbol) son desmontables — situados en la culata y en la tapa de culata.
El accionamiento de los árboles de levas se realiza por correa dentada desde la polea del cigüeñal.
En cada árbol de levas, del lado de la polea dentada, hay una brida de tope que entra en una ranura de la culata, impidiendo así el desplazamiento axial del árbol.
La polea del árbol de levas no se fija al árbol mediante ajuste forzado, chaveta o pasador, sino — solo por las fuerzas de rozamiento que surgen en las superficies frontales de la polea y del árbol al apretar la tuerca de fijación de la polea.
El extremo del árbol de levas se sella con un retén montado en el muñón y prensado en el alojamiento formado por las superficies de la culata y de la tapa de culata.
Las válvulas son accionadas desde las levas del árbol de levas a través de balancines.
Para aumentar la vida útil del árbol de levas y de los balancines, la leva del árbol actúa sobre el balancín a través de un rodillo que gira sobre el eje del balancín.
Los taqués hidráulicos de los balancines están instalados en alojamientos de la culata.
El aceite entra en el taqué desde la conducción de la culata a través de un orificio en el cuerpo del taqué.
El taqué hidráulico garantiza automáticamente un contacto sin juego entre la leva del árbol de levas y el rodillo del balancín, compensando el desgaste de la leva, del balancín, del extremo del vástago, de los chaflanes del asiento y de la cabeza de válvula.
La lubricación del motor es combinada.
A presión, el aceite es llevado a los cojinetes de bancada y de biela del cigüeñal, a los cojinetes de los árboles de levas y a los taqués hidráulicos de los balancines.
Otros órganos del motor se lubrican por salpicadura.
La presión en el sistema de lubricación la crea una bomba de aceite de engranajes, situada en el cárter y fijada al bloque de cilindros.
La bomba de aceite es accionada por cadena desde el cigüeñal.
El piñón conductor del accionamiento de la bomba está instalado en el cigüeñal bajo la tapa delantera del bloque de cilindros.
En el piñón hay una banda cilíndrica sobre la que trabaja el retén delantero del cigüeñal.
El piñón está instalado en el cigüeñal sin apriete y no está fijado con chaveta.
Al montar el motor, el piñón conductor del accionamiento de la bomba queda aprisionado entre la polea dentada de la distribución y el resalte del cigüeñal como resultado de apretar el paquete de piezas con el perno de fijación de la polea de accesorios.
El par del cigüeñal se transmite al piñón solo por las fuerzas de rozamiento entre las superficies frontales del piñón, de la polea dentada y del cigüeñal.
Si el perno de fijación de la polea de accesorios está flojo, el piñón conductor del accionamiento de la bomba de aceite puede empezar a girar sobre el cigüeñal y la presión de aceite en el motor caerá.
El colador está realizado en una sola pieza con la tapa del cuerpo de la bomba de aceite.
La tapa se fija con cinco tornillos al cuerpo de la bomba y está retenida por un clip elástico.
El aceite de la bomba es enviado por un canal del bloque de cilindros al filtro de aceite.
El filtro de aceite es de flujo total, no desmontable.
En el motor F4R, antes de entrar en el filtro, el aceite pasa por un intercambiador de calor fijado al bloque de cilindros.
Durante el funcionamiento del motor, el líquido refrigerante circula constantemente por las celdillas del intercambiador.
Poco después de arrancar el motor, el aceite motor del intercambiador se calienta (porque el refrigerante se calienta más rápido).
Cuando el motor funciona en regímenes máximos, el aceite se enfría en el intercambiador.
Tras pasar por el filtro de aceite, el aceite se envía a la conducción principal del bloque de cilindros.
De la conducción principal el aceite pasa por canales a los cojinetes de bancada del cigüeñal, a los inyectores de refrigeración de los pistones y luego a los cojinetes de biela del cigüeñal.
Por dos canales verticales del bloque de cilindros, el aceite de la conducción principal se lleva a la culata — a los apoyos extremos (del lado de los tapones de los árboles de levas) y a los taqués hidráulicos de válvulas.
A través de las ranuras y perforaciones de los muñones extremos de los árboles de levas, el aceite entra en el interior de los árboles, y a través de perforaciones en otros muñones — a los demás cojinetes de los árboles de levas.
De la culata, el aceite cae por canales verticales al cárter.
El sistema de ventilación del cárter es cerrado, de tipo forzado.
Los gases que penetran de las cámaras de combustión por los segmentos al cárter del motor llegan a través de canales del bloque y de la culata hasta la tapa de culata.
Tras pasar por un separador de aceite situado en la tapa de culata, los gases del cárter se limpian de partículas de aceite y luego pasan por la carcasa del filtro de aire, el cuerpo de mariposa, el receptor y el tubo de admisión — a los cilindros del motor.
Averías posibles del motor
El motor no arranca
No hay presión de combustible en la rampa:
- Conductos de combustible obstruidos — lave y sople el depósito y los conductos.
- Bomba de combustible defectuosa — sustituya la bomba (Reparación del módulo de combustible).
- Filtro de combustible obstruido — sustituya el filtro (Sustitución del filtro de combustible adicional).
- Regulador de presión de combustible defectuoso — sustituya el regulador.
- Sistema de encendido defectuoso — realice un diagnóstico del sistema de gestión del motor.
El motor no desarrolla toda su potencia y no tiene suficiente capacidad de aceleración
- Sensor de posición de la mariposa defectuoso — sustituya el cuerpo de mariposa completo (Cómo desmontar el cuerpo de mariposa).
- Presión insuficiente en la rampa de inyección — véase arriba.
- Filtro de aire sucio — sustituya el elemento filtrante.
- Sistema de encendido defectuoso — realice un diagnóstico del sistema de gestión del motor.
- Compresión insuficiente (inferior a 10 kgf/cm²):
- Junta de culata perforada — sustituya la junta (Sustitución de la junta de culata).
- Pistones quemados, segmentos rotos o agarrotados — limpie segmentos y ranuras de carbonilla, sustituya los segmentos.
- Mal asiento de las válvulas — sustituya las válvulas dañadas, rectifique los asientos.
- Desgaste excesivo de cilindros y segmentos — sustituya los pistones, rectifique y honee los cilindros.
El motor funciona de forma inestable o se cala al ralentí
- Presión insuficiente en la rampa de inyección — véase arriba.
- Entrada de aire por el manguito que une el receptor con el servofreno — apriete las abrazaderas, sustituya el manguito dañado.
- Sistema de encendido defectuoso — realice un diagnóstico del sistema de gestión del motor.
Presión de aceite insuficiente en motor caliente
- Mala calidad del aceite — sustituya el aceite (Sustitución del aceite y filtro del motor).
- Dilución o formación de espuma del aceite por entrada de combustible o refrigerante en el cárter — elimine las causas y sustituya el aceite.
- Ensuciamiento de la cavidad de trabajo o desgaste de las piezas de la bomba de aceite — lave o repare la bomba.
- Filtro de aceite obstruido — sustituya el filtro.
- Colador flojo u obstruido — lave o repare el colador.
- Juego excesivo entre cojinetes y muñones del cigüeñal — rectifique los muñones y sustituya los cojinetes.
Golpeteo de los cojinetes de bancada del cigüeñal
Generalmente golpeteo de tono sordo, metálico. Se detecta al pisar bruscamente el acelerador. Su frecuencia aumenta con el régimen del cigüeñal. Un juego axial excesivo del cigüeñal provoca un golpeteo más agudo, con intervalos irregulares, especialmente perceptible al aumentar o disminuir suavemente el régimen.
- Presión de aceite insuficiente — véase «Presión de aceite insuficiente».
- Juego excesivo entre las bridas de tope de los cojinetes del apoyo central y el cigüeñal — sustituya los semiaros y compruebe el juego.
Golpeteo de los cojinetes de biela
Más agudo que el de los cojinetes de bancada. Se oye al ralentí, al abrir bruscamente la mariposa. El lugar se localiza fácilmente desconectando sucesivamente las bujías.
- Juego excesivo entre muñones de biela y cojinetes — sustituya los cojinetes y rectifique los muñones.
Golpeteo de los pistones
Golpeteo apagado, sordo, provocado por el batido del pistón en el cilindro. Se oye mejor a bajo régimen y bajo carga.
- Juego excesivo pistones-cilindros — sustituya los pistones, rectifique y honee los cilindros.
- Juego excesivo entre segmentos y ranuras — sustituya segmentos o pistones con segmentos.
Ruido excesivo del mecanismo de distribución
- Presión de aceite baja — véase «Presión de aceite insuficiente».
- Desgaste de las levas — sustituya el árbol de levas.
Golpeteo en frío
- Se oye durante dos o tres minutos tras el arranque y se intensifica con el régimen:
- Juego excesivo pistones-cilindros. Si desaparece al calentar, no es avería. Si es permanente, sustituya los pistones, rectifique y honee los cilindros.
- Polea del cigüeñal floja — apriete.
Golpes breves tras el arranque
- Aceite no conforme con baja viscosidad — sustituya el aceite.
- Juego axial excesivo del cigüeñal — sustituya los semiaros de empuje.
- Juego excesivo en el cojinete de bancada delantero — sustituya los cojinetes.
Golpes en caliente al ralentí
- Correa de accesorios destensada o desgastada — sustituya la correa.
Ruido de las piezas del mecanismo de distribución
Véase «avería de distribución».
- Aceite no conforme — sustituya el aceite.
- Juego excesivo entre pasadores y bossages — sustituya pistones y pasadores.
- Ejes de las cabezas superior e inferior de biela no paralelos — sustituya la biela.
Golpes fuertes en caliente a régimen elevado
- Correa de accesorios demasiado tensa o agrietada — sustituya la correa (Comprobación y sustitución de la correa de accesorios).
- Fijación del volante motor floja — apriete al par prescrito.
Vibración excesiva del motor
- Des equilibrio del cigüeñal — desmonte y equilibre el cigüeñal.
- Compresiones desiguales entre cilindros — elimine la causa.
- Soportes del grupo motopropulsor muy desgastados — sustituya los soportes.
Golpes de detonación bajo carga
- Gasolina de bajo octanaje — sustituya el combustible.
Consumo de aceite excesivo
- Fugas por los retenes — apriete o sustituya las juntas.
- Ventilación del cárter obstruida — limpie las piezas.
- Segmentos desgastados — sustituya pistones y segmentos.
- Segmentos rotos — sustituya los segmentos.
- Segmentos rascadores o ranuras carbonizadas — sustituya el aceite, limpie.
- Retenes de vástago de válvula desgastados — sustituya (Sustitución de los retenes de vástago de válvula).
- Vástagos o guías desgastados — sustituya las válvulas, repare la culata.
Sobrecalentamiento del motor
- Líquido refrigerante insuficiente — rellene.
- Superficie exterior del radiador muy sucia — limpie con chorro de agua.
- Termostato defectuoso — sustituya (Desmontaje del termostato y su cuerpo).
- Electroventilador defectuoso — compruebe motor, sensor y relé, sustituya las piezas defectuosas.
- Tapón del vaso de expansión defectuoso — sustituya el tapón.
- Gasolina de bajo octanaje — sustituya el combustible.
Caída rápida del nivel en el vaso de expansión
- Radiador dañado — repare o sustituya.
- Manguitos o juntas dañados — sustituya.
- Microfisuras en el bloque o la culata — compruebe la estanqueidad.
