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Gas natural - un combustible alternativopara vehculos de motor

Diseo y funcionamiento

Programa autodidctico 262

Service Training

2NUEVO AtencinNota

Dentro del marco que abarcan los esfuerzo por reducir las cargas contaminantes causadas por la circulacin en vas pblicas de las zonas de aglomeracin y en virtud del ascenso que experimentan los precios de la gasolina y del gasoil, la traccin con motores de gas natural viene obteniendo una importancia creciente como accionamiento alternativo.

La traccin con motor de gas no es una invencin de nuestros tiempos. Se remonta a un largo pasado. El primer motor de combustin interna - patentado por Nikolaus August Otto en 1876, haba sido desarrollado en la fbrica de motores de gas Deutz AG.

En el transcurso del desarrollo ulterior de los motores para vehculos, aparte de otros conceptos motrices siempre se ha vuelto tambin sobre la tecnologa del gas - y esto, en la mayora de los casos, en situaciones de emergencia.As por ejemplo, se llevaba a bordo un gas de uso urbano o una mezcla de gas propano/butano en depsitos acumuladores o bien se

generaba el gas directamente a partir de la madera o de la antracita, durante el viaje del vehculo, mediante generadores de gas integrados en ste.

Volkswagen ofrece actualmente el Golf BI FUEL como vehculo de serie con motor bivalente para gas natural (pudindose utilizar con gas natural o con gasolina).

El Transporter 1991 puede ser equipado posteriormente con el sistema bivalente de gas natural con una versin especfica para esos efectos.

Srvase tener en cuenta, que de un pas a otro son diferentes las disposiciones legales que rigen a este respecto.

En el presente Programa autodidctico le queremos presentar las particularidades de la traccin con motor bivalente de gas natural para vehculos Volkswagen (concentrndonos en las condiciones bsicas que rigen para Alemania).

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El Programa autodidctico presenta el diseo y

funcionamiento de nuevos desarrollos.

Los contenidos no se someten a actualizaciones.

Para las instrucciones de actualidad sobre

comprobacin, ajuste y reparacin consulte por favor

la documentacin del Servicio Postventa prevista

para esos efectos.

3Referencia rpida

Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Gas natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4El gas natural como combustible, en una comparacin . . . . . . . . . . . 8Suministro de gas natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Comparacin y disposiciones legales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Tecnologa del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16El Transporter 1991 bivalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16El Golf BI FUEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Almacenamiento del gas natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Las diferentes formas de almacenar el gas natural . . . . . . . . . . . . . 20Depsito de gas natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Intervalos de las revisiones para los depsitos . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Componentes para gas natural en el Golf BI FUEL . . . . . . . 26Sumario de componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Alimentacin de gas natural en el Golf BI FUEL . . . . . . . . . . 28Estructura del sistema de alimentacin de gas natural . . . . . . . . . . 28Diagrama de flujo de la alimentacin de gas natural . . . . . . . . . . . 30Lado de alta presin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31El paso desde el lado de alta presin hasta el de baja presin . . . 44Lado de baja presin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Concepto tcnico de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Gestin del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54Estructura del sistema de sensores y actuadores . . . . . . . . . . . . . . . 54Funciones asignadas al sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Esquema de funciones: Transporter 1991 bivalente . . . . . . . . . . . 62Esquema de funciones: Golf BI FUEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Exigencias planteadas en Alemania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Herramientas especiales y equipamiento del taller . . . . . . . . . . . . . 70

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Explicacin de los conceptos puestos en relieve

Pruebe sus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

4Gas natural

Al comienzo de la dcada de los 90, la circulacin de los vehculos de motor se fue centrando cada vez ms en las crticas de la opinin pblica como el causante principal de las molestias causadas por emisiones contaminantes y sonoras en las zonas de aglomeracin. Basta con mencionar al respecto el smog de verano y la lluvia cida.

Para las emisiones de los componentes en los gases de escape: xidos ntricos (NOx), hidrocarburos (HC), monxido de carbono (CO), dixido de carbono (CO2) y partculas de holln se establecieron unos lmites severos.

La aplicacin de combustibles alternativos, tales como el gas natural, aporta una eficaz contribucin a mejorar las condiciones dadas en el medio ambiente.

El gas natural se origina bajo condiciones parecidas a las del petrleo y es un producto subsidiario de la explotacin petrolfera.Tambin lo hay en yacimientos especficos.Es ms ligero que el aire y es adecuadamente mezclable con ste. Su combustin es suave.

El gas natural, en su condicin de gas combustible, es el energtico fsil ms compatible con el medio ambiente. Consta, en esencia, de un 80 - 99 % de metano (CH4). El resto est constituido por adiciones de dixido de carbono, nitrgeno e hidrocarburos menos significantes.

Introduccin

Cuanto ms bajo es el contenido de carbono de un energtico, tanto ms bajas son a su vez sus emisiones derivadas del carbono, tales como el dixido de carbono, monxido de carbono, los hidrocarburos y las partculas de holln.

El gas natural se puede utilizar directamente, sin modificaciones qumicas, como combustible para motores de combustin interna. Esto supone una clara ventaja de coste en comparacin con el refinado del petrleo para obtener gasolina y gasoil. Sin embargo, segn la procedencia del gas natural, puede ser necesario someterlo a un ciclo de depuracin o deshidratacin.

La disponibilidad de los recursos de gas natural es mejor que la del aceite mineral. De ah resulta una intercambiabilidad con respecto a la dependencia exclusiva que viene dada con respecto al petrleo.

Por motivos de seguridad se procede a enriquecer en Alemania el gas natural inodoro por medio de la adicin de sustancias intensamente olfativas.De esa forma es posible percibir con el olfato incluso mnimas cantidades de gas natural en el ambiente.

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5Parque de vehculos con motor de gas natural

El recuento del parque de vehculos con motor de gas natural se ha llevado a cabo de conformidad con unas estadsticas internacionales sobre vehculos con motor de gas, correspondiente al estado del segundo semestre de 2003.

Los efectivos mundiales de vehculos se cifran actualmente en unos 665 millones de unidades.De stos hay unos 2,8 millones de vehculos matriculados para el uso de gas natural.Los pases ms vanguardistas a este respecto son los que disponen de grandes yacimientos de gas natural, como son Argentina con aprox. 951.000 vehculos con motor de gas.

En Europa es Italia el pas absolutamente puntero, con 434.000 vehculos, gracias a su buena infraestructura de abasto de gas natural.En Alemania circulan actualmente unos 20.000 vehculos con gas natural. La mitad de ellos son modelos Volkswagen, adaptados para ello de forma especfica.

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Efectivos mundiales de vehculo con motor de gas natural: aprox. 2.837.000

6Introduccin

La materia prima denominada gas natural

El concepto del gas natural abarca todas las combinaciones gaseosas de hidrocarburos que proceden de la tierra y son combustibles.Tal y como sucede con el petrleo y el carbn, el gas natural pertenece a los recursos naturales orgnicos combustibles.El componente principal del gas natural es el metano - una combinacin qumica del carbono con el hidrgeno.Se puede utilizar en motores, sin tenerse que someter a ningn proceso adicional.

Las cantidades de gas natural que se han generado en los ltimos millones de aos y que han sido almacenados por la naturaleza, son comparablemente gigantescas. Si se mantuvieran las cantidades anuales explotadas actuales, las reservas de gas natural conocidas hoy da a nivel mundial alcanzaran para unas dos y media veces lo que alcanzaran las reservas conocidas del petrleo.

Debido a que los yacimientos se encuentran distribuidos en el mundo entero, resulta ms bien reducida la relacin de dependencia que ello supone con respecto a pases explotadores especficos.

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No se confunda el gas natural con:LPG (liquified petroleum gas), tambin llamado autogs o gas licuado, que consta principalmente de propano y butano.Se obtiene como producto derivado de la destilacin en la produccin de gasolina, por lo que depende directamente de las reservas de petrleo.

Rusia 35 %

Holanda 19 %

Dinamarca / Gran Bretaa 5 %

Explotacin propia 21 %

Noruega 20 %

Pases proveedores de gas natural para Alemania

7Promedios mensuales orientativos para las diferentes calidades del gas natural

Mar del Norte

H-Gas

Rusia

H-Gas

Alemania

L-Gas

Alemania(Uelzen)L-Gas

Poder calorfico 11,1 10,0 8,9 8,2

Metano 87,1 97,8 86,8 79,8

Etano Propano Butano

10,9 1,3 6,7 1,8

Nitrgeno 2,5 0,8 2,7 17,6

Dixido carbono 0,5 0,1 1,0 0,8

Calidades del gas natural

Existen yacimientos de gas natural, entre otros sitios, en el norte de Alemania, en Holanda, en el Mar del Norte, Noruega y en Rusia (un productor principal y proveedor de Alemania).

Cada proveedor de gas natural ofrece su producto en una calidad diferente.

A medida que se intensifica la interconexin en red de los diferentes proveedores de gas natural se viene ofreciendo en una medida creciente una combinacin de las diferentes calidades, a manera de gas compuesto.

Calidades del gas natural en Alemania:

La diferenciacin de las calidades se establece sobre la base del poder calorfico del gas natural.

Segn su poder calorfico se diferencia entre H-Gas (high = alto) y L-Gas (low = bajo).Los diferentes poderes calorficos de H-Gas y L-Gas se traducen a su vez en diferentes consumos de combustible.

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[kWh/m3]

[% vol.]

[% vol.]

[% vol.]

[% vol.]

(C3H8)

(N2)

(CH4)

(C2H6)

(C4H10)

(CO2)

Mar del Norte

Alemania(Uelzen)

Rusia

Alemania

8Introduccin

El gas natural como combustible, en una comparacin

Emisiones de escape

La tabla de abajo muestra la reduccin de las emisiones de escape en un vehculo comercial ligero, en una comparacin entre el modo operativo con gas natural y el modo operativo con gasolina.

Reduccin de las emisiones en el modo operativo de gas natural

Anlisis de los gases de escape de un vehculo comercial ligero con motor de gasolina de 2,5 l / 85 kW en el ciclo de prueba europeo.

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Emisiones relativas de contaminantes (%)

CO NOx HC CO2Monxido

de carbonoxidos ntricos Dixido

de carbonoHidrocarburos

Gasolina Gas natural

9Comparacin de las emisiones no limitadas

El cuadro que sigue muestra la reduccin de las emisiones para los componentes no limitados en los gases de escape, tomando como ejemplo un vehculo comercial ligero, en comparacin con los modos operativos disel (gasoil), gasolina o gas natural.

PAK -Hidrocarburos aromticos policclicos

Olefinas - hidrocarburos encadenados, no saturados

NMOG - gases orgnicos sin contenido de metano; es la suma de todos los hidrocarburos, restndoles las combinaciones aromticas

Benzoldehidos - productos intermedios de vida corta, derivados de combinaciones aromticas

Emisiones relativas de contaminantes (%)

Los componentes no limitados en los gases de escape son:

BTX - Benceno, tolueno y xilolCombinaciones de hidrocarburos aromticos, disolventes

Formaldehidos -Desinfectante, gas de olor penetrante

Aromticos -Combinaciones del benceno

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BTX Formaldehidos Aromticos PAK Olefinas NMOG Benzoldehidos

Disel (gasoil) Gas natural Gasolina

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Los costes de un vehculo de gas natural son superiores, a la hora de la compra, en comparacin con un vehculo de gasolina o diesel comparable.

El clculo del plazo de amortizacin ha sido llevado a cabo teniendo en cuenta los posibles subsidios de fomento, tomando como base un sobreprecio medio de 2.500,- euros.

La ventaja de precio resulta de los menores costes del combustible en la operatividad con gas natural.

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Plazo de amortizacin del sistema de gas natural, en comparacin con la versin de gasolina

En este ejemplo se supone una ventaja de precio de 5,90 euros / 100 km.

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Consideraciones econmicas

Los costes desempean un papel decisivo para la aceptacin y proliferacin de los vehculos de gas natural.

Los criterios esenciales que se aplican para la adquisicin de un vehculo de gas natural son:

Sistema ms respetuoso con el medio ambiente en comparacin con los vehculos con motor diesel o de gasolina

El plazo de amortizacin para el sobreprecio que supone la adquisicin

El coste del combustible Tasas fiscales reducidas Privilegios financieros locales otorgados por

el proveedor de gas Anulaciones locales de las restricciones para

el acceso a determinadas zonas de trfico y la red de estaciones de repostaje disponibles

Introduccin

Ventaja de precio gas natural / gasolina

30.000 km / ao

15.000 km / ao

Plazo de

amortizacin (aos)

En funcin del kilometraje anual recorrido se calculan plazos de amortizacin que van desde menos de 2 aos hasta 4 aos como mximo.

Ventaja de precio 5,90 euros / 100 km

euros5,00 10,00

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Debido a la menor diferencia de precio, la comparacin con una versin disel (diesel / gas natural) da por resultado un plazo de amortizacin ms largo.

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En el caso de la versin disel, el plazo de amortizacin se halla entre los 3 y 7 aos, en funcin del recorrido anual del vehculo.

El plazo de amortizacin se abrevia:

si aumenta la diferencia de precio de los combustibles (gas natural con respecto agasolina/disel),

si aumenta el kilometraje anual recorrido,

si bajan los costes de adquisicin para un vehculo de gas natural.

Amortizacin del sistema de gas natural en comparacin con la versin diesel

En el ejemplo se supone una ventaja de precio de 3,20 euros / 100 km.

Plazo de

amortizacin (aos)

Ventaja de precio gas natural / disel

Ventaja de precio 3,20 euros / 100 km

30.000 km / ao

15.000 km / ao

euros2,50 3,50 4,50

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Suministro de gas natural

Red de estaciones de repostaje de gas natural en Alemania

A principios de 2004, la red de estaciones de repostaje de gas natural abarcaba unas 400 unidades.Hasta el ao 2007 sern previsiblemente unas 1.000 estaciones de repostaje.

Se puede solicitar por fax una lista de las estaciones de repostaje de gas natural en Alemania - relacionada por el orden de los cdigos postales (PLZ).La primera cifra del cdigo postal de la regin en cuestin tiene que ser introducida como ultima cifra en el nmero de la solicitud por fax.Ejemplo: Dsseldorf, cdigo postal 4....)Solicitud por fax nm.: 0190 - 516 169 6284

Europa

En casi todos los pases europeos se puede repostar gas natural.En el norte de Espaa ha comenzado la estructuracin de una red de estaciones de repostaje.

Con excepcin de Italia, en todos los dems pases se utilizan los mismos empalmes de llenado que en Alemania.

Es recomendable llevar con sigo un adaptador correspondiente para Italia.

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Ms informacin, as como las direcciones de las estaciones de repostaje de gas natural se pueden solicitar a tarifa local durante las 24 horas del da a travs del telfono asistencial de informacin (0180 2 23 45 00).En internet est disponible esta informacin adicional bajo www.erdgasfahrzeuge.de, as como bajo www.gibgas.de.

Introduccin

Adaptador para el empalme de llenado italiano

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El peso del gas natural guarda una proporcin directa con respecto al volumen, en virtud de lo cual se hace la cuenta del repostaje en kilogramos.Un kilogramo de gas natural tiene un volumen de aprox. 6,2 litros.

V paso

IV paso

III paso

II paso

Operacin de repostaje

El repostaje se describe tomando como ejemplo el empleo del acoplamiento de repostaje TK15.

El repostaje es tan falto de complicacin, exento de peligro y rpido como el de los dems combustibles.

I paso: descolgar la pistola del surtidor y colocarla suavemente sobre el manguito de llenado del vehculo.

II paso: voltear la palanca de llenado de la pistola a 180 en sentido horario; de esa forma se efecta al mismo tiempo el enclavamiento de la pistola en el manguito, para la operacin de repostaje, que sigue a continuacin.

III paso: iniciar el repostaje accionando el botn Start en el surtidor. En cuanto se alcanza la presin mxima en depsito finaliza automticamente la operacin. Para finalizarla prematuramente: accionar el botn Stop en el surtidor.

IV paso: una vez terminada la operacin de repostaje hay que volver a girar la palanca de llenado, esta vez a 180 en sentido antihorario. Con esta operacin se degrada automticamente la presin en la pistola y en la manguera, a base de una operacin de purga y se suelta el enclavamiento.

V paso: retirar la pistola del manguito de llenado en el vehculo y volver a colocarla en su alojamiento original en el surtidor.

Pistola de repostaje

Manguito de llenado en el vehculo

I paso

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Introduccin

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Desventajas:

Una leve prdida de potencia del motor en comparacin con el uso de la gasolina, suponindose un motor de gasolina optimizado

Los depsitos de alta presin implican la observancia de disposiciones especiales sobre montaje, seguridad y vigilancia

El volumen adicional del depsito para la operatividad bivalente tiene que ser alojado en el vehculo

Los depsitos de acero para gas natural constituyen un lastre adicional en el vehculo; este problema no existe en el caso de los depsitos de material plstico

A la red de estaciones de repostaje en Alemania le falta actualmente la debida densidad; desde el ao 2004 son unas 400 las estaciones de repostaje de gas natural

Alto precio de adquisicin Revisin especial del TV sujeta a pago de

honorarios (TV = Technischer berwachungs-Verein = organismo alemn de revisiones tcnicas) para los depsitos de gas natural; las revisiones son necesarias cada 3 a 10 aos, segn su arquitectura

Una menor autonoma en el modo operativo con gas natural

Comparacin y disposiciones legales

A continuacin se cotejan las ventajas y desventajas del empleo del gas natural como combustible para motores:

Ventajas:

Para personas que hacen muchos kilmetros es una fuente de energa a precio razonable, poco utilizada hasta la fecha

En el territorio alemn est objeto a unos bajos gravmenes sobre aceites minerales, que rigen hasta finales del ao 2020

A nivel regional se encuentra fomentado de forma diferentemente intensa por parte de las municipalidades y los proveedores de gas natural (p. ej. a travs de crditos, bonos de repostaje o participacin en los costes para el montaje de los equipos alternativos)

Las emisiones contaminantes son marcadamente inferiores a las de la gasolina y el gasoil

En el proceso de la combustin se produce casi exclusivamente agua

Halla aplicacin en los motores convencionales de gasolina, sin necesitar modificaciones o adaptaciones qumicas

Idoneidad para la aplicacin bivalente Alta resistencia al picado No implica modificaciones en el seguro Las reservas de los yacimientos alcanzan a cubrir

un plazo claramente superior al de las del petrleo crudo

No existen prdidas por volatilizacin al repostar Es ms ligero que el aire y se volatiliza hacia

arriba Respetuoso con el medio ambiente, por suponer

unas bajas emisiones contaminantes Una combustin ms suave Gases de escape casi exentos de partculas

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Disposiciones legales vigentes actualmente en Alemania

En Alemania rige el StVZO (Straenverkehrszulassungs-Ordnung = cdigo alemn de la circulacin y matriculacin) para la matriculacin de vehculos, sus revisiones tcnicas peridicas y las revisiones de visto bueno sobre modificaciones implantadas.Para vehculos de gas natural rigen disposiciones adicionales.

Sobre el gas natural

Para el equipamiento ulterior, las revisiones oficiales, el uso y la matriculacin de vehculos de gas natural son vlidas las directrices indicadas a continuacin.

Directriz 757 de VdTV (Verband der technischen berwachungs-Vereine = Asociacin de los organismos de revisiones tcnicas en Alemania)

EN13423Manejo y uso de vehculos de gas natural

ECE-R110,ECE-R115

Boletn G609 de DVGW (Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches = Asociacin alemana de especialistas en gas y agua)

GSG(Gertesicherheitsgesetz = Ley sobre seguridad de aparatos)

Reglamento sobre depsitos de presin

Para ms informacin sobre las disposiciones legales consulte el captulo Glosario.

Sobre las emisiones de gases de escape del vehculo

Tomando como base las severas disposiciones vigentes sobre las emisiones de escape, el empleo del gas natural constituye una contribucin para reducir las cargas medioambientales debidas a los gases de escape de vehculossss .

Desde el 01.01.2000 es vlida la norma EU III para las emisiones de escape. En el ao 2005 entran en vigor unos valores lmite admisibles ms estrictos, con la implantacin de la norma EU IV.Hasta esa fecha todava son vlidas las promociones fiscales para vehculos que cumplen desde ahora la norma EU IV.

Un vehculo adaptado para el uso de gas natural tambin est contemplado en esta promocin fiscal hasta 2005 si cumple con la norma EU III/D4.

Los trabajos destinados a la parte de alta presin en el sistema de gas natural nicamente deben ser llevados a cabo por personal correspondientemente preparado y dotado de un certificado de sus conocimientos en la especialidad.

Las disposiciones legales vigentes actualmente en Alemania estn siendo revisadas por el Ministerio Federal de Trfico, Construccin y Vivienda.La nueva edicin prev, entre otros, una estipulacin de los dos aspectos siguientes: Una vida til mxima de los depsitos de gas natural, de 20 aos Revisin de la idoneidad del sistema de gas natural cada 36 meses por parte de un

perito en vehculos de gas naturalLa nueva edicin definitiva de las disposiciones legales vigentes todava no estaba disponible a la fecha de impresin del presente SSP.

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Tecnologa del motor

El Transporter 1991 bivalente

El Transporter 1991 con el motor de gasolina 2,5 l / 85 kW (letras distintivas AET) tambin puede ser equipado ulteriormente con un sistema de gas natural para la operatividad bivalente.

Operatividad bivalente significa, que el vehculo puede ser utilizado por igual en el modo operativo con gasolina como en el modo con gas natural.

El equipamiento ulterior de los componentes especficos para gas natural, adicionalmente a los componentes destinados al uso de la gasolina, permiten la operatividad bivalente.La conmutacin de un tipo de combustible al otro se realiza ya sea de forma automtica o bien la efecta el propio conductor accionando un selector de modos operativos.

La cmara de combustin y el sistema de encendido conservan sus caractersticas de serie en la versin bivalente. Las adaptaciones que se llevan a cabo se refieren al tipo de combustible empleado en la programacin de la gestin del motor, las familias de caractersticas y las sondas lambda.

A diferencia del Golf BI FUEL se implanta aqu una unidad de control adicional para el uso de gas natural.

Para el almacenamiento del gas natural se emplean depsitos de acero en el Transporter 1991 bivalente.

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Datos tcnicos: Transporter 1991 bivalente

Letras distintivas del motor AET

Cilindrada 2,5 l

Arquitectura Motor de 5 cilindros en lnea

Vlvulas por cilindro 2

Dimetro de cilindros 81,0 mm

Carrera 95,5 mm

Relacin de compresin 10,0 : 1

Gestin del motor Gasolina: Simos 5SGas natural: Metatron

Potencia mxima: gasolinagas natural (H-Gas)

85 kW a 4.500 rpm78 kW a 4.500 rpm

Par mximo: gasolinagas natural (H-Gas)

200 Nm a 2.200 rpm190 Nm a 3.300 rpm

Combustible Gasolina de 95 octanos Research / gas natural

Tratamiento de los gases de escape Recirculacin de gases de escape; catalizador

Norma sobre las emisiones de escape: gasolina

gas natural (H-Gas)EU III vehculos comercialesEU III vehculos comerciales

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Comparacin del funcionamiento con gasolina / gas natural:Transporter 1991 bivalente

Potencia Par

H-Gas

Gasolina

H-Gas

Gasolina

Par

Nm

Pote

ncia

kW

Rgimen rpm Rgimen rpm

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Tecnologa del motor

El Golf BI FUEL

Este vehculo se ofrece exclusivamente con el motor de 2,0 l / 85 kW (letras distintivas BEH).

En el Golf BI FUEL para la operatividad bivalente se implanta una sola unidad de control Motronic para ambos modos operativos, implementada con familias de caractersticas correspondientemente optimizadas.

Segn el modo operativo del momento, el sistema pone en vigor las correspondientes familias de caractersticas y funciones para el funcionamiento con gasolina o con gas natural.

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El gas natural tiene una resistencia al picado de 130 octanos ROZ (Research).ROZ (Research Oktan Zahl = octanaje Research) significa: resistencia al picado determinada por la va experimental.

Esta alta resistencia al picado hace que el gas natural tenga una combustin ms suave que la gasolina. La sonoridad del motor es agradable y de baja intensidad.

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Datos tcnicos: Golf BI FUEL

Letras distintivas del motor BEH

Cilindrada 2,0 l

Arquitectura Motor de 4 cilindros en lnea

Vlvulas por cilindro 2

Dimetro de cilindros 82,5 mm

Carrera 92,8 mm

Relacin de compresin 10,5 : 1

Potencia mxima: gasolinagas natural (H-Gas)

85 kW a 5.250 rpm75 kW a 5.500 rpm

Par mximo: gasolinagas natural (H-Gas)

175 Nm a 3.250 rpm151 Nm a 3.750 rpm

Gestin del motor Motronic ME 7.1.1 (G)

Combustible Gasolina de 95 octanos Research / gas natural

Tratamiento de los gases de escape Recirculacin de gases de escape; catalizador

Norma sobre las emisiones de escape: gasolina

gas natural (H-Gas)EU IV

EU III/D4

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Comparacin del funcionamiento con gasolina / gas natural:Golf BI FUEL

H-Gas

Gasolina

H-Gas

Gasolina

Potencia Par

Par

Nm

Pote

ncia

kW

Rgimen rpm Rgimen rpm

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Almacenamiento CNG

Para contar con una capacidad de llenado suficiente para la operatividad con gas natural se procede a comprimir con este mtodo el gas natural hasta 200 bares como mximo.Para este tipo de almacenamiento se necesitan depsitos de presin especiales.

Este tipo de almacenamiento se emplea en Volkswagen.

Almacenamiento del gas natural

Almacenamiento LNG

En virtud de que el gas natural siempre se encuentra en el estado de agregacin gaseoso se procede a enfriarlo intensamente con este mtodo.El gas natural licuefacta a una temperatura de 161 C bajo cero y se puede almacenar en ese estado.Para el almacenamiento y transporte se necesitan depsitos frigorficos especiales.Este tipo se aplica principalmente para el almacenamiento estacionario del gas natural.

Las diferentes formas de almacenar el gas natural

El gas natural puede ser almacenado de dos diferentes formas:

Almacenamiento CNG (compressed natural gas = gas natural comprimido) Almacenamiento LNG (liquified natural gas = gas natural licuado)

Espacio requerido y peso de los diferentes combustibles

Para poder disponer de una misma autonoma con los diferentes combustibles resulta necesario que las capacidades de los depsitos sean correspondientemente diferentes.El grfico ms abajo muestra la capacidad del depsito necesaria (azul) y el peso del depsito (amarillo) para los diferentes combustibles.

No confundir LNG con LPG (liquified petroleum gas), tambin llamado autogs o gas licuado. LPG licuefacta con una presin de 5 a 10 bares.Sometido a una presin comprendida entre los 10 y 20 bares se lo puede almacenar de un modo parecido a como se almacena la gasolina.

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Gasolina

Gasoil

Autogs / gas licuado

Gas natural

Peso en kilogramos Capacidad del depsito en litros

Depsito de acero Depsito de CFK (plstico reforzado con fibra de carbono)

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Depsito de gas natural

En Volkswagen se implantan dos diferentes tipos de depsitos para el almacenamiento CNG del gas natural:

Depsitos de acero Depsitos de CFK para gas natural (depsitos de plstico reforzado con fibra de carbono)

Depsitos de acero

En el Transporter 1991 bivalente se implantan dos depsitos de acero de idnticas caractersticas.Son robustos, de precio asequible, pero relativamente pesados.

Un depsito de acero pesa unos 80 kilogramos y tiene una capacidad de aprox. 80 litros.Un volumen en depsito de 80 litros de gas natural tiene un peso equivalente a unos 12,9 kilogramos.

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Depsitos de acero en el Transporter 1991 bivalente

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Los depsitos de gas natural del Golf BI FUEL se montan en el maletero. Mediante una cubierta por separado van protegidos contra influencias externas y posibles daos.


Depsitos de CFK para gas natural(depsitos de plstico reforzado con fibra de carbono)

En el Golf BI FUEL se montan dos diferentes depsitos de gas natural en material plstico reforzado con fibra de carbono. Ambos tienen una capacidad total de 74 litros y suman un peso de 34 kilogramos.Un volumen en depsito de 74 litros de gas natural tiene un peso de 11,9 kilogramos.

Extracto del reglamento sobre depsitos de presin:Los depsitos de gas natural nicamente deben ser montados y revestidos de modo que puedan ser inspeccionados con facilidad en las revisiones peridicas, sin necesitar herramienta para ello.

Debido al gran espacio que necesitan los depsitos de gas natural, el Golf BI FUEL solamente est disponible en versin Variant.

Depsito de gas natural de CFK en el Golf BI FUEL

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El depsito de gas natural del Golf BI FUEL consta de un cuerpo bsico de polietileno, bobinado con varias capas de resina epoxi reforzada con fibra de carbono.

En ambos frentes lleva bridas de empalme en aluminio para alojar el protector trmico y la vlvula de cierre del depsito.

Para proteger los frentes del depsito de gas natural se instalan caperuzas de proteccin en ambos lados. Estas caperuzas constan de una capa exterior de policarbonato y una capa interior de poliestireno.

Los depsitos de gas natural se fijan al vehculo por medio de dos cintas tensoras de acero.

El depsito de gas natural en el Golf BI FUEL

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Cintas tensoras de acero

El protector trmico forma parte integrante del depsito de gas natural y no se lo debe soltar.

Protector trmico

Bridas de empalme en aluminio

Caperuza de proteccin

Vlvula de cierredel depsito

Capas de resina epoxi reforzadas con fibra de carbono

Policarbonato

PoliestirenoCuerpo bsico de polietileno

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Transporter 1991 bivalente

Smbolos de revisin marcados en los depsitos de acero

Nmero y smbolo de revisin por parte de la oficina de revisiones tcnicas TV

04/98 Mes/ao de la primera revisin 03 Ao de la primera revisin

peridica 08 Ao de la segunda revisin

peridica

En este ejemplo, el intervalo peridico de las revisiones es de cinco aos.Con cada revisin peridica se procede a marcar un nuevo smbolo de la revisin.

Plaqueta en el empalme de llenado de gas

12 Nmero de la oficina de revisiones tcnicas TV

04/2008 Mes/ao de la revisin peridica

T12


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Ao y mesde la revisin

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Intervalos de revisiones de los depsitos

Los depsitos de gas natural slo se deben someter a carga si no ha expirado el intervalo de revisin.Despus de transcurrir este intervalo el llenado slo se puede llevar a cabo tras una nueva revisin.Por ese motivo es preciso que los depsitos de gas natural se sometan a revisiones peridicas por parte del TV (organismo alemn de revisiones tcnicas).

Smbolos de revisin de los depsitos de gas natural

El reglamento sobre depsitos de presin exige una identificacin inequvoca de los depsitos de gas natural.

Todas las revisiones peridicas tienen que llevarse a cabo en el mismo mes que el de la primera revisin.La primera revisin se realiza antes del primer llenado en fbrica.El propietario/conductor del vehculo es la persona responsable de que se lleven a cabo todas las revisiones peridicas.

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Golf BI FUEL

Identificacin en la tapa de acceso al depsito

En la parte interior de la tapa de acceso al depsito del Golf BI FUEL van pegados los rtulos de informacin que se representan en la figura. Aparte de los datos conocidos figuran all tambin las siguientes indicaciones de relevancia para el tema del gas natural:

Calidad del gas natural, medio (H/L-Gas) Presin de llenado mxima: 200 bares Siguiente revisin legal de seguridad de los

depsitos de gas natural; en este ejemplo: mes 05 / ao 2006

Identificacin de los depsitos de gas natural

Los depsitos de gas natural del Golf BI FUEL van identificados por medio de placas de caractersticas.Todos los datos de relevancia sobre el tema del gas natural estn a la vista en la placa de caractersticas de la figura contigua.Datos de relevancia sobre el tema de gas natural:

I revisin de seguridad, mes 05 - ao 2003 Presin positiva de servicio a 15 C,

20 MPa, equivalentes a 200 bares Presin positiva de prueba,

33 MPa, equivalentes a 330 bares Temperatura de servicio, 40 C hasta

+65 C Fecha de la ltima utilizacin,

mes 05 - ao 2023 Medio de llenado, gas natural (CNG)

Las disposiciones legales vigentes actualmente en Alemania estn siendo revisadas por el Ministerio Federal de Trfico, Construccin y Vivienda.La nueva edicin prev, entre otros, una estipulacin de los dos aspectos siguientes: Una vida til mxima de los depsitos de gas natural, de 20 aos Revisin de la idoneidad del sistema de gas natural cada 36 meses por parte de un

perito en vehculos de gas naturalLa nueva edicin definitiva de las disposiciones legales vigentes todava no estaba disponible a la fecha de impresin del presente SSP.

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Siguiente vencimiento mes: 05

Siguiente vencimiento ao: 2006

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Componentes para gas natural en el Golf BI FUEL

Sumario de componentes

Este sumario de componentes muestra las piezas necesarias para la operatividad con gas natural, tomando como ejemplo el Golf BI FUEL. Empalme de llenado con

vlvula de retencin y filtro

Regulador de presin del gas con vlvula de alta presin para funcionamiento con gas

Sensor para regleta distribuidorade gas (lado baja presin)

Tubo de gas naturala baja presin

Regleta distribuidora de gas con vlvulas de insuflado de gas

Sensor de presin en el depsito (lado alta presin)

Tubo de gas natural a alta presin

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Vlvula para cierre del depsitoElemento de material fusible

Vlvula de retencin(slo en el depsito de gas natural I)

Limitador del caudal de paso

Protector trmico

Unidad de control para Motronic

Cuadro de instrumentos

Selector de modos operativos

Depsito de gas natural I

Depsito de gas natural II

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Alimentacin de gas natural en el Golf BI FUEL

Estructura del sistema de alimentacin de gas natural

Esquema de los componentes de relevancia para el gas natural en las partes de alta y baja presin

Protector trmico Tubo de gas natural a alta presin Sensor de presin en depsito Regulador de presin del gas con

vlvula de alta presin para el modo con gas

filtro dos etapas de reduccin de presin vlvula de descarga

Lado de alta presin

Empalme de llenado con caperuza, vlvula de retencin y filtro

Envoltura del tubo estanca al gas en el vehculo

Depsito de gas natural Vlvula de retencin Vlvula de cierre del depsito con:

vlvula de cierre electromecnica vlvula de cierre mecnica elemento de material fusible limitador del caudal de paso

Empalme de llenado con caperuza, vlvula de retencin y filtro

Vlvula de retencin

Envoltura estanca al gas


Sensor de presin en depsito (lado alta presin)

Regulador de presin del gas con vlvula de alta presin para el modo con gas


Filtro


Vlvula de descargaProtector trmico

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El interfaz entre los lados de alta y baja presin est constituido por el regula-dor de presin de gas.

Lado de baja presin

Regulador de presin del gas Tubo flexible de gas natural a

baja presin Regleta distribuidora de gas Sensor para regleta

distribuidora de gas Vlvulas de insuflacin de gas

Tubo de gas natural a baja presin

Regleta distribuidora de gas

Vlvulas de insuflacin de gas

Sensor pararegleta distribuidora de gas (lado baja presin)

Etapas de reduccin de presin 1 y 2

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El diagrama de flujo es una representacin esquemtica.Todos los componentes estn representados en posicin de reposo.


En el diagrama de flujo que figura ms abajo estn representados todos los componentes del sistema de gas natural.

En las pginas siguientes se explican con detalle los diferentes componentes del sistema de gas natural.

N361 - Vlvula 1 para cierre del depsitoN362 - Vlvula 2 para cierre del depsitoN372 - Vlvula de alta presin para el modo

con gas

Leyenda

1 - Tubo de gas natural a alta presin2 - Tubo de gas natural a baja presin

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18 bar

9 bar

13 bar

200 bar

Diagrama de flujo de la alimentacin de gas natural

Diagrama de flujo

Empalme de llenado con vlvula de retencin

Depsito de gas natural II

Protector trmico

Depsito de gas natural I

Protector trmico

Regulador de presin de gas, de dos etapas

Regleta distribuidora de gas con vlvulas insufladoras de gas N366 - N369

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Lado de alta presin

Empalme de llenado tipo NGV-1(NGV - natural gas vehicle = vehculo de gas natural)

Se encuentra en la parte trasera derecha del vehculo.Va cubierto por medio de una tapa extrable.

El empalme de llenado tiene integrados un filtro de partculas y una vlvula de retencin.

El filtro funciona sin mantenimiento. Se limpia solo en cuanto se degrada la presin del tubo de alimentacin al depsito hacia la pistola del surtidor.


El tubo de gas natural a alta presin es de acero afinado y est diseado para una presin de unos 200 bares.

Comunica el empalme de llenado con los depsitos y stos con el regulador de presin del gas.Va tendido fijamente en la carrocera.

Para establecer una buena estanqueidad al gas se procede a unir los diferentes tramos parciales por medio de un racor con anillo aprisionador doble.

En los bajos del vehculo se tiende el tubo de gas natural a alta presin en disposicin paralela a la tubera de gasolina.

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Los componentes para gas natural pertenecientes al lado de alta presin que se instalan en el habitculo tienen que estar provistos de una envoltura estanca al gas.

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S262_080b

suelto

apretado

Anillo aprisionador posterior

Anillo aprisionador anterior

Tubo deacero afinado Racor

Racor de anillo aprisionador doble

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En la parte frontal derecha de cada depsito de gas natural va enroscada respectivamente una vlvula de cierre del depsito.Mirando en direccin de marcha, la vlvula 1 para cierre del depsito N361 va montada en el depsito posterior para gas natural (depsito de gas natural I).La vlvula 2 para cierre del depsito N362 se encuentra en el depsito anterior para gas natural (depsito de gas natural II).


Misin

Las vlvulas para el cierre del depsito se encargan de regular la alimentacin de gas natural en el vehculo.En accin conjunta con los componentes indicados a continuacin constituyen respectivamente un equipo de seguridad:

Vlvula de cierre electromecnica Elemento de material fusible Vlvula de cierre mecnica Vlvula de retencin (slo en el depsito

de gas natural I) Limitador del caudal de paso S262_089

S262_073a

Vlvulas 1 y 2 de cierre del depsito N361 y N362

Vlvula de cierre del depsito en estado desmontado

Depsito degas natural


Las vlvulas de cierre del depsito tienen una rosca cnica, por lo cual no se las debe desmontar y volver a montar.Si se suelta una vlvula de cierre del depsito es preciso sustituirla por una nueva.


Vlvula de retencin

Vlvula de cierre mecnica

Elemento dematerial fusible

Vlvula de cierreelectromecnica(electroimn)

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En el diagrama de flujo de la figura contigua se representan esquemticamente todos los componentes que pertenecen a la vlvula de cierre del depsito.

Ambas vlvulas de cierre del depsito corresponden a una misma arquitectura:

1 - Vlvula de cierre mecnica2 - Limitador del caudal de paso3 - Elemento de material fusible4 - Vlvula de cierre electromecnica5 - Vlvula de retencin (slo en el depsito

de gas natural I)


La vlvula de cierre mecnica se muestra de forma remarcada en el esquema contiguo.A travs de la vlvula de cierre mecnica se puede cerrar de forma estanca el depsito de gas natural utilizando una llave de boca.

Por motivos de seguridad no se cierra el empalme del elemento de material fusible, aun estando cerrada la vlvula de cierre.

Si se produce olor a gas o si se realizan trabajos de reparacin es preciso cerrar la vlvula de cierre mecnica.

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Diagrama de flujo de las vlvulas 1 y 2 para cierre del depsito


procedente delempalme de llenado

hacia elmotor

haciael

depsitode gasnatural

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El limitador del caudal de paso es una vlvula de seguridad, que se encuentra en la vlvula 1 para cierre del depsito.Impide la salida instantnea, no intencionada, de gas natural del depsito despus de haberse producido un dao en las tuberas de gas natural.

El limitador del caudal de paso viene ajustado por medio del muelle de compresin, de modo que cierre al existir una diferencia de presiones de 2 bares.

Funcionamiento

Si se desprende o desgarra el tubo de gas natural o si pierde estanqueidad, la presin en el tubo cae en un tiempo mnimo alrededor de 2 bares.

A raz de esta cada repentina, la presin en el depsito de gas natural sobrepasa claramente la diferencia de presiones de 2 bares y oprime la bola contra el asiento de estanqueidad, por medio del cuadrado gua.

El depsito de gas natural cierra de esa forma y deja de ser posible la fuga de gas.

El limitador del caudal de paso, en posicin cerrada, puede ser abierto nuevamente, a base de repostar/llenar el sistema de gas natural despus de haberse llevado a cabo la reparacin en el tubo de gas natural que ha sufrido el dao.

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S262_071b


Muelle de compresin

Limitador del caudal de paso abierto

procedente del depsito de gas natural

Cuadrado gua

Bola deestanqueidad

Asiento deestanqueidad

Muelle de compresin

Limitador del caudal de paso cerrado

procedente del depsito de gas natural

Cuadrado gua

Bola deestanqueidad

Asiento deestanqueidad

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Elemento de material fusible

El elemento de material fusible tambin va montado a la vlvula de cierre del depsito.Evita que el depsito de gas natural pueda reventarse a raz de un aumento excesivo de la presin como consecuencia de un incendio.

El elemento de material fusible va montado de modo que siempre sea posible una descarga directa de la presin.

Funcionamiento

El punto de fusin del material que integra el elemento de material fusible es de unos 110 C.

Si a raz de un incendio, el material fusible alcanza una temperatura de aprox. 110 C se empieza a fundir.El material fundido es absorbido en el conglomerado poroso de presin.

El gas natural puede salir del depsito a travs de los orificios de salida, procediendo de forma controlada y puede ser quemado correspondientemente.

De esa forma se impide que los depsitos de gas natural revienten en caso de aumentar la presin de forma excesiva.

En el funcionamiento normal, el conglomerado poroso de presin impide que el material fusible se fugue bajo la influencia del gas a presin.

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Elemento de material fusible

procedente deldepsito de gas

natural

Racor Material fusible

Perno de cierre

Conglomerado poroso de presin

Boca de salida

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Vlvula de cierre electromecnica

En el esquema contiguo se destaca la vlvula de cierre electromecnica.Consta de una vlvula electromagntica, es decir, dotada de un electroimn, y de una vlvula mecnica.La vlvula electromagntica se encuentra cerrada al no tener aplicada la corriente, con lo cual cierra a su vez el depsito de forma estanca al paso del gas.

Funcionamiento

Las vlvulas de cierre electromecnicas abren al estar conectado el encendido (borne 15).A esos efectos, la unidad de control para Motronic J220 se encarga de excitar el rel 1 para vlvula de cierre J651.

Estando abiertas las vlvulas de cierre electromecnicas se encuentra sometida a presin toda la parte de alta presin del sistema.

Efectos en caso de ausentarse la seal

Si no se excitan las vlvulas de cierre electromecnicas o si estn averiadas, deja de ser posible la funcin con el uso del gas natural.

En cuanto se dispara una seal de colisin cierran automticamente las vlvulas de cierre electromecnicas.

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Circuito elctrico

Vlvulaelectromagntica

Vlvula mecnica

Electroimn

(Masa)

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En la figura contigua se representa en color la direccin de flujo del gas natural durante la operacin de repostaje.Al repostar, el gas natural entra en el sistema del Golf BI FUEL con una presin de 200 bares.La vlvula mecnica en la vlvula de cierre electromecnica es abierta mecnicamente contra la fuerza del muelle, por la accin que ejerce la presin del gas natural durante el repostaje.El gas natural fluye hacia el depsito del vehculo.En cuanto en el depsito del vehculo tambin se alcanza la presin de 200 bares la vlvula mecnica cierra nuevamente por la accin del muelle.

Para que se pueda suministrar el gas al motor en el modo con gas natural es preciso excitar la vlvula de cierre electromecnica.Al aplicarse corriente al electroimn, la vlvula electromagntica abre y el gas pasa del depsito de gas natural hacia el motor.

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Vlvula de cierre electromecnica durante el repostaje

Vlvula de cierre electromecnica, elctricamente abierta

Vlvula mecnica hacia eldepsito

de gasnatural

Direccin de flujoal repostar

hacia elmotor

Electroimn

procedentedel

depsitode gasnatural

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Vlvula de retencin

La vlvula de retencin impide el reflujo involuntario del gas natural a travs de las tuberas y del empalme de llenado hacia el ambiente.En el Golf BI FUEL se montan dos vlvulas de retencin.


Una vlvula de retencin va acoplada directamente al empalme de llenado.En la vlvula 1 para cierre del depsito (depsito de gas natural I) va montada la segunda vlvula de retencin.

Vlvula abierta

El gas del surtidor, que se encuentra a alta presin durante la operacin de llenado, oprime la bola en contra de la fuerza del muelle de compresin, liberndola del asiento de estanqueidad.El gas pasa al depsito.

Vlvula cerrada

Si al trmino de la operacin de repostaje falta la presin positiva en el lado izquierdo de la bola de estanqueidad, la fuerza del muelle y la presin reinante en el depsito se encargan de oprimir nuevamente la bola contra el asiento de estanqueidad.

De esa forma se impide el reflujo del gas.

Para cumplir con las estrictas exigencias de seguridad, la directriz 757 de VdTV (Verband der technischen berwachungs-Vereine = Asociacin de las oficinas alemanas de revisiones tcnicas) exige que se implanten dos vlvulas de retencin entre el empalme de llenado y el depsito de gas natural.

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Asiento de estanqueidad

Bola de estanqueidad

Muelle de compresin

Asiento de estanqueidad Muelle de compresin

Bola de estanqueidad

Documents

manual-volkswagen-gas-natural-vehiculos-motor.pdf