Departamento de Capacitación
PRESENTACION TECNICA
MOTOR 3408E/3412E HEUI
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION.………………………………………………………………...7 Vista General…………................................... General…………............................................................. ..........................................................8 ................................8 Componentes Mayores................................. Mayores................................................................ ............................................................. ..............................9 9 SISTEMA de CONTROL ELECTRONICO …………………………………….26 Inyección de Combustible Combu stible …..................................................................………....29 …..................................................................………....29 Sistema de Control de Inyección de combustible.…....………………...........…...31 SISTEMA de INYECCION de COMBUSTIBLE………………………………..49 Componentes del Sistema S istema .................................................................................. ......................................................................................51 ....51 Operación del Sistema…………………………………………………………….53 Operación Hidráulica de la Unidad Inyectora.……………………………………56 Características de Operación del Inyector………………...………………………61 Componentes de Inyector.………………….................................. In yector.…………………...........................................................64 .........................64 Desmontaje y Montaje del Inyector………………………………………………68 Secuencia de Inyección…………………………………………………………...71 SISTEMA HIDRAULICO………………………………………………………..82 Grupo de Bomba Hidráulica de Suministro………………………………………83 Operación del Sistema…………………………………………………………….93 SISTEMA DE SUMINISTRO DE ALIMENTACION…………………………105 Suministro de Alimentación al ECM……………………………………………106 Suministro de Alimentación a los Sensores de Velocidad/Tiempo……………..108 Suministro de Alimentación a los Inyectores……………………………………109 Suministro de Alimentación a los Sensores Análogos…………………………..110 Suministro de Alimentación a los Sensores Digitales…………………………...111 Suministro de Alimentación a la Válvula de Control de la Bomba……………..112 SISTEMA ELECTRONICO Y SENSORES……………………………………114 Sensores de Velocidad y Tiempo………………………………………………. 115 Circuitos de Sensores Análogos…………………………………………………117 Circuitos de Sensores Digitales………………………………………………….131 Sistema de parada del motor…………………………………………………….135 Control del Requerimiento del Ventilador………………………………………137 Sistema de Inyección de Eter……………………………………………………138 Conector Data Link……………………………………………………………...139 Eventos Lógicos…………………………………………………………………141
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION.………………………………………………………………...7 Vista General…………................................... General…………............................................................. ..........................................................8 ................................8 Componentes Mayores................................. Mayores................................................................ ............................................................. ..............................9 9 SISTEMA de CONTROL ELECTRONICO …………………………………….26 Inyección de Combustible Combu stible …..................................................................………....29 …..................................................................………....29 Sistema de Control de Inyección de combustible.…....………………...........…...31 SISTEMA de INYECCION de COMBUSTIBLE………………………………..49 Componentes del Sistema S istema .................................................................................. ......................................................................................51 ....51 Operación del Sistema…………………………………………………………….53 Operación Hidráulica de la Unidad Inyectora.……………………………………56 Características de Operación del Inyector………………...………………………61 Componentes de Inyector.………………….................................. In yector.…………………...........................................................64 .........................64 Desmontaje y Montaje del Inyector………………………………………………68 Secuencia de Inyección…………………………………………………………...71 SISTEMA HIDRAULICO………………………………………………………..82 Grupo de Bomba Hidráulica de Suministro………………………………………83 Operación del Sistema…………………………………………………………….93 SISTEMA DE SUMINISTRO DE ALIMENTACION…………………………105 Suministro de Alimentación al ECM……………………………………………106 Suministro de Alimentación a los Sensores de Velocidad/Tiempo……………..108 Suministro de Alimentación a los Inyectores……………………………………109 Suministro de Alimentación a los Sensores Análogos…………………………..110 Suministro de Alimentación a los Sensores Digitales…………………………...111 Suministro de Alimentación a la Válvula de Control de la Bomba……………..112 SISTEMA ELECTRONICO Y SENSORES……………………………………114 Sensores de Velocidad y Tiempo………………………………………………. 115 Circuitos de Sensores Análogos…………………………………………………117 Circuitos de Sensores Digitales………………………………………………….131 Sistema de parada del motor…………………………………………………….135 Control del Requerimiento del Ventilador………………………………………137 Sistema de Inyección de Eter……………………………………………………138 Conector Data Link……………………………………………………………...139 Eventos Lógicos…………………………………………………………………141
APLICACIONES DE MAQUINAS…………………………………………….144 Tractores de CadenasD9RD10R………………………………………………...145 Cargadores de Rueda 988F/990 Serie II………………………………………...149 Camiones Fuera Carretera 769C/771C/773B/775B …………………………….152 Motores Industriales 3408E/3412 HEUI………………………………………...155
INTRODUCCION
Esta presentación discute los Motores 3408E/3412E con Inyector de Accionamiento Hidráulico con Control Electrónico (HEUI) en todas las aplicaciones. Los temas a continuación son: -Introducción y Componentes Mayores -Sistema Electrónico de Control -Sistema de Inyección de Combustible -Sistema Hidráulico -Sistema de Alimentacion -Sistema Electrónico y Sensores -Aplicaciones de Máquina
• APLICACIONES HEUI
Los motores 3408E/3412E equipados con el sistema de combustible HEUI están disponibles en los equipos de construcción y aplicaciones industriales. Los motores industriales están disponibles en ambos 3408C/3412C (con sistema bomba de combustible en línea) y las versiones 3408E/3412E HEUI. Las máquinas Caterpillar accionadas por motores 3408E/3412E HEUI, se incluyen: -
769D/771D/773D Camiones Fuera de carretera 988F/990 Cargadores de rueda Serie II. D9R/D10R Tractores 631E/637E/651E/657E Mototraillas 24H Motoniveladoras
Los motores HEUI tienen muchas características y beneficios no posibles con sistemas mecánicos de combustible. Estas características incluyen un escape muy limpio, el consumo mejorado del combustible y una mejor partida en frío, la conservación simplificada con menos partes móviles, y costos de operación menores.
• COMPONENTES MAYORES
Estas exposiciones esquemáticas muestran varios componentes en el sistema de combustible HEUI. Una explicación detallada del sistema y de sus componentes se dará luego en esta presentación. Los componentes electrónicos en el sistema de combustible HEUI son muy semejantes a los usados en los sistemas EUI. Sin embargo, en el sistema HEUI, el inyector no es accionado por un camón de leva. Una bomba de alta presión hidráulica, que recibe un flujo de aceite a presión, de la bomba de lubricación, eleva la presión a un máximo de 22.800 kPa (3300 psi.) La presión es controlada por el Módulo de Control Electrónico o (ECM). El flujo hidráulico es dirigido a actuadores hidráulicos en cada inyector. El inyector se activa electrónicamente (como en el sistema EUI) el aceite bajo alta presión mueve un pistón que mueve el plunger presurizando el combustible.
• Componentes mayores del Sistema: Esta imagen muestra alguno de los componentes mayores utilizados en el sistema de combustible HEUI. 1. La Bomba Hidráulica de Suministro 2. ECM 3. Control de aceleración 4. Sensor de velocidad/tiempo 5. Inyector de combustible 6. El sensor de temperatura
7. Sensor de Presión
• Conector Cat data link e Interruptor de Flujo de Líquido Refrigerante (no mostrado)
-El conector de datos (no mostrado) proporciona una vía de comunicación vidireccional de comunicación entre el sistema HEUI y los circuitos electrónicos o los restantes sistemas en la máquina. El data link permite también que la herramienta de servicio se comunique con el sistema electrónico del motor. NOTA: Sólo un ejemplo de cada sensor (de presión, de temperatura y de velocidad/tiempo) es mostrado en el recuadro.
El componente principal en el sistema HEUI, es el Módulo de Control Electrónico, montado encima de la tapa delantera derecha de válvulas. El ECM es el "corazón" del motor. El ECM gobierna el motor, determina el tiempo y limita el combustible. Lee la información de los sensores y lo comunica al sistema de instrumentos por el conector de datos Data Link. El Módulo de Personalidad es usado para programar el ECM con toda la información que precisa la aplicación. El Módulo de la Personalidad puede ser cambiado por el reemplazo directo o puede tener un programado rápido (reprogramado) con un PC. La cubierta de acceso del Módulo de Personalidad se localiza debajo del ECM. El Grupo de Bomba Hidráulica de Suministro se monta en la V del motor en la misma posición como la bomba original de combustible y el gobernador para los motores 3408C/3412C. Esta bomba suministra el flujo de presión que acciona los inyectores. Montado en la parte trasera de la bomba esta bomba de transferencia del combustible. Entre los componentes visibles esta el Arnés de Alambrado y el Conectores de 40 pines del ECM. NOTA del INSTRUCTOR: Los recuadros que siguen la exposición corresponden a máquina y motores industriales. La apariencia y la función físicas y componentes son muy semejantes.
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Esta vista del lado izquierdo superior del motor muestra el Sensor (1) de Temperatura de Combustible. El Sensor de Presión Atmosférico (2) montado en el adaptador del Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro. Montado en el Grupo de Bomba Hidráulico de Suministro esta el Sensor (3) de Presión de Aceite de Lubricación. El sensor es usado por el ECM para generar una alarma de baja presión de aceite para el operador. También montado en el Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro esta el Sensor Hidráulico de Temperatura (4). Este sensor es usado por el ECM para la compensación de la viscosidad y mantiene la entrega sólida del combustible y el tiempo de inyección a pesar de cambios de viscosidad causados por la variación de la temperatura del aceite. Ambos sensores se encuentran en la caja de bomba de suministro. El Conector de Comunicación de Máquina de 40 Pines (5) se monta atrás del Grupo de Bomba Hidráulico de Suministro. Este componente hace la conexión entre el motor y Arnés de cableado de la máquina. Una parte esencial del cableado es un perno a masa (6) montado en la máquina. NOTA: El flujo de Aceite al Grupo de Bomba Suministro Hidráulico se referirá como "Hidráulico" para evitar la confusión con el sistema de la lubricación.
1. El conector de la sonda de calibración de tiempo 2. El sensor de presión hidráulica 3. El conector de Inyector Ubicación: El Conector de Calibración de la Sincronización se localiza adyacente al ECM. El Sensor de Presión Actuación de Inyección se localiza entre las bases de la tapa de válvulas y el Múltiple Suministro de aceite El Conector de Inyector es uno de cuatro conectores en un motor 3408E. (Cada conector suministra la corriente a dos solenoides de inyector.)
• Sensor de Temperatura de Líquido Refrigerante El Sensor de Temperatura de Líquido Refrigerante de motor (flecha) se localiza en la frente de la culata derecha de los cilindros. Este sensor lo utiliza el ECM para el control de varias funciones. Los sistemas o los circuitos siguientes utilizan la señal del Sensor de Temperatura: El Sistema de Monitoreo de la Información Vital (VIMS), Sistema de Monitoreo Caterpillar (CMS) transmitido por el conector de enlace de datos Caterpillar (Cat Data Link. El indicador de Alerta de Alta Temperatura de Refrigerante, esta información sé suministrada al VIMS con el objeto de almacenar y luego transmitirla por el conector Cat Data Link. El Control de Demanda variable del Ventilador , si esta instalado, usa la referencia de la señal del sensor para proporcionar la velocidad apropiada al ventilador. El Técnico Electrónico (ET) posiciónado en la pantalla de estado indica temperatura de líquido refrigerante.
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El Interruptor de Flujo del Líquido Refrigerante (no visible en este recuadro) es montado debajo del sensor de temperatura de líquido refrigerante en la caja del enfriador de aceite.
• SENSOR DE VELOCIDAD
(secundario)
Esta vista muestra uno de los Sensores de Velocidad y Tiempo. Un sensor se monta en cada lado de la caja donde esta el engranaje de sincronización. Esta vista muestra el sensor de Velocidad/Tiempo secundario. El sensor de Velocidad primario se localiza cerca del ECM. Estos sensores son utilizados para calcular la velocidad del motor y posición del Cigüeñal para propósitos de Tiempo. Los sensores son de libre ajuste, pero precauciones especiales son necesarias durante la instalación para prevenir su daño. (Las precauciones se describen luego en la presentación.) NOTA: Los sensores mantienen un espacio libre de cero con la rueda de la sincronización.
• Ranura de diente tamaño 50/50 Esta vista muestra el Engranaje de Sincronización removido del motor. Advierta las ranuras del mismo tamaño, son de igual medida 50/50 mostrado en la rueda. Las otras 23 ranuras son 80/20 en tamaño relativo. El diente del tamaño 50/50, la ranura es usada por el ECM como un punto de referencia para determinar la posición del motor para tiempo de inyección (completamente explicado luego en la presentación). El sensor de Velocidad/Tiempo puede identificar este diente porque crea una señal diferente que los otros dientes. Una marca de la sincronización, "H," en el lado inverso de la rueda de la sincronización está como referencia para poner a punto el engranaje a los otros engranajes de la distribución y el cigüeñal en TDC.
El Sensor de la Presión de entrada de Turbo (flecha) se monta entre el filtro de aire y el turbocargador. No todas máquinas tienen este sensor instalado. Este sensor (si esta instalado) es usado en unión con el sensor presión de atmosférico para la medida de restricción del filtro de aire, con el propósitos de protección de motor. La diferencia entre las dos medidas de presión se usa como la presión diferencial de filtro. El ECM usa este cálculo y determina la disminución de potencia necesaria para protege el motor.
En el frente del motor en la culata de cilindros esta el Sensor de la Presión de Salida de Turbo (Boost). Este sensor es usado por el ECM para el control electrónico de la relación aire / combustible. Esta característica permite el control muy preciso de las emisiones de humo, que no era posible con motores gobernados mecánicamente. El sensor permite leer también la presión de múltiple usando la herramienta de servicio.
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• Identificación de Componentes: 1. 2. 3. 4.
Sensor de presión Atmosférica Sensor de temperatura de combustible Sensor de Velocidad /Tiempo primario Sensor de Velocidad /Tiempo secundario
El Sensor de la Presión Atmosférica (1) se instala en el adaptador Hidráulico del Grupo de Bomba de Suministro y es ventilado a la Atmósfera. Este sensor tiene varias funciones que se describen completamente luego en la presentación. Un bloque de la espuma ayuda al sensor para prevenir la entrada de tierra en este. Brevemente, el sensor realiza las funciones siguientes: -
Medición de la presión del Ambiente para la compensación automática de la Altitud y la compensación automática del filtro de Aire.
-
Medición de la presión Absoluta para el control de la relación aire/combustible, los cálculos de presión para el Panel de Sistemas de Monitoreo Caterpillar
El Sensor de Temperatura del Combustible (2) es usado para la compensación automática de la temperatura del combustible. Los Sensores de Velocidad Primario (3) y Secundario (4) de Sincronización (discutido más adelante) son localizados en el lado trasero donde se instala el engranaje de sincronización.
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1. 2. 3. 4.
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Línea de suministro de aceite La válvula de la compensación Válvula de control de Bomba Bomba de transferencia de combustible
Varios componentes se montan en el Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro. La Línea del Suministro del Aceite de la galería de aceite es una línea de diámetro mayor para la entrega máxima de flujo durante la operación en frío. La bomba hidráulica depende de la bomba de la lubricación para la primera etapa del aumento de la presión. La Válvula de Compensación se monta en la parte trasera de la bomba. Debajo de la válvula de la compensación, esta es la Válvula del Control de Bomba. Esta válvula se puede referir también a como la "Válvula de Control de Presión de Actuación de Inyección." Esta válvula controla el ángulo de inclinación del plato, que varía la descarga de la bomba. La Bomba de Transferencia del Combustible se monta en la parte trasera de la Bomba Hidráulica del Suministro y es movida por el eje principal de la bomba del suministro. También visible en este recuadro son la entrada de bomba de transferencia y líneas de combustible de retorno y los sensores de presión y temperatura (discutido anterior mente).
• Bomba de Aceite de Lubricación Montado internamente en el cárter de aceite esta la Bomba de Aceite de Lubricación. Esta bomba suministra aceite en aproximadamente 400 kPa (65 psi) a la galería del aceite para la lubricación de motor. El aceite es suministrado también a la bomba hidráulica para propósitos de la Actuación para la inyección. Por esta razón, la bomba de aceite de lubricación del motor HEUI es más grande que la bomba en el motor anterior, abasteciendo las necesidades aumentadas de la lubricación y los sistemas hidráulicos de actuación de inyección.
El Sensor de la Calibración de la Sincronización se instala en la caja, donde esta el volante. Este sensor (fonocaptor magnético) es instalado en la perforación normalmente reservada para el punto de la sincronización. (El punto es usado para la posición del cigüeñal con el pistón No. 1en punto muerto superior.) NOTA: En algunas aplicaciones ( algunos tractores) donde la accesibilidad es limitada, este sensor se instala permanentemente.
FILTROS
El separador de agua (1) que funciona también como un Filtro Primario de combustible, es una parte importante del sistema del combustible. Al existir una alta presión en el sistema de combustible con presiones de trabajo que bordean aproximadamente 150000 kPa (22000 psi), la calidad del combustible es importante. El agua en el combustible puede causar corrosión de los émbolos y cilindros. La tierra puede causar lo mismo al poco tiempo en los estos componentes. El separador de la agua contiene un filtraje de 30 micras. La Bomba de cebado esta montada en la base del filtro. Por la misma razón, el filtro Secundario(2) de 2 micras se debe usar en el sistema. El espacio libre entre el pistón y el cilindro es aproximadamente 5 micras. Típicamente, con 3 a 8 micras la materia abrasiva desgasta prematuramente los componentes de sistema de combustible. El separador agua se mantiene diariamente drenando el agua y sedimentos. El filtro separador de agua se cambia por un elemento nuevo cada 500 horas de servicio. NOTA del INSTRUCTOR: El combustible a alta presión mencionado en este texto son obligaciones de las regulaciones internacionales para las emisiones y humo. También por las altas presiones mantiene un bajo consumo de combustible, el cual con el sistema HEUI se reúnen y se superan esos requisitos.
• Identificación de Componentes del Motor Este esquemático identifica los componentes externos del motor HEUI (mostrado en el lado derecho del arnés de motor de este esquemático). Los componentes mostrados en el lado izquierdo del esquema se montan en el motor. Denota que el sensor de la presión de admisión de turbo se monta en la máquina. NOTA del INSTRUCTOR: En este tiempo, se recomienda que cada componente sea localizado en la máquina y la función de cada uno sea revisado con los estudiantes. Hay una lista de los componentes en la próxima página. Material adicional (usado/defectuoso) los componentes disponibles para el examen en una sala serán útiles. Un ECM con el Módulo de la Personalidad y varios sensores se puede examinar en este tiempo y usarlos para localizar fallas en los ejercicios siguientes.
Componentes Eléctricos
Conector 40 Pines ECM Módulo de Personalidad Conectores de Tiempo y Ubicación de Instalación Sensor Sensor de Presión de Aceite Hidráulico Sensor de Temperatura Aceite Sensor Primario de velocidad y Tiempo Sensor Secundario de velocidad y Tiempo Sensor Temperatura del Refrigerante Sensor de Presión Atmosférica Sensor de Presión entrada Turboalimentador Sensor de Presión salida Turboalimentador Sensor de presión de aceite Sensor Temperatura del Combustible Interruptor de flujo de refrigerante Conector de interface comunicación Pernos de Masa Motor y Maquina Conector Data Link Sensor posición del acelerador Interruptor de parada Componentes Mecánicos
Grupo de Bomba de Suministro Hidráulico Válvula de Control de Bomba Válvula de Compensación Deposito para Partida en Frío Válvulas Hidráulicas Múltiple de Aceite Filtro Primario/Separador De Agua Filtro Secundario Bomba de Transferencia Válvula de Control de Presión Inyector de combustible Tubo Alimentación Adaptador de Aceite Inyector
SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO
SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO
Esta sección de la presentación explica el Sistema Electrónico del Control incluye los componentes siguientes: ECM Módulo de Personalidad Unidad Hidráulica y Solenoide de Inyector Engranaje Tiempo También veremos los siguientes subsistemas y procedimientos relacionados: Control del Tiempo Inyección Control de la Cantidad de Combustible Control de la Velocidad Partida en Frío Calibración Tiempo
El Módulo Control Electrónico (ECM) es una computadora y tiene la función de gobernar el sistema de combustible. El ECM recibe todas las señales de los sensores y energiza el solenoide del inyector controlando el tiempo y velocidad del motor. El ECM es sellado con excepción del acceso al software que contiene en el Módulo de la Personalidad (próximo recuadro). Este ECM es la segunda generación de Sistemas Avanzados de Administración de Motor Diesel y se puede referir frecuentemente como "ADEM II." Este ECM se usa en la totalidad de aplicaciones de motores 3408E y 3412E. El ECM se puede cambiar también de una aplicación a otra; sin embargo, una contraseña es requerida para activar el ECM cuando el software nuevo se instala.
NOTA: El ECM tiene un registro excelente de confiabilidad. Por lo tanto, cualquier problema en el sistema es muy probable que sean los conectores o arnés de cables. En otras palabras, el ECM debe ser típicamente el último artículo en la localización de fallas.
El Módulo de la Personalidad (mostrado fuera del ECM) contiene el software con toda la información de regulación de combustible (tal como potencia en HP, curva de TORQUE y la proporción de relación Aire/Combustible) que determina el comportamiento del motor. El Módulo de la Personalidad se instala en la cara inferior del ECM, donde tiene el acceso. En este momento, dos métodos se están utilizando para actualizar el software: 1. El destello Programando: reprogramacion electrónica del software del Módulo de Personalidad. (Este método se prefiere para actualizar el software.) 2. Reemplazo del Módulo de Personalidad. (Este método se puede usar si no es posible la Reprogramacion.) Mejorar el software no es una tarea rutinaria, pero quizás se realice por razones de mejoras del producto, una mejora del desempeño o una reparación de problemas del producto NOTA: El ECM es sellado y no necesita ajuste ni mantenciones rutinarias. El Módulo de la Personalidad se monta dentro del ECM. La instalación del Módulo de la Personalidad es la única razón para entrar al ECM. Esta operación se realizaría normalmente durante una instalación del ECM o una actualización de software.
INYECTOR DE COMBUSTIBLE
La unidad inyectora HEUI 3400 es eléctricamente semejante a la unidad inyectora electrónica del 3500. El inyector es controlado eléctricamente por el ECM pero es accionado hidráulicamente. La señal del ECM controla la apertura y cierre de la válvula de solenoide. La válvula solenoide controla el flujo de alta presión de aceite hidráulico al inyector. Este sistema facilita al ECM para el control del volumen de combustible, la sincronización y la presión de actuación de la inyección (la presión hidráulica de bomba de suministro). PRECAUCION
El solenoide del inyector opera con 105 voltios de corriente continua. Debe permanecer siempre despejada el área del inyector cuando el motor esta en funcionamiento o una descarga eléctrica puede ocurrir.
METODOS PARA PRUEBA DE INYECTORES HEUI PRUEBA DE SOLENOIDE DEL INYECTOR CORTE DE CILINDROS PRUEBA AUTOMATICA DEL INYECTOR
Tres pruebas se utilizan para determinar cuál cilíndro o inyector tiene un mal funcionamiento: PRUEBA del SOLENOIDE del INYECTOR Esta prueba se realiza mientras el motor esta detenido. El solenoide de inyector se puede probar automáticamente con la herramienta de servicio “ Prueba del Solenoide del Inyector”. Esta prueba individualmente el funciónamiento de cada solenoide en forma secuencial e indica sí esta presente un corto circuito o un circuito abierto. CORTE de CILINDRO ( prueba de manual) Esta prueba se realiza mientras el motor esta en funcionamiento a cualquier velocidad. El pulso de 105volt puede ser cortado individualmente para ayudar a la localización de falla de un inyector o cilíndro con problemas. PRUEBA AUTOMATICA del INYECTOR Esta prueba se realiza con la herramienta del servicio mientras el motor esta en funcionamiento y en cualquier velocidad. La prueba hace una evaluación relativa de todos los inyectores y muestra numéricamente los resultados. La prueba habilita una evaluación del motor y los inyectores. (Esta prueba no se puede realizar usando el ECAP.) Una prueba satisfactoria de todos los solenoides de inyector, sin que exista algún código de diagnóstico presente nos indica que un problema mecánico en el cilíndro probablemente existe.
Sistema de Control de Inyección de Combustible
Este esquema muestra la lógica del control de la sincronización dentro del ECM. La velocidad del motor, la cantidad del combustible (que relaciona a la carga), y la señal de entrada de la temperatura del aceite hidráulico es recibida para el control de la sincronización. La señal de la temperatura hidráulica determina cuando se debe activar el Modo Frío. Estas señales de entrada combinadas determinan el comienzo de inyección de combustible. El control de la sincronización proporciona la puesta a tiempo óptima para todas las condiciones. Los beneficios de un control "instantáneo" de la sincronización es: -
Reducción de las partículas y menos emisiones
- Consumo menor de combustible mientras el rendimiento es mantenido -
Mayor vida útil del motor
- Mejor respuesta para las partidas en frío
• El control de la cantidad del Combustible
Cuatro entradas controlan la cantidad del combustible: 1. 2. 3. 4.
Velocidad del motor Presión actuación de inyección (hidráulico) Posición del acelerador Presión de múltiple
Estas señales son recibidas por una porción del gobernador electrónico del ECM. El gobernador entonces manda la señal deseada a la inyección del combustible y el control de la actuación de inyección. La cantidad del control lógico del combustible recibe también las señales de la relación del combustible y control del momento de torsión. Tres variables determinan la cantidad del combustible y el tiempo: - El comienzo de inyección determinada por la puesta a punto del motor. - La duración de inyección y presión de actuación (hidráulico) de inyección, - Determina la cantidad del combustible que será inyectado.
Dos sensores de Velocidad/Tiempo se instalan: un primario y un secundario. Los Sensores de Velocidad/ Tiempo tienen tres funciones en el sistema: 1. La medida de la velocidad del motor 2. La relación del orden de encendido del motor 3. La ubicación del cilíndro y el TDC Los sensores de Velocidad/Tiempo, están montados en la caja frontal que contiene el engranaje de sincronización, son de auto ajuste durante la instalación y no tienen espacio libre con la rueda de la sincronización. La cabeza se extiende antes de su instalación. Con la acción de atornillar el sensor en la caja se empuja la cabeza en el cuerpo hasta que esta topa la rueda de la sincronización. Este contacto es sólo momentáneo mientras el motor comienza a realizar la primera RPM y se produce el ajuste correcto.
El Sensor de Velocidad /Tiempo Primario (en lado derecho de motor) mide y gobierna la velocidad de motor, además tiene el propósito de la identificación de los cilíndros y la posición del cigüeñal. El Sensor de Velocidad /Tiempo Secundario (el lado izquierdo de motor) permite la operación continua si el sensor primario falla (respaldo). Una falla del sensor primario causará que el ECM automáticamente asuma al sensor secundario. También, encenderá la lámpara de chequeo de motor y almacenara el código de falla. El ECM suministra 12.5 ± 1 Voltios a los Sensores de Velocidad/Tiempo Primario y Secundario. Los conectores A y B transmiten la alimentación común a ambos sensores. Los conectores C transmiten las señales por separado de cada sensor al ECM para propósitos de identificación. NOTA: Los Sensores de Velocidad/Tiempo tienen una alimentación particular. Los circuitos de estos sensores no deben ser alterados en su alimentación.
La Rueda de la Sincronización es una parte integrante del engranaje de impulsión para la bomba. Las marcas de la sincronización se usan para localizar la rueda en el diente correcto de la posición al cigüeñal. Esta Rueda de sincronización es común para todos los motores 3408E/3412E. Como previamente expresado, la Rueda de la Sincronización tiene una suma de 24 dientes. 23 dientes son grandes con espacios pequeños entre ellos (el tamaño del diente 80/20.) El otro diente tiene el espacio y las dimensiones iguales (el tamaño del diente 50/50.) Esta configuración es usada por el ECM para localizar TDC del cilindro N° 1. NOTICIA La cabeza del sensor no se debe posicionar en la ranura de la rueda (ancho) de la sincronización durante la instalación. La posición incorrecta causará el daño a la cabeza del sensor.
Los sensores Velocidad/Tiempo se posicionan verticalmente sobre los dientes. Los dientes y los sensores generan una señal de salida de Ancho de Pulso Modulado (PWM) para el propósito de Sincronización y una señal salida de Frecuencia Modulada para la medida de la velocidad. El Sensor Secundario de Velocidad / Tiempo funciona al mismo tiempo que el sensor Primario. El Sensor de Velocidad / Tiempo Secundario se usa cuando la señal del sensor Primario se pierde o se distorsiona. Si el sensor Secundario se seleccione, continuará en uso hasta que el motor se detenga y después arranque nuevamente. Entonces, el sensor primario será seleccionado. Una vez que el motor arranque, el ECM no cambiará del Sensor Secundario al Sensor Primario. Esta característica previene la conmutación constante entre sensores si un defecto intermitente ocurre. NOTA del INSTRUCTOR: Una descripción de señales proporciona luego en esta presentación (Sensores y Sistemas)
de
PWM
se
El Sensor de Velocidad/Tiempo usa los dientes de la rueda de sincronización y determina: -
Punto Muerto Superior del cilindro N°1 (Cuando encuentra, los cilindros que identifica.) Velocidad del motor
La sucesión de señales mostradas en la segunda columna ( ciclo de trabajo) es analizada por el ECM. En este punto, ningún combustible será inyectado hasta que ciertas condiciones se reúnan. Los motores son semejantes al EUI, este motor no se fía de configuración de dientes para prevenir la rotación inversa. La bomba de lubricación y la bomba hidráulica no desarrollarán flujo durante la rotación inversa, y no suministraran el combustible de la bomba al inyector. Por lo tanto, el motor no puede arrancar en sentido inverso.
Durante el arranque, el sensor controla inicialmente los pulsos creados por los dientes que pasan e identifica la sucesión como se muestra. Después que una rotación completa se realiza, el control puede reconocer la ubicación de TDC del modelo como la ilustración superior. Durante el arranque inicial, ningún combustible se inyecta hasta que: La rueda de la sincronización haya completado una revolución completa. El control identifique los TDC de todos cilindros. Después que el sensor ha proporcionado las señales necesarias, el ECM está listo para el comienzo de la inyección (sí la presión hidráulica está disponible para accionar los inyectores.) NOTA: Los puntos de referencia señalan las posiciones en la rueda de la sincronización que el control mide como el punto de inyección y TDC.
• Operación Normal
Durante la operación normal, el ECM puede determinar la sincronización del punto y la referencia para cada uno de los cilindros. El punto de referencia es almacenado por el ECM después que la calibración de tiempo se a realizado. La Sincronización de inyección se realiza conectando una sonda con una señal TDC al conector del acceso de servicio en el Arnés de motor, y activando la sucuencia de la calibración con la herramienta de Servicio Caterpillar ET. El ECM eleva la velocidad del motor a 800 r.p.m. (para optimizar la certeza de la medida), compara la verdadera ubicación No. 1 en TDC al cilíndro asumido N°1 ubicación de TDC, y corrige la desviación en la EEPROM (Memoria Sólo de Lectura Programable y Borrable Eléctricamente.) NOTA: El rango de la desviación de la calibración es limitado a ± 10 grados del eje cigüeñal. Si el rango se excede, la desviación es puesta a cero (calibración insuficiente) y un mensaje de diagnóstico se genera por la calibración.
El Sensor de la Calibración de la Sincronización (fonocaptor magnético) es instalado en el cubre volante durante la calibración. El conector se localiza arriba del ECM. (En algunas máquinas, en otras palabras D9R/D10R, el sensor se instala permanentemente.) Usar la herramienta del servicio ET, la calibración de tiempo se realiza automáticamente para ambos sensores cuando sé esta en la pantalla apropiada. La velocidad deseada del motor es puesta a 800 r.p.m. Este paso es realizado para evitar la inestabilidad y asegura que ningún contragolpe se presente en los engranajes de la distribución durante el proceso de la calibración.
Los Sensores de Velocidad/ Tiempo usan la rueda de sincronización para referencia de la sincronización, la calibración de sincronización mejora la certeza de inyección de combustible corrigiendo alguna tolerancia leve entre el eje cigüeñal, los engranajes de distribución y la rueda de sincronización. Durante la calibración, la desviación se almacena en la memoria del módulo de control EEPROM (Memoria de sólo Lectura Eléctricamente Borrable y Programable). La distancia de la desviación de la calibración es limitada a ± 10 grados del eje cigüeñal. Si la sincronización esta fuera de rango, la calibración se aborta. El valor previo se retendrá y un mensaje diagnóstico se apuntará. La calibración de sincronización procedimientos siguientes:
se
realiza
1. El reemplazo de ECM 2. El reemplazo del sensor velocidad/ Tiempo 3. El reemplazo de la rueda sincronización
normalmente
después
los
Flujo de Corriente al Inyector
Esta ilustración muestra como la corriente aumenta inicialmente para crear la atracción en la bobina del inyector y cerrar la válvula poppet. Después, por el rápido corte (pulso) de 105 Voltios ON-OFF , el flujo de la corriente se mantiene. La inyección finaliza cuando el suministro de corriente se corta y la presión hidráulica disminuye. Por lo tanto, la presión de combustible disminuye rápidamente en el inyector.
•MOVIMIENTO DE LA VALVULA POPPET Este esquema muestra el movimiento de la válvula poppet cuando el ECM energiza el solenoide. La válvula poppet permite el paso de aceite hidráulico sobre el pistón intensificador de inyector el cual mueve él embolo del inyector.
CARACTERISTICAS de RESPUESTA DURACION INYECCION y FIN DE INYECCION
Aquí esta ilustrado gráficamente la sincronización de: 1. El ECM inicia la señal al inyector para el comienzo de la inyección. 2. El solenoide del inyector abre la válvula de poppet. 3. La proporción de la inyección aumenta.
LIMITES DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE •
POTENCIA MAXIMA
•
MAXIMO TORQUE
•
RELACION DE COMBUSTIBLE
•
LIMITACION MODO PARTIDA EN FRIO
•
COMBUSTIBLE PARA LA PARTIDA
Así como en el motor MUI los límites mecánicos determinan la entrega del combustible máximo durante la carga total, el momento de torsión y la aceleración, el sistema electrónico HEUI tiene también los límites de protección del motor. Estos límites son: -
La potencia Máxima
- El Límite del Momento de torsión (Características de ascensión de momento de torsión) - Control de la Relación de Combustible (el combustible se Limita hasta que la presión de múltiple esté disponible) - Modo Límite Frío (el combustible se Limita con el motor frío para el control del humo blanco) - Limitación del combustible para la partida (el combustible se Limita durante el arranque) Una demora de aceleración existe durante el arranque del motor el cual sostiene la marcha en baja en vacío por dos segundos hasta que la presión de aceite alcanza 140 kpa (20 psi.) Los Camiones fuera de carretera tienen un sistema que aumenta la potencia del motor solo en marcha directa. Este sistema protege el tren de mando del momento de torsión excesivo en las marchas más bajas. Los Camiones fuera de carretera también tienen la característica herramienta de servicio diseñada para programar puntos más bajos de marcha y la limitación de combustible para mejorar el consumo del combustible a petición del cliente.
MODO FRIO DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE •
CONTROL DE VELOCIDAD
•
LIMITACION DEL COMBUSTIBLE
•
SINCRONIZACION DE INYECCION
•
PRESION DE ACTUACION DE INYECCION
•
INYECCION DE ETHER
MODOS FRIOS
El sistema de combustible HEUI esta diseñado para modificar la característica operacional del motor durante la operación en frío. Esta modificación es hecha para proteger el ambiente, y mejorar las características del motor. NOTA del INSTRUCTOR: Los varios Modos Fríos se tabulan en la hoja de servicio N° 2. Discuta cómo estas variaciones de Modo Frío pueden cambiar las características de motor, particularmente durante los diagnósticos de operación. Por ejemplo: -
La presión de actuación de Inyección variará con la temperatura de motor.
-
La velocidad de motor se puede elevar en el Modo Frío.
REDUCCION DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE
•
COMPENSACION AUTOMATICA POR ALTITUD
•
COMPENSACION AUTOMATICA POR RESTRICCION DE FILTRO
•
DISMINUCION DE POTENCIA POR ALERTA DE MOTOR
El sistema limita el combustible para cada condición, el sistema disminuye y contribuye en la protección. Esta disminución de potencia se describe individualmente luego en la presentación, aquí son resumidos: - Compensación Automática por la Altitud (Disminución por altitud geografica) - Compensación Automática del Filtro (Disminución por la restricción de filtro de aire sí esta instalado) Disminución por Alerta de Motor (Disminución para la baja presión de aceite y alta temperatura de refrigerante; no instalado en todas las aplicaciones) - Si una pérdida de la señal del sensor de presión de múltiple ocurre, el ECM asume la presión de múltiple a cero. Una disminución de la potencia será reducida aproximadamente 50 a 60%. - Compensación de Temperatura del Combustible (Compensa hasta 5% para la pérdida del poder causada por el combustible caliente)
SISTEMA DE INYECCION DE COMBUSTIBLE SISTEMA de INYECCION de COMBUSTIBLE
Esta parte de la presentación describe los principios de la operación del Sistema de Inyección de Combustible HEUI usado en motores 3408E y 3412E. NOTA del INSTRUCTOR: Varios códigos del color que se usarán en esta sección de la presentación identifican flujos y presiones: Circuitos Hidráulico y de Lubricación Rojos Rayas Rojas y Blancas Verde
- Aceite a alta presión - Aceite reducido de presión - Succión de aceite
Circuitos de combustible Rojos Rayas Rojas y Blancas Verde
- Combustible a alta presión - Presión de bomba de transferencia de combustible - Succión del Combustible o retorno
SISTEMA de COMBUSTIBLE 3408E/3412E HEUI
El Sistema de Actuación de Inyección de Combustible se logra usando la hidráulica, antes la actuación se realizaba usando el eje de leva sobre el inyector utilizado en otros sistemas del combustible diesel. Hoy en día la Actuación hidráulica ofrece varias ventajas comparativas con la actuación mecánica, incluye la habilidad de mantener la presión de inyección de manera independiente a la velocidad de operación del motor. Esta capacidad es especialmente ventajosa en muchos aspectos, inclusive la respuesta rápida del motor, partida en frío, y el control de emisiones y ruido. NOTA del INSTRUCTOR: El siguiente esquemático puede aparecer idéntico en las ilustraciones blancas y negras. Sin embargo, los recuadros verdaderos se coloran diferentemente.
• Componentes
de Sistema
Una revisión a los sistemas del motor 3400 HEUI y los circuitos hidráulicos de suministro combustible serán vistos a continuación: • Grupo de Bomba de Suministro Hidráulico (1) incluyendo: -
Bomba Hidráulica
-
Bomba de transferencia de combustible
-
Válvula de control de bomba
• Módulo de Control Electrónico (ECM) (2) • Sensores Electrónicos (3 y 4) -
Temperatura Hidráulica
-
Presión Hidráulica
• Inyectores (5)
1
3
2
• Grupo
Hidráulico de bomba de suministro :
Los siguientes componentes se integran en una sola unidad llamado Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro: -
Bomba Hidráulica(1)
-
Válvula de control de bomba(2)
-
Bomba de transferencia (3)
Este grupo de bomba se localiza en la V del motor en la misma posición como la bomba de inyección de combustible en motores anteriores. Tres circuitos de líquidos se incluyen en el sistema: aceite de baja presión, aceite de alta presión(hidráulico), y el suministro de combustible de baja presión. NOTA al INSTRUCTOR: Estos componentes y los circuitos se cubrirán en detalle luego en la presentación.
• Operación del Sistema En un equipó con motor HEUI, la bomba de la lubricación tiene dos funciones: 1. Proporciona la lubricación al motor 2. Proporciona aceite a baja presión a la bomba hidráulica HEUI La bomba de lubricación del motor ha sido ampliada para proporcionar el aumento de flujo requerido. La bomba hidráulica tiene un depósito de aceite para la partida en frío. Este depósito previene a la bomba hidráulica de la cavitacion durante partida inicial del motor hasta que la bomba de lubricación pueda suministrar la aceite a presión adecuada. Un sensor de presión del aceite se localiza en el depósito aceite de arranque en frío, que esta en la caja de la bomba hidráulica del aceite. El sensor controla la presión de aceite de lubricación. Un sensor de temperatura de aceite se instala también en el depósito. Este sensor se referirá como el "sensor hidráulico de temperatura" por decirlo así y usado para este propósito.
• Alta presión de accionamiento hidráulico Durante condiciones normales de operación, el aceite se presuriza entre 5000 y 21500 kPa (725 y 3100 psi) por la bomba hidráulica de alta presión y acciona los inyectores. El nivel de la presión hidráulica es controlado por el ECM, con una señal a la válvula de control de bomba produciendo un aumento de carrera de la bomba hidráulica. Cuándo el motor esta en funcionamiento, aceite a alta presión está disponible siempre para todos los inyectores. El aceite de la bomba de alta presión entra a los dos pasajes del suministro de aceite. Las válvulas inversoras de flujo son usadas para prevenir golpes de presión entre los pasajes de aceite de los bancos. Los pasajes del suministro del aceite hidráulico son conectados al inyector por tubos puente. El aceite usado por el inyector es liberado debajo de las cubiertas de válvula y drenado al cárter por los compartimentos de los alza válvulas.
• Suministro de combustible de baja presión • El combustible es succionado desde el tanque a través del separador de agua y la bomba de cebado por una bomba de transferencia tipo engranaje. El combustible se dirige por el Módulo de Control Electrónico (ECM) para propósitos de refrigeración de este. Desde allí fluye por el filtro secundario de combustible. Posteriormente, el combustible entra a la galería de suministro de baja presión, abasteciendo los múltiples encima de las culatas. El exceso de combustible no inyectado sale desde el múltiple. El flujo entonces se combina en una sola línea y pasa por la válvula reguladora de presión, que trabaja entre 310 y 415 kPa (45 y 60 psi). Desde la válvula reguladora de presión, el exceso de flujo retorna al tanque. La cantidad del combustible para la combustión y el combustible de retorno al tanque está cerca de 1:3 ( tres veces mas del volumen requerido para la combustión es suministrado al sistema con propósitos de la refrigeración de los inyectores). Un sensor de temperatura del combustible se instala en el sistema de suministro, para compensar las pérdidas de potencia causadas por las variaciones de temperatura del combustible.
Operación Hidráulica de la Unidad Inyectora
La alta presión de aceite hidráulico es proporcionada a cada inyector por los pasajes hidráulicos de suministro y los tubos puentes individuales. El combustible es suministrado al inyector por un pasaje de suministro de baja presión localizado en el múltiple de alimentación (descrito mas adelante.) Los anillos especiales de "Viton" se usan en las coyunturas hidráulicas entre el inyector y el múltiple de alimentación. NOTA: Esta imagen y la imagen siguiente parten de la leyenda del color usando anaranjado para el aceite a alta presión y evita la confusión entre los dos líquidos.
• SUMINISTRO de COMBUSTIBLE de BAJA PRESION El combustible llega por un pasaje taladrado localizado en el múltiple de alimentación. El suministro del combustible a cada inyector es sellado de la cámara de la combustión y el área debajo de la tapa de válvula por sellos superiores y más bajos de un anillo entre el inyector y la camisa de inyector en la culata. Los gases de la cámara de la combustión son impedidos de entrar al pasaje del suministro del combustible por un sello de contacto de metal a metal entre la camisa del inyector en la culata y el inyector. La camisa del inyector se atornilla en la culata. Una arandela de metal es usada de sello en la parte inferior del adaptador para prevenir perdidas entre el sistema de refrigeración y la cámara de la combustión.
• Pasajes de suministro Los pasajes siguientes se localizan en el Múltiple de Suministro Hidráulico: -
Pasaje de suministro Hidráulico
-
Pasaje de suministro de Lubricación
-
Pasaje de suministro de Combustible
El múltiple de alimentación es montado en la culata y conduce aceite hidráulico bajo presión para el accionamiento del inyector a través de tubos puente. El combustible de baja presión y el aceite de lubricación al mecanismo de la válvula se dirigen también por el múltiple. Estos pasajes se muestran en la imagen seccionada en el próximo recuadro.
MULTIPLE DE SUMINISTRO
Este recuadro en corte corte muestra los pasajes del Múltiple Múltiple Suministro Hidráulico
-
Pasajes de suministro hidráulico de alta presión
-
Pasajes de suministro de combustible de baja presión
-
Pasajes de suministro de aceite de lubricación
El combustible entra por el frente del múltiple y sale por la parte trasera. La refrigeración de los inyectores es lograda circulando un volumen mayor de combustible al inyector que es requerido para la combustión. Inicialmente, el combustible circula alrededor del exterior de la camisa del inyector y es contenido entre la camisa y el múltiple de suministro por los sellos superiores e inferiores de combustible de la camisa del inyector.
1
2
El Tubo puente (1) y el Adaptador (2) dirigen aceite hidráulico desde un pasaje del múltiple de alta presión y luego al inyector. Un procedimiento específico de apriete (torque) se debe realizar realizar a los seis pernos (para el Tubo puente y adaptador) el cual debe ser seguido al realizar su instalación. Este procedimiento se describe mas adelante en esta presentación. NOTA
El seguir este procedimiento de apriete en forma incorrecta puede tener como resultado las quejas de baja potencia, causadas por fugas hidráulicas internas. También, los esfuerzos internos en el inyector causados por un procedimiento impropio de apriete puede causar los cambios de los espacios libres internos del inyector que pueden disminuir la vida útil o rendimiento del inyector.
Características de la Operación del Inyector La cantidad del combustible entregado es controlada variando el tiempo que el solenoide se energiza. Este período de tiempo es llamado.” duración" es calculada por el ECM y asegura la entrega de la cantidad correcta del combustible. Otras entradas afectan el cálculo del tiempo, incluidas (pero no limitan) la presión del suministro hidráulico, la temperatura de aceite y características trazadas de desempeño del inyector. Dos niveles actuales se generan en la forma de onda: 1. La fuerza atractiva de la corriente crear un campo magnético más fuerte y atrae la armadura y levanta la válvula poppet del inyector de su asiento contra la fuerza de resorte. 2. Una alta corriente es usada para sostener la armadura y la poppet en su asiento. La corriente más baja reduce el calor en el solenoide y la vida del solenoide aumenta.
La imagen gráfica el desempeño del inyector como una función de tiempo, en la presión de bomba, y en la temperatura de aceite, las cuales el ECM almacena en la memoria. Este recuadro muestra, cuando el ECM energiza el solenoide, y se realiza el movimiento de válvula poppet. Entonces, la tasa de inyector aumenta para el comienzo de inyección. El fin de la inyección ocurre cuando las gotas de tasa llegan a cero. Por lo tanto: • La cantidad de combustible es una función del comienzo de inyección. • La cantidad del Combustible es una función directa para: -
La Duración de inyección
-
Presión de actuación (hidráulica) de Inyección
El ECM manda una corriente mayor al solenoide para crear un campo magnético fuerte. Este campo fuerte es necesario para la máxima atracción de la armadura, que está en su distancia más lejana del solenoide. La valvula poppet es mantenida normalmente en su asiento de entrada a travez del resorte de la poppet. El incremento mayor de la corriente atrae la armadura y levanta el poppet de su asiento de entrada hacia el asiento del escape contra la fuerza de resorte. El ECM reduce el nivel de la corriente y la poppet es mantenida en el asiento de escape. La inyección comienza después que el asiento de escape esta cerrado y la presión de aceite empuja el émbolo intensificador y pistón hacia abajo. El movimiento del pistón hacia abajo presuriza el combustible aproximadamente 31000 kPa (4500 psi) y la válvula check se levanta, permitiendo que el combustible entre al cilíndro. El tiempo en que se abastece de combustible y sale por la punta se llama " comienzo de inyección." La proporción que se abastece de combustible inyectado es controlada por la presión de inyección hidráulica. La presión hidráulica más alta empuja el émbolo y plunger más rápidos, causando una proporción más alta del flujo por la punta de la tobera. Cuándo la inyección es finalizada por el ECM, disminuye la corriente que causa que el campo magnético se desvanezca en el solenoide. El resorte de la valvula poppet entonces mueve la poppet hacia el asiento de entrada. Como la poppet es llevada a su asiento, el aceite hidráulico es cortado, y el movimiento hacia abajo del émbolo y plunger regresa al punto de inicial , llenando el barril para la próxima carrera de inyección Cuando la presión baja en el embolo; la tobera la válvula de aguja se cierra, la cual está cerca de 21000 kPa (3000 psi), causando que esta presión sea retenida en la tobera para el próximo ciclo. NOTA del INSTRUCTOR: Una desmontracion en un inyector en corte están disponibles, se recomienda que la sucuencia anterior sea revisada usando los componentes verdaderos.
COMPONENTES DEL INYECTOR
La unidad inyectora de los 3408E/3412E ha sido diseñada para representar los últimos adelanto de la industria. Esta sección de la presentación describirá todos los componentes y sus funciones Este recuadro muestra un inyector en corte y la camisa de inyector. Note los siguientes grupos mayores que componente el inyector: -
Cuerpo de válvula con solenoide y válvula de poppet Grupo de pistón intensificador, Cilindro con émbolo de bombeo Grupo de Tobera
La camisa del inyector tiene cuatro ranuras de sello. Las dos ranuras superiores tienen los sellos que contienen el combustible dentro del múltiple de suministro (mostrado en más detalle posteriormente). Los dos sellos inferiores contienen el líquido refrigerante. Una arandela del metal sella la parte inferior de la camisa y previene la entrada de refrigerante a la cámara de combustión.
El inyector se compone de tres grupos básicos que se describirán en detalle: -
Conjunto del Cuerpo de Válvula Conjunto de Cilindro Conjunto de Tobera
Esta imagen muestra la vía de la puerta de escape para la ventilación del inyector drenando el aceite hacia abajo. Esta condición es una modificación del diseño previo que ventilaba el aceite hacia arriba. Este inyector es intercambiable. Sin embargo, el inyector más moderno reduce la tendencia del motor a la niebla del aceite por la descarga del respiradero.
El inyector HEUI se diseñó con un mínimo de partes componentes. El inyector contiene 35 partes. Esta imagen en despiese muestra todos los componentes por secuencia de ensamblaje: El Grupo del Cuerpo de Válvula contiene el solenoide, armadura y la válvula de poppet. Estando ensamblada dirige el aceite al pistón intensificador hidráulico que mueve el plunger del combustible. El Grupo del Barril y plunger contienen el combustible a alta presión. El Grupo de la punta contiene, la punta, válvula de aguja y tobera.
NOTA: Aunque los componentes del inyector se expliquen en esta presentación, se debe notar que ninguna de las partes individuales del inyector es reparable. Este inyector esta armado a precisión por una máquina, y reemplazar los componentes individuales del inyector tendrían como resultado los problemas de rendimiento o falla del inyector.
Este recuadro muestra las partes discutidos previamente.
componentes en los tres grupos básicos
El cuerpo de la válvula tiene tres partes (el cuerpo, adaptor y espaciador) que se arman con una gran precisión. Cualquier daño sostenido en el área del cuerpo de válvula durante la instalación causará la falla del inyector. NOTICIA
Los procedimientos correctos del desmontaje de inyector y herramientas se encuentran especificados en el Manual del Servicio y siempre se deben usar. Cualquier apalancamiento aplicado debajo del cuerpo de válvula puede causar la deformación de los asientos de la válvula poppet o una falla posible del inyector puede suceder.
Desmontaje e Instalación del Inyector
Los procedimientos correctos para el desmontaje del inyector e instalación deben ser seguidos para evitar esfuerzos en el inyector y escapes hidráulicos en el área del tubo puente. Las tres superficies que unen el tubo puente, el adaptador de aceite y el inyector se deben alinear antes de aplicar él apriete final (torque) NOTA del INSTRUCTOR : En este tiempo, se recomienda que los procedimientos de desmontaje e instalación del inyector sean demostrados. El énfasis se debe colocar en el uso del extractor correcto durante el desmontaje (antes de usar una palanca de barra, que podría tener como resultado el daño de inyector). También, desmontar un inyector usado e identificar los componentes mostrados en este recuadro.
Esta parte del procedimiento del ensamble asegura que todas las uniones y caras que sellen se unen estén alineadas y tengan un contacto completo antes de apretar los pernos. 1. Limpie las caras del inyector y la camisa de inyector e instale los sellos nuevos. 2. Lubrique los sellos con aceite e instale el inyector en la camisa de inyector.
3. Alinee visualmente el inyector con la superficie paralela plana a la línea central del motor. 4. Posicione la abrazadera de inyector en el inyector y apriete el perno a 47 ± 9 N•m (35 ± 7 lb. p.) 5. Instale los sellos nuevos en el tubo de puente y la base del brazo del balancín. 6. Coloque el adaptador de aceite del inyector y tubo puente en su posición. 7. Instale los tornillos Allen y pernos de cabeza hexagonal apretados. Si el adaptador de aceite de inyector se instaló previamente en el inyector, afloje los tornillos Allen. El objetivo en este punto del procedimiento es para atraer todas las caras que se unen en contacto y la alineación completa antes de comenzar el procedimiento final de apriete. Mala alineación de los componentes ocasionará un esfuerzo en el inyector que entonces torcerá la válvula poppet y las guías del barril. Estos componentes operan con un espacio libre de 5 micras a causa de las altas presiones hidráulicas de inyección. Por lo tanto una cantidad pequeña de deformación causará un atascamiento. Adicionalmente, algún desajuste podría causar que gases de la combustión entren al sistema de alimentación.
La secuencia de la instalación del Inyector y apriete torsiónal a fin de cuentas es aplicar un procedimiento para que las superficies se unan y alinien, en forma adecuada y se puede realizar de la siguiente forma: 1. Apriete los tornillos de Allen y pernos de cabeza hexagonal apenas apretados suficientemente para atrae las superficies que se juntan y para la alineación de estas. 2. Aplique un torque inicial a los pernos verticales de la cabeza hexagonal a 5 ± 3 N•m (4 ± 2 lb. pie.) 3. Aplique un torque inicial a los pernos horizontales de cabeza hexagonal 5 ± 3 N•m (4 ± 2 lb. pie.) 4. Aplique un torque inicial a los tornillos Allen de 1 ± 0.2 N•m (10 ± 2 lb. Pul.) 5. Realice el torque final a los pernos verticales de cabeza hexagonal de 47 ± 9 N•m (35 ± 7 lb. pie.) 6. Realice el torque final a los pernos horizontales de cabeza hexagonal de 47 ± 9 N•m (35 ± 7 lb. pie.) 7. Realice el torque final a lo tornillos Allen de 12 ± 3 N•m (9 ± 2 lb. pie.) 8. Verifique el sistema para ver fugas(arranque con inyección incapacitada) Verificar la presión hidráulica (se puede comparar con la presión deseada). Varias posibilidades para escapes pueden existir. El aceite bajo alta presión puede fugarse de las uniones del tubo puente o del puerto del escape del cuerpo de válvula de inyector. El combustible podría salir del sello superior en el inyector. También, gas de combustión puede salir posiblemente de la base del inyector. Si aire ha entrado el sistema del suministro del combustible, múltiples inyectores en un banco pueden tener un funcionamiento defectuoso. Si el procedimiento no fue seguido correctamente, aire podría entrar por el sello inferior. Si esta condición ocurre, quite el inyector y verifique la presencia de carbón debajo del sello inferior. Reemplace el sello y realice la secuencia del procedimiento de apriete. Aire en el sistema puede ser descubierto por un ligero contacto en la línea flexible del retorno y la verificación de pulsaciones extremas o golpes de presión por la línea. Una alternativa, consiste en instalar una botella de vidrio en cada línea del retorno, arrancar el motor y chequear la expulsión de aire.
Cuando el solenoide esta desenergizado, la válvula poppet es mantenida en su asiento en el cuerpo (vista izquierda) por el resorte de la válvula. La válvula poppet es conectada a la armadura por el tornillo de armadura. Cuándo la poppet esta cerrada, el asiento previene el ingreso de aceite a alta presión al inyector. El asiento de la poppet de escape está abierto, conectando la cavidad de émbolo de intensificador a la atmósfera. Basado en señales de entrada de los diversos sensores electrónicos, el ECM calcula la cantidad y mide el combustible para ser entregado por el inyector a la cámara de la combustión. En el tiempo apropiado, el ECM manda una corriente eléctrica al solenoide del inyector. El solenoide desarrolla una fuerza magnética que atrae la armadura y cambia de posición la válvula poppet. La válvula poppet se mueve contra la fuerza de resorte, abre el asiento de alimentación y cierra el asiento del escape (vista derecha). El aceite hidráulico bajo presión desde el múltiple de suministro se dirige por el tubo puente a la parte superior del émbolo del pistón intensificador.
El suministro de aceite de la bomba de suministro a la válvula poppet causa que el émbolo del pistón intensificador y el plunger de combustible se muevan hacia abajo. El desplazamiento del plunger presuriza el combustible atrapado entre la cámara bajo el plunger y el asiento de la válvula de aguja. NOTA: El émbolo del pistón intensificador tiene casi siete veces el área del plunger del combustible. Cuándo el circuito hidráulico suministra una presión de 21000 kPa (3000 psi), aproximadamente 145000 kPa (21000 psi) serán generados debajo del plunger del combustible.
Cuando la presión atrapada excede la presión (VOP) de apertura de la válvula de la tobera, típicamente 31000 kPa (4500 psi), la válvula de aguja se levanta, y abastece de combustible las perforaciones de la tobera en la cámara de combustión. Al final de inyección, la válvula de aguja de la tobera se cierra en aproximadamente 21000 kPa (3000 psi). La válvula check inversora de flujo es utilizada para prevenir la entrada de gas de combustión en el flujo introducido en la tobera. La tobera del inyector es muy semejante al inyector de la unidad EUI. Seis orificios, cada uno con un diámetro de 0.252 mm (.010 In.), son especificados en un ángulo de 140 grados.
El fin de la inyección es alcanzado al cortar la corriente del ECM al solenoide del inyector. La pérdida resultante de la fuerza magnética en la armadura permite que la fuerza del resorte cambie la posición de la válvula poppet al asiento de escape. El regreso de la válvula poppet a su asiento en el cuerpo de válvula, bloquean el flujo del suministro hidráulico de aceite, y simultáneamente se abre completamente el asiento de válvula de escape. Esta acción ventila al inyector a través del circuito hidráulico interno debajo de la tapa de válvula.
Cuando el inyector es ventilado, el émbolo del pistón intensificador y el plunger de combustible son empujados hacia arriba por la fuerza de resorte de retorno del plunger hasta que el émbolo del intensificador hace contacto con el cuerpo de válvula. Este desplazamiento hacia arriba da la abertura de la cámara del émbolo del intensificador y el aceite del inyector sale debajo de la tapa de válvula. Al realizar la retracción el plunger de combustible disminuye la presión en la cámara del combustible, esto permite que la válvula de aguja se cierre cuando la presión en la válvula de aguja cae debajo de 21000 kPa (3000 psi) finalizando la inyección.
Como el plunger continúa continúa la retracción, la presión debajo de plunger disminuye a la presión de la galería de suministro del combustible. La válvula check de bola del combustible entonces se abre, permitiendo el paso de combustible por el filtro de la rejilla rejilla (próximo recuadro) a la galería del suministro para carga el inyector para su próximo ciclo de inyección.
Note la ubicación del filtro de rejilla del combustible. El filtro de rejilla es formado por dos superficies planas paralelas de aproximadamente 130 micras. Estas superficies atrapan las partículas que quizás sean suficientemente grandes para tapar los orificios de la tobera.
Otra característica usada en el inyector para aplicaciones 3408E/3412E es el mecanismo proporcional de inyección. La tasa formada se refiere a la cantidad de combustible que es inyectado en el motor para obtener un resultado deseable. En la aplicación 3408E/3412E, la tasa formada reduce la cantidad del combustible entregado a la cámara de la combustión durante el período de la demora de la ignición y o El tiempo entre el comienzo de inyección y comienzo de la combustión, produciendo niveles de ruido bajo en la combustión de él y bajas emisiones. El dispositivo crea la forma de la tasa graficada que muestra una pequeña sima, una abreviación para medir la Pre-Inyección. Este artefacto es básicamente un control del rociado limitado en la tobera que sirve para la cantidad del combustible entregado a la cámara de la combustión durante un desplazamiento inicial de 25% del recorrido del plunger de combustible. Esta acción produce la reducción deseada de la entrega del combustible durante el período de la demora de la combustión.
Este recuadro muestra las tres etapas del deslizamiento del embolo 1. La presión de inyección comienza a aumentar y causa el movimiento inicial del plunger. 2. Cuándo se realiza el movimiento y se alinea el pasaje de entrada y el corte del plunger la presión disminuye, debajo de VCP y hay una perdida de combustible entre él embolo y el pasaje de entrada. Al mismo tiempo, el flujo a la tobera disminuye momentáneamente. 3. Cuando el plunger continúa hacia abajo, parte del flujo de combustible regresa al pórtico de entrada, la presión aumentará una vez mas, causando la reanudación de la inyección Esta característica reduce las emisiones, el humo y el ruido. Proporciona también un ciclo más suave de la combustión y reduce el desgaste prematuro de los componentes del cilindro.
Durante el ciclo normal de inyección, la presión del aceite suministrada a la parte superior del émbolo intensificador puede aumentar a 22800 kPa (3300 psi). Un sello es instalado y reduce la perdida del émbolo. Algo de aceite que es necesario para la lubricación del émbolo intensificador puede pasar el sello y se asienta momentáneamente debajo del émbolo. También, una cantidad pequeña del combustible puede salirse pasando el plunger y barril. Este combustible se asentará momentáneamente en la cavidad debajo del émbolo intensificador. Si los líquidos que se acumulan debajo de los componentes de émbolo no son ventilados, un bloqueo hidráulico podría ocurrir. Cuando el émbolo se mueve hacia abajo, el combustible se expulsa pasando la válvula check de bola de barril a la caja de la galería de baja presión. La válvula check se cierra durante la carrera del pistón hacia arriba
Cuatro válvulas check se instalan en el inyector. Tres válvulas check se instalan en el Grupo de Barril y una se instala en el Grupo de tobera. La Válvula Check de entrada del Combustible permite que el combustible llene el cilindro debajo del plunger, pero se cierra cuando el plunger se mueve hacia abajo y aumenta la presión. La Válvula check ventila intensificador.
los líquidos acumulados
debajo del émbolo
La Válvula Check Inversora de Flujo previene que gases de combustión ingresen al inyector. La Válvula del Check de la tobera controla la presión de Apertura de válvula previniendo el flujo del combustible por los orificios de punta hasta que una presión suficiente esté disponible para levantar la válvula desde su asiento.
La presión hidráulica deseada de actuación para la inyección del combustible se puede controlar independiente de la velocidad de motor. Muchas combinaciones de tiempo y presión existen, operadas hidráulicamente teniendo como resultado una cantidad específica de combustible del inyector para ser inyectado a la cámara de la combustión. Esta característica es útil cuándo el motor opera a velocidad continua y se optimiza el desempeño, la respuesta, y las bajas emisiones de humo. Esta característica hace que el sistema HEUI sea superior; la presión de inyección puede alcanzar su máximo valor a pesar de la velocidad del motor. La presión máxima de la inyección se requiere normalmente en la gama completa de velocidad para el momento de torsión. Esto no es posible lograrlo con sistemas de bomba lineal donde la presión es proporcional a la velocidad del motor.
BOMBA HIDRAULICA DE SUMINISTRO
El 3408E/3412E el Grupo de Bomba Hidráulico de Suministro es de desplazamiento variable, con émbolos bombeantes de movimiento axial semejantes a los usados en muchos sistemas hidráulicos de máquinas Caterpillar. La bomba representada contiene nueve émbolos, el grupo gira con un control variable del desplazamiento. La bomba es impulsada por los engranajes de la distribución de motor a la velocidad del motor y produce 59 L/min. (15.5 gpm) en la velocidad establecida de motor. La bomba de aceite de baja presión del motor bombea lubricante y suministra aceite a la entrada del depósito para la partida en frío del motor. El propósito del depósito es mantener el sistema cargado durante la partida en frío. Durante condiciones de arranque inicial, este volumen de aceite ayuda a acorta tiempo. El sensor de presión del aceite del sistema de la lubricación y el sensor hidráulico de temperatura se localizan en el depósito. El Grupo Hidráulico de la Bomba del Suministro contiene las partes siguientes: -
Bomba de Transferencia Válvulas Check Inversoras de Flujo Válvula de Control de Bomba Bloque de Válvula Compensadora
El grupo Hidráulico de Bomba de Suministro se monta en el adaptador mostrado en la imagen. El eje de mando de la bomba es conducido a través de un engranaje. Un perno largo se instala en una perforación en la base del adaptador para proporcionar una buena alineación entre el adaptador y el bloque de motor. Note la ubicación del sensor de presión de Atmosférico en la carcaza. El sensor Presión Atmosférica es ventilado a la atmósfera debajo de la carcaza. La carcaza contiene un tapón de espuma para prevenir la entrada de tierra al sensor.
Preparar la bomba después del reemplazo es extremadamente importante para prevenir recalentamiento de las almohadillas de las zapatillas de los pistones. La falla de la bomba o daño ocurrirá debido a la falta de lubricación si no se llena durante el reemplazo. El puerto de preparación se localiza adyacente al tubo de entrada (no mostrado) y es compuesto de dos tapones. El tapón frontal es el pasaje del drenage de caja y se ventila sobre los engranajes de impulsión de la bomba. Por lo tanto, este tapón no se utiliza para este efecto. Un orificio de.50 mm (. 020 in.) se localiza entre la línea de llenado y el puerto de la línea de drenaje de caja. Este orificio permite un flujo continuo de la caja al circuito del drenaje para la lubricación, la refrigeración y ventilación del aire del depósito. El procedimiento de llenado de la bomba de suministro hidráulico es: 1. Quite el tapón del puerto de preparación. 2. Llene el compartimiento con aceite y reemplace el sello del tapón. 3. Llene el depósito con aceite (sí la máquina no esta equipado con pre- lube).
La bomba de transferencia del combustible es impulsada por un acople que conecta el túnel del eje de salida de la bomba de alta presión al túnel de la entrada de la bomba de transferencia. Esta bomba del engranaje tiene un conjunto integrado de válvula de alivio que abre entre 620 y 760 kPa (90 a 110 psi). Esta válvula no opera normalmente porque la válvula reguladora de presión controla la presión(próxima imagen). El combustible es drenado desde el tanque al filtro combinado primario de combustible/separador de agua. El combustible entonces pasa por el ECM y el filtro secundario de combustible a los múltiples y los inyectores.
La presión del sistema de combustible es controlada por la válvula reguladora de presión. Esta válvula regula la presión entre 310 a 415 kPa (45 a 60 psi). La válvula se localiza en la salida de los pasajes de los múltiples de combustible de los inyectores. El combustible que pasa por la válvula es retornado al tanque de combustible. Las líneas del combustible de ambos pasajes son unidos en la válvula reguladora. La presión del combustible puede ser verificada quitando el tapón (flecha) y conectando un marcador de presión.
El Depósito de Aceite de partida en frío se localiza arriba del Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro. El Sensor de temperatura de aceite hidráulico y el sensor de presión de aceite de lubricación se localizan en la cabeza del depósito. Cuándo el motor esta detenido el aceite en el múltiple de suministro esta frío y viscoso, aceite desde el depósito fluye por el circuito de partida en frío a los múltiples. Este diseño previene la formación de burbujas de aire en el múltiple de suministro hidráulico durante el arranque y proporciona la refrigeración y suaviza la partida. Un pasaje taladrado 0.50 mm ( .020”) en el depósito permite que el aire sea ventilado por el drenaje de la carcaza después de arranque. Las Válvulas Check Inversoras de Flujo previenen oleadas hidráulicas entre los pasajes del suministro de aceite y se utilizan para mantener la presión estable. Las válvulas se muestran en el próximo recuadro.
Esta imagen muestra la parte trasera de la bomba hidráulica del suministro con el aftercooler removido del motor. Las Válvulas Check Inversoras de Flujo se localizan en la parte trasera del grupo de bomba a la derecha de la bomba de transferencia. Las líneas de alta presión al múltiple son conectadas a las válvulas check..
El grupo hidráulico de bomba de suministro tiene dos puertos de salida, cada uno conecta a un tubo de acero al múltiple suministro hidráulico. Una válvula check inversora de flujo se localiza en cada puerto de salida. Esta imagen muestra el flujo de aceite al inyector desde la bomba, cualquier caida de presión en el banco causara que la válvula check se cierre y bloqueará cualquier interferencia entre los bancos. En la operación normal, la válvula hace una alta frecuencia oscilante que bloquea las oleadas de presión. Las válvulas check permiten un flujo de aceite del depósito durante el proceso de arranque. Si las válvulas check no estuvieran en el sistema, oleadas de presión entre los bancos causarían la operación irregular de los inyectores afectando la inyección adversamente. La oleada de la presión causara abertura de la válvula poppet prematuramente. En esta condición comenzaría la inyección de combustible adelantada a lo normal, con lo cual tendría problemas de sincronización.
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Esta imagen en corte del Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro muestra los componentes siguientes: (1)Deposito de Aceite para la partida (2)Plato Angulable (3)Pivote de Angularidad del Plato (4)Control de Desplazamiento (5) Pistón uno de siete mostrado (6) Válvulas Check
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Esta imagen en corte muestra el ensamble de válvula del compensador y la válvula de control de bomba. Note los componentes siguientes que estn en la presentación: ensamble del Carrete de Carga de Presión (1) (2) (3) (4) (5)
Conjunto Válvula Compensadora Spoll Limitador de Presión Spoll sensor de carga Válvula Check Cuerpo de Válvula
Pasajes de Aceite (6) Suministro de Aceite de la Bomba (7) Drenaje de Caja Limitador de Presión (8) Pistón de Control de Desplazamiento (9) Drenaje de caja válvula control de Bomba (10) Montaje y mando de bomba de transferencia (11) Válvula de Control de Bomba
SISTEMA DE COMBUSTIBLE Operación del Sistema
Como se expreso anteriormente, el Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro combina las funciones de la bomba de alta presión de aceite y de la bomba de transferencia del combustible, y la válvula del control de bomba en una sola unidad. La función de este Grupo de Bomba de Suministro es de proporcionar el flujo requerido de aceite en la presión deseada para la operación de los inyectores, proporcionar el suministro del combustible de baja presión requerido para cargar el inyector después de cada inyección, y para la refrigeración de ECM. Cuando el aceite es suministrado por el grupo de bomba de lubricación, la presión que llega al depósito es aproximadamente 60 psi (415 kPa) esta será elevada a la presión requerida para la operación de inyector. Dependiendo del valor del motor, y las condiciones de operación, y las características del motor establecidas en fabrica, esta presión se controlara entre 725 y 3300 psi (5000 y 22800 kPa).
El desplazamiento de la bomba es controlado para mantener la presión de operación deseada y el flujo requerido por el inyector. El desplazamiento es regulado por un control electro-hidráulico. El desplazamiento de la bomba es variado por un plato que pivotea entre 0 y un ángulo máximo de 15.5 grados. Cuándo el motor no esta funcionando, el plato está en el ángulo máximo. Durante la operación, el émbolo del control del desplazamiento ajusta la posición del plato y reúne la demanda de flujo del sistema. Durante el arranque inicial, el plato angulable está en el desplazamiento máximo hasta que aumenta la presión del suministro a 900 psi (6200 kPa). El resorte en el final del carrete de sensor de carga regula esta presión. Entonces, la especificación programada en el ECM para el arranque normal hará caso omiso a esta presión. En este punto, el solenoide de válvula de control esta energizado completamente para el aumento de la presión.
Durante el arranque, la presión de la bomba entra al conjunto del compensador. La Válvula del Control de la Bomba es energizada para el aumento rápido de la presión. La presión es regulada por el Carrete del Sensor de Carga. El carrete se moverá a la derecha y el aceite del Embolo del Control del desplazamiento es drenado a la caja. El plato angulable está en el ángulo máximo. El orificio del drenaje debajo de la Válvula del Control de Bomba proporciona una cantidad pequeña de la restricción y mejora la estabilidad de válvula.
Después que el motor arranca hay un aumento de presión, el ECM señalará a la válvula del control la verdadera presión deseada indicando momentáneamente la energizacion y entonces regular el flujo actual al solenoide de la válvula del control de la bomba. La disminución en la corriente aplicada al solenoide de la válvula del control de la bomba baja la presión requerida al iniciar el control del flujo. Esta presión más baja que llega en la válvula del control de bomba crea un desequilibrio de la fuerza en el carrete de sensor de carga, causando que el carrete se mueva hacia el tope del resorte del compensador. Este movimiento del carrete conecta el émbolo de control del desplazamiento al flujo de la salida de la bomba, permitiendo al plato desangular disminuyendo el desplazamiento de la bomba. El desplazamiento disminuido en la salida de la bomba mantiene la presión requerida por el ECM.
Durante el desangulamiento, el ECM momentáneamente desenergiza el solenoide y causa que la Válvula de Control de Bomba ingrese una presión a la cámara de resorte del Carrete del sensor de Carga. Las presiones desequilibradas fuerzan al carrete a la izquierda, permitiendo que el aceite entre al embolo de control de desplazamiento y mueve el plato angulable hacia el mínimo ángulo.
Con el motor con carga un aumento de presión más alta se requiere, el ECM señalará a la válvula del control un aumento de presión, aumentando el flujo de corriente actual al solenoide de la válvula del control de la bomba. El aumento en la corriente aplicada al solenoide de la válvula del control eleva la presión en la válvula del control de bomba. Esta presión más alta en la válvula del control de bomba crea un desequilibrio de la fuerza en el carrete del sensor de carga, causando que el carrete de control del plato se mueva hacia la derecha a su máximo recorrido. Esta abertura de movimiento del carrete en el émbolo de control de desplazamiento comunicara al drenaje de carcaza, permitiendo al plato moverse aumentando el desplazamiento de la bomba. El desplazamiento aumentado eleva la salida de descarga de la bomba al nivel y a la presión requerida por el ECM.
Como la carga es aplicada al motor, la corriente desde el ECM aumenta hacia la válvula de control de la bomba. La presión es regulada por el carrete del sensor de carga. El carrete se mueve a la derecha (debido a la fuerza de resorte) y el aceite del Embolo del Control del Desplazamiento es drenado a la caja, permitiendo que el plato se vaya momentáneamente al ángulo máximo y cree la presión rápidamente.
Si el carrete del sensor de carga o la válvula de control de bomba tienen un funcionamiento defectuoso se crea mayor presión que las presiones deseadas de operación, el carrete limitador de presión máximo es utilizado. En este esquemático, un orificio tapado se simula. (Este ejemplo representa una condición verdadera que fue causada por suciedad que se introdujo durante un reemplazo en terreno de la válvula compensadora.) El Carrete del Limitador de Presión dirige el flujo de salida al émbolo de control de bomba de desplazamiento y reduce la carrera de la bomba si la presión de sistema excede 25600 kPa (3700 psi). Durante estas condiciones, la bomba desarrollará 3600 a 3700 psi (24800 a 25600 kPa) la presión hidráulica máxima, a pesar de la presión deseada. La Lámpara del motor Check estará activada, indicando una falla. Un test de Prueba de la Válvula del Control de la Bomba verificará la operación de válvula de control. Esta prueba habilita al técnico manualmente para subir y bajar los rangos de presión usando la herramienta del servicio de ET. Este procedimiento es también útil para evaluar la condición del sistema hidráulico.
Si la presión del suministro excede 3700 psi (25600 kPa), la fuerza actúa encontra de la almohada el Carrete Limitador de Presión y lo cambia a la izquierda. Este movimiento comprime el resorte y permite el paso de aceite al asiento la válvula check y presuriza el émbolo del control de desplazamiento. El plato angulable se mueve hacia un ángulo mínimo, la disminución del flujo y presión es limitada en el sistema.
La válvula de Control esta montada en el conjunto que contiene el carrete del sensor de carga y el limitador de presión. En esta imagen, la válvula del control de bomba está abierta, permitiendo que la presión sea drenada a la caja. El flujo desde el émbolo del control del desplazamiento es determinado por el conjunto de control de compensador y la válvula de control de bomba. El conjunto del control de compensador censa la presión de la salida de bomba por una línea de señal de presión piloto. La válvula del control de la bomba varía la presión al émbolo del control del desplazamiento variando la presión en la salida de la válvula de carrete del sensor de carga. El carrete del sensor de carga dirige aceite al émbolo de control de desplazamiento. El carrete tiene un orificio por su centro, permitiendo que la presión piloto alcance la salida del carrete. La fuerza del resorte del carrete del sensor de carga es ajustada en la fábrica. La bomba desarrollará 725 psi (5000 kPa) con la válvula de solenoide de control de bomba desconectada mientras arranca el motor con los inyectores desactivados.
El nivel de presión de operación de suministro hidráulico es monitoreado por el sensor de presión hidráulica. Cuándo la presión hidráulica es menor que la deseada (determinado por el ECM), el nivel de corriente actual aplicado al solenoide de la válvula del control de la bomba es aumentado. El aumento de la corriente al solenoide aumenta la presión requerida por la entrada del flujo de la la válvula del control de bomba. Esta presión inicial de partida en la válvula del control de bomba crea un desequilibrio de la fuerza en el carrete del sensor de carga, causando que el carrete se mueva hacia la salida de la línea de señal de suministro del carrete. Este movimiento abre una descarga a la caja de la bomba, permitiendo permitiendo al plato plato angulable aumentar el desplazamiento de la bomba. El aumento del desplazamiento en la salida hidráulica es proporcionada por el ECM para los inyectores.
El sistema HEUI tiene seis alimentaciones con varios voltajes.
La alimentación externa del ECM es de 24 Voltios
La alimentación interna del ECM es de:
Sensor de Posición y Tiempo 12.5 Voltios Alimentación para el Inyector de 105 Voltios Alimentación Sensores Analógicos de 5 Voltios Alimentación Sensor Digital de 8 Voltios Válvula de Control de Bomba de 0 a 24 Voltios Las alimentaciones se describen en detalle en la sección siguiente.
ALIMENTACION de ADEM
La alimentación al ECM y en el sistema esta dibujada una batería de 24 Voltios de máquina. Los componentes principales en este circuito son: - Batería - Llave Interruptor de contacto - Relé Principal del Poder - Breaker15 Amp - Perno de masa (Tierra) - ECM (P1/JI Conector) - Conector de Comunicación de Máquina (J3/P3) *Si la tensión de alimentación excede 32.5 Voltios o es menos de 9.0 Voltios, un código diagnóstico se registra. (Vea la Guía de localización de fallas para detalles completos en registro de acontecimiento de voltaje.) NOTA: El terminal de masa es el componente del suministro único poder montado en el motor.
Estas imágenes esquemáticas muestran los componentes para un circuito típico de la alimentación. El voltaje de la batería es conectado normalmente al ECM. Sin embargo, una entrada del interruptor de la llave de contacto energiza el ECM. El arnés de máquina se pueden simular para propósitos de localización de fallas. Estos pasos se describen en el Procedimiento de localización de fallas. La Tensión de alimentación se puede verificar usando la pantalla de Posición del ET. NOTA: Los cables de la alimentación son apareados para reducir la resistencia.
Los sensores de Sincronización tienen una alimentación en común. El ECM suministra 12.5 ± 1 Voltios a los sensores de Velocidad Primario/Secundario. Los conectores A y B envían la alimentación común a los sensores. Los alambres C transmiten las señales independiente al ECM. Esta alimentación no es el voltaje de batería, pero se engendra y es regulada dentro de 1.0 voltio por el ECM. Una falla de la alimentación en el ECM causará que ambos sensores fallen y el motor se detendrá ya que los sensores comparten la alimentación común. NOTA Conectando la alimentación a otro sistema o accesorio a los Sensores de Velocidad/tiempo pueden causar la falla del motor.
El ECM suministra Alimentaciones de 105 Voltios a los inyectores a través del conector J58/P58. Por esta razón, las precauciones correspondientes se deben observar cuándo realiza la inspección alrededor de las tapas de válvula. En el 3412E, dos alimentaciones separadas se usan para los inyectores. Si una falla ocurre, sólo un banco de inyectores podrían haber fallado. (En el 3408E, sólo una alimentación es usada.) Si un circuito abierto brevemente ocurre en el circuito del inyector, el ECM incapacitará ese inyector. El ECM tratará periódicamente a acciona ese inyector para determinar si el defecto está presente de forma pasiva, él desconectará o conectará de nuevo el inyector.
Alimentación Sensores Análogos
La Alimentación de los Sensores Análogos es generada a todos los sensores análogos (sensores de presión y temperatura). El ECM suministra 5.0 ± 0.2 Voltios DC ( Suministro Analógico) por el conector J1/P1 a cada sensor. Una falla de la alimentación causará que todos sensores analógicos aparezcan con falla. La alimentación esta protegida contra cortos circuitos, que significa que un corto en un sensor o un arnés de alambrado no causará al daño al ECM.
Alimentación Sensores Digitales
El voltaje de suministro del ECM es de 8 ±0.5 Voltios por el conector J1/P1 a los siguientes circuitos: -
Sensor de Posición del Acelerador
-
Sensor de Velocidad de Ventilador (sí esta instalado)
-
Sensor de Temperatura de Escape (puede ser instalado para mejor rendimiento en motores industriales)
La alimentación se protege contra corto circuitos, que significa que un corto en un sensor no causará daño al ECM.
El ECM suministra una señal de 0 a 24 Voltios (PWM) 0 a 800 mAmps por el conector J2/P2 a la Válvula del Control de la Bomba. La válvula del control y la alimentación se pueden probar en el motor al usar el ET en la Prueba Hidráulica de Presión de Actuación de Inyección. Usando la prueba, la presión se puede graduar manualmente con la herramienta de servicio ET del mínimo al máximo. Por lo tanto, esta función se utiliza para verifica la operación de la válvula del control, la alimentación del ECM y el sistema hidráulico. Cuando se utiliza el test de prueba, la presión (expresado como un porcentaje del máximo) puede ser levantado en incrementos de 1% hasta 100%. El valor máximo sólo se puede alcanzar cuando hay un escape en el sistema y la bomba está en el desplazamiento máximo indicando la pérdida de la presión. De otro modo, la presión sólo puede alcanzar un máximo de 49%. La presión mínima es una función del resorte que opone la Válvula del Compensador. (Esta válvula es un control de la emisión y no se debe ajustar.)
La pantalla de la posición de herramienta de servicio se utiliza para la exposición en el porcentaje de la corriente usada. Esta medida se puede usar en unión con las presiones hidráulicas deseadas y actuales al chequear la operación completa de sistema. La Válvula del Control de la Bomba usa una alimentación digital porque una corriente de PWM se regula fácilmente. También, modular la corriente en 500 Hz produce un efecto vibrante en la válvula poppet y previene el atascamiento de la válvula. NOTA: Si el voltaje de válvula de control se lee con un osciloscopio, puede mostrar un pick de 24 Voltios, mientras un Voltímetro puede aparecer a 8 Voltios rms.
SISTEMAS ELECTRONICOS Y SENSORES Esta sección de la presentación cubre los sensores electrónicos y circuitos relacionados en el sistema de combustible de HEUI 3412E y 3408E.
COMPONENTE del SISTEMA de HEUI Dos Sensores de Velocidad/ Sincronización se instalan: Un primario y un secundario. Los Sensores Velocidad/Tiempo tiene tres funciones básicas en el sistema: -
Medición de la velocidad de Motor Medición del Tiempo del Motor Identificación del cilíndro n° 1 en TDC y el PMS para todos los cilindros.
Los Sensores Velocidad/Tiempo, se montan detrás de la rueda del engranaje de sincronización, son de auto ajuste durante la instalación. Este tipo de sensor no tiene un espacio libre, fijo y típico. El sensor no está en el contacto directo con la rueda de la sincronización pero corre con un espacio libre de cero.
Si una falla del sensor primario ocurre, el sensor secundario proporcionará la señal de reserva automáticamente. Un cambio momentáneo del sonido del motor es todo que será advertido. Si el defecto en el sensor primario se corrige, entonces el ECM continuará en uso el sensor secundario hasta que el motor sea detenido y vuelto a arrancar. Una falla en el sensor de velocidad/tiempo subsiguiente, causará una detención del motor. El sensor puede ser verificado funcionalmente con el arranque del motor y observar la pantalla de la posición de herramienta de servicio para ver las r.p.m. de motor. Una falla de cualquier sensor será indicada por la pantalla de código activo del defecto en la herramienta del servicio. Una falla intermitente se mostrará en la pantalla de código registrado del defecto. Porque ambos sensores comparten una alimentación común, una falla de la alimentación del ECM causará que ambos sensores fallen. La cabeza del sensor se extiende antes de instalación. La acción de atornillar el sensor empuja la cara de la cabeza en el cuerpo después que la cabeza topa la rueda de la sincronización. Durante la instalación, es esencial la verificación de la cabeza del sensor de que esta no este en línea con la ranura ancha en la rueda de la sincronización. Si esta condición ocurre, la cabeza se cortará cuando el motor gire, y algún tipo de desarme puede ser necesario para quita los pedazos de material particulado. También, el otro sensor puede ser dañado por los pedazos incrustados en la rueda.
SENSORES ANALOGICOS Los sensores analógicos siguientes se pueden usar en varias aplicaciones: • Temperatura del Combustible • Temperatura Hidráulica • Presión de aceite de Lubricación • Presión de salida de Turbo-cargador • Presión de entrada de Turbo-cargador • Presión Atmosférica • Temperatura de Líquido Refrigerante • Sensor de presión Actuación Hidráulica Sensor de Temperatura de Combustible • (*) no todas las aplicaciones
SISTEMA de INTERRUPTOR HEUI El Sensor de Presión Hidráulico se localiza en el múltiple de suministro del lado derecho y es utilizado por el ECM para la medida de la presión de actuación hidráulica para los inyectores. El ECM usa esta medida de presión para el control del desplazamiento del Suministro Bomba Hidráulica (por la Válvula del Control de Bomba). El sensor tiene una señal de salida de 0.2 a 4.8 Voltios que corresponde a una medida de la presión de aproximadamente 4000 a 33000 kPa (600 a 4800 psi). Con el motor detenido, el valor establecido al leer con la herramienta del servicio es 1800 kPa (260 psi). El ECM no activará los inyectores del motor sí la presión esta bajo 4500 kPa (650 psi). Un código de falla se genera si la presión hidráulica actual difiere de la presión deseada del sistema en 1000 kPa (145 psi) por más de un segundo. NOTA: Siempre use una llave inglesa (no alicates de puño) para la eliminación y la instalación de todos sensores.
SISTEMA HEUI
El Sensor de la Temperatura de Líquido Refrigerante suministra la señal de la temperatura para las funciones siguientes: - Sistema de Monitoreo Caterpillar o información al instrumentoVIMS - Sistema de Monitoreo Caterpillar o lámparas de advertencia (CHECK), VIMS y la alarma. - Control de la Demanda del Ventilador (sí esta equipado) - ET o ECAP - El despliegue de la temperatura del líquido refrigerante - Acontecimiento Alto de la temperatura de líquido refrigerante apuntado encima de 107°C (225°F) - Disminución de Potencia (DERATE) o de Advertencia (WARNING) de Motor cuando 107°C (225°F) es excedido o la presión baja de aceite ocurre (sí esta equipado) - Sensor de reserva al sensor hidráulico de la temperatura del aceite para la de la operación de la ayuda de éter -
NOTA: Todos los sensores análogos usan la alimentación común de 5.0 ± 0.2 Voltios.
Sensor de Presión Atmosférica
Todos los sensores de presión (menos el sensor de presión actuación hidráulica) el sistema calcula la presión absoluta, donde se requiere la presión atmosférica para calcular la presión manometrica. Ambos sensores son usados individualmente (Presión absoluta) en el caso de la presión atmosférica, y en conjunto calcular la presión de múltiple y de aceite ( presiones manometricas). Todas las salidas de los sensores de presión coinciden a la salida del Sensor de Presión Atmosférica durante la calibración. La calibración se puede realizar usando la herramienta de servicio ET o accionando el interruptor de chapa de contacto sin arranque de motor por cinco segundos, el sistema mide la presión absoluta y, por lo tanto, requiere del sensor atmosférico para la calibración automática de los sensores. El Sensor de Presión Atmosférico realiza cuatro funciones principales: 1. La Compensación automática de la Altitud (reducción de potencia máximo 24%) 2. La Compensación automática de Restricción de Filtro (reducción de potencia máximo 20%) 3. Parte del cálculo de la presión para lecturas de presión Manometrica. 4. Referencia para la calibración de los sensores de presión Un filtro de espuma se instala debajo del sensor para prevenir la entrada de tierra.
La medida de la presión Atmosférica proporcionada por el sensor es una referencia de la altitud para el propósito de la Compensación Automática de la Altitud. El gráfico mostrado aquí describe cómo es la reducción de potencia en un motor 3408E/3412E, esta comienza en 7500 pies y continúa linealmente a un máximo de 17000 pies. Otros motores pueden comenzar tan bajo como a 4000 pies dependiendo de la aplicación. La ventaja del sistema HEUI es que el motor siempre opera en la reducción de potencia correcta en todas altitudes. El sistema ajusta continuamente la condición óptima a pesar de la altitud, así que el motor no exhibirá una falta de la potencia ni tendrá los problemas del humo durante subidas ni descensos a altitudes diferentes. NOTA: El sistema HEUI tiene una ventaja sobre un sistema mecánico de combustible de reducción de potencia en "bloques de altitud" (ejemplo 7500 pies, 10000 pies, 12500 p.) La reducción de potencia en el HEUI es continuo y automático. Por lo tanto, una máquina que opera en la mitad más baja del bloque no es penalizada con potencia menor. Opuestamente, una máquina que opera en la mitad superior del bloque no tiene una sobrealimentación de combustible con el sistema HEUI.
El Sensor de la Presión de entrada de Turbo-cargador se usa con el Sensor de la Presión Atmosférico para la medida de la restricción del filtro del aire. Estos dos sensores son usados para a habilitar la función Compensación del Filtro de aire (si esta equipado.)
Automática de la
Este sensor es usado también como una reserva al Sensor de Presión Atmosférico para la Compensación Automática de la Altitud.
La medida de Compensación Automática del Filtro significa que el motor se protege contra los efectos de filtros saturados. La reducción de potencia es automática: - La restricción (DP) del filtro de Aire excede 6.25 kPa (30 In.de agua) * - Inicio de la reducción de potencia del motor en proporción al 2% por 1kPa de DP. - La reducción de potencia Máxima es hasta el 20%. - El Evento es almacenado en la memoria del ECM cuándo la restricción (DP) de filtro de aire excede 6.25 kPa (30 In de agua) * •
Estas especificaciones son los ejemplos típicos. Los valores verdaderos pueden variar dependiendo de la aplicación .
La reducción de potencia se mantiene por saturación de filtro hasta que el interruptor de chapa realice un ciclo de ON&OFF. NOTA: si solamente un filtro se tapa, la herramienta del servicio de ET y Sistema CMS mostrarán el DP más alto. La reducción de potencia se basa en el valor de DP más alto de los dos sensores.
El Sensor de la Presión de Salida de Turbo-cargador mide la presión absoluta bajo del aftercooler. La presión de múltiple (manometrica) se puede leer con las herramientas del servicio. Esta medida es un cálculo que usa la Presión Atmosférica y los Sensores de la Presión de Salida de Turbocharger. Una falla de este sensor puede causar la reducción de potencia del motor tanto como al 60% cuando el ECM a una condición de presión de múltiple de cero psi. La función del sensor es controlar la Relación del Aire/ Combustible que reduce el humo, las emisiones y mantiene la respuesta de motor durante la aceleración. El sistema utiliza la presión de múltiple, la presión atmosférica y la velocidad del motor para el control de la relación aire/combustible. La entrega del combustible del motor se limita según un mapa de la presión de salida (BOOST) de turbo y la velocidad de motor. El Control de Relación Aire/Combustible no es ajustable en aplicaciones de máquina. NOTA del INSTRUCTOR: Los cálculos de la presión y propósitos de estos cálculos para los sensores se enmarcan luego en la presentación.
Dos sensores de presión se usan para la medida de la presión de aceite (manometrica): -
Sensor de Presión de Aceite Sensor de Presión Atmosférica CALCULOS de MEDIDA
PRESION
MEDIDA POR
RESULTADO
Pres. Aceite[Pres. de Aceite (A) – Pres. Atmosférica (A)] = Presión aceite (GP)
Estas medidas son usadas para determinar la presión de aceite para la herramienta del servicio ET, el Sistema de Monitoreo Caterpillar (CMS) y la alarma al operador advirtiendo que una condición anormal existe. El sensor opera entre un rango de 0 a 690 kPa (0 a 100 psi) (A) NOTA: (A) = Presión Absoluta (GP) = Presión Manometrica
CALCULOS de PRESION MEDIDA
MEDIDA POR
1.Presión Atmosférica 2.Diferencial filtro Aire 3.Presion Múltiple
Sensor Atmosférico Ser Atmosférico-EntradaTurbo Entrada Turbo – Pres. Atmosférica
4.Presion Múltiple Absoluta 5.Prension Aceite
Sensor Salida Turbo
Presión Aceite- Presión Atmosférico
RESULTADO =Pres. Ambiente (Absoluta) =Pres. Diferencial de Filtro =Pres. Múltiple (Manometrica) =Pres. Múltiple (Res Absoluta) =Pres. Aceite (Pres. Manomt)
Estas medidas se utilizan para determinar:
1. La Compensación automática de la Altitud 2. La Compensación Automática de Filtro de Aire ( Indicación de la Restricción) 3. La Medida de Presión de Múltiple leída por el ET 4. La Indicación de la Presión del Aceite al Sistema de Monitoreo Caterpillar 5. La altitud NOTA :Presión D = Presión Diferencial
La presión de aceite de motor varía con la velocidad de motor. Múltiples aumentos de presión de aceite encima de la línea superior después que el motor ha arrancado y corre en baja en vacío, el ECM lee la presión de aceite adecuada. Ninguna falla se indica y ningún código de evento se registra. Si la disminución de la presión de aceite de motor llega a una condición mas baja de la línea inferior, ocurre siguiente: -
Un código de evento se genera y se almacena en la memoria permanente del ECM.
-
Una Alarma de Nivel 3 (indicador alerta, lámpara de acción y alarma sonora) es generado en el Sistema de Monitoreo Caterpillar (sí esta equipado).
-
El motor entra en la condición de reducción de potencia (DERATE) para alarmar al operador.
Las dos líneas son separadas suficientemente para prevenir múltiples alarmas y los acontecimientos con una lámpara Parpadeante. Esta separación de la presión se refiere como "hysteresis."
El Sensor Hidráulico (motor) de Temperatura de Aceite es usado por el ECM para compensar los efectos de la temperatura de aceite en tiempo de inyección de combustible y cantidad de combustible. Esta compensación proporciona la operación sólida de motor a través de una variedad de condiciones de operación. La protección en frío con la modalidad de partida en Frío es activa cuando la disminución de la temperatura del aceite baja a un valor establecido de 60°C (140°F). El sistema de la inyección de ether usa esta temperatura del sensor como referencia. NOTA: Si no se controla la temperatura del aceite, la viscosidad cambia debido a cambios en la temperatura de aceite causando las variaciones inaceptables en el rendimiento del motor (incluyendo emisiones de escape).
El ECM utiliza la medida de la temperatura del combustible para corregir la proporción del combustible y mantener la potencia a pesar de la temperatura del combustible (dentro de ciertos parámetros). Esta característica se llama "la Compensación por la Temperatura del Combustible." La salida del sensor debe estar entre 0.4 y 4.6 Voltios .
El Interruptor del Flujo de Líquido Refrigerante esta instalado en la entrada del enfriador de aceite de motor. El interruptor de flujo de líquido refrigerante se conecta a un terminal del conector del ECM P1/J1 con un común (tierra) digital en el mismo conector. Esta tierra es común con todos sensores digitales. Los contactos del interruptor están normalmente abierto al no haber flujo. Este circuito se utiliza para proporcionar al operador una señal de advertencia si una falta de flujo ocurriese en el circuito de líquido refrigerante. La función puede verificarse usando la pantalla del ET, y se mostrara la posición sí el flujo esta presente. Esta función se debe verificar con el motor corriendo y detenido.
CIRCUITOS DE SENSORES DIGITALES
Los siguientes circuitos circuitos de combustible HEUI: -
sensores digitales digitales se usan en en el el sistema del
Sensor de Posición del Acelerador Señal de Válvula de Control de Bomba Temperatura del Escape (no instalado instalado en motores de máquina específicamente)
El Sensor de la Posición del Acelerador proporciona el control de la velocidad del motor al operador. Al arrancar el motor, las R.P.M. del motor están predestinadas en baja en vacío por dos segundos para permitir el aumento de la presión de aceite antes que el motor acelere. El Sensor Digital de la Posición del Acelerador recibe 8 Voltios de la Alimentación desde el ECM. Una verificación del funcionamiento del sistema del control del acelerador puede ser realizada conectando el ET y monitoreando la posición del acelerador en la pantalla de estado (STATUS) realizando un movimiento lentamente en ambas direcciones. La pantalla de la posición mostrará entre 0 y 100% de la posición del sensor de posición del acelerador. ( Esta lectura no se debe confundir con el porcentaje del ciclo de señal del sensor.) NOTA: Este sistema elimina todo el varillaje mecánico entre el operador y el gobernador control de la velocidad de motor (ECM).
Una señal de salida de Ancho Pulso Modulado (PWM) es mandada por el Sensor de Posición del Acelerador al ECM. Una señal PWM elimina la posibilidad de una señal errónea del acelerador debido a una posibilidad que se encuentre "fuera de rango" Si un problema de la señal ocurre, el control de la velocidad deseada del motor disminuye a baja en vacío. Si el ECM detecta una señal fuera de lo normal del acelerador, el ECM ignora la señal defectuosa del Sensor de Posición y lo mantiene en baja en vacío. La salida del sensor es una señal de frecuencia constante de Ancho Pulso Modulado (PWM) al ECM. Por ejemplo, En el Camión fuera de carretera el sensor produce un ciclo de trabajo de 10 a 22% en la posición baja en vacío y 44 a 52% en la posición alta en vacío. El ciclo de trabajo puede ser leído por la Herramienta de Servicio y algunos multímetros digitales. El porcentaje de ciclo de trabajo es traducido en una posición de acelerador de 0 a 100% por el ECM, que puede ser leído en la pantalla del ET. Otras aplicaciones difieren en valores de PWM para la baja y alta en vacío. Estos valores se pueden ver en la Guía de localización de fallas para la aplicación apropiada.
La Válvula del Control de Bomba se utiliza para el control de la inclinación del plato-angulable de la bomba hidráulica Variando el ECM la señal PWM al solenoide, la válvula controla el volumen del flujo hidráulico al drenaje de caja (como fue previamente explicado). La señal PWM para la Válvula del Control de Bomba es utilizada para mantener el preciso control de valor de la corriente. La frecuencia de la alimentación crea el movimiento constante de válvula que ayuda a mantener la presión estable. La Válvula del Control de la Bomba se puede referir también a como la "Válvula de Control de Presión de Actuación de Inyección."
El Interruptor Shutdown a Nivel del Suelo es conectado al ECM por el arnés de máquina al arnés de motor. El interruptor señala al ECM el corte el poder eléctrico a los inyectores, pero mantiene la energía al ECM. Esta característica habilita también al motor para no ser arrancado para condición de mantenimiento. Ningún otro circuito puede ser conectado a este sistema. El usuario puede definir la condición shutdown en unión con otros circuitos. No todas máquinas tendrán esta característica instalada.
El Usuario define la característica de Shutdown (si esta instalado) está es utilizada para conectar otro artefacto al sistema de detención de motor (tal como un cliente instala un sistema de supresión de fuego). Cuándo la entrada de shutdown se va a tierra por un segundo, el motor se detiene. La entrada debe llegar por debajo de 0.5 Voltios antes que el ECM reconozca la señal shutdown. La operación Shutdown al ser definida por el Usuario es grabada como un acontecimiento y se muestra en la pantalla de posición del ET. Cuándo se instala en un Camión fuera de carretera, esta característica es programada como función sólo durante las condiciones siguientes por razones de seguridad: -
Freno de Estacionamiento APLICADO
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La Transmisión está en NEUTRAL
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La velocidad del suelo de Máquina en cero
No todas las máquinas tendrán esta característica instalada.
Dos tipos de ventiladores termostaticos se usan en aplicaciones de motor 3408E/3412E en máquina. Algunos Camiones fuera de carretera, Tractores de Oruga, Moto-Traillas y algunos equipos de pavimentación se equipan con un embrague de velocidad variable del ventilador. Algunos Cargadoras de Rueda se equipan con un ventilador hidráulico. En ambos sistemas el ECM usa como referencia la temperatura del refrigerante para controlar esta función. Si una falla eléctrica ocurre en los sistemas, los ventiladores se aplican al máximo velocidad (100%). Las ventajas de estos sistemas son: 1. 2. 3. 4. 5.
Reducción del consumo del combustible en la mayoría de las condiciones Sobre-refrigeracion del motor en temperaturas ambientales bajas. Aumento más rápido de la temperatura de motor. Mayor potencia disponible del motor en el volante Reducción del ruido
Sistema de Inyección Eter
El ECM controla el uso del éter para la partida en Frío. El ECM usa las entradas de la Velocidad/Tiempo y sensores temperatura de aceite hidráulica para determinar la necesidad para el éter. El sensor de la temperatura del líquido refrigerante se usa como una reserva para el sensor hidráulico de la temperatura de aceite. Los ciclos de aplicación de éter controlado por el ECM son cada tres segundos inyectando y tres segundos Cortado. El flujo verdadero es determinado por la velocidad de motor y la temperatura. La inyección de Eter se desactiva cuando la temperatura de aceite excede 10°C (50°F) o la velocidad de motor excede 1200 r.p.m. Un modo manual de inyección de éter se permite cuando los parámetros están sobre lo establecido. En el modo manual, una cantidad precisa de éter se inyecta. La posición de la inyección de éter se puede leer en la pantalla del ET.
CAT DATA LINK
El Cat Data Link es el enlace de comunicación entre el ECM, EPTC II, Sistema Monitoreo Caterpillar, Herramienta de Servicio ET, un PC basado en un software y otros sistemas microprocesados abordo. El conector CAT Data Link permite que varios sistemas de abordo se comuniquen uno con el otro por dos conexiones de alambre. Hasta 10 sistemas puede ser inter-conectados en una máquina. El Cat Data Link es usado para programar y localizar fallas en los módulos electrónicos con herramientas de servicio Caterpillar por el Conector de Herramienta de Servicio. La herramienta del servicio ET se conecta por este Conector. Si un Módulo de la Personalidad no se instala en el ECM, la herramienta del servicio no será capaz a comunicarse con el ECM.
El enlace de Datos Caterpillar utiliza dos alambres (entrelazados) la conexión eléctrica usada para la comunicación entre los módulos electrónicos es el Cat Data Link. Los cables son torcidos para reducir la interferencia de frecuencia de radio. Los sistemas conectados por el Cat Data Link son: -
ECM Los Módulos de Monitoreo Caterpillar. Las Herramientas de Servicio Caterpillar ET o ECAP Módulo de Control de Transmisión
El ECM se comunica con el Sistema de Monitoreo Caterpillar(CMS), Sistema de Monitoreo de Información Vital (VIMS) o el Sistema de Monitoreo Caterpillar (CMS) los cuales comparten información del la velocidad de motor, la presión de aceite de motor, la temperatura del refrigerante, la restricción del filtro, y las fallas electrónicas de sistema. Dos sistemas de Datos son utilizados. El circuito CAT DATA LINK se usa normalmente para diagnóstico y funciones programación y él ATA DATA LINK se usa para programación rápida de los ECM (FLASH).
ACONTECIMIENTOS APUNTADOS
Los Eventos Apuntados son listados en la pantalla del ET e indican una condición de operación de motor anormal como por ejemplo: ( la alta temperatura, la baja presión o la sobre velocidad de motor). Estas condiciones no son causadas normalmente por un problema electrónico. Algunos de los parámetros listados en esta presentación son usados en la lista de EVENTOS del ET. Ellos son:
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Alta Temperatura del refrigerante por encima de 107°C (225°F)
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Pérdida del flujo de líquido refrigerante
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Baja presión de aceite de lubricación(según el mapa de la presión de aceite)
- Presión hidráulica de actuación de Inyección Anormal (bajo o alto) -
Falla del sistema de presión de actuación de Inyección
- Detención de motor shutdown definido por el Usuario (sí se instalo) -
Restricción de entrada de aire (sí esta instalada)
- Histogramas de sobre velocidad de Motor - Baja presión del combustible (sólo motor industrial)
Todos los parámetros listados en la página anterior pueden ser leídos en las pantallas del ET (con excepción de una falla del sistema hidráulico). Los Eventos no se apuntan si una falla electrónica se soluciona. Los Eventos requieren CLAVE para ser eliminados. Este proceso se realizaría normalmente durante una revisión de motor. En otros tiempos, los acontecimientos se dejarían como un registro de la historia de motor antes de tiempo de revisión.
Para reforzar esta presentación, revisar varios sensores y el funcionamiento de los componentes mostrado arriba. Las tareas siguientes se pueden demostrar: Abrir los conectores de sensores Análogos y Digitales y verificar su condición en pantalla. Chequear lecturas de temperatura y presión de los sistemas Abrir el circuito del sensor del acelerador (chequeando la operación con el ET) Desabilitar el control de la velocidad de ventilador Identificar los conectores y circuitos de sensores. Chequeo de Fallas Activas y fallas registradas. Chequeo de Eventos e Histogramas de sobre velocidad.
APLICACIONES en MAQUINA
Esta sección de la presentación cubre los sistemas específicos y circuitos relacionados en el sistema del combustible HEUI 3408E/3412E en las aplicaciones siguientes: - D9R/D10R Tractores de Oruga - Cargador de Rueda 988F/990 Serie II - Camión Fuera de Carretera 769D/771B/773B/775B - Motores Industriales 3408E/3412E
Tractores de Oruga D9R/D10R
El trabajo del Sensor de Posición de Deceleración es semejantemente a un sensor de posición Estrangulado, pero al revés. El Tractor tiene un pedal de desaceleracion, cuando esta en la posición liberada, el motor esta en alta en vacío y, cuando se presiona completamente, está en la posición baja en vacío. Este sensor digital es idéntico a un sensor normal de posición de Acelerador, pero se conecta mecánicamente al revés para que funcione como se describió arriba. La posición del sensor ( % acelerador) puede ser leída en la pantalla de la herramienta de servicio. El sensor funciona en unión con el Interruptor del Acelerador.
El interruptor de Aceleración es usado en conjunto con el sensor de posición del acelerador para el control de la velocidad del motor. Esta momentáneamente oscilando en reemplazo de la palanca del acelerador en los anteriores sistemas mecánicos de combustibles. Cuando esta en posición adelante, el interruptor causa que el motor suba a alta en vacío. Si es basculado hacia la posición atrás esto causa que el motor retorne a baja en vacío. Si el interruptor es llevado en la posición hacia adelante dos segundos de demora en la reacción abra en las r.p.m. al nivel deseado, la velocidad del motor se fijaran en las r.p.m. correctas. Secuencialmente moviendo el interruptor en ambas direcciones el movimiento del motor será hacia alta y baja en vacío. La posición de este interruptor puede ser observada en la pantalla del ET
CONECTORES PARA ARRANQUE SIN INYECCION
La partida con el conector Sin Inyección se utiliza para desabilitar a los inyectores para propósitos de mantenimiento. El tapón "HHH" debe ser reemplazado por el tapón "JJJ" para habilitar el arranque sin la característica de Inyección. Uno de los dos tapones se deben instalar siempre o un mensaje diagnóstico se genera. Los tapones se instalan cerca del ECM en el compartimento de motor.
Los ventiladores que refrigeran algunos Camiones Fuera de carretera, el Tractor D10R tipo Oruga y la Moto-niveladora 24H son accionados por una correa de ventilador que comanda un embrague variable de la velocidad que es controlado por el ECM. Una válvula solenoide varía la presión de aceite al embrague para el control de la velocidad de ventilador. Un sensor digital de la velocidad se usa como una referencia para la velocidad de ventilador y se monta en el embrague. Este sensor se alimenta con de la alimentación de un sensor digital. El Sensor de la Temperatura del Líquido Refrigerante se usa como una referencia para el control de ventilador. La velocidad del ventilador es una función de la temperatura de líquido refrigerante. Debajo de 88°C (190°F), el ventilador gira lentamente. En 98°C (208°F), la velocidad de ventilador es máxima. Entre esas temperaturas, la velocidad de ventilador se modula. El control de la velocidad del ventilador puede ser inhabilitado por la herramienta del servicio para propósitos de prueba. Por razones de seguridad, el ventilador girará lentamente cuando el motor es arrancado. El ventilador del motor girará en la velocidad mínima cuando el interruptor de compresor de aire acondicionado emite una señal al ECM.
Los Cargadores de Rueda 988F/990 serie II El bloqueo del Acelerador permite al operador mantener la velocidad del motor con un interruptor de posición el cual habilita la característica por largos periodos. La Lámpara de Acelerado Bloqueado indica la posición bloqueada. La lámpara Encendida indica que la característica esta activa. NOTA: El Sistema de bloque de Acelerador funciona semejantemente a un sistema automotriz del control de la velocidad, menos que control de la velocidad de motor mientras van las funciones del control con la velocidad de desplazamiento.
Después que la velocidad de motor ha sido establecida con el bloqueo de acelerador, la velocidad de motor se puede reducir 20 r.p.m. momentáneamente presionando el Interruptor a la posición Set/Aceleración. La velocidad del motor puede ser bajada en incremento de 50 r.p.m. por segundo mientras es teniendo el interruptor hacia abajo. El Interruptor /Reasume de Aceleración se utiliza para el aumento de velocidad en 20 r.p.m. presionando momentáneamente el Interruptor a la posición Reasume La velocidad del motor puede ser levantada de incrementos de 50 r.p.m. por segundo mientras es teniendo el interruptor presionado hacia abajo. Presionar el Interruptor del Pedal Derecho de Freno incapacitará la condición. Una señal inválida del interruptor del freno incapacitará también la característica de bloqueo de aceleración.
En los Cargadores 990 Serie II un ventilador opcional de refrigeración para alta temperatura ambiente es suministrado este es manejado por un motor hidráulico y controlado por el ECM. El Solenoide de la Válvula Hidráulica del Ventilador controla el suministro de aceite al motor hidráulico para el aumento de la velocidad del ventilador o la disminución. El Sensor de la Temperatura del Líquido Refrigerante es usado como una referencia para el control de ventilador. Encima de los 98°C (208°F), la velocidad de ventilador es máxima. Cuando disminuye la temperatura debajo de los 95°C (203°F), la velocidad de ventilador es mínima. La velocidad del ventilador hace variar la entrega de la bomba hidráulica variando la velocidad de motor. El control de la velocidad del ventilador puede ser inhabilitado por la herramienta de servicio para propósitos de prueba. La velocidad del ventilador se va al máximo si la válvula del control falla.
Para Camiones Fuera de Carretera 769C/771C/773B/775B El Sistema de Monitoreo Caterpillar es un sistema de monitoreo electrónico usado en algúnas máquinas accionadas con un motor HEUI incluyendo a los Camiones Fuera de carretera. Tiene vistas semejantes al VIMS e incluye lo siguiente: -Módulo Central Mensaje -Velocímetro/Módulo de Tacometro -Módulo de Cuatro Manómetros -Lámpara de Acción y Alarma de Acción Este sistema recibe información a través del Cat Data Link. Los componentes del despliegue le muestran al operador la condición de los sistemas de la máquina y sistema información de diagnóstico. Este sistema reemplaza el Sistema Electrónico de Monitoreo (EMS) en camiones anteriores.
Un ECM controla el sistema de pre-lubricación, esta instalado en los motores 3400 HEUI en los Camiones Fuera de carretera. La bomba de pre-lubricación y el motor son activados por el interruptor de chapa de Arranque. El sistema usa sensores existentes para determinar la necesidad de la pre-lubricación. Después que la presión de aceite es determinada, el Control Electrónico Programable de la Transmisión (EPTC II) señala al motor de Arranque su Partida. El propósito del sistema de pre lubricación es de lubricar el sistema de lubricación, con aceite antes de la partida del motor, llenando los filtros si ellos fueron cambiados últimamente, aminorando el desgaste de los cojinetes de motor durante la partida en frío. Esta Imagen muestra los componentes siguientes: - Relé de Pre-lubricacion(1) - Motor de Pre-Lubricacion (2) - Bomba de Pre-lubricacion(3).
Este sistema diseñado por Caterpillar no se debe confundir con otro sistema de pre lubricación. El Sistema de Pre Lubricación es integrado en la máquina utilizando el sistema electrónico y el Hardware existente. Para habilitar el Sistema de Pre- Lubricación, el sistema debe ser configurado usando la herramienta electrónica del servicio. Después que el sistema se ha habilitado, cada vez que el operador gira el interruptor de arranque a la posición de contacto, la sucesión será a continuación: 1. El EPTC II no comprometerá normalmente las secuencia de arranque hasta que el ECM del motor mida 48 kPa (7 psi) del sensor de la presión de aceite. Esta información se transmite a través del Cat Data Link. Si los datos de ATA NO están correctos, el EPTC II señalará la partida del motor. 2. El motor evitará el ciclo de la pre lubricación durante cualquiera de las condiciones siguientes: - Si el motor ha estado corriendo dentro de dos minutos - la temperatura de Líquido Refrigerante es más alta que 70°C (158°F) - la temperatura de aceite de Motor es más alta que 54°C (129°F) - la temperatura del convertidor de torque es más alta que 65°C (149°F) 3. Si el convertidor de torque tiene baja temperatura, el ECM del motor activara el rele y la señal en la cabina. Este relé señalara la pre lubricación en el chasis para iniciar la secuencia. 4. La bomba de aceite montada en el chasis succiona aceite y lo dirige a la galería del aceite. Cuándo la presión de aceite alcanza a 48 kPa (7 psi) o 60 segundos han pasado, el EPTC II terminará de la pre lubricación y comprometerá la partida.
5. Si el sistema después que 60 segundos no a trabajado, un código de falla del sistema de pre lubricación se registrará en el ECM. Después que el intermedio de sistema a concurrido, el motor debe comenzarel ciclo de arranque a pesar de la presión de aceite. Una falla de la pre-lubricación no afecta al arranque del motor
Aunque en los motores industriales HEUI sean muy semejantes a los motores de máquina, algunas diferencias electrónicas existen entre la máquina y los motores industriales. El motor industrial tiene diferencias en el software del ECM. Algunos componentes se han eliminado y han sido reemplazados por otros. Por ejemplo, el interruptor del flujo de líquido refrigerante se elimino y un interruptor de nivel líquido refrigerante se puede instalar como una opción. Un Sistema sofisticado de Advertencia de Motor puede ser programado para proporcionar niveles diferentes de Advertencia, Reducción de Potencia o Detención. Estos parámetros pueden ser programables por el cliente según sus requisitos. Una descripción completa de estos parámetros se proporciona en la Guía de localización de fallas apropiada.
Las diferencias del componente son:
Interruptores • • •
PTO Habilitación de condición Arriba/hacia abajo Desabilita Interruptor Holgazanea/la Parada Valorada de la Emergencia de Interruptor de Velocidad Verifica Interruptor (para Shutoff Solenoide Aéreo)
Sensores de Interruptores • • •
•
Interruptor de Motor Shutdown Sensor de Temperatura Aire (opcional) Sensor de Nivel de Líquido Refrigerante (opcional, reemplazado por el Interruptor del Flujo) Sensor de Presión de Combustible (opcional)
Componentes Variados • • •
Solenoide Aire para el Shut off La Alarma de Diagnóstico y Mantenimiento Sistema de Monitoreo de Motor de Caterpillar
Advertencia, Reducción de Potencia o Detención del Motor por • • • • • • • • • • •
•
Alta temperatura de líquido refrigerante Baja presión de Aceite Bajo Nivel de Refrigerante Operación de la PTO Programación de la velocidad Baja en Vacío Límite Superior de Motor y la Alta en Vacío Indicador de Mantenimiento Programación de la entrada de Eter Histogramas de Velocidad y Carga del Motor Múltiples Clasificaciones de Motor de Módulo Personalidad Velocidad de Velocidad de motor(la tasa de aceleración del motor en el modo de PTO) Compensación de la Potencia
CONCLUSION
El control de Motor 3400 HEUI es un sistema sofisticado. Sin embargo, como muchos controles electrónicos modernos, es un sistema amistoso y más sencillo para el servicio que los anteriores de bomba lineal. La llave a esta sencillez es la excelencia en la instrucción. NOTA del INSTRUCTOR: Los circuitos descritos en esta presentación en las varias aplicaciones HEUI se pueden demostrar con la herramienta del servicio. Las tareas siguientes se pueden realizar: Abrir y cerrar circuitos En pantallas verificar la Posición del Acelerador y sensor velocidad y posiciones de diferentes interruptores Hacer caso omiso del control del ventilador Prueba funcional de la Pre-lubricación Programar parámetros en el motor industrial
