HEUI Manual - Bombas

Lección 3: Inyección Unitaria Electrónica Hidráulica (HEUI) Introducción

El sistema de combustible con Inyector Unitario Electrónico Hidráulico (HEUI) se utilizó en el motor 3126 Caterpillar en 1995, y posteriormente en los motores 3408E, 3412E y C-9 para suministrar aún más flexibilidad en el control de suministro de combustible. Todos los motores EUI y HEUI de Caterpillar tienen diseños del sistema electrónico muy similares para propósitos de diagnóstico. Esta lección se concentrará en el sistema de activación de inyección hidráulica y en los inyectores de los motores HEUI. Objetivos

Al terminar esta unidad, el estudiante podrá: • Identi Identificar ficar los los componentes componentes del sistema sistema de combustibl combustiblee HEUI • Explic Explicar ar el funcionamie funcionamiento nto del sistema sistema de de combustible combustible HEUI HEUI • Quita Quitarr e insta instalar lar un inyecto inyectorr HEUI HEUI Materiales de referencia

CD ROM del sistema de combustible HI300 HEUI Caterpillar (Motor 3126B) RENR1390 CD ROM del sistema de combustible HI300B HEUI Caterpillar (Motor C-9) RENR1392 Diagrama eléctrico relacionado con el vehículo y el motor usados en la práctica de taller Herramientas

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Herramientas para quitar e instalar el inyector correspondiente al motor usado en la práctica de taller (consulte el Manual de Desarmado y

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Unidad 2 Lección 3

2-3-3

Sistemas Electrónicos de la Máquina

Fig. 2.3.2 Inyector HEUI (motores 3408E y 3412E)

El inyector unitario HEUI es eléctricamente similar al inyector unitario EUI. El inyector se controla electrónicamente mediante el ECM pero se acciona hidráulicamente. La señal del ECM controla la apertura y el cierre de la válvula solenoide. La válvula solenoide controla el flujo de aceite hidráulico de presión alta al inyector. Este sistema hace que el ECM controle el volumen de combustible, la sincronización y la presión de la activación de la inyección (presión de la bomba hidráulica de suministro). NOTA: Los solenoides del inyector operan con corriente NOTA: corriente continua de 105 voltios. Manténgase siempre alejado del área del inyector cuando el motor esté en funcionamiento, funcionamiento, porque porque puede producirse produ cirse descarga eléctrica. eléctrica. Los solenoides del inyector del motor C-9 funcionan funcionan con corriente continúa continúa de 70 voltios.

Unidad 2 Lección 3

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N Ó I C C E Y N I E D N Ó I S E R P

VACÍO


HEUI

SISTEMA DE COMBUSTIBLE DE ACCIONAMIENTO MECÁNICO

PAR MÁXIMO

CLASIFICACIÓN

VELOCIDAD DEL MOTOR

Fig. 2.3.3 Curva de control de presión de la inyección hidráulica

La presión deseada de la activación hidráulica en la inyección de combustible se puede controlar en forma independiente de la velocidad del motor. Existen muchas combinaciones de la presión de operación, que pueden hacer que se suministre a la cámara de combustión una cantidad específica de combustible por carrera del inyector. Esta característica es útil cuando se ajusta el motor para optimizar el rendimiento, la respuesta, las emisiones y otros parámetros. Esta característica hace que el sistema HEUI sea superior. La presión de inyección puede alcanzar su máximo valor independientemente de la velocidad del motor. Normalmente, se requiere presión máxima de inyección a velocidad de par máxima. Esta característica contrasta con los sistemas de bomba y tubería en los cuales la presión es proporcional a la velocidad del motor.

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2

3

1

Fig. 2.3.4 ECM y bomba HEUI (motores 3408E y 3412E)

El componente principal del sistema HEUI, el ECM (1), está instalado en la parte superior de la cubierta de la válvula delantera derecha. El ECM es el "corazón" del motor. El ECM realiza la regulación del motor, sincronización y limitación de combustible. También lee los sensores y se comunica con el sistema de visualización del instrumento a través de un Enlace de Datos. El Módulo de Personalidad se usa para programar el ECM con toda la información nominal para determinada aplicación. El Módulo de Personalidad se puede cambiar mediante reemplazo directo (modelos anteriores) o con programación Flash (reprogramar) usando un PC. La bomba de accionamiento hidráulico (2) está instalada en la “v” del motor en la misma posición que la bomba original de combustible y el regulador de los motores 3408C y 3412C. El flujo desde esta bomba suministra la presión de activación a los inyectores. El sensor de presión de activación de inyección (3) está situado entre las bases de la cubierta de la válvula en el múltiple derecho de suministro de fluido. El sensor envía una señal al ECM, que indica la presión de activación de inyección. El ECM usa la presión de activación de inyección como una de las señales de entrada para controlar la bomba de accionamiento hidráulico.

Unidad 2 Lección 3

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2 3

1

Fig. 2.3.5 Componentes de la bomba HEUI (motores 3408E y 3412E)

Esta gráfica, desde el lado izquierdo superior del motor, muestra los componentes del sistema de combustible HEUI instalados en la bomba de accionamiento hidráulico. La válvula de control de presión de activación de inyección (1) controla el ángulo de la plancha basculante de la bomba, que varía la salida de la bomba. En el ECM se usa el sensor de temperatura de aceite hidráulico (2) para compensación de viscosidad, a fin de mantener el suministro uniforme de combustible y la sincronización del inyector independientemente de los cambios de viscosidad ocasionados al variar las temperaturas hidráulicas. También se encuentra instalado, en la bomba de accionamiento hidráulico, el sensor de presión de aceite del motor (3). El sensor opera en la misma forma que el sistema del combustible EUI. NOTA: El flujo de aceite desde la bomba de accionamiento hidráulico se llamará "hidráulico", para evitar confusión con el sistema de lubricación. El sistema de combustible del motor HEUI 3126B no tiene sensor de temperatura del aceite hidráulico. El sistema de combustible del motor C-9 HEUI incluye dos sensores de temperatura del aceite hidráulico, puesto que la temperatura del aceite puede variar al fluir a través del motor. El motor C-9 HEUI también reacciona ante diferentes grados de aceite usados en el motor. El ECM se puede programar para determinado grado de aceite, lo cual refuerza la capacidad del motor de arrancar en condiciones frías.

Unidad 2 Lección 3

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Fig. 2.3.6 Bomba de accionamiento hidráulico (motores 3408E y 3412E)

La bomba de accionamiento hidráulico de los motores 3408E y 3412E es de pistones axiales y caudal variable, similar a las usadas en muchos sistemas hidráulicos de otras máquinas. La bomba tiene un grupo giratorio de nueve pistones y un control de caudal variable. Los engranajes de sincronización del motor impulsan la bomba a 1,167 veces la velocidad del motor y producen 59 l/min (15,5 gal de EE.UU./min) a la velocidad nominal del motor. A la entrada del depósito de aceite de la bomba para arranque en frío, se suministra aceite a baja presión desde la bomba de lubricación del motor. El propósito del depósito es mantener el sistema cebado durante el descenso en frío. En condiciones de arranque en frío, este volumen de aceite ayuda a acortar los tiempos de arranque. La bomba de accionamiento hidráulico contiene las siguientes secciones que requieren servicio: - Bomba de transferencia de aceite - Válvulas de retención de flujo inverso - Válvula de control de presión de activación de inyección - Bloque de válvula compensadora

NOTA: La bomba de accionamiento hidráulico del motor 3126B es de pistones axiales y caudal FIJO.

Unidad 2 Lección 3

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Fig. 2.3.7 Bomba de accionamiento hidráulico (Motores 3408E/3412E)

La bomba de transferencia de combustible (flecha) es impulsada por un acoplamiento que conecta el extremo del eje de impulso de la bomba de suministro a presión alta al eje de entrada de la bomba de transferencia. Esta bomba de engranajes tiene una válvula de alivio integral, ajustada para abrirse de 620 kPa a 760 kPa (90 lb/pulg2 a 110 lb/pulg2). Esta válvula, normalmente, no opera porque la válvula de regulación de presión (figura 2.3.8) controla la presión. Del tanque se extrae combustible para el separador combinado primario de filtro de combustible/agua. El combustible, entonces, pasa a través del ECM y el filtro de combustible secundario, hacia el múltiple del fluido y los inyectores. NOTA: La bomba de transferencia de combustible del motor 3126B es de pistones, individual, cargada por resorte, con tres válvulas de retención. La bomba es accionada por una excéntrica en la parte trasera del eje de la bomba de accionamiento hidráulico.

Unidad 2 Lección 3

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AL SISTEMA DE LUBRICACI ÓN

SENSOR DE TEMPERATURA HIDR ÁULICA

DEPÓSITO DE ACEITE DE ARRANQUE EN FRÍ O

GRUPO DE LA


SENSOR DE TEMPERATURA DE COMBUSTIBLE

HEUI

CONDUCTO HIDRÁULICO DEL MÚLTIPLE DE FLUIDO

SENSOR DE PRESIÓN DE ACEITE CIRCUITO DE ENFRIAMIENTO

SENSOR DE PRESIÓN HIDR ÁULICA

BOMBA DE

FILTRO DE ACEITE

SUMINISTRO HIDRÁULICO

ENFRIADOR DE ACEITE

BOMBA DE ACEITE


VÁLVULA DE CONTROL IAP

BOMBA DE TRANSFERENCIA DE COMBUSTIBLE

HEUI ECM

FILTRO DE COMBUSTIBLE SECUNDARIO

VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN

SEPARADOR DE AGUA DEL FILTRO DE COMBUSTIBLE PRIMARIO SUMIDERO DE ACEITE

TANQUE DE COMBUSTIBLE

Fig. 2.3.8 Sistema de combustible de los motores 3408E y 3412E HEUI (suministro de aceite hidráulico a presión baja)

Operación del sistema de combustible HEUI

En un motor HEUI, la bomba de aceite de lubricación tiene dos funciones: 1. Suministrar aceite de lubricación al motor 2. Suministrar aceite de carga a presión baja a la bomba hidráulica HEUI. La bomba de lubricación del motor es más grande desde los motores 3408C y 3412C, para suministrar el aumento necesario de flujo. La bomba hidráulica tiene un depósito de aceite para arranque en frío. Este depósito evita que la bomba hidráulica cavite durante el arranque inicial del motor hasta que la bomba de lubricación pueda suministrar la presión de carga adecuada. En el depósito de aceite para arranque en frío se encuentran un sensor de presión de aceite y otro de temperatura del aceite hidráulico (como se mencionó anteriormente), que es la entrada a la bomba de aceite hidráulico.

Unidad 2 Lección 3

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AL SISTEMA DE LUBRICACIÓN HEUI

SENSOR DE TEMPERATURA HIDRÁULICA DEPÓSITO DE ACEITE DE ARRANQUE EN FRÍ O GRUPO DE LA



FILTRO DE ACEITE


ENFRIADOR DE ACEITE

BOMBA DE ACEITE

SENSOR DE PRESIÓN HIDRÁULICA


BOMBA DE



BOMBA DE TRANSFERENCIA DE COMBUSTIBLE SEPARADOR DE AGUA DEL FILTRO DE COMBUSTIBLE PRIMARIO SUMIDERO DE ACEITE

HEUI ECM

FILTRO DE COMBUSTIBLE SECUNDARIO



Fig. 2.3.9 Sistema de combustible HEUI de los motores 3408E y 3412E (aceite hidráulico a presión alta)

Durante la operación normal, el aceite tiene una presión de entre 5.000 kPa y 21.500 kPa (725 lb/pulg2 y 3.100 lb/pulg2), producida por la bomba hidráulica a presión alta para accionar los inyectores. El ECM controla la presión del aceite hidráulico, que envía una señal a la válvula de control de presión de activación de inyección (IAP) para aumentar el caudal de la bomba hidráulica. Cuando el motor está en funcionamiento, el aceite a presión alta está disponible para todos los inyectores en cualquier momento. El aceite de la bomba a presión alta entra en los dos conductos de suministro de aceite. Las válvulas de retención de flujo inverso se usan para evitar las elevaciones de presión entre los conductos de aceite en bancos opuestos. Los conductos de suministro de aceite se conectan hidráulicamente a los inyectores mediante tubos de conexión. El aceite usado por los inyectores se libera por debajo de las cubiertas de la válvula y drena de nuevo al sumidero a través de los compartimientos de la varilla levantaválvulas.

Unidad 2 Lección 3

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AL SISTEMA DE LUBRICACIÓN HEUI

SENSOR DE TEMPERATURA HIDRÁULICA DEPÓSITO DE ACEITE DE ARRANQUE EN FRÍ O GRUPO DE LA



BOMBA DE

FILTRO DE ACEITE


ENFRIADOR DE ACEITE

BOMBA DE ACEITE

SENSOR DE PRESIÓN HIDRÁULICA




BOMBA DE TRANSFERENCIA DE COMBUSTIBLE SEPARADOR DE AGUA DEL FILTRO DE COMBUSTIBLE PRIMARIO SUMIDERO DE ACEITE

HEUI ECM

FILTRO DE COMBUSTIBLE SECUNDARIO 3 MICRONES



Fig. 2.3.10 Sistema de combustible de los motores 3408E y 3412E (suministro de aceite a presión baja)

El combustible se extrae del tanque a través del separador de agua y de la bomba de cebado manual, mediante una bomba de transferencia de engranajes. El combustible, entonces, se dirige a través de la caja del ECM para propósitos de refrigeración. El combustible fluye a través del filtro secundario de combustible. Luego, el combustible entra en la cámara de suministro a presión baja, ubicada en el múltiple de suministro de fluido en la parte superior de las culatas. Cualquier exceso de combustible no inyectado sale del múltiple. El flujo, entonces, se combina en una tubería y pasa a través de la válvula de regulación de presión, que está ajustada entre 310 kPa y 415 kPa (45 lb/pulg2 y 60 lb/pulg 2). De la válvula de regulación de presión, el exceso de flujo regresa al tanque. La proporción de combustible entre combustión y combustible que regresa al tanque es de aproximadamente 1:3 (es decir, cuatro veces el volumen necesario para la combustión se le suministra al sistema para propósitos de combustión y refrigeración del inyector). Un sensor de temperatura de combustible está instalado en el sistema de suministro de combustible para compensar las pérdidas de fuerza producidas al variar las temperaturas del combustible. NOTA: El combustible NO fluye a través del ECM en el sistema de combustible HEUI del motor 3126B. El sistema de combustible HEUI del motor C-9 puede tener un sensor optativo de agua en el combustible . El sensor está localizado en el separador de agua y suministrará una advertencia al operador sobre "agua en el aceite".

Unidad 2 Lección 3

2-3-12


CONJUNTO COMPENSADOR CARRETE LIMITADOR DE PRESIÓN ORIFICIO

A LOS MÚLTIPLES DE ACEITE

CARRETE SENSOR DE CARGA PISTÓN DE CONTROL DE DESPLAZAMIENTO VÁLVULA DE RETENCIÓN


DEL PISTÓN DE CONTROL DE DESPLAZAMIENTO

VÁLVULA DE RETENCIÓN

BOMBA DE SUMINISTRO VÁLVULA DE CONTROL IAP

ORIFICIO DE DRENAJE

CARRETE LIMITADOR DE PRESIÓN

CARRETE DE DETECCIÓN DE CARGA

AL DRENAJE DE LA CAJA


VÁLVULAS DE RETENCIÓN DE FLUJO INVERSO

DRENAJE DE LA CAJA DE LA BOMBA

Fig.2.3.11 Sistema de control hidráulico HEUI (arranque)

Operación del sistema hidráulico HEUI

El caudal de la bomba se controla para mantener la presión deseada de operación a la velocidad de flujo que requieren los inyectores. El caudal se regula mediante la válvula de control de presión en el accionador de inyección (IAP) y el grupo compensador. El caudal de la bomba se varía moviendo la plancha basculante desde 0° hasta un ángulo máximo de 15,5°. Cuando el motor no está en funcionamiento, la plancha basculante está en el ángulo máximo. Durante el funcionamiento, el pistón de control de caudal ajusta la posición de la plancha basculante para atender la demanda de flujo del sistema. Durante el arranque inicial, la plancha basculante está en caudal pleno hasta que la presión de suministro aumenta a 6.200 kPa (900 lb/pulg2). El resorte en el extremo del carrete de detección de carga regula esta presión. Entonces, la especificación programada en el ECM para el arranque normal anulará esta presión. Hasta este punto, el solenoide de la válvula de control se activa plenamente para el aumento de presión. Durante el ARRANQUE, la presión desde la bomba entra en el grupo compensador. La válvula de control de presión en la activación de inyección se activa para acumulación rápida de presión. La presión se detecta en ambos extremos del carrete de detección de carga. El carrete se desplaza y el aceite desde el pistón de control de caudal se descarga a la caja del drenaje. La plancha basculante está en ángulo máximo.

Unidad 2 Lección 3

2-3-13


El orificio de drenaje, ubicado entre la válvula de control de presión de la activación de inyección y el drenaje de la caja, suministra una pequeña restricción para mejorar la estabilidad de la válvula.

Unidad 2 Lección 3

2-3-14

CONJUNTO COMPENSADOR


A LOS M ÚLTIPLES DE ACEITE


PISTÓN DE CONTROL DE DESPLAZAMIENTO

ORIFICIO




BOMBA DE SUMINISTRO





ORIFICIO DE DRENAJE

AL PISTÓN DE CONTROL DE DESPLAZAMIENTO DRENAJE DE LA CAJA DE LA BOMBA


Fig. 2.3.12 Sistema del control hidráulico HEUI (disminución de caudal)

Después de que el motor arranca y aumenta la presión, el ECM envía una señal a la válvula de control IAP para equiparar la presión actual con la presión deseada mediante desactivación momentánea y, después, regulando el flujo de corriente al solenoide de la válvula de control IAP. La menor corriente aplicada al solenoide disminuye la presión requerida para iniciar el flujo a través de la válvula de control IAP. Esta menor presión de arranque en la válvula de control IAP crea un desequilibrio de fuerza en el carrete de detección de carga, lo cual hace que el carrete se mueva contra la fuerza del resorte. El carrete de detección de carga envía aceite al pistón de control de caudal, que mueve la plancha basculante hacia un ángulo mínimo, y disminuye el caudal de la bomba. El menor caudal de la bomba (DISMINUCIÓN DE CAUDAL) disminuye la salida de la bomba al nivel de presión requerido por el ECM.

Unidad 2 Lección 3

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PISTÓN DE CONTROL DE DESPLAZAMIENTO ORIFICIO CARRETE DE DETECCIÓN DE CARGA




BOMBA DE SUMINISTRO



VÁLVULA DE CONTROL IAP AL PISTÓN DE CONTROL DE DESPLAZAMIENTO

ORIFICIO DE DRENAJE AL DRENAJE DE LA CAJA


Fig. 2.3.13 Sistema de control hidráulico HEUI (aumento de caudal)

A medida que aumenta la carga en el motor y se requiere mayor presión, el ECM envía una señal a la válvula de control IAP para aumentar la presión, y envía mayor flujo de corriente al solenoide de la válvula de control IAP. El aumento en la corriente aplicada al solenoide eleva el ajuste de presión de la válvula de control de IAP. Esta mayor presión en la válvula de control de IAP crea un desequilibrio de fuerza en el carrete de detección de carga, lo cual hace que el carrete se mueva y envíe aceite desde el pistón de control de caudal hasta la caja de drenaje. La fuerza del resorte mueve la plancha basculante para aumentar el caudal de la bomba (AUMENTO DE CAUDAL). El mayor caudal eleva la salida de la bomba hasta el nivel de presión deseado que demanda el ECM.

Unidad 2 Lección 3

2-3-16



CARRETE LIMITADOR DE PRESI ÓN


PISTÓN DE CONTROL DE DESPLAZAMIENTO

ORIFICIO

RESTRICCIÓN




BOMBA DE SUMINISTRO

VÁLVULA DE RETENCI ÓN ORIFICIO TAPONADO




AL PISTÓN DE CONTROL DE DESPLAZAMIENTO ORIFICIO TAPONADO



Fig. 2.3.14 Sistema de control hidráulico HEUI (operación limitadora de presión)

Si fallan el carrete de detección de carga o los brazos de la válvula de control de IAP u otro elemento en crear presiones de operación mayores que las deseadas, se utiliza el carrete limitador de presión. En la figura 2.3.14, se simula un orificio de émbolo. (Este ejemplo representa una condición real causada por escombros que se introducen durante un reemplazo en campo de la válvula compensadora). Si la presión del aceite de suministro excede 25.600 kPa ( 3.700 lb/pulg2), actúa sobre el carrete limitador de presión. El carrete limitador de presión se mueve contra la fuerza del resorte y envía flujo de aceite de la bomba para activar la válvula de retención y presurizar el pistón de control de caudal. La plancha basculante se mueve hacia un ángulo mínimo para disminuir el flujo y limitar la presión del sistema. En estas condiciones, la bomba desarrollará de 24.800 kPa a 25.600 kPa (3.600 lb/pulg2 a 3.700 lb/pulg2) de presión máxima, independientemente de la presión hidráulica deseada. La lámpara de verificación del motor se encenderá para indicar una falla. Una prueba de la válvula de control IAP verificará la operación de la válvula de control. Esta prueba le permite al técnico ajustar manualmente la presión hacia arriba y hacia abajo, con la herramienta de servicio ET Cat. Este procedimiento también será útil cuando se evalúe la condición del sistema hidráulico.

Unidad 2 Lección 3

2-3-17


ACEITE HIDRÁULICO DE PRESIÓN ALTA ADAPTADOR DE ACEITE DEL INYECTOR

ABRAZADERA DEL INYECTOR TUBO PUENTE

BASE DE BALANC Í N

INYECTOR

CONDUCTO DE ACEITE LUBRICANTE CONDUCTO HIDRÁULICO DE PRESIÓN ALTA MÚLTIPLE DE SUMINISTRO DE FLUIDO SUMINISTRO DE COMBUSTIBLE DE PRESIÓN BAJA MANGUITO DEL INYECTOR DE LA CULATA

CULATA

REFRIGERANTE BLOQUE DE MOTOR ARANDELA

Fig. 2.3.15 Inyector HEUI (flujo de aceite y combustible)

Desde los conductos de suministro hidráulico, a través de los tubos de conexión individuales, se suministra aceite hidráulico a presión alta a cada inyector. El aceite de presión baja se suministra a la entrada del inyector a través de un conducto perforado ubicado en cada múltiple de suministro de fluido. En las uniones hidráulicas entre el inyector y el múltiple del fluido se usan sellos anulares especiales "Viton". El suministro de combustible a cada inyector está sellado desde la cámara de combustible y el área por debajo de la cubierta de la válvula mediante sellos anulares superior e inferior entre el inyector y el manguito de inyector de la culata. Mediante un contacto metal a metal entre el manguito inyector de la culata y el inyector, se evita que entren gases de la cámara de combustión en el conducto de suministro de combustible. El manguito inyector de la culata se enrosca en ésta. Para sellar el extremo inferior del adaptador, se usa una arandela de metal, a fin de evitar el escape entre el sistema de refrigeración y la cámara de combustión. NOTA: En las figuras 2.3.15 a 2.3.25, se usa el color naranja en el aceite hidráulico a presión alta para evitar la confusión entre el aceite hidráulico y el combustible. El aceite hidráulico se suministra directamente desde el conducto de suministro hidráulico al inyector HEUI (sin tubos de conexión) en los motores 3126B y C-9.

Unidad 2 Lección 3

2-3-18


GRUPO DE CUERPO DE LA VÁLVULA

GRUPO DE TAMBOR

GRUPO DE BOQUILLA

Fig. 2.3.16 Inyector HEUI (tres grupos principales)

El inyector HEUI consta de los tres grupos principales siguientes: -

Grupo del cuerpo de la válvula

-

Grupo de tambor

-

Grupo de inyector

NOTA: Siempre se deben usar los procedimientos correctos para quitar el inyector, y las herramientas especificadas en el Manual de Servicio. Cualquier apalancamiento aplicado por debajo del cuerpo de la válvula puede producir deformación del orificio de la válvula de contrapunta (localizado en el grupo del cuerpo de la válvula) y la posible falla del inyector.

Unidad 2 Lección 3

2-3-19


SOLENOIDE DESACTIVADO

SOLENOIDE ACTIVADO

VÁLVULA DE CONTRAPUNTA CERRADA

VÁLVULA DE CONTRAPUNTA ABIERTA

DE LA BOMBA

DE LA BOMBA

VÁLVULA DE CONTRAPUNTA SOLENOIDE

INDUCIDO

ASIENTO DE VÁLVULA DE ENTRADA

ASIENTO DE VÁLVULA DE ESCAPE

TORNILLO DEL INDUCIDO

RESORTE DE CONTRAPUNTA AL PISTÓN INTENSIFICADOR

AL PISTÓN INTENSIFICADOR

Fig. 2.3.17 Funcionamiento del grupo del cuerpo de la válvula del inyector

Secuencia de la inyección

Cuando el solenoide se desactiva, la válvula de contrapunta se sostiene sobre su asiento de válvula de entrada, mediante el resorte de la válvula de contrapunta. La válvula de contrapunta se conecta al inducido, mediante el tornillo del inducido. Cuando la válvula de contrapunta se cierra, el asiento de entrada impide que el aceite de alta presión fluya al pistón intensificador en el inyector. El asiento de la válvula de escape se abre y conecta la cavidad del pistón identificador hacia la atmósfera. Con base en señales de entrada desde los diversos sensores electrónicos, el ECM calcula la cantidad y la sincronización del aceite que el inyector debe suministrar a la cámara de combustión. En el momento apropiado, el ECM envía una corriente eléctrica al solenoide del inyector. El solenoide desarrolla una fuerza magnética que atrae el inducido y desplaza la válvula de contrapunta. La válvula de contrapunta se mueve contra la fuerza del resorte, abre el sello de entrada y cierra el asiento de la válvula de escape. El aceite hidráulico desde la bomba de activación hidráulica se dirige hacia la parte superior del pistón intensificador.

Unidad 2 Lección 3

2-3-20


ACEITE DE SUMINISTRO

PISTÓN INTENSIFICADOR

TAMBOR ÉMBOLO

VÁLVULA DE RETENCIÓN DE ENTRADA DE COMBUSTIBLE

COMBUSTIBLE DE LA BOMBA DE TRANSFERENCIA

VÁLVULA DE RETENCIÓN DE FLUJO INVERSO

COMBUSTIBLE A LA BOQUILLA

Fig. 2.3.18 Grupo del tambor del inyector (aumento de la presión de combustible)

El flujo de aceite de suministro dirigido desde la válvula de contrapunta hace que el pistón intensificador y el émbolo del combustible se muevan hacia abajo. El caudal del émbolo presuriza el combustible atrapado entre el émbolo y el inyector. NOTA: El pistón intensificador tiene casi siete veces el área del émbolo del combustible. Cuando el circuito hidráulico suministra una presión de 21.000 kPa (3.000 lb/pulg 2), se generarán aproximadamente 145.000 kPa (2.100 lb/pulg 2) por debajo del émbolo del combustible.

Unidad 2 Lección 3

2-3-21

FILTRO DE BORDE


VÁLVULA DE RETENCIÓN DE FLUJO INVERSO

VISTA DE LA PLANCHA DE TOPE Y VÁLVULA DE RETENCIÓN DE FLUJO INVERSO

VÁLVULA DE RETENCIÓN DE LA BOQUILLA

ATOMIZACIÓN DE COMBUSTIBLE

Fig. 2.3.19 Funcionamiento del grupo de la boquilla del inyector

Cuando la presión atrapada excede la de apertura de la válvula del inyector (VOP), típicamente 31.000 kPa (4.500 lb/pulg 2), la válvula de retención del inyector se levanta, y el combustible fluye, a través de los orificios del inyector, a la cámara de combustión. Al final de la inyección, la válvula de retención del inyector se cierra aproximadamente a 21.000 kPa (3.000 lb/pulg2). La boquilla del inyector es muy similar al inyector unitario EUI. Seis orificios, cada uno con un diámetro de 0,252 mm (0,010 pulg), están dispuestos en un ángulo de 140 grados. La válvula de retención de flujo inverso se usa para evitar que entre en el área de la boquilla el flujo de gas de combustión inducido. El filtro de borde se forma mediante dos superficies paralelas planas separadas por aproximadamente 130 micrones. Estas superficies atrapan y descomponen partículas que podrían ser lo suficientemente grandes para bloquear los orificios del inyector.

Unidad 2 Lección 3

2-3-22


VÁLVULA DE CONTRAPUNTA

INDUCIDO SOLENOIDE

PISTÓN INTENSIFICADOR

ÉMBOLO

MANGUITO

VÁLVULA DE RETENCIÓN DE LA BOQUILLA

BOQUILLA

Fig. 2.3.20 Inyector unitario (final de la inyección)

El final de la inyección se logra cerrando la corriente desde el ECM al solenoide del inyector. La pérdida resultante de la fuerza magnética en el inducido hace que la fuerza del resorte de retorno desplace la válvula de contrapunta. La válvula de contrapunta bloquea el flujo de aceite desde la bomba, y descarga el circuito hidráulico interno del inyector por debajo de la cubierta de la válvula. Cuando se descargan el pistón intensificador y el émbolo del combustible son empujados hacia arriba por la fuerza del retorno del resorte del émbolo, hasta que el pistón intensificador hace contacto con el cuerpo de la válvula. La retracción del émbolo de combustible disminuye la presión en la cámara de combustible por debajo del émbolo, lo cual hace que la válvula de retención del inyector se cierre cuando la presión en el inyector disminuye por debajo de la presión de cierre de la válvula (VCP) de aproximadamente 21.000 kPa (3.000 lb/pulg2).

Unidad 2 Lección 3

2-3-23


TAMBOR PISTÓN

ARANDELA

VÁLVULA DE RETENCI ÓN DE ENTRADA DE COMBUSTIBLE

FILTRO DE BORDE

ÉMBOLO

PASADOR MANGUITO

ESPACIADOR

VÁLVULA DE RETENCIÓN DE BOQUILLA

BOQUILLA

Fig. 2.3.21 Grupo del tambor (llenado del tambor)

A medida que el émbolo continúa retrayéndose, la presión por debajo del émbolo disminuye por debajo de la presión de suministro de combustible. La válvula de retención de entrada de combustible se abre, para que el combustible pase a través del filtro de borde y rellene el inyector para la siguiente secuencia de inyección.

Unidad 2 Lección 3

2-3-24


DE LA BOMBA PISTÓN INTENSIFICADOR SELLO DEL PISTÓN INTENSIFICADOR TAMBOR

VÁLVULA DE RETENCIÓN DE DRENAJE

A LA ENTRADA DE COMBUSTIBLE Fig. 2.3.22 Grupo de tambor (escapes internos de descarga)

Durante el ciclo normal de inyección, el aceite suministrado a la parte superior del pistón intensificador puede aumentarse hasta 22.800 kPa (3.300 lb/pulg2). Para minimizar el paso del escape al pistón, se instala un sello. Parte del aceite necesario para la lubricación del pistón intensificador puede pasar el sello y establecerse momentáneamente por debajo del pistón. Así mismo, una pequeña cantidad de combustible puede escapar y pasar el émbolo y el tambor. Este combustible también se quedará momentáneamente en la cavidad por debajo del pistón intensificador. Si los fluidos que se acumulan por debajo del pistón no drenan, podría ocurrir un bloqueo hidráulico. A medida que el pistón se mueve hacia abajo, el combustible se expulsa y pasar la válvula de retención de descarga hacia la entrada de combustible a presión baja. La válvula de retención se cierra durante el aumento de caudal del émbolo y el pistón.

Unidad 2 Lección 3

2-3-25

E T N E I R R O C E D O J U L F


CORRIENTE MÁXIMA DE REFERENCIA

CORRIENTE MÁXIMA DE SOSTÉN

0

1

2

3

4

5

TIEMPO (MILISEGUNDOS)

Fig. 2.3.23 Gráfica de la forma de onda de la corriente del inyector

Características del funcionamiento del inyector

La cantidad de combustible suministrado se controla variando el tiempo en que el solenoide está activado. Este tiempo, llamado "duración", se calcula mediante el ECM, para asegurar la cantidad correcta de combustible. Otras entradas afectan el cálculo de la duración del inyector, entre ellas, la presión de suministro hidráulico, la temperatura del aceite y las características de rendimiento del inyector mapeado. Dos niveles de corriente se generan en la forma de onda. 1. La corriente tomada es mayor para crear un campo magnético más fuerte, a fin de mover el inducido y levantar la válvula de contrapunta del inyector de su asiento contra la fuerza del resorte. 2. La corriente de posición se usa para sostener el inducido y la válvula de contrapunta fuera de su asiento. La corriente baja reduce el calor en el solenoide y aumenta la vida útil del solenoide. El mapa del rendimiento del inyector muestra el suministro como una función del tiempo, de la presión de la bomba y de la temperatura del aceite, y se almacena en la memoria del ECM.

Unidad 2 Lección 3

2-3-26


PRIME = DOSIFICACIÓN DE LA PREINYECCIÓN

DURACIÓN

INICIO DE LA INYECCIÓN

0

1

TASA DE INYECCIÓN

2

3


4

5 FIN DE LA INYECCIÓN

Fig. 2.3.24 Forma de la velocidad de inyección PRIME

Otra característica del inyector de los motores 3408E y 3412E es la forma de la velocidad de inyección PRIME. PRIME es un acrónimo de PRe-Injection MEtering (Dosificación de Preinyección). La forma de la velocidad PRIME se refiere al ajuste de la forma en que el combustible se suministra al motor para obtener un resultado deseable. En la aplicación en los motores 3408E/3412E, la forma de la velocidad reduce la cantidad de combustible suministrado a la cámara de combustión durante el período de retraso de la ignición (es decir, el tiempo entre el comienzo de la inyección y el comienzo de la combustión) en niveles que producen menor ruido por la combustión del motor y emisiones bajas. Un orificio de derrame controlado limita la cantidad de combustible suministrado a la cámara de combustión durante el caudal inicial de 25% del émbolo del combustible. Esta acción de dosificación produce la reducción deseada del suministro de combustible durante el período de retraso de la ignición.

Unidad 2 Lección 3

2-3-27


FLUJO DE ACEITE

TAMBOR

ÉMBOLO

ORIFICIO DE DERRAME

CONDUCTO DE FORMA DE TASA PRIME

SECCIÓN TRANSVERSAL DEL ÉMBOLO

COMBUSTIBLE AL GRUPO DE LA BOQUILLA

INICIO DE INYECCIÓN

CAÍ DA DE PRESIÓN

AUMENTO DE PRESIÓN FINAL

Fig. 2.3.25 Grupo del tambor (forma de la velocidad PRIME)

Esta figura muestra las tres etapas en la forma de velocidad PRIME. 1. La presión de inyección comienza a aumentar y produce el movimiento inicial del émbolo. 2. Cuando el conducto de la forma de velocidad PRIME del émbolo está pasando el orificio de derrame en el tambor, la presión disminuye por debajo del VCP a medida que el combustible presurizado se escapa a través del conducto en el émbolo hacia el orificio de derrame. En este momento, el flujo de la inyector disminuye momentáneamente. 3. A medida que el émbolo continúa bajando, el conducto de la velocidad PRIME pasa el orificio de derrame y la presión aumenta de nuevo, para restaurar la inyección. Esta característica reduce las emisiones, el humo y el ruido. También suministra un ciclo de combustión más suave y reduce el desgaste de los componentes del cilindro.

Unidad 2 Lección 3

2-3-28


TASA DE INYECCIÓN

LEVANTAMIENTO DE CONTRAPUNTA

E T N E I R R O C E D O J U L F

CORRIENTE

DURACI ÓN

0

1 INICIO DE LA INYECCIÓN

2

3

4


5 FINAL DE LA INYECCIÓN

Fig. 2.3.26 Corriente del inyector y velocidad de inyección

La figura 2.3.26 muestra la relación entre el flujo de corriente en el solenoide inyector, el movimiento de la válvula de contrapunta del inyector y la velocidad de inyección de combustible. A medida que el ECM activa el solenoide, la válvula de contrapunta se mueve y la velocidad de inyección se aumenta para el comienzo de la inyección. El fin de la inyección ocurre cuando la velocidad disminuye hacia 0. Por lo tanto: • La sincronización del combustible del motor es una función del inicio de la inyección • La cantidad de combustible es una función de: - La duración de la inyección - La presión (hidráulica) de la activación de la inyección.

HEUI Manual - Bombas

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