Libro Del Estudiante 2007 Instituto

INSTITUTO GECOLSA CONSTRUCCION

MODULO 1 TREN DE POTENCIA

Nombre: Identificación:

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Generalidades del Curso

En este módulo estudiaremos los componentes y las operaciones básicas de los sistemas del tren de fuerza usados en las máquinas de Caterpillar Inc. Se incluyen los componentes básicos, embragues, transmisiones manuales y servotransmisiones. También veremos las funciones de los componentes básicos y su relación con la operación de los sistemas del tren de fuerza.


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Unidad 1 - Tren de Fuerza: Generalidades del Curso

Tren de Fuerza

Unidad 1: Contenido

Contenido UNIDAD 1: TREN DE FUERZA Lección 1: Introducción al tren de fuerza Lección 2: Componentes básicos del tren de fuerza Lección 3: Sistemas de mando del tren de fuerza UNIDAD 2: ACOPLAMIENTOS Lección 1: Embrague del volante Lección 2: Componentes básicos del tren de fuerza UNIDAD 3: TRANSMISIONES Lección 1: Transmisión manual Lección 2: Servotransmisión Lección 3: Controles para las servotransmisiones

© 2000 Caterpillar Inc. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Descripción del Curso Descripción 1. Curso del tren de fuerza I 2. Número del curso ___________ 3. Requisitos: Ninguno 4. Cuatro horas de clase y seis horas de prácticas de taller por semana. 5. Crédito: tres horas semestrales Métodos de presentación 1. Clase y explicación 2. Demostraciones 3. Soporte de los ejercicios y hojas de trabajo de las prácticas de taller Evaluación sugerida para calificar los logros del estudiante 1. Exámenes de las unidades ______% 2. Hojas de trabajo de las prácticas de taller ______% 3. Examen final ______% 4. Participación en clase y en las prácticas de taller _______%


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Unidad 1: Descripción del Curso

Tren de Fuerza

Objetivos

Al terminar este curso el estudiante sabrá cómo funcionan el tren de fuerza básico, sus componentes y sistemas. Usando las herramientas especiales y las publicaciones de referencia, el estudiante estará en capacidad de desarmar y armar los convertidores de par, divisores de par, embragues, transmisiones manuales y servotransmisiones.


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Unidad 1: Objetivos

Tren de Fuerza

Herramientas Las prácticas de taller y los ejercicios para este curso requieren las herramientas individuales de la siguiente lista. La lista corresponde a las herramientas de una estación de trabajo. Pueden usarse otras herramientas, si el instructor lo considera conveniente. 1P0510 1P0511 1P0520 1P0531 1P1862 1P1863 1P1864 1P2321 1P2322 2P8312 5P4758 5P9736 4C3652 4C6136 4C6137 4C6142 4C6143 4C6399 4C6402 6V2156 8B7548 8B7551 8B7556 8B7560 8H0684 8S2328 9S9154 FT2343 FT0833 FT0834 FT0947 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Grupo impulsor Plancha Grupo impulsor Manivela Pinzas Pinzas Pinzas Extractor Extractor Pinzas Pinzas Soporte de eslabón (3) Compresor de resorte Soporte de levantamiento Soporte de levantamiento Instalador de espaciador- Brg Instalador de pistón de embrague Compresor de resorte Compresor de resorte Soporte de eslabón (2) Extractor Extractor de cojinete Adaptador (2) Plancha de paso Llave de trinquete Grupo indicador de esfera Plancha de paso Cubierta de Plexiglás Abrazadera (2) Inyector de prueba de embrague Abrazadera (2) 6 de 1842

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Unidad 1: Herramientas

Tren de Fuerza

Materiales de Referencia La siguiente lista de materiales de referencia debe pedirse antes de iniciar el curso. Pueden usarse otros materiales de referencia, si el instructor lo considera conveniente. Manuales de desarmado y armado Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 970F Tren de fuerza del Tractor de Cadenas D6R Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 924F con portaherramientas integrado IT24F Tren de fuerza de las Cargadoras Retroexcavadoras 416B, 426B, 428B, 436B y 438B Tren de fuerza del Cargador de Ruedas de la Serie II

SENR6627-01 SENR8357 SENR6726 SENR5803-01 SENR5918-01

Varios Introducción a los cojinetes Introducción a los sellos y empaquetaduras El libro de los engranajes


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SEBV0507 SEBV0511 SEBV0533

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Materiales de Referencia

Tren de Fuerza

Unidad 1: Tren de Fuerza I

UNIDAD 1 Tren de Fuerza I

Introducción En esta unidad haremos una introducción al tren de fuerza, comenzando con la explicación de cómo funciona. Esta unidad también cubre los componentes básicos y los sistemas de mando del tren de fuerza. Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de identificar los cojinetes antifricción, engranajes, sellos y empaquetaduras más usados y explicar cómo funciona el tren de fuerza.


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Lección 1: Operación del Tren de Fuerza

Lección 1: Operación del Tren de Fuerza

Fig. 1.1.1 Tren de Fuerza

Introducción En esta lección estudiaremos la operación del tren de fuerza, los tipos de tren de fuerza y sus componentes. También veremos el flujo de potencia a través del tren de fuerza. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de explicar la operación básica del tren de fuerza. Materiales de referencia Cuaderno de notas del estudiante El libro de engranajes SEBV0533


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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.2 Rueda hidráulica

Operación del tren de fuerza El tren de fuerza es un grupo de componentes que trabajan juntos para transferir energía desde la fuente donde se produce la energía al punto donde se requiere realizar un trabajo. Esta operación puede compararse con la que realiza un tren de carga. El tren de carga es un conjunto de componentes formado por la locomotora y los vagones. La función es llevar la carga desde donde se produce hasta el sitio donde se necesita. El término tren de fuerza no es nuevo y se ha usado desde hace mucho tiempo para describir los componentes que transfieren energía de un lugar a otro. Por ejemplo, en los molinos hidráulicos (figura 1.1.2) usados durante el tiempo de la Colonia, el término tren de fuerza se refería a la maquinaria que transportaba energía desde la rueda hidráulica hasta el sitio de trabajo o de la molienda de harina, los telares o los aserraderos.

PRO P OS ITO DEL TR EN DE F UER ZA 1. C onec tar y d escon ect ar la p oten cia d el m ot or 2. M odific ar la velocid ad y e l p ar 3. Pro veer u n m e dio p ara m arch a en re troc eso 4. R egular la d istr ibuc ió n de po tenc ia a las rued as

Fig. 1.1.3 Funciones del tren de fuerza

Funciones del tren de fuerza En una máquina industrial moderna típica, el tren de fuerza transfiere potencia del volante del motor a las ruedas o cadenas que impulsan la máquina. Sin embargo, el tren de fuerza no solamente transfiere potencia. Si un motor está acoplado directamente a las ruedas de impulso del vehículo, el vehículo se desplazará constantemente a la velocidad del motor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

El tren de fuerza provee un medio para desconectar y controlar la potencia del motor. Las funciones básicas del tren de fuerza son: • Conectar y desconectar la potencia del motor a la(s) rueda(s) de mando • Modificar la velocidad y el par • Proveer un medio para marcha en retroceso • Regular la distribución de potencia a las ruedas de mando (para permitir que el vehículo gire)

Potencia =

Trabajo Tiem po

Fig. 1.1.4 Ecuación de potencia

Principios del tren de fuerza Potencia es un término usado para describir la relación entre trabajo y tiempo. La potencia se define como la velocidad a la que se realiza el trabajo o la transferencia de energía. En otras palabras, la potencia mide la rapidez con que se hace el trabajo. La potencia es igual al trabajo realizado dividido por el tiempo que toma en hacerlo, o P=W/t.


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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Trabajo = F uerza x D istancia

Fig. 1.1.5 Trabajo y fuerza

Trabajo y fuerza El trabajo es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la distancia que el objeto recorre. La fuerza es una medida de la potencia de empuje que un objeto ejerce sobre otro. De acuerdo con las leyes de movimiento del físico Isaac Newton, cuando se mueve un objeto, el trabajo es igual a la fuerza multiplicada por la distancia, o W = F x d.

Potencia =

F uerza x D istancia Tiem po

Fig. 1.1.6 Potencia

Potencia Si sustituimos la definición de trabajo en la fórmula de la potencia, se demuestra que la potencia es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la velocidad que el objeto recorre, o P = F x d/t


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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

PALANC A PALAN CA PAR

OB JE TO

PAR O B JE TO PU NTO D E APO YO

P UNTO D E AP OY O

Fig. 1.1.7 Par

Par El par es un esfuerzo de torsión aplicado a un objeto que tiende a hacer que el objeto gire alrededor de su eje axial de rotación. El par es igual a la magnitud de la fuerza aplicada multiplicada por la distancia entre el eje de rotación del objeto y el punto donde se aplica la fuerza. Así como una fuerza aplicada a un objeto tiende a cambiar la velocidad del movimiento lineal del objeto, un par aplicado a un objeto tiende a cambiar la velocidad de movimiento de rotación del objeto. La cantidad de par disponible de una fuente de potencia es proporcional a la distancia desde el centro a la cual se aplica el par. En la figura 1.1.7, la palanca tiene más par cuando el punto de apoyo esta más cerca del objeto de la aplicación de la fuerza (diagrama de la derecha). Sin embargo, la palanca deber girarse aún más para obtener este par. Tipos de trenes de fuerza Los trenes de fuerza usados en la mayoría de las máquinas de construcción actuales pueden clasificarse en uno de los siguientes tres tipos básicos: - Mecánicos - Hidrostáticos - Eléctricos


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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

MAND O FINAL

M OTOR

C ON VE RTIDO R DE PAR

TRANSM ISION

D IFER EN CIAL

MAND O FINAL

Fig. 1.1.8 Tren de fuerza mecánico

En un tren de fuerza mecánico, la potencia del motor se transfiere a través de un acoplamiento (embrague o convertidor de par) a la transmisión. De la transmisión, la potencia se transfiere al diferencial, al mando final y a las ruedas o cadenas.

COM PO NE NT ES D EL TRE N D E FUE RZ A M E CA NIC O

• M oto r • A cop lam ient o • T ran sm isión • D ifer enc ial • M an do final • M eca nism o de tr acción

Fig. 1.1.9 Componentes del tren de fuerza mecánico

Componentes del tren de fuerza mecánico Los siguientes son los principales componentes del tren de fuerza mecánico típico: Motor: Suministra la potencia para operar el vehículo y el dispositivo de acoplamiento Acoplamiento: Conecta la potencia del motor al tren de fuerza. Los acoplamientos del embrague del volante pueden desconectar la potencia del motor del tren de fuerza. Esto permite que el motor funcione cuando la máquina no está en movimiento. Los convertidores de par y los divisores de par suministran siempre un acoplamiento hidráulico para conectar el motor al tren de fuerza. La conexión puede ser directa si la máquina tiene un embrague de traba. Transmisión: Controla la velocidad de salida, la dirección y el par de fuerza suministrado al tren de fuerza. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Diferencial: Transmite la potencia al mando final y a las ruedas, para permitir que cada rueda gire a diferente velocidad. Mando final: Conecta la potencia a las ruedas o cadenas. Mecanismo de tracción: Impulsa la máquina a través de las ruedas o cadenas.

Fig. 1.1.10 Compactador 826G Caterpillar con los componentes de tren de fuerza mecánico

Fig. 1.1.11 Tractor D11R Caterpillar con los componentes de tren de fuerza mecánico

Las máquinas mostradas en las figuras 1.1.10 y 1.1.11 están equipadas con tren de fuerza mecánico.


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Unidad 1 Lección 1

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M OTOR

BOM BA HID R AU LIC A

Tren de Fuerza I

M OTO R HIDR AU LIC O

T RA NS M IS ION O DIFER EN CIAL

M AN DO FINAL

C O NEX ION H IDR AU LIC A

M OTO R H IDR AUL ICO

M A ND O F IN AL

M OTOR HIDRAUL ICO

M A N DO FIN AL

B O M BA HIDRAUL ICA

M OTO R

Fig. 1.1.12

Mandos hidrostáticos Como su nombre lo indica, los mandos hidrostáticos usan fluido para transmitir la potencia del motor al mando final de la máquina. La potencia del motor se transfiere a una bomba hidráulica. La bomba hidráulica suministra el flujo de aceite a un motor de mando. El motor de mando transfiere la potencia a la transmisión o directamente al mando final. CO M PON EN TE S DE L TR E N DE FU ER ZA H IDR O STA T ICO • M oto r • B om b a(s) h idr áulica (s) • M oto r(es) h idrá ulico( s) • T ran sm is ión ( si tien e) • Difer encial (si t iene ) • M and o final • M ecan is m o de tra cció n

Fig. 1.1.13 Componentes del tren de fuerza hidrostático

Componentes del tren de fuerza hidrostático Los siguientes son los componentes principales de un tren de fuerza hidrostático típico: Motor: Suministra la potencia necesaria para accionar el vehículo y la(s) bomba(s) hidráulica(s). Bomba(s): Produce(n) el flujo de fluido para accionar el(los) motor(es) de mando. Motor(es): Suministra(n) la potencia a la transmisión o al mando final. Transmisión (si está equipado): Controla la velocidad de salida, la dirección y el par de fuerza entregados al tren de fuerza. Diferencial (si está equipado): Transmite la potencia al mando final y a las ruedas, para permitir que cada rueda gire a diferente velocidad. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Mando final: Conecta la potencia a las ruedas o cadenas. Mecanismo de tracción: Impulsa el equipo a través de las ruedas o cadenas.

Fig. 1.1.14 Cargador de Cadenas 953C Caterpillar con los componentes de tren de fuerza hidrostático

Fig. 1.1.15 Cargador de ruedas pequeño Caterpillar con los componentes de tren de fuerza hidrostático

Las máquinas mostradas en las figuras 1.1.14 y 1.1.15 están equipadas con tren de fuerza hidrostático.


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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

En el mando eléctrico, se usa electricidad para transmitir la potencia del motor al mando final de la máquina. La potencia del motor se transfiere a un generador CA. La electricidad del generador CA se usa para accionar los motores del mando final.

Fig. 1.1.16 Componentes del mando eléctrico CC

M a ndo Eléctrico C C • M otor • Generador C A • Rectificador • Excitador de cam po • M otores CC • M and o final • M ecanis m o de tracción Fig. 1.1.17 Componentes del mando eléctrico CC

Componentes del mando eléctrico CC Motor: Suministra la potencia necesaria para operar el vehículo. Generador CA: Convierte la potencia mecánica del motor en electricidad. Rectificador: Convierte la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Excitador de campo: Controla la velocidad de los motores eléctricos. Motores CC: Suministran la potencia al mando final. Mando final: Conecta la potencia a las ruedas. Mecanismo de tracción: Impulsa el equipo a través de las ruedas.


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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.18 Componentes del mando eléctrico CA

M a ndo Eléctrico C A • M otor • Gen erado r CA • Rectificador • Inversor CC a C A variab le • M ot ores CA • M ando final • M ecanism o d e tra cción Fig. 1.1.19 Componentes del mando eléctrico CA

Componentes del mando eléctrico CA Motor: Suministra la potencia necesaria para operar el vehículo. Generador CA: Convierte la energía mecánica del motor en electricidad. Rectificador: Convierte la CA en CC. Inversor de CC a CA variable: Controla la velocidad de los motores. Motores CA: Suministra la potencia al mando final. Mando final: Conecta la potencia a las ruedas. Mecanismo de tracción: Impulsa el equipo a través de las ruedas.


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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.20 Ubicación típica del mando eléctrico CA

Los mandos eléctricos se usan en algunos camiones de minería de la competencia. La mayoría de los camiones de minería de la competencia tienen un mando eléctrico CC; sin embargo, los camiones grandes de minería actuales tienen un mando eléctrico CA. Caterpillar no fabrica máquinas con mando eléctrico. Los camiones de minería con mandos mecánicos han demostrado que tienen un rendimiento mayor del tren de fuerza y una mayor velocidad de operación en pendientes fuertes. Los camiones de minería de la competencia también cuentan con frenado dinámico, en vez de frenos de discos enfriados por aceite. Debido a que Caterpillar no fabrica equipos con mandos eléctricos, no se hablará más de estos mandos en el resto del curso.


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Tren de Fuerza I

Mandos de transferencia de potencia Mientras las funciones de todos los trenes de fuerza son básicamente los mismos, se han desarrollado diferentes métodos para realizar estas funciones. Los mandos principales para transmitir potencia en una máquina se pueden clasificar en los siguientes tipos: - De engranajes - De cadena - De fricción - Hidráulicos

Fig. 1.1.21 Engranajes

Mando de engranajes Por definición, un engranaje es una rueda o cilindro dentado que se usa para transmitir movimiento reciprocante o de rotación de una pieza a otra de la máquina. Los engranajes son los elementos más usados en los trenes de fuerza modernos. Esto se debe a que los engranajes son los medios más eficientes y económicos de transferir la potencia del motor a las ruedas de mando de una máquina. Al variar el tamaño y el número de engranajes, también es posible modificar la potencia producida por un motor para ajustarse al trabajo que está realizando.


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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.22 Rotación en sentidos opuestos

Rotación en sentidos opuestos Los dientes de un engranaje actúan como palancas múltiples que transfieren el par del volante del motor a otros engranajes del tren de fuerza. Cuando se usan sólo dos engranajes, los contraejes giran en sentidos opuestos (figura 1.1.22).

Fig. 1.1.23 Engranaje loco

Engranaje loco Dos engranajes acoplados reciben el nombre de juego o conjunto de engranajes. Un tercer engranaje llamado engranaje loco (figura1.1.23) se usa algunas veces con el engranaje impulsor y con el engranaje impulsado. El engranaje loco cambia el sentido del engranaje impulsado de forma que éste gira en el mismo sentido que el engranaje impulsor.


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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.24 Tren de engranajes

Tren de engranajes Tres o más engranajes conectados reciben el nombre de tren de engranajes (figura 1.1.24).

Fig. 1.1.25 Engranaje de piñón

Engranaje de piñón Cuando un engranaje es significativamente más pequeño que el otro, el engranaje más pequeño recibe el nombre de piñón (figura 1.1.25).


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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.26 Estrías del engranaje

Estrías del engranaje Los engranajes están montados generalmente en ejes. La fuerza se transmite hacia y desde los engranajes por medio de ejes, por tanto, los engranajes deben estar muy bien asegurados a los ejes. Se usan diferentes métodos para sujetar los engranajes a los ejes. Las ranuras, conocidas como estrías, se pueden mecanizar sobre la superficie del eje y en la maza del engranaje. Cuando el engranaje se conecta en el eje, las estrías sostienen el engranaje de forma que gire en el eje sin patinar. Algunas veces las estrías se diseñan de forma que el engranaje pueda deslizarse lateralmente en el eje. Esta característica se usa frecuentemente en las transmisiones.

Fig. 1.1.27 Chavetas de engranajes

Chavetas de engranajes Las chavetas son otro método usado para evitar el deslizamiento de los engranajes sobre los ejes. En una disposición sencilla de chaveta, se hace una ranura única o cuñero en el eje y otra en la maza del engranaje. La chaveta es un trozo de metal cuadrado que al insertarse traba al engranaje y al eje juntos. Una variación de chaveta más elaborada es la chaveta semicircular conocida como chaveta Wooddruff, por el nombre de su inventor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

V E N TA J A D E V E LO C ID A D o u na V E N TA J A DE PAR

Fig. 1.1.28 Ventaja mecánica de los engranajes

Ventaja mecánica de los engranajes Los engranajes se usan frecuentemente para proveer una ventaja de velocidad o una ventaja de par en la maquinaria. Los engranajes no pueden proveer una ventaja de potencia. La potencia real de una máquina está determinada por la capacidad del motor. Sin embargo, al usar engranajes de tamaños diferentes, permiten que la potencia y la velocidad del motor se usen más eficientemente en la operación de la máquina en condiciones de carga variable. Cuando los engranajes se usan para aumentar el par, se reduce la velocidad de salida. Cuando la velocidad de salida se aumenta por medio de engranajes, se reduce el par.

Fig. 1.1.29 Relación de engranajes 2:1

Relación de engranajes 2:1 La velocidad de rotación de los ejes impulsados por engranajes depende del número de dientes de cada engranaje. Cuando un engranaje de piñón con 24 dientes impulsa otro de 48 dientes, el engranaje impulsor gira 2 veces más rápido que el engranaje impulsado. La relación de los engranajes es de 2:1 (figura 1.1.29). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.1.30 Relación de engranajes 1:2

Relación de engranajes 1:2 Si el flujo de potencia se invierte, de manera que el engranaje más grande impulse el engranaje más pequeño, la relación de los engranajes también se invierte 1:2 (fig. 1.1.30). Si se usa un tren con varios engranajes, la relación de la velocidad del engranaje impulsor al engranaje impulsado puede variar dentro de límites amplios.

Fig. 1.1.31 Relación de engranajes locos

Relación de engranajes locos Cuando se usa un engranaje loco para cambiar el sentido de rotación, no se cambia la relación de los engranajes (fig.1.1.31). El engranaje loco puede tener cualquier número de dientes. Por tanto, si se usa un engranaje loco pequeño de 12 dientes entre dos engranajes de 48 dientes cada uno, la relación sigue siendo 1:1. El resultado es el mismo si el engranaje loco tuviera 48 dientes.


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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.32 Engranajes de dientes externos e internos

Engranajes de dientes externos e internos Un engranaje con dientes alrededor de su circunferencia externa se denomina engranaje de dientes externos. Un engranaje con dientes alrededor del diámetro interno se denomina engranaje interno.

Fig. 1.1.33 Ancho de cara del engranaje

Ancho de cara del engranaje El ancho del engranaje a través del diente se denomina ancho de cara. A mayor ancho de cara del engranaje, mayor el área de contacto y se podrá transmitir mayor potencia.


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Tren de Fuerza I

C U R V A IN V O L U T A

Fig. 1.1.34 Curva involuta

Curva involuta Para que un tren de fuerza opere adecuadamente, todos los engranajes del tren de engranajes deben tener dientes compatibles unos con otros en tamaño y forma. Los lados de los dientes del engranaje no son rectos. Los dientes se diseñan con un perfil para obtener la máxima transferencia de potencia del engranaje cuando opera con otros engranajes. Los lados de cada diente siguen la forma de lo que se conoce como curva involuta (fig.1.1.34). La forma de la curva del diente del engranaje provee un contacto de rodadura que se opone al movimiento deslizante del otro diente en conexión. A N G U LO D E P R E S IO N

Fig. 1.1.35 Angulo de presión

Angulo de presión Los dientes de los engranajes poseen un perfil, de modo que cuando los dientes entran en contacto se produce un ángulo de presión específico que permite un contacto suave y de máxima profundidad (figura 1.1.35).


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Fig. 1.1.36 Espacio libre entre los dientes del engranaje

Espacio libre entre los dientes del engranaje Es importante un contacto suave entre los dientes del engranaje para lograr una operación adecuada. Si los engranajes hacen un contacto entre dientes muy apretado, los dientes se pegan y producen una fricción excesiva y una pérdida de potencia. Si el contacto es demasiado suelto, los engranajes producirán ruido y serán ineficientes. Para permitir la lubricación y el contacto suave en una operación eficiente, se requiere un pequeño espacio libre entre los dientes (fig.1.1.36). El espacio libre permite un ligero movimiento hacia atrás de los engranajes, denominado contrajuego. Un contrajuego excesivo es generalmente una indicación de desgaste de los dientes del engranaje o de los cojinetes que soportan los engranajes. Un contrajuego excesivo puede ocasionar la rotura de los dientes del engranaje o que los dientes se salten bajo carga. Durante las operaciones de servicio del equipo es necesario medir y ajustar el contrajuego a las especificaciones correctas usando los calces diseñados para este propósito.

VEN TAJAS DEL M ANDO DE ENGR ANA JES •

S e evita el pat ina do

•

Pu ed e m an ejar ca rga s m uy alta s

Fig. 1.1.37 Ventajas del mando de engranajes

Ventajas del mando de engranajes Las ventajas de los mandos de engranajes son que no patinan y, además, pueden manejar cargas muy altas. Sin embargo, son más pesados que otros tipos de mandos y la distancia entre los ejes de entrada y de salida depende del diámetro de los engranajes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.38 Mando de engranajes de un eje

Mando de engranajes de un eje El eje de la figura 1.1.38 es un ejemplo de mando de engranajes. En esta aplicación particular los engranajes están en capacidad de manejar cargas de par muy altas en el mando final.

Fig. 1.1.39 Mando de cadenas

Mando de cadenas Un mando de cadenas es una variación de un mando de engranajes y también se usa para transmitir potencia de un eje de rotación a otro. Los engranajes, usualmente llamados ruedas motrices, no están en contacto, pero están conectados por una cadena de eslabones. Los eslabones de la cadena entran en contacto con los dientes de las ruedas motrices de tal forma que la rueda motriz impulsada mantiene una relación de velocidad constante con la rueda motriz impulsora. Los mandos de cadenas funcionan según los mismos principios de un mando de engranajes. Al igual que los mandos de engranajes, los mandos de cadenas prácticamente eliminan el patinado. Las ruedas motrices conectadas al mismo lado de la cadena giran en el mismo sentido. Las ruedas motrices conectadas en diferentes lados de la cadena se mueven en sentidos opuestos. Para evitar el desgaste excesivo, las rudas motrices de los mandos de cadenas de rodillos deben tener 10 o más dientes. Si una cadena tiene un número par de espacios entre eslabones, entonces, las ruedas motrices deben tener un número impar de dientes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.1.40 Componentes de la cadena de rodillos

Componentes de la cadena de rodillos Las cadenas de rodillos son las más usadas en la maquinaria pesada. Estas cadenas suministran un medio eficaz de transportar cargas pesadas a bajas velocidades entre ejes que están lejos uno de otro. La cadena de rodillos consta de eslabones de rodillos alternos y de eslabones de pasador. Los eslabones de rodillos tienen dos planchas laterales de eslabón de rodillo, dos bujes y dos rodillos. Los eslabones de pasador constan de dos planchas de eslabón de pasador y dos pasadores. Las planchas laterales de la cadena de rodillos determinan el paso de la cadena.

Fig. 1.1.41 Tensión de la cadena

Tensión de la cadena Al igual que en los engranajes, las ruedas motrices de la cadena están generalmente montadas en ejes con estrías y chavetas. El lado suelto de la cadena debe estar en la parte inferior, siempre que sea posible. En mandos de cadena largos, se usa generalmente una rueda loca o rueda motriz en el lado suelto para mantener la tensión correcta entre la rueda motriz impulsora y la rueda motriz impulsada. Las cadenas tienden a estirarse con el uso, de modo que la tensión de la cadena debe ajustarse algunas veces (fig.1.1.41). El ajuste puede realizarse moviendo una de los ruedas motrices principales o ajustando la rueda loca, si tiene. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

VENTA JAS D E LO S M ANDO S D E CADEN A •

P oco o n ing ún p atinaj e

•

R ela tiva m en te eco nóm icos

•

P ued en m ant ener u na re lación fija en tre ejes

•

R esisten tes a l c alo r, la su cie da d y la in tem p erie

•

M ás p oten cia que lo s m an do s de co rrea

Fig. 1.1.42 Ventajas de los mandos de cadena

Ventajas de los mandos de cadena Las ventajas de los mandos de cadena son: - Poco o ningún patinaje - Relativamente económicos - Pueden mantener una relación fija entre los ejes de rotación - Resistentes al calor, la suciedad y la intemperie - Pueden transmitir mayor potencia que los mandos de correas Desventajas de los mandos de cadena Se debe tener cuidado de que las ruedas motrices de cadena y los ejes estén en línea para asegurar una tensión correcta de la cadena y, por tanto, máximo tiempo de servicio. Los mandos de cadena deben lubricarse regularmente para disminuir el desgaste, protegerlos contra la corrosión y evitar que los pasadores de los eslabones o los bujes de los rodillos se deformen o se dañen.


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Fig. 1.1.43 Mando de cadena del tractor de cadenas

Mando de cadena Las máquinas grandes usan diferentes mandos de cadena. El tractor de la figura 1.1.43 usa un tipo especial de cadena (oruga) para impulsar la máquina. Una rueda motriz impulsa la cadena.

Fig. 1.1.44 Mando de cadena de un minicargador

Mando de cadena de un minicargador En equipos pequeños, como el minicargador mostrado en la figura 1.1.44, la cadena transmite la fuerza al mando final y a las ruedas de mando. Un motor hidráulico impulsa la cadena mediante una rueda motriz, como se muestra en la figura 1.1.39.


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Fig. 1.1.45 Fricción entre la rueda y el terreno

Mando de fricción La fricción se produce cuando las superficies de dos objetos rozan entre sí. La fricción se puede usar para transmitir movimiento y fuerza de un objeto a otro. La cantidad de fricción depende de la superficie de los materiales, la fuerza con la cual los objetos se tocan y la temperatura de las superficies. A diferencia de los mandos de engranajes y de cadenas, los mandos de fricción permiten cierto patinaje entre sus componentes. Este patinaje es útil cuando se desea una mayor transferencia gradual de potencia. En donde generalmente se usa el mando de fricción es en la rueda. La fricción entre una rueda impulsada y el terreno mueve la rueda y la máquina en el mismo sentido en que gira la rueda (figura 1.1.45).


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Fig. 1.1.46 Fricción entre dos ruedas

Fricción entre dos ruedas Usando la fricción se puede transmitir fuerza si se coloca una rueda impulsada en contacto con la superficie circular de una segunda rueda (figura.1.1.46). La segunda rueda girará en sentido opuesto. Las ruedas usadas para transmitir fuerza de este modo se conocen como engranajes de fricción, aunque estas ruedas no tienen dientes. La velocidad y el par de los mandos de rueda de fricción dependen del tamaño de cada rueda. Los principios de par y velocidad explicados anteriormente para los engranajes se aplican también para los mandos de ruedas de fricción. Cuando una rueda pequeña impulsa una rueda grande, se obtiene menor velocidad y mayor par. Cuando una rueda grande impulsa una rueda pequeña, se obtiene menor par y mayor velocidad.


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Fig. 1.1.47 Mando de disco o de embrague (disco de fricción)

Mando de disco o de embrague Otro mando de fricción común es el disco o embrague. Los embragues se usan para hacer que dos componentes giren juntos. Cuando se conecta el embrague, los discos y las planchas se mantienen juntos mediante resortes o mediante presión hidráulica. La fricción hace que los discos y las planchas giren juntos. En un embrague del volante, se montan dos discos en un eje. Un disco se conecta al motor y el otro, generalmente, al tren de fuerza en la transmisión. Cuando los discos no están en contacto, el disco conectado al motor gira libremente (figura 1.1.47, diagrama superior), mientras que el disco conectado al tren de fuerza no se afecta. Cuando los discos se ponen en contacto, la rotación del motor se transfiere por fricción al disco del tren de fuerza, lo que hace que los discos giren en el mismo sentido (figura 1.1.47, diagrama inferior). La velocidad y el par de cada disco de fricción son los mismos. Los embragues se usan en transmisiones planetarias para cambiar la relación de velocidad entre el eje de entrada y el eje de salida. Los embragues también se usan en los convertidores de par junto con los embragues de traba para suministrar una conexión directa entre el eje de entrada y el eje de salida.


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Fig. 1.1.48 Mando de correa

Mando de correa Las correas se utilizan, generalmente, para transferir fuerza de una rueda a otra. En un mando de correa (figura 1.1.48), las ruedas se denominan poleas. A diferencia de los mandos de ruedas por contacto de fricción directa, las poleas giran en el mismo sentido. Las correas también transfieren la fuerza más eficientemente que las ruedas de fricción debido al mayor contacto de la superficie de la polea. La velocidad y el par de los mandos de correa dependen del tamaño de la polea. El mismo principio de velocidad y par explicado anteriormente para los mandos de engranaje y ruedas de fricción se aplica también a los mandos de correa. Cuando una polea pequeña impulsa una polea grande se obtiene menor velocidad y mayor par. Cuando una polea grande impulsa una polea pequeña se obtiene menor par y mayor velocidad.


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VEN TAJAS DE LO S M AND O S D E FRICC ION •

Se pu ede d ise ñar p atin aje in ten cion al en la m áq uina

•

Pued e usa rse u na am plia gam a de m a teria les

Fig. 1.1.49 Ventajas de los mandos de fricción

Ventajas de los mandos de fricción Las ventajas de los mandos de fricción (fig. 1.1.49) incluyen la capacidad de proveer el patinaje necesario a la máquina y de poder usar una amplia gama de materiales. El área de contacto sobre el mando debe ser mínimo de 180 grados. Los mandos de fricción son costosos y un patinaje excesivo puede acelerar el desgaste y hacer que fallen prematuramente.

Fig. 1.1.50 Mando de correa

Mando de correa Los mandos de correa del tractor Challenger mostrado en la figura 1.1.50 usan fricción para transferir potencia del mando final al terreno.


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Fig. 1.1.51 Mando de disco

Mando de disco Los discos de embrague y las planchas mostrados en la figura 1.1.51 usan fricción para conectar el conjunto del embrague, el cual transfiere la potencia a la transmisión.

Fig. 1.1.52 Mando hidráulico - rueda hidráulica

Mando hidráulico Los mandos hidráulicos se han usado desde el inicio del desarrollo de la maquinaria. Una de las formas básicas de mando hidráulico es la rueda hidráulica (figura 1.1.52). Muchos de los molinos y fábricas de tiempos de la colonia en Norte América se impulsaban mediante ruedas hidráulicas. Los mandos hidráulicos se usan ahora en algunos de los equipos más modernos y sofisticados, como son los mandos hidrostáticos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.1.53 Bomba hidráulica

Fig. 1.1.54 Motor

Bomba hidráulica y motor En una máquina, el mando hidráulico del tren de fuerza convierte la potencia mecánica del motor en potencia hidráulica, y luego convierte esta potencia hidráulica otra vez en potencia mecánica para mover la máquina. Esta conversión de potencia se hace usando un sistema hidrostático o hidrodinámico. El sistema hidrostático es un sistema hidráulico cerrado en el que se usa fluido a presión alta y velocidad baja para transmitir potencia. Una bomba hidráulica impulsada por motor (figura 1.1.53) suministra el flujo de aceite al motor (figura 11.1.54), que impulsa la máquina.


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Fig. 1.1.55 Acoplamiento hidráulico

Acoplamiento hidráulico La hidrodinámica usa presión baja de aceite a velocidad alta para transmitir potencia mediante el uso de un acoplamiento hidráulico. Un acoplamiento hidráulico (figura 1.1.55) consta de un impulsor (o bomba) y una turbina. El impulsor (accionado por el motor) envía el aceite a presión dentro de la turbina, la cual transfiere la potencia a la transmisión.

Fig. 1.1.56 Los líquidos no tienen forma propia

Los líquidos no tienen forma propia Los dos principios de hidráulica que se requieren para entender un sistema de mando hidrostático son: - Los líquidos no tienen forma propia y, por tanto, toman la forma del recipiente que los contenga (figura 1.1.56).


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Fig. 1.1.57 La Ley de Pascal

Ley de Pascal - Los líquidos son incompresibles. La Ley de Pascal de los fluidos establece: "El cambio de presión aplicado a un fluido contenido en un recipiente cerrado se transmite sin reducirse a cada punto del fluido y a las paredes que lo contienen" (figura 1.1.57).

V E N T AJA M E C A N IC A 1 00 lb s 50 lbs

5 0 lb/p ulg 2 x 2 p ulg. 2 = 1 00 lbs .

6 pulg.

50 lb/pu l 2 2 p ulg. 2

12 pu lg. 1 pu lg. 2

F lujo 50 lb /pulg 2 x 1 pu lg. 2 = 5 0 lb/p u lg 2

Fig. 1.1.58 Ventaja mecánica

Ventaja mecánica En la práctica, estos principios permiten que el aceite de un sistema hidráulico fluya en cualquier sentido y en conductos de cualquier tamaño o forma. Cuando la presión se aplica al fluido, en vez de comprimirlo, lo empuja a través de los conductos del dispositivo que lo contiene. La presión aplicada se transmite en todas las direcciones para producir trabajo.


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Por ejemplo, si dos cilindros iguales se conectan mediante un tubo y se llenan parcialmente de aceite, el comprimir el fluido de un cilindro hará que el fluido suba una cantidad correspondiente e igual en el cilindro conectado. Este es el principio de operación básico usado en hidráulica. Pongamos dos cilindros iguales con una pulgada cuadrada de área y dos pistones del mismo tamaño en cada cilindro. Si se aplica una fuerza de una libra al pistón de un cilindro, se aplicará una fuerza de una libra a través de todo el líquido. Entonces, habrá una fuerza igual de una libra en el segundo cilindro. Ahora, pongamos un primer cilindro con un área de una pulgada cuadrada y un segundo cilindro con un área de dos pulgadas cuadradas y apliquemos otra vez una fuerza de una libra al primer cilindro. Dado que el segundo cilindro tiene un área de dos pulgadas cuadradas, ahora habrá una fuerza de dos libras en el segundo pistón. Esto se llama ventaja mecánica (figura 1.1.58). La fuerza ejercida por un pistón se puede determinar multiplicando el área del pistón por la presión.

VE NTAJAS DE LO S M AND O S HID RAU LICO S •

M u y poca s p iezas en m ov im ie nto

•

M en or d esg aste

•

Gam as de v eloc ida d inf initas

Fig. 1.1.59 Ventajas del mando hidráulico

Ventajas del mando hidráulico En un sistema de mando hidrostático se usa un número de pistones para transmitir la potencia. Un grupo de pistones de la bomba envía la potencia a otro grupo de pistones del motor. En un mando hidráulico de motor de bomba, la velocidad de flujo de aceite determina la velocidad. El par depende de la presión del aceite. La dirección del flujo de aceite controla la dirección del flujo de potencia. Las ventajas de un sistema de mando hidráulico incluyen usar menos piezas, menor desgaste y tener gamas de velocidad infinitas. Los sistemas de mando hidráulico son susceptibles a escapes y a problemas relacionados con la temperatura.


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Lección 2: Componentes Básicos del Tren de Fuerza

Lección 2: Componentes Básicos del Tren de Fuerza

Fig. 1.2.1 Componentes básicos del tren de fuerza

Introducción En esta lección veremos los componentes básicos del tren de fuerza, incluidos los cojinetes, los sellos y los engranajes. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar su conocimiento de los componentes básicos del tren de fuerza, incluidos los cojinetes, los sellos y los engranajes, seleccionando la respuestas correctas en el examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante


Introducción a los cojinetes

SEBV0507

Introducción a los sellos y juntas

SEBV0511

El libro de los engranajes

SEBV0533

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Fig. 1.2.2 Cojinetes

Cojinetes Un cojinete (figura 1.2.2) es un dispositivo mecánico que disminuye la fricción de una máquina en la que una pieza en movimiento ejerce fuerza sobre otra.

F R I C C IO N

Fig. 1.2.3 Fricción

Fricción Cuando los objetos se mueven uno contra otro se produce un grado de resistencia entre las superficies en contacto. Esta resistencia se conoce mejor como fricción (figura 1.2.3). Si bien la fricción es útil para transmitir el movimiento de un objeto a otro, la fricción también es una fuerza que actúa contra el movimiento. La fricción genera calor y produce desgaste de las superficies en contacto. En la maquinaria, cuando no se controla la fricción, produce daño rápido de las piezas y rotura de los equipos.


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Fig. 1.2.4 Cojinetes en ejes

Cojinetes en ejes Generalmente, los cojinetes sostienen una pieza en movimiento. El cojinete debe permitir que la pieza se mueva en un sentido, por ejemplo rotación, e impedir que se mueva en cualquier otro sentido, por ejemplo lateralmente. Los cojinetes generalmente se encuentran en los soportes rígidos de los ejes en rotación (figura 1.2.4) en donde se produce la mayor fricción.

FUN CIO NES DE LO S C OJINETES •

Red uce n la fricció n, el c alo r y el desg ast e

•

Sop orta n el p eso est átic o de los ejes y de la m aq uin aria

•

Sop orta n car gas ra diales y d e em p uje

•

Perm iten to lera ncia s m u y estre cha s

•

Fáciles de r eem p laza r y m en os cos toso s qu e los eje s

Fig. 1.2.5 Funciones de los cojinetes

Funciones de los cojinetes Los cojinetes se inventaron hace mucho tiempo. Cuando se inventó la rueda, estaba montada sobre un eje y la superficie de contacto entre la rueda y el eje era un cojinete. Los primeros cojinetes tenían superficies de madera o de cuero lubricadas con grasa, por ejemplo, grasa animal. Los cojinetes modernos se diseñan generalmente de dos tipos: de fricción y de antifricción. Ningún cojinete está completamente libre de fricción, pero ambos tipos de cojinetes son eficientes en la tarea de reducir la fricción. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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En la maquinaria, la lubricación y los cojinetes son los métodos más usados para reducir la fricción, el calor y el desgaste. El aceite suministra lubricación y enfriamiento pero no provee sostén. Los cojinetes son particularmente útiles porque también soportan el peso estático y las cargas dinámicas de los ejes de mando giratorios, de los engranajes, de las bielas, etc. Por ejemplo, los cojinetes de las ruedas soportan el peso total de una máquina pesada. Los cojinetes de los muñones del cigüeñal dan soporte al eje de las fuerzas producidas por las bielas. Las principales funciones de los cojinetes de una máquina son: - Disminuir la fricción, el calor y el desgaste - Soportar el peso estático de los ejes y la máquina - Soportar las cargas radiales y de empuje producidas por los ejes giratorios - Permitir tolerancias de ajuste mínimas para evitar el "juego" de los ejes de rotación - Son más fáciles de reemplazar y menos costosos que los ejes.

Fig. 1.2.6 Cargas radiales y de empuje en los cojinetes

Cargas radiales y de empuje en los cojinetes A medida que los ejes de los engranajes funcionan en la máquina, se producen diversas cargas que los cojinetes deben soportar. Primero, está la carga estática del peso del eje y los engranajes montados sobre él (figura1.2.6, diagrama superior). La dirección de la carga está en línea con el eje (o axial). Esta se denomina carga radial. Segundo, cuando el eje gira, tiende a moverse hacia la izquierda o hacia la derecha a lo largo de la línea central del eje (figura 1.2.6, diagrama inferior). Esta carga se denomina carga de empuje. Los cojinetes absorben las cargas radiales y de empuje para impedir el movimiento de los ejes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Aunque en los equipos modernos se usan muchos tipos de cojinetes, los cojinetes se clasifican en dos tipos principales: compactos (de fricción) y antifricción.

Fig. 1.2.7 Cojinetes compactos

Cojinetes compactos Los cojinetes compactos (figura 1.2.7) se clasifican como cojinetes de manguito o bujes, y cojinetes divididos. Los cojinetes compactos también se conocen como cojinetes de fricción.

Fig. 1.2.8 Eje soportado por aceite (teoría compacta)

En un cojinete compacto, el eje gira en la superficie del cojinete. El eje y el cojinete están separados por una delgada capa de aceite lubricante. Cuando el eje gira a la velocidad de operación, queda generalmente soportado por la delgada capa de aceite y no por el cojinete en sí. A medida que aumenta la velocidad de giro, la película de aceite aumenta de grosor, el aumento de la fricción disminuye en proporción directa a la velocidad. En velocidades bajas la película de aceite es más delgada si no cambian otros factores. En velocidades extremadamente bajas, la película se puede romper y las dos piezas entran en contacto. Por esto, la fricción es alta cuando se inicia el movimiento de una máquina y el cojinete puede fallar si se producen altas tensiones durante el arranque. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.2.9 Cojinete de manguito

Cojinete de manguito Los tipos más sencillos de cojinetes compactos son los cojinetes de manguito de una pieza, también llamados bujes. Los cojinetes de manguito se usan en ruedas y otros ejes en rotación desde hace mucho tiempo. Los cojinetes de manguito o muñón son más sencillos en su fabricación que los cojinetes antifricción, pero más complejos en su teoría de operación. La figura 1.2.9 muestra un tipo de cojinete de manguito y un eje de levas. En el bloque del motor, el eje de levas se apoya en los muñones mediante los cojinetes de manguito.


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El eje soportado por el cojinete se denomina muñón y la parte externa se denomina manguito. Si el muñón y el manguito son de acero, las superficies del cojinete, aun si están bien lubricadas, se pueden agarrotar o producir esquirlas de metal debido al contacto. Por esto, los manguitos de la mayoría de los cojinetes están revestidas con latón, bronce o metal antifricción. Los cojinetes de manguito de bronce se usan ampliamente en las bombas de aceite y en los motores eléctricos. Los cojinetes compactos son piezas de metal revestidos con material más blando que el de los ejes en los que giran, de modo que los cojinetes se desgastarán antes que el eje. Es más fácil y mucho menos costoso reemplazar un cojinete desgastado que tener que reemplazar el eje o el conjunto que descansa sobre el cojinete. En general, los cojinetes de manguito se lubrican con presión a través de un orificio en el muñón o desde la ranura que contiene el cojinete. A menudo el manguito tiene ranuras que sirven para distribuir el aceite uniformemente sobre la superficie del cojinete.

Fig. 1.2.10 Cojinete dividido

Cojinete dividido El segundo tipo de cojinete compacto es el cojinete dividido (fig.1.2.10). Los cojinetes divididos son probablemente los más usados en los motores para automóvil. Los cojinetes de bancada son un tipo de cojinetes divididos atornillados a las varillas del pistón. Estos cojinetes se pueden reemplazar si se desgastan excesivamente. Los cojinetes divididos, además de tener orificios para el aceite, a menudo tienen ranuras que permiten que el aceite fluya libremente alrededor de la cara del cojinete. Los cojinetes divididos también pueden tener pestañas de traba que se ajustan en las muescas de la tapa del cojinete. Estas pestañas evitan que el cojinete patine horizontalmente sobre el eje. Aunque se describen como cojinetes compactos, generalmente los cojinetes divididos constan de dos capas de metal. El material de la cara del cojinete generalmente es una aleación de aluminio, por ser más blando que el acero y buen conductor de calor. El aluminio blando permite que las partículas extrañas que entren en el aceite se incrusten en la cara del cojinete, y se evita así que se raye el cigüeñal, que es mucho más costoso. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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VENTAJAS DE LO S C OJINETES C OM PACTO S • E conó m icos • M an ejan altas carg as ra diales

Fig. 1.2.11 Ventajas de los cojinetes compactos

Ventajas de los cojinetes compactos - Bajo costo - Manejo de altas cargas radiales


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Fig. 1.2.12 Cojinetes antifricción

Cojinetes antifricción En los cojinetes antifricción se usa la acción de rodadura para reducir la fricción y obtener una fricción inicial más baja que en los cojinetes compactos. Los diseños de los cojinetes antifricción (figura 1.2.12) incluyen los cojinetes de bolas, de rodillos y de agujas.

Fig. 1.2.13 Componentes de los cojinetes antifricción

El conjunto de los cojinetes antifricción (figura 1.2.13) consta generalmente de los siguientes componentes: Cubeta interior o cono: Es un anillo de acero endurecido con un canal rectificado o ranura para que sostenga el movimiento de las bolas o los rodillos. La cubeta interior generalmente está sujeta al eje giratorio que soporta el cojinete. Cubeta exterior: Parecida a la cubeta interior, es un anillo de acero endurecido con un canal o ranura que sostiene el movimiento de las bolas o los rodillos. La cubeta exterior generalmente es un componente separado, montado de forma que permanezca fijo.


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Bolas o rodillos: Entre las cubetas están los verdaderos elementos que permiten reducir la fricción. Estos pueden ser bolas de acero endurecidas, rodillos rectos o cónicos, o rodillos delgados llamados agujas. Las bolas o rodillos giran libremente entre las cubetas exterior e interior. Jaula: La jaula está ubicada entre las cubetas exterior e interior y se usa para mantener el espacio libre correcto entre las bolas o rodillos.

Fig. 1.2.14 Area de contacto del cojinete

Los cojinetes antifricción reducen la fricción al proveer tanto acción de rodadura como un área reducida de contacto (Figura 1.2.14). Las bolas tienen contacto en un punto con las cubetas que las soportan y permiten una operación a alta velocidad. Una delgada capa de aceite separa los componentes. Los rodillos rectos tienen una línea de contacto. La línea provee mayor contacto de superficie lo que da mayor soporte a cargas radiales.

Fig. 1.2.15 Cojinetes de rodillos cónicos

Cojinetes de rodillos cónicos Los rodillos cónicos funcionan de igual forma que los rodillos rectos. Los rodillos y las superficies de las cubetas están ahusados en ángulo hacia la línea central del eje que los soportan. El ángulo da resistencia a las cargas de empuje. Los cojinetes cónicos (figura 1.2.15) se usan a menudo en los dos extremos del eje y trabajan juntos para contrarrestar las cargas de empuje en ambos sentidos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.2.16 Cojinetes de agujas

Cojinetes de agujas Los cojinetes de agujas (figura 1.2.16) funcionan igual que los cojinetes de rodillos rectos y permiten también una línea de contacto. Debido a los diámetros pequeños de las agujas, estos cojinetes se pueden usar en aplicaciones donde hay disponible un espacio mínimo.

Fig. 1.2.17 Cojinetes de agujas con jaula

Cojinetes de agujas con jaula Las agujas tienen la más alta capacidad de carga en el mismo espacio radial de los otros cojinetes, pero su aplicación se limita a diámetros interiores menores de 254 mm (10 pulgadas).


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VENTA JAS D E LOS CO JINETES AN TIF RICCIO N •

E vit an el de sga ste de l eje

•

M en or pé rdid a de p oten cia

•

P erm ite n velo cid ade s a lta s

Fig. 1.2.18 Ventajas de los cojinetes antifricción

Cojinetes antifricción Las ventajas de los cojinetes antifricción son: - Evitan el desgaste del eje - Disminuyen las pérdidas de potencia - Permiten velocidades más altas

Fig. 1.2.19 Falla del sello

Sellos y empaquetaduras Para una operación suave con un mínimo desgaste, la mayoría de los engranajes y cojinetes requieren lubricación constante. Desde hace mucho tiempo los ingenieros han ideado diferentes medios para mantener la lubricación alrededor de las piezas en movimiento y evitar que entren el agua, el polvo y la suciedad. Dadas las condiciones típicas de operación de la maquinaria de construcción, la eficacia de los sellos es particularmente importante. El daño del sello (figura 1.2.19) puede ocasionar roturas de la máquina y, como consecuencia, pérdida de tiempo y de dinero. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.2.20 Tipos de sellos

Tipos de sellos Un sello se define como un trozo de material o un método para evitar o disminuir el flujo de fluido o aire entre dos superficies. Las superficies de sello pueden ser fijas o tener movimiento entre ellas. Algunas funciones de los sellos son: - Evitar fugas del lubricante - Impedir que entren la suciedad y otros cuerpos extraños - Mantener separados fluidos como el agua y el aceite - Mantener su flexibilidad para permitir el movimiento entre las partes sin que se presenten fugas - Sellar superficies rugosas - Desgastarse más rápido que las piezas más costosas en que se usan Los sellos (figura 1.2.20) se pueden clasificar en dos tipos básicos: sellos estáticos y sellos dinámicos. Los sellos estáticos se usan cuando no hay movimiento entre las dos superficies selladas. Los sellos dinámicos se usan cuando hay movimiento entre las superficies selladas. Los sellos estáticos incluyen los sellos anulares, las empaquetaduras y el material líquido de la empaquetadura. Los sellos dinámicos incluyen los sellos anulares, los sellos de labio, los sellos Duo-Cone y las empaquetaduras de anillo.


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Fig. 1.2.21 Empaquetaduras

Empaquetaduras Las empaquetaduras son unos de los sellos más usados para sellar pequeños espacios entre piezas fijas de la máquina. Se fabrican de materiales que evitan el paso de aire, gas o líquido entre las superficies fijas. Algunas partes donde se usan las empaquetaduras son entre la culata y el bloque, y entre el bloque y el colector de aceite. Las superficies deben estar limpias, lisas, secas y sin rayas. La presión de los herrajes para unir las superficies produce una parte importante de la acción de sello de las empaquetaduras. Se deben apretar los herrajes al par específico para evitar fugas.

Fig. 1.2.22 Sello anular

Sello anular El sello anular (figura 1.2.22) es un anillo circular blando de caucho natural, caucho sintético o plástico. Durante la operación, el sello generalmente se comprime entre las dos superficies de las piezas y las sella. El sello se puede usar como sello estático de manera similar a una empaquetadura. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.2.23 Anillo de retención

Los anillos de retención (figura 1.2.23) se usan en aplicaciones de sellado de presión extremadamente alta por encima de 800 lb/pul2 (5.500 kPa), algunas veces en combinación con los sellos anulares para evitar la extrusión del sello anular en el espacio libre entre las superficies selladas. Los anillos de retención de presión generalmente se fabrican de plástico y aumentan la vida útil del sello anular. Aunque la mayoría de los sellos anulares tienen una sección circular, hay sellos con otras formas que se emplean en aplicaciones específicas. Asegúrese de que todas las superficies donde se instalan los sellos estén libres de suciedad y de polvo. Revise el sello en busca de suciedad, cortes y rayas. No se deben torcer o estirar los sellos anulares durante su instalación. Cuando quite un sello anular use herramientas que no dañen la superficie de la pieza.

Fig. 1.2.24 Sellos de labio internos

Sellos de labio Los sellos de labio son unos de los más importantes sellos dinámicos usados en la maquinaria de construcción. Los sellos de labio resisten la operación en todo tipo de condiciones severas, así como alta temperatura o el contacto con lubricantes o fluidos hidráulicos. También resisten el movimiento entre las dos piezas selladas. Los sellos de labio son relativamente fáciles de quitar para el reemplazo. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Los dos tipos más comunes de sellos de labio son los radiales y los sellos contra suciedad. Los sellos de labio contra suciedad se usan como "raspadores" en los cilindros hidráulicos. Los sellos de labio radial se usan para evitar fugas en los ejes de rotación y se fabrican de diferentes formas y tamaños de acuerdo con las aplicaciones específicas. Los sellos de labio interno tienen el labio de sello en su diámetro interno. Algunos de los sellos de labio interno más comunes se muestran en la figura 1.2.24.

Fig. 1.2.25 Sellos de labio externo

Sellos de labio radial externo Los sellos de labio radial externo (figura 1.2.25) tienen el sello de labio en su diámetro exterior. E LE M E NTO SE LL AN TE TALO N P UN TA

S EC CION DE FL EX ION L ABIO BOR DE C ONTACTO EJ E S UP ER FIC IE DE AJU STE RANU RA RES OR TE DE LIGA AR EA D E U NIO N

JAULA EL CAS CO EX TE RIOR DEL S EL LO SE US A CO M O PR O TEC CION Y PARA L A IN STALAC ION

Fig. 1.2.26 Resorte de liga

Resorte de liga Los sellos de labio radial se sostienen contra la superficie del eje que sellan mediante la presión del fluido y un resorte de liga (figura 1.2.26). El resorte de liga suministra una fuerza adicional cuando la presión del fluido es baja. El sello realmente funciona sobre una delgada película de aceite entre el labio del sello y el eje. Esto permite la lubricación del labio del sello sin permitir fugas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Algunas veces, se usan cilindros delgados de metal denominados manguitos de desgaste del eje junto con los sellos de labio para suministrar una superficie suave de reemplazo al sello y evitar tener que remplazar los ejes costosos o que requieren un alto grado de rectificado. Los manguitos se encuentran a menudo en empaquetaduras universales y cigüeñales grandes. Asegúrese de que la superficie donde se usan los sellos de labio estén limpias y libres de rayas o muescas. No se deben usar sellos de labio si el labio está deformado. Los sellos de labio se deben quitar usando una herramienta especial.

Fig. 1.2.27 Componentes del sello Duo-Cone

Sello Duo-Cone Los sellos Duo-Cone se diseñan para evitar la entrada de suciedad y el escape de lubricante. Debido a las condiciones severas donde se usan, los sellos Duo-Cone deben ser resistentes a la corrosión para que duren un largo tiempo con un mínimo de mantenimiento. Deben ser resistentes a las fuerzas del eje, juego axial y cargas de choque. El sello Duo-Cone contiene dos anillos, generalmente de caucho, montados sobre dos anillos de retención de metal que poseen ranuras.


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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.28 Sello Duo-Cone

Durante la operación, el caucho o los anillos tóricos sostienen juntos los anillos de metal para formar un sello. Los anillos toricos también proporcionan amortiguación para los anillos de metal y mantienen las caras de sello en línea cuando el eje se mueve durante la operación de la máquina. Las superficies lisas de los anillos de metal permiten junto con el aceite, el sellado del eje. Los sellos Duo-Cone deben mantenerse en operación para que hagan el sellado metal a metal. Si la máquina se para por mucho tiempo, los sellos pueden presentar fugas. Esto no significa que el sello se deba reemplazar. Use las guías de operación para determinar la falla de los sellos Duo-Cone. En el servicio a los sellos Duo-Cone se deben quitar de los nuevos anillos Duo-Cone todo rastro de películas protectoras o de aceite. Use solvente y asegúrese de que todas las superficies estén secas. Antes de armar, se deben limpiar las caras del sello y aplicar cuidadosamente una capa de aceite en la cara de sello de metal usando un paño suave untado con aceite de baja viscosidad. No se debe poner aceite en el anillo de caucho. Al instalar el sello use la herramienta adecuada para dar la fuerza correcta de aplicación. Los anillos del sello Duo-Cone siempre se deben mantener en pares.


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Engranajes Puesto que la función de un engranaje se hace a través de los dientes, los engranajes generalmente se clasifican de acuerdo con la forma del diente. En el desarrollo de la maquinaria, se han diseñado muchos patrones de engranajes de acuerdo con cada tarea específica. Para una operación correcta, los engranajes en contacto deben tener dientes del mismo tamaño y diseño. También, al menos un par de dientes deben estar conectados en todo momento, aunque los patrones de diente para la mayoría de los engranajes permiten que más de un par de dientes estén en contacto continuo. Los siguientes son los engranajes más comunes que se encuentran en las máquinas industriales modernas.

Fig. 1.2.29 Engranajes de dientes rectos

Engranajes de dientes rectos Los dientes de los engranajes de dientes rectos se rectifican rectos y paralelos al eje de rotación del engranaje. Los engranajes de dientes rectos son propensos a producir vibración. Estos engranajes también tienden a hacer ruido durante la operación y se usan generalmente en aplicaciones de velocidad baja. Los engranajes de dientes rectos se usan generalmente en transmisiones, debido a que los dientes rectos permiten a los engranajes deslizarse fácilmente hacia adentro y hacia afuera en la conexión, para facilitar el cambio de velocidad.


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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.30 Engranajes helicoidales

Engranajes helicoidales Los engranajes helicoidales tienen dientes que no están paralelos al eje sobre el que están montados, sino que están en espiral alrededor del eje, en forma de hélice. Los engranajes helicoidales se usan para cargas pesadas debido a que los dientes se conectan en ángulo agudo, en lugar del ángulo de 90 grados con que se conectan los dientes rectos. El contacto de los engranajes empieza y rueda hacia abajo en el borde de salida, para permitir una transferencia de fuerza más suave que en los engranajes de dientes rectos. Esto también permite una operación silenciosa y la posibilidad de manejar mayor fuerza de empuje. Los engranajes helicoidales también duran más que los engranajes de dientes rectos. Una desventaja de los engranajes helicoidales sencillos es que producen fuerzas laterales que tienden a empujar los engranajes a lo largo de los ejes. Esto produce una carga adicional sobre los cojinetes del eje.


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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.31 Engranajes helicoidales dobles

Engranajes helicoidales dobles El empuje producido por los engranajes helicoidales se puede compensar mediante el uso de engranajes helicoidales dobles o engranajes de espina de pescado. Los engranajes helicoidales dobles tienen dientes en forma de V, la mitad compuesta por un diente helicoidal derecho y la otra mitad por un diente helicoidal izquierdo. El empuje producido por un lado se contrarresta por el empuje del otro lado. Generalmente, hay un pequeño canal entre las dos hileras de dientes. Esto permite un alineamiento más fácil y evita que el aceite quede atrapado en el vértice de la V. Los engranajes helicoidales dobles tienen las mismas ventajas de los engranajes helicoidales, pero son más costosos. Se usan en turbinas grandes y en generadores.


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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.32 Engranajes cónicos simples

Engranajes cónicos simples Los engranajes cónicos permiten que el flujo de potencia en un tren de engranajes gire en curva. Los dientes del engranaje son rectos y en línea con el eje, pero biselados en ángulo con respecto a la axial horizontal del eje. Los dientes del engranaje cónico son ahusados en el espesor y en la altura. El engranaje de impulsión más pequeño se denomina piñón, mientras el engranaje impulsado más grande se llama corona. Los engranajes cónicos simples se usan en aplicaciones donde la velocidad es baja y no hay fuerzas de impacto altas. Por ejemplo, los controles de ruedas manuales usan generalmente engranajes cónicos simples.

Fig. 1.2.33 Engranajes cónicos helicoidales

Engranajes cónicos helicoidales Los engranajes cónicos helicoidales se diseñan para aplicaciones donde se requiere mayor potencia que la que pueden proveer los engranajes cónicos simples. Los dientes del engranaje helicoidal están oblicuos sobre las caras angulares de los engranajes. Los dientes se traslapan considerablemente de tal forma que pueden soportar cargas más altas. Los engranajes cónicos helicoidales reducen la velocidad y aumentan la potencia. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 2

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.34 Engranajes hipoidales

Engranajes hipoidales Los engranajes hipoidales son una modificación de los engranajes cónicos helicoidales y se usan cuando los ejes son perpendiculares pero no se intersecan. El piñón pequeño está debajo del centro de la corona impulsada. El uso más común del engranaje hipoidal es en la conexión del eje de mando con el eje posterior de los vehículos. El engrane helicoidal que se utiliza para transmitir la rotación entre ejes no paralelos se denomina con frecuencia, en forma incorrecta, conexión en espiral.

Fig. 1.2.35 Engranajes de tornillo sinfín

Engranaje de tornillo sinfín Otra modificación de la conexión helicoidal se logra mediante el tornillo sinfín. Un tornillo sin fin es un cilindro largo y delgado que tiene uno o más dientes helicoidales continuos en contacto con un engranaje helicoidal. Los engranajes de tornillo sinfín difieren del engranaje helicoidal en que los dientes del tornillo se deslizan a través de los dientes de la rueda impulsada, en vez de ejercer una presión de rodadura directa. Los engranajes de tornillo sinfín se usan principalmente para transmitir la rotación de un eje a otro en ángulo de 90 grados con una gran reducción de velocidad. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 2

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.36 Aplicación del engranaje de tornillo sinfín

Aplicación del engranaje de tornillo sinfín La figura 1.2.36 es un ejemplo de aplicación de un engranaje de tornillo sinfín.

Fig. 1.2.37 Conjunto de engranaje de piñón y cremallera

Conjunto de engranaje de piñón y cremallera Los engranajes de piñón y cremallera se pueden usar para convertir un movimiento en línea recta en un movimiento de rotación, o un movimiento de rotación en un movimiento en línea recta, dependiendo de si la cremallera o el piñón son el elemento impulsado. Los dientes de la cremallera son rectos, mientras los del piñón son curvos. Los usos comunes del conjunto de engranaje piñón y cremallera se encuentran en los sistemas de dirección de vehículos o en la prensa de árbol.


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Unidad 1 Lección 2

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.38 Conjunto de engranajes de piñón y cremallera

Fig. 1.2.39 Conjunto de engranajes de piñón y cremallera

Las figuras 1.2.38 1.2.39 muestran ejemplos de aplicaciones que usan conjuntos de engranajes de piñón y cremallera.

Fig. 1.2.40 Corona y engranajes planetarios

Corona (dientes internos) Las coronas se usan en los conjuntos de engranajes planetarios. El conjunto de engranajes planetarios incluye una corona con dientes internos que se acoplan con los dientes de los engranajes planetarios más pequeños. Los engranajes planetarios se acoplan con un engranaje central. La operación del conjunto de engranajes planetarios se explica en la lección 3. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Lección 3: Sistemas de Mando del Tren de Fuerza

Lección 3: Sistemas de Mando del Tren de Fuerza M A NDO S DEL TREN DE FU ERZA •

•

M A ND OS D E E NGR AN AJ ES -

Pla net ario

-

C ontra eje

-

C oron a y piñ ón

M A ND OS H ID RA ULI CO S -

A copla m iento h id ráulico

-

Hidro stát ico

Fig. 1.3.1 Componentes del tren de fuerza básico

Introducción En esta lección estudiaremos los tipos de mandos de engranajes y de mandos hidráulicos usados en el tren de fuerza. Los mandos de engranajes que se usan comúnmente en el tren de fuerza incluyen los engranajes planetarios, los engranajes de contraeje y los engranajes de corona y piñón. Los mandos hidráulicos que se usan comúnmente en el tren de fuerza incluyen el acoplamiento hidráulico y el mando hidrostático. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar que tiene conocimiento de los mandos de engranaje, como son los engranajes planetarios, los engranajes de contraeje y los engranajes de corona y piñón, así como de los mandos hidráulicos usados en los trenes de fuerza, mediante la selección de las respuestas correctas en el examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 970F (SENR6627-01) págs. 87-96 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 3

1-3-2

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.2 Conjunto de engranajes planetarios

Mandos de engranajes Los conjuntos de engranajes planetarios se usan en las transmisiones, los divisores de par y los mandos finales. Los conjuntos de engranajes planetarios se denominan así por su funcionamiento similar al de un sistema solar. La figura 1.3.2 ilustra los componentes de un conjunto de engranajes planetarios. Los engranajes planetarios (1) se conocen también como piñones o engranajes locos. El engranaje central (4) también se denomina engranaje solar. Alrededor del engranaje central (4) giran dos o más engranajes planetarios (1) en contacto continuo con el engranaje central. Los engranajes planetarios se montan en un dispositivo portador (2) y giran sobre sus ejes mientras giran alrededor del engranaje central. Los engranajes planetarios también están en contacto continuo con los dientes internos de una corona más grande (3) que rodea el conjunto planetario. Con los conjuntos de engranajes planetarios se logran diferentes relaciones de engranajes, que impulsan y sostienen los tres miembros del sistema. Cuando un miembro se impulsa y otro se mantiene fijo, el tercer miembro es el que entrega la potencia de salida. Por ejemplo, si el engranaje central se impulsa y la corona se mantiene fija, los engranajes más pequeños del dispositivo portador irán alrededor de la corona en el mismo sentido que el engranaje central. El portador girará a una velocidad menor en una relación de engranajes baja. Si el portaplanetarios se impulsa y la corona se mantiene fija, los engranajes planetarios pequeños del portador irán alrededor de la corona y obligarán al engranaje central a girar en el mismo sentido. El engranaje central girará a una velocidad más alta. Si se mantiene fijo el portaplanetarios y se impulsa el engranaje central, los engranajes planetarios del portador giran en el sentido opuesto al engranaje central y obligan a la corona a girar en sentido contrario. Para alcanzar una gama infinita de par de salida y de relaciones de velocidad impulsada, se usan muchas variantes del sistema planetario.


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Unidad 1 Lección 3

1-3-3

Tren de Fuerza I

VEN TAJAS DEL CO NJU NTO DE ENG RAN AJES PLAN ETARIOS •

Con jun to p equ eño co n diseñ o com p acto con algun as v aria cion es

•

M á s d ien tes en c onta cto p ara t rans fere ncia de po tenc ia m á s s ua ve

•

La car ga d e los en gra naje s está eq uilibr ad a

•

Sele cció n inf inita de relación de e ngra na jes

Fig. 1.3.3 Ventajas del conjunto de engranajes planetarios

Ventajas del conjunto de engranajes planetarios Las ventajas del conjunto de engranajes planetarios incluye un diseño compacto con muchas variaciones en un conjunto pequeño. Más dientes están en contacto para una suave transmisión de potencia, y la carga de los engranajes está equilibrada. El conjunto de engranajes planetarios también suministra un número infinito de selecciones de relaciones de engranaje. Sin embargo, los engranajes planetarios son más pesados y costosos que otros sistemas de mando.


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Unidad 1 Lección 3

1-3-4

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.4 Transmisión planetaria

Fig. 1.3.5 Mando final planetario

Transmisión planetaria y mando final planetario La transmisión planetaria de la figura 1.3.4 y el mando final planetario de la figura 1.3.5 son dos ejemplos de conjuntos de engranajes planetarios que se emplean en los trenes de fuerza.


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Unidad 1 Lección 3

1-3-5

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.6 Conjunto de engranajes de contraeje

Los engranajes de contraeje se usan principalmente en las transmisiones manuales y servotransmisiones. Los conjuntos de engranajes de contraeje (figura 1.3.6) permiten cambiar un conjunto de engranajes sin alterar las otras relaciones de engranajes. Los engranajes se montan sobre ejes paralelos. La dirección de la fuerza no se puede cambiar, a menos que un engranaje loco esté equipado al conjunto de engranajes de contraeje. Un engranaje en un eje impulsa a otro engranaje sobre un segundo eje. Un conjunto de engranajes de contraeje se puede equipar con varios engranajes y ejes para lograr velocidades diferentes.


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Unidad 1 Lección 3

1-3-6

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.7 Transmisión de contraeje

Transmisión de contraeje Las ventajas del conjunto de engranajes de contraeje incluyen menor número de piezas y menor peso. Un conjunto de engranajes de contraeje generalmente es menos costoso que un conjunto de engranajes planetarios.

Fig. 1.3.8 Mando final de contraeje (engranaje principal)

Mando final de contraeje (engranaje principal) La transmisión de contraeje de la figura 1.3.7 y el engranaje principal de mando final de la figura 1.3.8 son dos ejemplos de un conjunto de engranajes de contraeje usados en el tren de fuerza.


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Unidad 1 Lección 3

1-3-7

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.9 Conjunto de engranajes de corona y piñón

Conjunto de engranajes de corona y piñón El conjunto de engranajes de corona y piñón (figura 1.3.9) consta de una corona y un engranaje de piñón. Los ejes de los engranajes están en ángulo recto entre sí. El conjunto de engranajes de corona y piñón se usa para cambiar el sentido del flujo de potencia. El engranaje piñón impulsa la corona. Cada engranaje está ahusado para permitir un contacto correcto de los dientes. El conjunto de corona y piñón permite que el flujo de potencia gire en curva.


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Unidad 1 Lección 3

1-3-8

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.10 Conjunto de engranajes cónicos de corona y piñón de un tractor de cadenas

Fig. 1.3.11 Conjunto de engranajes cónicos de corona y piñón en máquinas de ruedas

Conjunto de engranajes cónicos de corona y piñón en máquinas de ruedas Los engranajes cónicos de corona y piñón están en un conjunto acoplado. El conjunto de engranaje de corona de la figura 1.3.10 se usa en los tractores de cadenas, para transmitir la potencia desde la transmisión hasta el mando final. El conjunto de corona de la figura 1.3.11 se usa en los equipos de ruedas para transmitir la potencia desde la transmisión hasta el diferencial. Observe que la corona de los equipos de ruedas es parte del conjunto del diferencial.


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Unidad 1 Lección 3

1-3-9

M OTOR

BOM BA HID R AU LIC A

Tren de Fuerza I

M OTO R HIDR AU LIC O

TR AN SM IS ION O D IF ERE NC IAL

M AN DO FINAL

C O NEX ION H IDR AU LIC A

M OTO R

M OTO R H IDR AUL ICO

M A ND O F IN AL

M OTOR HIDRAUL ICO

M A N DO FIN AL

B O M BA HIDRAUL ICA

Fig. 1.3.12 Sistema de mando hidrostático básico

Mandos hidráulicos Los mandos hidráulicos son otro método de transferir potencia del motor al terreno. En reemplazo de los engranajes, el fluido transmite la potencia del motor a la transmisión o a los motores de los mandos hidráulicos. Las dos clases de mandos hidráulicos son el mando hidrostático y el de acoplamiento hidráulico. El sistema de mando hidrostático básico consta de una bomba hidráulica, las tuberías y el (los) motor(es). El acoplamiento hidráulico o rodete/turbina suministra la conexión hidráulica entre el motor y la transmisión. El acoplamiento hidráulico desempeña las mismas tareas que el embrague mecánico, pero para transferir la potencia, se usa fluido de aceite hidráulico en vez de discos de fricción. En un sistema de mando hidrostático (figura 1.3.12) la tubería une la bomba y el motor en un circuito hidráulico cerrado. La bomba es la parte central del mando hidrostático. La bomba convierte la energía mecánica en energía hidráulica. Las tuberías llevan el fluido a alta presión de la bomba al motor y retornan el fluido a baja presión del motor a la bomba. El motor convierte la energía hidráulica en trabajo mecánico. El motor se conecta a la pieza del equipo que desarrolla el trabajo mecánico de impulsión del equipo. Dependiendo del equipo, estos pueden ser los mandos finales de las ruedas, el diferencial o la transmisión. Los mandos hidrostáticos ofrecen una gama infinita de velocidades y proveen un medio relativamente simple de transferir la potencia al terreno (para impulsar la máquina).


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Unidad 1 Lección 3

1-3-10

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.13 Cargador de Ruedas 902

Fig. 1.3.14 Segadora trilladora LEXION

El Cargador de Ruedas 902 que se muestra en la figura 1.3.13 y la Segadora Trilladora LEXION de la figura 1.3.14 son ejemplos de equipos con sistemas de mando hidrostáticos.


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Unidad 1 Lección 3

1-3-11

Tren de Fuerza I


Acoplamiento hidráulico En un acoplamiento hidráulico o mando impulsor de turbina (figura 1.3.15), el rodete y la turbina se sitúan muy cerca uno del otro en una caja cerrada llena de aceite. El rodete es el elemento impulsor, mientras que la turbina es el elemento impulsado. La fuerza del motor gira el rodete. El rodete actúa como una bomba para impulsar el fluido hacia la turbina. El fluido en remolino empuja los álabes en la turbina y hace que está gire. La turbina está conectada a la salida de la potencia. El rodete tiene la forma de un tazón y está lleno de aceite. Debido al giro, el rodete produce una fuerza centrífuga que hace que el aceite se desborde sobre el borde externo del tazón. La turbina, que también tiene forma de tazón, está sobre el rodete de tal forma que el fluido del rodete fluye dentro de la turbina. La fuerza de impacto del fluido transmite el par del rodete a la turbina. Los principios de funcionamiento de la transmisión del par a través de mandos hidráulicos se denominan "hidrodinámicos". La hidrodinámica es la dinámica de los fluidos incompresibles en movimiento. Los fluidos de un mando hidrodinámico permiten transmitir el par con menor impacto que en un engranaje mecánico o mando de cadena. La transferencia de potencia, más gradual, pone menos tensión en la tubería de mando para obtener una mayor vida útil del equipo.


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Unidad 1 Lección 3

1-3-12

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.16 Tractor de cadenas

Tractor de cadenas Los acoplamientos hidráulicos, como los convertidores de par, operan según los mismos principios hidrodinámicos. Los convertidores de par se pueden encontrar en muchos equipos con servotransmisiones (figura 1.3.16).


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Unidad 3: Transmisiones

UNIDAD 3 Transmisiones

Introducción En esta unidad estudiaremos las transmisiones manuales y las servotransmisiones. En la lección 1 se estudiarán las transmisiones manuales, accionadas por el operador mediante el uso de palancas, ejes y cables. En la lección 2 veremos las servotransmisiones, accionadas automáticamente mediante embragues hidráulicos y controles hidráulicos o electrónicos. En la lección 3 estudiaremos las válvulas y los controles de las transmisiones. Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de identificar las transmisiones manuales, las servotransmisiones y los diferentes tipos de controles manuales e hidráulicos, y explicar el funcionamiento de cada una.


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Lección 1: Transmisiones Manuales

Lección 1: Transmisiones Manuales

Fig. 3.1.1 Transmisión manual

Introducción Esta lección explica la operación de la transmisión manual, incluidas la transmisión de engranajes deslizantes, la transmisión de collares deslizantes y la transmisión de conexión sincronizada. Teoría de operación La transmisión provee los mandos de avance y de retroceso, las gamas de velocidad y las fuerzas de empuje. La transmisión controla la dirección, la velocidad y la fuerza de movimiento de la máquina. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar su conocimiento de los componentes básicos y de la operación de las transmisiones manuales, mediante la selección de las repuestas correctas del examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante Tren de fuerza de las Cargadoras Retroexcavadoras 416B, 426B, 428B, 436B y 438 (SENR5803-01) pág. 65-100 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

3-1-3

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.2 Tren de engranajes

Una transmisión manual usa engranajes y ejes (figura 3.1.2) para obtener diferentes relaciones de engranajes. Un "tren de engranaje" es una serie de engranajes conectados. El tren de engranajes transmite y adapta la potencia del motor a las ruedas de mando o a las cadenas de la máquina. Consulte la unidad 1 para un repaso adicional de engranajes, relación de engranajes y tren de engranajes. La velocidad del eje de salida, comparada con la velocidad del eje de entrada, varía en cada cambio de velocidad. Esto permite que el operador cambie el par al mando final. En velocidades bajas, aumenta el par y disminuye la velocidad de viaje. En velocidades altas, aumenta la velocidad de viaje y disminuye el par.

VE NTAJ A DE VELOC ID AD o VEN TAJ A DE P AR

Fig. 3.1.3 Reducción de velocidad y aumento de velocidad

Reducción de velocidad y aumento de velocidad La reducción de velocidad tiene lugar cuando un engranaje pequeño impulsa un engranaje más grande para aumentar la fuerza de giro o par (figura 3.1.3, parte inferior). La reducción de velocidad se usa en las velocidades bajas de la transmisión. Existe una relación de velocidad normal o alta cuando un engranaje más grande impulsa a un engranaje más pequeño. La velocidad del engranaje de salida aumenta, pero el par disminuye (figura 3.1.3, parte superior). Las transmisiones manuales generalmente usan engranajes rectos o engranajes helicoidales. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

3-1-4

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.4 Cojinetes de la transmisión

Cojinetes y lubricación Los cojinetes, los ejes, los engranajes y otras piezas en movimiento de la transmisión manual se lubrican por salpicadura de aceite. A medida que los engranajes giran, estos lanzan con fuerza el aceite alrededor y dentro de la caja de la transmisión. Los cojinetes se usan para disminuir la fricción entre las superficies de las piezas en rotación de la transmisión (figura 3.1.4). Las transmisiones manuales típicas usan tres tipos básicos de cojinetes: de bolas, de rodillos y de agujas. Los cojinetes se lubrican por salpicadura de aceite durante el giro de los engranajes de la transmisión. Consulte la unidad 1 y haga un repaso adicional de los cojinetes.

5 2

4

3

1

Fig. 3.1.5 Componentes básicos de la transmisión manual

Componentes básicos de la transmisión manual La figura 3.1.5 muestra los componentes principales de la transmisión manual. La ubicación y la función de estos componentes se describen a continuación: Caja de la transmisión (1): Da soporte a los cojinetes y los ejes, y contiene y provee el aceite de los engranajes de la transmisión. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

3-1-5

Tren de Fuerza I

Eje de entrada (2): Transmite la potencia del embrague del volante a los engranajes del contraeje en la transmisión Contraeje (3): Transmite la potencia del eje de entrada al eje de salida. Eje de salida (4): Transmite la potencia del contraeje al mando final. Palanca de velocidad (5): Permite al operador el cambio manual de velocidades.

TIP OS D E TR A NSM ISI ON ES M A NUA LE S •

Tr ans m is ión de engr an ajes d eslizan tes

•

Tr ans m is ión de colla res d eslizan tes

•

Tr ans m is ión de cone xió n sinc ron iza da

Fig. 3.1.6 Tipos de transmisiones manuales

Tipos de transmisiones manuales En esta lección se explicarán los tres tipos más comunes de transmisiones manuales. La transmisión de engranajes deslizantes tiene dos o más ejes montados en paralelo o en línea con engranajes rectos deslizantes en una disposición que les permite conectarse mutuamente para dar los diferentes cambios de velocidad o de dirección. La transmisión de collares deslizantes tiene ejes paralelos con engranajes en contacto permanente. El cambio de velocidad se logra trabando los engranajes de velocidad libre a sus ejes mediante el uso de collares deslizantes. La transmisión de conexión sincronizada también tiene engranajes en contacto permanente. Las velocidades de los engranajes apareados se sincronizan antes de la conexión para eliminar el ruido.


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3-1-6

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.7 Transmisión de engranajes deslizantes con ejes paralelos

Transmisión de engranajes deslizantes La transmisión de engranajes deslizantes se puede encontrar en máquinas pequeñas para aplicaciones de prados y granjas. Algunos modelos antiguos de tractores Caterpillar, como el D3, D4 y D6 usan transmisiones de engranajes deslizantes. La transmisión de engranajes deslizantes tiene principalmente engranajes rectos y ejes, y brinda una variedad de velocidades. La transmisión de engranajes deslizantes se puede configurar con los ejes paralelos de entrada y de salida (figura 3.1.7) o con los ejes de entrada y de salida en línea. Cuando los ejes de entrada y de salida son paralelos, el eje de entrada impulsa el eje de salida. El eje de salida transmite la potencia. Hay normalmente un tercer eje (eje loco de retroceso en la figura 3.1.7) que invierte o adicionalmente varía el flujo de potencia. Los tres ejes están en paralelo e interactúan por la acción del desplazamiento de sus engranajes. La configuración de engranajes que se muestra en la figura 3.1.7 permite tres velocidades de avance y una velocidad de retroceso.


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3-1-7

Tren de Fuerza I

EJE D E S A L ID A

E JE D E E NTR A DA

E NG RA NA JE LOC O DE RE TRO CE S O CO NT R AE JE

Fig. 3.1.8 Transmisión de engranajes deslizantes con ejes en línea

Transmisión de engranajes deslizantes con ejes en línea Cuando los ejes de entrada y de salida están en línea recta pero sin conectarse (figura 3.1.8), un contraeje transmite la potencia entre ellos. El flujo de potencia se muestra en la figura 3.1.8 para velocidad baja o primera velocidad. La potencia fluye del engranaje A del eje de entrada al engranaje D del contraeje, en el que también gira el engranaje F. El engranaje F del contraeje está conectado con el engranaje deslizante C, que está en el eje de salida, y hace que el engranaje gire y transmita la potencia a las ruedas. Una característica de esta transmisión es una velocidad alta, que deja a un lado el contraeje. Esta velocidad se logra conectando los engranajes A y B, lo cual traba los ejes de entrada y de salida.


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3-1-8

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.9 Transmisión de engranajes deslizantes de un D6C

Transmisión de engranajes deslizantes de un D6C Estos dos diseños básicos de transmisiones de engranajes deslizantes tienen muchas variaciones y generalmente proveen gamas de hasta diez velocidades en avance y dos de retroceso. La figura 3.1.9 muestra la transmisión de engranajes deslizantes de la máquina D6C. Se pueden observar, en el extremo derecho, las posiciones de los tres ejes paralelos de la transmisión. El eje superior de la transmisión (eje de entrada) se conecta al motor a través de un embrague del volante. El contraeje está a la derecha y el eje de salida en la parte inferior de la transmisión. Las dos palancas de velocidades que el operador usa para cambiar las velocidades son la palanca de avance/retroceso (en la parte de atrás) y la palanca de cambios de velocidad.


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3-1-9

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.10 Mecanismo de cambio de velocidades

Mecanismo de cambio de velocidades La figura 3.1.10 muestra el mecanismo de cambio de velocidades empernado a la caja de la transmisión. La horquilla de cambio de velocidad de avance y de retroceso es la horquilla única de la parte superior que se muestra en amarillo. Las otras tres horquillas mueven los engranajes de velocidad. El eje de salida y el engranaje deslizante avance/retroceso son visibles dentro de la caja (en la parte superior). La figura 3.1.10 muestra una transmisión manual sin los controles de cambio. Los controles de cambio se usan para mover las posiciones de los engranajes. En las transmisiones de engranajes deslizantes, collares deslizantes y transmisiones de conexión sincronizada, los engranajes o collares se mueven mediante una horquilla de cambio que encaja en una ranura en el collar o en el engranaje. Esta horquilla se conecta a la palanca de velocidades que la mueve manualmente. La palanca de velocidades conecta directamente la transmisión desde la cabina del operador. Las horquillas de cambio de velocidad que mueven los engranajes o los collares están unidas a los rieles de cambio de velocidad o a los ejes. La palanca de cambio de velocidad tiene una bola que encaja en un cubo en la parte superior de la cubierta de la transmisión. Esto permite el giro de la palanca de cambios de velocidad en las diferentes posiciones de cambios. El movimiento de la palanca hace que la pieza en forma de dedo del extremo más bajo seleccione y mueva uno de los rieles, sus horquillas y un engranaje o collar. Por ejemplo, en una transmisión de cuatro velocidades, cuando la palanca de cambio de velocidades se mueve de la posición neutral (N) a la posición a la izquierda, la pieza en forma de dedo del extremo inferior de la palanca se mueve en la ranura en el riel de velocidad baja y de segunda. Esta acción selecciona el riel, las horquillas y los engranajes que se deben mover. Entonces, a medida que la palanca se empuja hacia adelante a la velocidad baja, el conjunto del riel se desliza hacia la parte trasera, y conecta la velocidad baja. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-10

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.11 Eje de salida

Eje de salida Se usará un modelo para mostrar cómo funciona la transmisión de engranajes deslizantes. Los primeros componentes del modelo (figura 3.1.11) son una entrada o eje superior "girado" por el motor y un engranaje deslizante de avance y retroceso. El eje de mando y el engranaje giran con el motor cuando está conectado el embrague. El engranaje deslizante de velocidad de avance y de retroceso está conectado por estrías al eje de entrada. El eje de entrada y el engranaje giran juntos y el engranaje puede deslizarse hacia atrás y hacia adelante. El engranaje está pintado para indicar que es un engranaje de dientes rectos, usado generalmente en las transmisiones de engranajes deslizantes.

Fig. 3.1.12 La horquilla de cambio mueve el engranaje deslizante

La horquilla de cambio mueve el engranaje deslizante El engranaje deslizante de avance y retroceso es empujado hacia atrás y hacia adelante sobre el eje por medio de una horquilla de cambio que encaja en la ranura de la horquilla en la maza del engranaje (figura 3.1.12). La palanca selectora de velocidades de avance y retroceso del operador mueve esta horquilla de cambio. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-14

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.19 Engranajes helicoidales de transmisión de collares deslizantes

Engranajes helicoidales de transmisión de collares deslizantes La transmisión de collares deslizantes usa engranajes helicoidales (figura 3.1.19) que están en conexión continua. Hay varias razones por las que se usan los engranajes helicoidales en las transmisiones de los tractores grandes. Los dientes de los engranajes helicoidales son más fuertes que los dientes de los engranajes rectos debido a que los dientes de los primeros son más largos que los dientes del engranaje recto del mismo ancho. También, los engranajes helicoidales pueden operar más suave y silenciosamente que los engranajes rectos, debido a que varios dientes de un engranaje helicoidal están conectados parcialmente al mismo tiempo.

Fig. 3.1.20 Engranajes de mando de la transmisión de collares deslizantes

Engranajes de mando de la transmisión de collares deslizantes La operación de la transmisión de collares deslizantes se explicará armando un tren de engranajes de conexión continua típica. Los engranajes de mando (figura 3.1.20) están conectados con estrías a sus ejes y giran con ellos.


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3-1-11

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.13 Horquilla de cambio movida a la izquierda

Tren de engranaje en avance Cuando la horquilla de cambio se mueve a la izquierda hacia la parte trasera de la máquina (figura 3.1.13), el engranaje deslizante se conecta con un engranaje impulsado unido al contraeje. El engranaje impulsado no se desliza. En la transmisión DC6, este tren de engranajes provee las velocidades de avance.

Fig. 3.1.14 Horquilla de cambio movida a la derecha

Tren de engranaje en retroceso Cuando la horquilla de cambio se mueve a la derecha hacia el frente de la máquina (figura 3.1.14), el engranaje deslizante de avance y retroceso conecta el engranaje loco. El engranaje loco está ubicado en el eje de salida. El engranaje loco gira sobre cojinetes, de forma que no gire el eje de salida. El engranaje loco queda conectado con un engranaje impulsado en el contraeje. El engranaje impulsado no se desliza. En la transmisión D6C, el tren de engranajes provee las velocidades de retroceso. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-12

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.15 Dos engranajes de velocidad en el contraeje

Dos engranajes de velocidad en el contraeje En la figura 3.1.15, se han añadido dos engranajes (engranajes de velocidad) al contraeje. Los engranajes de velocidad son los engranajes de mando del tren de engranajes de velocidad. Los trenes de los engranajes de velocidad son accionados por el contraeje, el cual es impulsado por el tren de engranajes de avance o por el tren de engranajes de retroceso.

Fig. 3.1.16 Engranaje deslizante en posición neutral

Engranaje deslizante en posición neutral En la figura 3.1.16, los engranajes impulsados del tren de engranajes de velocidad se han añadido al eje de salida. Los engranajes impulsados en los trenes de engranajes de velocidad son libres de deslizarse hacia atrás y hacia adelante sobre el eje de salida con estrías. El engranaje deslizante está en posición neutral en la figura 3.1.16. La palanca selectora de velocidades del operador controla la horquilla de cambios que mueve los engranajes.


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3-1-13

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.17 Dos velocidades de avance y dos velocidades de retroceso

Dos velocidades de avance y dos velocidades de retroceso En la figura 3.1.17, la horquilla de cambio ha movido el engranaje deslizante. El tren de engranajes de velocidad es un tren de reducción de velocidad. El tren de engranajes de velocidad conectado transmitirá más potencia a las ruedas motrices. La transmisión de la máquina D6C tiene tres trenes de engranajes de velocidad adicionales que le dan al tractor cinco velocidades de avance y cuatro velocidades de retroceso. El modelo de la figura 3.1.17 tiene dos velocidades de avance y dos velocidades de retroceso.

Fig. 3.1.18 Transmisión de conexión continua de la máquina D7E

Transmisión de collares deslizantes La transmisión de collares deslizantes (conexión continua) se puede encontrar en algunos modelos antiguos, como los Tractores D7 y D8 Caterpillar. La transmisión de collares deslizantes tiene ejes paralelos con los engranajes en conexión permanente. En la posición neutral, los engranajes están en rueda libre, pero cuando se hace el cambio de velocidad, quedan trabados a sus ejes mediante los collares deslizantes. La transmisión de conexión continua D7E se muestra en la figura 3.1.18. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-15

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.21 Engranajes impulsados de la transmisión de collares deslizantes

Engranajes impulsados de la transmisión de collares deslizantes Los engranajes impulsados tienen los diámetros internos lisos y giran en manguitos (figura 3.1.21). Los manguitos están conectados por estrías a los ejes. El diámetro interno del engranaje impulsado se ajusta sobre el manguito. El aro de la maza del engranaje impulsado tiene dientes que encajan en los dientes internos del collar deslizante. Los engranajes de mando y los engranajes impulsados están siempre conectados. Cuando los engranajes de mando giran y el collar deslizante no se está usando, los engranajes impulsados giran en sus manguitos. Como los engranajes están permanentemente en contacto y no pueden deslizarse en sus ejes, un engranaje en cada juego de engranajes de conexión continua gira libre en su eje cuando la máquina está en posición neutral.

Fig. 3.1.22 Conjunto de collar deslizante

Conjunto de collar deslizante Cada engranaje impulsado tiene un conjunto de collar deslizante junto a este, próximo a la maza dentada (figura 3.1.22). Un conjunto de collar deslizante tiene dos partes: el collar deslizante y el engranaje. El engranaje está conectado por estrías al eje. El diámetro interior del collar tiene estrías. La horquilla de cambio encaja en la ranura exterior del collar. La horquilla de cambio desliza el collar hacia atrás y hacia adelante en los dientes del engranaje. El eje y el conjunto del collar deslizante giran juntos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-16

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.23 El collar deslizante traba el engranaje impulsado

El collar deslizante traba el engranaje impulsado Para cambiar los engranajes en una transmisión de collar deslizante, el embrague del volante detiene la rotación del eje y una palanca de cambios mueve una horquilla de cambios. La horquilla de cambios desliza el collar en medio de los dientes de la maza del engranaje impulsado (figura 3.1.23). En esta posición, el collar deslizante traba el engranaje impulsado al conjunto del collar deslizante. Cuando se completa el cambio, el engranaje impulsado, el collar deslizante y el eje giran juntos.

Fig. 3.1.24 Tren de engranajes de collar deslizante

Tren de engranajes de collar deslizante El tren de engranajes de collar deslizante básico se muestra en la figura 3.1.24. El eje superior es el eje loco. El eje loco se ha movido a la parte superior para la demostración. El eje central es el eje de entrada. La potencia del embrague del volante entra desde el lado derecho. El extremo izquierdo del eje de entrada es el eje de toma de fuerza. El eje inferior es el eje de salida. El piñón de corona se ubica al lado izquierdo.


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3-1-17

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.25 Tren de engranajes en primera velocidad de avance

Tren de engranajes en primera velocidad de avance Los trenes de engranajes en colores están conectados en primera velocidad de avance (figura 3.1.25). Los engranajes rojos son los engranajes impulsores. Los engranajes azules son los engranajes impulsados. Los collares deslizantes se muestran en posición neutral. Las flechas azules indican que los collares se deslizan para trabar los engranajes impulsados en sus ejes. El collar del engranaje en el eje superior se cambia mediante la horquilla de cambio para primera y segunda velocidad. El collar del engranaje del eje inferior se cambia mediante la horquilla de cambio de avance y retroceso. En esta transmisión, el tren de mando de avance tiene un engranaje loco. El engranaje loco se muestra en verde y está ubicado en el eje de entrada. El engranaje loco gira en los cojinetes. La rotación del engranaje loco es independiente del eje de entrada. Cuando la máquina viaja en velocidades de avance, el eje de entrada y el eje de salida giran en sentidos opuestos.

Fig. 3.1.26 Tren de engranaje en primera velocidad de retroceso

Tren de engranaje en primera velocidad de retroceso


En la figura 3.1.26 se muestra conectada la primera velocidad de retroceso. El collar del engranaje del eje inferior se ha cambiado al sentido opuesto. El engranaje loco no se usa. Cuando la máquina viaja en velocidades de retroceso, el eje de entrada y el eje de salida giran en el mismo sentido. 97 de 1842

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3-1-18

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.27 Tren de engranajes en quinta velocidad de avance

Tren de engranajes en quinta velocidad de avance En la figura 3.1.27 se muestra conectada la quinta velocidad de avance. Esta transmisión tiene cinco velocidades de avance y cuatro de retroceso. En retroceso no se puede usar la quinta velocidad, de modo que no interesa la posición de la horquilla de cambio de avance y de retroceso. Un engranaje grande del eje de entrada impulsa un engranaje pequeño del eje de salida. Los engranajes del contraeje no se usan en quinta velocidad. T R A N S M IS IO N D E C O N T R A E JE P R I M E R A V E LO C I D A D D E AVA N C E T U R B IN A EN G R ANAJ E S D E E N TR A D A

R O D E TE E S TATO R

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EM BR AG U E D E UN A VIA

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S UM . AC EIT E E M BR AG UE D E R ET R O C ES O S U M . A C E I T E E M B R A G U E D E AVA N C E S U M . A C E IT E D E LU B R IC A C I O N

CO N JU NTO DE EM BR AGU E

E JE LO CO DE R ET RO CES O

C ONT RAE JE

E JE DE SAL IDA

CO NJ U NT O SINC RO NIZ ADO R

E N G R A N A J E G A M A D E V E LO C I D A D E S

Fig. 3.1.28 Transmisión de conexión sincronizada

Transmisión de conexión sincronizada La transmisión de conexión sincronizada (figura 3.1.28) es básicamente una transmisión de collares deslizantes, de conexión continua y con un dispositivo extra (un embrague de fricción especial llamado sincronizador) cuya función es igualar la velocidad de las piezas apareadas antes de que se conecten. El sincronizador se usa en todas las transmisiones manuales de vehículos y es común en otras máquinas donde se requiere cambio de velocidad mientras el vehículo está en movimiento. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-19

Tren de Fuerza I

Cuatro sincronizadores comunes son: - Sincronizador de bloqueo - Sincronizador de disco y plancha - Sincronizador sencillo - Sincronizador de pasador Estos sincronizadores tienen una función común. Los sincronizadores emparejan la velocidad del engranaje con la velocidad del eje, de forma que la conexión se pueda realizar. Todos ellos usan fricción para sincronizar las piezas que se van a acoplar. Los sincronizadores se usan en todas las transmisiones de vehículos con transmisión manual. Los sincronizadores de pasador se usan en algunas transmisiones de las Cargadoras Retroexcavadoras Caterpillar.

Fig. 3.1.29

Sincronizador de bloqueo El sincronizador de bloqueo consta de una maza, planchas de cambio y anillos de traba, un manguito sincronizador y dos anillos de bloqueo. La maza está estriada al eje. La maza tiene estrías en el diámetro exterior. El manguito sincronizador tiene estrías en el diámetro interior. El manguito sincronizador se acopla a la maza. Las planchas de cambio están entre la maza y el manguito sincronizador. Las planchas de cambio pueden usarse para deslizar el manguito sincronizador. Los anillos de bloqueo están ubicados a cada lado de la maza y del manguito sincronizador y tienen ranuras para permitir el movimiento de las planchas de cambio. Los anillos de bloqueo y los topes de los engranajes impulsados tienen superficies en forma de cono que hacen juego. La superficie entre el anillo de bloqueo y el tope del engranaje impulsado suministra la fuerza de fricción para sincronizar la velocidad del engranaje con la velocidad del eje. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

CO NTA CTO DE L A N ILLO D E B LO Q UE O Y E L HO MB R O D E L E NG RA N AJ E DU R AN TE LA S IN C RO N IZ AC IO N M A NG U ITO S IN C RO N I ZA DO R

AN IL LO DE BL O Q U E O

C O N TAC TO A Q UI

M AN D O I M P UL SA D O

Fig. 3.1.30

Cuando se hace un cambio de velocidad, las planchas de cambio mueven el manguito sincronizador hacia el engranaje seleccionado. Este empuja el anillo de bloqueo sobre el tope del engranaje. Las velocidades se empiezan a sincronizar. Cuando el anillo de bloqueo y el engranaje giran a la misma velocidad, el manguito sincronizador podrá deslizarse sobre los dientes del anillo de bloqueo y sobre los dientes de la maza del engranaje impulsado. Esto completa el cambio.

Fig. 3.1.31

Sincronizador sencillo El sincronizador sencillo es similar al sincronizador de bloqueo, pero el sincronizador sencillo tiene menos piezas. Un sincronizador sencillo consta de una maza, un manguito sincronizador, resortes y bolas. La maza está estriada al eje. La maza tiene estrías en su diámetro exterior. El manguito sincronizador tiene estrías en el diámetro interior. El manguito sincronizador se desliza en la maza. Los resortes y las bolas están entre el manguito sincronizador y la maza. Las mazas y los topes de los engranajes impulsados tienen superficies de forma cónica que hacen juego. La superficie entre la maza y el tope del engranaje impulsado provee la fuerza de fricción para sincronizar la velocidad del engranaje con la velocidad del eje. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-21

Tren de Fuerza I

Cuando se hace un cambio, la horquilla de cambio mueve el manguito sincronizador hacia el engranaje seleccionado. Este empuja la maza sobre el tope del engranaje. Las velocidades empiezan a sincronizarse. Los resortes sostienen las bolas en una ranura del centro del manguito sincronizador. Esto evita que el manguito sincronizador se salga de la maza y trate de conectar los dientes del engranaje demasiado pronto. Cuando la maza y el engranaje están girando a la misma velocidad, el manguito sincronizador podrá deslizarse sobre los dientes del anillo de bloqueo y sobre los dientes de la maza del engranaje impulsado. Esto completa el cambio.

Fig. 3.1.32

Sincronizador de disco y plancha El sincronizador de disco y plancha consta de un engranaje sincronizador, una plancha de bloqueo, bolas de tope y resortes, discos y planchas, un tambor sincronizador y un engranaje de salida. Durante la sincronización, la plancha de bloqueo es impulsada por el engranaje sincronizador que está en el eje de entrada. Cuando no se requiere sincronización, las bolas de tope y los resortes sostienen la plancha de bloqueo en posición neutral. El tambor sincronizador es impulsado por el engranaje de salida que está en el eje de salida. Los discos giran con el tambor sincronizador. Las planchas giran con la plancha de bloqueo. Cuando se hace un cambio, la horquilla de cambio mueve el tambor sincronizador hacia adelante. Los discos y las planchas entran en contacto unos con otras. Esto hace que giren juntos. La fuerza de empuje moverá la plancha de bloqueo y hará que ésta trabe sobre el engranaje sincronizador. Cuando el embrague esté completamente conectado, la plancha de bloqueo y el engranaje sincronizador girarán con el eje de salida. Esto quita la fuerza de empuje de la plancha de bloqueo, y las bolas de tope y los resortes empujarán la plancha de bloqueo hacia atrás a la posición neutral. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.33

Sincronizador de pasador El sincronizador de pasador consta de una maza, dos anillos de tope, un conjunto de pasador y dos anillos de tope externos. La maza está conectada por estrías al eje. Los anillos de tope externos encajan sobre los engranajes impulsados. El anillo de tope y los conjuntos de pasadores encajan flojos en la maza. Cuando se hace un cambio, la horquilla de cambio mueve la maza. El anillo de tope y el conjunto de pasadores evitan que la maza accionadora conecte el engranaje. Cuando todas las piezas están girando a la misma velocidad, se reduce la fuerza entre el pasador y la maza. La maza se desliza y conecta el engranaje impulsado.


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Tren de Fuerza I

T R A N S M IS IO N D E C O N T R A E JE P R I M E R A V E LO C I D A D D E AVA N C E T U R B IN A EN G R ANAJ E S D E E N TR A D A

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S UM . AC EIT E E M BR AG UE D E R ET R O C ES O S U M . A C E I T E E M B R A G U E D E AVA N C E S U M . A C E IT E D E LU B R IC A C I O N

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CO N JU NTO DE EM BR AGU E

E JE LO CO DE R ET RO CES O

C ONT RAE JE

E JE DE SAL IDA

CO NJ U NT O SINC RO NIZ ADO R

E N G R A N A J E G A M A D E V E LO C I D A D E S

Fig. 3.1.34 Transmisión de conexión sincronizada

Operación de la transmisión de conexión sincronizada La figura 3.1.34 muestra los cuatro ejes portaengranajes principales de la transmisión de conexión sincronizada. Los engranajes de entrada giran en el eje de entrada (azul claro). El eje de entrada tiene tres conductos de aceite para lubricación. El contraeje (naranja) transmite el par del engranaje de entrada de avance a los engranajes de gama de velocidades (rojo). La conexión se muestra con líneas punteadas. El eje loco de retroceso (verde oliva) lleva los engranajes locos de retroceso y conecta el engranaje de entrada de retroceso al contraeje. El eje de salida (azul) lleva los engranajes de la gama de velocidades y los sincronizadores (amarillo). Los engranajes de la gama de velocidades giran sobre superficies estriadas en el eje de salida excepto el primer engranaje, que está soportado por cojinetes de agujas. Los sincronizadores están conectados por estrías a la maza de mando del eje de salida. Hay dos sincronizadores. Un sincronizador es para la primera y la segunda velocidad y el otro es para la tercera y la cuarta velocidad. En las velocidades de avance, el engranaje de entrada gira el contraeje que está constantemente conectado con los engranajes de la gama de velocidades. En la primera velocidad, la horquilla de cambio (verde) desliza el sincronizador a la izquierda y el primer engranaje conecta el eje de salida. Se puede conectar únicamente un sincronizador a la vez. En velocidades de retroceso, la potencia se transmite al engranaje de entrada de retroceso y al eje loco de retroceso (verde oliva), el cual invierte el sentido del contraeje. El eje de salida gira en sentido contrario y la máquina viaja en retroceso.


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Tren de Fuerza I

S INC RO NIZ ADO R

NE U TR AL PA S A D O R B LOQ UE A DOR

E J E D E S A L I D A Y V E L O C ID A D D E E N G R A N A J E S S IN C R O N I Z A D O S

C O N E C TA D O C O M P L E TA M E N T E

C O PA CONO

EJE DE S A L ID A M AZA D E M AN DO PA S A D O R DE TR ABA D IV I D ID O

M AZA D E S L IZ A N T E

M AZ A D E S L IZ A N T E

PA S A D O R B LO QUE A DO R

P R IM E R A V E L O C ID A D H O R Q U IL L A D E B LO QU EO

Fig. 3.1.35 Sincronizador de pasador

Sincronizador de pasador La figura 3.1.35 muestra el sincronizador de pasador. El sincronizador consta de dos copas (azul claro) y dos conos (amarillo). Los conos se montan a la maza deslizante (verde oliva) mediante pasadores bloqueadores (amarillo) y pasadores divididos cargados con resortes (verde). El diámetro interior de la maza deslizante está estriada al cubo de mando del eje de salida (azul). Los engranajes del intervalo de velocidades (rojo) tienen estrías que hacen juego. Las copas están conectadas por estrías a los engranajes del intervalo de velocidades y giran con ellos. La posición NEUTRAL se muestra a la izquierda en la figura 3.1.35. Cuando el operador mueve la palanca de velocidades para conectar un engranaje, la horquilla de cambio mueve la maza deslizante a la izquierda. La maza deslizante hace contacto con los topes del pasador bloqueador. La fuerza de los pasadores empuja el cono contra la copa. Cuando el cono hace contacto con la copa, el engranaje del intervalo de velocidades gira a la misma velocidad que el eje de salida, como se muestra en el diagrama del centro de la figura 3.1.35. Mientras haya carga de torsión o una conexión incorrecta de velocidades entre el engranaje de la gama de velocidades y el eje de salida, los topes del pasador bloqueador mantendrán desconectado el collar deslizante. Cuando las velocidades están sincronizadas y no hay cargas de torsión ni cargas laterales en los pasadores de bloqueo (figura 3.1.35, diagrama a la derecha), la maza deslizante conectará las estrías en el engranaje, y conectará de este modo el engranaje de primera velocidad al eje de salida. Los pasadores divididos cargados con resortes se colapsarán en un lado y actuarán como mecanismo de traba para mantener conectados la maza deslizante y el eje de salida. El eje de la horquilla de cambio tiene topes de bolas que también ayudan a mantener conectados la maza deslizante y el eje de salida. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.36

Control de cambios de velocidad La figura 3.1.36 muestra una transmisión manual sin los controles de cambios de velocidad. Los controles de cambios de velocidad se usan para cambiar las posiciones de los engranajes. En las transmisiones de engranaje deslizante, de collar deslizante y de conexión sincronizada, los engranajes o los collares se mueven por medio de una horquilla de cambio que encaja en una ranura del collar o del engranaje. Esta horquilla está conectada a la palanca de velocidades que se mueve manualmente. La palanca de la caja de velocidades conecta directamente la transmisión desde la plataforma del operador. La horquilla de cambio, que desliza los engranajes o collares, está conectada a los rieles de cambios de velocidad o a los ejes. La palanca de cambios de velocidades tiene una bola que encaja en un cubo en la parte superior de la cubierta de la transmisión. Esto permite el giro a varias posiciones de cambio de la palanca de cambios de velocidad. El movimiento de la palanca hace que la pieza en forma de dedo del extremo inferior seleccione y mueva uno de los rieles, sus horquillas y un engranaje o collar. Por ejemplo, en una transmisión de cuatro velocidades cuando la palanca de cambios de velocidad se mueve de la posición neutral a la posición izquierda, la pieza en forma de dedo del extremo inferior de la palanca se mueve en la ranura del riel de baja y segunda velocidad. Esta acción selecciona el riel, las horquillas y los engranajes que serán movidos. Luego, como la palanca se empuja hacia adelante en la velocidad de baja, el conjunto de riel se empuja hacia la parte trasera, y conecta la velocidad baja. Para sostener el riel de cambio en posición y para evitar el movimiento de otros rieles, se debe usar el sistema de traba. Los rieles de cambio tienen bolas de tope de resortes cargados que caen abajo dentro de cortes en los rieles cuando los rieles se mueven en las diferentes posiciones de velocidad. Esto mantiene conectados los engranajes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Lección 2: Convertidores de Par y Divisores de Par

Lección 2: Convertidores de Par y Divisores de Par


Introducción El convertidor de par es una forma de acoplamiento hidráulico usado para transmitir potencia del motor al eje de entrada de la transmisión. Los convertidores de par usan fluido (aceite) para conectar hidráulicamente el volante del motor al eje de entrada de la transmisión. A menos que la máquina esté equipada con un embrague de traba, no hay conexión directa entre el motor y la transmisión y sólo actúa el mecanismo de mando hidráulico. Hay tres tipos de mecanismos hidráulicos que se usan para transmitir potencia: el acoplamiento hidráulico (figura 2.2.1), el convertidor de par y el divisor de par. Todos son dispositivos de mando hidráulico que usan la energía de un fluido en movimiento para transmitir potencia. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar su conocimiento en los acoplamientos hidráulicos, mediante la selección de las respuestas correctas del examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.2 Dos ventiladores

Acoplamiento hidráulico - Dos ventiladores La operación de un acoplamiento hidráulico se puede comparar con la operación de dos ventiladores eléctricos puestos frente a frente (figura 2.2.2). Si un ventilador está funcionando, la energía del aire en movimiento hace girar el otro ventilador. En un acoplamiento hidráulico, el fluido actúa como el aire entre los dos ventiladores. Al igual que en los ventiladores, la fuerza del fluido de salida del componente impulsor actúa como la fuerza de entrada del componente impulsado. Como el líquido tiene mayor masa que el aire, el líquido transmite mayor energía. La energía mecánica del motor se convierte en energía hidráulica y la energía hidráulica se convierte en energía mecánica para accionar el eje de salida.

Fig. 2.2.3 Rodete y turbina

Rodete y turbina La figura 2.2.3 ilustra las dos mitades de un acoplamiento hidráulico. Un número de álabes radiales rectos se extiende del borde interno al borde externo. Los álabes de la pieza del lado derecho son una parte de la caja. Esta pieza se denomina rodete o bomba. Los álabes de la pieza izquierda son parte de la turbina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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El rodete cambia la energía mecánica del motor en energía hidráulica, y la turbina cambia la energía hidráulica en energía mecánica para impulsar la transmisión. El rodete y la turbina se montan muy cerca uno de la otra para lograr el rendimiento requerido.

Fig. 2.2.4 Sección transversal de la turbina

Sección transversal de la turbina La turbina y el rodete tienen perfil redondeado (figura 2.2.4). Si hacemos un corte transversal de la turbina del lado izquierdo de la figura, obtenemos la forma de la figura de la derecha. Usted reconocerá esta forma en los diagramas siguientes de cortes transversales del acoplamiento hidráulico.


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Fig. 2.2.5 Flujo de aceite del acoplamiento hidráulico

Flujo de aceite del acoplamiento hidráulico La figura 2.2.5 representa el acoplamiento hidráulico. El rodete de bomba se muestra en rojo. El eje de la bomba se conecta al volante del motor. La turbina se muestra en azul. El eje de salida de la turbina se conecta a la unidad impulsada. La caja se muestra en gris. El rodete y la turbina giran juntos en la caja y no se conectan directamente en ningún momento. La caja está llena de aceite. Cuando el motor se pone en funcionamiento, el rodete gira. Al girar el rodete, lanza el aceite desde el centro hasta el borde externo. La forma del rodete y la fuerza centrífuga envían el aceite hacia afuera y a través de la turbina. El aceite golpea los álabes de la turbina. La turbina absorbe la energía del aceite en movimiento e inicia su propio movimiento. A medida que el aceite golpea la turbina, el aceite resbala y fluye dentro, hacia el centro, para volver al rodete. Cuando el aceite deja la turbina, fluye en dirección opuesta al flujo de aceite del rodete y tiende a oponerse al rodete. Este hecho, que se explicará posteriormente, es una diferencia importante entre el acoplamiento hidráulico y el convertidor de par. Las flechas amarillas gruesas indican el aumento de velocidad y energía del aceite cuando se mueve a través del rodete. Las flechas pequeñas indican el aceite que baja lentamente y pierde su energía en la turbina.


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Fig. 2.2.6 Flujo de aceite giratorio

Flujo de aceite giratorio La figura 2.2.6 muestra los dos tipos básicos de flujo de aceite de un acoplamiento hidráulico: flujo giratorio (flechas rojas) y flujo de vórtice (flechas amarillas). El flujo giratorio ocurre cuando el aceite viaja con el rodete y la turbina en el sentido de rotación. Esto sucede cuando el rodete y la turbina están viajando casi a la misma velocidad, por ejemplo, cuando el equipo está en vacío o cuando se desplaza sin carga o con muy poca carga. El aceite se lanza hacia afuera debido a la fuerza centrífuga del rodete y de la turbina (flechas amarillas). El aceite simplemente fluye girando todo el tiempo en el rodete y en la turbina (flechas rojas). Con el flujo de aceite giratorio hay un mínimo deslizamiento o diferencia entre la velocidad de rotación del rodete y la turbina. El par de la salida de la turbina es cero.


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Fig. 2.2.7 Flujo de aceite de vórtice

Flujo de aceite de vórtice El flujo de aceite de vórtice, mostrado en la figura 2.2.7, ocurre cuando el aceite viaja hacia afuera a través del rodete, atraviesa la turbina y regresa hacia adentro a través de la turbina al rodete. El rodete gira con el motor. La turbina está calada o sostenida fija por una carga. El aceite que viaja a través y golpea los álabes de la turbina, limita el movimiento de aceite en la dirección de rotación con el rodete. La trayectoria del flujo de aceite se asemeja a una espiral. Cuando se tiene un flujo de vórtice hay un "patinaje" máximo entre el rodete y la turbina. El par de salida es más grande cuando la turbina está calada. En condiciones de operación normal, el flujo de aceite de un acoplamiento hidráulico combina el flujo giratorio y el flujo de vórtice. La trayectoria del flujo imaginario es como una espiral de alambre que se suelta o aprieta dependiendo de la cantidad o grado de "patinaje" entre el rodete y la turbina. En un acoplamiento hidráulico, el par de entrada es igual al par de salida. El acoplamiento hidráulico transmite fuerza, pero no multiplica el par. Como en un acoplamiento hidráulico el aceite fluye del rodete a la turbina, el aceite no viaja en el mismo sentido de la turbina. Esto produce una carga innecesaria sobre el motor. Se requiere un estator para multiplicar el par.


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Fig. 2.2.8 Convertidor de par

Convertidor de par Un convertidor de par es un acoplamiento hidráulico al que se ha añadido un estator. Al igual que en el acoplamiento hidráulico, el convertidor de par acopla el motor a la transmisión y transmite la potencia requerida para mover la máquina. La figura 2.2.8 muestra un corte del convertidor de par. La caja se ha cortado transversalmente para permitir ver las piezas internas. A diferencia del acoplamiento hidráulico, el convertidor de par puede también multiplicar el par del motor, con lo cual aumenta el par a la transmisión. El convertidor de par usa un estator que dirige de nuevo el fluido al rodete en el sentido de rotación. La fuerza del aceite del estator incrementa el par que se transfiere del rodete a la turbina y multiplica el par. Los componentes básicos del convertidor de par son una caja de rotación, el rodete, la turbina, el estator y el eje de salida.


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Fig. 2.2.9 Componentes del convertidor de par

Componentes del convertidor de par La caja de rotación y el rodete (rojo) giran con el motor, la turbina (azul) impulsa el eje de salida y el estator (verde) está fijo y se mantiene estacionario por medio de la caja del convertidor de par. El aceite fluye hacia adelante desde el rodete, pasa alrededor del interior de la caja y desciende a la turbina. De la turbina, el aceite pasa de nuevo al rodete por el estator. La caja de rotación se conecta al volante y rodea completamente el convertidor de par. Una válvula de alivio de entrada y una de salida controlan la presión de aceite en el convertidor de par.

Fig. 2.2.10 El rodete envía con fuerza el aceite contra la turbina

El rodete envía con fuerza el aceite contra la turbina El rodete es el elemento impulsor del convertidor de par. Está conectado con estrías al volante y gira a las revoluciones del motor. El rodete contiene álabes que envían con fuerza el aceite contra los álabes de la turbina (figura 2.2.10). Mientras la turbina gira, el rodete "lanza" el aceite hacia afuera al interior de la caja de rotación. El aceite se mueve en el sentido de rotación cuando deja los álabes del rodete. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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La turbina es el elemento impulsado del convertidor de par y contiene álabes que reciben el flujo de aceite del rodete. El impacto de aceite del rodete en los álabes de la turbina hace que ésta gire. La turbina hace girar el eje de salida (que está conectado con estrías a la turbina). El aceite se mueve en dirección opuesta a la rotación del motor/volante cuando sale de los álabes de la turbina.

Fig. 2.2.11 El estator dirige el aceite nuevamente al rodete

El estator dirige el aceite nuevamente al rodete El estator es el elemento de reacción estacionaria con álabes que multiplican la fuerza al hacer que el flujo de la turbina regrese al rodete. El propósito del estator es cambiar el sentido del flujo de aceite entre la turbina y el rodete. La figura 2.2.11 muestra este cambio de sentido, que aumenta el momento del fluido y, por tanto, la capacidad de par del convertidor. El estator está conectado a la caja del convertidor de par. El momento del aceite está en el mismo sentido del rodete. El aceite golpea la parte de atrás de los álabes del rodete y hace que gire. Esto se conoce como reacción.


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Fig. 2.2.12 El aceite fluye continuamente entre los componentes del convertidor de par

El aceite fluye continuamente entre los componentes del convertidor de par Al seguir las flechas amarillas de la figura 2.2.12, se puede ver el flujo de aceite enviado con fuerza hacia afuera del rodete y alrededor de la caja dentro de la turbina. El aceite impulsa la turbina, y el par se transmite al eje de salida. Cuando el aceite deja los álabes de la turbina, el aceite golpea el estator, que envía el aceite hacia el sentido de rotación del rodete. El flujo de aceite se envía hacia arriba para entrar nuevamente al rodete. El aceite fluye continuamente entre los componentes del convertidor de par. El eje de salida, que está conectado por estrías a la turbina, envía el par al eje de entrada de la transmisión. El eje de salida está conectado a la transmisión mediante una horquilla y un eje de mando, o directamente al engranaje de entrada de la transmisión. Para una demostración del flujo de aceite del convertidor de par explicado aquí, consulte "Fundamentos de los sistemas del tren de mando" Curso Multimedia TECD9004.


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Fig. 2.2.13 Flujo de aceite del convertidor de par

Flujo de aceite del convertidor de par La figura 2.2.13 muestra una sección transversal del convertidor de par. La caja de rotación y el rodete se muestran en rojo, la turbina y el eje de salida se muestran en azul y el estator se muestra en verde. Las flechas indican el flujo de aceite en el convertidor de par. El orificio de entrada de aceite está justo encima del eje de salida y el de salida está en el soporte del convertidor, debajo del eje de salida. El aceite de la bomba fluye a través de la válvula de alivio de entrada (no mostrada) del convertidor de par. La válvula de alivio de entrada del convertidor de par controla la presión máxima del aceite en el convertidor de par. El aceite fluye a través de la maza al rodete y lubrica el cojinete en la maza. El aceite fluye luego a través del convertidor de par como se describió anteriormente. El aceite sale del convertidor de par y fluye a través de la válvula de alivio de salida. La válvula de alivio de salida controla la presión mínima del convertidor de par. El aceite se debe mantener con presión en el convertidor de par, a fin de evitar la cavitación, que reduce la eficiencia del convertidor. Cavitación es la formación de burbujas de vapor de aceite alrededor de los álabes. Principios del convertidor de par El convertidor de par absorbe las cargas de impacto. La viscosidad del aceite del convertidor de par es un buen medio para transmitir la potencia. El aceite reduce la cavitación, lleva afuera el calor y lubrica los componentes del convertidor de par. El convertidor de par se ajusta a la carga del equipo. A carga alta, el rodete gira más rápido que la turbina para aumentar el par y reducir la velocidad. Con una pequeña carga en el equipo, el rodete y la turbina giran prácticamente a la misma velocidad. La velocidad aumenta y el par disminuye. En condición de calado, la turbina permanece fija y el rodete queda girando. Se produce el máximo par y se para la turbina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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VE NTA JA S DEL CO NVERTIDO R D E PA R • M ult iplica el par • E vita el cala do del m o tor en car gas altas • Perm ite el u so de la ser votra nsm isión

Fig. 2.2.14 Ventajas del convertidor de par

Ventajas del convertidor de par El convertidor de par multiplica el par cuando la carga lo requiere y ayuda a proteger el motor del calado durante las aplicaciones de cargas altas. El convertidor de par también permite que los sistemas hidráulicos de la máquina continúen funcionando y permite el uso de la servotransmisión.

Fig. 2.2.15 Divisor de par

Divisor de par Un divisor de par (figura 2.2.15) brinda las ventajas combinadas del convertidor de par y del mando de engranajes planetarios. El divisor de par es un convertidor de par convencional con un conjunto de engranajes planetarios integrados en la parte delantera. Esta disposición permite una división variable del par del motor entre el convertidor y el conjunto de engranajes planetarios. La división puede ser tan alta como 70/30, dependiendo de la carga de la máquina. Tanto el convertidor como la salida del conjunto de engranajes planetarios están conectados al eje de salida del divisor de par. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.16 Convertidor de par y conjunto de engranajes planetarios

Convertidor de par y conjunto de engranajes planetarios El divisor de par está unido al volante del motor. Durante la operación, el convertidor de par y el conjunto de engranajes planetarios funcionan juntos para proveer la más eficiente división del par del motor. El convertidor de par (figura 2.2.16, izquierda) provee multiplicación del par para cargas pesadas, mientras que el conjunto de engranajes planetarios (figura 2.2.15, derecha) suministra cerca de 30 % del mando directo durante operaciones de carga ligera. D IV ISO R D E P A R V O LA N TE D E L M O T O R

CAJA

E N G R A N A J E S P L A N E T A R IO S

C O N D U C TO D E S A L ID A

E N GR AN AJE C E NTRA L

E J E D E S A LI D A

E ST A T O R

P O R TA P L A N E T A R I O

CO RO NA

C O N D U C TO D E E NTR AD A

T UR BINA R O D ET E

Fig. 2.2.17 Componentes del divisor de par

Componentes del divisor de par Los divisores de par combinan un mando hidráulico con un mando mecánico y se ajustan a las condiciones de la carga. Al igual que el convertidor de par, el divisor de par (figura 2.2.17) consta de cuatro componentes contenidos en una caja que se llena de aceite mediante una bomba: el rodete (elemento impulsor), la turbina (elemento impulsado), el estator (elemento de reacción) y el eje de salida. Estos funcionan del mismo modo que en un convertidor de par. El divisor de par también contiene un conjunto de engranajes planetarios. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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El conjunto de engranajes planetarios diferencia el divisor de par del convertidor de par. El conjunto de engranajes planetarios permite mando directo cuando el equipo está con carga ligera. En carga pesada, el divisor de par funciona como un convertidor de par convencional para aumentar el par de salida. El conjunto de engranajes planetarios consta de un engranaje central, una corona, ruedas planetarias y un portaplanetarios. La corona se conecta por estrías a la turbina. El portaplanetarios se conecta por estrías al eje de salida. El engranaje central se conecta al volante del motor mediante estrías y gira a las revoluciones por minuto del motor. Con una carga ligera en la máquina, el portaplanetarios tiene baja resistencia para girar, de modo que el engranaje central, los engranajes planetarios, el portaplanetarios y la corona giran a la misma velocidad. El par del convertidor y del conjunto de engranajes planetarios se transmite a través del portaplanetarios al eje de salida y a la transmisión. Ni el convertidor de par ni el conjunto de engranaje planetario multiplican el par del motor cuando giran a la misma velocidad. Cuando el equipo está con carga pesada, el portaplanetarios se resiste a girar. Dado que el engranaje central está girando a la velocidad del motor, esta resistencia hace que los engranajes planetarios giren sobre sus ejes. Su rotación es contraria a la rotación de la corona. Esto causa una disminución en la velocidad de la corona. Dado que la turbina está conectada a la corona, una disminución en la velocidad hará que el convertidor de par aumente el par de salida. Este par se envía al portaplanetarios y al eje de salida a través de la corona. Con la disminución de la velocidad de la corona, el par del motor a través del engranaje central y del conjunto de engranaje planetario también se multiplica. Este par también se envía al portaplanetarios y al eje de salida a través de la corona. Si la resistencia por girar del portaplanetarios es muy alta, la corona se detiene. Durante algunas condiciones de carga muy altas, la rotación del portaplanetarios y el eje de salida se pararán y esto se conoce como convertidor calado. Esto hace que la corona gire lentamente en sentido contrario. En este momento, se tiene la multiplicación máxima del par del convertidor de par y del engranaje central. Para una demostración del divisor de par explicado aquí, consulte "Fundamentos de los sistemas del tren de mando" Curso multimedia (TECD9004).


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VE NTA JA S DEL DIVISO R D E PA R • A plica ción d e poten cia m ás co ntin ua • Aum ento de p ar d e salid a • Abso rbe ch oques • Perm ite ope ració n e n m an do directo

Fig. 2.2.18 Ventajas del divisor de par

Ventajas del divisor de par Los divisores de par brindan una aplicación continua de potencia y aumentan el par de salida disponible en cargas altas. Los divisores de par absorben los choques de potencia y aumentan así la vida útil del tren de fuerza. Los divisores de par permiten una operación de mando directo de la máquina, que a su vez aumenta la eficiencia y la economía de combustible.

Fig. 2.2.19 Tractor de cadenas con divisor de par

Tractor de cadenas con divisor de par Los divisores de par se usan en tractores de cadenas para impulsar la máquina a través de terrenos difíciles sin producir crestas de potencia. Los convertidores de par de los tractores de cadena permanecen calados más que en cualquier otra máquina Caterpillar. En la figura 2.2.19 se muestra un Tractor de Cadenas equipado con un divisor de par.


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Fig. 2.2.20 Convertidor de par de embrague de traba

Convertidor de par de embrague de traba Algunas máquinas requieren mando de convertidor de par en ciertas condiciones y de mando directo en otras. El convertidor de par de embrague de traba (figura 2.2.20) brinda una conexión directa entre la transmisión y el motor. Este también opera de igual forma que un convertidor de par convencional cuando no está en el modo de traba. El embrague de traba está en la caja del convertidor de par. Cuando el embrague de traba se acopla, el embrague conecta la caja de rotación directamente al eje de salida y la turbina. El eje de salida girará a la velocidad del motor. El mando directo provee la más alta eficiencia del tren de mando en velocidades altas. El embrague de traba conecta la turbina a la caja de rotación. La caja de rotación gira a la misma velocidad del rodete. El embrague de traba se conecta automáticamente en cualquier momento en que las condiciones de operación del equipo exijan mando directo.


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Tren de Fuerza I

TURBINA

CONVERTIDOR DE PAR CON EMBRAGUE DE TRABA

ESTATOR PISTON DE EMBRAGUE EJE DE SALIDA

CAJA

PLATOS Y DISCOS RODETE

Fig. 2.2.21 Componentes del convertidor de par de embrague de traba

Componentes del convertidor de par de embrague de traba La figura 2.2.21 muestra los componentes del embrague de traba. El embrague de traba consta de un pistón de embrague, planchas y discos. Una válvula de control del embrague de traba, ubicada en la cubierta externa, controla el flujo de aceite para la conexión del embrague de traba. En algunas aplicaciones, el embrague de traba se controla mediante un solenoide activado por el Módulo de Control Electrónico (ECM) de la transmisión. Cuando se requiere activar el embrague de traba, el aceite fluye a través de un conducto de aceite en el eje de salida al pistón de embrague de traba. El pistón de embrague de traba y las planchas se conectan a la caja del convertidor mediante estrías. La caja del convertidor gira a la velocidad del motor. Los discos están conectados al adaptador con estrías y el adaptador está apernado a la turbina. La presión de aceite del pistón empuja el pistón contra las planchas y los discos del embrague de traba. Las planchas y los discos giran juntos y hacen que la turbina y el eje de salida giren a la misma velocidad que la caja del convertidor. La turbina y el rodete giran ahora a la misma velocidad y no hay multiplicación de par del convertidor de par. Cuando el embrague de traba se libera, el convertidor de par multiplica el par como en un convertidor de par convencional.


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VEN TAJA S D EL CON VERTIDO R DE PA R CON EM BRAG UE DE TR ABA • M a yor flex ibilidad en la s aplicacion es de la m áq uin a • Provee m ultip licac ión de pa r p ara ca rgas alta s • Provee m a ndo d irec to para v elocid ades a ltas

Fig. 2.2.22 Ventajas del convertidor de par de embrague de traba

Ventajas del convertidor de par con embrague de traba El convertidor de par con embrague de traba permite flexibilidad en la aplicación de la máquina. Cuando la máquina está con carga alta, el convertidor de par con embrague de traba funciona como un convertidor de par convencional, u multiplica el par. Cuando el equipo viaja a alta velocidad, el convertidor de par del embrague de traba provee mando directo para las velocidades altas y economiza combustible.

Fig. 2.2.23 Cargadores de ruedas y mototraíllas grandes

Cargadores de ruedas y mototraíllas grandes Varios tipos de máquinas están equipados con convertidores de par con embrague de traba, como los cargadores de ruedas y las mototraíllas grandes mostrados en la figura 2.2.23.


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Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.24 Convertidor de par de embrague unidireccional

Convertidor de par de embrague unidireccional El convertidor de par de embrague unidireccional opera en forma similar al convertidor de par convencional. El rodete usa fluido para accionar la turbina y el eje de salida. Sin embargo, el estator va montado en un embrague unidireccional en vez de una caja estacionaria. Este embrague unidireccional permite que el estator gire libremente cuando no se requiere multiplicación de par. El embrague unidireccional también se usa con los convertidores de par de embrague de traba. En los convertidores de par de embrague de traba, el embrague unidireccional permite que el estator gire libremente cuando el equipo está en mando directo.

Fig. 2.2.25 Convertidor de par de embrague unidireccional

Convertidor de par de embrague unidireccional El disco de leva conecta el embrague unidireccional al estator y está conectado por estrías al estator. Los rodillos proveen la conexión mecánica entre la leva y la maza. Los resortes sostienen los rodillos en la abertura de la leva. La maza conecta el embrague unidireccional al portador y se conecta mediante estrías a éste. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Cuando se tiene una carga pesada y se requiere multiplicar el par, la fuerza del aceite sobre la parte delantera de los álabes del estator tratará de hacer girar el disco de leva a la derecha. Esta acción hace que los rodillos se "amontonen" entre el disco de leva y la maza, y bloqueen el estator en su lugar. El estator entonces envía de nuevo el aceite al rodete para multiplicar el par. Cuando se incrementa la velocidad del rodete y la turbina, la fuerza del aceite empieza a golpear la parte de atrás de los álabes del estator y giran el estator a la izquierda. Cuando rota en este sentido, los rodillos no se "amontonan" y pueden rodar en la maza, y el estator se desplaza a rueda libre. El estator no envía el aceite al rodete, y permiten que el convertidor de par actúe más como un acoplamiento hidráulico.

VENTA JAS DE LO S CO NVERTIDO RES DE PA R UNID IRECCION ALES • M ult iplican el par en ca rgas altas • Prod ucen m en os c alor • Re duce n el arrast re del conv ertidor

Fig. 2.2.26

Ventajas del embrague unidireccional La multiplicación par ocurre sólo con cargas pesadas. El estator gira en rueda libre durante cargas ligeras, lo cual resulta en menor producción de calor y disminución del arrastre del convertidor.

Fig. 2.2.27 Equipos con embragues unidireccionales

Las mototraíllas, las retroexcavadoras, los camiones de obras y los volquetes articulados están equipados con embragues unidireccionales. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.28 Convertidor de par con embrague impulsor

Convertidor de par con embrague impulsor El convertidor de par con embrague impulsor (figura 2.2.28) hace posible variar en una amplia gama el par de salida del convertidor. Este es similar al convertidor de par convencional, excepto que la caja de rotación impulsa el rodete a través de un embrague impulsor. La caja de rotación gira a la velocidad del motor. El embrague impulsor es un conjunto de embrague de disco múltiple. El embrague impulsor se activa hidráulicamente y se controla mediante la válvula solenoide del embrague impulsor. La válvula solenoide del embrague impulsor se controla mediante el Módulo de Control Electrónico (ECM) de la transmisión y se activa por presión en el pedal del freno izquierdo. TURBINA

CONVERTIDOR DE PAR CON EMBRAGUE IMPULSOR

ESTATOR

CAJA EMBRAGUE DE TRABA

EMBRAGUE IMPULSOR RODETE

Fig. 2.2.29 Componentes del convertidor de par con embrague impulsor

Componentes del convertidor de par con embrague impulsor La figura 2.2.29 muestra los componentes del embrague impulsor. El embrague impulsor acopla el rodete a la caja del convertidor y consta de un pistón de embrague impulsor, planchas y discos. Cuando el ECM aumenta la corriente del solenoide del embrague impulsor, disminuye la presión del embrague impulsor. Cuando la corriente del ECM está en cero, la presión del embrague impulsor está al máximo y el convertidor funciona como un convertidor convencional. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.30 Operación del embrague impulsor

Operación del embrague impulsor Cuando la válvula solenoide del embrague impulsor no está energizada por el ECM no hay flujo de corriente al solenoide. El aceite fluye al conducto de aceite del embrague impulsor desde el portador y empuja el pistón de embrague impulsor (1) contra las planchas (2) y discos (3). El pistón y las planchas están conectados a la caja del embrague impulsor con estrías. El adaptador está asegurado al rodete (4) con pernos. La fricción entre los discos y las planchas traba el rodete en la caja del convertidor y hace que el rodete gire a la misma velocidad de la caja del convertidor. El rodete desplaza todo el aceite y el convertidor de par estará en el máximo par de salida. Cuando se aumenta la corriente al solenoide, disminuye la presión de aceite al pistón. La fricción entre las planchas y los discos disminuye, el rodete patina (gira más lentamente) y envía menos aceite a la turbina. Con menos fuerza en la turbina, disminuye el par en el eje de salida. El desplazamiento del rodete depende de su velocidad. Una menor velocidad significa menor desplazamiento y menor transferencia de potencia. El embrague patina para evitar el patinaje de las ruedas. El operador del equipo puede ajustar el patinaje para adecuarlo al trabajo por realizar variando la corriente que envía al solenoide, que a la vez varía la presión del pistón del embrague.


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Tren de Fuerza I

VENTA JAS DEL CO NV ERTID O R DE PAR C ON EM BR AGU E IM PULS O R •

Dism inuye el patin aje de la ru ed a

•

R educe el desgaste del neumático

•

Aum en ta la potencia d isponible d el m oto r para el sistem a h id ráulico

Fig. 2.2.31 Ventajas del convertidor de par con embrague impulsor

Ventajas del convertidor de par con embrague impulsor La ventaja más importante del embrague impulsor es su capacidad de evitar el patinaje de las ruedas. Las ruedas de un cargador de ruedas son particularmente propensas a patinar durante la operación de cargue del cucharón. Los neumáticos se desgastan más rápidamente cuando ocurre el patinaje y su reemplazo es muy costoso en la operación del cargador de ruedas. El embrague impulsor también aumenta la disponibilidad de potencia del motor.

Fig. 2.2.32 Cargador de Ruedas 992G con convertidor de par con embrague impulsor

Cargador de Ruedas 992G con convertidor de par con embrague impulsor La figura 2.2.32 muestra un Cargador de Ruedas 992C equipado con un convertidor de par con embrague impulsor.


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Unidad 2 Lección 2

2-2-24

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.33 Convertidor de par de capacidad variable

Convertidor de par de capacidad variable El propósito del convertidor de par de capacidad variable (figura 2.2.33) es permitir que el operador limite el aumento de par en el convertidor de par, para reducir el giro de la rueda y desviar la potencia al sistema hidráulico. Los componentes principales de la unidad son el rodete interior, el rodete exterior, el embrague impulsor, la turbina y el estator. El rodete interior, la turbina y el estator funcionan esencialmente igual que en el convertidor de par convencional. La diferencia principal es que el rodete está dividido, de modo que hay un rodete adicional para aumentar la flexibilidad del manejo del par muy alto.

Fig. 2.2.34 Rodete exterior

Rodete exterior El rodete exterior (figura 2.2.34) es el segundo rodete dentro del convertidor de par. El rodete exterior gira con la caja del convertidor cuando la presión de aceite actúa en el pistón del embrague al conectar el conjunto de embrague. Cuando la máxima presión de aceite conecta completamente el embrague, el rodete exterior gira con el rodete interior. Cuando hay una disminución de la presión de aceite, el embrague patina y da como resultado un giro más lento del rodete exterior y una disminución de la capacidad del convertidor de par. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 2

2-2-25

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.35 Embrague impulsor

Embrague impulsor El embrague impulsor (figura 2.2.35 ) se activa hidráulicamente y se controla mediante el sistema hidráulico de la transmisión. El embrague conecta el rodete exterior a la caja de rotación, para permitir que giren juntos el rodete interior y el rodete exterior.

Fig. 2.2.36 Flujo de aceite del embrague impulsor

Flujo de aceite del embrague impulsor En la modalidad de potencia plena (figura 2.2.36, izquierda), la presión de aceite actúa sobre el pistón de embrague, que conecta el embrague impulsor y hace que el rodete exterior gire con el rodete interior. Con ambos rodetes girando a la velocidad de la caja, los rodetes desplazan la totalidad del aceite y el convertidor de par produce el par máximo. Cuando el embrague está completamente conectado no hay patinaje del embrague y permite que el convertidor de par funcione como un convertidor de par convencional.


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Unidad 2 Lección 2

2-2-26

Tren de Fuerza I

En la modalidad de potencia reducida (figura 2.2.36, derecha) la presión de aceite disminuye en el pistón del embrague y permite que el embrague patine. El embrague transmite algo de la fuerza de la caja de rotación a un rodete. Un rodete gira a la misma velocidad que la caja de rotación y el otro rodete gira más lentamente. Los rodetes no desplazan la totalidad del aceite y se reduce la salida del convertidor de par. En capacidad mínima, la operación del convertidor de par de capacidad variable es similar a la operación de un convertidor de par convencional, excepto que el tamaño efectivo del rodete se reduce debido al patinaje del embrague impulsor. El desplazamiento del rodete depende de la velocidad de éste. Una velocidad más baja significa menor desplazamiento, y menor desplazamiento significa menor transferencia de potencia. El embrague patina para evitar que las ruedas patinen. El operador de la máquina calibra la cantidad de patinaje y varía la presión en el pistón del embrague.

VENTAJAS DEL CO N VERTIDO R DE PAR DE C APACIDAD VARIA BLE • Dism inu ye e l p atin aje de la ru eda • R educe el d esgaste d el neu m ático • A um en ta la pote ncia d ispo nib le d el m otor para el sistem a hid ráu lico Fig. 2.2.37 Ventajas del convertidor de par de capacidad variable

Ventajas del convertidor de par de capacidad variable Similar al convertidor de par con embrague impulsor, el convertidor de par de capacidad variable evita que las ruedas patinen durante la operación de cargue del cucharón. El convertidor de par de capacidad variable también aumenta la disponibilidad de potencia del motor. Procesos de reparación Prueba de calado del convertidor de par La prueba de calado se realiza cuando se sospecha de un problema en el convertidor de par. Consulte siempre los manuales de servicio apropiados para los procedimientos de seguridad y pruebas.


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2-2-27

Tren de Fuerza I

El calado del convertidor de par ocurre cuando la velocidad del eje de salida es cero. La prueba de calado del convertidor se realiza mientras el motor está funcionado a máxima aceleración. Esta prueba dará una indicación del rendimiento del motor y del tren de mando con base en la velocidad del motor. Una velocidad más baja o más alta que la especificada es indicación de problemas del motor o del tren de mando. Una velocidad de calado del convertidor baja es generalmente indicación de un problema de funcionamiento del motor. Una velocidad de calado del convertidor alta es generalmente indicación de un problema del tren de mando. Prueba de la válvula de alivio del convertidor de par Las pruebas de la válvula de alivio del convertidor de par incluyen la prueba de la válvula de alivio de entrada y la prueba de la válvula de alivio de salida. La válvula de alivio de entrada de un convertidor de par controla la presión máxima del convertidor. Su principal propósito es evitar daños en los componentes del convertidor cuando el motor se pone en funcionamiento con el aceite frío. Consulte siempre los manuales de servicio apropiados para los procedimientos de las pruebas y de seguridad. La válvula de alivio de salida mantiene la presión en el convertidor de par. La presión se debe mantener en el convertidor de par, a fin de evitar cavitación y asegurar la operación correcta del convertidor. Una presión baja podría indicar una fuga en el convertidor, un flujo inadecuado de la bomba o un funcionamiento incorrecto de la válvula de alivio. Una presión alta podría indicar un funcionamiento incorrecto de la válvula de alivio o un bloqueo del sistema. Realice esta prueba, a través de la revisión de la presión de la válvula de alivio de salida en el orificio de toma de presión correspondiente.


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Lección 2: Servotransmisión

Lección 2: Servotransmisión

Fig. 3.2.1 Servotransmisión

Introducción En esta lección estudiaremos los tipos y la operación de las servotransmisiones. La lección también incluye desarmar y armar una servotransmisión. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar su conocimiento en los componentes básicos y la operación de las servotransmisiones. Material de referencia Cuaderno del estudiante Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 924F y del Portaherramientas integral IT24F (SENR6726) págs. 49-75 Tren de fuerza del Cargador de Ruedas de la Serie II (SENR5918-01) págs.92-134 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-2

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.2 Tren de engranajes de la servotransmisión y embragues hidráulicos

Teoría de operación En una transmisión manual, la potencia se transmite a través de los engranajes de los ejes mediante el deslizamiento de los engranajes para obtener una conexión apropiada, o con el uso de un collar para sostener los engranajes impulsados en los ejes. Combinaciones de palancas, ejes, y/o cables controlan las horquillas de cambio que físicamente mueven los engranajes o los collares. En muchos casos, un embrague del volante se usa para interrumpir el flujo de potencia durante el cambio. La servotransmisión es un tren de engranajes que se puede cambiar sin interrumpir el flujo de potencia. En vez de deslizar físicamente un engranaje o un collar, embragues activados hidráulicamente controlan el flujo de potencia. En una servotransmisión, los engranajes están permanentemente acoplados. La principal ventaja de una servotransmisión es la respuesta rápida cuando se cambia de una velocidad a otra. Esto permite un cambio rápido de velocidades cuando se necesita. La servotransmisión puede cambiar las velocidades con cargas sin pérdida de productividad.


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3-2-3

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.3 Embrague hidráulico

Embragues hidráulicos El embrague hidráulico consta de un paquete de embrague (discos y planchas) y un pistón de embrague. El embrague se conecta cuando el aceite presurizado empuja el pistón del embrague contra los discos y las planchas. Cuando los discos y las planchas entran en contacto, la fricción permite que la potencia fluya a través de ellos. Los discos están conectados a un componente. Las planchas están conectadas a otro. La potencia se transmite de uno de los componentes al otro a través del paquete de embrague. La servotransmisión usa presión de aceite interna para conectar los embragues hidráulicos. Cuando el operador selecciona una posición de velocidad, el aceite hidráulico conecta los embragues que dirigen la potencia a los engranajes seleccionados. Cada combinación de embragues brinda una relación de engranajes diferentes y por tanto una velocidad diferente. Cuando no se requiere que un embrague actúe más, se detiene el flujo de aceite y el embrague se libera. La fuerza del resorte mueve el pistón del embrague fuera de los discos y las planchas, y permite que el componente sostenido gire libremente y detiene el flujo de potencia a través de ese embrague.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-4

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.4 Trenes de engranajes de las servotransmisiones

Tren de engranajes El tren de engranajes transmite la potencia del motor a través del tren de engranajes a las ruedas de mando. Los tipos más comunes de trenes de engranajes de las servotransmisiones son las transmisiones de contraeje (figura 3.2.4, derecha) y la transmisión planetaria (figura 3.2.4, izquierda). También se estudiará la servotransmisión de mando directo encontrada en los tractores agrícolas Challenger.


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3-2-5

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.5 Tren de engranajes de transmisión de contraeje

Transmisión de contraeje Las transmisiones de contraeje usan embragues para transmitir la potencia a través de los engranajes. Las transmisiones de contraeje usan engranajes de dientes rectos conectados continuamente. La transmisión no tiene collares deslizantes. Los cambios de velocidad y de dirección se ejecutan mediante la conexión de varios paquetes de embrague. Entre las ventajas de la transmisión de contraeje están menos piezas y menos peso. Se usará una transmisión de contraeje (figura 3.2.5) de cuatro velocidades de avance y tres velocidades de retroceso, para explicar los componentes y la operación de la transmisión de contraeje. F L U JO D E P O T E N C IA N EU TR AL BA JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E

R E T RO C E S O S E G U N DA TERCER A P R IM E R A

Fig. 3.2.6 Transmisión de contraeje - flujo de potencia en posición neutral

La figura 3.2.6 muestra algunos de los componentes internos de una transmisión de contraeje. Hay tres ejes de embrague principales. El eje de avance baja/alta y el eje de retroceso/segunda están en constante contacto con el eje de entrada que impulsan. El eje de retroceso/segunda está en constante contacto con el eje de tercera/primera y lo impulsan. El eje de avance baja/alta no está conectado con el eje de tercera/primera. El eje de tercera/primera velocidad está en contacto continuo con el eje de salida y lo impulsa, lo que acciona ambos ejes de mando delantero y trasero. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-6

Tren de Fuerza I

TR A N S M IS IO N V ISTA D EL EXT RE M O O R IF IC IO D E L E NF RIAD O R

O R IF IC IO D E L A TE M P E R AT U R A D E A C E I TE D E L C O N V E R T I D O R

E N TR A D A D E LA B OMB A D E LA TR A N S M IS IO N A L F ILTR O

E J E DE EN T RA DA

E JE DE A VA N C E B A J A / A LTA P LACA D E L NU M E RO D E I D E N T IF IC AC IO N D E L P R O D U C TO

E J E D E S A L ID A

E JE R E T R O C E S O / S E G U N DA

E JE T E R C E R A /P R I M E R A

FI LT R O D E A C E I TE D E L A TR A N S M IS IO N

Fig. 3.2.7 Vista del extremo posterior de la transmisión de contraeje

Vista del extremo posterior de la transmisión de contraeje La figura 3.2.7 muestra la vista del extremo posterior de la transmisión. Observe la posición relativa del eje de entrada y de salida con respecto a los ejes de embrague de velocidad y dirección.

Fig. 3.2.8 Embragues de la transmisión de contraeje

Embragues de la transmisión de contraeje Los embragues (figura 3.2.8) se conectan hidráulicamente y se desconectan debido a la fuerza del resorte. La velocidad y la dirección seleccionadas por el operador determinan qué embragues se conectarán. Los embragues se seleccionan para obtener la relación correcta de engranajes.


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3-2-7

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.9 Pistón de embrague de la transmisión de contraeje

Pistón de embrague de la transmisión de contraeje El pistón de embrague (figura 3.2.9) tiene un sello interior y uno exterior. La presión del embrague de velocidad o de dirección llena la cavidad detrás del pistón del embrague, mueve el pistón a la izquierda contra el resorte de pistón y conecta los discos y las planchas del embrague. Cuando los discos tienen desgastada la mitad de la profundidad de las ranuras de aceite, el pistón del embrague viaja lo suficiente para sacar de su asiento (soplar) el sello exterior. Esto evita que los discos y las planchas entren en contacto metal con metal.

Fig. 3.2.10 Discos y planchas del embrague de la transmisión de contraeje

Discos y planchas del embrague de la transmisión de contraeje Los discos y las planchas del embrague (figura 3.2.10) están montados dentro de la caja del embrague. Las estrías del diámetro exterior de las planchas se conectan con las estrías de la caja del embrague. Las planchas y la caja giran juntas. Los discos del embrague están apilados entre las planchas del embrague. Los dientes interiores de los discos están conectados con los dientes exteriores de la maza. Los discos del embrague tienen adheridos en la superficie un material de fricción de modo que no hay contacto de metal con metal entre los discos y las planchas del embrague. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-8

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.11 Maza del embrague de la transmisión de contraeje

Maza del embrague de la transmisión de contraeje La maza (figura 3.2.11) es el componente del paquete de embrague donde el engranaje se conecta mediante estrías. Los discos del paquete de embrague también están conectados por estrías a la maza. Cuando el pistón del embrague conecta el embrague, las planchas y los discos transmiten la potencia al engranaje a través de la maza.

Fig. 3.2.12 Ejes de la transmisión de contraeje

Ejes de la transmisión de contraeje Los ejes de la transmisión (figura 3.2.12) llevan los engranajes en la transmisión. El número de ejes y engranajes depende de la transmisión y del modelo de la máquina.


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3-2-9

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.13 Conductos de lubricación de los ejes de la transmisión de contraeje

Conductos de lubricación de los ejes de la transmisión de contraeje Cada eje de la transmisión tiene tres conductos internos de aceite (figura 3.2.13). Un conducto lleva el aceite de lubricación y enfriamiento de los embragues, cojinetes y engranajes. Los otros dos conductos llevan aceite a presión para la conexión de los embragues de cada eje. F L U J O D E P OT E N C IA P O S IC IO N N E U T R A L BA JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E

R E T RO C E S O S E G U N DA TE R C E R A P R IM E R A

Fig. 3.2.14 Transmisión de contraeje

Flujo de potencia Cuando la transmisión está en posición NEUTRAL (figura 3.2.14) no hay embragues conectados. El par del motor se transmite por el eje del convertidor de par a la transmisión. El eje del convertidor de par está conectado por estrías al conjunto del eje de entrada de la transmisión y lo impulsa. Puesto que ni el embrague de RETROCESO ni el embrague de AVANCE están conectados, no hay transferencia del par desde el conjunto del eje de entrada a los conjuntos del contraeje o al conjunto del eje de salida. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-10

Tren de Fuerza I

F L U JO D E P O T E N C IA P R IM E R A V E L O C ID A D D E AVA N C E BA JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E


Fig. 3.2.15 Transmisión de crontraeje - primera velocidad de avance

Transmisión de contraeje - primera velocidad de avance Para transmitir la potencia se deben conectar un embrague de dirección y un embrague de velocidad. Cuando se conecta el embrague, éste sostiene la maza que lleva el engranaje apropiado. Cuando está sostenida la maza, la potencia puede fluir a través del engranaje. En la PRIMERA VELOCIDAD DE AVANCE (figura 3.2.15), el embrague de avance de baja queda conectado igual que el embrague de primera velocidad. El embrague de avance en baja sostiene el engranaje del extremo del eje. La potencia se transmite del engranaje del eje de entrada al engranaje del extremo del eje de avance. El engranaje del medio del eje de avance de baja/alta impulsa un engranaje del eje de retroceso/segunda. El embrague de primera velocidad sostiene el engranaje grande del eje de tercera/primera. La potencia se transmite del engranaje del extremo del eje de retroceso/segunda al engranaje grande del eje de tercera/primera. Cuando el embrague de primera velocidad se conecta, la potencia se transmite del engranaje al eje. El engranaje del eje de tercera/primera transmite la potencia a un engranaje del eje de salida.


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3-2-11

Tren de Fuerza I

F L U J O D E P OT E N C IA S E G U N D A V E L O C IDA D D E R ETROC ESO B A JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E


Fig. 3.2.16 Transmisión de contraeje - segunda velocidad de retroceso

Transmisión de contraeje - segunda velocidad de retroceso En segunda velocidad de retroceso (figura 3.2.16), el embrague de retroceso y el embrague de segunda velocidad están conectados. La potencia se transmite de un engranaje del eje de entrada a un engranaje del eje de retroceso/segunda. Cuando se conecta el embrague de segunda velocidad, la potencia fluye del engranaje del eje de retroceso/segunda a un engranaje conectado con estrías al eje de tercera/primera. El engranaje del extremo del eje de tercera/primera transmite la potencia al engranaje del eje de salida. F L U JO D E P OT E N C IA T E R C E R A V E L O C ID A D D E R ETROC ESO BA JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E


Fig. 3.2.17 Transmisión de contraeje - tercera velocidad de retroceso

Transmisión de contraeje - tercera velocidad de retroceso En la tercera velocidad de retroceso (figura 3.2.17), el embrague de retroceso y el embrague de tercera velocidad están conectados. La potencia se transmite de un engranaje del eje de entrada a un engranaje del eje de retroceso/segunda. Cuando el embrague de tercera velocidad está conectado, sostiene el engranaje del extremo del eje de tercera/primera. La potencia se transmite del engranaje del eje de segunda/retroceso al engranaje sostenido. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

El engranaje del otro extremo del eje de tercera/primera transmite la potencia al engranaje del eje de salida. 143 de 1842

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3-2-12

Tren de Fuerza I

F L U J O D E P OT E N C IA C U A R TA V E L O C IDA D D E AVA N C E B A JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E

R E T RO C E S O S E G U N DA TER CERA P R IM E R A

3.2.18 Transmisión de contraeje- cuarta velocidad de avance

Transmisión de contraeje - cuarta velocidad de avance En CUARTA VELOCIDAD DE AVANCE (figura 3.2.18), el embrague de dirección de avance en alta y el embrague de tercera velocidad están conectados. La potencia se transmite de un engranaje del eje de entrada a un engranaje del eje de avance de baja/alta. El engranaje del medio del eje de avance de baja/alta impulsa un engranaje en el eje de retroceso/segunda. Cuando el embrague de tercera velocidad se conecta, sostiene el engranaje del extremo del eje de tercera/primera. La potencia se transmite del engranaje del eje de segunda/retroceso al engranaje sostenido. El engranaje del otro extremo del eje de tercera/primera transmite la potencia al engranaje del eje de salida.


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3-2-13

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.19 Transmisión planetaria

Transmisión planetaria Las transmisiones planetarias usan engranajes planetarios para transmitir la potencia y permitir los cambios de velocidad y de dirección. Los embragues hidráulicos controlan la rotación de los componentes del engranaje planetario y permiten al conjunto planetario servir como acoplador directo, como engranaje de reducción o como engranaje de retroceso. Los conjuntos de engranajes planetarios son unidades compactas, no tienen contraeje y tanto el eje de entrada como el de salida giran en un mismo eje. Un conjunto de engranajes planetarios permite cambiar la relación de engranajes sin tener que conectar o desconectar engranajes. Como resultado, habrá poca o ninguna interrupción del flujo de potencia. En los conjuntos de engranajes planetarios, la carga se distribuye sobre varios engranajes lo cual disminuye la carga en cada diente. El sistema planetario también distribuye la carga igualmente alrededor de la circunferencia del sistema, y elimina tensiones laterales en los ejes.


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3-2-14

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.20 Componentes de la transmisión planetaria

Componentes de la transmisión planetaria En su forma más simple un conjunto planetario consta de: 1. Un engranaje central (el centro del conjunto planetario) 2. Tres o más engranajes intermedios (engranajes planetarios) 3. Un portaplanetarios (sostiene los engranajes planetarios) 4. Una corona (el límite externo del conjunto planetario) La transmisión planetaria controla la potencia a través de los conjuntos planetarios con paquetes de embrague que constan de discos y de planchas. Cada paquete de embrague está contenido en una caja separada. En algunas transmisiones planetarias, los paquetes de embrague están montados en el perímetro del conjunto planetario. Los dientes internos de los discos están conectados con los dientes externos de la corona. Las muescas del diámetro exterior de las planchas se conectan con pasadores en la caja del embrague. Los pasadores evitan la rotación de las planchas. En los siguientes ejemplos se asume que se habla de este tipo de transmisiones.


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3-2-15

Tren de Fuerza I

E M B R A G U E D E LA T R A N S M IS IO N E N T R AD A D E A C E IT E D E P RE S IO N

P IS T O N

CA J A DE L E M B RA G U E

P L A N C HA S D E A C E RO R E S O R T E

DIS C O S

CO RO NA

Fig. 3.2.21 Embragues de transmisión planetaria

Embragues de transmisión planetaria La figura 3.2.21 muestra los componentes de un embrague. Los resortes están entre la caja del embrague y el pistón. Los resortes mantienen los embragues desconectados, para evitar que el pistón del embrague empuje las planchas. Los embragues se conectan cuando el aceite se envía al área detrás del pistón. Cuando la presión del aceite aumenta en el área detrás del pistón, el pistón se mueve a la derecha contra la fuerza del resorte y empuja los discos y las planchas unos contra otras. El embrague queda conectado y la corona fija. Cuando disminuye la presión del aceite que sostiene al pistón, el resorte obliga al pistón a regresar a la caja la caja, lo cual libera discos y las planchas. La corona ya no está sostenida y gira libremente.

Fig. 3.2.22 Planchas de embrague de transmisión planetaria

Planchas de embrague de transmisión planetaria Las planchas de embrague (figura 3.2.22) están montadas dentro de la caja del embrague. Las muescas del diámetro exterior de las planchas están conectadas con pasadores en la caja del embrague y evitan la rotación de las planchas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-16

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.23 Discos del embrague de transmisión planetaria

Discos del embrague de transmisión planetaria Los discos del embrague (figura 3.2.23) están conectados a la corona y giran con el engranaje. Los dientes internos de los discos están conectados con los dientes externos de la corona. Los discos se fabrican de material antifricción de acuerdo con los requerimientos de la aplicación.

Fig. 3.2.24 Caja del embrague de transmisión planetaria

Caja del embrague de transmisión planetaria Cada embrague de la transmisión tiene su propia caja (figura 3.2.24). La caja mantiene el pistón del embrague y las planchas en su lugar. Se usan pasadores para evitar que las planchas giren.


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3-2-17

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.25 Conjunto de engranaje planetario

Conjunto de engranaje planetario Estudiar los conceptos básicos de los engranajes planetarios ayudará a entender cómo funciona una transmisión planetaria. Los engranajes planetarios se usan de muchas formas en las transmisiones planetarias. Los componentes de un conjunto de engranajes planetarios se muestran en la figura 3.2.25. Los engranajes planetarios (1) están contenidos en un portaplanetarios (2). El engranaje exterior se llama corona (3). El engranaje del centro se llama engranaje central (4). Los componentes del conjunto de engranajes planetarios se llaman así debido a que se mueven en forma parecida al sistema solar. Los engranajes planetarios giran alrededor del engranaje central justo como los planetas en el sistema solar giran alrededor del Sol. En la transmisión se requiere menos espacio si los conjuntos de engranajes planetarios se utilizan en vez de engranajes de dientes externos, debido a que todos los engranajes pueden estar dentro de la corona. Otra ventaja de la corona es que se puede tener el doble de contacto de dientes que en los engranajes de dientes externos. Los engranajes de dientes internos son más resistentes y de mayor duración que los engranajes de dientes externos. Cuando un engranaje de dientes externos es impulsado mediante otro engranaje de dientes externos, los dos engranajes giran en sentido opuesto. Cuando un engranaje de dientes externos y un engranaje de dientes internos están conectados, girarán en el mismo sentido. Los engranajes planetarios giran libremente en sus cojinetes y el número de dientes no afecta la relación de los otros dos engranajes. Con conjuntos de engranajes planetarios hay normalmente tres o cuatro engranajes planetarios que giran en cojinetes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-18

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.26 Conjunto de engranajes planetarios - portaplanetarios restringido

Combinaciones de conjunto de engranajes planetarios Los cambios de velocidad, dirección y par se logran mediante la restricción o impulso de los diferentes componentes del conjunto de engranajes planetarios. Hay varias combinaciones posibles. Para transmitir la potencia a través de un conjunto planetario, un miembro se mantiene fijo, otro es el impulsor y otro es el impulsado. La corona no siempre es el miembro que se mantiene fijo. En la figura 3.2.26 el portaplanetarios se mantiene fijo para suministrar la rotación contraria. Si el engranaje central es el impulsor y gira a la izquierda, y el portaplanetarios se mantiene estacionario, la rotación de los engranajes planetarios impulsarán la corona para que gire a la derecha. Si se mantiene fijo el engranaje central y la corona es el engranaje impulsor, entonces el portaplanetarios será el impulsado. Los engranajes planetarios giran alrededor de sus propios ejes impulsando el portaplanetarios a una velocidad más lenta que la corona y en el mismo sentido de ésta. Si se mantiene fija la corona y el engranaje central es el engranaje impulsor, entonces el portaplanetarios será el impulsado. Los engranajes planetarios giran alrededor de sus propios ejes, e impulsan el portaplanetarios a una velocidad más lenta que el engranaje central y en el mismo sentido que éste. El portaplanetarios será impulsado en velocidad baja. Si el portaplanetarios es el engranaje impulsor y la corona es el engranaje que se mantiene fijo, el engranaje central será impulsado en velocidad alta. Si no se restringe ningún miembro del conjunto de engranajes, los engranajes girarán en vacío y no se transmite la potencia. Si el engranaje central y la corona se impulsan a la misma velocidad y en la misma dirección, el portaplanetarios se mantendrá fijo entre ellos y operará en mando directo. Para ver el funcionamiento de las combinaciones del conjunto de engranajes planetarios explicados aquí, se puede consultar el curso multimedia "Fundamentos de los sistemas del tren de mando" (TECD9004). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-19

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.27 Transmisión planetaria armada

Transmisión planetaria armada Hemos visto las relaciones de los conjuntos de engranajes planetarios. La figura 3.2.27 muestra una servotransmisión planetaria armada.

Fig. 3.2.28 Eje de dos piezas

Eje de dos piezas El eje de dos piezas mostrado en la figura 3.2.28 se usará para explicar la disposición de la transmisión que empezaremos a estudiar. El eje de la izquierda es el eje de entrada. Los engranajes centrales de los grupos de engranajes planetarios de avance y de retroceso están montados en el eje de entrada. El eje de la derecha es el eje de salida. Los engranajes centrales de los grupos planetarios de primera y segunda velocidad están montados en el eje de salida.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-20

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.29 Eje de dos piezas y engranajes planetarios

Eje de dos piezas y engranajes planetarios Pongamos ahora algunos engranajes planetarios en cada engranaje central para construir una servotransmisión planetaria básica (figura 3.2.29). Los conjuntos planetarios se indican mediante números, comenzando por el extremo de la entrada (izquierda), y están numerados como 1, 2, 3, y 4.

Fig. 3.2.30 Adición al eje del portaplanetarios

Adición al eje del portaplanetarios En la figura 3.2.30, se adicionó el portaplanetarios frontal del conjunto de engranajes planetarios de retroceso. Se realizó un corte del portaplanetarios para mostrar cómo está montado y cómo sostiene los engranajes planetarios.


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3-2-21

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.31 Adición a los ejes del portaplanetarios central

Adición a los ejes del portaplanetarios central En la figura 3.2.31 se adicionó un portaplanetarios central al conjunto de la transmisión. El portaplanetarios central conecta el eje de entrada al eje de salida. Este contiene los engranajes planetarios de avance y de la segunda velocidad.

Fig. 3.2.32 Tres portaplanetarios en los ejes

Tres portaplanetarios en los ejes Los tres portaplanetarios están montados en los ejes en la figura 3.2.32. De izquierda a derecha están el portaplanetarios frontal, el portaplanetarios central y el portaplanetarios trasero.


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Unidad 3 Lección 2

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.33 Cuatro conjuntos de engranajes planetarioss

Cuatro conjuntos de engranajes planetarios La figura 3.2.33 muestra los cuatro conjuntos de engranajes planetarios. Desde el extremo de la entrada (izquierda) están el No.1 (retroceso), el No. 2 (avance), el No. 3 (segunda velocidad) y el No. 4 (primera velocidad). Para completar la transmisión, se deben adicionar la corona y los embragues y poner el conjunto completo en una caja de protección.

Fig. 3.2.34 Grupo de cuatro conjuntos de engranajes planetarios

Flujo de potencia de la servotransmisión planetaria En algunas servotransmisiones planetarias, hay un conjunto de engranajes planetarios por cada velocidad de la transmisión: un conjunto para el avance y un conjunto para el retroceso. La figura 3.2.34 muestra los cuatro conjuntos de engranajes planetarios armados dentro de un grupo compacto.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-23

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.35 Transmisión planetaria de dos velocidades y dos direcciones

Transmisión planetaria de dos velocidades y dos direcciones La figura 3.2.35 muestra una servotransmisión planetaria de dos velocidades y dos direcciones. Esta es una vista esquemática del conjunto de engranajes planetarios armados mostrado en la figura 3.2.34. La potencia del motor se transmite al eje de entrada (rojo) a través de un convertidor de par o de un divisor de par. Los engranajes solares tanto de avance como de retroceso se montan en el eje de entrada y siempre giran cuando se impulsa el eje de entrada. El portador central (gris) es el portador de los engranajes planetarios del conjunto de retroceso y del conjunto de segunda velocidad. El eje de salida (azul) y el engranaje central para la segunda velocidad se montan en él. El engranaje central para la primera velocidad se monta en el eje de salida. La disposición de los conjuntos de engranajes planetarios desde el motor al eje de salida (de izquierda a derecha) son: retroceso, avance, segunda velocidad y primera velocidad.


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3-2-24

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.36 Conjuntos de engranajes planetarios de avance de dos direcciones

Conjuntos de engranajes planetarios de avance de dos direcciones La figura 3.2.36 muestra los conjuntos de engranajes planetarios de avance y de retroceso o la mitad direccional de la transmisión. La potencia se transmite del motor al eje de entrada (rojo). La corona del conjunto de engranajes planetarios de avance está detenida. Esta parte de la transmisión está ahora conectada al engranaje de avance. Si se impulsa el eje de entrada, debido a que los engranajes centrales (rojo) están montados en el eje de entrada, estos también son impulsados. El engranaje central de retroceso (el de la izquierda) gira los engranajes planetarios. Sin embargo, no se transmite potencia a través de los planetarios de retroceso debido a que ningún miembro del grupo planetario está sostenido. El engranaje central del planetario de avance gira con el eje de entrada. Por lo tanto, los engranajes planetarios giran en sentido contrario. Debido a que la corona está detenida, los engranajes planetarios deben girar en el mismo sentido de rotación del engranaje central. Esto hace que el portaplanetarios gire en el mismo sentido. Este es el flujo de potencia de la dirección de avance.


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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.37 Conjuntos de engranajes planetarios direccionales - de retroceso

Conjuntos de engranajes planetarios direccionales - de retroceso La figura 3.2.37 muestra el flujo de potencia cuando está detenido el portaplanetarios del conjunto planetario de engranajes de retroceso. El eje de entrada impulsa el engranaje central del conjunto planetario de retroceso. El engranaje central impulsa los engranajes planetarios. Debido a que el portaplanetarios está detenido, los engranajes planetarios deben girar en su sitio e impulsar la corona. La corona gira ahora en sentido contrario al engranaje central. La corona del conjunto planetario de retroceso está asegurada al portaplanetarios de los engranajes planetarios del conjunto planetario de avance. Por tanto, el portaplanetarios del conjunto planetario de avance también gira en sentido opuesto a la rotación del engranaje de entrada.

Fig. 3.2.38 Conjuntos de engranajes planetarios de segunda velocidad

Conjuntos de engranajes planetarios de segunda velocidad La figura 3.2.38 muestra la parte de velocidad de la transmisión. El portaplanetarios de la izquierda es parte del portaplanetarios del conjunto planetario de avance y es impulsado a la derecha o a la izquierda, dependiendo sobre cuál conjunto de engranajes planetarios (de avance o de retroceso) se está transmitiendo la potencia. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

En la figura 3.2.38, está detenida la corona del conjunto planetario del engranaje de la segunda velocidad. Debido a que el portaplanetarios está girando y la corona está detenida, se impulsa el engranaje central del conjunto planetario de segunda velocidad. El engranaje central y el eje de salida giran en el mismo sentido que el portaplanetarios. Ningún miembro del conjunto planetario de engranajes de primera velocidad está sostenido. Por tanto, todos los componentes están libres para girar y no transmiten potencia a través del conjunto planetario de primera velocidad.

Fig. 3.2.39 Operación de la primera velocidad

Operación de la primera velocidad Para la operación de la primera velocidad (figura 3.2.39), la corona del conjunto planetario de engranajes de segunda velocidad está libre y la corona del conjunto de engranajes de primera velocidad está detenida. El portaplanetarios de la izquierda está todavía impulsado por la mitad direccional de la transmisión. La carga del eje de salida provee la resistencia a la rotación del engranaje central. Por tanto, debe girar la corona del conjunto planetario de engranajes de segunda velocidad. Esta corona está sujeta al portaplanetarios del conjunto planetario de primera velocidad. Debido a que la corona del conjunto planetario de primera velocidad está detenida, se impulsa el engranaje central. Su rotación tiene el mismo sentido de la rotación del portaplanetarios de la izquierda. En resumen, se impulsa el portaplanetarios central. Este impulsa la corona de la segunda velocidad que está conectada al portaplanetarios de la primera velocidad. Debido a que la corona de la primera velocidad está detenida, los engranajes planetarios van alrededor del interior de la corona e impulsan el engranaje central de la primera velocidad y el eje de salida.


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3-2-27

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.40 Primera velocidad de avance

Primera velocidad de avance En la primera velocidad de avance (figura 3.2.40), están detenidas las coronas de los grupos planetarios de avance y de primera velocidad. La potencia no se transmite a través del conjunto planetario de retroceso debido a que ningún miembro está sostenido. Cuando la corona del conjunto planetario de avance se detiene, la rotación del engranaje central hace que los engranajes planetarios giren alrededor del engranaje central. Los engranajes planetarios de avance están montados en el portaplanetarios central, el cual debe girar. La rotación del portaplanetarios central impulsa la corona del conjunto planetario de segunda velocidad. El engranaje central del conjunto planetario de segunda velocidad es el miembro retenido porque su rotación está restringida por la carga del eje de salida. Los engranajes planetarios harán que la corona gire. La corona del conjunto planetario de segunda velocidad se conecta al portaplanetarios del conjunto planetario de primera velocidad. Debido a que la corona de primera velocidad está detenida, los engranajes planetarios impulsan el engranaje central de primera velocidad y entregan la potencia al eje de salida. La máquina se mueve hacia adelante en primera velocidad.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-28

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.41 Primera velocidad de retroceso

Primera velocidad de retroceso En la primera velocidad de retroceso (figura 3.2.41), están sostenidos el portaplanetarios del conjunto planetario de retroceso y la corona del conjunto planetario de primera velocidad. Cuando el portaplanetarios del conjunto planetario de retroceso está sostenido, los engranajes planetarios giran e impulsan la corona de retroceso en dirección opuesta al eje de entrada. La corona de retroceso hace que el portaplanetarios central gire. La carga del eje de salida sostiene el engranaje central del conjunto planetario de segunda velocidad. El portaplanetarios central hará que los engranajes planetarios impulsen la corona de segunda velocidad. La corona de segunda velocidad se conecta al portaplanetarios del conjunto planetario de primera velocidad. La corona de primera velocidad está sostenida. Los engranajes planetarios giran alrededor del interior de la corona de primera velocidad e impulsan el engranaje central de la primera velocidad y el eje de salida.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-29

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.42 Segunda velocidad de avance

Segunda velocidad de avance En la segunda velocidad de avance, están detenidas las coronas de los grupos planetarios de avance y de segunda velocidad. La potencia no se transmite a través del conjunto planetario de retroceso debido a que ninguno de sus miembros está sostenido. Cuando la corona del conjunto planetario de avance se detiene, la rotación del engranaje central hace que los engranajes planetarios giren alrededor del engranaje central. Los engranajes planetarios de avance están montados en el portaplanetarios central y por tanto éste debe girar. La corona de segunda velocidad está sostenida. El portaplanetarios central hace que los engranajes planetarios giren alrededor del interior de la corona de segunda velocidad e impulsen el engranaje central de segunda velocidad y el eje de salida.


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Unidad 3 Lección 2

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.43 Segunda velocidad de retroceso

Segunda velocidad de retroceso En la segunda velocidad de retroceso (figura 3.2.43), están sostenidos el portaplanetarios del conjunto planetario de retroceso y la corona del conjunto planetario de segunda velocidad. Cuando el portaplanetarios del conjunto planetario de retroceso está sostenido, los engranajes planetarios giran e impulsan la corona de retroceso en sentido contrario al del eje de entrada. La corona de retroceso hace que el portaplanetarios central gire. La corona de segunda velocidad está sostenida. El portaplanetarios central hace que los engranajes planetarios giren alrededor del interior de la corona de segunda velocidad e impulsen el engranaje central de segunda velocidad y el eje de salida.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-31

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.44 Servotransmisión de mando directo

Servotransmisión de mando directo Los grandes tractores de servicio agrícola Challenger están equipados con una servotransmisión de mando directo (figura 3.2.44). Esta transmisión combina las características de mando de contraeje, mando planetario y mando directo. Esta servotransmisión de mando directo tiene diez velocidades de avance y dos velocidades de retroceso. La transmisión se controla mediante una válvula de Modulación de Embrague Individual (ICM). Otras transmisiones controladas mediante válvulas ICM están equipadas con dispositivos que tienen la capacidad de hacer cambio automático de velocidad ascendente y cambio de velocidad descendente. En esta transmisión, la selección de la velocidad es una función únicamente de la posición de la palanca de cambios. Las válvulas de control se explicarán en la lección 3 de esta unidad.

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Fig. 3.2.45 Ejes de la transmisión

Ejes de la transmisión Los ejes de la transmisión (figura 3.2.45) son visibles cuando se retira la cubierta frontal de la transmisión. El contraeje superior (1) sostiene los embragues Nos.1 y 2. El contraeje inferior (2) sostiene los embragues Nos. 7 y 8. El eje de entrada (3) recibe la potencia del motor para impulsar el contraeje superior y el embrague de toma de fuerza (si tiene). El contraeje inferior impulsa el engranaje loco de retroceso (no mostrado), que a la vez impulsa la bomba de la transmisión. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.46 Servotransmisión de mando directo (vista esquemática)

Servotransmisión de mando directo La vista esquemática de la figura 3.2.46 muestra la transmisión Challenger desde el lado derecho de la máquina. Para transmitir la potencia a través de la transmisión se usan cuatro embragues de rotación, dos en el contraeje (embrague No. 1 y embrague No.2) y dos en el conjunto de engranajes inferior (embrague No. 7 y embrague No. 8) y cuatro embragues planetarios en el grupo planetario (embragues Nos. 3, 4, 5 y 6). La potencia fluye a través del eje de entrada (rojo). Los engranajes del eje de entrada giran los engranajes de los contraejes. Estos engranajes (rojo) giran los cojinetes y no giran el eje si los embragues no están conectados. El embrague No. 1 y el embrague No. 2 se usan para las velocidades de AVANCE. Los tamaños diferentes de los engranajes permiten que el embrague No. 1 provea una velocidad de entrada baja y el embrague No. 2 provea una velocidad de entrada alta al conjunto de engranajes de baja. El embrague No. 8 se usa para retroceso. Cuando algún embrague de dirección se conecta, una maza sostiene el engranaje al eje y hace que el eje transmita la potencia. Los embragues de dirección hacen girar los componentes que se muestran en naranja. Los embragues planetarios se usan con los embragues de dirección para obtener todas las velocidades a través de la OCTAVA velocidad de avance. Los embragues planetarios 6 y 3 se usan con el embrague No. 8 para obtener las diferentes reducciones de velocidad para R1 y R2. En la NOVENA velocidad y en la DECIMA velocidad no se usan los embragues planetarios. El embrague No. 1 o el embrague No. 2 se usan con el embrague No. 7. El embrague No. 7 hará que los componentes mostrados en verde giren a la misma velocidad que los componentes mostrados en naranja. Esto significa que la corona No. 3 girará a la misma velocidad que el engranaje central No. 3. Como resultado, el portaplanetarios (azul) se sostendrá entre ellos sin pérdida de velocidad. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-33

Tren de Fuerza I

TA B L A D E C O N E X IO N D E E M B R AG U E S G A M A D E V E L O C I DA D E S D E L A TR A N S M IS IO N

E M B R AG U E D E C O N T R A E J E C O N E C TA D O

E M B R A G U E P LA N E TA R IO C O N E C TA D O

R ET RO CE S O (R2 )

8

6

R ET RO CE S O (R1 )

8

3

NE UTR AL

7

-

P R IM E R A

1

3

SE G UN DA

2

3

T ER C ER A

1

4

C U A R TA

1

5

Q U I N TA

1

6

S E X TA

2

4

S E PT IM A

2

5

O C TAV A

2

6

N OV E N A

1

7

D E C IM A

2

7

Fig. 3.2.47 Tabla de conexiones de embragues de la transmisión

Tabla de conexiones de embragues de la transmisión La tabla de la figura 3.2.47 indica los embragues que están conectados para la operación en cada gama de velocidad. Esta tabla se aplica a todos los modelos Challenger de la serie "E". Una tabla de este tipo puede ser una referencia muy útil cuando se requieren la identificación y la solución de problemas que se presenten en el funcionamiento de una transmisión. Por ejemplo, si el operador de la máquina dice que la transmisión patina en primera y segunda velocidad de avance y en primera de retroceso, el problema está probablemente en el embrague No. 3 puesto que éste es común a las tres gamas de velocidad. Si la transmisión patina en primera velocidad de avance, pero no en la segunda velocidad de avance, el problema está probablemente en el embrague No.1.


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MODULO 2 SUJETADORES, SUSTANCIAS PELIGROSAS RODAMIENTOS, MANGUERAS, SELLOS Y TRABAS



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Connective Devices

UNIT 4 Connective Devices: Fasteners, Seals and Bearings

Unit Objectives: At the completion of this unit each student will be able to: - Identify the different types of fasteners used in our field - Distinguish between the different types of seals and hoses used in our industry. - Identify the different types of bearings used in our field.

Unit References Identifying Fasteners (pamphlet) Various fasteners used in the shop Seals and Gaskets Various Seals, O rings and sealants used in the shop Various bearings used in the shop


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SEEV0527 SEBV0511

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Lesson 1: Fasteners

CONNECTIVE DEVICES • Fasteners • Hoses and Seals • Bearings

Introduction Caterpillar uses many different types of fasteners on our machines and engines, both metric and standard. Technicians will have to be able distinguish between sizes and types to be productive. Objective: After completing this lesson the student will be able to identify the different types of fasteners used in our field. Materials: Identifying Fasteners (pamphlet) Various fasteners used in the shop


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SEEV0527

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Unit 4 Lesson 1

4-1-2

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.1.1 and 4.1.2 Bolts, Nuts

Bolts, Nuts Bolts are generally made of steel, stainless steel, or brass. A bolt is made of a rod with threads on one end and a head on the other end. The threads can have either deep grooves to make coarse threads or fine grooves to make fine threads. The head on a standard bolt has flat sides in an arrangement so that a wrench can be used to turn the bolt. Bolt length is measured from the bottom of the head to the end of the bolt. Bolt size is the outside diameter of the threads of the bolt. The grip length is the section of the bolt between the bottom of the head and where the threads start. The grip length has no threads. Bolts can be made to have different strengths. The lowest strength bolts are "grade 1." The bolt with the most strength is above "grade 8" and has seven radial marks (slashes) on the head of the bolt for identification. This fastener is used to hold components in a specific position. These components must have a hole large enough to fit around the bolt but smaller than the bolt head. The last component put on each bolt must have inside (internal) threads that are the same as (match) the bolt threads. This end fixture can be turned tight with a wrench on the bolt head. Bolts get their ability to hold when they are turned tight. This makes the bolt a little longer (stretch) and puts all of the components between the head and the end fixture under compression. The amount of torque to put on a bolt when it is tightened is found in assembly manuals. Bolts with fine threads are used if a specific torque is very important or the bolt is used for fine adjustment. Some bolts must have special characteristics for a specific application. Some bolts must have corrosion resistance, extra high tensile strength, special heads, or some other special characteristic. Check assembly manuals for correct bolt selection. Make sure that enough bolt threads are turned into the end fixture to hold all of the components solidly when the bolt is tight. Check assembly manuals to be sure that the bolt is tightened to the correct torque. Use the correct tool to tighten or loosen bolts.


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Unit 4 Lesson 1

4-1-3


Fig. 4.1.3 and 4.1.4 Drilled End Bolt

Drilled End Bolt The drilled end bolt has the same description as the standard bolt. In addition to the standard bolt characteristics, the drilled end bolt has a hole drilled radially through the bolt near the end. The hole is in the section of the bolt with threads. The diameter of the hole must be given in a description of this type of bolt. This fastener is used when a bolt and nut are tightened to a low torque and there is a danger that the nut can loosen during service. The bolt is put through the components that are to be held. A castellated or slotted hex nut is put on the end of the bolt. The nut is tightened to the correct torque. If the hole in the bolt does not line up with a set of slots in the nut, tighten the nut until they are in alignment. The cotter pin is then put through the hole in the drilled end bolt. This will hold the nut in the same position on the bolt until the cotter pin is removed even if there is vibration present during operation. Use the correct size drilled end bolt for the job to be done. Never loosen a castellated or slotted nut to get alignment between the slots and the drilled end hole. Always tighten the nut to get this alignment. Use a cotter pin that is made for the size hole in the specific drilled end bolt used.


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Unit 4 Lesson 1

4-1-4


Fig. 4.1.5 and 4.1.6 Drilled Head Bolt

Drilled Head Bolt The drilled head bolt has the same description as the standard bolt. In addition to the standard bolt characteristics, the drilled head bolt has a hole drilled radially through the head of the bolt. The diameter of this hole must be given in a description of this type of bolt. This fastener is used to hold components and show that they need special service. They can also be used when bolts must be held so that they will not turn during operation of the machine. Lock wires are used with drilled head bolts. The lock wire is put through the drilled head hole. When the lock wire is in position through a series of drilled head bolts, the lock wire can be fastened with a seal.


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Unit 4 Lesson 1

4-1-5


Fig. 4.1.7 and 4.1.8 Plow Bolt

Plow Bolt The plow bolt has a round head when seen from the top. The top of the head has a flat or curved surface. The head also has a taper from the top edge toward the section with the threads. At the bottom of the taper is a section with flat sides that forms a square (square base). The square base has sides that are generally the same length as the diameter of the bolt. The grip length is measured from the top edge of the bolt head to where the threads start. Bolt length is measured from the top edge of the head to the other end of the bolt. Length of the bolt head is measured from the top edge to the bottom of the square base. The description of a plow bolt will tell the standard bolt description plus the head diameter, size of the square base and length and taper angle of the bolt head. This fastener is used to keep a surface free of large bolt heads. An example is the cutting edge of a motor grader. The earth must roll smoothly over the fastened parts. The first component into which a plow bolt is put must have a hole with a side taper and a square at the bottom. This shape will fit that of the plow bolt head. The bolt hole must not let the plow bolt turn since a wrench will not hold on the top part of the bolt head. Caterpillar plow bolts and nuts are heat treated for extra strength. Hardened washers are generally used with plow bolts. Use the correct size plow bolt for the job to be done. Make sure that the head of the plow bolt fits the size and shape of the hole in the component that is fastened. Use heat-treated nuts to hold the plow bolt in position. Put the correct amount of torque on the plow bolt nut.


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Unit 4 Lesson 1

4-1-6


Fig. 4.1.9 and 4.1.10 Hex Socket Head Bolt

Hex Socket Head Bolt The hex socket head bolt has the same grip and thread sections as a standard bolt. The most common shapes for the bolt head are: cylinder with flat top and bottom; flat top with a taper toward the grip (countersink); and round top with flat bottom (dome). All bolt heads have an axial hex shape hole made in the center of the heads. Hex socket head bolts have heads of approximately the same diameter of the washer face on a hex head bolt of the same size. This fastener is used in applications where there is not enough space to use wrenches on other types of bolts. The hex socket head bolt can be used in a hole or any other application where small head size is an advantage. The tip of the hex socket or Allen wrench will fit into the hex hole in the bolt head. The wrench can then be used to turn the hex socket head bolt. Use the correct size hex socket head bolt for the job to be done. Make sure that the hex wrench used fits tight into the hex hole in the hex socket head bolt. Do not use a hex socket head bolt if the head is cracked or broken.


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Unit 4 Lesson 1

4-1-7


Fig. 4.1.11 and 4.1.12 12-Point Head Bolt

12-Point Head Bolt The 12-point head bolt has the same grip and thread sections as a standard bolt. The top part of the bolt head has 12 ridges that axially run down the sides of thread. Between the ridges and the grip of the bolt is a shoulder. Generally 12-point head bolts have the same bolt and head diameters. Some very high strength bolts will have larger heads. This fastener is used when there is a need for a high strength bolt with a small head. This bolt must be installed with a 12-point box end wrench or 12-point socket. Make sure that the 12-point head bolt is turned to the correct torque.

Fig. 4.1.13 and 4.1.14 Washer Head Bolt

Washer Head Bolt The washer head bolt is a modification of the standard hex head bolt. The bottom of the bolt head has a taper out to a flange surface. This round flange surface is used as a washer on the bottom of the bolt head. The head section of this bolt includes both the hex head and the washer surface. The length of a washer head bolt is measured from the washer surface to the end of the bolt. The bottom of the washer surface can have small teeth to help the bolt head hold the surface that it is tightened against.


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Unit 4 Lesson 1

4-1-8


This bolt is used in applications similar to the standard hex head bolt. The washer face on the bottom of the bolt head will let the bolt be tightened smoothly. This washer face will also give distribution of force over a larger area than with a standard hex head bolt. The washer head bolt must be turned to the correct torque.

Fig. 4.1.15 and 4.1.16 Hex Nut

Hex Nut The hex nut is generally made of steel, stainless steel, or brass. An axial hole through the center of the nut has inside (internal) threads. There are six equal flat surfaces on the sides of the hex nut. The size of the hex nut is approximately the same as the head of the bolt that it is used with. To find the thread pitch of a hex nut, a thread pitch gauge is used. The top of the nut has a chamfer on the outside edges. Some nuts have a small washer surface on the bottom of the nut. The hex nut is the most common type of nut used on Caterpillar equipment. The hex nut is used on the end of bolts or studs. Components are held on a bolt or stud when the nut is turned tight against them. The small washer surface of the nut must be against the components held by the nut. Nuts must be tightened to the correct torque. When the nut is turned tight, one or two bolt threads must be outside the top nut surface for maximum strength.


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Unit 4 Lesson 1

4-1-9


Fig. 4.1.17 and 4.1.18 Wing Nut

Wing Nut The wing nut has a body with two radial attachments (wings) on opposite sides. These wings are large enough to let the nut be turned tight with fingers. The wings generally curve away from the component held by the wing nut. A hole with threads is made through the center of the wing nut body. This fastener is generally used to hold component covers that are removed regularly for operator service. Wing nuts can be used only in applications where the amount of torque on the fasteners is not important. The wing nut is only fastened hand tight. An advantage of the wing nut is that it needs no tool to be removed. Clean threads are important when a wing nut is used.


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Unit 4 Lesson 1

4-1-10


Fig. 4.1.19 and 4.1.20 Acorn Nut

Acorn Nut The acorn nut is very much like a hex nut with a cap on it. The top of the nut has a round cap (dome) with no hole in it. There are six flat sides near the bottom of the acorn nut. The bottom of the acorn nut is flat or has a washer face. An axial hole with threads is made through the bottom of the nut. This hole does not go through the top of the acorn nut. This fastener is used when the end of a bolt or stud must have a cover. The acorn nut can only be turned until the end of the bolt hits the bottom of the hole in the nut. For this reason, bolts and studs must be short enough so that the acorn nut can be tightened against the held components and not make contact with the end of the hole. This nut can help stop injury caused to operators when a rough bolt end is hit. Acorn nuts can also protect threads on the end of a bolt.


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Unit 4 Lesson 1

4-1-11


Fig. 4.1.21 and 4.1.22 Jam Nut

Jam Nut The jam nut is the same shape as the standard hex head nut. The only difference is that the jam nut is approximately one half as high as a standard hex head nut. The top of the jam nut has a chamfer on the outside edges. Jam nuts may have a washer face on the bottom. This fastener is used to hold (lock) other fasteners in position. The jam nut can be put on a bolt, stud, or rod with outside threads. When a fastener, or component with inside threads, is put into position the jam nut can be turned tight (jammed) against it. This will make a lock against inside and outside threads. A common application of the jam nut is against the yoke on a control linkage.

Fig. 4.1.23 and 4.1.24 Castellated and Slotted Nut

Slotted Nut The slotted nut has the same basic shape as the hex nut. On the top of the nut are six radial slots cut around the diameter. These slots are cut into the center of the flat side surfaces of the slotted nut. The castellated nut is very similar to the slotted nut except that its outside surface is round where the slots are. These nuts are used with a drilled end bolt. A castellated or slotted nut is tightened on a drilled end bolt until the torque is correct. If the hole in the drilled end bolt is not in alignment with a set of slots on the nut, the nut is tightened until there is alignment. A cotter pin is then put through a set of slots in the nut and the hole in the drilled end bolt. The free ends of the cotter pin are then bent back so that it will not fall out. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 4.1.25 and 4.1.26 Self-Locking Nut

Self -Locking Nut The self-locking nut is generally like a hex nut with a round section on top much like a castellated nut. There can be cuts on this round section so that the top of the nut can be bent a little in toward the center of the nut. A second type of self-locking nut can have an elastic material with no threads made in the top of the nut. A third type of self-locking nut will use an out-of-round hole to change the shape of the bolt threads as the nut is tightened. This type of nut will hold a bolt or stud so that it will not turn while in service. When using a self-locking nut, it is not generally necessary to use other locking fasteners. These nuts can be used in an application where they must not get any tighter or looser. They will stay in the position in which they are installed.


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Fig. 4.1.27 and 4.1.28 Lockwire

Lockwire Lock wire is made from small diameter wire that can bend easily. Generally two of these wires are bent around a third straight wire. The total diameter of this arrangement must be small enough so that it will go through the hole in a drilled head bolt. A metal seal can be used to fasten lock wire so it will not loosen. The 5P1660 governor sealing tool group contains all parts and tools needed to install lock wire. The most common use of lock wire is to seal a component so it will be adjusted or removed only by a Caterpillar dealer. Two or more drilled head bolts are used to hold the component in position. The lock wire is then put through the bolt heads and the ends are then fastened with a metal seal. The lock wire must be removed to loosen the drilled head bolt. Lock wire can also be used to hold drilled head bolts so they will not become loose. In this application, the lock wire is put through two or more holes and twisted so that if any of the bolts start to loosen the wire will be pulled tighter.


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Fig. 4.1.29 and 4.1.30 Flat Washer

Flat Washer The flat washer is a flat piece of metal cut in a round shape. The center of the washer has a round hole. The variable characteristics of flat washers are material, hardness, finish, quality, and size. Materials for flat washers are generally steel, brass, or aluminum. Washer thickness is the distance between the two flat sides. Washer width is the outside diameter of the washer. The size of the bolt that is used with a particular flat washer is the same as the description for the hole size in that washer. Flat washers are used for thrust load distribution over areas larger than bolt heads or nuts. A flat washer will also limit damage to component surfaces caused by bolt heads or nuts. The hole in a flat washer will let a bolt be put through it. The flat washer can be used between bolt heads or nuts and component surfaces. The correct type and size flat washer must be used in all applications. Check assembly manuals for the correct part number so that a flat washer is not used in place of a hard washer.


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Fig. 4.1.31 and 4.1.32 Hard Washer (flat)

Hard Washer Hard washers have the same description as other flat washers. Hard washers are made of steel and are heat treated. This gives the washers high strength and makes them difficult to bend. Hard washers generally have a dark (almost black) color. When a flat washer is used, be sure to check the part number in the assembly manual so that the washer will have the correct hardness. Hard washers are used in the same way as other flat washers. In addition, they are used when the hole through which a bolt is put is much larger than the bolt. The hard washer will not bend like a soft washer when the correct torque is put on the bolt. A hard washer must also be used when bolts and nuts are tightened to a high torque. A soft washer can become thinner under load and release part of the tension of the fasteners.

Fig. 4.1.33 and 4.1.34 Lock Washer (Split Spring)

Lock Washer Split spring lock washers are made from rings of spring steel that will fit around bolts. The top and bottom surfaces of the lock washer are flat. The ring is cut through (split) at one location and one end is bent up. The measurements for size descriptions of split spring lock washers are made the same way as flat washers. A split spring lock washer is used as a spacer between a bolt head or nut and a fastened component. This type of washer has a uniform surface on which to tighten a fastener. The bend in the lock washer Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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will be made flat as the bolt or nut is tightened. The spring force of the lock washer will put the fastener in a load condition. This load will help to keep the fastener tight. Be sure to check assembly manuals to tell when to use a split spring lock washer, a hard washer or no washer at all.

Fig. 4.1.35 and 4.1.36 Lock Washers (Internal and External Toothed)

Lock Washers The toothed lock washer is a round steel washer. The hole in the washer fits over the bolt, stud, or screw that is used with it. There are notches cut around the outside diameter (external toothed), or around the bolt hole (internal toothed), or around both (internal and external toothed). Between the notches, the small teeth of the washer are twisted. This type of lock washer is generally used with electrical connections. The twisted teeth on the lock washer work similarly to the split ring washer. These teeth will both cut into the fastener and hold the fastener under load condition. These washers can make a good electrical connection when they are used with the screws on an electric terminal.


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Fig. 4.1.37 and 4.1.38 Square Seat Conical Washer

Square Seat Conical Washer The square seat conical washer is made from a round piece of steel with a hole in the center. The square seat conical washer is not flat. If the outside edge of the washer is put against a flat surface, the center of the washer will be a small distance above the flat surface. This distance is the height of the square seat conical washer. Size description will include: outside diameter, hole diameter, thickness, and height. The square seat conical washer is used to put fastener force over a large area. Soft or thin metals are damaged less by fasteners when their area of force is increased. The conical shape also causes the washer to give spring force as a bolt head moves against it. This spring force helps to keep the bolt in tension so that it will stay tight. When used, the outside edge of the square seat conical washer must be against the component that is held.


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Fig. 4.1.39 and 4.1.40 Thread Forming Screw (Self Tapping)

Thread Forming Screws Thread forming screws have head and thread sections. There is a very short grip length on these fasteners. Thread forming screws are made of hardened steel. The head can be any of the screw type heads or it can have a hex head. The thread section will have a taper at the tip. The length and threads of thread forming screws are measured the same as other bolts and machine screws. There are two types of thread forming screws: the thread rolling screw and the thread cutting screw. This fastener is used to hold metal parts that are not under high loads. Screws can be used where a small fastener with threads is needed. With thread forming screws, the screw hole needs no internal threads before assembly. The diameter of this hole must be a little smaller than the diameter of the screw. The internal threads are made as the screw is turned into the hole. When used in a hole with threads, a thread forming screw can make alignment easier.


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Fig. 4.1.41 and 1.1.42 Set Screw

Set Screw Set screws are made of heat treated steel. These screws generally have a square head, hex head, or no head at all. The set screws with no head have a slot or hex socket on one end. The other end (point) will have a shape to fit the application of the set screw. This shape can be round, flat, a cup, or a cone. There are external threads between the two ends of the set screw. These fasteners are used to hold one component in a specific position on a second component. One component will have a hole with threads that will fit the set screw. The set screw will be turned into this hole until the point is tight against the second component. This second component can have a small hole or flat area to fit the point of the set screw.

Fig. 4.1.43 and 4.1.44 Bar Key

Bar Key The bar key can be made of a hard or soft metal. The sides of a bar key are flat and the sides opposite each other are parallel. Check assembly manuals and parts books to make sure that the right bar key is used. The bar key is used to hold a component in a specific position around the diameter of a shaft. There is an axial groove (keyslot) on the outside of a shaft. There is also a groove in the side of the hole in the held component (keyway). The component is put on the shaft so that the keyslot and keyway are in alignment. The bar key can then be put into the keyslot and keyway. A soft-tipped hammer can be used to put the bar key into position. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 4.1.45 and 4.1.46 Woodruff Key

Woodruff Key A woodruff key is made of the same materials as a bar key. The woodruff key has a flat top and flat sides. The bottom and ends of the key make a curve that is half of a circle. Description measurements for a woodruff key are thickness and diameter of the curve. Check to make sure that the correct size woodruff key is used in all applications. The woodruff key is used to hold a component in a specific position around the diameter of a shaft. There is a key slot on the outside of the shaft used with a woodruff key. The bottom of this key slot has a curve the same as the curve of the woodruff key. The key way in the component is the same as for a bar key. The woodruff key is put into position on the shaft. The component is then pushed into position on the shaft when the key slot and key way are in alignment.


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Fig. 4.1.47 and 4.1.48 Roll Pin

Roll Pin The roll pin is a round steel pin. This pin is hollow down the center of the pin. The roll pin is also open down one side. Since this is not a solid pin, it can be made smaller radially. The roll pin has a radial spring force. There is a chamfer on both ends of the roll pin. The roll pin is used to hold components so they will not move in a direction radial to the roll pin. The roll pin is held in one or more holes. These holes must have a little smaller diameter than the roll pin when it is not in compression. A soft-tipped hammer can be used to put a roll pin into position in a hole. To remove a roll pin, use a drift punch with a diameter just a little smaller than the outside diameter of the roll pin.


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Fig. 4.1.49 and 4.1.50 Flat Metal Lock

Flat Metal Lock The flat metal lock is generally made of a soft metal. Some locks are hardened for special applications. These locks are flat pieces of metal with one or more holes in them. The flat metal lock must have a hole that is large enough for a bolt to go through. The outside edge of a metal lock must be larger than the bolt head or nut. This outside edge can have a special shape for a specific application. In a specific application, check the assembly manual for the correct part number of the flat metal lock used. The flat metal lock is used to hold a bolt head or nut so that it will not turn. This lock is put between the held component and the nut or bolt head. When the fastener is tight, one outside edge of the lock is bent up flat against a flat side of the fastener. An outside edge of the lock can also be bent down flat over the edge of the component. Bend metal locks with a cold chisel. Special sockets can be used to loosen fasteners held by flat metal locks. Do not use a flat metal lock more than one time.


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Fig. 4.1.51 and 4.1.52 Machine Screws

Machine Screws The machine screw has a head and a section with threads. Generally, the threads come all the way up to the head. A machine screw which is less than 1/4 in. (6.1 mm) in diameter has a size number description. Machine screws that are larger than this use their diameter in their size description. Screw length is measured from the bottom of the head to the end of the screw. The length of a countersunk screw is measured from the top of the head to the end of the screw. This fastener is used to hold two or more components together. Machine screws are used in applications where they are under little load. The last component into which a machine screw is put must have threads the same size as the screw. Flat washers and lock washers can be used with machine screws. Use the correct type and size of screwdriver to turn a machine screw. A screwdriver can easily slide off many types of screws. Keep hands away from areas where they will be hit if the screwdriver slides off the screw.


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Fig. 4.1.53 and 4.1.54 Stud

Stud A stud is a metal rod with threads on both ends. The grip length is the part of the stud between the two sections with threads. The threads on one end (stud end) will be more coarse than the threads on the other end (nut end). The stud end can have a taper toward the end of the stud. The nut end of a stud is the same as the thread section of a bolt. Size description of a stud will include: diameter and type of thread on each end; thread length of the stud end; thread length of the nut end; grip length plus thread length of the nut end; and any special characteristics of the stud. Studs are used to fasten two or more components together. The stud end of this fastener can be turned into a hole with threads in one component. Be sure to use a stud end with a taper if the hole has a taper. When the stud is held tight in the hole, a second component with no threads can be put over the nut end of the stud. When all components are in position, a nut can be put on the nut end of the stud. Tighten this nut to the correct torque. A common application of studs is in the top of an engine cylinder block. Some studs have no taper and are held tight in a component because their diameter is a little larger than the diameter of the threaded hole. This type of stud is an "interference fit" stud. Use the correct tools to remove and install all types of studs. Make sure that the correct stud is used in each application. Some studs have special characteristics like drilled holes, special material, or added strength. When a stud is replaced, check the assembly manual to make sure the correct stud is used.


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Fig. 4.1.55 and 4.1.56 Clevis Pin

Clevis Pin The clevis pin is a round metal pin. There is a head on one end of the pin. The head is generally round with a flat top. The other end of the pin has a radial hole drilled near the end. The top edge of the opposite end of the clevis pin has a chamfer. There are no threads on a clevis pin. The length of a clevis pin is measured from the bottom of the head to the end of the pin. The diameter must be given in the size description of a clevis pin. This fastener is used to hold two components together. The clevis pin will not hold components tight. It will let them move around the pin like hinge. The held components have flanges with holes that are in alignment. The clevis pin is put through these holes. The clevis pin head will hold the components on one side. The drilled hole in the pin is on the other side of the components. A cotter pin is put through this hole.


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Fig. 4.1.57 and 4.158 Shear Pin

Shear Pin The shear pin is a soft metal pin. It looks the same as a clevis pin except that there is no drilled hole near the end of the pin. The size description of a shear pin will be the pin diameter and length. The length of a shear pin is measured from the bottom of the head to the end of the pin. Some shear pins have no head and look like a short length of rod. The length of this type of shear pin is measured from end to end. Shear pins are generally used to fasten some drive shafts to driven shafts. These shafts must have fixtures with holes that can be put into alignment. The shear pin is put trough these holes. In this application, the shear pin is used as a safety protection. If the driven shaft gets a sudden very high torque it will cut through (shear) the shear pin. This will cause a separation between the drive and driven shafts. Never use a bolt for a shear pin.


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Fig. 4.1.59 and 4.1.60 Taper Pin

Taper Pin The taper pin is a pin with one end a little larger than the other end. This type of pin has no head. This gives the pin a small taper toward the small end of the pin. Size description measurements generally include length and diameter of the large end of the pin. The length is measured from end to end on the taper pin. This fastener is used to hold two components together. The taper pin generally holds tighter than other types of pins. The taper shape can be of assistance in the alignment of components for assembly. A taper pin must be pushed tight into the pin hole, small end first. To remove a taper pin, use a pin punch on the small end of the taper pin. Taper pins can be used again may times and will still fit tight.

Fig. 4.1.61 and 4.1.62 Dowel Pin

Dowel Pin The dowel pin is made from a section of metal rod. The diameter of a dowel pin is the same at all locations along the length of the pin. The sides of a dowel pin are smooth and both ends generally have a chamfer. Measurements used for size description of a dowel pin are diameter and length.


Dowel pins are used for assistance in the alignment of parts. These pins are press-fitted into holes in a machine component. A second component with a little larger hole can be put into alignment over these pins. On the 3308 engine, dowel pins are press-fitted into the cylinder head for assistance in the alignment of the valve cover. A dowel pin is not generally removed from a component into which it is press-fitted. 194 de 1842

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Fig. 4.1.63 and 4.1.64 Cotter Pin

Cotter Pin The cotter pin is made of soft metal, has two parallel legs (prongs), and an eye on one end. The prongs can be the same or different lengths. There can also be one or two eyes in a cotter pin. The size description of a cotter pin will include: diameter (of the hole in which the pin is used); length (from the bottom of the eye to the end of the shortest prong); and prong end shape. The cotter pin is used with drilled end bolts and clevis pins. The cotter pin will either hold these fasteners in position or show that they are already in position. The cotter pin is put through the hole in a drilled end bolt or clevis pin. The cotter pin is pushed until the eye is in contact with the hole. The prongs of the pin are then bent back against the fastener. The prongs must be made straight to remove the pin.


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Fig. 4.1.65 and 4.1.66 Rivet

Rivet The rivet is made from a soft metal rod. There is a head at one end of the rivet. The other end of the rivet (shank end) is straight. The size description of a rivet will include: diameter of a shank, length of a shank, and shape of head. This fastener is used to hold two or more components together. The rivet is put through holes in the components. The straight end of the shank is then made into a shape similar to the head end. A riveting machine, rivet set, or ball peen hammer can be used to give this shape to the end of the shank. The rivet will then have two heads. The components must be held tight between these two heads. An assembly that is not tight can cause rivets to become broken.


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Fig. 4.1.67 and 4.1.68 Snap Ring

Snap Rings Snap rings are made of spring steel. They are made in a circle shape that is not closed at one location. Rings that fit into external groves are external snap rings and those that fit into internal grooves are internal snap rings. Some snap rings have a small hole on each side of their opening. These small holes are made so that snap ring pliers can be used to install or remove the snap rings. These fasteners are used to hold, or limit movement of, pins or shafts. An external snap ring will fit into a groove around a pin or shaft. An internal snap ring will fit into a groove around the inside of a hole. When snap rings are in position, a pin or shaft can no longer slide out of a specific hole. Snap ring expansion or reduction will be necessary to put a snap ring into position. Use the correct size and type of snap ring in all applications.


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Fig. 4.1.69 and 4.1.70 Spring Clip

Spring Clip The spring clip is made of spring steel. The spring steel wire is bent into a shape with two legs (prongs). The prongs will have curves to fit the outside diameter of a pin. One prong can be straight on some spring clips. The bend between the two prongs will form an eye that is used for easy removal of the spring clip. Size description will include the diameter of the spring wire and the shape of the prongs. This fastener is used to hold pins in position. The pin must have a groove at the location where it is held by the spring clip. The spring clip is pushed into position on the pin and fits into the groove. The spring clip with the straight prong is used when the pin has a drilled hole and the other prong holds on to the outside of the pin.


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Fig. 4.1.71 and 4.1.72 Cable and Tube Clip

Cable and Tube Clip Cable and tube clips are made from flat metal strips that are bent to the correct shape. These clips will have curves in a position to hold one or more cables or tubes. There will be one or more holes in a position on the clip so that it can be fastened with a bolt or screw in a rigid position. Some clips will bend completely around a cable or tube and will have a bolt hole. This type of clip is used to hold cables and tubes in a specific position to prevent damage to these components. Some clips hold cables and tubes directly against a rigid surface. Some clips are put around cables and tubes and fastened to a surface such that the cable or tube does not touch that surface. A common application of this clip is to prevent heat damage around engine components.


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Unit 4 Lesson 1

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Fig. 4.1.73 and 4.1.74 Plastic Strap (Wrap Ties)

Plastic Strap The plastic strap, or wrap tie, is a flexible plastic strap with an eye on one end. There is a metal lock inside the eye that will let the strap be put through the eye in only one direction. Once the plastic strap is in the desired position, the strap can not be pulled back out of the eye. The size description for plastic straps is generally length and width. The plastic strap can be cut easily with diagonal pliers. The plastic strap is used to fasten around a number of wires or cables to hold them as a tight group. The end of the plastic strap is put through the eye and pulled until it is tight around the wires. There will be an extra length of strap that will hang out of the eye. This extra length of strap must be cut even with the top of the eye.


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Unit 4 Lesson 1

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Fig. 4.1.75 and 4.1.76 Spacers, Shims

Spacers and Shims Spacers and shims are generally flat pieces of metal that have an even thickness. The outside edges are generally either straight with square corners or in the shape of a circle. Some shims have a hole of a specific size at a specific location. Size descriptions will include: thickness; length and width (outside diameter if round); and size and location of any holes. Spacers and shims are used to give specific distance between two components that are fastened together. A number of spacers or shims with different thickness can be used together to get the specific distance needed between the two components. Before shims or spacers are used, make sure that they are clean and not bent. Foreign material on the surface of a shim can cause it to have a thickness that is not even. When a number of shims are used, put the thin ones in the middle with the thicker shims outside.


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Unit 4 Lesson 1

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Fig. 4.1.77 and 4.1.78 Turnbuckle

Turnbuckle A turnbuckle has three component parts. There are two metal rods with threads on one end. One rod has right hand threads and the other has left hand threads. The other end of the rods have an eye or hook. The rods are fitted into opposite ends of a center fixture. The distance between the two eyes is increased or decreased when the center fixture is turned. To change the direction of movement between the eyes, the direction of rotation of the center fixture must be changed. This equipment is used to change and hold the distance between two components. The eyes on the end of the rods can be fastened to two components. When the center fixture on the turnbuckle is turned, the distance between the two components is changed. The turnbuckle will then hold any adjustment desired. Jam nuts can be used on the rods against the center fixture to lock the turnbuckle at a specific adjustment.


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Hoses and Seals

Lesson 2: Hoses and Seals


Introduction Caterpillar uses many different types of seals on our machines and engines. It is important that the technician be familiar with the different types of equipment used in order to be efficient in repairing machines. Objective: After completing this lesson the student will be able to distinguish between the different types of seals and hoses used in our industry Reference: Unit 4 Lesson 1 Materials: Seals and Gaskets Various Seals, O rings and sealant used in the shop


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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.1: Seals

SEALS A seal is a piece of material or method that prevents the flow of a fluid between two surfaces. The surfaces can be stationary or have movement between them. A seal has several jobs. It must: 1. prevent the leakage of lubricant; 2. stop the flow of dirt and foreign material into a system; 3. keep fluids like lubricant and water apart; 4. be flexible enough to prevent leakage when there is small movement between parts; and 5. seal rough surfaces and wear faster than the parts they are used with. The parts cost much more to replace than a seal would. There are two basic types of seals: Static seal – A seal in which there is no movement between the two sealed surfaces. Dynamic seal – A seal that is used between surfaces in which there is movement of the sealed surfaces in relation to each other.


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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.2 and 4.2.3 Gaskets

Gaskets Gaskets are static seals made of deformable (elastic) material. Gaskets are made in all shapes and sizes but normally are flat and shaped like the surface sealed. Gaskets are generally made from cork, metal, paper, asbestos, rubber, or a combination of these. Gaskets prevent the passage of gas or liquid between two stationary surfaces. When two parts on each side of the gasket are tightened, the compression of the gasket material causes the gasket to form a seal between the two surfaces. A gasket also acts as a cushion between the two parts. Some typical applications of a gasket are between a block and cylinder head, oil pan, and water pump.

Fig. 4.2.4 and 4.2.5 O-ring Seal

O-ring Seal An O-ring or seal is a smooth round ring made of natural rubber, synthetic rubber (man-made), or plastic material. Most O-rings have a black color but other colors are also common. O-rings generally have a part number shown on the ring. O-rings normally have a round cross-section but can be shaped differently. An O-ring can be used as a static seal or a dynamic seal to prevent the movement of liquids or gases between two round parts. This is done by the change in shape or compression of the O-ring under pressure. O-rings are generally found in only one type of dynamic application. This type is called "reciprocating motion" and is found in pneumatic cylinders. Common static applications include: sealing valves, hose couplings, and other mechanical equipment. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.6 and 4.2.7 Lip-type Seal

Lip-type Seal There are many types of lip-type seals. A typical lip-type seal is made of several parts. An outer shell (covering) is used for support and installation alignment. Inside the shell is a flexible sealing element formed into a lip. Many times there is a "garter" spring to hold the lip against the surface to be sealed. Lip-type seals are available in many sizes and designs. Lip-type seals are low-pressure, dynamic seals found in applications where a rotating shaft needs sealing. These seals can be found in rear crankshaft applications, hydraulic cylinders, and other applications where a dynamic seal is needed.

Fig. 4.2.8 and 4.2.9 Wear Sleeve

Wear Sleeve A wear sleeve is a round, steel, thin-walled ring. One end of the sleeve is tapered to help the installation of the seal that fits around the outside of the sleeve. Wear sleeves are available in sizes that range from about .75 to 7.5 inches (1.91 to 19 cm) in inside diameter. The width is generally determined by the width of the seal used. Use of a wear sleeve is a low-cost way to repair worn shafts. The wear sleeve is pressed on the worn shaft and a new seal of the correct size is installed over the sleeve. The sleeve makes a smooth surface for the new seal. This is a common method of repair used on front or rear crankshaft seal surfaces, accessory drive shafts, and input and output shafts on transmissions. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

4-2-5


Fig. 4.2.10 and 4.2.11 Duo-Cone® Seal

Duo Cone® Seal The Duo-Cone® seal is made of two "toric" rings and two metal rings. The "toric" rings are similar to large O-rings and they are installed in a groove around the metal ring. The surface of the metal rings is machined and lapped to form a smooth "metal to metal" seal. Duo-Cone® seals are a very special type of seal. The seal is designed to keep large amounts of dirt out and keep lubricants in. The "toric" rings hold the metal rings together to form the seal. They also make a cushion for the metal seal rings when the seal has movement. The cushion effect keeps the seal in alignment for all shaft conditions. Duo-Cone® seals can be found in final drives, carrier rollers, and other applications where the speeds are slow and a seal with long life is needed.

Fig. 4.2.12 and 4.2.13 V-type and U-cup Packing Rings

V-type and U-cup Packing Rings The two types of packing rings are the V-type and the U-cup type. A cross-section of the ring will show that it is shaped like a V or a U. Several V-type rings are used together to form a seal. Only one Ucup seal is used to form a seal. Packing rings are usually black in color and made of synthetic material.


Packing rings are usually used in high-pressure dynamic applications. Compression of the ring causes the expansion of the inside and outside lips of the ring. The pressure of the lips against the two surfaces forms the seal. Packing rings are generally packed in glands of hydraulic cylinders to seal hydraulic oil between the piston rod and head. 207 de 1842

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.14 and 4.2.15 Metal-backed Seal

Metal-backed Seal A metal-backed seal is very similar to an O-ring. A spring steel case (cover) outside supports the sealing material, which is usually a synthetic-rubber like material. Metal-backed seals are used in the same static applications as O-ring seals especially where high or low temperatures are experienced. Their primary use is for sealing flanges and hydraulic hose couplings.

Fig. 4.2.16 and 4.2.17 Hydraulic Hose

Hydraulic Hose All hydraulic hoses are constructed of three basic elements—the inner liner (tube), one or more layers of reinforcement and an outer covering. A coupling on each end of the hose connects it to the parts of the hydraulic system. Inside diameters range from 3/8 to 2 inches (.952 to 5.08 cm) and the hydraulic pressure can be as high as 5000 pounds per square inch (34,474 kPa). The hose is flexible so the parts that it is connected to can move in relation to each other. A hydraulic hose is used to transport hydraulic fluid under pressure between two components. The size of the hose is determined (found) by the system pressure and flow rate. Low-pressure hose is used in applications below 300 psi (2068.2 kPa). Medium-pressure hose is used in applications from 300 to 1125 psi (2068.2 to 7755.75 kPa). High-pressure hose is used in applications from 1125 psi (7755.75 kPa) and up. Hydraulic hose is found on hydraulic steering linkages, implement systems, and other equipment operated by hydraulic pressure. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.18 and 4.2.19 Radiator Hose

Radiator Hose Radiator hose is normally made from a flexible, molded soft rubber compound over cotton braid. It is generally black in color and is connected by hose clamps. The inside diameter can be from 1 inch (2.54 cm) to about 5 inches (12.7 cm). Radiator hose is used to hold coolant and is connected between a radiator and an engine block.

Fig. 4.2.20 and 4.2.21 Heater Hose

Heater Hose Heater hose is generally made from a rubber compound. The walls of the hose are thick and the hose is normally black in color. The inside diameter of heater hose is about 3/4 inch (1.905 cm). The hose is flexible. Heater hose is used on vehicles to transport water or coolant heated by the engine to a heat exchanger. There is normally a supply hose and a return hose.


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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.22 and 4.2.23 Air Brake Hose

Air Brake Hose Air brake hose is generally made from rubber and reinforced nylon. It is flexible and lightweight. Air brake hose is normally available in small diameters. Air brake hose is used on vehicles such as large tractor-trailer trucks that have air brakes. The hose directs compressed air from the compressor to the brakes.

Fig. 4.2.24 and 4.2.25 Hose Clamp

Hose Clamp Hose clamps are round, metal bands which are tightened around the end of a hose to attach the hose to a part. There are several different types, but the "worm drive" type is the most common. The width of the clamp is usually 1/2 or 5/8 inch (9.525 or 15.875 mm) and the diameter ranges from about 1/4 to 12 inches (6.35 to 30.48 cm). Hose clamps are used to prevent large-diameter hose connections from leaking. They are generally found on radiator hoses, heater hoses, and other low-pressure hoses which are removed frequently.


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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.26 and 4.2.27 Collet-type Coupling

Collet-type Coupling The collet-type coupling is designed to be used more than one time when resized correctly. The coupling is made up of the following two components: the stem-collet assembly and a steel sleeve. The stem-collet assembly is a hollow steel pipe that has a collar on one end. The other end is installed on the hose. The sleeve is pressed over the tapered fingers of the stem to hold the coupling on the hose. Collet-type couplings are available in several sizes for straight or angled applications. The collet-type coupling is used with a split flange to bolt the hose assembly to the part. An O-ring or metal-backed seal is used to seal the part and the coupling. These couplings are commonly found on high-pressure, large-diameter hydraulic hose used on implement systems where the flexibility of a hose is required.

Fig. 4.2.28 and 4.2.29 Hydraulic Hose Armor

Hydraulic Hose Armor Hydraulic hose armor is a metal band about 1/8 inch (3.175 mm) thick by 1 inch (25.4 mm) wide and is installed on various hose sizes. It is wrapped around hydraulic hose to protect it against wear. The armor is wrapped in a spiral so the hose can still be flexible. Hydraulic hose armor is used to protect the outer cover of hydraulic hose from damage. It is generally used on high-pressure hydraulic hose that is subject to wear such as the hydraulic hoses on the lift cylinders on wheel loaders. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.30 and 4.2.31 Copper Tubing

Copper Tubing Generally, copper tubing is rigid but soft and can be bent into different shapes with the correct tools. It has a copper color unless it is painted. Copper tubing is generally found in diameters up to 1 inch (2.54 cm). Copper tubing is generally found in applications in which the fluid to be handled is at a low temperature and pressure. Copper tubing is sometimes used for low-pressure fuel injection lines from the tank to the fuel injection pump.

Fig. 4.2.32 and 4.2.33 Flaring Tool

Flaring Tools Flaring tools are made from high-quality tool steel. Most models can flare tubing with an outside diameter of 3/16 inch (4.7625 mm) to 5/8 inch (15.875 mm). The flaring tool is manually operated and hand held. Two "die bars" pivot on one end and clamp the tube to be flared. A "yoke" with a handle, screw and flaring cone is placed over the clamped tube. Most flaring tools are used on tubing made from soft steel as well as copper, brass, and aluminum. The angle of the tubing flare is generally either 45º for automotive applications or 37º for industrial applications. A flare-type fitting is installed on the flared tube before flaring. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.34 and 4.2.35 Tubing Cutter

Tubing Cutter A tubing cutter is a tool used to cut tubing. It may be adjusted for different sizes of tubing up to 1 1/8 inches (2.875 cm). The tubing is cut by a round blade that turns around the tubing. The pressure of the blade against the tubing is adjustable as the cut is being made by turning the knob on the end of the cutter. A reamer and file is located on the body of the tool. A tubing cutter is used to cut tubing to the correct length. It makes a clean cut so a fitting can be installed on the end of the tubing. It is also used to deburr the end of the tubing after it is cut.

Fig. 4.2.36 and 4.2.37 Tubing Fitting

Tubing Fitting Small diameter hoses and tubing use threaded couplings called fittings. There are many different types and sizes for different uses. Fittings can be made of brass and steel. Brass fittings are used with copper or plastic tubing. Steel fittings are used with steel or plastic tubing. The fitting shown is a common "flared type" fitting used on copper tubing. Fittings are used to connect small-diameter tubing to parts. There are many types for different applications.


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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.38 and 4.2.39 Nylon Tubing

Nylon Tubing Nylon tubing is made from synthetic material that is usually naturally black in color. It is flexible, lightweight, easy to install, and has a high resistance to vibration. Nylon tubing is generally found in applications in which the fluid to be handled is at or near ambient temperature and low pressure. Nylon tubing is sometimes found on hydraulic and fuel testing equipment, air horns, and some fuel lines and gauge lines.

Fig. 4.2.40 and 4.2.41 Vinyl Tubing

Vinyl Tubing Vinyl tubing is soft, light, and easy to handle. Vinyl tubing is generally clear and found in small diameters. Like nylon tubing, vinyl tubing can only be used in ambient (room) temperature and low-pressure applications. It is sometimes found on test equipment and gauges


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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.42 and 4.2.43 Non-cog Belt (Vee Belt)

Non-cog Belt A non-cog vee belt is made from a rubber compound with fiber reinforcement. It has four flat sides and is flexible. Vee belts are available in many sizes and are normally black in color. Non-cog vee belts are used on engines to connect the rotating crankshaft to a fan, water pump, generator, or compressor. The rotation of the crankshaft pulley causes the belt to turn that turns the other pulley.

Fig. 4.2.44 and 4.2.45 Cog Belt (Vee Belt)

Cog Belt A cog-type vee belt is similar to a non-cog type belt except that the inside surface of the belt has "cogs" or teeth that contact the pulley. Cog-type belts are used in many of the same applications as non-cog type belts.


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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.46 and 4.2.47 Link Belt

Link Belt A link-type vee belt is made from many links that can be added or removed to make a vee belt of the size needed. The width can be 1/2 inch (1.27 cm) to 7/8 inch (2.2225 cm). Lengths can be made to any size by snapping the links together. Link-type vee belts are used as a temporary or emergency replacement for vee belts broken in the field or when there is not a replacement immediately available.

Fig. 4.2.48 and 4.2.49 Windshield Wiper Blades

Windshield Wiper Blades A windshield wiper blade is a v-shaped rubber element with a metal reinforcement. It is available in several lengths and is installed in a windshield wiper arm. The blade is pressed against the windshield by the arm and wipes or clears away water. A windshield wiper blade is used on vehicles to clean the windshield so the operator can see clearly.


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Introduction to Bearings

Lesson 3: Bearings


Introduction Different types of bearing are used extensively throughout our machines to join stationary part to a moving part. Objectives After completing this lesson the student will be able to identify the different types of bearings used in our field. Reference: Unit 4 Lesson 3 Materials: Various bearings used in the shop


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Unit 4 Lesson 3

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Fig. 4.3.1 and 4.3.2 Split-half Bearings

Split-half Bearings Two (2) split-half bearings make one complete bearing. Most splithalf bearings that are used in engines have an oil hole and/or groove in the top half of the bearing. The bottom half of the bearing is smooth. The oil hole and groove permit lubricant to go to the bearing contact area. Split-half bearings have lock tabs that fit into notches for correct alignment, and the lock tabs also prevent bearing movement. Most split-half bearings have three (3) different layers of metals. The top layer can be a mixture of lead and tin or a mixture of copper and lead. The purpose of this layer is to "dry-lubricate" the bearing until lubrication oil is there. The next layer is aluminum. Aluminum takes heat away evenly from the bearing contact area. It is also soft so that foreign materials, like dirt or metal shavings, can press into the bearing face instead of into the crankshaft. The bottom or outer layer is made of steel. Steel increases the strength of the bearing and is also support for the aluminum contact area. The most common application of split-half bearings is in the cylinder block of an engine. Split-half bearings are used as connecting rod bearings and crankshaft main bearings. They help support the crankshaft and also permit the rotation of the crankshaft with a minimum of friction. The primary purpose of split-half bearings is to decrease friction, heat, and wear. Use the parts book to make sure that the correct bearing is used. Keep the bearings clean and in the box until they are to be used. Inspect the bearings for damage before installation. Inspect the bearing contact area on the crankshaft to make sure it is clean and not damaged. Put oil on the surface of the bearing that makes contact with the crankshaft. Make sure that the oil holes of the bearing are in alignment with the holes in the cylinder block. It is possible that all of the main or connecting rod bearings do not have to be exchanged for new bearings when the engine is rebuilt. Exchange worn bearings for new bearings. Follow the Service Manual procedures for the correct use of tools used in the installation and removal of all split-half bearings. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 3

4-3-3


Fig. 4.3.3 and 4.3.4 Bushing (Sleeve Bearings)

Bushings Bushings or plain bearings are very similar to split-half bearings. They primary difference between the split-half bearing and the bushing is that a bushing is one piece. Bushings also have three (3) different layers of metals. These layers can also be of bronze, lead, aluminum, tin, and steel. Some bushings have oil holes and grooves and others do not. Bushings are also called sleeve bearings. There are many types of bushings and they are used in many different applications. In the engine cylinder block, bushings are used as camshaft bearings and balancer shaft bearings. Other common uses are in oil pumps, alternators, and electric motors. Bushings are made of softer metals than the shafts on which they rotate. The softer bearing will wear before the shaft becomes damaged. Clean and put lubrication on all bushings before installation.


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Unit 4 Lesson 3

4-3-4


Fig. 4.3.5 and 4.3.6 Ball Bearings

Ball Bearings There are four (4) parts to a ball bearing assembly: the inner race (cone), the outer race (cup), the cage, and the steel balls. The balls move freely between the inner and outer race. The cage keeps the correct clearance between the balls, and a thin layer of oil separates all of the components. There are many different sizes of ball bearings available. The size of the ball bearing is controlled by the purpose and application of the ball bearing. The primary purpose of ball bearings is to support a load and to keep friction, heat, and wear to a minimum during the rotation of different parts at high speeds. Ball bearings use the principle of rolling action. This movement of the different parts permits the rotation of components with a minimum of friction, like a shaft in a bore. Use the correct ball bearing assembly. Inspect the ball bearings and the shaft for damage before installation. Some typical applications of ball bearings are in transmissions, generators, water pumps, and belt pulley drives. Follow the Service Manual procedures for the correct use of tools used in the installation and removal of all ball bearing assemblies. Use gloves for protection if heat is used during installation of the bearing. (See Bearing Heaters.)


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Unit 4 Lesson 3

4-3-5


Fig. 4.3.7 and 4.3.8 Straight Roller Bearings

Straight Roller Bearings There are many sizes of straight roller bearings. Straight roller bearings are similar to ball bearings. The straight roller bearing assembly also has four (4) parts. The basic difference between a straight roller bearing and a ball bearing is that instead of a round steel ball, the straight roller bearing has a cylinder shape solid steel roller. The rollers turn freely between the inner and outer race. The cage keeps the correct clearance between the rollers. A thin layer of oil separates the four (4) components of the bearing assembly. The primary purpose of straight roller bearings is to help the reduction of friction, heat, and wear during the rotation of different parts at high speeds. They are used in large radial load applications. Straight roller bearings use the principle of rolling action and the different parts of the straight roller bearing move in relation to each other. This movement of the different parts permits rotation with a minimum of friction. Straight roller bearings have line contact in comparison to point contact of ball bearings. This line contact permits a straight roller bearing to be used for larger radial loads than a ball bearing of the same size. Typical applications of straight roller bearings are in transmission and final drives of vehicles. Use the correct straight roller bearing at all times. Refer to the Parts Book. Inspect the bearing and shaft for damage before installation. Use the correct amount of lubricant. Use the correct tools for the installation and removal of straight roller bearings. Use correct procedures given in the service manual for installation and removal.


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Unit 4 Lesson 3

4-3-6


Fig. 4.3.9 and 4.3.10 Tapered Roller Bearing

Tapered Roller Bearings Tapered roller bearings are very similar to straight roller bearings. The basic difference between straight roller bearings and tapered roller bearings is that the inner race and the cylinder shape rollers of the tapered roller bearing are tapered. Tapered roller bearings use the principle of line contact. The main parts of the tapered roller bearings can be separated. The inner race, the rollers, and the cage are one assembly. The outer race is one part. There are many sizes of tapered roller bearings. The size of the bearing is controlled by the use or application. There are many applications of tapered roller bearings. Because of the tapered inner race and the tapered rollers, they are used for both radial and thrust loads. One tapered roller bearing is used with another tapered roller bearing that can operate against thrust loads from the opposite direction. Some typical applications are in transmissions, differentials, final drives, and some hydraulic pumps.


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Unit 4 Lesson 3

4-3-7


Fig. 4.3.11 and 4.3.12 Needle Bearings

Needle Bearings Needle bearings are a special type of straight roller bearing. There are many types and sizes of needle bearings, but there are two (2) basic designs. One design has a bearing cage to separate the needle bearings inside a cap. The other design has no bearing cage, but has all the needle bearings in alignment around a shaft or bore inside the cap. Needle bearings are long and generally very small in diameter. Because of the longer length, there is more line contact that permits the needle bearings to be used in large radial loads. The small diameter of needle bearings permits the bearings to be used where a minimum clearance is needed. The application of needle bearings is limited to bore diameters of less than ten (10) inches (254mm). Needle bearings that are in a cage, have less load capacity than the bearings that are not in a cage, but they can operate at higher speeds. Some typical applications of needle bearings are in universal joints and planetary final drives.


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Unit 4 Lesson 3

4-3-8


Fig. 4.3.13 and 4.3.14 Thrust Bearings

Thrust Bearings With design changes, solid, roller, ball, and needle bearings can be used as thrust bearings. Split-half bearings that are used for heavy radial and thrust loads have flanges on both sides of the radial bearing surface. Bushing or sleeve bearings used for thrust loads also have flanges on one or both sides of the radial bearing surface. Ball bearings and straight roller bearings used for thrust application have the bearing surfaces of the inner and outer races of the bearing machined deeper than those of standard ball or roller bearings. Straight roller and needle bearings have the rollers and needle bearing roller positioned with the center lines of the rollers at a 90° angle to the shaft when they are used as thrust bearings. Thrust bearings are used in high thrust load applications. Many engines use a thrust main bearing to limit crankshaft end movement and also for thrust loads caused by timing gears, torque converters, or clutches. Bushing bearings with a flange on only one side are normally used with a second thrust bearing for thrust loads in the opposite direction. Use the correct thrust bearing. Refer to the Parts Book. Inspect bearings and the crankshaft for damage before installation. Use the correct tools for the installation and removal of thrust bearings. Use the correct procedure given in the Service Manual for installation and removal.


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Unit 4 Lesson 3

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Fig. 4.3.15 and 4.3.16 Thrust Plate

Thrust Plate There are many sizes and shapes of thrust plates. They can be made of a mixture of steel and bronze, steel and aluminum, or lead and tin. The shape of a thrust plate can be like a flange, a split-half circle, or like a round plate. They can also have grooves and small round pockets in the face of the plate to hold lubricating oil. Thrust plates are used to control thrust loads along the center line of a shaft. Thrust plates are used in some engines to limit crankshaft end movement. They are also used at the end of some camshafts and also in some turbochargers.

Fig. 4.3.17 and 4.3.18 Thrust Washers

Thrust Washers Thrust washers are thin, flat bearings that are used only in thrust load applications. Thrust washers can be made from a mixture of different metals. They can be steel and bronze, aluminum on a steel back, plastic on a steel back, or lead and tin. Some thrust washers have grooves or pockets to hold oil for improved lubrication. Thrust washers can have lock stems on the inside or outside diameter to prevent rotation. Thrust washers are used to help control and take up thrust loads along the center line of a shaft. Thrust washers are put on shafts next to gears and other bearings. Some typical applications are transmissions, differentials, and pumps. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 3

4-3-10


Fig. 4.3.19 Oil bath Heater

Oil Bath Heater Oil bath heaters are available in many sizes. They can be put on a stand, workbench, or on the floor. They are square shaped and made of metal. The thermostat (controls the amount of heat); timer; and electric switches are at one end. The submersible (under the oil) heating element is connected to the controls. Special bearing heater oil, which has a smoke point of 450°F (230°C) must be used. Most oil bath heaters have a removable steel mesh tray with two handles on the sides. The tray is supported, which keeps the bearings or gears in the bottom of the tray away from dirt (sludge) that has dropped to the bottom of the heater. Oil bath heaters are primarily used to heat bearings, gears, or housings that are machined to very precise tolerances. Heating the bearings expands the inner race of the bearing, which makes it easier to install or remove a bearing. They are also used to expand housings for bushing installation. The bearings are also cleaned and lubricated in the process. Protective gloves, apron, and safety glasses should be worn when using the bearing heater. Never drop bearings into the oil bath heater. Remove the tray first and place bearings or shafts into the tray carefully. Then place the tray into the oil bath heater. Use the correct heat setting and set the correct amount of time on the timer. Do not use lubricating oil. Use only special bearing heater oil that has a smoke point of 450° F (232°C). Lubricating oil loses viscosity under high heat for a long period of time, smokes at a lower heat setting, and releases dangerous fumes. Follow the manufacturer’s operation instructions.


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Unit 4 Lesson 3

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Fig. 4.3.20 Dry Heater Bearing Oven

Dry Heater Bearing Oven Electrically heated bearing ovens are available in different sizes. They can be mounted on a workbench or on a stand. Ovens are box shaped. There are different shelf levels inside the oven. Some models operate on 115 volts AC and others on 230 volts AC. Electrically heated bearing ovens are primarily used to expand bearing, gears, and bushing housings for easier installation and also to prevent damage to the bearings and the shaft during the installation procedure. Place the bearing heater oven so that there is unrestricted circulation around the fan motor. Do not place the oven in a corner or against a wall. Wear protective gloves to remove a heated bearing. Do not use with flammable solvents or vapors. All ovens should be grounded. Do not place bearings immediately under or on top of heating elements.


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Unit 4 Lesson 3

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Fig. 4.3.21 Introduction Bearing Heater

Induction Bearing Heater Induction bearing heaters are transformers (electrical components that increase or decrease voltage) that induce (put into) low voltage and high current into the bearing race to heat it for expansion. This is the fastest and cleanest method to heat bearings, but the temperature is not easily controlled. The bearing must be watched very closely to prevent overheating. Different size bars are available for the different bore diameters of bearings and gears. Induction bearing heaters are primarily used to heat bearings and gears for easier installation. Put a mark on the bearing with a material called Tempilstick°. Different Tempilsticks° are available for different temperatures. Put the bar that is about the same size as the bore diameter of the bearing or gear through the bearing or gear. Put bar and bearing on the induction heater. The mark, made by the Tempilstick°, will go away (melts) at a specific temperature.


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Materiales Peligrosos

UNIDAD 5 Materiales Peligrosos

Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar los materiales peligrosos usados en el taller 2. Clasificar los materiales peligrosos y conocer las normas sobre disposición de residuos 3. Identificar las regulaciones básicas federales y del estado incluyendo las regulaciones OSHA y EPA. Referencias Hojas de Datos de Seguridad del Material


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Materiales Peligrosos

Lección 1: Materiales Peligrosos

Introducción Los materiales peligrosos se usan a diario en el taller. Los técnicos de servicio deben conocer cómo distinguir en forma correcta los diferentes tipos de materiales peligrosos. También deben conocer cómo clasificar y disponer de los residuos de los materiales peligrosos. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de identificar los materiales peligrosos usados en los talleres de servicio Caterpillar. Lección Use las Hojas de Materiales Peligrosos para explicar los diferentes tipos de materiales peligrosos usados en el taller. Referencia: Unidad 5, lección 1 Tiempo: 1 hora Material de referencia: Hojas de Datos de Seguridad del Material


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Unidad 5 Lección 1

5-1-2

Industria de Servicio Caterpillar

Comunicación de Alerta de Peligros: Conozca los diferentes tipos de materiales peligrosos. Los siguientes ejemplos familiarizarán al lector con algunos tipos de materiales peligrosos, su efecto potencial para la salud, y otros peligros y precauciones relacionados. Consulte siempre la etiqueta del producto y las Hojas de Datos de Seguridad del Material (MCDS) para conocer los peligros y el manejo adecuado de estos materiales.

D esc ripc ión/ejem plo s d e m ate riale s peligros os

Efe ctos p ote nciales p ara la s alu d I rr i ta n t e q u e s e a b s o r b e r á p id a m e n te p o r la m e m b r a n a m u c o s a de la n a r iz , o jo s y t r a c t o re sp i r a to r i o s up e r io r.

O tros p eligro s/p re cau cion es L o s g a s e s p ue d e n c a u s a r d a ñ o a l os p u lm o n e s o p ro d uc ir a sf ix i a . E s to a p lic a a o t ro s m a te r i a le s p e l ig r o so s s e ñ a l a d o s c o m o : t óx i c o s , v e n e n o so s , r a d ia c ti v o s o a g e n t e s c a u s a n t e s d e e n f e rm e d a d .

G a se s y v a p o r e s d e a m o n io

I rr i ta n t e s q u e p u e d e n s e r t ó x ic os s i s e a b s o rb e n e n e l c u e r p o p o r in h a l a c ió n , in g e s tió n o a tr a vé s d e la p ie l .

P o lv o , n ie b la s y h u m o s

P o lv o , n i e b la s y h u m o s so n o r ig i n a d o s d u ra n te lo s p ro c e s o s d e p u li d o , so l d a d u r a y o tr a s o p e r a c io n e s d e tr a b a j o s c o n m e ta l e s . E v it e in h a la r e in g e r ir e s to s ir r i ta n t e s y s ig a l o s há b it os d e b u e n a hi g ie n e p e r s o n a l y a s e o .

h id ró x id o d e s o d io

L o s á c i d o s y la s b a se s s o n c o r r o si v o s . P u e d e n d e st ru ir lo s te jid o s y e l m a te r i a l o r g á n i c o o c o r r o e r e l m e t a l p o r c o n t a c to . U n a i r r it a c ió n s e v e r a

A c id o s u lf ú ric o

p u e d e re su l ta r e n u n e d e m a p u lm o n a r.

A c id o s y b a s e s :

A c e ite , g r a sa s , c o m b u stib le s ,

C au s an q u em ad u ras s ev eras en l a p ie l y l o s o j o s.

P u e d e n c a u sa r de r m a t it is ; p u e d e c a u s a r l a m u e r t e s i s e in g i e r e n .

á r e a s d o n d e e st á n e st o s m a te r i a le s.

k e r o s e n e y g a s o li n a L i m p ia d o r d e tu r b in a , li m p ia d o r a lc a lin o

D iso lv e n te s in d u s tr ia le s a b a s e d e p e tr ó le o , n a f ta


N o se d e b e n p e rm iti r f u e g o , c h i sp a s, f u m a r o c u a l q u ie r l la m a a b i e r ta e n la s

C a u s a n ir r i ta c i ó n d e l o s o j o s y d e l a p ie l . E n a l ta s c o n c e n tr a c io n e s p ro du c e n a s f ix i a .

I r r ita n te s q u e i n f la m a n la s m e m b ran a s m u co s as y p ro d u cen f lu i d o e n e x c e s o e n e l te j id o c i rc u n d a n te .

L o s d i so lv e n t e s d e se n g ra sa n la p i e l q u ita n d o e l a c e it e n a t u r a l , l o c u a l p u e d e p r o d u c i r d e r m a titi s. E n g e n e r a l , so b r e e x p o s ic ió n a lo s

A lg u n o s di s o lv e n t e s so n e x t re m a da m e nt e in f l a m a b le s . O tr o s, c o m o lo s d i so l v e n te s ll a m a d o s d e se gu r id a d , s o n

v a p o r e s d e l d i so l v e n te re su l ta e n m a r e o , d o l o r d e c a b e z a , n a u se a s e in c l u si v e p é r d i d a d e l c o n o c i m ie n to .

c o m b u st ib le s ; e s to s d is o lv e n t e s s on p o t e n c ia lm e n te t ó x ic o s , a l ig u a l q u e l o s d i so l v e n te s a b a s e d e p e t r ó le o .

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MODULO 3 ET, STW Nombre: Identificación:


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UNIDAD 2 Software "Workbench del Técnico de Servicio" (STW)

Introducción: Esta unidad tratará acerca del software "Workbench del Técnico de Servicio" (STW) y la revisión de las herramientas de software que se ejecutan en el STW. Objetivo: Luego de completar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de usar el Workbench del Técnico de Servicio (STW) con otras herramientas de software de servicio. Se tiene acceso a la información a través de los siguientes componentes STW: • Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA) • Técnico Electrónico Caterpillar (ET) • Técnico Challenger (CT-Para el servicio de los Tractores Agrícolas 35, 45 y 55 Challenger) • Técnico M300 (M300- para servicio de las excavadoras de la Seria M300) • Sistema de Información de Servicio (SIS) • Estimador de Rendimiento del Motor (EPE) • DataView Referencia:

Unidad 2

Tiempo:

16 horas

Material: Computador personal con el "Workbench del Técnico de Servicio" instalado


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Lección 1: Software "Workbench del Técnico de Servicio" (STW)

Fig. 2.1.1

Introducción Esta lección trata acerca del software "Workbench del Técnico de Servicio", conocido también como STW, por su sigla en inglés. El Workbench del Técnico de Servicio (STW) es uno de los últimos logros de Caterpillar en el suministro de información de respaldo a los técnicos de servicio de sus distribuidores. La versión del STW de Caterpillar es una herramienta de software que proporciona acceso a las aplicaciones que brindan información de respaldo a los técnicos de servicio. Objetivo Después de terminar esta lección, los estudiantes podrán usar el STW para ejecutar aplicaciones, enviar información, crear marcas de libros y crear informes STW. Referencia: Unidad 2, lección 1 Tiempo: ## horas Material: Computador personal con el "Workbench del Técnico de Servicio" instalado Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

®

Workbench del Técnico de Servicio Fig. 2.1.2

Haga doble clic en el icono del STW de su escritorio. Para identificar el icono, pase el ratón sobre los iconos, e identifique el del mensaje "Workbench del Técnico de Servicio".

Fig. 2.1.3

Aparecerá la ventana de diálogo de conexión al STW. Escriba el nombre del usuario y la contraseña y oprima la tecla "Aceptar" o haga clic en el botón "OK". Usted puede hacer clic en el botón "Cancelar" (Cancel) y el Workbench lo dejará entrar al programa, pero cuando intente ir al “Sistema de Información de Servicio” (Service Technician Workbench), necesitará proporcionar su nombre de usuario y contraseña. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Fig. 2.1.4

Aparecerá la ventana de diálogo "STW - Identificación del producto". Use los campos de esta ventana para especificar la máquina o el número de serie del motor. Escriba el número de serie o el prefijo y haga clic en el botón "OK". Usted puede hacer clic en el botón "Cancelar" y continuar usando STW. Para este ejemplo, se seleccionó el botón "Cancelar" (Cancel).

Fig. 2.1.5

El Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA) no se muestra en esta pantalla de inicio. Esto se debe a que las aplicaciones de inicio son específicas para el número de serie suministrado, es decir, en la pantalla de inicio sólo se mostrarán las aplicaciones relacionadas con el número de serie específico en que se está trabajando. El menú principal del STW consta de una barra de menú, una barra de herramientas, el LaunchPad (ejecutor de aplicaciones), la línea de estado y el botón "Cambiar Número de Serie" (Change Serial Number). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.6

El menú " Archivo" (File) contiene las funciones de Marca de Libro, Información, Informes, Configuración de Página, Imprimir y Salir. Estas funciones se verán con detalle más adelante en esta lección. Las opciones de configuración de página y de impresión se usan para configurar la orientación del papel e imprimir los informes del Workbench.

Fig. 2.1.7

El menú "Ver" (View) provee funciones para esconder o mostrar la barra de herramientas y el LaunchPad (Ejecutor de Aplicaciones). La función "Preferencias" (Preferences) permite controlar la apariencia y ubicación de la barra de herramientas y del LaunchPad. Observe que hay signos de visto bueno cerca de la izquierda de las opciones "Barra de Herramientas" (Toolbar) y del LaunchPad. El visto bueno indica que éstas están activas y se muestran en la pantalla. Para desactivarlas, quite el visto bueno en el menú "Ver" (View). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.8

Si se selecciona la opción "Preferencias" (Preferences) del menú "Ver" (View), se mostrará la pantalla "Ver propiedades" (View Properties). Esta pantalla tiene dos etiquetas: la etiqueta "General" permite que los usuarios controlen la apariencia y la ubicación de la Barra de Herramientas y del LaunchPad. La etiqueta "International" permite que el usuario predetermine el idioma y las unidades de medida.

Fig. 2.1.9

El menú de "Herramientas" (Tools) contiene las opciones "Inicio" (Start) y " Parar" (Stop) para las aplicaciones STW.


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Fig. 2.1.10

El menú de "Ayuda" (Help) contiene las opciones para ver el contenido de ayuda, los números de teléfono del escritorio de ayuda, y e-mail, notas de emisión, información de la versión STW y las pantalla de licencia.


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Fig. 2.1.11

La barra de herramientas contiene los iconos que proveen el acceso rápido a algunas funciones del menú. Comenzando por la izquierda: - El icono "Información" (FeedBack) provee acceso rápido a opción "Información" (FeedBack) del menú "Archivo" (File). - El icono "Marca de Libro" (BookMark) provee acceso a la opción "Marca de Libro" (BookMark) del menú "Archivo" (File). - El icono "Salir" (Exit) provee acceso rápido a la opción "Salir" (Exit) del menú "Archivo" (File). - El icono "Ayuda" (Help) provee acceso a la opción "Contenido" (Contents) del menú "Ayuda" (Help). El LaunchPad contiene iconos que representan las herramientas de software que pueden ejecutarse desde el STW. Comenzando desde la parte superior se encuentran: - Estimador de Rendimiento del Motor (EPE) - Técnico Electrónico (ET) - Sistema de Información de Servicio (SIS) - - DataView del Técnico Challenger (CT) - Técnico M-300 Recuerde que el STW sólo muestra los iconos de las aplicaciones relacionadas para el número de serie ingresado. La parte inferior de la pantalla contiene la línea de estado y el botón de cambio de número de serie. La línea de estado mantiene al usuario informado acerca del estado del STW. El lado inferior derecho de la pantalla contiene el botón de cambio de número de serie. Este botón se usa para cambiar el número de serie. Observe en la pantalla arriba que el campo del número de serie es blanco debido a que no se ha ingresado número en serie. Para especificar un número de serie, haga clic en el botón "Cambiar Número de Serie" (Change Serial Number). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.12

La casilla de diálogo "STW - Identificación del Producto" le permite especificar el número de serie con el cual usted trabajará. Si no conoce el número de serie, se puede seleccionar del botón "Modelos" (Models). Para este ejemplo se seleccionará el botón "Modelos" (Models).

Fig. 2.1.13

Aparecerá la casilla de diálogo "Selección del modelo" (Model Selection). Esta casilla de diálogo muestra en el lado izquierdo de la casilla una lista de selección de las familias de producto. Cuando se selecciona una familia de producto, en la lista a mano derecha aparecerá una lista de modelos y prefijos de números de serie relacionados. Para este ejemplo, se seleccionó "motores" y "motor de camión 3406 E-2WS". Una vez selecciona la familia y el producto correctos, haga clic en el botón "OK" . Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.14

La pantalla STW muestra ahora en el LaunchPad el icono CDA (Consejero de Diagnóstico Caterpillar), y desaparecen los iconos EPE, CT y M300. Recuerde que las aplicaciones que se muestran en el LaunchPad son específicas del número de serie, lo que significa que se mostrarán sólo aquellas aplicaciones relacionadas con el número de serie ingresado.

PROCEDIMIENTO DE INSTALACION Fig. 2.1.15

No se requiere que el técnico realice la instalación del software, pero deben entender el proceso. Cada distribuidor tiene un coordinador STW responsable de la instalación del software.


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AYUDA DE RESPALDO Centro de Respaldo de Sistemas de Servicio 1-800-765-0999 1-309-675-0999 Quienes llaman deben identificarse como usuarios del STW Fig. 2.1.16

En la figura arriba se muestran los números de teléfono de ayuda de respaldo. Use estos números cuando tenga problemas con el software STW. El centro de respaldo de los sistemas de servicio ahora recibe llamadas de todas las aplicaciones STW (SIS, ET, CDA).

Fig. 2.1.17

Localice el icono de administración del usuario del Workbench en su escritorio y haga doble clic en él.


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Fig. 2.1.18

Aparecerá la pantalla “Administración del usuario STW”. En esta pantalla deben llenarse todos los campos para poner automáticamente el código de información del usuario y del distribuidor en todos los informes de servicio y los formularios de información. Es importante que el nombre del usuario y la contraseña sean los mismos del SIS. Esto permitirá una conexión única al STW y no tendrá necesidad de reconectarse al SIS. La computadora automáticamente revisará la información del SIS y la información del STW. Una vez completos todos los campos, haga clic en el botón "Añadir" (Add). Se le pedirá que ingrese su contraseña dos veces. Haga clic en el botón "OK" y quedará configurado su perfil STW. Ahora haga clic en el botón "Salir" (Exit) localizado en la parte inferior de la pantalla.


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Fig. 2.1.19

Localice la carpeta "Usuarios SIS" (Users SIS) de su escritorio y haga doble clic en este icono.

Fig. 2.1.20

Aparecerá la pantalla "Usuarios SIS". Si usted tiene una suscripción mensual de CD o DVD al SIS, entonces necesitará colocarlo en la configuración mensual y en la guía de herramientas y seleccionar "Actualización mensual SIS" (SIS Monthly Update) de esta pantalla. Esto actualizará la información por usted. Para configurar nuevos usuarios haga doble clic en el icono "Administración de Usuarios SIS" (SIS User Administration). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.21

Se mostrará la casilla de diálogo "Conexión de Seguridad" (SIS Security Administration Logon). Cada distribuidor tiene su propio código de distribuidor y contraseña. Llene los campos del código de distribuidor y contraseña de distribuidor. El botón "OK" se activará una vez que la información correcta se ha ingresado. Haga clic en el botón "OK".

Fig. 2.1.22

Aparecerá la pantalla "Administración de seguridad SIS" (SIS Security Administration). La pantalla se usa para especificar a qué tipo de documento pueden tener acceso los usuarios. Seleccione el documento necesario, escriba su nombre de usuario y contraseña y haga clic en el botón "Añadir" (Add).


Recuerde que el nombre de usuario y la contraseña SIS deben ser las mismas del STW. Una vez se ha añadido exitosamente su nombre de usuario, haga clic en el botón "Salir" (Exit). 246 de 1842

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INFORMACION (FEEDBACK) Fig. 2.1.23

La información del usuario es importante para el mejoramiento continuo y el desarrollo del STW y del software de respaldo. Envíe lo que considera información faltante en SIS, las soluciones faltantes en CDA, o las posibles mejoras del software que ayuden a facilitar el trabajo de los técnicos. Cualquier sugerencia puede ser enviada por medio de la función "Información" (Feeback).

Fig. 2.1.24

De la pantalla principal del STW usted puede hacer clic en el icono "Información" (Feeback) localizado la barra de herramientas (icono en forma de sobre de carta), o puede seleccionar la opción "Información" (Feeback) del menú "Archivo" (File). Vea la siguiente página. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.25

Seleccione "Información" (Feeback)" del menú "Archivo" (File). Se desplegará un submenú con la lista de opciones de información. En la lista seleccione la opción "Crear" (Create).


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Fig. 2.1.26

Aparece la casilla de diálogo "Formulario de Información" (Feedback Form). Esta casilla se usa para crear su mensaje de información. Escriba su nombre en el campo correspondiente. Esto permitirá que Caterpillar le envíe una respuesta. Luego, el sistema preguntará si las herramientas del Workbench le permiten hacer su trabajo más rápida y exactamente. Seleccione la respuesta apropiada. Seleccione el tipo de información que desea. Tiene opciones de comunicar si hay "Información confusa", "Información faltante", "Información incorrecta" y "Otra". Finalmente, hay un espacio para que usted escriba sus comentarios. Este campo se puede ampliar tantas líneas como necesite. Una vez completa la información, hay cinco alternativas en la parte inferior del formulario. Si no está conectado con la red de su distribuidor, puede guardar la información en el disco duro o exportarla a un disquete. Si está conectado a la red, puede seleccionar el botón "Enviar/Recibir" (Send/Receive), para enviar automáticamente la información a Caterpillar. El STW sabrá automáticamente dónde se guardó la información y a quién enviarla. También puede hacer clic en el botón "Cancelar" (Cancel) y salir de la pantalla o hacer clic en el botón "Ayuda" (Help), para obtener ayuda que lo guiará a través del procedimiento.


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Fig. 2.1.27

Cuando usted hace clic en el botón "Guardar" (Save) del formulario de información, aparece la casilla de diálogo "Gracias" (Thank you for using feedback). Esta casilla de diálogo le indica el espacio libre que tiene para almacenar la información. Haga clic en el botón "OK".

Fig. 2.1.28

Cuando usted hace clic en el botón "Enviar/Recibir" (Send/Receive) del formulario de información, aparece la casilla de diálogo "Enviar Información" (Send Feedback/Receive Replies). Haga clic en el botón "Enviar/Recibir" (Send/Receive) de esta casilla para enviar su información, o haga clic en "Cancelar" (Cancel) para salir de la casilla. Una vez enviada la información, aparece la casilla de diálogo "Información" (Feedback), que indica que la información fue enviada. Haga clic en el botón "OK" de esta casilla. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.29

Si la computadora detectó una respuesta de Caterpillar, después de enviada la información, aparecerá una casilla de diálogo con un mensaje en su pantalla. Haga clic en el botón "Sí" (Yes) para ver las respuesta. La casilla de la parte inferior de esta pantalla es un ejemplo de una respuesta de Caterpillar.

Fig. 2.1.30

Después de leer la respuesta, se le pedirá que guarde está información. Si usted cierra la casilla de información de respuesta STW sin guardarla, se le advertirá que las respuestas se borrarán si no se guardan. Si desea guardar la información, haga clic en el botón "Sí" (Yes). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.31

Si se selecciona el botón "Exportar" (Export) del formulario de información, aparecerá la casilla de diálogo "Exportar" (Export). Usted puede exportar su información a un disquete y entregárselo a alguien para enviarlo a Caterpillar. Seleccione "Información a Caterpillar" (Feedback to Caterpillar) o "Respuestas de Caterpillar" (Replies from Caterpillar), y luego haga clic en el botón "OK". Aparece la casilla de diálogo "Exportar Información a:" (Export Feedback to:). Seleccione la unidad "A" y luego haga clic en el botón "Guardar" (Save), para guardar la información al disquete.

Fig. 2.1.32

Seleccione el botón "Ayuda" (Help) del formulario de información, para visualizar la ayuda. Esta pantalla de ayuda le dará las instrucciones de todo el proceso de la pantalla de "Información". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.33

La información guardada en el disquete necesita importarse a la computadora conectada a la red. Para importar la información, seleccione "Información" (Feedback) del menú "Archivo" (File). Un submenú mostrará la lista de opciones disponibles. Seleccione "Importar" (Import).

Fig. 2.1.34

Aparecerá la casilla de diálogo "Importar" (Import). Seleccione de la casilla "Información a Caterpillar" (Feedback to Caterpillar) y haga clic en el botón "OK". Aparece la casilla de diálogo "Importar Información de:" (Import Feedback from:). Seleccione la unidad "A", localice el archivo a importar y haga clic en el botón "Abrir" (Open). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Marcas de Libro

Fig. 2.1.35

La característica "Marca de Libro" (Bookmark) le permite guardar una localización dentro de una sesión del Workbench. Al seleccionar una "Marca de Libro" (Bookmark) le permite guardar la pantalla y los datos actuales en los cuales está trabajando. Usted puede querer tener "Marcas de Libro" en artículos sobre los que desea volver luego. Usted puede hacer una "Marca de Libro" en un informe de servicio, y volver a él en fecha posterior.

Fig. 2.1.36

Para seleccionar "Marca de Libro" (Bookmark), haga clic en el icono "Marca de Libro" (Bookmark) (segundo a la derecha) de la "Barra de Herramientas". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.37

O seleccionar "Marca de Libro" (Bookmark) en el menú "Archivo" (File).

Fig. 2.1.38

Aparecerá la pantalla "Marca de Libro" (Bookmark). Usted puede crear carpetas o almacenar "Marcas de Libro" en el nivel predeterminado. En las páginas que siguen, se verán con más detalle los menús de esta pantalla.


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Fig. 2.1.39

El menú "Archivo" (File) contiene opciones para crear nuevas marcas de libro, ir a las marcas de libro, borrar, renombrar, importar, exportar y cerrar marcas de libro.

Fig. 2.1.40

El menú "Editar" (Edit) contiene las opciones “Cortar” (Cut), “Copiar” (Copy), “Pegar” (Paste) y “Seleccionar Todo” (Select All).


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Fig. 2.1.41

Mediante el menú "Ayuda" (Help) se verán los contenidos de la ayuda.

INFORMES Fig. 2.1.42

Esta sección explica los informes STW.


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Fig. 2.1.43

El último botón del Launchpad (Libro azul) es el botón "Informe" (Report). Al seleccionar este botón se creará un informe STW para la sesión del Workbench. Una sesión de Workbench se define como el período desde que se abre el software hasta que se sale de él.

Fig. 2.1.44

La otra manera de ingresar al "Informe" del STW, es seleccionar "Informe" (Report) del menú "Archivo" (File). Un submenú se mostrará con la opción "Informe de Servicio" (Service Report).


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Fig. 2.1.45

Al ejecutar "Informe de Servicio", éste se mostrará en el espacio del STW. Aparecen dos nuevos iconos en la barra de herramientas: "Editar Informe" (Edit Report) e "Imprimir Informe" (Print Report). El informe de servicio consta de cinco partes: "Información de Cabecera" (Report Hedar Information), "Pieza que causó avería" (Part Causing Failure) ("Información SIMS"), "Mano de Obra" (Labor), "Información de Reparación" (Repair Background) y "Cuerpo del Informe" (Report Body). Este ejemplo de pantalla muestra la primera sección, o sea, "Información de cabecera". Esta da información general, como el código del distribuidor, el número de orden de trabajo y el nombre del cliente.


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Fig. 2.1.46

La siguiente sección se llama "Pieza que causó avería", o sea, la información SIMS que se copiará del sistema de negocios del distribuidor. También se puede ver la sección "Mano de Obra" del informe de servicio. Aquí es donde usted incluye el cargo por mano de obra para esta orden de trabajo.

Fig. 2.1.47

La cuarta sección del informe de servicio es "Información de Reparación". Aquí es donde se describen los detalles específicos de la reparación, la queja del cliente y la causa del daño.


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Fig. 2.1.48

Finalmente, el "Cuerpo del Informe" muestra todos los pasos llevados a cabo durante la sesión del STW.

Fig. 2.1.49

Si se piden piezas, aparecen automáticamente en la parte inferior del informe de servicio.


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Fig. 2.1.50

Observe el botón "Informe del cliente" (Customer Report) debajo del encabezamiento del informe de servicio". Haga clic en este botón para ver el "Informe del cliente".

Fig. 2.1.51

El “informe de servicio” es reemplazado por el "Informe del cliente". Observe que no está la sección "Pieza que causó la falla" encontrada en el "Informe de Servicio".


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Fig. 2.1.52

Tampoco están los indicadores de tiempo en la sección "Cuerpo de Informe". El cliente no necesita saber el tiempo exacto de la reparación.

Fig. 2.1.53

Para regresar al "Informe de servicio", haga clic en el botón "Informe de servicio" (Service Report), localizado debajo del título "Informe del cliente" (Customer Report).


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Fig. 2.1.54

Para añadir o editar la información, haga clic en el botón "Editar" (Edit), localizado cerca de cada subtítulo de sección o seleccione el botón "Editar Informe" (Report Edit) (tercero de la Izquierda) de la barra de herramientas.

Fig. 2.1.55

Aparece la pantalla "Editar Informe" (Edit Report). Esta pantalla tiene en la parte superior una serie de etiquetas, representando cada una de ellas una sección del informe. El ejemplo, muestra la pantalla en la etiqueta "Información Cabecera Informe" (Report Header Information). Para cambiar la información del informe, llene los campos suministrados. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.1.56

La etiqueta "Pieza que causó avería" (Part Causing Failure) contiene los campos "Número de pieza", "Nombre de la pieza", "Cantidad", "Código de descripción", "Número de grupo", "Nombre de grupo" y "Operación de la máquina".

Fig. 2.1.57

La etiqueta "Labor" (Mano de obra) contiene los campos para ingresar las horas de mano de obra.


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Unidad 2 Lección 1

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Fig. 2.1.58

La etiqueta "Información de Reparación" (Repair Background) proporciona los campos para especificar la información de la reparación. La mayoría del tiempo, usted deseará dar una descripción detallada del problema y documentar la causa del problema para referencia futura.

Fig. 2.1.59

La etiqueta "Cuerpo del Informe" (Report Body) muestra los detalles de la sección STW. Usted puede borrar sólo la columna "Resultado" (Result), o la línea completa, seleccionando el campo localizado a la izquierda de la línea. Cuando haya terminado de editar el informe, haga clic en el botón "OK", para mostrar los cambios en el "Informe de Servicio". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Fig. 2.1.60

Aquí termina la lección "Workbench del Técnico de Servicio".


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Lección 2: Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA)

Fig. 2.2.1

El Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA) es una herramienta usada para ayudar al técnico de servicio en la localización y solución de problemas de los productos.


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Unidad 2 Lección 2

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Fig. 2.2.2

Para demostrar el uso del Consejero de Diagnóstico, se usará un problema ocurrido en campo. Un operador de la Excavadora 365B informa de un problema en la máquina. La descripción del problema al técnico de servicio establece que está relacionada con el sistema de desplazamiento. El técnico de servicio usará el Consejero de Diagnóstico Caterpillar para localizar y solucionar el problema. El Consejero de Diagnóstico Caterpillar es iniciado desde el Workbench del Técnico de Servicio. Para iniciar el Workbench del Técnico de Servicio, haga dos veces clic en el icono del Workbench del Técnico de Servicio localizado en el escritorio. Aparecerá la pantalla de “Conexión” (Login). Escriba su nombre de usuario y contraseña y luego haga clic en el botón "OK".


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Unidad 2 Lección 2

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Fig. 2.2.3

Número de Serie Aparece la ventana "Workbench del Técnico de Servicio -Identificación del Producto". Esta ventana se usa para suministrar el número de serie y la información de la disposición de la máquina o motor que va a rabajarse. La información del número de serie determina qué aplicaciones se visualizarán en el Launchpad (Ejecutor de Aplicaciones) del Workbench. Puede buscarse la información por familia del producto y modelo, haciendo clic en el botón "Modelo" (Models). Haga clic en el botón "Modelo" (Models), para localizar un prefijo de número de serie específico, buscando la información de familia del producto y el modelo. Esto permitirá identificar un prefijo de número de serie de la lista y copiarla a la ventana de identificación del producto.

Fig. 2.2.4

El técnico de servicio indicará la familia del producto "Excavadora" de la lista "Familia" (Family). Indique el número del modelo "Excavadora 365B L-9TZ" de la lista de “modelo” (model) y, entonces, haga clic en el botón "OK". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 2

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Fig. 2.2.5

Una vez ingresado el número de serie, aparecen los iconos en el Launchpad del Workbench del Técnico de Servicio. Los iconos a lo largo del lado izquierdo de la pantalla constituyen lo que se llama el Launchpad (Ejecutor de aplicaciones). El icono CDA (Consejero de Diagnóstico Caterpillar) aparecerá sólo cuando haya datos de diagnóstico para este producto en particular. El número de serie del producto está en la esquina derecha inferior de la pantalla. Seleccione el icono CDA moviendo el puntero del ratón hasta el icono y haciendo clic en el botón izquierdo del ratón. El Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA) le sugerirá cargar el SIS SD/DVD.


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Fig. 2.2.6

El Consejero de Diagnóstico Caterpillar aparece en el espacio del Workbench del Técnico de servicio, en la pantalla correspondiente a la etiqueta "Diagnosticar problema" (Diagnose Problem). Se pedirá al técnico de servicio ingresar la descripción de la queja del cliente y luego oprimir la tecla "Encontrar" (Find). La descripción debe incluir palabras clave que definan el problema. En este ejemplo, la excavadora tiene un problema de desplazamiento. Así, el técnico de servicio escribirá en la descripción: "Problema de desplazamiento" y luego hará clic en el botón "Encontrar" (Find).


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Fig. 2.2.7

La pantalla CDA mostrará las preguntas relacionadas y una lista de acciones. El técnico de servicio debe responder estas preguntas. La primera línea le da la bienvenida al CDA y confirma el producto sobre el cual hará la localización y solución de problemas, en este caso, la Excavadora 365B. El objetivo es responder las preguntas, hasta que una o más acciones lleguen a una confianza (% Confidence) mayor de 90%.

Fig. 2.2.8

Se suministran instrucciones en la pantalla. Para responder una pregunta o ver una acción, seleccione la pregunta correcta o la acción, haciendo doble clic con el ratón. Haga doble clic en la primera pregunta. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.9

Aparecerá la ventana "Pregunta" (Question) mostrando detalles de la pregunta, información de servicio y las respuestas posibles. Lea la información de la pantalla, seleccione la mejor respuesta a la pregunta y haga clic en el botón "OK".

Fig. 2.2.10

Las preguntas y la lista de acciones se actualizan para reflejar su selección. Una vez responde las preguntas, estas cambian de color y la respuesta aparece en la columna del lado derecho de la pantalla. Las "Acciones" en la parte baja de la pantalla están ordenadas y actualizan el porcentaje de confianza (% Confidence). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.11

Las preguntas también pueden responderse usando el botón derecho del ratón.

Fig. 2.2.12

Para responder una pregunta usando el botón derecho del ratón, mueva el puntero hasta la pregunta, selecciónela y haga clic en el botón derecho del ratón. Aparecerá una lista de respuestas posibles. Seleccione la respuesta correcta. Si hay enlaces relacionados con la información de servicio, se indicarán en la sección "Preferencias" (Preferences).


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Fig. 2.2.13

Las preguntas y la lista de acciones se actualizarán para reflejar su selección. Observe que ahora hay tres preguntas con respuestas. Seleccione la siguiente pregunta sin respuesta.

Fig. 2.2.14

Ahora, cuente el número de preguntas con respuesta. Al responder la pregunta, "¿Intentó operar la función de desplazamiento?", se obtuvo la respuesta automática de una pregunta adicional y el CDA salta a la siguiente pregunta. Para responder la siguiente pregunta de la lista, haga doble clic en la pregunta y aparecerá en detalle la pantalla "Pregunta" (Question). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.15

Esta pantalla de pregunta contiene mediciones de la máquina. Esta función sólo se presenta cuando la máquina está conectada a un Adaptador de Comunicaciones (COM). En este caso, la medición proviene del ECM de la máquina. En este ejemplo, se examinan la señal de las palancas y los pedales de desplazamiento, para determinar si las señales son consistentes. Para empezar la medición, seleccione el botón de "Iniciar" (Start).

Fig. 2.2.16

Los valores aparecen en la columna "Valor" (Value) próxima a la columna "Descripción" (Description). Los valores se miden y se muestran en tiempo real.


Después de analizar la medición mostrada, seleccione la respuesta “Correcta dentro de las especificaciones” y haga clic en el botón "OK". 277 de 1842

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Fig. 2.2.17

Observe que a medida que se responden las preguntas, el porcentaje de confianza de las acciones enumeradas abajo continúa cambiando. Para responder la pregunta siguiente de la lista, haga doble clic en la pregunta correspondiente. Aparece nuevamente en detalle la pantalla "Pregunta" (Question). Para responder esta pregunta, usted tendrá que consultar alguna información adicional. El Consejero de Diagnóstico Caterpillar proporciona enlaces con la "Información de Servicio" necesaria para responder la pregunta. Vea la "Información de Servicio" seleccionando un enlace de la lista "Información de Servicio" (Service Information).


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Fig. 2.2.18

Al seleccionar el enlace "Motor de desplazamiento izquierdo" de la lista "Información de Servicio", aparecerá el SIS, así como la información necesaria para responder la pregunta. Después de ver y leer la información, seleccione nuevamente el icono CDA y responda la pregunta.


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Fig. 2.2.19

Aparecerá nuevamente la pantalla "Preguntas" (Questions). De la información de servicio se encontró que las presiones de alivio de paso no estaban dentro de las especificaciones. Por lo tanto, se hace clic en el botón "No" y luego en el botón "OK".

Fig. 2.2.20

El software del Workbench del Técnico de Servicio alerta al usuario sobre una acción que alcanzó una confianza mayor de 90% y permite abrir y ver ese enlace. Para abrir la acción, haga clic en el botón "Sí" (Yes).


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Fig. 2.2.21

Aparece en detalle la pantalla "Acción" (Action). En esta pantalla se muestra una descripción de la acción, el porcentaje de confianza y la información requerida para realizar la acción, por ejemplo, desarmado, piezas e información del armado. El usuario no tendrá que buscar y navegar a través del SIS. Para incluir esta acción como realizada en el "Informe de Diagnóstico Detallado", seleccione el botón "Realizado" (Performed). Haga clic en el botón "OK" para cerrar la ventana.


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Fig. 2.2.22

La primera acción de la lista de abajo está marcada con el estado de "Realizado" (Performed). Si la acción no está marcada como realizada, no se mostrará en el "Informe de Servicio”. Responda la siguiente pregunta de la lista de abajo, para verificar que el problema se ha solucionado.

Fig. 2.2.23

Una vez solucionado el problema y que se han respondido las preguntas con "Sí" (Yes), el Consejero de Diagnóstico le agradece por usar la herramienta y le informa que el CDA terminó la localización y solución del problema. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.24

El Consejero de Diagnóstico también se puede usar para leer y diagnosticar códigos de localización y solución de problemas generados por la electrónica de la máquina a través del ECM.

Fig. 2.2.25

Ejecute el software del Consejero de Diagnóstico haciendo doble clic en el icono del Workbench del Técnico de Servicio, localizado en el escritorio. En este ejemplo, se diagnosticará los códigos de localización y solucion de problemas de un Cargador de Ruedas 950G, "2JS". Para leer códigos del ECM, seleccione el icono "Leer Códigos" de la barra de herramientas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.26

El seleccionar el icono "Leer Códigos", se ejecuta el "Técnico Electrónico", y el Consejero de Diagnóstico copia los códigos y los muestra en la etiqueta "Códigos Activos/Registrados" (Active/Logged Codes). Se mostrarán todos los códigos activos y registrados de todos los ECM de la máquina. Los códigos en rojo indican que el estado del código ha cambiado desde que se mostró la última vez. Todos los códigos están en rojo cuando se entra por primera vez en está función.

Fig. 2.2.27

Para analizar un código por localización y solución de problemas, marque con el ratón el código y haga clic en el botón "Código de localización y solución de problemas" (Troubleshoot Code). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.28

El código de diagnóstico seleccionado se copia al campo de queja del cliente de la etiqueta "Diagnosticar Problema" (Diagnose Problem). El Consejero de Diagnóstico lleva a cabo una búsqueda y enumera las preguntas y las acciones más relacionadas con la descripción inicial.

Fig. 2.2.29

El Consejero de Diagnóstico revisa constantemente el estado de los códigos. Si cambia el estado de cualquier código enumerado, se añade un nuevo código o se quita uno, y se pone un asterisco (*) en la etiqueta "Códigos Activos/Registrados" (Active/Logged Codes). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.30

Para ver las actualizaciones, seleccione la etiqueta "Códigos Activos/Registrados" (Active/Logged Codes). Observe que a la lista se añadió un nuevo código, que aparece en rojo.


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Fig. 2.2.31

Este tema trata de las características del informe del Consejero de Diagnóstico Caterpillar" (CDA).

Fig. 2.2.32

El icono "Informe de Diagnóstico Detallado" se encuentra en la parte superior de la barra de herramientas. Se parece al icono del informe STW localizado en el Launchpad. Seleccione el icono para crear un informe. También se puede crear un informe desde el menú "Archivo" (File), siguiendo la trayectoria de menús: "Archivo", "Informe", "Consejero de Diagnóstico Caterpillar", "Crear". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.33

Aparecerá la casilla de diálogo "Crear nuevo informe" (Create New Report). Escriba la información necesaria: Nombre y Código del cliente, Nombre del empleado e ID, Fecha del Servicio, Unidades de Medida de Servicio, Número de Orden de Trabajo y Número de Instalación. Luego, haga clic en el botón "Crear informe" (Create Report).

Fig. 2.2.34

Se creará un informe de diagnóstico detallado, y a la lista de etiquetas se añade la etiqueta "Informe" (Report). La cabecera del informe relaciona toda la información ingresada en la pantalla anterior, así como el modelo de la máquina y el número de serie. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.35

Mueva el cursor a la parte inferior del informe para ver la queja del cliente, las respuestas dadas a las preguntas y las acciones desarrolladas, junto con el porcentaje de confianza en el que fueron realizadas. Una acción aparece como “Realizada” (Performed) cuando se hace clic en el botón de visto bueno en la parte izquierda abajo de la pantalla que indica: “Grabe esta acción en el informe como realizada” (Record this action as performed on the report).


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Fig. 2.2.36

Este tema trata de la característica "Buscar/Exportar" (Search/Export) del CDA.

Fig. 2.2.37

Vaya a la casilla de diálogo "Buscar", siguiendo la trayectoria de menús: "Archivo", "Informe", "Informe de diagnóstico Caterpillar", "Buscar/Exportar".


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Fig. 2.2.38

Aparecerá la casilla de diálogo "Buscar/Exportar Informe" (Search/Export Report). Ingrese una gama de fechas y haga clic en el botón "Encontrar" (Find) para encontrar todos los informes creados dentro de esa gama de fechas. Límite la búsqueda completando los campos "Número de Prefijo/Serie", "Nombre del Empleado", "Número de Ejecución" y "Nombre del Cliente". Después de escribir los criterios de búsqueda, haga clic en el botón "Encontrar" (Find). Los resultados que concuerdan con el criterio de búsqueda aparecerán en la ventana "Visualizar" (Preview). Seleccione cualquiera de los informes del campo “Resultados Encontrados" (Find Results) y navegue en el informe en la ventana "Visualizar" (Preview). Seleccione el informe deseado y cualquiera de los botones "Abrir" (Open), "Borrar" (Delete), "Exportar" (Export), para ejecutar estas funciones en el informe.


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Fig. 2.2.39

Al seleccionar el botón "Exportar" (Export) aparecerá la casilla de diálogo "Exportar" (Export). Antes de exportar el informe, seleccione la unidad de destino, así como el formato de exportación. Hay tres formatos disponibles: "Archivo CDA" (extension REP), "RTF" y "TXT". Se recomienda usar el formato de archivo CDA, debido a que no se puede importar de los formatos RTF y TXT a CDA. Después de seleccionar la unidad de destino y el formato del archivo, haga clic en el botón "Exportar" (Export), para terminar la acción.


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Fig. 2.2.40

Esta sección trata acerca de la función "Importar" (Import).

Fig. 2.2.41

Para importar un informe, siga la trayectoria de menús: "Archivo", "Informe", "Consejero de Diagnóstico Caterpillar", "Importar".


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Fig. 2.2.42

Aparece la casilla de diálogo "Importar" (Import). Seleccione la carpeta y el nombre del archivo del informe que se va a importar. Luego, haga clic en el botón "Abrir" (Open). Recuerde: el CDA sólo importa archivos del tipo de formato CDA (extensión REP). Esto termina la presentación del CDA.


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Lección 4: Técnico Electrónico (ET) Dentro del Workbench del Técnico de Servicio (STW) Introducción Esta lección contiene una presentación de cómo empezar a trabajar con las operaciones del Técnico Electrónico (ET). En esta lección se describen las siguientes funciones: • Equipo requerido para las operaciones del ET (versión 3.2) • Inicio del software STW y ET • Uso de las pantallas del ET ¿Qué es el ET? El ET es un programa de software que se ejecuta en un PC y que permite realizar pruebas de diagnóstico y programación en las máquinas, componentes de máquina o motores Caterpillar. El ET es parte de un programa mayor llamado STW (Workbench del Técnico de Servicio). El ET, ahora dentro del STW, era anteriormente un programa independiente. Antes del STW, para realizar un procedimiento de diagnóstico en una máquina o en un motor, tenían que usarse diferentes programas.

INTRODUCCION AL TECNICO ELECTRONICO (ET) Y WORKBENCH DEL TECNICO DE SERVICIO (STW) Fig. 2.4.1

Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar todos los componentes necesarios para operar la herramienta de servicio ET dentro del STW. 2. Conectar el PC a la máquina, e iniciar el software ET. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diferentes programas de diagnóstico, como el ET, SIS y Configuración de Archivos FLASH, pueden interactuar con el STW, lo cual, ahorra tiempo y simplifica la operación. NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Revise el folleto "Software del Técnico Caterpillar". Observe los requisitos de las herramientas y características del ET. Equipo requerido para las operaciones del ET NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Dependiendo de las necesidades del personal en capacitación, puede usarse o no la siguiente información: Hable de las configuraciones "mínimas" y "recomendadas" para los PC, en la selección de estos. Una configuración "mínima" se refiere a las computadoras que quizá ya están en inventario. Es lo esencialmente mínimo en que funcionará el software STW/ET. Esta especificación será suficiente en caso de una emergencia, pero no más. La configuración PC "recomendada" es una especificación en la que el usuario puede acomodar actualizaciones futuras y actuales, con una expansión que le permita una eficacia razonable. La mejor recomendación es comprar el mejor equipo que permita el presupuesto, de gran capacidad, con un procesador rápido, que permita la operación correcta de las actualizaciones futuras y actuales del software. Si se instala otro software, (por ejemplo, el VIMS), además del STW y ET en una computadora de configuración mínima, puede exigir demasiado de la computadora y no obtener el funcionamiento deseado. Tenga esto en cuenta cuando hable de las especificaciones del software. Consulte el Catálogo de Computadoras para el Software Caterpillar (JERV2050) para obtener recomendaciones actuales. También, puede obtener recomendaciones del grupo de sistemas del canal del distribuidor de la web, en lo relacionado a la compra de computadoras de escritorio y portátiles (Recomendaciones de Compra del Hardware del Distribuidor). Las versiones 2001A del STW y ET requieren los sistemas operativos Windows 95, 98, NT o 2000. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Los siguientes parámetros y especificaciones típicas de importancia en la compra de computadoras: Compatible con IBM PC Tipo de procesador (por ejemplo, Pentium III) Velocidad del procesador (por ejemplo, 800 MHz) RAM (por ejemplo, 128 megas) Capacidad del disco duro (por ejemplo, 30 gigas) Velocidad del DVD (por ejemplo, 8X) Unidad de disquete de 3.5" Monitor o pantalla a color Super VGA Sistema Operativo (por ejemplo Microsoft Windows 2000TM) Puerto RS232 Módem (por ejemplo, 5 KBPS) Ratón u otro dispositivo accesorio


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TECNICO ELECTRONICO PC A CONEXIONES MAQUINA/MOTOR MODULO DE CONTROL ELECTRONICO DEL MOTOR (ECM)

ADAPTADOR DE COMUNICACION I 139-4166

7X1425

CABLE DE ENLACE DE DATOS (18 PIES)

CABLE SERIAL (4 PIES)

PUERTO SERIAL PC (PUERTO DE COMUNICACION)

CONEXION DE HERRAMIENTA DE SERVICIO

ADAPTADOR DE COMUNICACION 7X1700 (DESCONTINUADO)

MODULO DE CONTROL ELECTRONICO DEL MOTOR (ECM)

COMPUTADOR PORTATIL TECNICO ELECTRONICO CAT

ADAPTADOR DE COMUNICACION II 160-0133 UNIVERSAL CABLE DE ENLACE DE DATOS (2 PIES)

160-0141 CABLE SERIAL (25 PIES)

OR 139-4166

CONEXION SOLO ATA/COL DE HERRAMIENTA DE SERVICIO

ADAPTADOR DE COMUNICACION II 171-4400 (GP)

PUERTO SERIAL PC (PUERTO DE COMUNICACION)

COMPUTADOR PORTATIL TECNICO ELECTRONICO CAT

Fig. 2.4.2

Cables y adaptadores de comunicación Se usan dos cables para conectar el PC a la máquina. Un cable conecta la máquina al adaptador de comunicaciones. El otro cable (RS232) conecta el adaptador de comunicaciones al PC. El cable de enlace de datos actual se introdujo con el adaptador de comunicaciones II, para incluir los enlaces de datos nuevos y anteriores, como el CAN (Red de área de control, protocolo J1939). Este diagrama muestra los cables y los adaptadores de comunicación nuevos y anteriores. El adaptador de comunicación I original usa sus propios cables, los cuales no pueden utilizarse en el adaptador de comunicación II actual.


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Fig. 2.4.3

El adaptador de comunicaciones II tiene la capacidad de actualizarse por software usando la programación FLASH (programación de modificadores de parámetros). El adaptador permite información por pantalla de PC, en lugar de una ventana en el adaptador actual. El adaptador de comunicaciones es compatible con sistemas anteriores y reemplaza el adaptador anterior, el cual se usa todavía en muchos equipos actuales. Localización y solución de problemas del sistema Hay un número de factores que pueden causar una falla de comunicación con el ET, algunos de estos son: Defecto de cables (pruebe reemplazando con cables nuevos) Cables demasiado largos (no son cables estándar) Adaptador de comunicaciones (Falta software/SPM, fusibles, daños) No está seleccionado el adaptador de comunicaciones apropiado (preferencias) No está seleccionado el puerto de comunicaciones del ET (preferencias no configuradas correctamente) Puerto de comunicaciones de la computadora no definido o en conflicto con otro dispositivo Baja energía o falta de energía al ECM No está presente el Módulo de Personalidad, o está corrupto Mazo de cables de la máquina/motor (enlace de datos) abierto o en corto Si el adaptador de comunicación II se configura con el Windows 2000, la unidad sólo puede usarse con un PC que tenga el sistema de operación Windows 2000. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.4

Dentro del STW, la versión del ET 2001A es muy similar a la versión individual anterior, como puede verse en la figura de arriba. Ahora, se ejecuta dentro de la pantalla del STW. Esta característica permite abrir los demás programas relacionados, usando los iconos que se ven a la izquierda de la pantalla en la figura: STW (Workbench del Técnico de Servicio) EPE (Estimador de Rendimiento del motor) ET (Técnico Electrónico) SIS (Sistema de Información de Servicio) Técnico Challenger Técnico M300 Búsqueda de archivo FLASH Los iconos de la parte superior de la pantalla permiten las siguientes funciones: Información (Feedback) Marca de libro Salir del programa Ayuda Se inicia primero el STW y entonces los programas indicados arriba pueden ejecutarse dentro del STW. Una vez iniciado el ET, funciona del mismo modo que en la versión individual, pero se cuenta con más ventajas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.5

Una vez que se inicia el programa STW, puede seleccionarse el icono del ET [en la flecha "Iniciar aquí" (Start Here)]. Una ventaja del STW es que los códigos de fallas de diagnóstico electrónico o eléctrico identificadas con el ET, se pueden acceder inmediatamente en la misma plataforma, usando SIS. Los archivos FLASH para un ECM particular, también pueden localizarse, usando la aplicación "Búsqueda de Archivos FLASH".


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Fig. 2.4.6

Configuración de "Preferencias" La pantalla "Preferencias" (Preferences) aparecerá automáticamente cuando el programa se inicia por primera vez. Observe las cuatro etiquetas de la parte superior de la casilla de diálogo "Preferencias". (Las preferencias pueden ajustarse sin necesidad de entrar al programa). La función del menú "Utilidades" (Utilities) es un elemento del programa ET que se puede utilizar sin estar conectado al ECM. Observe que a esta función ahora se accede desde un menú diferente al de la versión anterior. Las preferencias del sistema ET pueden configurarse en cualquier momento, usando la trayectoria de menú: Configuración /Preferencias (Settings/Preferences)

Hay cinco preferencias que se pueden configurar: Dispositivo interfaz de Comunicaciones (Adaptador de comunicaciones II) Puerto de Comunicaciones (COM) Directorios (ubicación del archivo FLASH) Regional (Selección del idioma) Confirmación (las confirmaciones pueden dejarse como predeterminadas) Primero, seleccione el dispositivo interfaz de comunicaciones (Communication Interface Device), usando el menú del campo desplegable. En este caso, se seleccionó la herramienta "Adaptador de comunicaciones 1", haciendo clic en el botón pequeño con flecha hacia abajo del campo "Communication Interface Device" y marcando el dispositivo correspondiente. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.7

En la versión anterior, la carpeta requerida está en el directorio raíz, por razones de copia. Ahora, puede ponerse en una carpeta más conveniente, en este caso, dentro de la carpeta STW. Dentro del ET, necesita configurarse la ubicación del directorio del archivo FLASH, y para esto se usa la etiqueta "Directorios" (Directories). Se requiere este procedimiento si se van a realizar la programación FLASH y la copia de archivo FLASH desde el ET. El ET necesita saber dónde encontrar los archivos FLASH, antes de realizar los procesos FLASH. Haga las siguientes selecciones para configurar la ubicación del directorio del archivo FLASH : - Seleccione la etiqueta "Directorios" (Directories) y haga clic en el botón "Modificar" (Modify), de la pantalla "Preferencias" (Preferences) (debe aparecer la ventana "Seleccionar Directorios") - Seleccione la unida de disco duro "C" de la pantalla "Seleccionar Directorio" - Haga doble clic en el directorio "C" de la pantalla "Seleccionar Directorio" - En la lista, haga doble clic en el directorio de FLASH (Pantalla "Seleccionar Directorio") - Haga clic en el botón "OK". El directorio FLASH aparecerá en la casilla "Configuración de localización del archivo", por ejemplo: Archivos Flash:

c:/Program files/STW/STW/Flash

Haga clic en "OK" para cerrar la pantalla "Preferencias" y completar el proceso.


NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Realice el laboratorio 4-2-1 "Inicio del software ET". 303 de 1842

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USO DE LAS PANTALLAS DEL TECNICO ELECTRONICO

Fig. 2.4.8

USO DE LAS PANTALLAS DEL ET Introducción Esta lección cubre los siguientes temas: - Barra de menús - Uso de la barra de herramientas - Teclas de función - Conexión y desconexión del enlace de datos - Uso de la pantalla de estado - Pantallas de diagnóstico - Pantallas de configuración e información El ET contiene un programa de capacitación llamado Instructor ET. Si no hay disponibles un equipo de capacitación o un motor, esta característica puede usarse para estudiar la mayoría de las funciones descritas en esta lección. El Instructor ET puede activarse o desactivarse, usando los iconos mostrados abajo:

O con la siguiente trayectoria de menús: Ayuda/Instructor ET/Activar-Desactivar (Help/ET Trainer/EnableDisable)


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Fig. 2.4.9

Si hay múltiples ECM conectados al enlace de datos, aparecerá la ventana de diálogo "Selector ECM" (ECM Selector). Se debe escoger entre los diferentes ECM que aparecen en esta ventana. Pueden estar conectados al enlace de datos hasta nueve ECM, por ejemplo, en el camión de obras 797. Si sólo hay conectado un ECM al enlace de datos, esta pantalla no aparecerá, ni se mostrará la pantalla "Resumen ECM" (ECM Summary) de la página siguiente.


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Fig. 2.4.10

Menús desplegables, barra de herramientas y teclas de control Esta pantalla (Resumen ECM) aparece después de seleccionarse el ECM. El menú desplegable está en la parte superior. Debajo de este se encuentra la barra de herramientas con los iconos. Estos se caracterizan por cargar diferentes rutinas, como "Ayuda", "Estado" y "Pantallas de fallas". Los iconos de la barra de herramientas y las teclas de función pueden ordenarse de acuerdo con las necesidades individuales. Estas características se verán con detalle más adelante. La pantalla "Resumen ECM" contiene información del equipo y del ECM al cual está conectado el enlace de datos. En muchos casos, las máquinas tienen múltiples ECM conectados al ENLACE DE DATOS. La casilla superior de la mano izquierda muestra una lista de todos los ECM conectados al enlace de datos. La casilla inferior de la mano derecha contiene la información del ET (número de versión del programa, número de serie y tipo de suscripción). En este caso, se necesita la actualización de la versión 2.2 a la versión 3.2. La casilla inferior muestra información del ID del equipo, del motor y del número de serie. Esta casilla también contiene información del ECM y de los módulos de personalidad. La pantalla "Resumen del ECM" puede visualizarse en cualquier momento, usando el menú de la barra de herramientas (mostrado a la izquierda) o la tecla de la función correspondiente.


En la gráfica, la información no ocupa todo el espacio de la pantalla. Si se desea, la pantalla puede ocupar todo el espacio disponible. Haga clic en el botón pequeño con el icono de un cuadrado de la esquina superior derecha de la ventana ET (vea la flecha en la figura). 306 de 1842

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Fig. 2.4.11

Para abrir las pantallas rápidamente, se pueden usar las opciones de la barra de herramientas, debajo de la barra de menú (flecha). Otra alternativa es abrir las pantallas, usando las teclas de función. Ambas funciones pueden personalizarse para ajustarse a requerimientos individuales. También existe una opción para esconder la barra de herramientas, si el usuario necesita más espacio en la pantalla. La función de los botones de la barra de herramientas y la de las teclas de función se dispusieron de modo que se correspondan unas a otras, iniciando en el botón del extremo izquierdo de la barra de herramientas. Por ejemplo, tanto la tecla de función F1 como el primer botón de la barra de herramientas tienen la misma función de abrir la pantalla "Ayuda". La tecla de función "F" y el segundo botón abren la pantalla de estado, y así sucesivamente con los demás botones y teclas de función. Este arreglo es conveniente para los que no tienen mucha experiencia en el uso del PC o del ET. Están disponibles para su uso las siguientes funciones de los botones de la barra de herramientas: Ayuda Pantallas de estado Códigos activos y de diagnóstico registrados Código de sucesos registrados Resumen ECM Herramientas de configuración Conexión y desconexión del enlace de datos Salida de aplicación Memorias temporales Activación y desactivación del instructor ET Salida de la aplicación Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.12

Los siguientes menús se encuentran en la barra de menús en la parte superior de la pantalla: - Archivo (File) - Diagnósticos (Diagnostics) - Información (Information) - Servicio (Service) - Utilidades (Utilities) - Enlace de datos (Data Link) - Configuración (Settings) - Ayuda (Help) La mayoría de las funciones encontradas en la barra de menús se encuentran también en los botones de la barra de herramientas y en las teclas de función. El primer menú que estudiaremos es el menú de “Configuración” (Settings) (como se muestra en la parte superior de la pantalla mostrada arriba). Hay cuatro opciones disponibles en el menú de ”Configuración” (Settings): Personalización (Custom), Preferencias (Preferences), Ver (View) y Licencia ET (Licence ET). Si seleccionamos la opción de menú "Personalización" (Custom), aparecen dos opciones más: "Barra de Herramientas" (Tool Bar) y "Teclas de Función" (Function Keys). En la figura, está seleccionada la opción de menú “Barra de Herramientas” (Tool Bar).


Configuración (Settings)/ Personalización (Custom)/Barra de Herramientas (Tool Bar). 308 de 1842

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Fig. 2.4.13

Los siguientes menús se encuentran en la barra de menús en la parte superior de la pantalla: - Archivo (File) - Diagnósticos (Diagnostics) - Información (Information) - Servicio (Service) - Utilidades (Utilities) - Enlace de datos (Data Link) - Configuración (Settings) - Ayuda (Help) La mayoría de las funciones encontradas en la barra de menús se encuentran también en los botones de la barra de herramientas y en las teclas de función. El primer menú que estudiaremos es el menú de “Configuración” (Settings) (como se muestra en la parte superior de la pantalla mostrada arriba). Hay cuatro opciones disponibles en el menú de “Configuración” (Settings): Personalización (Custom), Preferencias (Preferences), Ver (View) y Licencia ET (Licence ET). Si seleccionamos la opción de menú "Personalización" (Custom), aparecen dos opciones más: "Barra de Herramientas" (Tool Bar) y "Teclas de Función" (Function Keys). En la figura, está seleccionada la opción de menú “Barra de Herramientas” (Tool Bar). Configuración (Settings)/ Personalización (Custom)/Barra de Herramientas (Tool Bar). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.14

Las teclas de función pueden personalizarse del mismo modo. Use los menús desplegables y seleccione: Configuración (Settings)/ Personalizar (Custom)/ Teclas de función (Function Keys)

Las teclas de función F2 - F7 y F10 - F12 pueden personalizarse usando el ratón. Las teclas de función F1, F8 y F9 son fijas. Haciendo clic en la flecha hacia abajo de cada campo de la tecla de función, puede hacerse la selección para cada tecla.

NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Personalice las teclas de función usando la pantalla arriba como lista de sugerencia. Si se desea, la lista original (predeterminada) puede usarse en lugar de la lista personalizada. Como alternativa, si las teclas han sido personalizadas, se puede volver a los valores originales usando el botón "Volver a valores Predeterminados" (Get Defaults).


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Fig. 2.4.15

Conexión y desconexión del enlace de datos Como sucede con muchas funciones del ET, hay varias opciones para conectar y desconectar el enlace de datos. 1.

Con la tecla de función F8 (no mostrada), se realizan ambas funciones, la de conectar y desconectar el enlace de datos.

2.

Desde el menú de “Enlace de Datos” (Data Link) se puede también conectar/desconectar el enlace de datos. La secuencia de menú es: Enlace de Datos (Data Link)/Desconectar Función F8 (Disconnect F8).

3.

Haciendo clic en los dos botones correspondientes de la barra de herramientas, uno para conectar y el otro para desconectar (Ver los iconos a la derecha y la flecha arriba).

Cuando se seleccionan las funciones de desconexión, se limpia la parte inferior de la pantalla (se pone en blanco), como se ve arriba en la parte inferior de la pantalla.

NOTA: Cuando se pone el ratón encima de cualquier botón de la barra de herramientas, aparece un recuadro junto al botón, que indica la descripción de la función.


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Fig. 2.4.16

Uso de la pantalla de estado Para seleccionar las pantalla de "Estado" (Status), haga clic en el botón con el icono de la pantalla de estado de la barra de herramientas (mostrado a la derecha) o seleccione (F2) y aparecerá la pantalla de estado. Seleccione un grupo disponible de la lista de la casilla de selección de grupo. En esta pantalla en particular para un Motor 3516 de un Camión 793, hay siete grupos disponibles. El último grupo, "Diagnósticos del Sensor" (Sensor Diagnostics), fue creado por el usuario. A medida que se señala cada grupo, los parámetros correspondientes aparecen en la casilla del lado derecho de la pantalla con el título “Parámetros” (Parameters). Con el botón “Nuevo” (New) en la parte derecha de la pantalla, pueden crearse nuevos grupos para pruebas específicas. Para seleccionar la pantalla de estado de un grupo en particular: Use el cursor para señalar el grupo de la lista. Haga doble clic con el ratón o presione la tecla ACEPTAR (ENTER) del teclado o haga clic en el botón "OK" a la derecha de la pantalla. También puede presionar la primera letra del nombre del grupo. En este caso, la tecla "S" (de la palabra en inglés) traerá la pantalla del grupo "Diagnósticos del Sensor" (Sensor Diagnostics) que se encuentra como opción en la pantalla. Confirme su entrada presionando la tecla ACEPTAR (ENTER). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.17

En la figura arriba aparece seleccionada la pantalla de estado del Grupo 1. Observe la barra de condiciones en la parte superior de la pantalla con tres indicadores de estado. En esta barra aparecen las condiciones activas actuales, como modalidad en frío y sobrevelocidad. En la Pantalla de estado del Grupo 1 de la figura se muestran las condiciones: Reducción de potencia del motor (Engine Derate), Temperatura alta del refrigerante (High Coolant Temperature) y Presión baja de aceite (Low Oil Pressure). Directamente debajo de los indicadores de estado se encuentra la información del motor correspondiente: Descripción del motor: "3516" Aplicación: "793" Número de serie del motor: "2PK00001"


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Fig. 2.4.18

Hay veces en que, cuando se trabaja en un vehículo, los datos de las pantallas deben leerse a cierta distancia. Para esto, al hacer clic en el botón "Aumentar Tamaño" (Zoom In), los números de la pantalla aumentarán de tamaño y podrán verse más fácilmente. Cuando se está en la modalidad de aumento, el botón "Más" (More) mostrará más parámetros que no se ven en la pantalla. Usando el botón "Disminuir Tamaño" (Zoom Out) (mostrado arriba), la pantalla vuelve a su tamaño original. Haciendo clic en el botón "Mantener" (Hold) se mantendrán los datos en pantalla congelados para su análisis, por ejemplo, durante una prueba de calado de par. Seleccionar y ordenar las pantallas de estado es una operación importante cuando se usa el ET. Por ejemplo, si se requiere realizar una prueba de calado de par debido a que se detectó potencia baja en un Camión 793, hay un número de elementos que necesitan revisarse simultáneamente. La manera práctica de hacerlo es ordenando las pantallas con los parámetros necesarios. Se puede crear una nueva pantalla, o puede modificarse y guardarse una pantalla existente para uso futuro. En este caso, una nueva pantalla se creará usando el botón "Nuevo" (New) descrito previamente.


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Fig. 2.4.19

Si es necesario una revisión por potencia baja, los elementos que deben revisarse se seleccionarán de la pantalla. Por ejemplo: 1. Velocidad del motor 2. Velocidad del motor deseada 3. Posición del acelerador 4. Presión atmosférica 5. Presión de refuerzo 6. Restricción del filtro de aire 7. Límite de control de relación aire - combustible 8. Posición de combustible 9. Posición de combustible de clasificación 10. Temperatura del refrigerante del motor El número máximo de parámetros que pueden acomodarse en una pantalla es de 10. Si se hace clic en el botón "OK", estos elementos se convertirán en un "Grupo Temporal" y sólo se guardarán hasta salir de la pantalla de Estado (es entonces borrado). Luego de seleccionar los parámetros deseados, haga clic en el botón "Guardar como" (Save as).


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Fig. 2.4.20

Es hora de guardar la pantalla. Observe el campo "Ingresar Nombre de Grupo" (Enter Group Name). Se debe dar un nombre a la pantalla personalizada. Ahora haga clic en el botón "OK" para guardar la pantalla para uso futuro. Si se debe modificar la pantalla, puede hacerse con el comando "Cambiar" (Change), y se guarda de nuevo haciendo clic en el botón "OK". Si se desean más parámetros, se puede crear una segunda pantalla. El usuario puede pasar de una a otra pantalla. Si se crean dos pantallas para la misma prueba, se sugiere que sean usados títulos como los siguientes: Prueba de baja potencia 1 Prueba de baja potencia 2 Esta dos pantallas fueron creadas (y permanecen) en orden alfanumérico. Este proceso simplifica la tarea de ir entre pantallas usando las teclas “Página arriba” (Page up)/”Página abajo” (Page down).


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Fig. 2.4.21

Esta es la pantalla reconfigurada (creada nuevamente) con el motor funcionando en un par de calado simulado (usando una ayuda de capacitación). Observe el título de la pantalla "Prueba de potencia baja" (Low Power Test), en el lado izquierdo superior de la casilla de la pantalla de estado. El botón "Mantener" (Hold) puede usarse para "congelar" esta pantalla (mantener el valor de los parámetros en pantalla sin permitir que se actualicen). El botón "Mantener" (Hold) se reemplaza por el botón "Regresar a Actividad" (Resume) que se usa para regresar a la pantalla dinámica. La ventaja de esta función es que permite, por ejemplo, que lecturas de pruebas de calado de par en el campo puedan congelarse usando el botón "Mantener" (Hold) para su análisis o para guardar a un archivo. Esta información puede imprimirse o verse luego. La copia impresa puede usarse como línea base para comparaciones con pruebas futuras. NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Esta y otras pantallas fueron generadas con la Ayuda de Capacitación Electrónica Caterpillar. Esta herramienta hace que se simplifique la tarea de generar pantallas para propósitos de capacitación. La ayuda de capacitación tiene la capacidad de usar diferentes aplicaciones con un mínimo de modificaciones. La ayuda de capacitación puede también crear escenarios para propósitos de diagnóstico, lo que puede no lograrse con una máquina o un motor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.22

Pantallas de diagnóstico Se puede entrar a la pantalla de “Códigos (mensajes) de Diagnóstico Activos” (Active Diagnostics Codes) usando el botón con el icono mostrado a la derecha, o también se puede usar el menú “Diagnósticos” (Diagnostics) en la secuencia de menú: Diagnósticos (Diagnostics)/Códigos de diagnóstico activos (Active Diagnostic Codes)

También, se puede usar la tecla de función correspondiente (dependiendo de cómo estén asignadas las teclas). En la pantalla de la figura de arriba, se muestra una serie de fallas que han sido programadas en el motor (ayuda de capacitación). Hay también mensajes en la barra de indicadores de estado. Las fallas activas no pueden borrarse de la pantalla. Una falla activa se borrará automáticamente cuando se corrija la falla. NOTA: El botón "Incluir todos los ECM" (Include all ECM) que se encuentra en la parte de abajo a la derecha de la pantalla, puede usarse para mostrar las fallas activas de todos los ECM conectados al enlace de datos.


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Fig. 2.4.23

Se puede entrar a la Pantalla “Códigos (mensajes) de Diagnóstico Registrados” (Logged Diagnostic Codes) seleccionando el botón (con el icono mostrado a la derecha) de la barra de herramientas, o usarse el menú “Diagnóstico” (Diagnostics)/”Códigos de Diagnóstico registrados” (Logged Diacnostic Codes). También, puede usarse la tecla de función correspondiente (dependiendo de cómo están asignadas las teclas). Los mensajes pueden borrarse usando el cursor para señalar el mensaje de falla (como se ve arriba en el último elemento). Presione la tecla "Aceptar" (Enter) o haga clic en el botón “Borrar” (Clear) que se encuentra en la parte inferior a la izquierda de la pantalla. Al confirmar el mensaje que aparece, borrará la falla. Al igual que en la pantalla de estado, la pantalla de códigos de diagnóstico registrados puede imprimirse o guardarse para uso futuro.


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Fig. 2.4.24

Los sucesos registrados, son situaciones en que puede haber o no una falla electrónica, pero el motor ha funcionado fuera de los parámetros de operación normal. Se puede entrar a la pantalla “Códigos de Sucesos Registrados” (Logged Event Codes) usando ya sea el botón (con el icono mostrado a la derecha) de la barra de herramientas, el menú "Diagnósticos" (Diagnostics) o la tecla de función correspondiente. Los sucesos registrados podrían estar relacionados con el mantenimiento de la máquina, como el nivel de aceite bajo o filtros de aceite taponados. Otros sucesos pueden deberse al abuso del operador, como la sobrevelocidad del motor o un recalentamiento debido a una sobrecarga. En la pantalla de la figura, hay cuatro sucesos registrados. El último suceso, "Advertencia de Sobrevelocidad del Motor" (Engine Overspeed Warning), tiene disponible más información en forma de histograma. Esta información puede mostrarse haciendo clic en el botón “Vista de Histograma” (View Histogram). Si no hay sobrevelocidad, este botón estará inactivo. Al lado derecho de la pantalla hay tres columnas con información adicional: el número de ocurrencias (Occ.), la hora de la primera ocurrencia sucedida (First) y la hora de la última ocurrencia sucedida (Last). Por ejemplo, el suceso registrado señalado de sobrevelocidad del motor, muestra que hubo trece ocurrencias, la primera en la hora 0 y la última en la hora 78. Hay sucesos que no pueden borrarse de la forma normal y generalmente requieren una contraseña. Para borrar un suceso que requiere contraseña, señale la falla registrada, presione la tecla "Aceptar" (Enter) o haga clic en el botón "Borrar" (Clear), y entre la contraseña requerida. Las contraseñas de fábrica se verán luego en esta presentación. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Normalmente, los sucesos deben permanecer en la memoria hasta el momento del acondicionamiento general del motor. Los sucesos proveen un registro o historia de registros potencialmente dañinos que pueden ayudar a realizar los diagnósticos y análisis de averías o proveer evidencia de abuso del operador. El número máximo de sucesos que un ECM puede guardar es 255. Si se ha alcanzado este número, los sucesos pueden borrarse después de determinar su causa. Aunque el ECM tenga registradas 255 ocurrencias, el reloj de diagnósticos siempre registrará la hora del último suceso ocurrido. Otros sucesos que pueden mostrarse dependiendo de la aplicación de la máquina son: - Temperatura alta de escape - Temperatura alta del posenfriador - Presión alta del cárter - Pérdida de flujo de refrigerante - Baja presión de aceite de lubricación (de acuerdo con el mapa de presión de aceite) - Selección de parada, definida por el usuario - Restricción de filtro de aceite - Restricción de filtro de combustible - Bajo nivel de aceite del motor - Refuerzo alto o bajo La magnitud y el número de sobrevelocidades mostrados en la página anterior se simplifican en el histograma de sobrevelocidad (página siguiente).


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Fig. 2.4.25

Esta pantalla muestra gráficamente el comportamiento de las sobrevelocidades. La línea vertical de la gráfica muestra las veces que la sobrevelocidad ocurrió en cada gama específica de rpm. La línea horizontal muestra el valor más alto de rpm de cada gama de sobrevelocidad. Las sobrevelocidades están agrupadas en categorías de incrementos de 200 rpm cada una. En este motor hubo ocho sobrevelocidades en la gama de 2.200 a 2.400 rpm, dos sobrevelocidades en la gama de 2.400 a 2.600 rpm y tres sobrevelocidades en la gama de 2.800 a 3.000 rpm. El ECM de la aplicación determina la gama completa de rpm mostrada en en el histograma. En este caso, 3.200 rpm es el valor más alto medido en el Motor 3506 del Camión 793B. La escala puede ser diferente dependiendo del motor. En este caso, se debe asumir que el motor grande (de la Serie 3500) tuvo sobrevelocidades que pudieron ocasionar daños serios que deben comprobarse. El motor alcanzó velocidades potencialmente dañinas y debe examinarse por daños relacionados con la sobrevelocidad. Las verificaciones deben incluir, por ejemplo, válvulas, pistones, cojinetes y otras piezas móviles.


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Fig. 2.4.26

Pantallas de configuración e información La pantalla de "Configuración" (Configuration) permite realizar cambios en la lista de parámetros. La pantalla muestra también algunas de las funciones encontradas en la Pantalla de resumen del ECM. La Pantalla de configuración permite hacer cambios y guarda un registro de los cambios realizados a los parámetros. Se puede entrar a la Pantalla de “Configuración” haciendo clic en el botón con el icono "Configuración" (Configuration) (mostrado a la derecha) o a través del menú de “Servicio” (Service) como sigue: Servicio (Service )/Configuración (Configuration) La pantalla también muestra el valor del último cambio y el número de veces que el parámetro ha sido cambiado. Esta característica provee un seguimiento del sistema, y puede poner en evidencia el cambio de parámetros por personas no autorizadas. La columna "TT" del lado derecho de la pantalla indica el número total de veces que se ha cambiado el parámetro. Para cambiar el valor de un parámetro, señale el parámetro deseado (como se muestra arriba), presione la tecla "Aceptar" (Enter) y siga las instrucciones de la pantalla. Si se requiere más información histórica de parámetros, entonces debe consultarse la Historia de Cambio de Parámetros (siguiente página).


Debe anotarse que algunos parámetros no muestran un conteo "TT". Estos parámetros son de "sólo lectura" y como tales no pueden cambiarse en la pantalla. El número de pieza del módulo de desempeño y la fecha de instalación se guardan automáticamente en la instalación. 323 de 1842

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Lección 6: Data View

Fig. 2.6.1

Objetivo El estudiante deberá poder explicar la relación entre el DataView y el STW. El DataView es una herramienta portátil de diagnóstico que permite que los datos, tomados por sensores instalados en los productos Caterpillar, puedan verse en el PC. El DataView Caterpillar consiste en un instrumento de hardware portátil que se conecta a un PC estándar por el puerto paralelo de la impresora, basado en software bajo Windows. El hardware del DataView convierte las señales electrónicas recibidas por los sensores Caterpillar en información que puede recibirse a través del puerto de comunicaciones del PC. El software del DataView suministra configuración, visualización digital, gráficos y registro de datos de las mediciones realizadas. El DataView es un programa complementario del Técnico Electrónico Caterpillar (ET). Mientras el ET se comunica con el equipo Caterpillar mediante el ECM, el DataView se comunica a través de sensores que el usuario instala en el equipo. Esto es especialmente útil si se necesita información que no reporta el ECM. El DataView también puede usarse en un equipo que no use ECM. El DataView tiene seis entradas analógicas, tres entradas de frecuencia y una entrada RS-232 para el multímetro digital, que permiten medir rpm, temperatura, presión, paso de gases al cárter, posición de velocidad, frecuencia, modulación de duración de impulsos, flujo hidráulico, consumo de combustible, voltaje CA y CC, amperaje CA y CC, impedancia y punto de ajuste del motor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 6

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Fig. 2.6.2

El DataView puede iniciarse como sistema independiente o a través del escritorio del Workbench del Técnico de Servicio (STW), seleccionando el icono DataView. El DataView dentro del STW funciona de la misma manera que el DataView independiente. La adición del DataView al STW provee incorporación en el Informe de Servicio, lo mismo que la capacidad de incorporación futura en el CDA (Consejero de Diagnóstico Caterpillar) y en el proceso completo del STW. El DataView no tiene todavía la capacidad de funcionar en el PC usando Windows NT o el sistema de operación de Windows 2000. Hay planes en marcha para incorporar estos dos sistemas operativos en el uso de DataView. Si el STW está instalado en un sistema operativo NT, no estará disponible el icono DataView.


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Unidad 2 Lección 6

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Fig. 2.6.3

La pantalla de configuración del DataView permite especificar los sensores que están conectados al hardware del DataView. La pantalla de herramientas de configuración muestra una lista de canales disponibles que se pueden configurar. Para cada canal, se especifica el tipo de sensor conectado. A medida que se configuran los canales, la salida actual del sensor del canal está visible en la pantalla de configuración. Se pueden configurar canales para uso inmediato o futuro. Pueden guardarse configuraciones creadas para uso futuro como un grupo permanente. Para configurar un canal, haga doble clic en él.


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Unidad 2 Lección 6

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Fig. 2.6.4

La pantalla de Definición de Canal muestra una lista de sensores analógicos disponibles que se pueden seleccionar. La pantalla de Definición de Canal también permite un método para definir la calidad de los datos. Se pueden asignar las unidades de lectura en sistema métrico o inglés, y asignar a cada canal nombres únicos para facilitar su identificación, alarmas para parámetros altos y bajos, velocidad de visualización, polaridad de posición de sondas y niveles de filtros a uno o más canales. Estas tareas pueden completarse dentro del STW, aún si no esta conectado el hardware del Data View. De la lista de sensores disponibles, seleccione un sensor haciendo clic en él. Usted puede entonces seleccionar las unidades, o cambiar cualquiera de los nombres o valores de las casillas. Cuando se hace clic en el botón "OK", el sensor quedará instalado en el canal seleccionado.


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Unidad 2 Lección 6

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Fig. 2.6.5

Se mostrará la pantalla de estado del DataView. Esta pantalla muestra el canal, el valor, la unidad de medida y el nombre del sensor. Para ver los datos en forma de gráfica, haga clic en el botón "Gráficos" (Graphs) de la barra de herramientas.


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Unidad 2 Lección 6

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Fig. 2.6.6

La pantalla de estado del DataView muestra los gráficos de barras de los seis primeros canales. Los gráficos de barras muestran el valor, la unidad de medida y el nombre del sensor. Para aumentar el tamaño de las gráficas, haga clic en el botón “Aumentar Tamaño” (Zoom) de la barra de herramientas.


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Unidad 2 Lección 6

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Fig. 2.6.7

La herramienta del “Registrador de Datos” (Data Logger) permite guardar la información de todos los canales en una tarjeta de memoria del PC. La tarjeta de memoria del PC suministrada con el DataView tiene una capacidad de 2 MB, pero pueden usarse tarjetas de memoria de hasta 16 MB. El registro de datos puede iniciarse manual o automáticamente y pueden tomarse muestras hasta de 1.000 veces por segundo. Esto permite el registro de sucesos rápidos, como los tiempos de cambio del embrague de la transmisión. Para configurar el “Registrador de Datos” (Data Logger), haga clic en el botón de la herramienta “Configuración del Registrador” (Setup Logger) de la barra de herramientas.


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Unidad 2 Lección 6

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Fig. 2.6.8

Se mostrará la pantalla de "Configuración de Datos del Registrador" (Setup Data Logger) . Esta pantalla se usa para especificar qué tiempo el DataView registrará los datos. Especifique una tasa de muestreo o la frecuencia de registro de datos del DataView. La tasa de muestreo puede ser en segundos, minutos u horas. Seleccione un tiempo de registro antes de la captura del dato y un tiempo de registro después de la captura. Después de completar la configuración del registrador, haga clic en el botón "Configuración Enviada" (Send Configuration).


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Unidad 2 Lección 6

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Fig. 2.6.9

Esta es la pantalla "Visualizar Gráficas" (Graph Viewer). Esta pantalla muestra la gráfica de los datos registrados previamente. Desde esta pantalla, pueden obtenerse las medidas de los datos de registro, y el tamaño de la gráfica puede aumentarse para proporcionar detalles adicionales.


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MODULO 4 EVALUACION DE MOTORES CON HERRAMIENTAS DE DIAGNOSTICO Nombre: Identificación:


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Diagnóstico y Reparación del Motor Material de Referencia El material de referencia indicado abajo debe estar disponible antes de iniciar el curso. Se puede usar otro material de referencia, si el instructor lo considera conveniente. Publicaciones de servicio: Tabla de conversión práctica Aceite de motor diesel (CH4) Aceite de motor diesel (CF) Recomendaciones de lubricantes para motores comerciales y marinos Caterpillar Recomendaciones de lubricante para motores de camiones de carretera Caterpillar Recomendaciones de lubricantes para máquinas Caterpillar El aceite y su motor Lubricantes sintéticos y formulaciones especiales Manual de Operación y Mantenimiento Marcas especiales de la varilla de medición del aceite del cárter Calibración de la varilla de medición del aceite del motor 3406 Consumo excesivo de aceite del motor Datos de consumo de aceite Uso del grupo de presión del motor 6V9450 Indicador de servicio del filtro de aire Uso del grupo termómetro termistor 8T470 Uso del grupo adaptador de temperatura 6V9130 Grupo de termómetro digital 4C6500 Prueba de campo del sistema de enfriamiento El refrigerante y su motor LLC Cat Anticongelante Caterpillar Los combustibles diesel y su motor Uso del grupo de herramientas de ajuste del regulador 6V6070 Uso del sistema monitor de flujo de combustible Caterpillar Uso del grupo indicador de sincronización del motor 8T5300 Tabla de sincronización dinámica Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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SEES5677 PEHP5026 PEHP1027 SEBU6251 SEBU6385 SEBU6250 SEBD0640 LEKQ2051 SEBU7186 LEKM3272 LEET5637 SELD055 LEKQ4028 SEHS8524 PEHP9013 SEHS8446 SEHS8382 NEHS0554 LEKQ7235 SEBD0970 PEHP4036 PEHP7512 SEBD0717 SEHS8024 SEHS8874 SEHS8580 SEHS8140 12/28/06

UNIDAD 1 Herramientas de Diagnóstico Caterpillar

Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: • Explicar los usos y las características de las herramientas de diagnóstico Caterpillar.

Referencia Ninguna requerida

Herramientas Ninguna requerida


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Lección 1: Herramientas de Diagnóstico Caterpillar Introducción El Grupo de Tecnología de Servicio Caterpillar comercializa las herramientas de diagnóstico Caterpillar. Esta es una empresa comercial interna de Caterpillar Inc., que funciona en forma independiente. Esto le permite responder rápidamente a las necesidades del distribuidor. Hasta hace pocos años, el equipo de pruebas de diagnóstico era costoso y se dañaba fácilmente. Además, aún el mejor equipo tenía problemas por falta de exactitud necesaria para realizar los ajustes y las mediciones precisas del motor. En las nuevas herramientas de diagnóstico, menos costosas, de más duración y de mayor exactitud, se emplean pantallas LCD, LED y otros dispositivos de estado sólido. El equipo Caterpillar se ha vuelto más sofisticado. Estos avances, por lo tanto, necesitan herramientas de diagnóstico de tecnología de punta.

Fig. 1.1.1 Herramientas de diagnóstico

Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de explicar los usos y las características de las herramientas de diagnóstico Caterpillar, con al menos 70% de exactitud, mediante una examen de escogencia múltiple. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.2 Herramientas de diagnóstico anteriores

Los grupos de herramientas anteriores se diseñaban con medidores analógicos, en cajas grandes y pesadas de metal y con interruptores y selectores mecánicos. Estas herramientas eran susceptibles de daño, debido a la vibración y a los golpes inesperados, tales como caídas.

Ventajas de las Nuevas Herramientas de Diagnóstico • • • • •

Costos más bajos Mayor duración y exactitud Mayor confiabilidad Más livianas y compactas Facilidad de uso

Fig. 1.1.3 Ventajas de las nuevas herramientas de diagnóstico

Las nuevas herramientas de diagnóstico tienen las siguientes ventajas: • Costos más bajos • Mayor duración y exactitud • Mayor confiabilidad • Más livianas y compactas • Facilidad de uso Al permitir que el diagnóstico del problema se efectúe más rápida y exactamente, estas nuevas herramientas disminuyen los costos de reparación. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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CONCEPTO DE DISEÑO MODULAR • Herramientas fáciles de "actualizar" en lugar de quedar "obsoletas"

Fig. 1.1.4

La nueva línea de herramientas está diseñada con mentalidad futurista, que permite “ACTUALIZARLAS”, y evitar que se vuelvan “OBSOLETAS”.

Nuevas Herramientas • Probadas de fábrica • Selladas, para prevenir daños • Más recientes

Fig. 1.1.5

Otro ejemplo de las mejoras que ofrece el concepto de diseño modular es la circuitería estandarizada a prueba de fallas. Esto mejora, en gran medida, la confiabilidad de la herramienta.


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Unidad 1 Lección 1

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Fig. 1.1.6

Con cada herramienta se suministra un folleto de Instrucción Especial, que incluye la información y las especificaciones que un taller local necesita para reparar la herramienta. Caterpillar, por supuesto, prestará el servicio a las herramientas que no funcionen correctamente. Otro ejemplo de la mejora de estas herramientas lo vemos en uno de sus elementos básicos de la nueva línea de herramientas: el nuevo diseño de la caja.

Fig. 1.1.7

Cajas de polietileno moldeadas con calor reemplazan las cajas pesadas de metal originales. Las nuevas cajas vienen en siete tamaños estándar y pesan menos de una libra cada una. Todos los cierres y remaches se prueban por al menos 4.000 acciones de abrir y cerrar la caja a temperaturas de -7°C a 62°C (40°F a 150°F). Las nuevas cajas de herramientas son considerablemente menos costosas y están disponibles a través del sistema de piezas Caterpillar.


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Unidad 1 Lección 1

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Fig. 1.1.8

En la gráfica 1.1.8 se muestra la línea de herramientas manuales. Las cajas son de plástico corrugado. Las herramientas tienen pantallas digitales y son muy versátiles. La electrónica de estado sólido mejora su confiabilidad. Como la caja básica, la pantalla digital y la tarjeta del microprocesador no cambian, se ha reducido el costo de estas herramientas y de las actualizaciones futuras.

Fig. 1.1.9

Este es un ejemplo de una circuitería electrónica típica de estado sólido. En ella vemos el microprocesador (en el receptáculo grande) y la memoria reprogramable (en el receptáculo pequeño).


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Fig. 1.1.10

Este grupo de herramientas se relaciona con el diagnóstico del motor. Cada una de ellas se verá con detalle más adelante.

Fig. 1.1.11

El Grupo de Presión del Motor 6V9450 se usa para verificar el rendimiento de los motores diesel y de gas natural, y para hacer ajustes de operación a los motores de gas natural. Este grupo puede usarse para medir la presión del múltiple del motor, la presión del combustible, la presión del sistema de enfriamiento, la contrapresión de escape, la restricción del aire de entrada y otras presiones. Los medidores tienen escalas en unidades métricas e inglesas. Este grupo incluye cuatro manómetros de 2,5 pulgadas, un manómetro de resolución alta de 4 pulgadas y un manómetro diferencial. También se muestra el Conjunto de Tablero 1U5554 con un manómetro de resolución alta de 4 pulgadas. Este panel puede usarse para añadir un manómetro adicional al grupo de presión. El indicador de punto de ajuste 6V4060 y el multitacómetro 6V2100 se muestran en el espacio provisto en la caja del grupo de presión de motor 1U5470. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.1.12

El multitacómetro es un tacómetro digital que contiene un microprocesador. El operador lo puede programar para convertir directamente varias señales de entrada en velocidad rpm mostradas en lectura digital. El multitacómetro puede manejar una amplia variedad de transductores de entrada. El multitacómetro puede usarse para fijar correctamente el parámetro de velocidad de las excavadoras, las máquinas de mando hidrostático y los motores de camión - todos los cuales requieren un ajuste de velocidad exacto de ±10 rpm. Los tacómetros anteriores tenían una exactitud de ±40 rpm. El multitacómetro puede programarse de 0,5 a 256 pulsos por revolución y tiene una exactitud de ±1 rpm sobre toda la gama de lectura de 40 a 9.999 rpm. Diseñada según el concepto modular, esta herramienta reemplaza toda la serie de tacómetros usados antes por Caterpillar. El indicador de punto de ajuste 6V4060 se usa para determinar el punto de ajuste (anteriormente llamado punto de equilibrio) de los motores diesel Caterpillar. Los diodos luminiscentes (LED) indican cuándo está el motor en condiciones de SOBRECARGA o cuándo se alcanza el punto de ajuste. Las rpm del punto de ajuste se leen en el multitacómetro 6V2100, instalado en el indicador de punto de ajuste.


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Fig. 1.1.13

En la figura se muestran diferentes detectores multitacómetros. De derecha a izquierda, comenzando por la parte superior izquierda son: • Detector fotoeléctrico 6V3136, usa cinta reflectiva para la entrada de pulsos por revolución. Se usa cuando no es conveniente tener la velocidad de la pieza giratoria, y en este caso reemplaza a los detectores magnéticos. • Detector magnético 8L4171. Se usa cuando se tiene acceso a los dientes del volante. • Grupo detector de velocidad de tubería de combustible 6V4950. Puede usarse para todas las aplicaciones, excepto en las tuberías de combustible de doble pared. • Detector magnético 6V2197. Usa el orificio de sincronización en el volante para generar una señal. • Finalmente, el generador tacómetro 5P7360 puede usarse si está disponible en el motor un mando del tacómetro.


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Fig. 1.1.14

El indicador de sincronización es una herramienta de prueba que se usa para verificar la sincronización dinámica de los motores diesel Caterpillar y de los motores 3500 de encendido por chispa. La unidad de avance de sincronización puede verificarse en los motores equipados de este modo.

Con un indicador de sincronización debe usarse un adaptador de sincronización diesel o un adaptador de sincronización de chispa. El adaptador de sincronización diesel (mostrado en la parte inferior de la figura) consta de un detector de presión de tubería de combustible, un cable de conexión y los adaptadores necesarios para instalar el detector en el cilindro número uno o en el sombrerete de la tubería de combustible del cilindro.

También se requiere un detector de Centro Muerto Superior (TDC), no mostrado aquí. El detector magnético 6V2197, usado en el orificio de sincronización del volante para generar una señal, se utiliza para este propósito.


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Fig. 1.1.15

El grupo monitor de flujo de combustible es un sistema de medición versátil, diseñado para ayudar a evaluar el rendimiento del motor. Usa dos medidores y un monitor manual para proporcionar mediciones de temperatura de combustible y de flujo de combustible en las tuberías de retorno y de suministro. Además, suministra información de la tasa de consumo total, el promedio y del combustible quemado. El sistema también se puede usar para medir el flujo de combustible en motores sin tubería de retorno. El grupo monitor pequeño mide flujos de 4 a 80 galones de EE.UU./h y el grupo monitor grande mide flujos de 40 a 1.000 galones de EE.UU./h. Hay disponible un grupo combinado de medición flujo de combustible que cubre toda la gama de medida desde 4 hasta 1.000 galones de EE.UU./h.


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Fig. 1.1.16

El indicador del flujo de aire/paso de gases al cárter es un indicador digital portátil basado en un microprocesador capaz de medir ya sea el volumen o la velocidad del flujo de aire tanto en unidades métricas como inglesas. El grupo puede medir el volumen de gases de escape al cárter que vienen del respiradero del cigüeñal o la velocidad de aire a través del radiador. Los adaptadores están provistos para conectarse al respiradero del cigüeñal de los motores.

Fig. 1.1.17

El indicador de posición electrónica es un microprocesador de lectura digital, con medición lineal de precisión, capaz de medir desplazamientos ya sea en pulgadas o en milímetros. Suministra mediciones dinámicas, estáticas, máximas o mínimas. Puede llevarse a cero en cualquier momento dentro de su gama de una pulgada. El indicador se diseñó para medir el desplazamiento de la cremallera de un motor en funcionamiento.


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Fig. 1.1.18

El termómetro termistor es una herramienta de diagnóstico capaz de vigilar hasta seis temperaturas con el uso de un conmutador. Los termistores pueden instalarse para vigilar las temperaturas del motor y de los sistemas de enfriamiento. El termómetro termistor tiene una gama de 0°C a 150°C (32°F a 300°F) y están diseñados para usarse con los adaptadores de sonda autoselladas de Caterpillar.

Fig. 1.1.19

El grupo adaptador de temperatura 6V9130 se conecta al multímetro digital y mide las temperaturas superficiales en la gama de 50°C a 900°C (58°F a 1.652°F) con una exactitud de 1%. El probador de superficie 8T5334 es de respuesta rápida y se diseñó para mediciones de superficie. El 6V9055 es una sonda de termopar de 1/4 de pulgada, diseñada para usarse en mediciones de temperatura de gases de escape.


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Fig. 1.1.20

El selector de temperatura multicanal se diseñó para usarse con el multímetro digital 6V7070 ó 6V7800 y con el adaptador de temperatura 6V9129. El usuario puede medir 16 temperaturas individuales. La unidad se suministra con un paquete de cables de ocho canales y un cable de salida que se guardan en la unidad. En caso de necesitarse la medición de 12 ó 16 temperaturas, hay disponible un paquete de cables optativos de ocho canales.

Fig. 1.1.21

Estos adaptadores de sonda autosellados proporcionan un método para verificar la presión o la temperatura en compartimentos llenos de fluido, sin necesidad de dejar enfriar el sistema ni tener que drenar el fluido. La sonda de presión tiene un orificio en la punta. La sonda de temperatura no la tiene. NO apriete en exceso las conexiones. Consulte la instrucción especial. Se usa un enchufe como cubierta protectora en los conectores cuando la sonda no está en uso. Siempre reinstale el tapón después de quitar una sonda. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.1.22

El grupo de termómetro digital 4C6500 proporciona un método rápido y exacto de medir temperaturas. Es capaz de medir cinco temperaturas individuales, registrar la temperatura mínima y la máxima de cada uno de los cinco canales y calcular la temperatura diferencial de dos de las cinco entradas. El instrumento funciona con batería, y tiene sondas diseñadas para usarse con los adaptadores sellados de sonda Caterpillar. El termómetro tiene una pantalla de cristal líquido que puede iluminarse en condiciones de luz deficiente. Tiene una gama de medición de -50° C a 850° C (-58° F a 1.562° F) con un error máximo de ±1,1° C (±2° F).

Fig. 1.1.23

El termómetro infrarrojo es un instrumento de medición de temperatura, portátil, de no contacto. Mide la temperatura de la superficie cuando se acciona el gatillo. La unidad muestra la temperatura actual así como la temperatura más alta registrada. El instrumento tiene una gama de -20° C a 870° C (0° F a 1.600° F) y tiene una resolución de 1°, con una exactitud de ±1%. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.1.24

El juego de prueba del acondicionador del refrigerante es un método rápido y exacto para determinar si el refrigerante contiene una concentración aceptable de acondicionador refrigerante y la mezcla correcta de anticongelante.

Fig. 1.1.25

El grupo borescopio se diseñó para ver dentro de áreas no accesibles, tales como las cámaras de combustión. Se acopla en orificios pequeños de hasta 8 mm (0,31 pulg) y alcanza 240 mm (9,5 pulg) dentro de la cavidad examinada. La unidad tiene el bulbo en el extremo del tubo y funciona con baterías.


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Fig. 1.1.26

La figura muestra un grupo borescopio grande que se ajusta en orificios pequeños de hasta 6,5 mm (0,256 pulg) y tiene un alcance de 580 mm (23 pulg). La fuente de luz de este borescopio puede ser de 115/220 voltios CA, o 12 voltios CC, si se usa el cable de luz de fibra óptica 6V9459. También existe la opción de usar una cámara fotográfica.

Fig. 1.1.27

La figura muestra una válvula vista a través de un borescopio. La fotografía fue tomada usando el borescopio de la figura 1.1.26. NOTA: El hollín en el cilindro absorbe luz; en estos casos, tenga cuidado con sus observaciones.


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Fig. 1.1.28

Este es un ejemplo del rayado transversal de la pared de un cilindro, visto a través de un borescopio.

Fig. 1.1.29

El multímetro digital de servicio pesado (amarillo, a la derecha) es un multímetro de 3 1/2 dígitos, sellado, con caja extrafuerte, portátil, equipado con siete funciones y 29 gamas. Todas las entradas están protegidas contra condiciones de sobrecarga continua. El multímetro de servicio normal (blanco, a la izquierda) es una alternativa de bajo costo, si no se requiere un multímetro para trabajo pesado.


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Fig. 1.1.30

La Herramienta de Diagnóstico Digital (DDT) es una herramienta portátil que proporciona el diagnóstico básico, la condición del vehículo y del motor, y muestra la calibración de los motores Caterpillar controlados electrónicamente. Esta es una herramienta en desuso, utilizada con limitación actualmente. Aún se usa en los motores de gas y en motores de los tractores Challenger.

Fig. 1.1.31

El Programador Analizador de Control Electrónico (ECAP) es una herramienta flexible, con capacidad de dar servicio a una variedad de controles electrónicos. Si se considera como herramienta de servicio completa para los motores controlados electrónicamente, actualmente tiene uso y respaldo limitados. Su principal limitación es que no puede manejar los archivos de software FLASH de los ECM del motor.


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Fig. 1.1.32

La impresora portátil, versátil, funciona con el ECAP 8T8697, con el Analizador de Vibración 4C0303 y con el registrador de datos. Se usa para imprimir los registros de datos. Tiene tanto puertos paralelos como seriales, lo que permite la conexión a diferentes computadoras o instrumentos. Puede funcionar con baterías recargables o con una corriente de 115 voltios CA.

Fig. 1.1.33

El Grupo Analizador de Vibración proporciona identificación rápida y completa de todas las amplitudes y frecuencias de vibración presentes en una prueba de velocidad constante. Con esta capacidad, el personal del distribuidor puede localizar y solucionar una amplia variedad de problemas del cliente relacionadas con quejas de vibración.


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Nuevas Herramientas de Diagnóstico • • • • •

Costo efectivo Durables, confiables Precisas Menos voluminosas Fáciles de usar

Fig. 1.1.34

En resumen, las herramientas CSTG tienen un año de garantía y son: • Económicas • Durables y confiables • Exactas • Más livianas • Fáciles de usar Use siempre la herramienta adecuada para la aplicación específica.


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MODULO 5 MOTORES MECANICOS SERIES 3000 PERKINS, MITSUBISHI, LISTER PETER Nombre: Identificación:


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3003, 3011, 3013, 3014 and 3024 Engines


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Multiple Applications


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3003, 3011, 3013, 3014, 3024 Tier 1 emissions compliant 3 or 4 cylinder versions 3003, 3011, 3013 = 3 cylinders 3014, 3024 = 4 cylinders

Indirect injection (prechambers) Pushrod valve actuation CCW rotation (viewed from flywheel end) Intake manifold integrated with the valve cover on 3003, separate on 3011, 3013, 3014, 3024 models Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Bore and Stroke Dimensions Model

Bore

Stroke

# cyls Displacement

3003

75mm

72mm

3 cyl.

0.96 ltr.

3011

77mm

81mm

3 cyl.

1.13 ltr.

3013

84mm

90mm

3 cyl.

1.5 ltr.

3014

84mm

90mm

4 cyl.

2.0 ltr.

3024

84mm

100mm

4 cyl.

2.2 ltr.


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Cylinder Head 2 Valves per cylinder Non – cross flow design Conventional valve arrangement Rocker shaft One spring per valve Prechamber (Indirect injection) Rocker shaft held within a bolt-on housing


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Cylinder Head


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Cylinder Head 3013, 3014, 3024 Prechamber outlets

3003 Prechamber outlet


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Rocker Shaft Housing


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Cylinder Block No cylinder liners Honed Walls


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Pistons and Rings Pistons Conventional aluminum piston 3003 - Flat top design due to small bore size 3011, 3013, 3014, 3024 – Combustion chamber in piston crown Off center pin for reduced noise Rings 2 compression rings One oil control ring


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Connecting Rods Connecting rods Rods and pistons are matched to their respective cylinders Rods and pistons are NOT interchangeable I.D. marks on rod and rod cap must align Piston height is not adjustable through the traditional Perkins method of varying connecting rod length


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Pistons, Rods and Rings


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Crankshaft Unique main bearing cap arrangement Large diameter “round” main cap located by fixing bolts Main caps are larger than crank counterweight diameter Main bearings are pre-assembled before crankshaft installation Caps are chamfered on one side Chamfered side faces the front of the engine Crankshaft is lowered in from the rear of the engine


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Crankshaft bore in block


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Main bearing cap Main cap bolts

Fixing bolts


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Assembled main bearing caps Crank end play measurement


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Crankshaft installation


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Crankshaft installed


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Timing case and gear train Front crank seal Front crank bearing Oil pump Fuel injection system Governor linkage controls


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Timing case and gear train Governor linkage Governor flyweights

Oil pump


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Fuel System Cassette style fuel injection pump Pumps are serviceable at authorized repair facilities Timing Checked by drip timing method (Tier I and Tier II engines) Adjusted by exchanging shims (Adjustment on Tier I only)

Glow plugs aid cold starting Idle speed and pump timing are the only adjustments Fuel pump camshaft is integral with the engine camshaft Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Injection Pump Timing Shim Timing Adjustment Shim


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Drip timing TDC compression, cylinder number 1 Remove cyl. #1 delivery valve and fuel shutoff solenoid Install drip timing components, hold control lever to max Rotate engine CCW (viewed from front) to specified degree mark on the front cover Rotate engine CW until drops are 7 to 10 seconds apart Read degrees off front cover scale and compare to specs


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Engine at TDC, cylinder #1


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Delivery valve components

Remove delivery valve


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Drip Timing Components Fuel Reservoir


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Drip Timing Components

Drip Tube

Fuel Flow


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Adjusting Timing Remove injection pump D’ONT drop the governor linkage hitch pin into engine! Exchange timing shim as needed 0.10mm shim thickness = 1 degree engine Thicker shim = timing retard Thinner shim = timing advance

Reinstall injection pump Recheck timing


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Removing linkage hitch pin

Timing shim


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Cooling system Conventional cooling system Temperature regulator in cylinder head Water pump is belt driven from the crankshaft pulley


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Fuel lift pump


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3003C, 3011C, 3013C, 3014C, 3024C, and 3024C Turbo


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What is the “C” version ? Tier 2 emissions compliant Redesigned combustion prechamber Piston and ring changes Fuel injection lines optimized Improved fuel injection pump Torque control (angleich) governor system on some applications Closed crankcase breather Larger capacity oil sump Improved cooling system Streamlined intake manifold


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3024C turbo top ring

Piston the same as standard apart from keystone top ring


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New oil ring, 1.5 ltr and larger

Designed to work in conjunction with the improved cylinder bore honing to reduce oil consumption


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Injection lines optimized

Injection line I.D. optimized to work more effectively with the injectors


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Fuel pump return / vent pipe This line allows any trapped air to escape back to the fuel tank prior to causing any problems in the fuel pump.


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12/28/06

Non Reversing Pump Cam

Original (Tier 1) Cam


Non reversing (Tier 2) Cam

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Compact Timing Device (CTD) Alters timing based on throttle position Reduces engine noise Reduces NOx emissions Reduces low speed smoke emissions


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How Does CTD Work?

CTD Cut CTD Sub-port


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How Does CTD Work?


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Torque control governor Used on the 3013C and above Gives tailored torque curves and increased Torque Back Up Improved control of low speed ratings More robust design gives longer life


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Closed crankcase breather

Environmental benefit (reduces crankcase emissions) Fitted to top cover


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3024C Turbo Breather Adapter used on Turbo engines Hose is routed to the turbo inlet Vent hole in cap must be unobstructed


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Top cover redesign


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Larger capacity oil pan New oil pan

Old oil pan

Oil pan height remains the same despite the capacity increase


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Redesigned oil dipstick Plastic knob consistent across the 3000 series

Notches facilitate easier reading of oil level


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Improved intake manifold

Air inlet either on side, top or end

All variations are made from one casting


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Heavy duty connectors

Designed to reduce contamination/corrosion at the terminals


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Engine mounting points

Unchanged Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Redesigned cooling system 110° C (230 F) maximum coolant temperature Enables radiator size to be reduced Overall installation package size improved Improved coolant pump impeller Three sizes of coolant pump pulley now available


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3024C turbo thermostat

3024C turbo uses a bypass thermostat as standard


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3034 and 3034 Turbo Engines


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3034 Basics Engine Code

UA

UC

Aspiration

N.A.

Turbo

Displacement

2.96 ltr.

2.96 ltr.

Compression ratio

17.5:1

17.5:1

Combustion style

Direct Injection

Direct Injection

Bore

97mm

97mm

Stroke

100mm

100mm


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3034 Basics Machine and industrial applications (No generator sets) Tier 1 emissions compliant Pushrod valve actuation CCW rotation (viewed from flywheel end) Cross flow head No cylinder liners Two valves per cylinder Piston cooling jets on turbo engines only Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Rocker shaft arrangement

Head bolt stud extension serves as rocker shaft mounting point


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Cross flow cylinder head


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Pistons

Turbo and Non Turbo Piston


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Piston Height Measurement


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Offset wrist pin bushing

Bushing Bored Off Center

Connecting Rod Length Measurement


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Connecting Rod Lengths


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Cylinder Block No Cylinder Liners (Parent Bore) Conventional closed deck design


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Main Cap End Seals


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Timing Case and Gear Train Front Crank Seal and Crank Bearing Oil Pump Oil Pressure Relief Valve Injection Pump Governor, Linkage and Controls


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Timing Case and Gear Train

O-Ring


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Fuel Injection System ZEXEL Cassette Style Injection Pump Glow Plugs Shim Controlled Pump Timing Injection pump is serviceable at qualified pump shops


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Fuel Injection Pump


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Fuel Injectors Two Stage Injectors Improved Emissions Improved Noise Improved Economy


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Injection Pump Removal


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Max Fuel Reference Setting


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Max Fuel Reference Setting


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Cooling System Conventional Cooling System Temperature Regulator in Head Belt Driven Water Pump Oil Cooler on Turbocharged 3034


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Fuel Lift Pump


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Engine Camshafts Valve Train

Fuel Injection Pump


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3044C and 3044C-T Engines


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3044C, 3044C-T Engines Tier 2 Compliant Naturally Aspirated and Turbocharged versions Machine and Industrial Applications, No Gen Sets 500 Hour Oil Service Intervals 6000 Hour Coolant Change Interval (ELC) Extender Added at 3000 Hour Interval Reduced Noise Levels


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3044C and 3044C-T Basics Engine Model

3044C

3044C-T

Aspiration

N.A.

Turbo

Displacement

3.33 ltr.

3.33 ltr

Compression ratio

22:1

19:1

Combustion style

Pre-chamber Direct injection

Bore/Stroke (mm)

94 x 120

94 x 120

Fuel Injection Pump

Bosch EPVE Denso EPVE

Denso EPVE Bosch EPVE


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3044C and 3044C-T Specifics Non-Siamesed Cylinder Head Ports Non- Cross Flow Cylinder Head Design Piston Cooling Jets on Turbo and Non Turbo Engines No Cylinder Liners Glow Plug Starting Aids Belt Driven Water Pump


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Rocker Shaft Oil Feed


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Temperature Regulator


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3044C-T Crankcase Breather


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3044C and C-T Oil Cooler


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3044C, 3044C-T Timing


439 de 1842

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3044C and C-T Pump Gear


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3044C and C-T Pump Gear Removal


441 de 1842

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Injection Pump Mounting Paper gasket used instead of an O-ring


442 de 1842

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3044C, 3044C-T Gear Train PTO Applications Use Straight Cut Gears, Non PTO Applications Use Helically Cut gears


443 de 1842

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3044C, 3044C-T Timing Marks


444 de 1842

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3044C, 3044C-T Oil Pump


445 de 1842

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3044C, 3044C-T Crankshaft Caps are numbered Directional arrows on the caps End seals similar to 3034 and use the same installation tool (198-9113)


446 de 1842

12/28/06

3044C, C-T Piston Cooling Jets

Turbo and Non Turbo Fed from the bearing Ball style check valve No piston interference


447 de 1842

12/28/06

3046, 3046 Turbo Engines Tier 2 Compliant Naturally Aspirated and Turbocharged versions 500 Hour Oil Service Intervals 6000 Hour Coolant Change Interval (ELC) Extender Added at 3000 Hour Interval Reduced Noise Levels


448 de 1842

12/28/06

3046 and 3046 Turbo Basics Engine Model

3046

3046 Turbo

Aspiration

N.A.

Turbo

Displacement

5.0 ltr.

5.0 ltr

Compression ratio

18:1

17 or 18:1

Combustion style

Direct injection Direct injection

Bore/Stroke (mm)

94 x 120

94 x 120

Fuel Injection Pump

Denso in-line

Denso in-line


449 de 1842

12/28/06

3054, 3054B and 3056 engines


450 de 1842

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Multiple Applications

Wheel Loaders

Compactors

Telehandlers

Asphalt Pavers

Excavators

Backhoe Loaders


451 de 1842

12/28/06

3054, 3054B Basics 4 cylinder 3054 = 100mm bore, dry liners, machine, industrial, gen – set, turbo/non- turbo, Tier 1 and non-emissions versions Type 1, old series = Non – emissions, siamesed exhaust ports (1 & 2) (3 & 4) Type 2, new series = Tier 1 emissions, non-siamesed ports

3054B = 103mm bore, no liners, machine & industrial, non-siamesed ports, two piece intake manifold, Tier 1 emissions only

Direct injection Pushrod valve actuation CCW rotation (viewed from flywheel end)


452 de 1842

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3056 Basics 6 cylinder Siamesed exhaust port versions (Non emissions engines) Non Siamesed exhaust port versions (Tier 1 emissions engines) Dry liners Machine, industrial, gen – set Turbocharged, Non - turbocharged

Direct injection Pushrod valve actuation CCW rotation (viewed from flywheel end)


453 de 1842

12/28/06

Bore and stroke dimensions Model 3054

Bore

Stroke

# cyls Displacement

100mm

127mm

4 cyl.

4.0 ltr.

3054B 103mm

127mm

4 cyl.

4.23 ltr.

127mm

6 cyl.

6.0 ltr.

Type 1 & 2

3056 Type 1 & 2

100mm


454 de 1842

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Cylinder Heads 2 Valves per cylinder Non- cross flow design 3054/3056 Type 1, old series (non emissions) = siamesed exhaust ports 3054/3056 Type 2, new series (tier 1 emissions) = non – siamesed ports

Conventional valve arrangement Rocker shaft One spring per valve


455 de 1842

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Cylinder Head, 3054 Non siamesed ports indicate Tier 1 emissions


456 de 1842

12/28/06

Cylinder head bolts


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12/28/06

3054B two piece intake


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Rocker shaft and rocker arms


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Valve Guides and Seals (Tier 1 Engines) Exhaust

Intake

1mm larger guide OD


460 de 1842

12/28/06

3054/3056, 3054B Block

3054/3056 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

3054B 461 de 1842

12/28/06

Pistons and rings 3054/3056 and 3054B Conventional aluminum pistons 3054/3056 Type 1 (non emissions) use “Quadram” design 3054/3056 Type 2 (Tier 1) and 3054B use “Fastram” design 2 compression, 1 oil control ring Piston height set by altering connecting rod length

3054 and 3056 No valve pocket cutouts on piston crown

3054B Piston crown features valve pocket cutouts Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

462 de 1842

12/28/06

Piston types, 3054/3056

Fastram Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Quadram 463 de 1842

12/28/06

3054B Piston Valve pocket cutouts


464 de 1842

12/28/06

Connecting Rods Wrist pin bush bored off center (different rod lengths) Three different length rods available in service

Rods and pistons matched to their respective cylinders NOT interchangeable I.D. marks on rod and rod cap must align Machined face, serrated, and fracture split rods used Serrated use rod nuts and bolts. Nuts must always be replaced Machined face, fracture split use bolts only. Bolts may be reused after checking


465 de 1842

12/28/06

Fracture Split Rod


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12/28/06

Piston height check


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Crankshaft Cast iron Conventional arrangement Induction hardened or Nitrided


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12/28/06

Oil pump and relief valve


469 de 1842

12/28/06

Balancer arrangement

Optional


470 de 1842

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Timing case and gear train Aluminum case and cover Contains: oil pump drive gear, cam drive gear, injection pump drive gear, PTO, idler gear


471 de 1842

12/28/06

Fuel systems Bosch VE distributor pump Delphi (Lucas) distributor pump Stanadyne distributor pump


472 de 1842

12/28/06

DP200 fuel injection pump

Timing pin


473 de 1842

12/28/06

Bosch VE distributor pump Timing pin


474 de 1842

12/28/06

Injection Nozzles


475 de 1842

12/28/06

Injection nozzle installation


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Injection pump timing tools Bosch Pump Tool, P/N 150-3992

Lucas/Stanadyne Pump Tool, P/N 150-3993


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12/28/06

Injection pump timing


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12/28/06

Cooling system Conventional cooling system Temperature regulator in cylinder head Water pump is gear driven


479 de 1842

12/28/06

Water pump Weep hole location (changed on later pumps)


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12/28/06

Temperature regulator


481 de 1842

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Air compressor (Optional)


482 de 1842

12/28/06

Rear Main Seal (Old Style)


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12/28/06

Rear Main Seal (New Style)


484 de 1842

12/28/06

Rear Main Seal (New Style)


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3064 and 3066 Turbo Basics Engine Model 3064 Turbo 3066 Turbo Aspiration

Turbo

Turbo

Displacement

4.3 ltr.

6.4 ltr

Compression ratio

17:1

17:1

Combustion style

Direct Injection Direct injection

Bore/Stroke (mm)

102 x 130

102 x 130

Fuel Injection Pump

Zexel In Line

Zexel In Line


486 de 1842

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3064T and 3066T Specifics Non-Siamesed Cylinder Head Ports Cross Flow Cylinder Head Design Piston Cooling Jets Dry Cylinder Liners Air Inlet Heater Starting Aid Belt Driven Water Pump 3066 Has Two Cylinder Heads (2 x 3 Cylinders each)


487 de 1842

12/28/06


488 de 1842

12/28/06

Presentation Objective At the end of this presentation you will be able to:

• Describe the benefits of electronically controlled • •

engines. Answer basic questions relating to system components. Use a multi-meter to perform continuity, Ohms and DC volts Understand the functions of Electronic Technician (ET)

• • Describe the basic concept of Controller Area Network (CAN) and SAE J1939.


489 de 1842

12/28/06


490 de 1842

12/28/06

Caterpillar 3000 Series 3054E/3056E Engine Coolant Temperature Sensor

Intake Air Temperature Sensor

Manifold Pressure Sensor

Machine Interface Connector Bosch VP30 Pump Service Tool Connector (Industrial Engine)

Primary Speed/Timing Sensor Engine Oil Pressure Sensor Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Electronic Control Module (ECM) 491 de 1842

12/28/06

3000 Series Basic Engine Schematic VP30 Electronic Distributor Pump

Pump ECU

Service Tool Connector

VLPM ET

36-1 Tooth Crank Gear

A4 E1 Machine Interface Connector

Primary Speed/Timing Sensor Intake Manifold Pressure Sensor Engine Oil Pressure Sensor Omar Valderrama B.

Instituto Gecolsa Construcción

Intake Manifold Temperature Sensor Engine Coolant Temperature Sensor 492 de 1842

12/28/06

System Components - Wiring Harness • Engine harness connects engine mounted sensors and actuators to ECM

• Traditionally wiring and connectors is highest cause of reliability problems

• Incorporates robust sealed connectors • Connectors are designed for long service life • Cable insulation is capable of withstanding temperature and fluid exposure

• Outer covering provides protection from damage due to vibration, heat and general abuse

• Harness routing and connector ‘keying’ is used to prevent incorrect connection of components


493 de 1842

12/28/06

Electronically Controlled Fuel Systems Caterpillar 3000 Series z VP30 Pump


494 de 1842

12/28/06

Bosch VP30 Fuel Injection Pump PUMP CONNECTOR Pump Supply/CAN Link/ Engine Speed/Timing/ Fuel Shutoff Connector

Pump ECU Fuel Temperature Sensor

Fuel Quantity Solenoid Valve

Secondary Speed/Timing Sensor Timing Control Solenoid Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

495 de 1842

12/28/06


496 de 1842

12/28/06

ELECTRONICALLY CONTROLLED FUEL SYSTEM HIGH PRESSURE STAGE FUEL RETURN CHECK VALVE

ENGINE ECM (A4 CONTROLLER)

LIFT PUMP (PRIMING PUMP)

PUMP ECU ROLLER PLATE

SPEED TIMING SENSOR

ORIFICE FUEL QUANTITY SOLENOID VALVE

RING

PRESSURE REGULATOR

DISTRIBUTOR PLUNGER

TRANSFER PUMP

CAM PLATE TIMING ADVANCE MECHANISM

ROLLER

DELIVERY VALVE INJECTOR

TIMING SOLENOID


497 de 1842

12/28/06


498 de 1842

12/28/06

A4 ECM (3054E/3056E)

One ECM fits all applications Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

499 de 1842

12/28/06

Basic System - Interactions CONTROL INPUTS Sensors: Pressure,Temperature, Speed/Timing Cables/Connectors

Switches/Pushbuttons Power Supply 12 v or 24 v

INPUTS

Computer Hardware + Software

Indicator lights Actuators Cables/Connectors

ECM

Relays

OUTPUTS CAT DATA LINK

SERVICE TOOL Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

OUTPUTS

5/8 volts sensor supplies and operation

C.A.N. DATA LINK

PUMP TO ECM/FLASH

500 de 1842

12/28/06

System Components ECM Hardware INPUTS

COMMUNICATIONS LINKS

Digital

Digital Analogue voltage

OUTPUTS

PROCESSOR

PWM

PWM MEMORY


501 de 1842

12/28/06

System Components - ECM Hardware ECM hardware technology trends

• Size reducing through circuit integration and packaging technology • I/O (inputs and outputs) increasing - expected to plateau • Memory capacity increasing - more software, more data logging capacity

• Processing power increasing - more calculations within fixed loop time (typically 25ms)

• Environment becoming harsher - cab to engine bay to on-engine • Reliability improving through packaging technology and manufacturing process improvements.

• Cost reducing - reduced component costs, optimised design, high volume manufacture


502 de 1842

12/28/06

Electronic Control Module: Essential Facts • High reliability • External connectors most vulnerable • No serviceable parts • Never replace without full diagnostic test • All warranty returns checked • No fault warranty returns - no warranty credit • ECM is the LAST component you should suspect being faulty Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

503 de 1842

12/28/06

Engine Speed Controls Sensor Types


504 de 1842

12/28/06

System Components – Speed Controls Throttle Position Sensors/Controls

• Cat Machines

- Pulse Width Modulation (PWM) - Set Speed Switches

• Industrial Engine, pedal

position/operator demand

Voltage o/p

- Pulse Width Modulation (PWM) - Contacting, resistive track potentiometer type devices. • Provide linear voltage output (0.5v to 4.5v) Low Idle


High Idle

• Should have idle validation switches on mobile applications for failure detection. 505 de 1842

12/28/06

PWM Throttle Position Sensor Three wires:


506 de 1842

• Ground • +8 Volt supply • PWM Output

12/28/06

System Components Throttle Position Sensors • Pulse Width Modulation (PWM) is an output that is defined by its duty cycle.

• The duty cycle is the relation between the time on to the time off.

• More consistent than a linear sensor type. • Above 90% and below 10% implies there is an error present.


507 de 1842

12/28/06

IDLE(0.9volts)

FULL THROTTLE (4.6volts)


508 de 1842

12/28/06

System Components • Passive Sensors: - Commonly known as magnetic pick-ups - Produce a sinusoidal voltage signal. Signal conditioning is required in the ECM

• Active Sensor: - Hall effect - Produce a ‘conditioned’ square wave signal - More expensive than passive sensors


509 de 1842

12/28/06

Engine Mounted Sensors


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12/28/06

On Engine Sensor Wiring J201 P201

ENGINE OIL PRESSURE SENSOR

SENSOR VREF +5V

A

ENGINE OIL PRESSURE

C

SENSOR COMMON

B

P1 J1

J200 P200

INTAKE MANIFOLD PRESSURE SENSOR

ENGINE COOLANT TEMPERATURE SENSOR

SENSOR VREF +5V

A

INTAKE MANIFOLD PRESSURE

C

SENSOR COMMON

B

ECM

L730

26

SENSOR VREF +5 VOLTS

994 X731

24 14

ENGINE OIL PRESSURE

995

15

ENGINE COOLANT TEMPERATURE

C967 L731

32 34

SENSOR COMMON O VOLTS

INTAKE MANIFOLD PRESSURE

J100 P100 ENGINE COOLANT TEMPERATURE

1

SENSOR COMMON

2

J103 P103

INTAKE MANIFOLD TEMPERATURE SENSOR

INTAKE MANIFOLD AIR TEMPERATURE SENSOR COMMON

1 2

J401 P401

SPEED AND TIMING SENSOR NO.1


CRANKSHAFT POSITION +

2

CRANKSHAFT POSITION -

1

E966

E965

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INTAKE MANIFOLD AIR TEMP

41 49 33

CRANKSHAFT POSITION +

CRANKSHAFT POSITION CRANKSHAFT POSITION SCREEN

12/28/06

System Components Temperature Sensors

• Thermistors: - Semiconductor sensing devices - Resistance varies with temperature - Negative Temperature Coefficient (NTC) most common i.e. As temperature increases its resistance decreases - 40 to 300ºF range - Passive sensor ⇒ lower cost Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

512 de 1842

12/28/06

Temperature Sensors • Thermistor Ground Pin No 2

Signal Pin No 1


513 de 1842

12/28/06

Temperature Sensors • 3054E/3056E Applications - Intake Manifold Temperature Sensor - Engine Coolant Temperature Sensor


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12/28/06

System Components Temperature Sensors Volts

Ohms (Resistance)

25,000

Volts Ohms

5.0

5,000 0.5 Increasing Temperature Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

515 de 1842

12/28/06

ECM +5 VOLTS REFERENCE SUPPLY

Temperature (Passive) Sensor Operation

R1

MIC R

ANALOGUE TO DIGITAL CONVERTER

OP RO CE SS OR

R2 0 VOLTS TEMPERATURE SENSOR


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12/28/06

System Components Pressure Sensors Pressure: • Active Sensors (i.e. with built in conditioning electronics) provide analogue voltage output with linear and temperature compensation.

• Various working ranges to suit measured parameter e.g. - 12 to +17 psi (abs) - Atmospheric pressure 0 to 70 psi (abs) - Intake manifold pressure 0 to 115 psi (abs) - Engine oil pressure abs = absolute (pressure)


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12/28/06

Pressure Sensors A (5 Volts)

C (Signal)

Intake Manifold Pressure Sensor

B (Sensor Return)

Oil Pressure Sensor Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

518 de 1842

12/28/06

Pressure Sensors Change of Voltage with Pressure.

Volts

4.5

Out of range

0.5

Out of Range

Pressure Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

519 de 1842

12/28/06

Pressure Sensor Circuits ECM +5 VOLTS REFERENCE SUPPLY

+12V

ANALOGUE TO DIGITAL CONVERTER

MICROPROCESSOR

0 VOLTS


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System Components Other Sensors (Industrial): • Coolant Level Sensor


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12/28/06

System Components Speed/Timing Sensors • Applications: - Determine rotational speed and rotational position • Primary - Crankshaft speed and position • Secondary - Camshaft/fuel pump speed and position


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12/28/06

Primary Speed/Timing Sensor


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Speed/Timing Sensor • The 3000 series engines

Top Dead Center

use a 36-1 tooth ring. i.e. the timing ring has space for 36 teeth, and one is missing. The missing tooth allows the ECM to determine the timing of the engine. The wheel is dowelled to index it to the crankshaft.

70 Degrees 4 CYL

Rotation

40 Degrees - 6 Cylinder Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

System Components - Speed Sensors Passive Speed Sensors

Magnet Coil

Iron Core

Flux Lines Pole Piece Direction of motion Teeth Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

Crankshaft

Secondary Speed/Timing Sensor Installation

ECM (6 cylinder Engine)

Speed/Timing Sensor


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12/28/06

System Components – Speed/Timing Sensors Speed/Timing Sensors – failure Modes Primary sensor Defaults to Secondary

Secondary sensor Engine stops and will not start

Teeth Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

System Components Output Devices • Typically include: - Relays - Lamps - Gauges (PWM)


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System Components - Actuators Electronically Controlled Fuel Pump

• “Intelligent” rotary pump e.g. Bosch VP30 - Local pump mounted ECU controls pump solenoids to achieve desired fuel delivery and timing. - Main ECM communicates desired timing and fuelling via CAN communication link


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12/28/06

Electronic Service Tools • Communication Adapter (CA II) • CAT ET (Electronic Technician)


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Electronic Service Tools CAT ET Service Tool:

• PC based, multi function - Status Screens - Diagnostics - Flash Programming


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Electronic Technician CAT ET z

The first element of STW (Service Technician Workbench)

z

Common for all future Caterpillar electronic engines

z

Hardware and software required

z

Annual subscription

z

Not compatible with Perkins 1100 Series engines


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ET Service Tool Communication Adapter Group


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CAT ET (Electronic Technician) Functionality includes: z

Fault Codes

z

Data recording and graphing

z

Engine Configuration

Horsepower, customer operational parameters, P.T.O. cruise, Multi-position switch.

z

Flash Programming (ECM re-programming)

z

Supports troubleshooting process

z

Displays parameters, temperature, speed, pressure etc.


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Electronically Controlled Engines ARE ABLE TO

• Indicate active faults, logged faults and events

• Identify sensor and actuator short and open circuits

CANNOT

• Troubleshoot themselves • Identify inaccurate sensor readings Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Application Wiring


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Warning Lamps IN LINE FUSE (F3)

Stop Lamp Warning Lamp MIC CONNECTOR P20 J20 23 12


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ECM CONNECTOR P1 J1 23 12

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Data Links z

Cat Data Link (CDL)

z

Controller Area Network (CAN) z (Two


CAN data links on 3054/56E)

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Example of CAN wiring HAND HELD SERVICE TOOL

NODE DATA BUS

Address 249

Ohm TERMINATING RESISTOR

120 Ohm TERMINATING RESISTOR

MACHINE INTERFACE CONNECTOR 52 61

INSTRUMENT PANEL Address 23

GEARBOX ECM

ENGINE ECM Address 0

NODE

Address 3

The CAN shield not connected to ECM


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Controller Area Networks (CAN) Introduction:

• CAN is the communication network between intelligent electronic devices used on an application.

• Ground based equipment use a version of CAN that conforms to an international standard known as J1939

• Application control, monitoring and diagnostics is possible using J1939. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Controller Area Networks (CAN) Advantages:

• Uses less wiring, lower weight, lower cost, etc. • Uses fewer connections, more reliable. • Easier to install. • Improved quality of signal. • Transmission of huge amounts of data. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3054E/3056E CAN Data Link Usage CAN J1939

• Flash Programming

CAN Proprietary Data Link

• ECM to Pump ECU communication


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CAN - J1939 Examples of CAN Data link Uses: • ECM to Engine Fuel Pump: Transmits engine power requirements to pump ECU

• Transmission to Engine: Tells the engine what gear is currently selected

• Engine to Machine: Broadcasting of engine parameters (e.g. engine speed, oil pressure, coolant temp.) z

Flash Programming


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Bus Fault Finding - (CAN) z

Ensure CAN high and low wired connected correctly

z

Check shield

z

Ensure 120Ω resistors wired correctly

z

Ensure that no short circuits are present

z

Check for possible electrical interference


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MODULO 6 MOTORES ELECTRONICOS 3100-3500 MEUI, HEUI Nombre: Identificación: Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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UNIDAD 8 Introducción al Diagnóstico de los Motores Electrónicos

Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: • Identificar las herramientas necesarias para diagnosticar los problemas de los motores electrónicos. • Conectar un computador portátil con el Técnico Electrónico (ET) a una máquina o motor Caterpillar e identificar un problema del motor. • Diagnosticar y corregir los problemas del motor electrónico. Referencias Cuaderno de trabajo del estudiante Manual de Servicio del Motor 3406E Manual de Servicio del Motor 3408E Herramientas Computador portátil Software Workbench del Técnico Electrónico (STW), con licencia Cables y adaptadores de comunicaciones Medidor de Voltios/Ohmios (VOM) Sondas


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Lección 1: Inyección Unitaria Electrónica (EUI)

Fig. 8.1.1

Introducción Esta lección contiene información acerca de los diagnósticos del motor Caterpillar. Los motores electrónicos Caterpillar están en el mercado desde 1987. Los motores electrónicos Caterpillar se introdujeron en las máquinas en 1991 en el Camión de Obras 777. Este camión tiene un Motor 3508 EUI . La fotografía muestra el Motor 3524, que corresponde al último desarrollo de la familia de Motores 3500. Este motor se encuentra en el Camión de Obras 777, y está controlado por tres Módulos de Control Electrónico (ECM).


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Unidad 8

8-1-3


Lección 1

Fig. 8.1.2

El Motor 3524 EUI (mostrado en la página anterior) se encuentra en el Camión de Obras 797 de 380 toneladas, mostrado aquí. Este camión se usa en operaciones de minería. El Motor 3524 EUI de 24 cilindros desarrolla 3.400 HP. Realizar los diagnósticos de este motor, en verdad, no es muy distinto de hacerlo al Motor 3406E de 500 HP. Se usa la misma herramienta del Técnico Electrónico PC. Las pantallas del software son muy similares, y podríamos decir que la misma herramienta sirve para todos los motores electrónicos. Para propósitos de diagnóstico, los motores EUI y HEUI Caterpillar tienen diseños muy similares. Lo que se aprenda de uno de ellos puede aplicarse a todos los motores electrónicos.


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Unidad 8

8-1-4


Lección1

Fig. 8.1.3

En este curso veremos lo siguiente: La operación del sistema El uso del manual de servicio Las pruebas básicas de diagnóstico electrónico Las pruebas básicas mecánicas La interpretación de los resultados del diagnóstico para encontrar la causa principal de las averías.


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Unidad 8

8-1-5


Lección 1

Fig. 8.1.4

Estos motores pueden identificar los siguientes parámetros, usando el Técnico Electrónico (ET): - Fallas activas - Fallas registradas - fallas registradas anteriormente - Sucesos registrados - situaciones en las cuales el motor ha funcionado fuera de sus parámetros normales.


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Unidad 8

8-1-6


Lección1

Fig. 8.1.5

Componentes En la figura se muestra un sistema EUI típico con sus principales componentes eléctricos y mecánicos.


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Unidad 8

8-1-7


Lección1

Fig. 8.1.6

ECM El cerebro del motor electrónico es el Módulo de Control Electrónico (ECM). Podemos encontrar varios ECM en las máquinas, desde el Sistema Avanzado de Administración del Motor Diesel (ADEM 1), hasta el ADEM III. El ECM se usa en todos los motores EUI y HEUI. El Módulo de Control Electrónico (ECM) funciona como un regulador y sistema de combustible computarizado. El ECM recibe las señales de los sensores y activa los solenoides del inyector para controlar la sincronización y la velocidad del motor. El Módulo de Personalidad contiene software con toda la información de configuración que determina el funcionamiento del motor (como la potencia, el aumento de par y la relación aire/combustible). La programación Flash es el método usado para actualizar el software de la mayoría de los motores. Este método requiere reprogramación electrónica del software del Módulo de Personalidad.


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Unidad 8

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Lección 1

Fig. 8.1.7

El ECM tiene tres funciones básicas: - Activa los componentes, sensores e inyectores - Verifica las entradas de los sensores - Controla el motor, la velocidad y la potencia


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Unidad 8

8-1-9


Lección 1

Fig. 8.1.8

El ECM del motor tiene un Módulo de Personalidad que puede reemplazarse (mostrado aquí) como en el caso de los motores EUI/HEUI anteriores, o que tienen servicio sólo a través del ET y de la Programación Flash, como en los motores más recientes. Sin el archivo Flash, la herramienta de servicio ET no podrá comunicarse con el ECM y, por tanto, el motor no arrancará.


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Unidad 8

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Lección1

Fig. 8.1.9

Los ECM deben programarse para cada aplicación. Todos los motores actuales tienen servicio sólo a través de la Programación Flash.


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Unidad 8

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Lección 1

Fig. 8.1.10

Inyectores Las bombas y los sistemas de tubería anteriores tenían limitaciones relacionadas con las emisiones. Los controles electrónicos hacen posible que los motores cumplan con las normas exigentes actuales de emisiones.


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Unidad 8

8-1-12


Lección1

Fig. 8.1.11

La inyección de combustible MUI fue el siguiente paso que permitió la utilización de tuberías de combustible externas de presión alta. Estos inyectores generan presiones mayores de 20.000 lb/pul2, lo que no permite una variación dinámica de la sincronización de inyección.


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Unidad 8

8-1-13


Lección1

Fig. 8.1.12

La Inyección Unitaria Electrónica (EUI), en forma más correcta MEUI (Mecánica), es una respuesta de la necesidad de mejorar las emisiones y permite al mismo tiempo un control preciso de la sincronización. En este sistema, el árbol de levas acciona el inyector y es controlado por el ECM. La presión de inyección es una función de las rpm del motor: a mayores rpm, mayor presión.


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Unidad 8

8-1-14


Lección1

Fig. 8.1.13

Aquí se muestran los componentes del inyector EUI. Los componentes principales son: - Válvula de cartucho - Botador - Embolo y tambor - Conjunto del inyector


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Unidad 8

8-1-15


Lección1

Fig. 8.1.14

La figura muestra los componentes del conjunto de la boquilla.


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Unidad 8

8-1-16


Lección1

Fig. 8.1.15

Las siguientes ilustraciones muestran las secuencias de operación de la inyección EUI. La primera parte de la secuencia es el llenado del inyector con combustible de presión baja de la bomba de transferencia.


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Unidad 8

8-1-17


Lección1

Fig. 8.1.16

Las varillas de empuje y los balancines obligan a bajar el émbolo que, a su vez, desplaza el combustible que se encuentra debajo de él. Aunque hay flujo, durante este paso no se genera presión.


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Unidad 8

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Lección1

Fig. 8.1.17

A medida que desciende el émbolo, no se genera presión sino hasta que se activa el solenoide y se cierra la válvula de disco. El inyector ahora está activado. La varilla de empuje y el balancín obligan al émbolo a bajar. La contrapresión se ejerce contra la válvula de retención del inyector y la presión aumenta en el combustible que se encuentra debajo del émbolo.


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Unidad 8

8-1-19


Lección1

Fig. 8.1.18

Luego que el inyector se activa, la varilla de empuje y el balancín continúan forzando el émbolo hacia abajo, lo cual aumenta la presión del combustible que se encuentra debajo del émbolo y hace que se abra la válvula del inyector, para enviar el combustible a la cámara de combustión.


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Unidad 8

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Lección1

Fig. 8.1.19

El mantenimiento del sistema de combustible es crucial. La suciedad y el agua pueden reducir la vida del inyector a unos cientos de horas y causar gastos innecesarios y tiempo parado improductivo del equipo. La mayoría de los motores diesel pequeños y medianos Caterpillar requieren un filtro de dos micrones. El no filtrar el combustible a esta especificación disminuirá la vida útil del inyector. La localización y solución de problemas de averías del inyector debe incluir una revisión por daño, debido a la entrada de agua o de suciedad. Para prevenir esta clase de daño, el combustible debe filtrarse antes de entrar al tanque. Debe instalarse un filtro primario de 10 micrones con un separador de agua y un filtro secundario de dos micrones. NUNCA llene el filtro de combustible antes de su instalación.


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Unidad 8

8-1-21


Lección1

Fig. 8.1.20

Cuando se presentan problemas debidos a baja potencia o a vibración, frecuentemente se piensa en los inyectores como la causa principal, cuando en realidad las causas principales son agua o suciedad en el combustible. Se presentará de nuevo la avería si no se encuentra y se corrige la causa principal del problema.


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Unidad 8

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Lección1

Fig. 8.1.21

Lo más moderno en tecnología de inyectores es el inyector HEUI (Inyección Unitaria Electrónica de Accionamiento Hidráulico). Este inyector tiene más ventajas que el inyector EUI. El inyector HEUI permite una inyección independiente de la posición del cigüeñal y del árbol de levas y funciona a altas presiones en toda la gama de rpm. Las ventajas del HEUI incluyen:

- La fuerza se suministra hidráulicamente y no requiere árbol de levas - No hay tuberías de combustible externas - Sincronización y duración de la inyección controlada con precisión. - Presiones de inyección hasta de 23.500 lb/pulg2 - Altas presiones de inyección a bajas rpm para una excelente carga de arranque y capacidad de sobrecarga - Un cuerpo resistente, forjado, que permite altas presiones de inyección Para información detallada del sistema HEUI, consulte el “Sistema de Combustible HEUI Caterpillar, CD ROM RENR1390-01”. Este CD-ROM contiene animaciones detalladas de las operaciones del sistema 3126E.


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Unidad 8

8-1-23


Lección1

Fig. 8.1.22

Como puede verse en la figura, la presión de inyección es independiente de las rpm del motor. El sistema puede desarrollar presión hidráulica máxima desde la velocidad en vacío. Las presiones de inyección altas proporcionan: - Emisiones particuladas más bajas - Flujo de combustible mejorado - Rendimiento mejorado

El mayor ajuste en la cantidad de inyección proporciona: - Bajas emisiones de NOx - Menor ruido de combustión El mayor ajuste en la cantidad de inyección final proporciona: - Disminución de las emisiones particuladas


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Unidad 8

8-1-24


Lección1

Fig. 8.1.23

La figura muestra un sistema HEUI típico con los principales componentes eléctricos y mecánicos. Para que arranque un motor electrónico, se necesitan tres requisitos básicos: 1. Energía de la batería 2. Señal del sensor de sincronización/velocidad válida 3. Módulo de Personalidad (Software) 4. Presión hidráulica (sólo en HEUI)


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Unidad 8

8-1-25


Lección1

Fig. 8.1.24

SENSORES Sensores Analógicos En esta sección veremos un breve resumen de los sensores y señales. Estos sensores miden continuamente las presiones y las temperaturas del sistema y envían la información al ECM. Los sensores tienen las siguientes características: - Cuerpo resistente de bronce, libre de mantenimiento - Montaje de sello anular roscado recto, que evita las fugas - Cuerpo en hexágono grande, para facilitar la instalación y el cambio (No use prensas para instalar o cambiar un sensor)


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Unidad 8

8-1-26


Lección1

Fig. 8.1.25

Hay dos tipos básicos de salidas de señal de los sensores usados en los motores electrónicos. El primer tipo es el sensor analógico, el cual envía un voltaje de señal proporcional a la presión o a la temperatura medida. Se usa normalmente la herramienta de servicio ET para leer la salida e identificar qué circuito está defectuoso. La herramienta de diagnóstico básica es el medidor de Voltios/Ohmios (VOM) que se usa en la localización y solución de problemas del sistema eléctrico, cuando se sabe que hay un problema en el circuito.


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Unidad 8

8-1-27


Lección1

Fig. 8.1.26

Los sensores de temperatura se usan para verificar continuamente la temperatura del refrigerante, del combustible, del aceite y del aire de admisión. En la figura de arriba, este sensor se usa para medir continuamente el aire de admisión.


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Unidad 8

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Lección1

Fig. 8.1.27

Los sensores de temperatura proporcionan información continua al ECM. El ECM usa la información de temperatura para ajustar la cantidad de combustible inyectado y proteger el motor. El sensor de temperatura de refrigerante mide la temperatura del refrigerante y envía una señal CC al ECM. El ECM usa esta información para determinar la sincronización de la inyección, el cálculo para el ajuste de la cantidad de combustible inyectado y proteger el motor de recalentamiento. El sensor de temperatura del aceite mide la temperatura del aceite lubricante del motor y envía una señal al ECM. El ECM usa esta información para proteger el motor de daños por falta de lubricación. El motor HEUI usa esta señal para calcular la sincronización. El sensor de temperatura de combustible mide la temperatura del combustible y envía una señal al ECM. El ECM usa esta información para ajustar la cantidad de combustible inyectado y realizar las correcciones de energía a la temperatura del combustible.


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Unidad 8

8-1-29


Lección1

Fig. 8.1.28

Los sensores de temperatura miden los cambios de temperatura y envían de vuelta al ECM un voltaje CC. Los sensores tienen tres cables. El primero es el de voltaje de suministro desde el ECM, suministrando energía para la operación del sensor. Este voltaje de suministro está controlado a más o menos 0,5 voltios. El segundo cable es el de tierra desde el ECM, que suministra un voltaje cero de referencia. El tercer cable es el de voltaje de señal al ECM. Este voltaje de señal refleja los cambios de temperatura del sistema que se está verificando. La gama de operación del voltaje de señal es ligeramente mayor que 0 voltios y ligeramente menor que 5 voltios. Un voltaje de operación típico está entre 0,5 voltios y 4,5 voltios. El ECM también determina si el cable de señal está en corto o abierto al verificar el voltaje de señal. Si el voltaje de señal es el mismo del voltaje de suministro, el ECM indicará que el sensor o el circuito del sensor está abierto. Si el voltaje de señal es cero, el ECM indicará que el sensor o el circuito del sensor está en corto. Si el ECM determina que el circuito está abierto o en corto, indicará que existe falla en ese circuito, para ayudar en la localización y solución de problemas. Los sensores de temperatura más importantes del motor son el sensor de temperatura del refrigerante y el sensor de temperatura del múltiple de admisión de aire.


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Unidad 8

8-1-30


Lección1

Fig. 8.1.29

Los sensores de presión analógicos verifican continuamente la presión del sistema y envían información al ECM. Estos sensores tienen las siguientes características: - Cuerpo de metal resistente, libre de servicio - Montaje de sello anular de rosca recta, que evita fugas Las presiones del sistema del motor son cruciales para el rendimiento, la economía, la vida útil del motor y el entorno. La presión crucial para el funcionamiento del motor es la presión de aceite. El sensor de presión de aceite está localizado en el conducto de aceite principal y envía continuamente datos analógicos al ECM. Para el rendimiento eficaz del motor, también es fundamental una presión correcta de refuerzo del turbocompresor. La presión de refuerzo se mide en la salida del turbocompresor y en el múltiple de admisión. El ECM verifica continuamente las presiones ambiente y de refuerzo y entrega, de acuerdo a éstas, la cantidad correcta de combustible en el momento exacto, para alcanzar la potencia óptima y la máxima economía de combustible, con el mínimo de emisiones.


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Unidad 8

8-1-31


Lección1

Fig. 8.1.30

El sensor de presión de refuerzo mide la presión en el múltiple de admisión y envía una señal CC al ECM. El ECM usa esta información para evitar exceso de combustible en la inyección, lo que elimina el exceso de humo blanco en la combustión. El sensor de presión atmosférica envía una señal CC al ECM. El ECM usa esta información para determinar la altitud a la cual está funcionando el motor. El ECM entonces ajusta la entrega de combustible y la sincronización para compensar la altitud y mantener el rendimiento del motor y las emisiones en el valor adecuado. Este sensor no se usa en algunos motores clasificados como de potencia baja. El sensor de presión de aceite envía una señal CC al ECM. El ECM usa esta información para determinar la presión de aceite del motor y proteger el motor. El ECM le avisa al operador si hay baja presión y, si está configurado así, apagará el motor.


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Unidad 8

8-1-32


Lección1

Fig. 8.1.31

Sensores digitales El sensor de posición del pedal del acelerador se usa en muchas aplicaciones. Este sensor es parte del enlace entre el pedal del acelerador y el ECM.


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Unidad 8

8-1-33


Lección1

Fig. 8.1.32

Un sensor digital, como el de posición del acelerador, envía una señal de modulación de duración de impulso al ECM. El sensor varía la señal de modulación de duración de impulso en proporción con el cambio de movimiento del pedal de aceleración. El ECM interpreta este cambio, generalmente, como un valor entre 0% y 100%. Mediante el uso del ET, se puede hacer una revisión rápida de diagnóstico de este tipo de sensor. Observe el porcentaje de movimiento del acelerador usando la pantalla de estado con el acelerador completamente arriba. El valor normalmente debe ser de 0%. Este puede variar de acuerdo con la aplicación. Consulte el manual de servicio para las especificaciones exactas. Cuando se pisa el pedal del acelerador completamente, debe dar una lectura de 100%. También, la lectura debe ser suave en la transición desde 0% hasta 100% a medida que se pisa el pedal. La Guía de Localización y Solución de Problemas es una buena fuente de información para estas pruebas.


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Unidad 8

8-1-34


Lección1

Fig. 8.1.33

Este sensor tiene tres conexiones, como se muestra en la figura.


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Unidad 8

8-1-35


Lección1

Fig. 8.1.34

La señal varía entre 10% a 20 % a velocidad baja en vacío y, dependiendo de la aplicación, puede ser cerca de 75% en velocidad alta en vacío. La posición del acelerador puede leerse en la pantalla de estado del ET. (Se debe consultar el manual de servicio para las especificaciones exactas). El circuito del pedal de aceleración determina la velocidad del motor deseada al detectar la posición del acelerador y envía una señal de modulación y duración de impulso (PWM) al ECM . El ECM, entonces, compara la velocidad del motor deseada con la velocidad real del motor y determina la cantidad de combustible que debe entregar a los inyectores. El operador selecciona la velocidad del motor deseada con el pedal del acelerador. La posición del pedal se convierte en una señal PWM y se envía al ECM. El ciclo de trabajo de la señal se convierte en velocidad del motor deseada en el ECM. El ECM, entonces, compara la velocidad deseada y la velocidad real y determina si los inyectores deben entregar más, o menos, combustible a los cilindros. Si la velocidad real del motor es menor que la deseada, el ECM aumentará la duración de la corriente a los inyectores para aumentar la entrega de combustible. Si la velocidad real del motor es alta, el ECM disminuirá la duración de la corriente a los inyectores para reducir la entrega de combustible.


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Unidad 8

8-1-36


Lección1

Fig. 8.1.35

El sensor de posición del acelerador suministra información continua al ECM, para mantener un control exacto de la velocidad del motor.


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Unidad 8

8-1-37


Lección1

Fig. 8.1.36

Además de los inyectores, los sistemas de combustible de los motores 3126B, C-9, 3408E y 3412E tienen una válvula de control de presión de accionamiento de inyección. (Para obtener más información vea el CD ROM RENR 1390-01).


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Unidad 8

8-1-38


Lección1

Fig. 8.1.37

La información de entrada del sensor se usa para controlar la operación del motor e informar al operador.


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Unidad 8

8-1-39


Lección1

Fig. 8.1.38

Sensores de velocidad/sincronización Los sensores de velocidad/sincronización se usan para realizar las siguientes tareas: - Medir la velocidad del motor - Medir la sincronización del motor - Localizar el punto muerto superior (TDC) - Proteger la rotación inversa (sólo motores EUI)


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Unidad 8

8-1-40


Lección1

Fig. 8.1.39

Uno de los dos sensores de velocidad/sincronización puede usarse, dependiendo del motor y de la aplicación para: - Medición de velocidad primaria y secundaria, o - Arranque y gamas de velocidad altas


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Unidad 8

8-1-41


Lección1

Fig. 8.1.40

La figura muestra un par de sensores de velocidad/sincronización usados en la medición de la velocidad primaria y secundaria. El sensor de velocidad/sincronización primaria se usa normalmente, mientras que el sensor de velocidad/ sincronización secundaria es de protección en caso de que falle el de velocidad primaria.


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Unidad 8

8-1-42


Lección1

Fig. 8.1.41

Los sensores activos de velocidad/sincronización (ver la página anterior) tienen un suministro de energía generalmente de 12,5 voltios. Este tipo de sensor tiene tres cables.


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Unidad 8

8-1-43


Lección1

Fig. 8.1.42

En esta figura vemos el montaje de un sensor típico, en este caso, de un Motor 3406E. Este sensor es autoajustable. La cabeza se extiende antes de la instalación. Durante la instalación, la rueda de sincronización empuja la cabeza hacia atrás hasta que la unidad queda en su asiento. En este momento, no habrá espacio libre entre la cabeza y la rueda de sincronización.


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Unidad 8

8-1-44


Lección1

Fig. 8.1.43

La figura muestra un conjunto típico de un sensor de velocidad /sincronización pasivo . Este tipo de sensor tiene dos cables y no necesita suministro de energía. No se requieren ajustes del conjunto.


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Unidad 8

8-1-45


Lección1

Fig. 8.1.44

El conjunto del sensor pasivo se compone de un sensor de velocidad de arranque y de un sensor de velocidad alta. Uno se optimiza en velocidades de arranque y el otro se optimiza en velocidad normal. Se presenta alguna redundancia y un sensor puede proveer protección al otro. Sin embargo, se presentará alguna reducción de rendimiento en caso de que uno de ellos falle.


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Unidad 8

8-1-46


Lección1

TECNICO ELECTRONICO (ET) Fig. 8.1.45

HERRAMIENTA Técnico Electrónico (ET) El ET es la herramienta más importante del juego de herramientas de diagnóstico electrónico. Esta herramienta reemplaza docenas de herramientas usadas anteriormente, tales como los medidores de presión, de temperatura y los tacómetros. Esta herramienta lee voltajes del sistema y muchos parámetros más.


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Unidad 8

8-1-47


Lección1

Fig. 8.1.46

El ET se usa para leer todas las salidas de los sensores del motor, diagnosticar fallas electrónicas y realizar programación Flash.


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Unidad 8

8-1-48


Lección1

Fig. 8.1.47

La herramienta de servicio ET requiere un dispositivo interfaz de comunicaciones conocido como “adaptador de comunicaciones”. El adaptador de comunicaciones se usa entre el computador personal y el enlace de datos (Datalink) de la máquina, la cual está conectada al ECM.


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Unidad 8

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Lección1

Fig. 8.1.48

El Enlace de Datos es una parte vital de la red de comunicaciones de la máquina. Este circuito permite que la herramienta de servicio ET se comunique con el ECM de la máquina por medio de un conector. Pueden conectarse hasta nueve ECM al enlace de datos (por ejemplo, en los Camiones 797).


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Unidad 8

8-1-50


Lección1

Fig. 8.1.49

Medidor de voltios/ohmios (VOM) El VOM es una parte vital del juego de herramientas para la revisión de los motores EUI y HEUI. Esta herramienta, combinada con la Guía de Localización y Solución de Problemas, es un modo efectivo de localizar y solucionar los problemas del motor. Todos los circuitos del motor se explican convenientemente en la Guía de Localización y Solución de Problemas, y contienen diagramas individuales de los circuitos como ayuda en la localización de problemas.


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Unidad 8

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Lección1

Fig. 8.1.50

Herramientas de conectores DEUTSCH Los conectores son piezas vitales del sistema y pueden ser fuentes de problemas si no se les hace un servicio adecuado o si se descuida el servicio. La humedad que entra a través de un sello dañado puede causar corrosión y hacer que un circuito se abra.


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Unidad 8

8-1-52


Lección1

Fig. 8.1.51

La figura muestra dos conectores DEUTSCH y la herramienta que se usa para el servicio de las clavijas del conector.


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Unidad 8

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Lección 1

Fig. 8.1.52

La figura muestra algunos conectores Deutsch. La misma herramienta se usa para dar servicio a las clavijas de los conectores HD y DT.


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Capacitación de Servicio del Motor Caterpillar®

Introducción al MOTOR 3176B GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO (ESTMG)

LSRV0372 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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® 2002 Caterpillar Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Generalidades

MOTOR 3176B ESTMG

Audiencia: Niveles II y III – Personal de servicio que esté familiarizado con la operación del motor diesel, equipo de diagnóstico y procedimientos de pruebas y ajustes Información y objetivos: Este paquete contiene información del Motor 3176B. Se verán las características de diseño básico y las operaciones de los sistemas. Después de ver la información en esta presentación, el técnico de servicio estará en capacidad de: 1. Localizar e identificar los cambios realizados a los componentes del Motor 3176B Tiempo estimado: 30 minutos Publicaciones adicionales: MANUAL DE SERVICIO – SENR5585 Formato No. SENR2995 SENR5586 SENR3130 SENR5560-01 SENR5561-01 SENR5502 REGO0914 SENR567-01 SENR5582 SENR5574 SEBU6645

Título Seguridad Contenido del Manual de Servicio Especificaciones de par Especificaciones Operación, Pruebas y Ajustes de los Sistemas PTO trasero suplemento Manual de Servicio Para Compresores de Aire TU-FLO Desarmado y armado Localización y Solución de Problemas Electrónicos Motores 3176B y 3406E Diagramas Eléctricos Motores 3176B y 3406E Operación y Mantenimiento

INFORMACION PARA PROPIETARIOS, PAQUETE SEBU6705 SEBU6645 Operación y Mantenimiento SELF5147 Garantía LEKT4302 Directorio TEPS MANUAL DE PIEZAS SEBP2047

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Generalidades

MOTOR 3176B ESTMG

Objetivo práctica Motor El estudiante estará en capacidad de demostrar la técnica correcta 3176B: en los nuevos procedimientos de servicio del motor 3176B Publicaciones necesarias: Manual de Operación y Mantenimiento del Motor 3176B Herramientas necesarias: Motor 3176B Tiempo requerido: 45 minutos Tareas requeridas por el instructor para cumplir con los objetivos: 1. Ver con los estudiantes el procedimiento de cebado del sistema de combustible.

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GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO

Introducción al Motor 3176B

No. 1

Motor 3176 Caterpillar

Introducido al mercado en 1998, el Motor 3176 ha demostrado rápidamente su capacidad de competir en el mercado de camiones para servicio pesado. Su sistema electrónico de última tecnología, junto con la experiencia Caterpillar en motores diesel de 4 tiempos, han hecho del Motor 3176 un motor de clase mundial. Con 1945 libras (882 kilogramos) el Motor 3176 tiene la mejor relación peso/potencia de la industria. El Motor 3176B es la siguiente generación en esta serie. Este motor tiene la resistencia del motor 3176 y mejora en economía de combustible, rendimiento y confiabilidad. El Motor 3176B cumple con las especificaciones de la norma exigente EPA de 1994, sin necesidad de un tratamiento posterior de emisiones.

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No. 2

Pistón •

Pasadores de pistón

•

Tapón de teflón

Comenzando con el pistón, veremos los cambios realizados en el Motor 3176B. Se aumentó en longitud el pasador del pistón y ya no se usan el anillo retenedor del modelo anterior. Tapones de teflón en los extremos del pasador del pistón se instalan en la pared del cilindro. La ligera marca que dejan estos tapones en la pared del cilindro son normales y no causan problemas en la operación. Si se requiere su reemplazo, los tapones pueden quitarse con un destornillador.

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No. 3

•

Pistón de dos piezas

•

Corona de acero forjado

•

Las dos piezas del pistón tienen una corona de acero forjado con un faldón en aluminio fundido.

Faldón de aluminio fundido

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P AQ U E T E D E AN IL L O S D E P IS TO N AN IL LO SU PER IO R E IN TE R M E D IO - B O R D E IN FE R IO R M A S A G U D O - AU M EN T O C O N TAC T O D EL B O R D E - EM ISIO N ES M A S B AJAS - M EJ O R C O N T R O L D E A C EIT E - M ATE R IAL D IF ER E N TE AN ILLO D E C O N T R O L D E AC E IT E - N O C AM B IO

•

Paquete de anillos del pistón

No. 4

Se cambió el paquete de anillos del pistón. Un extremo inferior más agudo y un aumento en el contacto del extremo de los anillos superior e intermedio dan como resultado emisiones más bajas y mejor control del aceite. El anillo superior tiene aún un recubrimiento de plasma. El anillo de control de aceite es el mismo de los motores 3176 anteriores.

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No. 5

•

Guías de válvula bisel

Se añadió un bisel en la parte superior de la guía de válvulas para reducir la entrada de aceite al cilindro.

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No. 6

•

Bobina giratoria

Se revisó la bobina giratoria de las válvulas, aumentando así su confiabilidad. Este cambio ayuda a reducir el consumo de aceite y las emisiones de partículas.

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No. 7

•

Puente de válvula

El puente de válvula ya no tiene un pasador de espiga. Ya que el puente ahora “flota” entre los dos vástagos de válvula, no necesita ajustes.

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No. 8

Seguidor de rodillo del inyector Nuevos componentes: - Soportes - Ejes - Arbol de levas Asiento de retención

Se hicieron cambios al mecanismo del levantador y al balancín. Debido a las presiones de inyección más altas, se usa un seguidor de rodillo de inyector más ancho. Aunque el levantador para ambos juegos de válvulas es el mismo, su posición en el eje necesita cambiarse para hacer espacio al levantador del inyector. Para permitir estos cambios en el Motor 3176B, en los levantadores del inyector se usan nuevos soportes, ejes y ejes de leva. Un asiento de retención alrededor del inyector empuja el vástago y lo retiene para proteger el motor de daños en el caso que se agarrote el inyector.

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No. 9

Balancines Nuevos componentes: - Balancines del inyector - Balancines de válvulas

Al otro extremo del tren de válvulas e inyectores, el balancín aumentó de tamaño. Esto requiere el uso de nuevos balancines de inyector, balancines de válvula y soportes de balancín.

Soporte del balancín

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No. 10

Se hicieron algunos cambios al Inyector Unitario Electrónico (EUI) para el modelo de Motor 3176B. El nuevo inyector usa presiones de inyección más altas, con un tamaño de orificio reducido. Se eliminó el orificio de llenado. También, el solenoide en el nuevo EUI no es Elimina orificio de metálico y fue rediseñado para mejorar la confiabilidad. Se bajó la llenado ranura del sello anular, y el cuerpo del inyector tiene mayor diámetro del cono para mejorar la confiabilidad. Se quitó el orificio de llenado Nuevo solenoide en el inyector para mejorar las emisiones al reducir la variabilidad de Ranura de sellado anular la entrega y sincronización. Inyector unitario electrónico

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No. 11

•

Se quitó orificio de llenado

•

Nuevo procedimiento de cebado

Sin embargo, la eliminación del orificio de llenado exige el uso de un nuevo procedimiento de cebado. Para cebar el sistema de presión baja, abra la purga de aire en el bloque del sifón. El cebado manual de la bomba elimina el aire. Cierre la purga de aire. Cebe manualmente la bomba hasta que se abra la válvula. Cuando esto sucede, se escuchará un “chasquido” de la válvula. Apriete la manija de cebado de la bomba. El motor ahora está cebado y puede arrancar.

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No. 12

•

Perfil del bloque espaciador revisado

•

Perfil de la culata revisado

El perfil del bloque espaciador y de la culata se cambiaron para aumentar el área detrás del anillo de combustión de la empaquetadura de la culata y mejorar así la confiabilidad de la empaquetadura.

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No. 13

•

Soporte del árbol de levas

El material de aluminio en el bloque espaciador es similar al encontrado en los bujes del árbol de levas de otros motores. Esto elimina la necesidad de bujes del árbol de levas. Sin embargo, si estos orificios se dañan, hay bujes de levas disponibles para reparaciones de campo.

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No. 14

•

Bomba de transferencia de combustible

•

Hierro fundido

•

Regulador de presión

•

Cojinetes de rodillos reemplazables

Se rediseñó la bomba de transferencia que ahora es de hierro fundido para mejorar la duración y fabricación. Además, el regulador de presión está dentro de la bomba. Anteriormente, el regulador de presión estaba en el bloque del sifón. En la nueva bomba se usan cojinetes de rodillo reemplazables y puede hacerse el servicio completo.

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No. 15

•

Bomba de refrigerante:

•

Hierro fundido

•

Aumento de 20% en caudal de flujo

•

Tubería de retorno adicional

•

Cambios de sellos

•

Soporte nuevo del alternador

La caja de la bomba de refrigerante ahora es de hierro fundido en lugar de aluminio. La bomba de refrigerante del Motor 3176B es más grande y se incrementó el caudal de flujo en 20%. Una derivación más alta de flujo provee un calentamiento más eficiente de la cabina y de los accesorios. Se añadió una tubería de retorno adicional. Se hicieron cambios a los sellos para hacerlos más resistentes a los escombros y evitar fugas prematuras. La superficie del anillo fijo ahora es de cerámica de alumina y el anillo giratorio de carbón sinterizado. La bomba requiere el uso de un nuevo soporte del alternador.

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No. 16

•

Turbocompresor

•

Caja de la turbina

•

Respuesta mejorada

•

Cojinete más grande

•

Roscas de apriete a la izquierda

Se hicieron cambios al turbocompresor. Una caja de turbina diferente, respuesta mejorada, cojinete más grande, ruedas más grandes de rendimiento y roscas de apriete a la izquierda en el eje son los principales cambios hechos al nuevo turbocompresor de 1993 utilizado en el Motor 3176B.

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No. 17 •

Bloque de motor

•

Cambios de fundición menores

El bloque de motor tuvo un cambio de diseño menor para acomodar el nuevo ECM.

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No. 18

•

Sello de banda de la camisa

•

Sellos rectangulares – refrigerante de aceite

•

Sello rectangular en el bloque espaciador

•

Sello rectangular pequeño

Se usa un nuevo sello de banda de la camisa para soportar la parte media de la camisa de cilindro con un anillo de enfriamiento de alto recorrido. Se usan sellos rectangulares para sellar tanto el refrigerante como el aceite. Un sello rectangular, localizado en el bloque espaciador asienta contra el diámetro exterior grande de la camisa, directamente arriba del asiento de la camisa, para sellar el refrigerante en el bloque espaciador. Un sello pequeño en “D”, localizado por debajo del asiento de la camisa sella el aceite y evita que se filtre entre la camisa y el bloque.

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No. 19

•

Anillo de sincronización integrado

También se usa un anillo de sincronización integrado en el eje de levas.

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No. 20

•

Cubierta de válvula

Se cambió la cubierta de la válvula para acomodar un nuevo mazo de cables, un conector DT de 12 clavijas y un sensor de presión atmosférica.

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No. 21

•

Cambios en componentes electrónicos

Además de los cambios mecánicos incorporados en el Motor 3176B, se hicieron modificaciones a la electrónica del motor. Estos cambios se verán en el material que trata acerca de la electrónica de los motores 3176B y 3406C.

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M AY O R C A PA C ID A D D E M A N D O A U X IL IA R

No. 22

•

Mayor capacidad de mando auxiliar

Se ensanchó el engranaje loco para aumentar su resistencia y permitir una capacidad mayor de mando auxiliar, tal como en las bomba hidráulicas.

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No. 23

•

Dos filtros de derivación de aceite optativos

El usuario ahora puede escoger entre dos filtros de derivación de aceite optativos montados en el motor. Aún está disponible el filtro estándar con medio filtrante de papel o puede usarse un nuevo filtro centrífugo de cartuchos desechables.

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WORLD CLASS TECHNOLOGY

Cat C-12 TRUCK ENGINE ®

®


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The Driving Value


A SUCCESSFUL COMBINATION

A MEASURABLE DIFFERENCE

The Cat® C-12 Truck Engine successfully combines hard-working power and world-class efficiency with leadingedge electronics to provide top performance in a low-weight design. And, like all heavy-duty Caterpillar truck and bus engines, the C-12 offers superior fuel economy, reliability and durability, which equates to lowest cost of ownership. Advertised power ranges from 335 hp (250 kW) to 430 hp (321 kW) at 1800 or 2100 rpm. Peak torque ranges from 1350 lb-ft (1830 N•m) to 1650 lb-ft (2237 N•m). It’s a driver’s engine in the true Caterpillar tradition of providing outstanding hill climbing power, even with maximum gross loads.

Weighing only 2,070 lb (940 kg), the C-12 offers the best power-to-weight ratio of any engine in its class. In fact, compared with other diesel engines in its horsepower range, the C-12 offers nearly 600 lb (272 kg) of potential additional payload that can substantially affect the bottom line of your business.

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The Cat C-12 weighs… • 540 lb less than the 12.7L • 580 lb less than the ISX • 220 lb less than the E7 • 370 lb less than the VE-D12

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In Fleet Power Rugged Building Blocks CYLINDER BLOCK Engine durability begins with its foundation — the cylinder block. The cylinder block of the C-12 is made from 32,000 psi (220 480 kPa) minimum strength cast iron. It is a single-piece, deep-skirted design, and provides a solid base for the durability you require in today’s trucking business.


ONE-PIECE CYLINDER HEAD The cylinder head is designed for maximum breathing, which helps assure excellent fuel efficiency. The cylinder head is a one-piece, stress-relieved, gray-iron casting with four valves per cylinder. Robust intake and exhaust valves are equal in size to those found in larger displacement engines, aiding air flow and providing excellent reliability. Serviceable stainless steel injector sleeves, press-fit into the head, house the unit injector. And, the injector seats on the head rather than on the sleeves to help ensure reliability, durability and serviceability.

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PISTON The piston is a two-piece articulated design consisting of a forged steel crown for maximum strength and a cast aluminum skirt to reduce weight. The aluminum skirt runs cooler than conventional pistons, allowing a closer fit to the cylinder liner and providing longer life.

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World Class Driveability ADEM 2000 The ADEM 2000 (Advanced Diesel Engine Management) system works as the“brain” of the engine’s control system, responding quickly and precisely with each of its integrated systems. Highpowered microprocessors reduce calculation times for critical engine control parameters, such as metering and timing of fuel, air management, diagnostics, and preventive maintenance intervals. This benefits fuel efficiency, performance, response and serviceability. The Electronic Control Module (ECM) has a real time clock with battery backup for date and time stamping of critical engine conditions, allowing for quick and easy engine diagnostics.


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Sophisticated Electronics

SOFTCRUISE SPEED CONTROL The Cat SoftCruise speed control is available as a programmable option. On gently rolling roads, the Cat SoftCruise speed control modulates fuel delivery above and below the cruise set speed to eliminate abrupt cutoffs in fuel delivery. The system allows for a 5-mph “soft” window, 2.5 mph above and below the set cruise speed. This allows the truck to increase speed slightly while going downhill to warm up the turbocharger, providing quick boost and improved engine response on the next hill. By maintaining consistent cruising speeds, this feature improves fuel mileage, reduces drivetrain wear and reduces driver fatigue. A “bump” feature allows drivers to increase speed in one-mileper-hour increments.


ENGINE MONITORING SYSTEM Caterpillar electronics also provide a state-of-the-art Engine Monitoring System which monitors oil pressure, coolant temperature and coolant level (requires OEM sensor). It can be programmed four different ways to provide the level of control required for a particular operation. ■ Off – no monitoring ■ Warning – alerts driver to take action to avoid engine damage ■ Warning/Derate – alerts driver and derates engine ■ Warning/Derate/Shutdown – automatically shuts the engine down if one of the monitored conditions exceeds a predetermined setting

VEHICLE ACTIVITY REPORT This report provides a comprehensive summary of the vehicle’s operation. Beginning and ending times of each idle, running time, PTO, and off periods are all logged and displayed in an easyto-read chart. Using the Vehicle Activity Report provides tremendous information, allowing for better control of the fleet’s operation.

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POWER TAKE-OFF For applications that require the use of a power take-off (PTO), Caterpillar electronics provide a full range of programmable options, such as torque limiting and setting the maximum engine rpm at which the PTO will operate. Another option for applications that need to run PTOs at low rpm is programming the fan to engage whenever the PTO is operating. This will prevent thermostatically-controlled fans from suddenly engaging, slowing the engine slightly and disrupting PTO operation. An optional rear-mounted (flywheel) PTO is also available.

SoftCruise Control 5 mph (8 km/h) 100%

Available hp(kW)

The award-winning ADEM 2000 electronic control system on the Cat C-12 Truck Engine is sophisticated, fast and dependable. Offering a full range of programmable features, the C-12 allows owners to better manage and control their equipment and provides feedback to drivers, for maximum profitability.

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SoftCruise

Cruise Control Set Speed or VSL

VEHICLE SPEED MPH (km/h) SoftCruise control provides a 5 mph window centered around the cruise set speed. The cruise speed is limited from 2.5 mph below the cruise set speed at full load, to 2.5 mph above the cruise set speed at no load.

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Sophisticated CAT ELECTRONIC FUEL MANAGEMENT SYSTEM

One of the most important things about engine electronics today is the tremendous amount of information that can be stored and retrieved from the ECM. Not only will this information enhance your ability to manage equipment and drivers, but it will also help you take better care of your equipment. We call it the Caterpillar Electronic Fuel Management System. This system offers three ways to control fuel consumption and reduce overall cost of operation: programmable engine features for the road, a diagnostic package in the shop, and an electronics partner at the office.

Cat ID

ADEM 2000 Heart of the System

Direct Data Retrieval • Cat Information

Data Transfer

Display

• MPSI ProLink • Argo Mobile

Wireless Data Retrieval • QUALCOMM • Track Communications

Data Tool

• Cat Communication Adapter

C>prompt SpSq C:\>path=C;\WINDOWS;c:\:c\dos:C:|WINWORD:C|TOPS CMND\ALT\DELETE

Printer

Analysis Package

Fleet Information Software • Trip Reporting • Business Management


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Cat Electronic Technician • ECM Service and Programming • Engine Diagnostics

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Fleet Management FLEET INFORMATION SOFTWARE With Caterpillar’s unique Fleet Information Software (FIS) system, fleet managers can retrieve data and analyze how the engine has been operating. Data stored in the engine’s ECM can be downloaded with industry-available tools, such as the recommended Argo Mobile Data Terminal; or linked directly to a PC through a wireless communications system. FIS features: • Ranks trucks by mpg or idle time • Flags trucks with unacceptable data such as mpg, idle time, total fuel and driving speed • Reports truck time spent at various rpm and mph conditions

CAT ID The Caterpillar Driver Information Display (Cat ID) allows a driver to navigate through a variety of information menus to acquire visible feedback on engine operating conditions, such as miles per hour, gallons of fuel used, average miles per gallon, oil pressure, or coolant temperature. The driver can inform the engine’s computer when crossing a state line or Canadian province, and the computer will begin tracking and recording data during travel in that next state or province. Cat ID can also display critical or important fault codes as they happen, with a number and easy-to-read description of the fault. If you prefer to run without a dash display, dash warning lights that flash codes are still provided.

CAT DRIVER REWARD PROGRAM Driver Reward is an exclusive driver incentive program that allows you to recognize and reward excellent drivers for staying within the fuel-efficient operating limits that you determine. Driver Reward gives you the information needed to manage fuel costs, while rewarding drivers’ performance based on factors they can control, such as idle time and vehicle speed. Implementing the Driver Reward program is simple. Once you determine the fuel-efficient operating goals, you then allow Cat electronics to do the rest, tracking drivers’ performance and calculating rewards. Rewards can be either additional vehicle speed or a “points” system that allows you to recognize excellent driving within your fleet.

THEFT DETERRENT One of the unique features accessible through the optional Cat ID is a theft deterrent capability. When activated by the driver, the feature requires a driver to enter a password before the engine will start. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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World Class Efficiency

SUPERIOR FUEL ECONOMY

LOWEST COST OF OWNERSHIP

The Cat C-12, with its low weight and efficient design, really pays off at the pump, delivering best-in-class fuel economy. The C-12 proved the savings in several recent fuel tests. Results showed the following:

The C-12 design is simple and provides significant cost savings versus competitive engines of similar size or horsepower. In fact, the C-12 can provide up to 42 percent savings versus competitive models on routine maintenance over the life of the engine, following manufacturer’s recommended PM requirements. And, based on analysis of comparable parts consists, the C-12 has lower costs at overhaul time, as well. That’s real value–whether you own one truck or a large fleet of trucks.

• C-12 0.4% to 3.9% better than competiton in SAE Type III fuel test with a major national fleet. • C-12 3.4% to 7.4% better than competition in SAE Type II fuel test with a major national leasing company. • C-12 4.19% better than competition in SAE Type IV fuel test with a large Canadian carrier.


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Scheduled Maintenance Costs* C-12 Versus The Competition (Based on 800,000 miles of operation) 15,000 Mile Oil Change Intervals C-12 Savings

In-Frame Overhaul Cost Comparison* C-12 Versus The Competition + 37%

Cummins ISM

+ 20%

Cummins N14 +

+

Detroit Diesel

+ 4%

Series 60

+ 42%

Cummins ISM

+ 31%

Detroit Diesel

+ 14%

Series 60

* Parts and labor based on published PM guidelines – effective 9/99 pricing.

C-12 Savings Volvo VE-D12

Cummins N14 +

Note: C-12 normal oil change interval is 20,000 miles. N14+ normal oil change interval in O & M Guide is

8%

10,000 miles. Series 60 publishes normal oil change interval as 10,000 miles.

* Parts only, based on published guidelines – effective 9/99 pricing.

ALL CAT ENGINES COMPATIBLE WITH EXTENDED LIFE COOLANT Since its introduction, the Cat C-12 Truck Engine has offered the performance and durability of a heavyweight engine in a lightweight, fuel-efficient package. The teardown and inspection of engines with more than 900,000 miles provides undeniable proof of this lasting quality and performance. (See brochure titled “900,000 Miles Is Just The Beginning,” Cat form #LECT0013).


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Parts and service support when and where it’s needed When it comes to keeping you operating in top form, Cat backs you best with the industry’s most responsive service network. Outstanding service, paired with Caterpillar parts, will help you get maximum life and performance from your Cat truck engine. With more than 2,500 authorized Caterpillar service locations across North America, you can be assured of convenient access to Caterpillar parts and service. Superior quality and greater value are what sets Caterpillar product support above the competition. After investing in a Cat truck engine, sticking with Cat parts and service can be the second most profitable business decision you’ll make. For a free copy of the 2000-2001 Caterpillar Truck Engine Parts and Service Directory, call 1-800-447-4986. Form#LEKT4302-09.

ACCESS TO THE INFORMATION YOU NEED Engine technology is constantly changing. That’s why Caterpillar provides 24-hour technical assistance just a toll-free phone call away. Call 1-800-447-4986 or e-mail us at [email protected]. You’ll be able to talk to a trained expert who can help you keep your trucks on the road making money. Or visit our Web site at: http://www.cattruckengines.com.

FLEXIBLE WAYS TO PROTECT YOUR INVESTMENT Caterpillar has a 2-year/unlimited mileage standard warranty for heavyduty engines, as well as an extended warranty on major components up to 5 years/500,000 miles.* Plus, if you want guaranteed, fixed maintenance costs, the Cat Truck Owner Protection Plan (TOPP)* can be structured almost any way you want to fit your business. Programs are available with a fixed cost of less than one penny per mile. *See your dealer for full details and costs.


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CAT C-12 CUSTOMER BENEFITS ■ Lightweight, high performance. More payload, more productivity. Drives like a 14-liter engine. ■ Demonstrates 3 to 7 percent better fuel economy versus competitors. Lower fuel costs. ■ Maximum capabilities of 445 hp and 1650 lb-ft of torque. Excellent high torque rise for driver-pleasing performance. ■ Incorporates 14-liter design philosophy. Conservative B50 life of 900,000 miles, for excellent durability and long life-to-overhaul. ■ Wide selection of ratings for any on- or off-highway applications. Application flexibility. ■ Common iron set, for excellent horsepower uprate capability at trade-in time. For higher residuals. ■ Lower maintenance and overhaul costs versus competitors. Lower cost per mile.


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Service Training Meeting Guide 712

SESV1712 November 1999

TECHNICAL PRESENTATION

3406E ENGINE CONTROLS ELECTRONIC UNIT INJECTION (EUI)


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3406E ENGINE CONTROLS ELECTRONIC UNIT INJECTION (EUI) MEETING GUIDE 712 SLIDES AND SCRIPT AUDIENCE Level II--Service personnel who understand the principles of engine systems operation, diagnostic equipment, and procedures for testing and adjusting.

CONTENT This presentation is designed to prepare a service technician to identify the components, explain their function, and service the 3406E Electronic Unit Injection (EUI) engines in the D350E and D400E Series II Articulated Trucks.

OBJECTIVES After learning the information in this presentation, the serviceman will be able to: 1. locate and identify the major components in the 3406E EUI system; 2. explain the functions of the major components in the 3406E EUI system; 3. trace the flow of fuel through the fuel system; and 4. trace the flow of current through the engine electrical system.

PREREQUISITES Interactive Video Course "Fundamentals of Electrical Systems" (CD ROM) Electronic Technician (ET) Self Study Course (Included with ET Dealer Additions CD) Caterpillar Machine Electronics Course (Five Modules)

TEMV9002 JEBD3003 SEGV3001 through SEGV3005

Prior training in systems operation and testing and adjusting procedures for the 3406E engines should be completed before participating in this training session. Additionally, the participants should have PC skills including training in Windows 95/98ª and the most current Electronic Technician (ET) software. Estimated Time: 8 Hours Visuals: 80 (2 X 2) Slides Serviceman Handouts: 3 Line Drawings Form: SESV1712 Date: 11/99

© 1999 Caterpillar Inc. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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SUPPLEMENTARY TRAINING MATERIAL Brochure "Caterpillar Electronic Technician" Wall Chart "3406E Engine"

NEHP5614 LEWH6740

Training Book "Easy PCs" (available through the Cat Literature System) Also available from bookstores. Published by Qui Corporation

LEBV5169

Training Books "Windows 95 for Dummies/Windows 98 for Dummies" Published by IDG Books IDG Books World Wide Website: http://www.idgbooks.com Available from bookstores Caterpillar EUI Fuel System (Interactive CD ROM)

RENR1391-01

RECOMMENDED 3406E EUI TOOLING Caterpillar Electronic Technician Software, Users Manual and Getting Started Book Caterpillar Electronic Technician Single Use License Caterpillar Electronic Technician Annual Data Subscription (All Engines and Machines) Communication Adapter PC to Communication Adapter Cable Communication Adapter to Machine Cable (combined ATA and CDL Data Link cable; replaces 7X1570 and 7X1412) Digital Multimeter (Fluke 87) Cable Probes Timing Calibration Probe (Magnetic Pickup) Timing Calibration Probe Adapter Sleeve Timing Calibration Probe Cable Unit Injector Height Adjustment Tool Engine Turning Tool

JEBD3003 JERD2124 NEXG5007 7X1700 7X1425 139-4166 9U7330 7X1710 6V2197 7X1171 7X1695 9U7227 9S9082

REFERENCES Troubleshooting Manual "3406E Engine for Caterpillar Built Machines" Systems Operation Testing and Adjusting "3406E and 3456 Engines for Caterpillar Built Machines" Disassembly and Assembly "3406E and 3456 Engines for Caterpillar Built Machines" Specifications Manual "3406E and 3456 Engines for Caterpillar Built Machines" Product Reference Guide "Jake Brake Retarders for Caterpillar Engines" Tool Operating Manual "Using the Communication Adapter" Parts Manual "D400E Series II Articulated TrucksÓ Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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RENR1366 RENR1363 RENR1364 RENR1362 RENR1370 SEHS9264 SEBP2784 12/28/06

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TABLE OF CONTENTS INTRODUCTION ..................................................................................................................5 Overview ..........................................................................................................................6 Major Components ...........................................................................................................7 ELECTRONIC CONTROL SYSTEM ................................................................................27 Introduction.....................................................................................................................27 Fuel Injection .................................................................................................................30 Fuel Injection Control System .......................................................................................32 SYSTEM CALIBRATIONS.................................................................................................45 Speed/Timing Sensor Calibration ..................................................................................45 Injector Calibration ........................................................................................................50 Pressure Sensor Calibration ...........................................................................................51 FUEL SUPPLY SYSTEM ...................................................................................................53 Introduction ....................................................................................................................53 System Fuel Flow ..........................................................................................................54 SYSTEM POWER SUPPLIES ............................................................................................61 Introduction ....................................................................................................................61 ECM Power Supply .......................................................................................................62 Injector Power Supplies .................................................................................................65 Analog Sensor Power Supply ........................................................................................66 Digital Sensor Power Supply .........................................................................................67 ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS .....................................................................69 Introduction ....................................................................................................................69 Speed/Timing Sensors ....................................................................................................70 Analog Sensors and Circuits ..........................................................................................72 Digital Sensors and Circuits ...........................................................................................82 Engine Shutdown Systems .............................................................................................85 Ether Injection System ...................................................................................................87 CAT Data Link ...............................................................................................................88 Logged Events ................................................................................................................90 Caterpillar Monitoring System ......................................................................................91 Conclusion .....................................................................................................................92 SLIDE LIST .........................................................................................................................93 SERVICEMAN'S HANDOUTS ..........................................................................................94 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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INTRODUCTION This presentation discusses 3406E Electronic Unit Injection (EUI) Engine Controls in D350E and D400E Series II Articulated Trucks. The topics are sequenced as follows: - Introduction and Major Components ¥ Major topics

- Electronic Control System - Fuel Supply System - System Power Supplies - Electronic Sensors and Systems

INSTRUCTOR NOTE: The presentation refers to and describes Electronic Technician (ET) as the programming tool for the 3406E engine. For this reason, it is essential that students demonstrate competence in Windows 95/98/NTª and the Electronic Technician (ET) program prior to starting this training session. Also, competence in 3406E basic engine systems and maintenance must be demonstrated. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Overview The 3406E engine equipped with the EUI fuel system is available in construction equipment and other applications.

¥ System features and benefits

EUI engines have many features and benefits not possible with mechanical fuel systems. These features include a very clean exhaust, improved fuel consumption and cold starting, simplified maintenance, fewer moving parts, improved diagnostics and reduced operating costs. The system has additional advantages which will be covered later in this presentation.


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FUEL GALLERY

EUI EJECTORS PRIMING PUMP

ECM

PRESSURE REGULATOR

SECONDARY FILTER BASE FILTER (2 MICRON) TEMPERATURE PRIMING PUMP SENSOR CHECK VALVES

PRIMARY FILTER RELIEF VALVE TRANSFER PUMP

WATER SEPARATOR TANK

3 Major Components ¥ Fuel flow

¥ Components similar to 3500 EUI

¥ Injectors are mechanically actuated, electrically signalled


This schematic shows the fuel flow through the various mechanical components in the EUI fuel system. A detailed explanation of the system and the various components follows later in this presentation. The electronic components in the EUI fuel system are very similar to those used in the 3500B EUI engine. They are also similar to the 3408E/3412E HEUI systems. However, in the EUI system the injectors are actuated by a camshaft. The injectors are mechanically actuated and electronically signalled to start injection.

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4 3

6

2

5

4

This slide shows the six major types of components in the EUI fuel system. ¥ Six major system components: 1. ECM 2. Throttle position sensor 3. Speed/timing sensor 4. Injector 5. Temperature sensor 6. Pressure sensor

- ECM (1) - Throttle Position Sensor (2) - Speed/Timing Sensor (3) - Injector (4) - Temperature Sensor (5) - Pressure Sensor (6) The data link (not shown) provides a two-way communication path between the EUI system and the remaining electronic circuits or systems on the machine. The CAT Data Link also allows the service tool to communicate with the engine electronic system.

NOTE: Only one example of each sensor (pressure, temperature and speed/timing) is shown in this view.


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¥ ECM (arrow)

The principal component in the EUI system, the Electronic Control Module (ECM), is mounted on the left side of the engine. The ECM (arrow) is the "heart" of the engine. The ECM performs engine governing, timing and fuel limiting. It also reads sensors and communicates to the instrument display system through the CAT Data Link. This series of ECM can be recognized by the two 40 pin connectors. Although similar in appearance to the 3408E/3412E HEUI ECM, they are not interchangeable.

¥ Personality module not serviced ¥ Flash programming used for updates


The Personality Module is used by the ECM to store all the rating information for a particular application. The Personality Module cannot be physically replaced, but must be flash programmed (reprogrammed) using a PC. This ECM has no Personality Module Access Panel. Among the visible components are the Wiring Harness and 40 Pin Connectors to the ECM.

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6

6

¥ System components: 1. Injector connector 2. Ground stud 3. Turbo outlet pressure sensor 4. Inlet air temperature sensor 5. Timing calibration connector 6. Fuel lines

Other components located on the left rear of the engine, starting from the top, are as follows: The Injector Connector (1) connects all the injectors to the ECM. The Ground Stud (2) used to provide a ground for the ECM. The Turbo Outlet (Boost) Pressure Sensor (3) used by the ECM to provide fuel/air ratio control. The Inlet Air Temperature Sensor (4) used by the ECM to protect the engine against excessive air inlet temperatures caused by a plugged air to air aftercooler. The Timing Calibration Connector (5) located just above the ECM is used to connect the Timing Calibration Sensor to the ECM in order to calibrate the (upper) Speed Timing Sensor. This process also requires the use of ET. The fuel lines (6) direct fuel through the ECM for cooling purposes.


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1. Secondary fuel filter 2. Priming pump

The Secondary Fuel Filter (1) is mounted on the left side of the D400E engine compartment, and can be serviced from the outside through an access panel. The Fuel Priming Pump (2) is mounted on the filter housing. The filter should be installed dry. If it is necessary to fill the filter, this should be performed using the priming pump. The filter should not be filled using any other method, other than starting the engine. This engine will normally purge the air from a new filter quite quickly. The fuel manifold contains the fuel pressure regulator valve necessary to maintain pressure between the transfer pump and the injectors and returns excess fuel to the tank.

¥ Fuel temperature sensor


The Fuel Temperature Sensor is also located on the filter housing. The ECM uses the sensor's output to correct any power deficiencies due to high fuel temperatures. The ECM maintains the same mass flow (within certain limits) to the injectors, regardless of fuel density changes due to temperature.

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¥ Coolant temperature sensor (arrow)

The engine Coolant Temperature Sensor (arrow) is located on the front of the engine, below the thermostat housing. This sensor is used with the ECM to control various functions. The following systems or circuits use the Temperature Sensor output to the ECM: - The Caterpillar Monitoring System Coolant Temperature Gauge

¥ Sensor functions

and the High Coolant Temperature Warning Alert Indicator LED on the Caterpillar Monitoring System panel. (The information is transmitted over the CAT Data Link.) - The Engine Demand Fan Control, if installed, uses the sensor signal reference to provide the appropriate fan speed. - The Cat Electronic Technician (ET) status screen shows the coolant temperature indication.


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1. Atmospheric pressure sensor

The Atmospheric Pressure Sensor (1) is installed in the cylinder block and is vented to the atmosphere within the engine. This sensor has various functions which are fully described later in the presentation. Briefly, the sensor performs the following functions:

¥ Sensor functions

- Ambient pressure measurement for automatic altitude compensation, automatic air filter compensation and ET. - Absolute pressure measurement for the fuel ratio control, and also ET and Caterpillar Monitoring System panel (gauge) pressure calculations.

2. Timing calibration connector


Just to the right of the Atmospheric Pressure Sensor is the Timing Calibration Connector (2). This connector is used in conjunction with a Timing Probe and wiring harness to calibrate the Speed/Timing Sensors.

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¥ Speed/timing sensors: 1. High speed 2. Cranking speed

3. Turbo outlet pressure sensor - Used for air/fuel ratio control

The Speed/Timing Sensors are located behind the timing gear cover, as shown here: high speed sensor, upper position (1), cranking speed sensor, lower position (2). At the front of the engine on the left side of the cylinder head is the Turbo Outlet (Boost) Pressure Sensor (3). This sensor is used with the ECM to control the air/fuel ratio electronically. This feature allows very precise smoke control, which was not possible with mechanically governed engines. The sensor also allows boost pressure to be read using the service tool.

NOTE: The Air Fuel Ratio Control cannot be manually adjusted on the D350E or D400E Engines.


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¥ Machine interface connector (arrow)


The Machine Interface Connector (arrow) links the engine wiring harness to the machine wiring harness. Circuits such as the ECM power supply, the throttle position sensor, the data links and the shutdown circuits are routed through this connector.

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¥ Injector connector

The injector connector is located in the valve cover and supplies current to all six injectors. In this 12 pin connector, nine pins are used for the injector solenoids and three are used for the retarder solenoids. (The six injector return wires are paired into three connectors.) This injector circuit is described in detail later in the presentation (System Power Supplies).


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¥ Oil pressure sensor (arrow)

The oil pressure sensor (arrow) is located above the engine oil cooler. This sensor is used to warn the operator of low oil pressure. The ECM will log an event if the sensor registers low oil pressure under certain conditions. These conditions are fully described later in the presentation.

¥ Six analog sensors

This sensor is an analog type. Six analog sensors are installed on the D350E/D400E Series II engines: - Coolant - Temperature - Fuel Temperature - Inlet Air Temperature - Atmospheric Pressure - Turbocharger Outlet Pressure


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¥ Inlet air temperature sensor (arrow)

The Inlet (manifold) Air Temperature Sensor (arrow) is located on the left side of the engine, above the ECM. This sensor is used to warn the operator of potentially damaging conditions causing the air supply to be overheated. High air inlet temperatures can cause very high exhaust temperatures in a ratio of three to one. For example: The air inlet temperature can rise from 27 to 93¡C (100 to 200¡F). This condition can cause the exhaust temperature to rise from 538 to 704¡C (1000 to 1300¡F), resulting in possible exhaust valve or turbocharger damage.


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Timing Calibration Components ¥ Calibration plug (arrow)

When performing timing calibration, the Timing Calibration Probe is installed in the cylinder block by first removing the plug (arrow).

¥ Timing calibration sensor installation

A timing calibration jumper cable is installed into the timing calibration connector just above the ECM. The Timing Calibration Probe actually takes the place of the lower (cranking) Speed Timing Sensor in the circuit as only the upper (high speed) sensor is calibrated.


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¥ Crankshaft slot (arrow) ¥ Timing calibration probe installation

¥ Machined face used to set clearance

The crankshaft has a machined slot on the counterweight as shown (arrow). The slot is located just behind the No. 1 rod bearing. The Timing Calibration Probe is inserted through the block and generates a signal from the crankshaft slot. A machined face (below the arrow) is used to set the clearance between the probe and the crankshaft. This process is explained in detail later in the presentation.


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Machine Mounted Components ¥ Throttle position sensor (arrow)

The Throttle Position Sensor (arrow) is mounted on the throttle pedal and is used to signal the desired engine speed from the operator to the ECM electronically. No mechanical connection exists between the pedal and the governor (ECM).


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1

2

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1. Ground level shutdown switch

The Ground Level Shutdown Switch (1) is located below the cab door. In an emergency, this switch permits shutting down the engine from outside the cab. This switch also provides a convenient way of electrically isolating the injectors during cranking for maintenance purposes.

2. Battery disconnect switch


To the right of this switch is the Battery Disconnect Switch (2). The disconnect switch should always be used to isolate the ECM when electric arc welding is performed on the machine.

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¥ Service tool connector (arrow)

¥ Allows access to ET service tool


The D350E/D400E Service Tool Connector (arrow) is located in the cab on the right side console. The Service Tool Connector is used to connect the ET service tool to the machine electrical/electronic systems. The connector allows the service tool to access the ECM's to read diagnostic and status screen information, perform calibrations and other functions.

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3406E ENGINE SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) ENGINE MOUNTED COMPONENTS 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

J2

ECM J1

HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR MACHINE INTERFACE CONNECTOR FUEL TEMP SENSOR

EXTENSION TO REMOTE FILTER (D400E)

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR

20 ¥ Engine component identification

This schematic identifies the D400E Series II external EUI engine electronic and electrical components. The components shown on this diagram are mounted on the engine and those on the following diagram are machine mounted.


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3406E SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) MACHINE MOUNTED COMPONENTS DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

MACHINE INTERFACE CONNECTOR

24 V UNSWITCHED POWER ENGINE RETARDER SELECTOR SWITCH 15 AMP BREAKER

1 2

LOW/MED/HIGH

MAIN POWER RELAY

KEY SWITCH

3

MAIN POWER

4 1 2

MED

3

THROTTLE SENSOR

THROTTLE PEDAL

HIGH

4

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

ENGINE RETARDER LAMP STARTING AID SWITCH

+ BATTERY

RELAY

ETHER START VALVE

CAT MONITORING SYSTEM CYLINDER 10

15

AUT

20

5

ENGINE

P

25

R

X100

0

MPH km/h

30

44

24 V

ET SERVICE TOOL CAT AND ATA DATA LINK

21 ¥ Machine mounted component identification

This schematic identifies the machine mounted engine electronic and electrical components.

INSTRUCTOR NOTE: At this time, it is recommended that each component be located on the machine and the function of each reviewed with the students. A list of the components follows. If an engine is available out of a machine, component identification will be easier because some components are difficult to see. Some additional (used/defective) components available for examination on a table will be helpful.

➥ Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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ENGINE COMPONENT LIST Electrical Components ECM 40 Pin Connectors (2) Timing Calibration Installation Location Timing Calibration Connector Timing Sensor, High Speed Timing Sensor, Cranking Speed Coolant Temperature Sensor Inlet Air Temperature Sensor Atmospheric Pressure Sensor Turbocharger Outlet Pressure Sensor Oil Pressure Sensor Fuel Temperature Sensor Machine Interface Connector Engine and Machine Ground Bolts Service Tool Connector Throttle Position Sensor Shutdown Switches Disconnect Switch Mechanical (Fuel Delivery) Components Primary Filter and Water Separator Secondary Filter Priming Pump Transfer Pump Pressure Regulator Valve Injectors (6) Cylinder Head Fuel Passage ECM Fuel Cooling Passage and Connectors


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ELECTRONIC CONTROL SYSTEM

22 ELECTRONIC CONTROL SYSTEM Introduction This section of the presentation explains the Electronic Control System including the following components: - ECM - Personality Module - Timing Wheel Also covered are the following subsystems and related procedures: - Timing Control - Fuel Quantity Control - Speed Control - System Calibrations - Cold Modes


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23 ¥ ECM: - Governor - Fuel system computer - Injection timing controller ¥ Same ECM used in most 3406E applications ¥ Personality module contains software

The Electronic Control Module (ECM) functions as the governor and fuel system computer. The ECM receives all the signals from the sensors and energizes the injector solenoids to control timing and engine speed. The ECM is used in most 3406E, 3456, 3176B and 3196 engine applications. The ECM can be moved from one application to another. However, a password is required to activate the ECM when new software is installed. The Personality Module contains the software with all the fuel setting information (such as horsepower, torque rise and air/fuel ratio rates) which determines how the engine will perform. The Personality Module is wired into the ECM and no access panel is provided. Flash Programming is the only method used to update the software on the 3406E. This method requires electronic reprogramming of the Personality Module software.

¥ Upgrading personality module software

Upgrading the software is not a routine task, but might be performed for reasons of a product update, a performance improvement or a product problem repair.


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STMG 712 11/99 ¥ ECM is sealed


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NOTE: The ECM is sealed and needs no routine adjustment or maintenance. The Personality Module cannot be accessed other than by Flash Programming. The ECM has an excellent record of reliability. Therefore, any problems in the system are most likely to be in the connectors and wiring harness. In other words, the ECM should typically be the last item in troubleshooting.

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24 Fuel Injection ¥ Unit injectors ¥ Electrically signalled, mechanically actuated

¥ Injector codes

The 3400E EUI unit injector is electrically and mechanically similar to the 3500 EUI electronic unit injector. The injector is controlled electrically by the ECM and is actuated mechanically. The signal from the ECM controls the opening and closing of the solenoid valve. The solenoid valve controls the flow of high pressure fuel to the cylinder. This system enables the ECM to control fuel volume and timing. The 3400E injector has bar codes and numerical codes marked on the tappet. The numerical code must be entered into the ECM using ET. The purpose of this code is to ensure that all injectors are matched as perfectly as possible in performance, both in timing and fuel quantity. If an injector is replaced, moved to another position on the engine, or if two injectors are switched, then the injector codes must be reprogrammed.

¥ Programming injector codes

The injector codes are programmed into the ECM using ET and the Calibrate Sensor Screen. Failure to enter the codes into a new ECM may result in unequal timing and fuel delivery between cylinders.

WARNING The injector solenoids operate on 105 Volts direct current. Always remain clear of the injector area when the engine is running or electrical shock may occur. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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EUI INJECTOR TESTING METHODS INJECTOR SOLENOID TEST CYLINDER CUTOUT AUTOMATIC INJECTOR TEST

25 Three tests can be used to determine which cylinder or injector is malfunctioning: ¥ Injector testing

INJECTOR SOLENOID TEST This test is performed while the engine is stopped. The injector solenoids can be tested automatically with the service tool using the Injector Solenoid Test. This function individually tests each solenoid in sequence and indicates if a short or an open circuit is present. CYLINDER CUTOUT (Manual test) This test is performed while the engine is running at any speed. The 105 Volt pulse can be individually cut out to aid in troubleshooting misfire problems in the injector and the cylinder. AUTOMATIC INJECTOR TEST This test is performed with the service tool while the engine is running at any speed. The test makes a comparative evaluation of all injectors and numerically shows the results. The test enables an on-engine evaluation of the injectors. (This test cannot be performed using the ECAP.) When diagnosing a misfire problem, a satisfactory test of all injector solenoids without any diagnostic messages indicates that a mechanical problem in the cylinder probably exists. This problem could be caused by a seized injector, a damaged inlet or exhaust valve.


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EUI CONTROL LOGIC TIMING CONTROL ENGINE SPEED FUEL QUANTITY COOLANT TEMPERATURE

DEGREES BTDC

TIMING FUEL RPM

SELECT TIMING

DESIRED TIMING BTDC

CONVERT DESIRED TIMING

FUEL INJECTION TIMING WAVE FORM

COLD MODE

26 Fuel Injection Control System This diagram shows the timing control logic within the ECM. ¥ Fuel timing control ¥ Inputs to timing control

¥ Benefits of a "smart" timing control

Engine speed and fuel quantity (which relates to load) input signals are received by the timing control. The coolant temperature signal determines when the Cold Mode should be activated. These combined input signals determine the start of fuel injection. The timing control provides the optimum timing for all conditions. The benefits of a "smart" timing control are: - Reduced particulates and lower emissions - Improved fuel consumption while still maintaining performance - Extended engine life - Improved cold starting


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3406E ELECTRONIC GOVERNOR

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

SHUTDOWNS

ECM ELECTRONIC GOVERNOR 6 5 SIGNALS TO FUEL 4 INJECTORS 3 2 1

FUEL INJECTION CONTROL

SPEED/TIMING SIGNAL

FRC MAPS

ENGINE RPM

TORQUE MAPS

ENGINE CONTROL LOGIC

THROTTLE

TDC ENGINE RPM

ENGINE RPM TURBO OUTLET AND ATMOSPHERIC PRESSURE SENSORS

TIMING WHEEL SPEED/TIMING SENSORS

27 Four input signals are used to control fuel quantity: ¥ Fuel quantity control ¥ Inputs to fuel quantity control

1. Engine speed 2. Throttle position 3. Boost 4. Coolant temperature These signals are received by the electronic governor portion of the ECM. The governor then sends the desired fuel signal to the fuel injection and injection actuation controls. The fuel quantity control logic also receives signals from the fuel ratio and torque controls. Two variables determine fuel quantity and timing: - The start of injection determines engine timing.

¥ Start of injection determines timing


- The injection duration determines the quantity of fuel to be injected. 670 de 1842

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3406E (PASSIVE) SPEED/TIMING SENSORS HIGH SPEED (UPPER) SPEED/TIMING SENSOR

J44 OR BK

P44 1 2 J1 P1 12 18

CRANKING (LOWER) SPEED/TIMING SENSOR

- HIGH SPEED S/T SENSOR + HIGH SPEED S/T SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR J20 OR BK

P20 1 2

J26

ECM (3406E)

P26 723-PK 724-PU

2 1

4 39

- CRANKING S/T/+TDC SENSORS + CRANKING S/T/-TDC SENSORS

J2 P2 NOTE: P20/J26 POLARITY IS INTENTIONALLY REVERSED

TIMING CALIBRATION PROBE 1 2

2 1

1 2 TIMING CALIBRATION CABLE

28 ¥ Speed/timing sensors

¥ Four functions of the speed/timing sensor

Two Speed/Timing Sensors are installed in this 3406E: a high speed (upper) and a cranking speed (lower) sensor. The Speed/Timing Sensors serve four functions in the system: 1. Engine speed measurement 2. Engine timing measurement 3. TDC location and cylinder number identification 4. Reverse rotation protection

¥ Sensor installation

¥ Passive sensors require no power supply Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

The Speed/Timing Sensors, which are mounted on the rear of the front housing, are installed with a clearance between the sensor and the timing wheel. This clearance is not adjustable NOTE: These sensors are not the same as those typically used on other EUI systems. They are the passive type which do not require a power supply. Furthermore, the high speed and cranking sensors are not interchangeable and each sensor has a different part number. 671 de 1842

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TIMING WHEEL TDC TDC CYLINDER No. 1 REF

4

REF


EXTRA TOOTH 2 HIGH SPEED/TIMING SENSOR TDC

TIMING CALIBRATION RANGE ± 4°

1 REF

REF 6

TIMING WHEEL ROTATION

TDC

TDC 5

FIRING ORDER: 1 5 3 6 2 4 REF

REF

3 TDC

29 ¥ High speed sensor

¥ Cranking speed sensor


The high speed (upper) Speed/Timing Sensor measures engine speed for normal operations including governing and crankshaft position for timing purposes and cylinder identification. The cranking (lower) Speed/Timing Sensor is used during starting and allows continuous operation if the high speed sensor fails. A failure of the high speed sensor will cause the ECM to automatically switch to the cranking Speed/Timing Sensor. Also, the check engine lamp will turn ON.

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30 ¥ Timing wheel ¥ Timing marks (arrow)

¥ Tooth arrangement identifies TDC

¥ Sensor and tooth arrangements prevent reverse rotation


The Timing Wheel is a part of the drive gear for the camshaft. Timing marks (arrow) are used to locate the wheel and the camshaft in the correct position relative to the crankshaft which is pinned at TDC. This Timing Wheel is used in all 3406E engines with passive Speed/Timing sensors. As previously stated, the Timing Wheel has a total of 25 teeth. One tooth is positioned midway between the adjacent teeth. This configuration is used by the ECM to locate TDC on the No. 1 cylinder (and subsequent cylinders).

INSTRUCTOR NOTE: Reverse rotation protection is accomplished by using the sequence in which the signals from the two sensors are received by the ECM. The spacing between the two sensors on the wheel is 90 degrees. If the interval between the signals is 270 degrees, this information is interpreted by the ECM as reverse rotation. The injectors will be disabled.

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31 ¥ Speed/timing sensors

The Speed/Timing Sensors are positioned horizontally on the engine, but are positioned perpendicular to the timing wheel surface. In other words, they face the side of the the timing wheel, similarly to the 3408/3412E installation. However, the timing wheel is different as seen on the previous page.

¥ Sensors generate a PWM signal from timing wheel teeth

The teeth and sensors generate a signal which is converted by the ECM to a Pulse Width Modulated (PWM) output signal for the purpose of timing and a frequency modulated output signal for speed measurement.

INSTRUCTOR NOTE: A description of PWM signals is provided later in this presentation (Sensors and Systems).


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CRANKING TIMING GEAR TOOTH TABLE

CRANKING SPEED SENSOR

TABLE CRANKSHAFT CYLINDER ANGLE ENTRY REFERENCE NONE IDENTIFIED 30° A 30° B 30° C 30° D HIGH 30° E SPEED 30° F SENSOR 15° G 15° H 15° I

30°

A

30°

B

30°

C

30°

CRANKSHAFT DEGREES

30°

D

E

30°

F

15°

G

15°

H

15°

I


32 ¥ Cranking ¥ Timing wheel teeth and spacing

The Speed/Timing Sensors use the timing wheel with the teeth arranged as shown to determine: - Top Dead Center No. 1 (When found, the cylinders can be identified.) - Engine speed The sequence of signals shown in the second column (duty cycle) is analyzed by the ECM. At this point, no fuel will be injected until certain conditions have been met.


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AFTER PATTERN RECOGNITION TIMING GEAR TOOTH TABLE


TABLE CRANKSHAFT CYLINDER ANGLE ENTRY REFERENCE 30° A CYL NO 5 30° B 30° C 30° D CYL NO 1 30° E 30° F 15° G 15° H 15° I

FIRING ORDER 153624

HIGH SPEED SENSOR

CRANKSHAFT DEGREES

TIMING WHEEL ROTATION 30°

30°

A

B

CYL NO. 3 TDC

30°

C

30°

30°

D

CYL NO. 5 REFERENCE EDGE

E

CYL NO. 5 TDC

30°

F

15°

G

15°

H


15°

I

CYL NO. 1 TDC

33 ¥ After pattern recognition

During start-up, the Cranking Speed Sensor initially monitors the pulses created by the passing teeth and identifies the sequence as shown. After a complete rotation, the control can recognize the location of TDC from the pattern in the above illustration. During initial cranking, no fuel is injected until the following conditions are met:

¥ Initial firing sequence

The timing wheel has completed a full revolution. TDC for all cylinders is identified by the control. After the sensor has provided the necessary signals, the ECM is ready to start injection. NOTE: The reference points in the illustration are positions on the timing wheel where the control measures the point of injection and TDC.


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TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE CRANKSHAFT CYLINDER ANGLE ENTRY REFERENCE


30°

A

30° 30° 30° 30° 30° 30° 15° 15° 15°

A B C D E F G H I 30°

NORMAL OPERATION

CYL NO 5

CYL NO 1

HIGH SPEED SENSOR

TIMING WHEEL ROTATION 30° 30°

B

C

D

30°

E

62° BTDC (EEPROM)

CYL NO. 3 TDC


30°

F

15°

G

15°

H

15°

I

62° BTDC (EEPROM) DES TIMING

DES TIMING DELAY

CRANKSHAFT DEGREES

DELAY

NO. 5 INJECTION

ASSUMED TDC CYL NO. 5 TDC (CALIBRATED)


NO. 1 INJECTION

ASSUMED TDC CYL NO. 1 TDC (CALIBRATED)

34 ¥ Normal operation

¥ Signal pattern identifies TDC ¥ Conditions for injection

During normal operation, the ECM can determine timing from the sequence reference point for each cylinder. The reference point is stored by the ECM after calibration is performed. Injection timing is calibrated by connecting a TDC probe to the service access connector on the engine harness, and by activating the calibration sequence with the Caterpillar ET service tool. The ECM raises the engine speed to 1100 rpm (to optimize measurement accuracy), compares the actual No. 1 TDC location to the assumed cylinder No. 1 TDC location, and saves the offset in the EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).

NOTE: The calibration offset range is limited to ± 4 crankshaft degrees. If the range is exceeded, the offset is set to zero (no calibration) and a calibration diagnostic message is generated.


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INJECTION CURRENT WAVEFORM ONE CYCLE

CURRENT FLOW

PULL-IN PEAK CURRENT

HOLD-IN PEAK CURRENT

0

1

2

3

5

4

TIME (MILLISECONDS)

35 ¥ Unit injector current flow

This illustration shows how the current increases initially to pull in the injection coil and close the poppet valve. Then, by rapidly chopping (pulsing) the 105 Volts on and off, current flow is maintained. The end of injection occurs when the current supply is cut; therefore, fuel pressure drops rapidly in the injector.

INSTRUCTOR NOTE: This waveform may be demonstrated with a 131-4870 Scopemeter (or equivalent) and a current probe.


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FUEL SYSTEM LIMITS • • • • •

Maximum Horsepower Maximum Torque Fuel Ratio Cold Mode Limit Cranking Fuel Limit

36 System Controls Just as mechanically controlled engines had mechanical limits to determine maximum fuel delivery during full load, full torque and acceleration, the EUI system also has electronic limits to protect the engine. These limits are: - Maximum Horsepower ¥ Fuel system limits

- Torque Limit (determines torque rise characteristics) - Fuel Ratio Control (limits fuel until sufficient boost is available) - Cold Mode Limit (limits fuel, controls white smoke when cold) - Cranking Limit (limits fuel during cranking) An acceleration delay during start-up holds the engine at LOW IDLE for two seconds or until oil pressure reaches 140 kPa (20 psi).


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FUEL SYSTEM COLD MODES • Speed Control • Fuel Limiting • Injection Timing • Ether Injection

37 ¥ Cold modes

The EUI fuel system is designed to modify the operational characteristics of the engine during cold operation. This modification is done to protect the environment, the engine and to improve the operational characteristics of the engine.

¥ Fuel system derates

As the system limits fuel for every condition, derates are also built into the system for protection. These derates are individually covered later in the presentation, but are summarized here: - Automatic Altitude Compensation (Altitude derate) - Automatic Filter Compensation, derates for air filter restriction, (not installed on Articulated Trucks) - Engine Warning Derate, derates for low oil pressure and high coolant temperature, (not installed on Articulated Trucks)


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STMG 712 11/99 ¥ Power correction

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If a loss of boost sensor output occurs, the ECM assumes zero boost pressure. Although not strictly a derate, power is reduced by approximately 50 to 60%. - Fuel Temperature Compensation (Compensates up to 5% for power loss caused by hot fuel)

NOTE: Fuel Temperature Compensation is not designed to correct for excessive fuel overheating which could be caused by a variety of reasons such as low fuel level combined with high ambient temperature. INSTRUCTOR NOTE: Discuss how these Cold Mode variations can change the engine characteristics, particularly during diagnostic operations. For example: - Engine speed may be raised in Cold Mode. - Engine power may be limited in Cold Mode. - Engine fuel may be limited during cranking in Cold Mode.


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3406E SPEED/TIMING SENSOR CALIBRATION CIRCUIT HIGH SPEED (UPPER) SPEED/TIMING SENSOR

J44 OR BK

P44 1 2

P1 J1 12 18

ECM (3406E)

TIMING CALIBRATION CABLE

TIMING CALIBRATION PROBE

P26 723-PK 724-PU

2 1

1 2

TIMING CALIBRATION CONNECTOR CRANKING (LOWER) SPEED/TIMING SENSOR

J20 OR BK

P20 1 2

- HIGH SPEED S/T SENSOR + HIGH SPEED S/T SENSOR

4 39

- CRANKING S/T/+TDC SENSORS + CRANKING S/T/-TDC SENSORS

P2 J2

J26 2 1

NOTE: P20/J26 POLARITY IS INTENTIONALLY REVERSED

38 SYSTEM CALIBRATIONS Speed/Timing Sensor Calibration

¥ Timing calibration sensor installation

The Timing Calibration Probe (magnetic pickup) must be installed in the cylinder block for calibration. The Timing Calibration Probe Cable is used to connect the probe to the Timing Calibration Connector. One end of the cable is connected to the Timing Calibration Probe. The other end of the cable is connected to the P26 connector. The connector is located above the ECM. During calibration, the Timing Calibration Probe replaces the Cranking Sensor in the circuit. Because the Cranking Sensor is disconnected during calibration, only the upper (high speed) sensor is calibrated. Therefore, both sensors must share the calibration data when the Cranking Sensor is reconnected.


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NOTE: For calibration, only the designated Timing Calibration Connector (P26) just above the ECM can be used, not the Speed/Timing Sensor Connector (P20) located at the front of the engine. As shown in the diagram, using the incorrect connector will cause the wrong polarity and the wrong timing calibration value to be recorded in the ECM. A timing error of approximately 4 degrees will result if the wrong connector is used.


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TIMING CALIBRATION PROBE INSTALLATION

CRANKSHAFT COUNTERWEIGHT

TDC SLOT MACHINED FACE

DIRECTION OF ROTATION

ENGINE BLOCK (SHOWN FROM REAR)

TIMING CALIBRATION PROBE AIR GAP

39 ¥ Timing calibration probe installation and adjustment

¥ Avoid damage to probe

¥ Set probe clearance

This view of the Timing Calibration Probe (magnetic pickup) shows how the air gap (clearance) is established between the probe and the face of the crankshaft counterweight. After top dead center (TDC) is located, rotate the engine clockwise approximately 60 degrees to prevent engaging the probe in the slot. The timing probe will be destroyed if the engine is rotated with the probe in the slot. (The crankshaft is positioned at TDC initially to locate the machined face on the counterweight.) Insert the Timing Calibration Probe into the block until it touches the face of the crankshaft counterweight. Then, retract the probe 1 mm (.04 in.) to provide a running clearance. A 2D6392 O-ring positioned on the probe can be used to measure the clearance. If the probe clearance is not set correctly, erratic performance or failure of the timing calibration sequence can occur or the probe may be destroyed.


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STMG 712 11/99 ¥ Timing calibration engine speed automatically set

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Using ET, Timing Calibration is selected and the desired engine speed is automatically set to 1100 rpm. (This speed varies between engines and is only specific to the 3406E.) This step is performed to prevent instability and ensures that no backlash is present in the timing gears during the calibration process. Remove the calibration equipment, install the plug and connect all harnesses. After the completing the procedure, the engine should be retested to verify the correct operation. Active and logged fault screens must also be checked.

NOTE: The 3406E engine in the D350/D400E Series II Articulated Trucks has limited access in the flywheel housing for the 9S9082 Turning Tool. Therefore, the cab must be raised to gain access to the timing pin and engine turning tool openings. (The TDC timing bolt is also the turning tool upper access panel attachment bolt.)


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TIMING CALIBRATION TIMING WHEEL

REFERENCE EDGE TO TDC DISTANCE REFERENCE EDGE

ASSUMED CYL. NO. 1 TDC

-4°

+4° ±4°

TIMING CALIBRATION SENSOR SIGNAL

ACTUAL CYL. NO. 1 TDC

TIMING REFERENCE OFFSET (MAXIMUM RANGE ± 4 DEGREES)

25 ENGINE DEGREES

40 ¥ Timing calibration ¥ Nulls small crankshaft to timing gear tolerances

The Speed/Timing Sensors use the timing wheel for a timing reference. Timing calibration improves fuel injection accuracy by correcting for any slight tolerances between the crankshaft, timing gears, timing wheel and Speed/Timing Sensor installations. During calibration, the offset is logged in the control module EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). The calibration offset range is limited to ± 4 crankshaft degrees. If the timing is out of range, calibration is aborted. The previous value will be retained and a diagnostic message will be logged. Timing calibration is normally performed after the following procedures: 1. ECM replacement 2. High Speed/Timing Sensor replacement 3. Timing Wheel replacement


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41 3406E Injector Calibration The 3406E electronic unit injectors require calibration after installation or after an ECM replacement. To access EUI Injector Calibration, use the following pull down menu sequence: Service / Calibrations / Injector Codes Calibration ¥ Injector calibration balances fuel flow between cylinders

The purpose of Injector Calibration is to enable a more precise fuel flow balance between cylinders. The injectors are flow checked and calibrated at the factory. Any minute fuel flow deviations are represented by a code stamped on the top of the injector. These codes are programmed into the ECM with the injector calibration function. If for any reason injectors are changed or interchanged, calibration must be performed for the affected injectors to avoid a power imbalance between the cylinders. INSTRUCTOR NOTE: A full description of this process is included with the ET Self-Study Course. This course is included with the current ET software CD ROM.


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42 Pressure Sensor Calibration ¥ Two methods to calibrate pressure sensors

Two methods can be used to perform pressure sensor calibration: the key switch and the ET methods. Using the same calibration pulldown menu previously used, select the following pull down menu sequence: Service / Calibrations / Pressure Sensor Calibration The engine must not be running during Pressure Sensor calibration. The atmospheric pressure sensor is used as the baseline to adjust the other sensors. Other sensors with readings which do not agree with the atmospheric sensor's output readings will be adjusted (within limits) to agree with the atmospheric sensor. Select Start or A to begin the sensor calibration.

¥ ET pressure sensor calibration

A diagnostic routine is built into the program which will identify a calibration problem. It could be that a sensor is out of the normal output range for calibration. For example, the reason for calibration may be that oil pressure reads +27.6 kPa (+4 psi) with the engine stopped. This condition means that the oil pressure sensor absolute pressure reading is 130.9 kPa (19 psia) whereas the pressure at sea level is 119 kPa (14.7 psia). As long as the error is within the calibration range, it will be corrected. If not, a repair is necessary.


Once again, this process is more fully covered in the ET course. 688 de 1842

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INSTRUCTOR NOTE: This material will be reinforced if the following ET tasks are demonstrated. Review the material with questions following the tasks. The demonstration can be performed on an engine, machine or a Training Aid with a laptop computer. The suggested topics are: Basic ET review (if required) Status screens with throttle switch status, desired engine speed, fuel position etc. Active diagnostic codes Logged diagnostic codes Events screen Configuration screen Timing, injector and pressure sensor calibrations Injector solenoid test Cylinder cutout Automatic injector test This subject matter is covered in the ET training material which is included with the current ET Dealer Additions CD ROM.


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FUEL SUPPLY SYSTEM

43

FUEL SUPPLY SYSTEM Introduction This portion of the presentation describes the operation of the EUI Fuel Supply System as used on the 3406E engines in machine applications. This description includes all components that transmit the fuel from the tank and the primary filter to the injectors and return to the tank.


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FUEL GALLERY EUI EJECTORS PRIMING PUMP

ECM

PRESSURE REGULATOR




44 System Fuel Flow ¥ Tracing the flow through the fuel supply system

Fuel is drawn from the tank through the primary filter by a gear-type transfer pump. The fuel then flows through the secondary fuel filter. The fuel is then directed through the Electronic Control Module (ECM) housing fuel gallery for cooling purposes. Next, the fuel enters the low pressure supply gallery located in the cylinder head. Any excess fuel not injected leaves the cylinder head. The flow then passes through the pressure regulating valve, which limits pressure to 415 kPa (60 psi). Minimum pressure is 310 kPa (45 psi). From the pressure regulating valve, the excess flow returns to the tank. The ratio of fuel between combustion and fuel returned to the tank is approximately 1:3 (i.e. four times the volume required for combustion is supplied to the system for combustion and injector cooling purposes). A fuel temperature sensor is installed in the filter base (shown above) to compensate for power losses caused by varying fuel temperatures.


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45

¥ Primary fuel filter and water separator (arrow)

Fuel is drawn from the tank through the Primary Filter (arrow). The Primary Fuel Filter contains a water separator which is a vital part of the fuel system.

¥ Water contamination reduces injector life

Any high pressure fuel system will deteriorate rapidly if water is allowed to circulate through the system. Water can cause early wear out or seizure of the injectors due to a lack of lubricity and corrosion. The normal expected fuel system life will not be achieved if contaminated fuel is used. Use clean fuel and keep it clean. The Primary Filter has a rating of 30 microns.


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2 1

46

1. Transfer pump 2. Secondary filter ¥ Bypass valve

The fuel flows from the Primary Filter, to the Transfer Pump (1) to the Secondary Filter (2) partly hidden from view. The fuel transfer pump contains a bypass valve to protect the fuel system components from excessive pressure. The bypass valve setting is higher than the setting of the fuel pressure regulator (next view). The fuel transfer pump is driven by the front gear train.


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47

¥ Secondary fuel filter

Fuel flows from the Transfer Pump to the Secondary Fuel Filter shown here. Return fuel from the injectors flows through the Fuel Pressure Regulator in the Fuel Filter Base before returning to the fuel tank.

¥ Fuel pressure regulator

Fuel system pressure is controlled by the Fuel Pressure Regulator mounted in the Fuel Filter Base. This valve is set at 415 to 450 kPa (60 to 65 psi). The Fuel Pressure Regulator is positioned downstream of the injectors. Fuel which passes through the valve is returned to the fuel tank. Fuel pressure can be checked at the Fuel Pressure Regulator Valve by removing a plug and connecting a gauge. The Secondary Filter has a rating of 2 microns. It is vital to the life of the injectors that the correct filter with the correct micron rating is used.

¥ Remote mounted secondary filter


NOTE: The Fuel Filter Base is remotely mounted (off the engine) on the D350E and D400E machines for improved accessibility.

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¥ ECM (arrow)

Fuel flows from the Secondary Filter to the ECM (arrow) and then to the front of the cylinder head and to the fuel injectors. As in most applications, the ECM Fuel is cooled by fuel. This feature prevents excessive heat coming from the injectors drivers from causing damage.


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49

¥ Cylinder head fuel supply passage

This view shows injectors, injector sleeves and the fuel supply passage. A larger volume of fuel passes through the injector than is required for injection and combustion. This extra flow is used to cool the injector which is normally surrounded by hot coolant. From the rear of the cylinder head, fuel flows to the return side of the secondary filter base, which contains the Fuel Pressure Regulator. From the Fuel Pressure Regulator, fuel returns to the tank.


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FUEL GALLERY


ECM

PRESSURE REGULATOR




50

¥ Chapter review

INSTRUCTOR NOTE: To reinforce this presentation, the following tasks may be demonstrated on an engine using the Service Manual procedures: Review the component functions using this slide. Remove and install a unit injector. Perform the necessary injector height adjustments. Calibrate the injectors. Prime the fuel system. Using ET, perform Injector Solenoid and Cylinder Cutout Tests. Check for active and logged faults.


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3406E EUI SYSTEM POWER SUPPLIES • ECM: 24 VOLTS • INJECTORS: 105 VOLTS • ANALOG SENSORS: 5 VOLTS • DIGITAL SENSORS: 8 VOLTS

51

SYSTEM POWER SUPPLIES Introduction ¥ Four system power supplies

The EUI system has four power supplies with various voltages as shown. EXTERNAL POWER SUPPLY ECM power supply

24 Volts

INTERNAL POWER SUPPLIES Injector power supply

105 Volts

Analog Sensor power supply

5 Volts

Digital Sensor power supply

8 Volts

The power supplies are described in detail in the following section.

NOTE: This engine has no Speed/Timing Sensor power supply.


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3406E SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) ECM POWER SUPPLY COMPONENTS DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

MACHINE CONNECTOR


1 2

LOW/MED/HIGH

3

MAIN POWER RELAY

KEY SWITCH

MAIN POWER

4 1 2

MED

3

THROTTLE SENSOR

THROTTLE PEDAL

HIGH

4



+ BATTERY

RELAY

ETHER START VALVE

CAT MONITORING SYSTEM CYLINDER 10 5 24 V

R

0

15

AUT

ENGINE

P

20 25 X100

MPH km/h

30

44


52 ECM Power Supply ¥ 24 Volt power supply

¥ Power supply components

The power supply to the ECM and the system is provided by the 24 Volt machine battery. The principle components in this circuit are: - Battery - Key Start Switch - Main Power Relay - 15 Amp Breaker - Ground Bolt - ECM Connector (P1/JI) - Machine Interface Connector (J3/P3) If the supply voltage exceeds 32.5 Volts or is less than 9.0 Volts, a diagnostic code is logged. (See the Troubleshooting Guide for complete details on voltage event logging.)


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ECM POWER SUPPLY CIRCUIT

BATTERY

DISCONNECT SWITCH

ENGINE BLOCK GROUND BOLT

(-) 24 VOLTS DC (+)

ECM (3406E)

P1 J1

15 A CIRCUIT BREAKER

1

229-BK-14 150-OR-14

05 06

(-) BATTERY (+) BATTERY

2

102-RD-16

04

UNSWITCHED PWR

P3 J3 10 AMP R C OFF S ON B ST KEY SWITCH

53 ¥ ECM power supply circuit

This schematic shows the principle components for a typical power supply circuit. Battery voltage is normally connected to the ECM. However, an input from the key start switch turns the ECM on. The machine wiring harness can be bypassed for troubleshooting purposes. These steps are described in the Troubleshooting Procedure. The supply Voltage may be checked using the ET Status Screen display.


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ECM CONNECTORS 40 PINS, WIRE SIDE P2 1

2

3

P1 4

5

6

1

2

3

4

5

6

7

12

7

12

13

18

13

18

19

22

19

22

23

28

23

28

29

34

29

34

35

36

37

38

39

40

35

36

37

38

39

40

MACHINE INTERFACE CONNECTOR 40 PINS, WIRE SIDE P3 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

15

16

20

21

25

26

30

31

32

33

34

36

35

37

38

39

40

54 Vital parts of all the power supplies (and sensor circuits) are the 40 pin connectors. ¥ P1/P2 40 pin ECM connectors

This illustration shows the two ECM 40 pin connectors, P1 and P2, looking from the harness side. The pins highlighted in the P1 connector are for the ECM power supply circuit.

¥ J3 40 pin connector

The slide also shows the P3 Machine Interface Connector. This 40 pin connector transmits the power supply from the machine wiring to the engine wiring harnesses. The Troubleshooting Guide identifies the relevant pins for each circuit in this manner. The P3 connector is identified in the same way and is a part of the system power supply.


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INJECTOR WIRING SCHEMATIC J91 P91 12 10 8 6 5 4 3 2 1 11 9 7

L983-WH L984-OR L985-YL A706-GY A705-BU A704-GN A703-BR A702-PU A701-GY

P2 J2 5 17 27 34 28 22 18 12 6

ECM (3406E) INJECTOR RETURN 1 & 2 INJECTOR RETURN 3 & 4 INJECTOR RETURN 5 & 6 INJECTOR 6 POWER INJECTOR 5 POWER INJECTOR 4 POWER INJECTOR 3 POWER INJECTOR 2 POWER INJECTOR 1 POWER

55 Injector Power Supplies The injectors are supplied with power from the ECM at 105 Volts. For this reason, precautions must be observed when performing maintenance around the valve covers. If an open or a short occurs in the injector circuit, the ECM will disable that injector. The ECM will periodically try to actuate that injector to determine if the fault is still present and will disconnect or reconnect the injector as appropriate.

NOTE: If an injector is replaced, it must be calibrated. Also if an ECM is replaced and injector calibration is not performed, a fault message will be generated.


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J21 P21


+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

A B C



P22 J22 A B C

TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR


P23 J23 A B C

TURBO INLET PRESSURE SENSOR (IF INSTALLED)


A B C

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR


P27 J27 A B C

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR


P88 J88 A B C


P43 J43 A B C

P2 J2 36 30

ANALOG SENSOR POWER SUPPLY

P25 J25

FUEL TEMPERATURE SENSOR

ECM (3406E EUI) +V ANALOG SUPPLY - ANALOG RETURN

5 ± 0.2 VOLTS

56 Analog Sensor Power Supply The Analog Sensor Power Supply provides power to all the analog sensors (pressure and temperature sensors). ¥ Analog power supply

The ECM supplies 5.0 ± 0.2 Volts DC (Analog Supply) through the J2/P2 connector to each sensor. A power supply failure will cause all analog sensors to fail. This failure could be caused by a short in a sensor or an open circuit in the common lines close to the P2 J2 connector. The Analog Sensor power supply is protected against short circuits. A short in a sensor or a wiring harness will not cause damage to the ECM.

¥ Analog return


NOTE: When checking the analog power supply voltage, always use the analog return for the measurement and not the frame ground. A difference can occur between the measurements of analog power supply and system voltage. The analog power supply is held to close tolerances. 703 de 1842

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DIGITAL SENSOR POWER SUPPLY 8 ± 0.5 VOLTS THROTTLE POSITION SENSOR +V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

J35 P35

P1 J1

A B C

29 35

ECM (3406E EUI) + V DIGITAL SUPPLY - V DIGITAL RETURN

57 Digital Sensor Power Supply ¥ Digital power supply

The ECM supplies power at 8 ± 0.5 Volts through the J1/P1 connector to the Throttle Position Sensor circuit. Like the Analog power supply, this circuit is protected against short circuits, which means that a short in the sensor will not cause damage to the ECM. Some other 3406E applications may use this power supply to power, for example, fan speed or exhaust temperature sensors.

¥ Digital power supply voltage check

NOTE: It is necessary when checking this system power supply Voltage to use the digital return for the measurement and not the frame ground. A difference between these values can occur if an incorrect ground is used.

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INSTRUCTOR NOTE: The following exercise will reinforce the material introduced in the preceding slides and will allow questions to be answered. During this exercise, a demonstration on an engine or a Training Aid should be performed showing: Open circuit in the ECM power supply Opens and shorts in the Analog and Digital power supplies Status screen pressure and temperature readings with a fault in the sensor power supply


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ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS

58

ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS Introduction This section of the presentation covers the electronic sensors and related circuits in the 3406E EUI fuel system. Most of the diagrams used in this section are based on the D400E.


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Speed/Timing Sensors Two passive Speed/Timing Sensors are installed: a high speed and a cranking (low speed) sensor. The Speed/Timing Sensors serve four basic functions in the system: ¥ Four functions of the speed/timing sensor

- Engine speed detection - Engine timing detection - TDC and cylinder number identification - Reverse rotation protection The Speed/Timing Sensors are mounted on the rear of the front housing below the timing gear wheel, and must be installed in accordance with the Service Manual procedures. This type of sensor (passive), unlike other Speed/Timing Sensors, has an air gap. The sensor is not in direct contact with the timing wheel and runs with a specified clearance.

¥ No power supply required for passive speed/timing sensors


Additionally, these sensors do not require a power supply.

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SPEED/TIMING SENSORS 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS


J2

ECM J1




GROUND BOLT MACHINE INTERFACE CONNECTOR

60 ¥ Speed/timing sensor failure modes

If a high speed sensor failure occurs, the cranking speed sensor will automatically provide the back-up. A momentary change of engine sound will be noticed as the changeover occurs. If the fault in the high speed sensor is corrected, the ECM will continue to use the cranking speed sensor until the engine is shut down and restarted. A subsequent Speed/Timing Sensor failure will cause an engine shutdown. The sensor may be functionally checked by cranking the engine and observing the service tool status screen for engine rpm. A failure of either sensor will be indicated by the active fault screen on the service tool. An intermittent failure will be shown in the logged fault screen. Refer to the Service Manual for the correct installation procedure.


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ANALOG SENSORS Coolant temperature Atmospheric pressure Turbocharger outlet pressure Lubrication oil pressure Fuel temperature Inlet air temperature

61

Analog Sensors and Circuits The following analog sensors and circuits may be used in various applications: - Coolant Temperature Sensor - Atmospheric Pressure Sensor - Turbocharger Inlet Pressure Sensor - Turbocharger Outlet (Boost) Sensor - Lubrication Oil Pressure Sensor - Fuel Temperature Sensor - Inlet Air Temperature Sensor

NOTE: The Turbocharger Inlet Pressure Sensor is not used in the D350E/D400E Series II Articulated Trucks.


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COOLANT TEMPERATURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS


J2

ECM J1




GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR MACHINE INTERFACE CONNECTOR

62 ¥ Coolant temperature sensor

The Coolant Temperature Sensor supplies the temperature signal for the following functions: - Caterpillar Monitoring System - Demand Control Fan (if equipped) - ET or ECAP coolant temperature display - High coolant temperature event logged above 107¡C (225¡F) - Engine Warning Derate when 107¡C (225¡F) is exceeded or low oil pressure occurs (if equipped) - Temperature sensor for ether aid operation

NOTE: All the analog sensors share the common analog power supply of 5.0 ± 0.2 Volts. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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FUEL TEMPERATURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS


J2

ECM J1




GROUND BOLT



63 ¥ Fuel temperature sensor ¥ Enables fuel temperature compensation


The ECM uses fuel temperature measurement to make corrections to the fuel rate to maintain power regardless of fuel temperature (within certain parameters). This feature is called "Fuel Temperature Compensation." The sensor output should be between 0.4 and 4.6 Volts.

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INLET AIR TEMPERATURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS


J2

ECM J1




GROUND BOLT



INLET AIR TEMPERATURE SENSOR

64 ¥ Inlet air temperature sensor

The Inlet Air Temperature Sensor is used by the ECM to prevent excessive inlet temperatures from damaging the engine. High inlet air temperature leads to high exhaust temperatures which can cause damage to exhaust components (such as turbochargers and exhaust valves).


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ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS


J2

ECM J1




GROUND BOLT



INLET AIR TEMPERATURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

65 ¥ Atmospheric pressure sensor ¥ Used to calculate gauge pressure ¥ Two methods used to calibrate sensors

¥ Four main functions

All pressure sensors in the system measure absolute pressure and, therefore, require the atmospheric sensor to calculate gauge pressure. The sensors are used both individually (absolute pressure) in the case of atmospheric pressure, and as a pair to calculate oil and boost pressures (gauge pressures). All the pressure sensor outputs are matched to the Atmospheric Pressure Sensor output during calibration. Calibration can be accomplished using the ET service tool or by turning on the key start switch without starting the engine for five seconds to automatically calibrate the sensors. The Atmospheric Pressure Sensor performs four main functions: 1. Automatic Altitude Compensation (maximum derate 24%) 2. Automatic Filter Compensation (maximum derate 20%) if equipped 3. Part of pressure calculation for gauge pressure readings 4. Reference sensor for pressure sensor calibration


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ENGINE POWER DERATING MAP 100%

7,500

98%

8,210

96%

8,920

94%

9,630

92%

10,340

90%

11,050

88%

11,760

86%

12,470

84%

13,180

82%

13,890

80%

14,600

78%

15,310

76%

16,020

74%

16,730

72%

17,440

ALTITUDE IN FEET

PERCENT OF FULL LOAD POWER

ACCORDING TO ATMOSPHERIC PRESSURE

77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53

ATMOSPHERIC PRESSURE IN kPa

66 ¥ Automatic altitude compensation

Atmospheric pressure measurement by the sensor provides an altitude reference for the purpose of Automatic Altitude Compensation. The graph shown here describes how derating on a typical 3406E starts at 7500 ft. and continues linearly to a maximum of 17000 ft. Other 3406E engines may start as low as 4000 ft. depending on the application.

¥ System continually adjusts to optimum power setting

The advantage of the EUI system is that the engine always operates at the correct derating setting at all altitudes. The system continually adjusts to the optimum setting regardless of altitude, so the engine will not exhibit a lack of power or have smoke problems during climbs or descents to different altitudes. NOTE: The EUI system has an advantage over a mechanical fuel system which is derated in "altitude blocks" (i.e. 7500 ft., 10000 ft., 12500 ft.). EUI derating is continuous and automatic. Therefore, a machine operating in the lower half of the block is not penalized with low power. Conversely, a machine operating in the upper half of the block will not overfuel with the EUI system.


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OIL PRESSURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS J2

ENGINE RETARDER SOLENOIDS

ECM J1




GROUND BOLT



INLET AIR TEMPERATURE SENSOR OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

67 ¥ Oil pressure

Two pressure sensors are used for the measurement of oil (gauge) pressure: - Oil Pressure Sensor - Atmospheric Pressure Sensor PRESSURE CALCULATIONS

¥ Calculations are used to determine gauge pressure

MEASUREMENT Oil pressure

MEASURED BY

RESULT

[oil press (A) - atmospheric (A)] = oil pressure (GP)

These measurements are used to determine oil pressure for the ET service tool, Caterpillar Monitoring System and to alert the operator that an abnormal condition exists. The sensor operating range is 0 to 690 kPa (0 to 100 psi) (A). NOTE: (A) = absolute pressure (GP) = gauge pressure Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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49.3

320

46.4

300

43.5

280

40.6

260

37.7

240

34.8

220

31.9

200

29

180

26.1

160

23.2

140

20.3

120

17.4

100

14.5

80

11.6

OIL PRESSURE IN PSI

OIL PRESSURE IN kPa

OIL PRESSURE MAP 340

8.7

60 600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

ENGINE RPM kPa x 0.145 = PSI

68 ¥ Oil pressure map ¥ Determines correct pressure for all rpm

Engine oil pressure varies with engine speed. As long as oil pressure increases above the upper line after the engine has been started and is running at low idle, the ECM reads adequate oil pressure. No faults are indicated and no logged event is generated. If the engine oil pressure decreases below the lower line, the following occurs:

¥ Low oil pressure indications

- An event is generated and logged in the permanent ECM memory. - A Category 3 Warning (alert indicator, action lamp and alarm) is generated on the Caterpillar Monitoring System (if so equipped). - The engine is derated (if so equipped) to alert the operator. The two lines are sufficiently separated to prevent multiple alarms and events or a flickering lamp. This pressure separation is referred to as "hysteresis."


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TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS


J2

ECM J1




GROUND BOLT



INLET AIR TEMPERATURE SENSOR OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR

69 ¥ Turbo outlet pressure sensor ¥ Boost pressure calculation

The Turbocharger Outlet Pressure Sensor measures absolute pressure downstream of the aftercooler. Boost (gauge) pressure can be read with the service tools. This measurement is a calculation using the Atmospheric Pressure and the Turbocharger Outlet Pressure Sensors. A failure of this sensor can cause the ECM to reduce power by as much as 60% when the ECM defaults to a zero boost condition.

¥ Air/fuel ratio control

The primary function of the sensor is to enable the Air/Fuel Ratio Control which reduces smoke, emissions and maintains engine response during acceleration. The system utilizes boost pressure, atmospheric pressure and engine speed to control the air/fuel ratio. Engine fuel delivery is limited according to a map of gauge turbo outlet (boost) pressure and engine speed. The Air/Fuel Ratio Control setting is not adjustable in 3406E machine applications. INSTRUCTOR NOTE: The pressure calculations and purposes of these calculations for all sensors are tabulated on the next page.


➥

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PRESSURE CALCULATIONS

MEASUREMENT

¥ Calculations determine gauge pressure

MEASURED BY

RESULT

1. Atmospheric pressure

atmospheric sensor

= ambient press (absolute)

2. Air filter differential

Atmospheric - turbo inlet

= filter ∆ pressure

3.

turbo outlet - atmospheric

= boost (gauge press)

4. 5.

Boost Manifold press. absolute Oil pressure

turbo outlet sensor

= boost (absolute press)

oil press - atmospheric

= oil press (gauge press)

These measurements are used to determine: 1. Automatic Altitude Compensation 2. Automatic Air Filter Compensation and Restriction Indication (if so equipped) 3. ET Boost Measurement 4. Caterpillar Monitoring System Oil Pressure Indication (Lubrication) 5. Altitude

NOTE: ∆ pressure = differential pressure


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DIGITAL SENSORS AND CIRCUITS • Throttle Position Sensor

70

Digital Sensors and Circuits The following digital sensors and circuits are used in the 3406E fuel system: - Throttle Position Sensor - Speed/Timing Sensors (covered separately)


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ENGINE SPEED CONTROL SYSTEM COMPONENTS GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

MACHINE INTERFACE CONNECTOR 24 V

UNSWITCHED POWER ENGINE RETARDER SELECTOR SWITCH 15 AMP BREAKER

1 2

LOW/MED/HIGH

3

MAIN POWER RELAY

KEY SWITCH

MAIN POWER

4 1 2

THROTTLE SENSOR

3

THROTTLE PEDAL

4



+ BATTERY

RELAY

ETHER START VALVE

CAT MONITORING SYSTEM CYLINDER ENGINE 15 10

24 V

AUT

20

5

R

0

P

25 X100 MPH km/h

30

44


71 ¥ Throttle position sensor

The Throttle Position Sensor provides engine speed control for the operator. At engine start-up, the engine rpm is set to LOW IDLE for two seconds to allow an increase of oil pressure before the engine is accelerated.

¥ 8-Volt digital sensor power supply ¥ Throttle functional check

The Throttle Position Sensor receives 8 Volts from the Digital Sensor Power Supply at the ECM. A functional check of the throttle control system can be performed by connecting ET and monitoring the throttle position on the status screen as the throttle is moved slowly in both directions. The status screen will show between 0 and 100% of throttle position. (This reading should not be confused with the duty cycle percentage.) Also a check of the Active Faults screen will verify the status of the circuit. A failure of this circuit will allow the engine to run at LOW IDLE only.


NOTE: This system eliminates all mechanical linkage between the operator's engine speed controls and the governor (ECM). 720 de 1842

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PULSE WIDTH MODULATED SIGNALS 10% ON DUTY = 10% CYCLE OFF 50% ON DUTY = 50% CYCLE OFF 1 CYCLE 90% ON DUTY = 90% CYCLE OFF DUTY CYCLE = PERCENT OF TIME ON VS PERCENT OF TIME OFF

72 ¥ Throttle position sensor signal

A Pulse Width Modulated (PWM) signal output is sent from the Throttle Position Sensor to the ECM. A PWM signal eliminates the possibility of an erroneous throttle signal due to a short causing a possible "run-away."

¥ Control defaults to low idle

If a signal problem occurs, the control defaults to a desired engine speed of low idle. If the ECM detects an out-of-normal range signal, the ECM ignores the Throttle Position Sensor signal and defaults to LOW IDLE. The sensor output is a constant frequency Pulse Width Modulated (PWM) signal to the ECM. For example, the D400E Articulated Dump Truck sensor produces a duty cycle of 10 to 22% at the low idle position and 75 to 90% at the high idle position. The duty cycle can be read by the ECAP Service Tool and some digital multimeters. The percent of duty cycle is translated into a throttle position of 0 to 100% by the ECM, which can be read on the ET status screen. Other applications differ in PWM values for low and high idle. These values can be seen in the Troubleshooting Guide for the appropriate application.


NOTE: Percentage of duty cycle and throttle position percentage are different and should not be confused. 721 de 1842

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GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH CIRCUIT

ECM (3406E EUI)

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH 1

P1 J1 2 8 29

2 3

GND LVL SHUTDOWN (NO) GND LVL SHUTDOWN (NC) DIGITAL RETURN

73 Engine Shutdown Systems ¥ Ground level shutdown switch

The switch signals the ECM to cut electrical power to the injectors, but maintains power to the ECM. This feature also enables the engine to be cranked without starting for maintenance purposes. The Ground Level Shutdown Switch is connected to the ECM through the machine and engine wiring harnesses. No other circuits may be connected to this system. The User Defined Shutdown may be used in conjunction with other circuits.

¥ Turn key switch off before restarting

The circuit works by grounding either of two wires. By reversing the status of these wires, the engine will either run or be shut down. If the switch is operated, it is necessary to turn the key start switch off for at least five seconds before attempting to restart. Otherwise, the engine will crank but not start. This feature is installed on D350E/D400E; however, not all machines have this feature.


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USER DEFINED SHUTDOWN CIRCUIT

ECM (3406E EUI)

USER SHUTDOWN DEVICE

J3

P2 J2

12

1

USER SHUTDOWN

74 ¥ User defined shutdown input

The User Defined Shutdown feature (if installed) may be used to connect another device to the system to shut down the engine (such as a customer installed fire suppression system). When the shutdown input is grounded for one second, the engine will stop running. The input must be pulled down below 0.5 Volts before the ECM will recognize the shutdown signal. Operation of the User Defined Shutdown is logged as an event and can be shown on the ET status screen.

¥ Safety feature

When installed on a D400E Articulated Dump Truck, this feature is programmed to function only during the following conditions for safety reasons: - Parking brake is ENGAGED - Transmission is in NEUTRAL - Machine ground speed is at zero Other machines may not have this feature installed.


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ECM (3406E)

ETHER INJECTION SYSTEM P2 J2

ETHER SWITCH

J3

P3

9 38 21

998-BR 720-GY 710-BR

+

+24V

P1 J1 29 25 40

DIGITAL RETURN ETHER SWITCH ETHER ON

P37 J37 1 2

FROM CYLINDER

RELAY ETHER START VALVE

TO ENGINE

75 Ether Injection System The ECM controls the use of ether for cold starting. The ECM uses inputs from the Speed/Timing and Coolant Temperature Sensors to determine the need for ether.

¥ Ether injection parameters

The ECM cycles the ether for three seconds on and three seconds off. Actual flow is determined by engine speed and temperature. Automatic ether injection is injected when the coolant temperature is below 0¡C (32¡F) and engine speed is below 500 rpm. A Manual Mode allows ether injection when the coolant temperature is below 10¡C (50¡F) and engine speed is below 1200 rpm. In the Manual Mode, a precise quantity of ether is injected. The ether injection status can be read on the ET status screen.


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CAT DATA LINK

SERVICE TOOL CONNECTOR ADEM II ELECTRONIC CONTROL MODULE (ECM)

LAPTOP COMPUTER CONTROL

SERVICE TOOL

CAT ELECTRONIC TECHNICIAN 7X1701 COMMUNICATION ADAPTER

15 10

TRANSMISSION ELECTRONIC CONTROL MODULE

24 V

R

AUT

20

5

P

25 X100

0

MPH km/h

30

44

CATERPILLAR MONITORING SYSTEM DISPLAY UNIT

76 CAT Data Link ¥ CAT Data Link ¥ Link between various systems

¥ Service tool connector

The CAT Data Link is the communication link between the ECM, transmission control, Caterpillar Monitoring System, ET Service Tool, PC based software and other onboard/offboard microprocessor based systems. The CAT Data Link allows the various onboard systems to communicate through a two wire connection. Up to 10 systems can be connected on a machine. The CAT Data Link is used for programming and troubleshooting the electronic modules used with Caterpillar service tools through the Service Tool Connector. The ET Service Tool is connected through the Service Tool Connector. If a Personality Module is not installed in the ECM, the service tool will not be able to communicate with the ECM.


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CAT DATA LINK CIRCUIT CATERPILLAR MONITORING SYSTEM

TRANSMISSION CONTROL MODULE

Cat Data Link + Cat Data Link -

9 3

5 14


ENGINE ECM

SERVICE TOOL CONNECTOR

J42 D E H J

P3 J3 7 893-GN 6 892-BR E794-YL 31 E-793-BU 32 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

P1 J1 9 3 7 1

Cat Data Link + Cat Data Link ATA Data Link + ATA Data Link -

77 ¥ Data link wires twisted to reduce RFI

The CAT Data Link is a two wire (twisted pair) electrical connection used for communication between electronic modules that use the CAT Data Link. The cables are twisted to reduce RFI (Radio Frequency Interference). Typical systems connected by the data link are: - ECM - Caterpillar Monitoring System Modules - Caterpillar ET Service Tools - Transmission Control Module The ECM communicates with the Caterpillar Monitoring System to share engine information such as engine speed, engine oil pressure, coolant temperature, filter restriction, and electronic system faults.

¥ Two data link systems


Two Data Link systems are used. The CAT Data Link circuit is used for normal diagnostic and programming functions, and the ATA Data Link is used for flash programming. 726 de 1842

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LOGGED EVENTS • • • • • •

High coolant temperature Loss of coolant flow Low (lube) oil pressure User defined shutdown Air inlet restriction Engine overspeed

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Logged Events ¥ Logged events

Logged events as listed on the appropriate ET screen are conditions which are abnormal to the operation of the engine (for example: high temperature, low pressure or excessive engine speed). These conditions would not normally be caused by an electronic problem. Some of the parameters listed in this presentation are used in the ET events list. They are: - High coolant temperature above 107¡C (225¡F)

¥ Event list

- Loss of coolant flow (if installed) - Low (lubrication) oil pressure (according to the oil pressure map) - User defined shutdown (if installed) - Air inlet restriction (if installed) - Engine overspeed histogram All the parameters listed (except engine overspeed) can be read on the ET status screens. Overspeed can be read on the Status Flag Indicator. Events are not logged if an electronic fault is detected. Passwords are required to clear events. This process would normally be performed during an engine overhaul. At other times, the events would be left as a record of the engine history prior to overhaul time.


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CATERPILLAR MONITORING SYSTEM

P

15 10 5

25 X100

R 24 V

AUT

20

0

MPH km/h

44

30

79

Caterpillar Monitoring System ¥ Caterpillar monitoring system

The Caterpillar Monitoring System is used on various Caterpillar machines. It has a similar look to the Vital Information Management System (VIMS) and includes the following: - Message Center Module - Speedometer/Tachometer Module - Four Gauge Cluster Module - Action Lamp and Action Alarm This system receives information over the CAT Data Link. The display components show the operator the condition of machine systems and system diagnostic information.


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Conclusion The Caterpillar EUI Engine control is a sophisticated system. However, like many modern electronic controls, it is easier to service than previous pump and line systems. INSTRUCTOR NOTE: To reinforce this presentation, review the various sensor and component functions. The following tasks can be demonstrated: Opens and shorts in analog and digital sensors Status screens with pressure and temperature readings Check switch status for all system switches Opens and shorts in throttle sensor (check operation with ET) Identify connectors, trace sensor circuits and perform continuity checks Check for active and logged faults Check events and overspeed histogram


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- 93 -

SLIDE LIST 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40.

Title slide Engine overview Fuel delivery system Major components Engine view Engine view Secondary fuel filter Coolant temperature sensor Atmospheric pressure sensor Turbocharger pressure sensor Machine interface connector Injector connector Oil pressure sensor Aftercooler temperature sensor Timing calibration sensor Timing calibration sensor installation Throttle position sensor Ground level shutdown switch Service tool connector Engine mounted components diagram Machine mounted components diagram Electronic control system, text ECM Unit injector EUI injector testing methods, text EUI control logic Fuel quantity control Speed timing sensors Timing wheel diagram Timing wheel Speed timing sensors Cranking After pattern recognition Normal operation Injection current waveform Fuel system limits, text Fuel system cold modes, text Timing calibration circuit Timing calibration sensor adjustment Timing calibration


41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76. 77. 78. 79. 80. 730 de 1842

Injector calibration Pressure sensor calibration Fuel supply system, text Fuel delivery system Primary fuel filter and water separator Transfer pump Secondary fuel filter ECM cooling lines Cylinder head fuel passages Fuel delivery system, review System power supplies, text ECM power supply ECM power supply circuit ECM power connectors Injector wiring schematic Analog power supply Digital power supply Electronic sensors and systems Speed timing sensors Speed timing sensor diagram Analog sensors, text Coolant temperature sensor Fuel temperature sensor Inlet air temperature sensor Atmospheric pressure sensor Engine power derating map Oil pressure sensor Oil pressure map Turbocharger outlet pressure sensor Digital sensors and circuits Throttle position sensor Pulse width modulated signals Ground level shutdown switch circuit User defined shutdown circuit Ether injection system Cat data link Cat data link circuit Logged events, text Caterpillar monitoring system Conclusion 12/28/06

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FUEL GALLERY


PRESSURE REGULATOR

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ECM


Serviceman's Handout No. 1




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3406E ENGINE SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) ENGINE MOUNTED COMPONENTS 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS


J2

ECM J1

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GROUND BOLT


FUEL TEMP SENSOR


MACHINE INTERFACE CONNECTOR EXTENSION TO REMOTE FILTER (D400E)

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3406E SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) MACHINE MOUNTED COMPONENTS DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT



1 2

LOW/MED/HIGH

MAIN POWER RELAY

KEY SWITCH

3

MAIN POWER

4

- 96 -

1 2

MED

3

THROTTLE SENSOR

THROTTLE PEDAL

HIGH

4


ENGINE RETARDER LAMP + BATTERY

RELAY


STARTING AID SWITCH

ETHER START VALVE

CAT MONITORING SYSTEM CYLINDER 10

15

AUT

20

5

ENGINE

P

25

R

X100

0

MPH km/h

30

44

24 V



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INNOVACION EN EVOLUCION CONTINUA

MOTORES PARA CAMION Cat C-15 y C-16 ®


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CRONOLOGIA DE LA INTRODUCCION DE LA TECNOLOGIA DEL 3406 1974 Introducción del Motor Cat 3406 para Camión Introducción del retardador hidráulico Brake-Saver

1978 Desarrollo de la 1980 Introducción primera clasificación de la primera de 360 hp de la clasificación industria económica de 1600 rpm exitosa de la industria


1982 Desarrollo del primer Motor 3406 de 400 hp

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1983 Introducción del Motor 3406 de la Serie B

1985 Introducción 1987 Introducción del Posenfriamiento de del Motor Electrónico Aire a Aire (ATAAC) 3406B Introducción de la primera clasificación de 425 hp 12/28/06

Dedicación al Valor para el Cliente Los Motores Caterpillar para Camión son los motores más elegidos por los conductores, y usted puede esperar la misma norma de excelencia de los nuevos Motores C-15 y C-16. Los Motores C-15 y C-16 comprenden todo lo que usted puede desear en un motor de alta potencia. La razón de ello es que le hemos preguntado al grupo de gente más importante — clientes como usted — cuáles eran las características que estaban a la cabeza de sus prioridades en motores para camión. Usted nos dijo que quería más potencia, menos peso del motor, excelente economía de combustible, mayor confiabilidad, electrónica de alta tecnología, larga vida útil hasta el reacondicionamiento y el costo operativo más bajo de la industria. Por lo tanto, hemos construido los Motores C-15 y C-16 siguiendo las especificaciones que usted nos ha dado. Dicho en pocas palabras, usted necesita un mejor costo operativo total, desde el momento de la compra inicial hasta el momento en que se lo cambia por un motor nuevo. En Caterpillar, llamamos a este concepto "Dedicación al Valor para el Cliente en Motores de Alta Potencia." Usted lo llamará la respuesta a todo lo que ha estado buscando en un motor de alta potencia.

La Evolución de una Leyenda La potencia y el rendimiento superiores de los Motores C-15 y C-16 no sobrevinieron de la noche a la mañana. Por el contrario, estos nuevos motores se fabrican basados en la renombrada y comprobada plataforma del Motor Caterpillar 3406, una herencia marcada por cientos de miles de historias de éxito de clientes leales. Caterpillar tomó los puntos fuertes del Motor 3406 y añadió refinamientos y perfeccionamientos super modernos para crear los nuevos Motores C-15 y C-16. No es ningún secreto que el legendario Motor Cat 3406 ha establecido su fama ya hace mucho tiempo desde su introducción. Precisamente, desde su introducción en 1973 ha acumulado más de 3.200 millones de kilómetros de experiencia. El Cat 3406 ganó para Caterpillar el renombre de líder en motores de alta potencia. En el camino, el 3406 ha logrado una extraordinaria fama de potencia y larga vida útil hasta el reacondicionamiento general; también ha establecido un número de primicias exclusivas que han dejado marcas imborrables en la industria del transporte por camión y que han abierto la ruta para los Motores C-15 y C-16, líderes de la tecnología de hoy.

1989 Desarrollo de la primera clasificación de motor multipar de la industria

1990 Desarrollo de la primera clasificación de 460 hp de la industria


1992 Introducción del

1994 Introducción del 3406E totalmente electrónico Introducción del motor de 500 hp Desarrollo de la primera clasificación de 550 hp de 736 de la 1842 industria

Motor 3406 de la Serie C

1998 Introducción del Motor 3406E de 15,8 litros, de 600 hp

1999 Introducción de los Motores C-15 y C-16

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Introducción de los Motores Cat CFabricados con lo Mejor Bloque de motor entallado La durabilidad del motor comienza con una base fuerte — el bloque de motor. Los bloques de los Motores C-15 y C-16 utilizan la misma tecnología super moderna y confiable que los Motores C-10 y C-12 para flotillas, líderes de la industria. Este bloque de motor con conductos en serpentina proporciona fortaleza mejorada al entallar los lados del bloque y aumentar le resistencia a la tracción del material en un 13 por ciento. Aun con toda esta fortaleza, el bloque de motor es un 11 por ciento más liviano que sus antecesores. Por lo tanto, con esta fortaleza, se gana confiabilidad y durabilidad mayores al tiempo que se reduce el peso del motor.

¿Más de 3.200 Millones de Kilóm A decir verdad, los Motores Cat C-15 y C-16 no son totalmente nuevos. Estos motores incorporan las mejores características de la plataforma del Motor 3406, pero después avanzan varios pasos más allá. Los nuevos Motores C-15 y C-16 de peso más ligero no son los mismos Motores 3406 que usaban nuestros papás — ¡lejos de ello! Estos nuevos motores se diferencian de sus antecesores en cuatro áreas clave, que representan una sola cosa — mejor valor en la línea de los ingresos.

Son más livianos Los nuevos Motores Caterpillar C-15 y C-16 son unos 90 kg más livianos que su antecesor, el 3406E. Este diseño que ahorra todo ese peso requirió refinar varios componentes, incluyendo el cigüeñal, el volante, las tapas de los cojinetes de bancada, colector de aceite aislado, compresor de aire y, lo más importante, un nuevo bloque de motor entallado. Aunque estos componentes son más livianos, también son más fuertes y más durables.

Tienen mayor eficiencia de combustible. Después del costo del chofer, el combustible es el gasto operativo más alto. El objetivo de Caterpillar con los Motores C-15 y C-16 fue ofrecer los motores con la mayor eficiencia de combustible de su clase — y de no detenerse allí.

Para asegurar este tipo de fortaleza y longevidad, Caterpillar sistemáticamente lleva a cabo programas intensivos de control de procesos a fin de mantener la alta calidad de cada uno de los bloques de motor que produce.

Cigüeñal endurecido El cigüeñal de los Motores C-15 y C-16 ostenta un proceso de endurecimiento total exclusivo de Caterpillar que desciende del mismo fuerte linaje del Motor 3406E. El cigüeñal rinde una asombrosa durabilidad (no sólo en el área de los muñones y de las mediacañas), larga vida útil hasta el reacondicionamiento general y un menor costo durante el ciclo de vida. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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-15 y C-16 para el Nuevo Milenio.

metros, y Dicen que Son Nuevos? El desafío fue contrarrestar cualquier pérdida potencial de eficiencia de combustible que pudiera ser causada por regulaciones actuales y futuras de la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos y, al mismo tiempo, aún poder ofrecer una eficiencia de combustible mejorada.

Son más silenciosos Los Motores C-15 y C-16 ostentan varios componentes perfeccionados que reducen significativamente el nivel de ruido de pasada. Estos motores más silenciosos tienen un bloque con conductos en serpentina y un colector de aceite aislado que contribuye a aislar el ruido y reducir el ruido de pasada en 0,5 decibelio, y una cubierta de acceso delantera al árbol de levas con atenuación de sonido, equipada con un sello que conserva mejor su forma y amortigua el ruido.

Son más confiables La confiabilidad mejorada de los Motores C-15 y C-16 comienza con tecnología de avanzada, con un diseño de sello totalmente hermético, a prueba de fugas, que está incorporado en la cubierta de acceso delantera al árbol de levas, la caja del volante, el colector de aceite aislado, los conectores de agua y en la unión delantera de la placa al bloque. Otros importantes perfeccionamientos a la confiabilidad incluyen recorrido mejorado de los mazos de cables, un nuevo tren de engranajes de dientes rectos de alto contacto que elimina las fuerzas axiales y prolonga la vida de los sellos de la bomba de agua, y un nuevo inyector de combustible electrónico diseñado por Caterpillar, de aún mayor confiabilidad.

Arbol de levas en la culata Los Motores C-15 y C-16 tienen un fuerte árbol de levas en la culata, con un diseño que facilita el servicio y el desempeño del tren de válvulas superior. El árbol de levas está situado en la culata de cilindros para permitir presiones de inyección de combustible mucho más altas, lo cual es de crítica importancia para lograr rendimiento, eficiencia de combustible y más bajas emisiones de humos.

Cubierta de acceso delantera La cubierta de acceso delantera al árbol de levas ha sido rediseñada y se ha cambiado el proceso de instalación de la misma para proporcionar sellado hermético, sin posibilidad de fugas. Se ha incorporado una costilla de refuerzo interna. Durante el montaje, el sello anular se mantiene en su lugar por medio de protuberancias de fijación, las que eliminan la necesidad de usar fluido retenedor que podría filtrarse por la junta de la tapa. Un nuevo proceso de fundido en matriz elimina la posibilidad de porosidades potenciales en la fundición, y los pernos de asiento biselado han sido reemplazados por pernos en abocardado, para facilitar su remoción cuando hay que hacer alguna reparación.

Inyectores electrónicos unitarios Los Motores C-15 y C-16 tienen nuevos inyectores unitarios accionados mecánicamente y controlados electrónicamente (EUI) diseñados y fabricados por Caterpillar, que proporcionan confiabilidad mejorada y extraordinaria economía de combustible. El sistema de combustible EUI combina un accionador electrónico, conjunto de bomba y boquilla o tobera en una sola unidad compacta que suministra durabilidad y confiabilidad inigualadas.

Pistones de servicio pesado


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Los pistones articulados, de dos piezas, tienen un nuevo conjunto de anillos que permite excelente control del aceite. Chorros de enfriamiento proporcionan mayor presión y flujo, lo que a su vez aumenta la vida útil de los pistones y de los anillos. 12/28/06

Motor C-15 Cilindrada de 14,6 litros, 355 a 550 hp El Motor C-15 rápidamente se ganará el renombre como uno de los motores diesel más fuertes y de mejor desempeño en los caminos de la actualidad. Los propietarios operadores, las empresas de transporte pesado y las flotillas por igual, descubrirán que el Motor C-15 es la elección perfecta para lograr desempeño y economía de combustible, con durabilidad sin igual. Con una cilindrada de 14,6 litros, el Motor C-15 ofrece clasificaciones de potencia desde 355 a 550 hp, con par motor máximo de 2.508 N•m (1.850 lb-pie), para proporcionar máxima eficiencia de combustible y potencia de reserva cuando la necesite. El C-15 tiene excelente capacidad de arranque en pendientes escarpadas con cargas pesadas y la capacidad excepcional de subir cuestas de este motor permite tiempos de ida y vuelta más rápidos, lo cual aumenta la productividad. Además, estas clasificaciones contribuyen a reducir el desgaste de la línea de mando y la fatiga del operador, porque los operadores pueden mantener el camión en las marchas más altas durante más tiempo y no tienen que hacer cambios con tanta frecuencia. En general, el Motor C-15 es el que representa el mejor valor en su clase en capacidad de carga útil, eficiencia de combustible y rendimiento. Y con un asombroso índice B-50 de vida útil hasta el reacondicionamiento general de un millón seiscientos mil kilómetros, el Motor C-15 continuará la tradición del Motor 3406 de máximo valor de reventa en el momento de cambiarlo.


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ADEM 2000 — Una Nueva Generación de Electrónica en Motores

Características del ADEM 2000 • El procesador de 32 bits y 24 Mhz opera tres veces más rápido que su antecesor. • El sistema tiene ocho veces la memoria Flash y RAM que el paquete electrónico Caterpillar anterior, para apoyar funciones de diagnóstico, productividad, mantenimiento, administración de información y crecimiento futuro. • A prueba del Efecto 2000 (Y2K) • El sistema controla más de 100 parámetros establecidos por el cliente. • Nuevos sensores de temperatura pasivos simplificados para proporcionar mayor confiabilidad • Sensores de sincronización de dos velocidades ofrecen mayor confiabilidad • 140 ingresos/egresos suministran una plataforma con amplia capacidad para características adicionales • El Módulo de Control Electrónico o ECM ahora es enfriado por aire, sin lumbreras de combustible, lo cual reduce los costos de instalación.

Sistema Monitor del Motor Por medio de la electrónica Caterpillar, usted puede lograr acceso al Sistema Monitor del Motor a fin de vigilar la presión del aceite, la temperatura del refrigerante, y el nivel del refrigerante de su motor. Este sistema se puede programar de cuatro maneras diferentes para suministrar el nivel de protección que usted requiere para su operación en particular:

El paquete electrónico ADEM 2000 (siglas en inglés de Advanced Diesel Engine Management — Administración Avanzada del Motor Diesel) es el sistema más avanzado de la industria para vigilar y mejorar el rendimiento de los motores de camión. El ADEM 2000 ha sido instalado en toda la línea de Motores Caterpillar para Camión de servicio pesado y servicio mediano, incluyendo los Motores C-15 y C-16. Y sólo podrá encontrar el ADEM 2000 exclusivamente en los motores Caterpillar. El ADEM 2000 añade inteligencia al músculo de los potentes Motores C-15 y C-16, para proporcionar eficiencia de combustible, mejor rendimiento, funciones de diagnóstico del motor super modernas, integración avanzada del sistema del tren de fuerza, y la capacidad de suministrar información sobre operación para los programas de administración de flotillas o retroalimentación en tiempo real para el chofer. Adicionalmente, con Software de Información de Flotillas (Fleet Information Software), usted puede recuperar información útil que ha sido registrada y almacenada en el sistema ADEM. El Software de Información de Flotillas es un económico y flexible sistema de información totalmente integrado ofrecido exclusivamente por Caterpillar. Con sólo tocar algunos botones, usted puede lograr acceso a información, analizarla e imprimirla; por ejemplo, información sobre el rendimiento de combustible por kilómetro, el consumo total de combustible, la velocidad promedio o el desempeño de operadores individuales. Utilizada en combinación con el ADEM 2000, la información sobre el motor se puede integrar eficientemente en su operación utilizando sistemas de comunicación inalámbrica.

DESCONECTADO — no hay funciones de monitoreo activas ADVERTENCIA — le avisa al operador que debe entrar en acción para evitar daño al motor ADVERTENCIA/REDUCCION DE POTENCIA — le avisa al operador y automáticamente reduce la potencia del motor ADVERTENCIA/REDUCCION DE POTENCIA/ PARADA DEL MOTOR — automáticamente apaga el motor si una de las condiciones vigiladas sobrepasa uno de los ajustes preestablecidos


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Ahorros de Costo de Mantenimiento y Reacondicionamiento General Los Motores C-15 y C-16 ofrecen los costos de mantenimiento más bajos del mercado. De hecho, puede costar hasta un 8 por ciento menos operar estos motores Caterpillar durante 1.280.000 kilómetros que los motores de la competencia, sobre la base de guías de mantenimiento rutinario publicadas para costos de cambios de aceite y de filtros. Además, nosotros hemos reducido el número de ajustes de válvulas de rutina, para aún más economías. Los Motores C-15 y C-16 ofrecen ahorros adicionales vs. la competencia en términos de costos de repuestos, incluyendo el filtro de aceite, el filtro de combustible y el termostato. Incluyendo los ahorros en costos de mantenimiento ganados en el ajuste de las válvulas, los Motores C-15 y C-16 tienen economías de costo de mantenimiento de hasta el 10 por ciento sobre la competencia, sobre la base de la combinación de costos de repuestos y mano de obra. A efectos de hacer una comparación de costos de reacondicionamiento general con el motor en el bastidor, Caterpillar ha reducido las horas de mano de obra recomendadas que se necesitan para hacer el reacondicionamiento general de los motores Cat. Con las nuevas horas y los precios de repuestos de la competencia, cuesta de un 2 por ciento a un 8 por ciento menos hacer el reacondicionamiento general de los Motores C-15 y C-16 que los motores de la competencia. En general, sobre la base de la combinación de costos de mano de obra y de repuestos, los Motores C-15 y C-16 le proporcionan a usted los costos de reacondicionamiento general más bajos del mercado, para rendirle a usted una robusta línea de ingresos.

Valor Residual Hemos tomado un número de pasos para asegurar que los Motores C-15 y C-16 conserven un excelente valor residual para usted en el momento que los cambie. Las características perfeccionadas incorporadas en los nuevos motores Caterpillar hacen que los Motores C-15 y C-16 sean los motores de alta potencia más confiables del mercado. Con los antecedentes del Motor Cat 3406E como indicador, los Motores Cat C-15 y C-16 debieran proporcionar el mejor valor residual de cualquier motor para camión en la industria. La durabilidad ofrecida por el gran calibre, el índice de vida útil B-50 de un millón seiscientos mil kilómetros hasta el reacondicionamiento general, y la posibilidad inigualada de aumentar la clasificación de los Motores C-15 y C-16 les proporcionarán máximo valor de reventa en el mercado de camiones usados. Los Motores C-15 y C-16 alcanzarán un precio más alto en el mercado de camiones usados, exactamente igual a como la confiabilidad, economía de combustible y rendimiento de los Motores Cat 3406E lo hacen hoy en día. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Motor C-16 Cilindrada de 15,8 litros, 575 y 600 hp Para los propietarios operadores, las empresas de transporte pesado y las flotillas por igual, que quieran premiar a sus mejores choferes, el Motor C-16 de 600 hp entrega toda la potencia y el rendimiento que uno pudiera pedir — ¡y de sobra! El Motor C-16 será el líder de potencia de la industria, con el mejor desempeño y facilidad de manejo en el mercado de alta potencia. Y con una cilindrada de 15,8 litros, el Motor C-16 es el motor diesel de seis cilindros en línea de mayor cilindrada disponible. El Motor C-16 tiene dos clasificaciones de potencia: una de 575 hp, con un par motor de 2.508 N•m (1.850 lb-pie), y una de 600 hp, con un par motor de 2.779 N•m (2.050 lb-pie). La combinación de gran potencia y par motor crea un promedio de un 50 por ciento menos cambios para los choferes que con ningún otro motor de 500 ó 525 hp, lo cual significa que los choferes estarán sujetos a menor estrés y que se logrará una mayor economía de combustible. Con 600 caballos que lo impulsan por la ruta, tal vez le convenga contar con algo que le ayude a domar toda esa potencia. Por esa razón, el Motor C-16 le proporciona capacidad de frenado de más de 720 hp de frenado a 2.100 rpm por medio de la combinación de un freno Jacobs de liberación de compresión y del retardador hidráulico Brake-Saver. Con estos sistemas de frenado auxiliar usted puede controlar o reducir la velocidad en bajadas o curvas largas y minimizar o evitar por completo el empleo de los frenos de servicio. Para resumir, el potente Motor C-16 proporciona la comprobada confiabilidad, eficiencia de combustible y el rendimiento sin paralelo que les encanta a los choferes. Los componentes de larga vida del motor han sido fabricados para aguantar sus viajes largos — así como también los del próximo propietario del vehículo.


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3500B ENGINE CONTROLS ELECTRONIC UNIT INJECTION (EUI)

©1997 Caterpillar Inc. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3516B FUEL SUPPLY CIRCUIT (793C) FUEL PRESSURE REGULATOR CYLINDER HEAD

OIL RENEWAL INJECTOR ENGINE BLOCK PRIMING PUMP SUPPLY

FUEL DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

FUEL TANK

PRIMARY FUEL FILTER

FUEL TRANSFER PUMP

SECONDARY FUEL FILTERS (2 MICRON)

ECM

FUEL HEATER


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BASIC ENGINE BLOCK DIAGRAM

APPLICATION BLOCK DIAGRAM ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J105/P105

J27/P27

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J106/P106

COOLANT FLOW SWITCH LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J28/P28

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

J29/P29

P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21


FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

LOW OIL LEVEL SWITCH

DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT


THROTTLE POSITION SENSOR

113-OR J35/P35

KEY START SWITCH GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

THROTTLE BACK-UP SWITCH

+ BATTERY CYLINDER RELAY

STARTING AID SWITCH

ENGINE

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

308-YL

ETHER START VALVE USER DEFINED SHUTDOWN

+ BATTERY TO PRELUBRICATION PUMP

ELECTRONIC SERVICE TOOL CONNECTOR TO VIMS, EPTC II OR MONITORING SYSTEM

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR CRANKCASE PRESSURE SENSOR

P41/J41

ENGINE FAN CONTROL SOLENOID

J103/P103 WASTEGATE CONTROL SOLENOID J113/P113

P84/J84

A/C ON SWITCH

OIL RENEWAL CONTROL SOLENOID FAN SPEED SENSOR


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OTHER SYSTEMS CONTROLLED BY THE ECM Oil Renewal Exhaust Wastegate Control Engine Oil Prelube Variable Speed Fan Control Ether Injection System Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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J2

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR


J48/P48


J32/P32

J22/P22


J105/P105

J27/P27


J106/P106



J28/P28

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

J29/P29

P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21



BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS


DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT



113-OR J35/P35




STARTING AID SWITCH

ENGINE


308-YL





P41/J41



P84/J84

A/C ON SWITCH



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EUI INJECTOR TESTING METHODS

• INJECTOR SOLENOID TEST • CYLINDER CUT-OUT • AUTOMATIC INJECTOR TEST Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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EUI CONTROL LOGIC TIMING CONTROL ENGINE SPEED FUEL QUANTITY COOLANT TEMPERATURE


TIMING

DEGREES BTDC

FUEL RPM SELECT TIMING

DESIRED TIMING BTDC



COLD MODE

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3500B ELECTRONIC GOVERNOR


SHUTDOWNS

ECM

8 7 SIGNALS 6 TO FUEL 5 INJECTORS 4 3 2 1

ELECTRONIC GOVERNOR FUEL INJECTION CONTROL

SPEED/TIMING SIGNAL

ENGINE RPM

FRC MAPS

TORQUE MAPS


THROTTLE

TDC ENGINE RPM

ENGINE RPM

TIMING WHEEL

TURBO OUTLET AND ATMOSPHERIC PRESSURE SENSORS

SPEED/TIMING SENSOR


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BASIC ENGINE BLOCK DIAGRAM P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20


J21/P21

J48/P48

J32/P32

J29/P29

J105/P105

J27/P27


J106/P106

J23/P23

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J22/P22

P30/J30

J28/P28

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

P31/J31

J25/P25

RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

COOLANT TEMPERATURE SENSOR AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR LOW OIL LEVEL SWITCH

LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR


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UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR CRANKCASE PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

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SPEED/TIMING SENSOR P2 J2

SPEED/TIMING SENSOR

ECM P20 J20 OR BK WH



A B C

996-GN 998-BR 999-WH F723-PK F724-PU

P26 1 2

32 29 38 18 12

+V TIMING DIGITAL RETURN PRIMARY ENGINE SPEED TIMING CAL + TIMING CAL -

P1 J1

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CYL NO. 3 TDC

REF

REF SPEED/TIMING SENSOR CYL NO. 4 TDC

REF TIMING CALIBRATION RANGE ± 7°

CYL NO. 8 TDC

50/50 TOOTH SLOT 80/20 TOOTH SLOT

50/50 TOOTH SLOT


50/50 TOOTH SLOT

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TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE ENTRY A B C D E F G H

80/20 %

A

PWM DUTY CYLINDER CYCLE REFERENCE 80 % 50 % 80 % 80 % 80 % 50 % 50 % 80 %

50/50%

B

CRANKING

NONE IDENTIFIED

80/20 %

C

80/20 %

80/20 %

E

D

50/50%

F

50/50%

G

H



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TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE ENTRY A B C D E F G H

80/20 %

A


50/50%

B

CRANKING

NONE IDENTIFIED

80/20 %

C

80/20 %

80/20 %

E

D

50/50%

F

50/50%

G

H



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TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE ENTRY


A B C D E F G H

NORMAL OPERATION

NO CYL NO. 1 NO NO CYL NO. 2 NO NO CYL NO. 7 TIMING WHEEL ROTATION

A

B

C

E

D

ASSUMED TDC

DES TIMING

CYL NO. 1 REFERENCE


G

H

60° BTDC (EEPROM)

60° BTDC (EEPROM)

DELAY

F

NO. 1 INJECTION CYL NO. 1 ACTUAL TDC (CALIBRATED)

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ASSUMED TDC

DES TIMING

NO. 2 INJECTION CYL NO. 2 REFERENCE

CYL NO. 2 ACTUAL TDC (CALIBRATED)

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TIMING CALIBRATION SENSOR P2 J2 ECM

SPEED/TIMING SENSOR

P20 J20 OR BK WH

TIMING CALIBRATION SENSOR

A B C

996-GN 998-BR 999-WH F723-PK F724-PU

32 29 38 18 12

+V TIMING DIGITAL RETURN PRIMARY ENGINE SPEED TIMING CAL + TIMING CAL -

P1 J1 P26 1 2



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ASSUMED CYL. NO. 1 TDC +7°

-7° TIMING CALIBRATION SENSOR SIGNAL

±7°


TIMING REFERENCE OFFSET

MAXIMUM TIMING REFERENCE OFFSET ± 7 DEGREES


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INJECTION CURRENT WAVEFORM ONE CYCLE

CURRENT FLOW



0

1

2

3

5

4

TIME (MILLISECONDS)


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FUEL SYSTEM COLD MODES • • • • •


Speed Control Fuel Limiting Injection Timing Injector Cold Mode Cutout Ether Injection

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Maximum Horsepower Maximum Torque Fuel Ratio Cold Mode Limit Cranking Fuel Limit

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FUEL SYSTEM DERATES • Automatic Altitude Compensation • Automatic Filter Compensation • Engine Warning Derate • High and Low Boost Derate


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FUEL SUPPLY SYSTEM


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3516B FUEL SUPPLY CIRCUIT (793C) FUEL PRESSURE REGULATOR CYLINDER HEAD


FUEL DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

FUEL TANK

PRIMARY FUEL FILTER

FUEL TRANSFER PUMP


ECM

FUEL HEATER


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CYLINDER HEADS MUI AND EUI MUI


EUI

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ELECTRONIC UNIT INJECTOR

SECONDARY FILTER

FUEL PRESSURE REGULATOR

ECM TRANSFER PUMP FUEL TANK PRIMARY FILTER FUEL TANK


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3500B SYSTEM POWER SUPPLIES • ECM: 24 VOLTS • SPEED/TIMING SENSORS: 12.5 VOLTS • INJECTORS: 105 VOLTS • ANALOG SENSORS: 5 VOLTS • DIGITAL SENSORS: 8 VOLTS • WASTEGATE CONTROL SOLENOID: 0 - 24 VOLTS


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ECM POWER SUPPLY BLOCK DIAGRAM

APPLICATION BLOCK DIAGRAM

BASIC ENGINE BLOCK DIAGRAM P26 T/C CONNECTOR

ECM GROUND BOLT (FRAME)

J4/P4 THROUGH J19/P19

DISCONNECT SWITCH

BATTERY

J2 J1 GROUND BOLT (ENGINE)

8/12/16 INJECTORS

15 AMP BREAKER


24 V

113-OR KEY START SWITCH


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ECM POWER SUPPLY CIRCUIT ENGINE BATTERY AND CHARGING SYSTEM (-) 24 VOLTS DC


BREAKER

(+)

15 A 113-OR

MACHINE INTERFACE P1 J1 CONNECTOR 229-BK-14 05 229-BK-14 11 150-RD-14 1 04 150-RD-14 2 06 113-OR 26 23

ECM

(-) BATTERY (+) BATTERY KEY SWITCH ON

P3 J3

10 AMP 112-PU 308-YL 117-RD

200-BK

105-RD

R C OFF S ON B ST KEY START SWITCH


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ECM CONNECTORS 40 PINS, WIRE SIDE P2 1

2

3

P1 4

5

6

1

2

3

4

5

6

7

12

7

12

13

18

13

18

19

22

19

22

23

28

23

28

29

34

29

34

35

36

37


38

39

40

35

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SPEED/TIMING SENSOR POWER SUPPLY 12.5 ± 1 VOLTS

P2 J2 ECM SPEED/TIMING SENSOR

P20 J20 OR BK WH

A B C

996-GN 998-BR 999-WH

32 29 38 18 12

+V TIMING DIGITAL RETURN ENGINE SPEED TIMING CAL + TIMING CAL -

P1 J1


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3512B INJECTOR WIRING SCHEMATIC INJECTOR SOLENOIDS SOL 1 SOL 3

ECM

J52/P52 1 2 3 4

P2 J2 A701-GY F726-YL A703-BR F726-YL

16 05 32

SOLENOID 1 POWER SOLENOID 1/3 RETURN SOLENOID 3 POWER

A702-PU F727-BU A704-GN F727-BU

40 11 34


A705-BU F728-BR A707-PU F728-BR

32 17 38


A706-GY F729-GN A708-BR F729-GN

28 21 22


A709-OR F730-GY A711-PU F730-GY

37 27 31


A710-GY F731-OR A712-BR F731-OR

18 33 12


J56/P56 SOL 2 SOL 4

1 2 3 4 J53/P53

SOL 5 SOL 7

1 2 3 4 J57/P57

SOL 6 SOL 8

1 2 3 4 J54/P54

SOL 9 SOL 11

1 2 3 4 J58/P58

SOL 10 SOL 12


1 2 3 4

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J21 P21



A B C



P22 J22 A B C



P23 J23 A B C

RIGHT TURBO INLET PRESSURE SENSOR


A B C


P27 J27 A B C


P28 J28 A B C

CRANKCASE PRESSURE SENSOR


P43 J43 A B C



P1 J1 36 30

3500B ANALOG SENSOR POWER SUPPLY

P25 J25


LEFT TURBO INLET PRESSURE SENSOR

ECM +V ANALOG SUPPLY ANALOG RETURN

5 ± 0.5 VOLTS

P48 J48


A B C

806 de 1842

12/28/06


J35 P35

+V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

A B C

FAN SPEED SENSOR +V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

J84 P84 A B C

LEFT EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J30 P30


A B C

RIGHT EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J31 P31


A B C


P1 J1 29 35

ECM + V DIGITAL SUPPLY - V DIGITAL RETURN

DIGITAL SENSOR POWER SUPPLY 8 ± 0.5 VOLTS

807 de 1842

12/28/06

WASTEGATE CONTROL SOLENOID POWER SUPPLY 0 TO 1.04 Amps PWM

WASTEGATE CONTROL SOLENOID VALVE SUPPLY RETURN


J41 P41

P2 J2 29 35

A B

808 de 1842

ECM WASTEGATE CONTROL PWM DRIVER & SOLENOID RETURN

12/28/06

3500B ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS


809 de 1842

12/28/06




J2

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR


J48/P48


J32/P32

J22/P22


J105/P105

J27/P27


J106/P106



J28/P28

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

J29/P29

P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21



BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS


DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT



113-OR J35/P35




STARTING AID SWITCH

ENGINE


308-YL





P41/J41



P84/J84

A/C ON SWITCH



810 de 1842

12/28/06

SPEED/TIMING SENSOR P26 T/C CONNECTOR

ECM


8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR


GROUND BOLT

P20/J20

811 de 1842

12/28/06

ANALOG SENSORS •

Coolant temperature sensor

•

Aftercooler temperature sensor

•

Oi l pressure sensors

•

Atmospheric pressure sensor

•

Turbocharger inlet pressure sensors

•

Turbocharger outlet (boost) sensor

•

Crankcase pressure sensor


812 de 1842

12/28/06

COOLANT TEMPERATURE SENSOR P26 T/C CONNECTOR

ECM


8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR COOLANT TEMPERATURE SENSOR


GROUND BOLT

P20/J20

J21/P21

813 de 1842

12/28/06

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR P26 T/C CONNECTOR

ECM


8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR COOLANT TEMPERATURE SENSOR AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR


GROUND BOLT

P20/J20

J21/P21

J32/P32

814 de 1842

12/28/06

OIL PRESSURE SENSORS P26 T/C CONNECTOR

ECM


8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20



J21/P21

J48/P48



J32/P32

J22/P22



815 de 1842

12/28/06

340

49.3

320

46.4

300

43.5

280

40.6

260

37.7

240

34.8

220

31.9

200

29

180

26.1

160

23.2

140

20.3

120

17.4

100

14.5

80

11.6

60 600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

8.7 2000



816 de 1842

12/28/06

OIL PRESSURE IN PSI

OIL PRESSURE IN kPa

OIL PRESSURE MAP

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR P26 T/C CONNECTOR

ECM


8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20


J21/P21

J48/P48



J32/P32

J22/P22


J27/P27


817 de 1842


12/28/06


7,500

98%

8,210

96%

8,920

94%

9,630

92%

10,340

90%

11,050

88%

11,760

86%

12,470

84%

13,180

82%

13,890

80%

14,600

78%

15,310

76%

16,020

74%

16,730

72%

17,440 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53



818 de 1842

12/28/06

ALTITUDE IN FEET



P26 T/C CONNECTOR

ECM


8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20


J21/P21

J48/P48



J32/P32

J22/P22


J27/P27

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

J28/P28

J25/P25


TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSORS


819 de 1842

12/28/06

AUTOMATIC AIR FILTER COMPENSATION TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR


CAT

Filter differential pressure calculated with formula: Atmospheric sensor pressure - Turbo sensor pressure = ∆P Fuel limited 2% per 4 inches H20 to max 20% Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

820 de 1842

12/28/06

ECM


J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20


J21/P21

J48/P48


J32/P32

J22/P22

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J27/P27


J28/P28

J25/P25


J23/P23


TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR


821 de 1842

12/28/06

ECM


J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20


J21/P21

J48/P48


J32/P32

J22/P22

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J27/P27


J28/P28

J25/P25


J23/P23


J29/P29




822 de 1842

12/28/06

ECM


J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20


J21/P21

J48/P48


J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27


J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47


J25/P25

J23/P23

J29/P29


823 de 1842

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

ENGINE SWITCHES

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR


12/28/06

EUI SWITCH CIRCUITS LOW OIL LEVEL SWITCH FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH COOLANT FLOW SWITCH

P1 J1

J105 P105 SIGNAL DIGITAL RETURN

F719-BR 998-BR

1 2

ECM

24

LOW OIL LEVEL

F725-WH 998-BR

17

FUEL FILTER SW

412-BU 998-BR

26 29

COOLANT FLOW DIGITAL RETURN


1 2



1 2

824 de 1842

12/28/06

DIGITAL SENSORS AND CIRCUITS

• Wastegate control • Exhaust temperature • Throttle position


825 de 1842

12/28/06

ECM


J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20


J21/P21

J48/P48


J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27


J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47


UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

WASTEGATE CONTROL SOLENOID


J25/P25


J23/P23


J29/P29

CRANKCASE PRESSURE SENSOR WASTEGATE CONTROL SOLENOID


826 de 1842

12/28/06

P26 T/C CONNECTOR

ECM


8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20


J21/P21

J48/P48



J32/P32

J22/P22


J105/P105

J27/P27


J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

P31/J31

J29/P29




EXHAUST TEMPERATURE SENSORS




827 de 1842

12/28/06

P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR


J48/P48


J32/P32

J22/P22


J105/P105

J27/P27


J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

P31/J31

J29/P29

COOLANT TEMPERATURE SENSOR AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR


24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21


DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT



113-OR J35/P35

308-YL

KEY START SWITCH





828 de 1842

12/28/06



829 de 1842

12/28/06

ECM


J2

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

GROUND BOLT

P20/J20


J48/P48


J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27


J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

P31/J31

J29/P29


24 V

15 AMP BREAKER


J21/P21


DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT




113-OR J35/P35

308-YL

KEY START SWITCH




RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR



830 de 1842

12/28/06

ECM


J2

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

GROUND BOLT

P20/J20


J48/P48


J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27


J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

P31/J31

J29/P29


24 V

15 AMP BREAKER


J21/P21


DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT




113-OR J35/P35

308-YL



ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR





831 de 1842

12/28/06

USER DEFINED SHUTDOWN

J3 USER SHUTDOWN DEVICE


P2 J2

12

1

832 de 1842

ECM USER SHUTDOWN

12/28/06

ETHER INJECTION SYSTEM ECM

ETHER SWITCH 998-BR

P1 J1 F720-GN 998-BR 710-BR 707-WH

25 29 40 22

ETHER REQUEST DIGITAL RETURN ETHER ON ETHER HOLD

+24V

315-GN

317-YL

317-YL

ETHER ON RELAY F707-WH 315-GN

START AID RESISTOR

P37 J37 1 2

200-BK

ETHER SOLENOID VALVE

K984-GY

ETHER HOLD RELAY


833 de 1842

12/28/06


ECM J2

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR

J21/P21

J48/P48


J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27


J106/P106

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23


J28/P28



FILTERED OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

J29/P29

308-YL


+ BATTERY CYLINDER

STARTING AID SWITCH

ENGINE


RELAY

ETHER START VALVE USER SHUTDOWN

RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR ENGINE FAN CONTROL SOLENOID

CRANKCASE PRESSURE SENSOR P84/J84 WASTEGATE CONTROL SOLENOID


113-OR J35/P35


P41/J41 P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER




DISCONNECT SWITCH

GROUND STUD

834 de 1842

A/C ON SWITCH

DEMAND FAN CONTROL

FAN SPEED SENSOR

12/28/06


CAT DATA LINK PORTABLE TECHSTATION

CONTROL

SERVICE TOOL

CAT ELECTRONIC TECHNICIAN 7X1701 COMMUNICATION

VIMS

ADEM II ELECTRONIC CONTROL MODULE (ECM)

MAIN MODULE

ADAPTER


VIMS DISPLAY MODULES

835 de 1842

12/28/06

TYPICAL CAT DATA LINK CIRCUIT POWERTRAIN CONTROL MODULE Cat Data Link + Cat Data Link -

VIMS 8 9

J42 SERVICE TOOL CONNECTOR

D E H J

23 24


P3 J3 7 6 31 32

893-GN 892-BR E794-YL E-793-BU

ECM P1 J1 Cat Data Link + 9 Cat Data Link 3 ATA Data Link + 7 ATA Data Link 1



836 de 1842

12/28/06

PRELUBRICATIONTION SYSTEM ECM P1 J1 F709-BU 998-BR

+

140-BU

+24V

337-WH

PRELUBRICATION RELAY

34 29

1 2

PRELUBRICATION DIGITAL RETURN

PRELUBRICATION MOTOR

200-BK MOTOR

PUMP RELAY


837 de 1842

12/28/06

LOGGED EVENTS Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

838 de 1842

12/28/06

APPLICATION SPECIFIC SYSTEMS


839 de 1842

12/28/06


840 de 1842

12/28/06

3516B OIL RENEWAL CIRCUIT (793C) FUEL PRESSURE REGULATOR CYLINDER HEAD



FUEL TANK

PRIMARY FUEL FILTER

FUEL TRANSFER PUMP

ECM

FUEL HEATER


841 de 1842

12/28/06


842 de 1842

12/28/06




J2

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR


J48/P48


J32/P32

J22/P22


J105/P105

J27/P27


J106/P106



J28/P28

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

J29/P29

P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21



BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS


DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT



113-OR J35/P35




STARTING AID SWITCH

ENGINE


308-YL





P41/J41



P84/J84

A/C ON SWITCH



843 de 1842

12/28/06

Capacitación de Servicio del Motor Caterpillar®

MOTOR 3126B HEUI Componentes Electrónicos, Características y Localización y Solución de Problemas Guía de Capacitación de Servicio – Sistema Electrónico (ESTMG) Prefijo de número de serie: 7AS


844 de 1842

12/28/06

® 2002 Caterpillar Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

845 de 1842

12/28/06

ESTMG - Motor 3126B HEUI

Generalidades

ESTMG- Motores 3126B HEUI para camión de servicio mediano Audiencia: Niveles II y III – Personal de servicio familiarizado con la operación, equipo de diagnóstico y procedimientos de pruebas y ajustes del motor diesel Información: Esta unidad contiene información de las características y operación de los sistemas del Motor 3126B HEUI. Objetivos: Después de ver la información de esta presentación, el técnico de servicio estará en capacidad de: 1. Identificar la localización de los componentes de los motores 3126B 2. Identificar las nuevas características de los Motores 3126B 3. Entender la operación de los Motores 3126B 4. Entender las diferencias entre los Motores 3126B y los Motores 3116/3126 Referencia: Manual de servicio del Motor Diesel 3126B HEUI para camión (RENR1360) CD-ROM acerca de la operación de los sistemas electrónicos y de combustible y localización y solución de problemas (RENR1390) Tiempo aproximado: 4-6 horas Equipo necesario: Motor 3126B HEUI para las prácticas de taller


i 846 de 1842

12/28/06

ESTMG - Motor 3126B HEUI

Generalidades

149-6115

Instalador de asiento de válvula (para admisión y escape) (Uso de la guía de válvula 3500 7N1819, No. de publicación 149-6115

6V4805

Herramienta de uso general para quitar el asiento de válvula

1U7792

Collar guía de válvula de admisión (el mismo de los motores 1.1/1.2)

1U7793

Instalador de guía de válvula de admisión (el mismo de los motores 1.1/1.2)

149-4008

Collar guía de la válvula de escape

9U6895

Instalador guía de la válvula de escape (igual que el del Motor 3406E)

150-3152

Instalador de manguito del inyector

151-4832

Conjunto de herramienta para quitar manguito (manguitos ranurados)

149-2955

Protector de sello (protección del inyector y sellos anulares, ranura superior)

149-2956

Instalador de sello (protección del inyector y sellos anulares, ranura superior)

152-1057

Conjunto instalador del inyector

152-1058

Perno de receptáculo (20 mm, 12 puntos, mando 3/4 de pulgada, impacto)


ii 847 de 1842

12/28/06

GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO – SISTEMA ELECTRONICO

MOTOR 3126B HEUI

No. 1

1

LSRV0370


848 de 1842

12/28/06


MOTOR 3126B HEUI

O pe ra ci ó n, L oc al i zac ió n y S o l uc ió n d e Pro b le m as de l S iste m a E le ctró n ic o y d e l S is te m a d e C o m bu sti b le

No. 2

•

7,2 litros

•

Sistema de combustible HI300

•

Electrónica actualizada

•

Culata de 3 válvulas

El motor 3126B es un motor de camión de gama media de 7,2 litros, que incorpora la más reciente tecnología y permite un rendimiento mejorado, economía de combustible y emisiones de escape mejoradas. En el Motor 3126B se usa el revolucionario sistema de combustible HI300 HEUI, electrónica actualizada y una culata de 3 válvulas totalmente nueva, para optimizar el rendimiento del motor.

2

LSRV0370


849 de 1842

12/28/06


MOTOR 3126B HEUI

No. 3

•

Camión de 175 HP a 300 HP

•

330 HP especial

•

Sistemas de característica plena y básico

Las clasificaciones de potencia para la gama de 1998 son de 175 HP a 300 HP para aplicaciones de camión. Una clasificación especial de potencia de 330 HP está disponible para vehículos de emergencia y casas coche. Disponible en dos sistemas – de característica plena y básico. Característica plena para Freightliner, Peterbilt, Kenworth, Dina, etc. Básico = chasis GM El ECM del sistema de característica plena tiene una salida de ventilador de enfriamiento, un sensor de nivel de refrigerante, un enlace de datos J1939 y seguimiento de parámetros para apagado del motor.

3

LSRV0370


850 de 1842

12/28/06


MOTOR 3126B HEUI

No. 4

•

Costo de actualización

Las clasificaciones de potencia pueden aumentarse, pero requieren un pago por actualización por una sola vez, además de los cambios mecánicos y de software.

4

LSRV0370


851 de 1842

12/28/06


MOTOR 3126B HEUI

O p e r ac i ó n , L o c al i za c i ó n y S o l u ci ó n d e P r o b l e m a s d e l S i s tem a E l e c tr ó n i co y d e l S i s tem a d e C o m b u s t ib l e

F am i l i a

S i st e m a

S i s te m a

L o ca l i za c i ò n

d e M ot o r 3 1 2B

d e C o m b u s ti b l e H E UI

d e C on tro l E l ec t ró n i c o

y S o l u c iò n d e P r o b l em a s

No. 5

•

Nuevas características del motor 3126B

•

Operación del sistema de combustible HI300 HEUI

•

•

Operación de los nuevos controles electrónicos actualizados

Esta presentación trata acerca de 4 temas: Nuevas características del motor 3126B Operación del sistema de combustible HI300 HEUI Operación de los nuevos controles electrónicos actualizados Diagnósticos básicos y localización y solución de problemas

Diagnósticos básicos y localización y solución de problemas

5

LSRV0370


852 de 1842

12/28/06


MOTOR 3126B HEUI

C a ra c te rí s tic a s d e l Si s te m a d e Co nt ro l Ele c tr ón ic o A DE M 2 0 0 0 Nu ev o EC M c on micro pro cesa do r de 32 b its , 24 m eg ah ertz Integració n electrón ica del m otor, tra ns misión y s iste m as de fr eno s ant itrab a

E n lac e de da tos d e co m u nic acion es J 1939

No. 6

• • •

El motor 3126B tiene un ECM completamente nuevo con un procesador de 32 bits, 16 megahercios. Este nuevo ECM es mucho 32 bits, 16 megahercios más rápido y tiene más memoria, para permitir la integración electrónica del motor, la transmisión y los sistemas de frenos Enlace de datos J1939 antitraba, lo mismo que características adicionales para el cliente. Nuevo ECM

El nuevo ECM también incorpora un enlace de datos de comunicaciones actualizado J1939. Este nuevo enlace de datos es más rápido y tiene más capacidad para permitir integración electrónica entre el motor y otros sistemas del vehículo.

6

LSRV0370


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12/28/06


MOTOR 3126B HEUI

C aracterís tic as del S is tem a de C o ntro l El ectró n ico AD E M 200 0 Co n tro l d e cru ce ro y co n tro l va ria ble d e cru cero L ím ite d e velo cid a d d e d esp laza m ien to Fu n cio n es PTO e le ctrón icas Se gu im ie n to d e l m oto r Co n tro l d e fre n o s d e e sca p e Sinc ro n iza d o r de a p a ga d o en va cío Pro te cció n p o r co ntras eñ a Co n tro l d e va cío rá pid o Co n tro l a n tirr ob o

•

Control de crucero y control de crucero variable

•

Límite de velocidad de desplazamiento

•

Funciones de toma de fuerza (PTO) electrónica

• •

Seguimiento de parámetros del motor Control de frenos de escape

•

Sincronizador de apagado en vacío

•

Protección por contraseña

•

Control de vacío rápido

•

Control antirrobo

No. 7

Características electrónicas 1997 Todas las características electrónicas ofrecidas en el motor 1997 se ofrecen para el motor 3126B. Estas incluyen:

Control de crucero y control de crucero variable Límite de velocidad de desplazamiento Funciones de toma de fuerza (PTO) electrónica Seguimiento de parámetros del motor Control de frenos de escape Sincronizador de apagado en vacío Protección por contraseña Control de vacío rápido Control antirrobo

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MOTOR 3126B HEUI

Características del Sistema de Control Electrónico ADEM 2000 Bloq ue o d e pa rám e tros C on trol d el ven tilado r EC M F un cione s PT O plen as A v anc e de a celer ació n Lím ite de ac elera c ión D escon ex ió n C am bios progres ivo s Verificaci ón co ntinu a co n bas e en e l nive l de refrige rante Só lo lám para de a dv erte ncia Lám para d e a dv ertenc ia y red u cció n de pote ncia Lám para d e a dv ertenc ia , red uc ció n de p oten cia y apag ado

No. 8

•

Bloqueo de parámetros

Características electrónicas de 1998

•

Control del ventilador del ECM

Las características electrónicas nuevas en el motor 3126B son:

•

Funciones de toma de fuerza (PTO) plenas

Bloqueo de parámetros - para seguridad adicional. Los parámetros clave requieren una contraseña de fábrica para impedir entradas sin autorización en servicio en campo.

•

Cambios progresivos

•

Características de seguimiento basado en el nivel de refrigerante

Control del ventilador de ECM - para aplicaciones con un ventilador de enfriamiento conectar/desconectar. Funciones de toma de fuerza (PTO) plenas - incluye avance de aceleración PTO programable, límite de aceleración PTO y desconexión PTO por encima del límite de velocidad de desplazamiento seleccionado. Cambios progresivos - característica que permite al cliente programar tanto límites de velocidad de motor variables como fijas durante un cambio de velocidad a alta para mejorar la economía de combustible. Características de seguimiento basado en el nivel de refrigerante – en los casos de nivel de refrigerante bajo, el cliente puede escoger diferentes opciones, incluidas: 1. Sólo lámpara de advertencia 2. Lámpara de advertencia y reducción de potencia del motor 3. Lámpara de advertencia, reducción de potencia del motor y apagado del motor

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MOTOR 3126B HEUI

S is te m a d e c om b u s tible

P r es ió n d e in yec ció n m áx im a 2 de h a s ta 2 3.50 0 lb /p ul g o 1 62 MP a

No. 9

•

HEUI/mecánico

Sistema de combustible HEUI

•

Conocimiento básico de cómo funciona el sistema

La operación del sistema de combustible HEUI es completamente diferente de los sistemas de combustible accionados mecánicamente. Si usted va a localizar y solucionar problemas en los sistemas HEUI, debe tener un conocimiento básico de cómo funciona el sistema.

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MOTOR 3126B HEUI

Sis te m a de C o m b u s tib le I nye cc ió n P ilo to

I nyección P rin cip al

D iv is ió n d e la In ye c c i ón R edu ce ru id o de com bu s tió n e n a prox . 5 0% y re du c e sig n if ic at i vam ent e los ó xi do s d e nitró g eno e n e m isio ne s d e e sc ape

• •

No. 10

Con el fin de ayudarle a que entienda los conceptos básicos del sistema HEUI, veremos cada componente del sistema por separado Nueva característica de y luego cómo funcionan en conjunto. Una de las nuevas configuración de carga características es la configuración carga de inyección, que veremos de inyección más adelante en esta presentación. Aprender lo básico

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MOTOR 3126B HEUI

B O M B A D E LU B R IC AC IO N B O M B A H IDR A UL IC A AL M O TO R F ILT RO DE A C E IT E

ENFRIADOR DE ACEITE S E NS O R IA P

C O N D UC T O DE S U M INIS T R O D E CO M BU S T IBL E

V AL V U LA DE C O N TR O L IA P

TAN Q U E D E CO M B U S TIB L E

R E G U LA DO R D E P R E S IO N D E C O M B US T I B LE

FIL TR O D E C O M B US T IB LE

P AR T E TR AS E RA DE E N G R AN A J E D E L E V A

SE N SOR ES D E V E L O C I D AD S I N C RO N IZ AC IO N D EL M O T OR

BA T E RIA S

P E DA L D E L A C E LE R A DO R S E NS O R D E P O S IC IO N D E L P E D AL DE L A CE LE R AD O R

S E N S O R DE P RE S IO N DE RE FU E R ZO D E L M O TO R

E N L AC E D E D AT O S

S E N S O R DE T E M P E R AT U RA DE RE F R IG E R AN TE D E M O T O R

R E LE D E F R E N O S DE E S C A P E S E N S O R D E TE MP E R ATU R A D E A IR E D E AD M I S IO N

S E NS O R DE V E LO C ID A D D E L V E HIC U L

R E LE D E T R A NS M I S IO N A T/M T /H T L AM P AR A CA LE N T AD O R AIRE DE AD M IS IO N

R E LE D E L C A L E N TA D O R D E AIR E DE AD MI S IO N

LAM P A R A R E V IS IO N D E M O TO R INT E R RU P T O R AJ U S TE /RE A RM A DO Y CO N E CT AR /DE S C O NE CT AR P T O

S E NS O R D E P R E S I O N AD MO S FE R IC A ( S O L O C LA S IFIC A C IO N E S P E CI F ICA )

T AC O M E T RO Y V E L O CI ME TR O

L A M P A R A V AC I O R AP I D O

IN T E R RU P T O R AJ U S TE /R E AR M A D O Y C O N E CT AR /DE S CO NE C T AR CR U CE R O

No. 11

IN TE R R U P TO R D E F RE N O S DE S E R V IC IO IN T E R R U P TO R D E E M B R AG U E Y N E U T R AL

•

Inyectores HEUI

Breve introducción de los componentes del sistema HEUI

•

Bomba hidráulica

El sistema de combustible HEUI consta de 7 componentes principales:

•

Válvula de control de presión de accionamiento de inyección (IAP)

Inyectores HEUI - Usan el aceite presurizado del motor a 3.500 lb/pulg2 (24 MPa) para producir presiones de inyección de combustible hasta de 23.500 lb/pulg2 (162 MPa)

•


•

Módulo de control electrónico (ECM)

•

Sensores

•

Accionadores

Bomba hidráulica - usa el mismo flujo de aceite de lubricación del motor para generar las presiones altas necesarias para accionar los inyectores HEUI. Válvula de control de presión de accionamiento de inyección (IAP) - regula la presión de salida de la bomba y devuelve el flujo en exceso al sumidero de aceite del motor. Bomba de transferencia de combustible - toma el aceite del tanque de combustible, lo presuriza a 65 lb/pulg2 y lo lleva a los inyectores. Módulo de control electrónico (ECM) - el ECM es un computador muy poderoso que controla las principales funciones del motor. Sensores - son dispositivos electrónicos que verifican continuamente los parámetros de rendimiento del motor, tales como presión, temperatura o velocidad, y suministran esta información al ECM por medio de un voltaje de señal. Accionadores - son dispositivos electrónicos que usan corrientes eléctricas desde el ECM para realizar el trabajo o cambiar el rendimiento del motor. Dos ejemplos de accionadores son el solenoide del inyector y la válvula de control de presión de accionamiento de inyección.

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MOTOR 3126B HEUI

E n tra d a C o nt ro l S alid a

No. 12

•

Entrada

Controles electrónicos

•

Control

Introducción de los componentes:

•

Salida

En el motor 3126B se usa un nuevo sistema de control electrónico. Este sistema de tecnología de punta tiene muchas características y beneficios. Esta presentación se enfocará en los componentes electrónicos principales - que hacen que el motor funcione - y cómo estos trabajan. Los diagnósticos electrónicos básicos se verán en la sección de diagnósticos de esta presentación. El sistema de control electrónico consta de tres tipos de componentes: De entrada De control De salida

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MOTOR 3126B HEUI

En tr a da L o s sen sor es c on s ta nte m en t e m i de n las c on d ic io n e s d e o per ac ió n d el m ot or y en v í an es a i n for m a ci ón a l E C M

No. 13

•

Sensores

De entrada Los sensores realizan una verificación continua de las condiciones de operación del motor y envían esa información al ECM (algunos sensores son: de velocidad/sincronización, de presión de refuerzo, de temperatura del refrigerante, de temperatura del aire de admisión, de posición del acelerador, de velocidad de desplazamiento y de presión de accionamiento de inyección).

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MOTOR 3126B HEUI

Sen so res M id en c on ti n ua m en te el r e n di m i en to d el m o tor y s um i n i stra n est a in fo rm a ci ón al E C M po r m e di o d e un vo ltaj e de s eña l

No. 14

•

Dospositivos electrónicos simples

•

Convierten un cambio de parámetro en una señal eléctrica

Los sensores son dispositivos electrónicos simples, que detectan y convierten un cambio de presión, temperatura o movimiento mecánico en una señal eléctrica.

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MOTOR 3126B HEUI

Tipo de sensores

T ip o s d e se nso re s P res ió n Tem p e rat ura P osición V elocida d

No. 15

•

Presión

Hay 4 tipos básicos de sensores:

•

Temperatura

De presión

•

Posición

•

Velocidad

De temperatura De posición De velocidad

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S ens ore s de p re sión

MOTOR 3126B HEUI

Sen so res de te m p era tura

S en sor es de p os ició n

Sen so res de ve loc ida d

No. 16 •

Presión

Hay 4 tipos básicos de sensores:

•

Temperatura

De presión

•

Posición

•

Velocidad

De temperatura De posición De velocidad

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S e ns ore s de pre s ión

Sen s ore s d e te mp era tura

Se ns ore s d e pos ición

MOTOR 3126B HEUI

Se ns or es de v eloc ida d

P r es ió n d e ac cio n am ien t o d e in yec ci ón

V el oc id a d /si nc ro n iza ció o n d el m ot o r

P re si ó n d e r ef ue rzo

P os is ió n d e p e d al de l a ce ler ad o r

T e m p er at ur a d e l re fr ig era n te T e m pe ra tu ra d e ai re d e ad m is ió n

Ve lo cid a d d el veh ícu lo

No. 17

S en so r de p re sió n a dm o sf eric a

•

Sensores de presión

Hay 4 tipos básicos de sensores que regulan la operación del motor:

•

Sensores de temperatura

•

Sensores de posición

Sensores de presión Sensor de presión de accionamiento de inyección Sensor de presión de refuerzo Sensor de presión atmosférica

•

Sensores de velocidad

•

Nota

Sensores de temperatura Sensor de temperatura del refrigerante Sensor de temperatura del aire de admisión Sensores de posición Sensor de posición del acelerador Sensor de nivel de refrigerante (Nota) Sensores de velocidad Sensores de velocidad/sincronización del motor Sensor de velocidad del vehículo Nota: El sensor de nivel del refrigerante es un sensor del Fabricante de Equipo Original optativo y está disponible en dos tipos: un tipo de resistencia de 2 clavijas y uno estándar de 4 clavijas usado generalmente por Robert Shaw.

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MOTOR 3126B HEUI

S ensore s de p resión

·A tierra · Voltaje de sum inistro · Voltaje de señal

No. 18 •

Mide cambio de presión

•

Envia señal CC variable al ECM

•

Tres cables

•

Cable de voltaje de suministro

•

Cable a tierra

•

Cable de voltaje de señal

El sensor de presión mide los cambios de presión y envía un voltaje de señal CC variable al ECM. Los sensores de presión tienen 3 cables. El primer cable suministra voltaje del ECM al sensor y le proporciona corriente para la operación del sensor. Este voltaje de suministro está controlado a 5,0 ± 0,5 voltios. El segundo cable es un cable a tierra desde el ECM hasta el sensor que provee una referencia de “cero voltios”. El tercer cable es un voltaje de señal desde el sensor hasta el ECM. Este voltaje de señal varía con los cambios de presión del dispositivo que el sensor esté midiendo. La gama de operación del voltaje de señal es ligeramente mayor a 0 voltios y ligeramente menor a 5,0 voltios. Una gama de operación típica de un voltaje de señal es de 0,5 voltios a 4,5 voltios.

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MOTOR 3126B HEUI

S e ns or es d e p re sió n

F a lla s d e l c irc u ito de l s en s or de pr esión Ab ie rto : vo lt a je d e se ñ al igu a l a l volta je d e sum in is tro (5, 0 vo ltio s) En corto: vo ltaje d e se ña l igu a l a cer o voltio s

•

El ECM determina circuitos en corto o abiertos

•

V de señal = V de suministro Circuito abierto

•

V de señal = 0 Circuito en corto

No. 19

El ECM también determina si un sensor está en corto o abierto de acuerdo con el voltaje de señal. Si el voltaje de señal es el mismo del voltaje de suministro, el ECM reconoce que el sensor o el circuito del sensor está abierto. Si el voltaje de señal es cero, el ECM reconoce que el sensor o circuito del sensor está en corto. Si el ECM detecta que está abierto o en corto, indicará una falla del circuito que ayudará en la localización y solución del problema. Fallas del circuito del sensor de presión Abierto: voltaje de señal igual al voltaje de suministro (5,0 voltios) En corto: voltaje de señal igual a cero voltios

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MOTOR 3126B HEUI

Se n so r d e pr esió n de a ccio na m ien to d e in ye cció n

Sens ore s de presión Se n so r d e pr esió n de re fue rzo

Se n sor d e pre sión a t m ósf e rica

•

Sensor de presión de accionamiento de inyección

•

Sensor de presión de refuerzo

•

Sensor de presión atmosférica

No. 20 Los sensores de presión más importantes del motor son: Sensor de presión de accionamiento de inyección Sensor de presión de refuerzo Sensor de presión atmosférica

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MOTOR 3126B HEUI

Circuito de control del sensor de presión de refuerzo

Lim ita e nt reg a de co m b u stib le y c on tro la la s ob re ent rega de com bu s tib le y hu m o neg ro

No. 21 •

Presión de refuerzo

Operación del circuito de control del sensor de presión de refuerzo:

•

Múltiple de admisión

•

Limita la entrega de combustible y controla la sobreentrega de combustible (humo negro)

El sensor de refuerzo mide la presión de refuerzo en el múltiple de admisión. Este es un sensor de presión que envía un voltaje de señal CC al ECM. El ECM usa esta señal de presión de refuerzo para limitar la entrega de combustible y evitar la sobreentrega de combustible y la emisión humo negro. Los motores para servicio pesado o los 3116/3126 de producción actual usan sensores diferentes.

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MOTOR 3126B HEUI

C ircuito de c o n tro l d el se ns o r d e p res ió n at mo sf éric a

Aju s ta la sin cro nizac ió n y e ntr e ga de co m b us tible pa r a m a n te n er r e nd im ie nto de l m ot or y e m is io n e s e n a ltu ra s ob re el n iv el del m a r

No. 22 •

Sensor de presión atmosférica

•

Ajuste de sincronización y entrega de combustible para emisión y rendimiento del motor cuando se ve afectado por la altura

•

No está en todos los motores

Operación del circuito de control del sensor de presión atmosférica: El sensor de presión atmosférica mide la presión atmosférica, con el fin de compensar la presión por altitud. Envía un voltaje de señal CC al ECM. El ECM usa esta señal para ajustar la sincronización y la entrega de combustible, y mantener el rendimiento y las emisiones en alturas sobre el nivel del mar. Este sensor no se usa en clasificaciones de potencia baja de modo que no estará en todos los motores. El conector se localiza en el mazo de cables. Asegúrese de que la tapa provisional esté instalada.

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MOTOR 3126B HEUI

C irc u ito d e Co ntr ol IAP

S e ns or IA P - V erifi ca c on tinu am e nte pre s ión rea l de l s is te m a y e nv ía u n v ol ta j e de s e ña l al E C M

No. 23 •

Sensor de presión de accionamiento de inyección (IAP) conectado al múltiple de aceite de presión alta

•

Presión de accionamiento

El sensor de presión de accionamiento de inyección o sensor IAP está conectado al conducto de aceite de presión alta que suministra aceite de accionamiento para activar los inyectores. El sensor IAP lee la “presión de accionamiento” y envía un voltaje de señal al ECM, para permitir que el ECM controle continuamente la presión de accionamiento. Nuevo número de pieza, en relación con el sensor actual de producción.

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MOTOR 3126B HEUI

S en s ore s d e Te m p e ra tura

Fal la s de l c irc uit o d el sen so r d e te m per atu ra AB IE RT O : el val or d e resi sten cia es m uy alto E N C O RT O : el valor d e la r esisten cia es cerca d e 0

Sensores de temperatura

No. 24

Los sensores de temperatura del Motor 3126B tienen sólo dos cables. Los sensores de temperatura varían la resistencia con los cambios de temperatura. El ECM lee el valor de resistencia de los sensores y la convierte en temperatura.

•

Dos cables

•

Cambia resistencia con la temperatura

•

Resistencia a temperatura

El ECM determina si el sensor de temperatura está abierto o en corto midiendo el valor de la resistencia. Si el sensor está en corto, el valor de la resistencia está cerca de 0. Si el circuito del sensor está abierto, el valor de la resistencia es muy alto.

•

Abierto: alta resistencia

Fallas del circuito del sensor de temperatura.

•

En corto: baja resistencia o cerca de cero

Abierto: el valor de la resistencia es muy alto. En corto: el valor de la resistencia está cerca de 0.

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MOTOR 3126B HEUI

Se ns ores de Tem peratura

S e nso r d e tem pe ra tu r a de l re fri g er ante S e nso r d e tem pe ra tu r a de l ai re d e a d m i s ió n

No. 25 •

•

Sensor de temperatura del refrigerante Sensor de temperatura del aire de admisión

Los sensores de temperatura más importantes del motor son: Sensor de temperatura del refrigerante Sensor de temperatura del aire de admisión Se usa el mismo número de pieza para cada localización

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– SISTEMA ELECTRONI

MOTOR 3126B HEUI

C ir cuito de contr ol del sensor de temperatura del r efr iger an te

D t e m i a s n c o n z a ió c o r e t a e i ye ci n y o n xi n / e s o n x i n d l c le t a or e a re e a m i ió d u a n e o er ci n e t i m p fr o

No. 26 •

•

Caja del regulador de temperatura del refrigerante

refrigerante:

El sensor de temperatura del refrigerante mide la temperatura del refrigerante del motor. Este convierte la tem resistencia que el ECM lee. El ECM usa la señal de temperatura del Controla el calentador refrigerante para ayudar a determinar la sincronización correcta de Sincronización de inyección correcta

de aire de admisión

durante la operación en tiempo frío. El calentador de aire de admisión significativamente el humo blanco mientras el motor alcanza su temperatura de operación.

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MOTOR 3126B HEUI

Cir cuito de Control del S ensor de T emper atura de Aire de Admisión

De te rm in a si nc ro niz ac ió n d e inye cc ión cor rect a y co n ex ió n/ d es co n ex ión d el cale nta do r d e aire d e adm i sión

No. 27 •

Temperatura del aire del múltiple de admisión

•

Sincronización de inyección correcta

•

Operación del circuito de control del sensor de temperatura de aire de admisión:

El sensor de temperatura de aire de admisión mide la temperatura del aire que entra al múltiple de admisión. Este convierte la temperatura en un valor de resistencia que el ECM lee. El ECM usa Controla el calentador la señal de temperatura del aire de admisión para ayudar a de aire de admisión determinar la sincronización correcta de inyección y conectar o desconectar el calentador de aire de admisión durante la operación en tiempo frío. El calentador de aire de admisión calienta el aire de entrada frío, mejora la calidad en vacío inicial y reduce significativamente el humo blanco mientras el motor alcanza su temperatura de operación.

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MOTOR 3126B HEUI

Se nsores de Posic ió n

V o lta je d e sum in is tro A tierra V o lta je d e se ñ al

No. 28 •

Sensores de posición

•

Pedal del acelerador (sensor de posición del acelerador)

•

Señal de modulación de duración de impulso (PWM)

•

Tres cables

•

Voltaje de suministro 8,0 V

•

Cable a tierra

•

Voltaje de señal

El tercer tipo de sensor es el de posición. Un ejemplo de un sensor de posición es el sensor de posición del pedal del acelerador. Este sensor verifica la posición del pedal del acelerador del vehículo y convierte esa posición en una señal de modulación de duración de impulso que envía al ECM. El sensor de posición tiene 3 cables. El primer cable es el de suministro de voltaje desde el ECM que proporciona corriente para la operación del sensor. Este voltaje de suministro es controlado exactamente a 8,0 ± 0,5 voltios para el sensor de posición del pedal del acelerador. El segundo cable es un cable a tierra del ECM al sensor que proporciona una referencia de 0 voltios al sensor. El tercer cable es un voltaje de señal desde el sensor de posición al ECM.

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MOTOR 3126B HEUI

S e ña le s d e m o d u la c ió n d e d u ra c ió n d e i m p u ls o C iclo de t rab a jo en vel oc id a d b aja en vac ío - 1 0% a 2 2%

C ic lo tr ab aj o en velo c id a d a lt a e n va cí o d e - 7 5% a 9 0%

C icl o d e tra b ajo = % d e t iem po C O NE CT A DO c on t ra % d e ti em p o D E S CO N E CT A D O

•

Señal de modulación de duración de impulso (PWM)

•

Onda cuadrada

•

Porcentaje en ciclos de trabajo

• •

Baja en vacío 10% a 22% CC Alta en vacío 75% a 90% CC

No. 29

El sensor de posición del pedal del acelerador genera una señal de modulación de duración de impulso de onda cuadrada. Una señal de onda cuadrada es un voltaje pleno o un voltaje 0: “Conectado” o “Desconectado”. El porcentaje de tiempo en que la señal está “conectada” se llama “ciclo de trabajo”. Ciclo de trabajo = % de tiempo CONECTADO contra % de tiempo DESCONECTADO El ciclo de trabajo en la posición del pedal del acelerador en velocidad baja en vacío es de 10% a 22%. El ciclo de trabajo de la posición del pedal del acelerador en velocidad alta en vacío es de 75% a 90%. Ciclo de trabajo Ciclo de trabajo en velocidad baja en vacío - 10% a 22% Ciclo de trabajo en velocidad alta en vacío - 75% a 90%

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MOTOR 3126B HEUI

Circuito del sens or de posición del pedal del ac elerador

No. 30 •

Ciclo de trabajo con frecuencia constante

•

Muy exacto

•

Otras entradas también determinan operación correcta de inyectores

Sensor de posición del pedal del acelerador El sensor de posición del pedal del acelerador transmite esta señal de ciclo de trabajo al ECM con una transición suave durante la aceleración y la desaceleración. El ECM usa muchas otras entradas de sensores, además de la señal de posición de señal del pedal del acelerador, para determinar la operación correcta de los inyectores HEUI.

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MOTOR 3126B HEUI

Circuito del sens or de posición del pedal del acelerador

Sin cr oniz ac ión d e in yecc ió n Cant idad de co mbu stible Presión de inyección

No. 31 •

Sincronización de inyección

El ECM debe determinar 3 factores para controlar la operación del inyector:

•

Cantidad de combustible

Sincronización de inyección - cuando la inyección inicia.

•

Presión de inyección

Cantidad de combustible - la cantidad de combustible inyectada, y Presión de inyección - la presión con que el combustible se inyecta. Todas las entradas de sensores se comparan en los mapas del software del ECM y las señales de salida se envían a los inyectores y a la válvula de control IAP (IAPCV). Estas dos señales de salida controlan la operación del motor.

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MOTOR 3126B HEUI

Circuito del sensor de posición del pedal del acelerador

Sin c ro niz ac i ón de inyecc ión Cantid ad de com bu st ible Pres ión d e inyecc ión

No. 32 •

Determina la velocidad deseada del motor

•

Compara la velocidad deseada con la velocidad real

•

Posición del pedal convertido a señal PWM

•

Compara

•

Si la velocidad real es menor, el ECM aumenta la duración de la corriente

•

El circuito del sensor de posición del pedal del acelerador determina la velocidad del motor deseada al detectar la posición del pedal del acelerador y enviar una señal de modulación de duración de impulso al ECM. El ECM entonces compara la velocidad deseada del motor con la velocidad real del motor y determina cómo debe controlar la ignición los inyectores. Veamos cómo funciona el circuito. El operador selecciona una velocidad del motor con el pedal del acelerador. La posición del pedal del acelerador se convierte en una señal de modulación de duración de impulso al ECM. El ECM convierte el ciclo de trabajo de la señal en la velocidad deseada del motor. El ECM entonces compara la velocidad deseada del motor con la velocidad real y determina qué cantidad de combustible debe entregar los inyectores.

Si la velocidad real del motor es menor que la deseada, el ECM aumentará la duración de la corriente a los inyectores para entregar Si la velocidad real, es más combustible y aumentar la velocidad del motor. mayor, el ECM disminuye la duración de la corriente

Si la velocidad real del motor es más alta que la deseada, el ECM disminuirá la duración de la corriente para reducir la entrega de combustible. Con menos combustible, la velocidad del motor disminuirá rápidamente hasta que la velocidad real del motor se empareje con la velocidad deseada.

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MOTOR 3126B HEUI

S e nso res de Po sic ión

Fallas del circuito del sensor de posición M en o r qu e 15 0 H z. M ayo r qu e 1. 0 00 H z .

•

Si el ciclo de trabajo es menor que 5% o mayor que 95%, se registra una falla

No. 33

Al verificar el ciclo de trabajo, el ECM determina si el sensor de posición de pedal del acelerador está fallando. Si el ciclo de trabajo es menor que 5% o mayor que 95%, el ECM registrará este valor y activará una falla. Fallas del circuito del sensor de posición Ciclo de trabajo menor que 5% Ciclo de trabajo mayor que 95%

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MOTOR 3126B HEUI

Sens ore s de Velocida d

No. 34 • Sensores de velocidad • Usado para velocidad / sincronización • Lee cambio de voltaje como una señal • Dos cables

El cuarto tipo de sensor es el de velocidad. Este tipo de sensor se usa para medir la velocidad y la sincronización del motor. El sensor de velocidad/sincronización tiene un imán permanente y una bobina de cable interna. Un cambio en el campo magnético del sensor induce un voltaje en el sensor. El ECM lee este aumento o disminución repentina del voltaje como una señal. Debido a que los sensores de velocidad usan un imán interno y una bobina para generar un voltaje de señal, los sensores no requieren un voltaje de suministro desde el ECM y, por tanto, usan 2 cables en cambio de los 3 utilizados en los sensores de presión y posición. Idénticos a los de producción actual

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No. 35 • Engranaje gira

A medida que el engranaje del eje de levas gira, la señal de los dientes ubicados en su cara lateral pasan a través del campo • Diente de sincronización magnético del sensor de velocidad/sincronización. El sensor genera pasa a través de campo un voltaje de señal a medida que pasa cada diente de sincronización. magnético El ECM cuenta el tiempo entre estas señales y determina qué tan rápido está funcionando el motor. • Determina rpm • Diente adicional/centro muerto superior

Todos los dientes están espaciados igualmente, excepto un par que tiene un diente adicional entre ellos. Este diente envía una señal adicional que indica la posición del Centro Muerto Superior al ECM.

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B O M B A D E L U B RIC AC IO N

C ir cu ito v e lo ci dALad / R M O TO F ILTn RO DE s in c r o n iza c ió

B O M B A H ID R A UL ICA

A CE IT E

ENFRIADOR DE AC EITE SE N SO R IAP

C O N DU C TO D E S U M INIS TR O D E CO M BU S T IBL E

V AL V U LA D E C O N TR O L IA P

T AN Q U E D E

RE G UL AD O R D E P RE S IO N D E CO M BU S TI B L E

C O M B U S TIB LE FIL TR O D E C O M B US T IB LE

P AR T E TR AS E RA DE E N G R AN AJ E D E L E V A

SEN SOR ES D E V E L O C ID AD S IN C RO NIZ AC IO N D E L M O TO R

BA TE R IAS

P E DA L D E L AC E LE R A DO R S E NS O R D E P O S I CIO N D E L P E DA L D E L AC E L E R AD O R

S E N S O R DE P RE S IO N DE RE F U E R ZO D E L MO TO R E NL AC E D E D ATO S

S E N S O R DE TE M P E R AT U RA DE R E F R IG E R AN TE D E M O T O R

S E N S O R D E TE M P E R ATU R A D E AIR E D E AD M IS IO N

R E LE D E FR E N O S D E E S C AP E

S E NS O R D E V E L O C ID AD DE L V E H IC UL O

RE LE D E TR A NS MIS I O N AT/M T /HT L AM P AR A CA LE N TA D O R A IRE DE A D MIS IO N

RE L E D E L C AL E N TA DO R DE AIRE DE AD MI S IO N

S E NS O R D E P R E S IO N ATM O S FE R IC A ( S O L O C LA S IFIC AC IO N E S P E CIF ICA )

T AC O M E T RO Y V E LO CIM E T RO

L AM P A RA V AC IO R AP ID O LAM P A RA R E V IS IO N D E M O TO R INT E R RU P T O R AJ U S TE /R E A RM A DO Y CO NE CT AR /D E S CO NE C T AR P TO IN T E RR U P T O R A J U S TE /R E AR M AD O Y C O N E C T AR /D E S CO NE C T AR C R U CE R O

•

Posición y velocidad del eje de levas

•

Primario y protección

•

En cualquier problema de sensor primario, pasa a trabajar el sensor de protección

•

Pérdida de ignición momentánea

•

Falla registrada

•

Demora en encender lámpara “revisar motor”

IN TE R R UP T O R D E FR E N O S D E S E RV IC IO

No. 36

IN TE R R UP TO R D E E M B RA G U E Y N E UT R AL

Operación del circuito de velocidad/sincronización: El circuito de velocidad/sincronización es el más importante de todos los circuitos básicos. Esta señal de velocidad/sincronización le indica al ECM la posición y velocidad del eje de levas del motor. El ECM necesita esta señal para regular la operación del motor. La señal de velocidad/sincronización es tan importante que tiene dos sensores: un sensor primario y un sensor de protección. Durante la operación normal del motor, el ECM lee la señal sólo del sensor primario. Si el ECM detecta una señal de falla, abierta o en corto del sensor primario, el ECM automáticamente pasa a trabajar con el sensor de protección. Durante este paso, el motor puede tener una inyección errónea momentánea pero rápidamente vuelve a la operación normal. El ECM continuará usando el sensor de protección e indicará una falla activa y una falla registrada. El ECM demorará en encender la lámpara “revisar motor” después de detectar una falla del sensor primario, debido a que el motor continuará funcionando sin pérdida de rendimiento. El ECM indicará inmediatamente la falla, de modo que el técnico de servicio pueda encontrar y reparar el problema.

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M ód ulo de Co nt rol Ele ctr ón ico E l E C M e s el co m p ut ado r q u e c o ntr o la el m o tor , t ie ne tr e s fun cio ne s pr in ci p al es: P r o po r c ion a en erg í a a t od a la e le ctró n ic a de l m o tor V e rific a c o ntin ua m en te la s s eñ a le s d e en tr ad a d e los s en s or es d e l m o to r A ctúa c om o r e gu l ad or pa ra c o n tr ol ar l as r pm d e l m ot or

No. 37

•

Proporciona energía

Control:

•

Verificación

•

Regulación

El ECM es el computador que controla el motor. Tiene tres funciones principales: Proporciona energía a toda la electrónica del motor. Verifica continuamente las señales de entrada de los sensores del motor. Actúa como regulador para controlar las rpm del motor El diseño de pernos de montaje es igual al de producción actual, seis a siete libras más liviano, con 2 conectores de 70 terminales. No enfriado por combustible.

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MOTOR 3126B HEUI

M ódulo d e Control Elec tró nico C on tro la to d os lo s c o mp on e ntes p rinc ip ale s de l m otor

No. 38 •

Corazón del sistema

•

Lado izquierdo trasero

•

Recolección de datos

El corazón del sistema electrónico es el nuevo módulo del control electrónico. Este poderoso computador de última tecnología controla todas las funciones del motor proporcionando un excelente rendimiento y economía de combustible, que cumple al mismo tiempo con los nuevos estándares rigurosos de emisión de escape.

•

Controla inyección de combustible y sincronización

El ECM está ubicado en el lado izquierdo trasero del motor. Este poderoso computador proporciona un control electrónico total del rendimiento del motor. El ECM usa los datos de rendimiento del motor enviados por los diferentes sensores para hacer ajustes a la entrega de combustible, presión y sincronización de inyección. El ECM contiene software de rendimiento programado para definir potencia, curvas de par y todos los otros aspectos relacionados del motor.

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MOTOR 3126B HEUI

· Co nt rol co mp leto d el m ot or el ect ró nic o de ma rca regist rad a · Reg istro de fa llas de l m otor · Dia g nó stico me jo rado del m ot or elect ró nic o · Co nt rol de cru c er o e le ctr ón ico · PTO e le ctró nica pr og ramab le

•

Control total del motor electrónico de marca registrada

No. 39 Características del ECM Control total del motor electrónico de marca registrada

•

Registro de fallas del motor

•

Diagnósticos mejorados del motor electrónico

Control de crucero electrónico

•

Control de crucero electrónico

Toma de fuerza (PTO) electrónica programable

•

Toma de fuerza (PTO) electrónica programable

Registro de fallas del motor Diagnósticos mejorados del motor electrónico

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· C o nect or d e maz o de cab les d el mo to r

MOTOR 3126B HEUI

· C o nector d e m azo de cab les de l vehícu lo

No. 40 •

Conector de mazo de cables del motor

•

Conector de mazo de cables del vehículo

El nuevo ECM tiene dos conectores de mazo de cables de 70 clavijas Conector de mazo de cables del motor Conector de mazo de cables del vehículo El conector OM ECM es un conector AMP (Número de pieza Caterpillar 133-8748) Número de pieza del conector del motor (No. de pieza Caterpillar 133-8749) La herramienta de rebordeado es la misma que la usada actualmente Sin embargo, los terminales del ECM deben ser de oro Receptáculos Nos. 16/18 (PIN Cat 9X3402) Receptáculos Nos. 14/16 (PIN Cat 126-1768) Herramienta para quitar terminales calibre 16 AWG (PIN Cat 1219587)

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MOTOR 3126B HEUI

C o ne c to r d e M a z o d e C a bl e s d e l M o to r

No. 41 •

Mazo de cables del motor

•

Tornillo Allen, el mismo de 4 mm

•

Tapones de sellado

•

Par de apriete especial

Mazo de cables del motor - conecta el ECM a todos los sensores y accionadores, incluidos los inyectores HEUI El tornillo Allen, que conecta el mazo de cables al ECM usa la misma llave Allen de cabeza hexagonal de 4 mm y tiene un par de apriete de 6 Nm ± 1 Nm (53 lb/pulg ± 8,9 lb/pulg). Los tapones de sellado para los receptáculos vacíos pueden ser: Genesis PEI (No. de pieza Cat 9G3695) y Deutsch (No. de pieza Cat 8T-8737) Nota: Tenga cuidado de no instalar los tapones demasiado profundos en el orificio.

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MOTOR 3126B HEUI

Co n e ct o r d e M a zo d e Ca b les d e l V eh íc u lo

No. 42 •

Mazo de cables del vehículo

Mazo de cables del vehículo - conecta el ECM a la parte de control del motor del mazo de cables principal del vehículo. Esto incluye el sensor de posición del pedal del acelerador, el sensor de velocidad de desplazamiento, los relés de transmisión y frenos, el control de crucero y los interruptores de control de toma de fuerza. Este cableado puede parecer complicado, pero realmente es muy simple. Todo está configurado en muchos circuitos simples. Veremos algunos de estos circuitos en la sección de operación del sistema electrónico de esta presentación.

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MOTOR 3126B HEUI

M ód ulo de Con tro l E le ctró nico

C on tro les E C M E n tre g a de co m b us tible P resió n d e iny ección S in cron iza ción de i nyec ción

M ó dul o de P e rson a lid ad Actu aliza so ftwar e p ro gram able Fla sh us and o Herr amien ta del T écnico de Se rvicio (ET )

•

Módulo de personalidad

•

Puede reprogramarse

•

Sólo Flash

No. 43

Este software se conoce como “módulo de personalidad”. En algunos motores se usan los ECM con un chip de computador reemplazable con el software ya instalado. El motor 3126 no tiene un chip de módulo de personalidad de reemplazo. El módulo de personalidad es una pieza permanente del ECM que puede reprogramarse usando la característica FLASH de la herramienta de servicio del Técnico Electrónico (ET). El ECM también registra las fallas de rendimiento y tiene la capacidad de ejecutar varias pruebas de diagnóstico automáticas cuando se usa con el ET. El motor 3126B demora más tiempo en realizar la operación FLASH, debido a que los archivos FLASH son más grandes, y toma aproximadamente 10 minutos comparado con 3 minutos en los motores anteriores.

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MOTOR 3126B HEUI

Sa lida E l E CM e nv ía co rr i en te s el éc tr i ca s a lo s di s p o si tivo s de s al id a par a co nt ro la r la op e r ac ió n d el m o to r

No. 44 •

Salidas

Salidas El ECM envía corriente eléctrica a los dispositivos de salida para controlar la operación del motor. Los dispositivos de salida son: los inyectores, la IAPCV y el calentador de aire de admisión. Las salidas adicionales son las lámparas del tablero, lámparas de verificación del motor, lámparas de advertencia y circuitos disponibles de vacío rápido y PTO. El ventilador de enfriamiento es una salida programable controlada sólo con un ventilador de conectar/desconectar. Para información adicional de los dispositivos de salida de los Fabricantes de Equipo Original, consulte el Manual de Servicio.

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MOTOR 3126B HEUI

Ac cion ado re s U san c or r ien tes e l éctr i cas de sd e e l E C M p ara r ea l iz ar t ra ba j o o c am b i ar e l r en d im i e n to d el m ot or .

No. 45 •

Accionadores

Accionadores Usan corrientes eléctricas desde el ECM para realizar un trabajo o cambiar el rendimiento del motor. El circuito del calentador de aire de admisión es igual al de producción actual y su operación es la misma.

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MOTOR 3126B HEUI

Vá lv ula d e Con trol d e Pr es ió n d e Ac cio na m ie nto d e Iny e cc ió n R eg u la l a presió n d e la bo mb a al enviar el e xces o de flujo al s um idero de ac eite d el m o to r.

No. 46 • •

. La IAPCV es una “dispositivo accionador”, que convierte la señal eléctrica enviada desde el ECM, en un movimiento mecánico por una Controla la presión de válvula de carrete interno, para controlar la presión de salida de la salida de la bomba bomba. IAPCV

La presión de la bomba se regula enviando el exceso de flujo al sumidero de aceite del motor. Igual al de producción actual.

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MOTOR 3126B HEUI

Válvula de Control de Presión de Accionamiento de Inyección (IAPCV)

No. 47 •

Controlada electrónicamente

Operación de la Válvula de Control de Presión de Accionamiento de Inyección (IAPCV): componentes de la válvula

•

De operación piloto

•

Válvula de control de presión

La IAPCV es una válvula de control de presión de operación piloto controlada eléctricamente. Mantiene la presión seleccionada del sistema de accionamiento sin tener en cuenta la velocidad del motor, el flujo de la bomba ni las demandas variables de aceite de los inyectores.

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MOTOR 3126B HEUI

Co m p o nente s bás ico s de la válv ula d e C o ntrol O R I F IC I O

C U E R PO D E

O R IF I C IO

C AM A RA DE L

D E D R EN A J E

L A V AL VU L A

DE C O N T R O L

C AR R E T E

C AR R E T E

R E SO R T E D E L

D E LA

C A RR E T E

V AL V U L A

•

I N D U CI D O

AC E IT E

VA L VU L A

P A S A DO R D E

DE PR ES I O N

D E D IS C O

E M P U JE

S O L E N O ID E

No. 48

RE D U CI D A

Componentes básicos

Los componentes básicos de la IAPCV son: Cuerpo de la válvula Carrete Resorte del carrete Válvula de disco Pasador de empuje Inducido Solenoide

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MOTOR 3126B HEUI

In ye c tore s HEU I Pr es ur izan e l a ce it e d e l m ot o r a 3 .50 0 lb /p u lg 2 ( 24 M Pa) p a ra p r od u c ir p r esi o ne s de in y ec ció n d e co m b u s ti bl e d e h as ta 23 .5 00 lb /p u lg 2 ( 1 62 MP a) .

No. 49 •

Inyectores HEUI

Inyectores HEUI Presurizan el aceite del motor a 3.500 lb/pulg2 (24 MPa) para producir presiones de inyección de combustible de hasta 23.500 lb/pulg2 (162 MPa).

49

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MOTOR 3126B HEUI

No. 50 •

Accionada hidráulicamente

El sistema de combustible HEUI utiliza un inyector unitario de accionamiento hidráulico controlado electrónicamente.

•

Inyector unitario controlado electrónicamente

•

Usa aceite de motor a presión para accionar el émbolo

Todos los sistemas de combustible de los motores diesel usan un émbolo y un tambor para bombear combustible a presión alta a la cámara de combustión. Este combustible se bombea a la cámara de combustión en cantidades precisas para controlar el rendimiento del motor. El HEUI usa aceite del motor a presión alta para accionar el émbolo. Todos los demás sistemas de combustible usan un lóbulo del eje de levas en la bomba de inyección para accionar el émbolo.

50

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MOTOR 3126B HEUI

O r if ici o de d re na je d e l in y ect o r

S ell os d e p re sió n alt a d e l in ye ct o r

No. 51 •

Orificio de drenaje del inyector

•

Sellos de presión alta del inyector

Orificio de drenaje del inyector Sellos de presión alta del inyector

51

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MOTOR 3126B HEUI

P r esu r iz a su m i ni st r o d e co m b u s tib l e de sde 450 k P a (6 5 l b/ p u lg 2) h asta 16 2 M P a (2 3 .50 0 l b /p u lg 2 ). A to m i z a com bu st ib le a p re si ón al ta a tra vés de l o s o r ifi c i o s e n l a p u n ta del in yecto r . E n tr eg a la ca n ti da d co r rec ta d e co m b u s tib l e ato m i za do a l a cá m ar a d e co m b us tió n . D is per s a el c om b ust ib l e a tom iz ad o u ni fo rm em e nte en tod a l a c ám ar a d e co m b u s tió n .

No. 52

•

Presuriza suministro de combustible

El inyector HEUI tiene 4 funciones.

•

Atomiza combustible

Presuriza el suministro de combustible desde 65 lb/pulg2 (450 kPa) hasta 23.500 lb/pulg2 (162 MPa).

•

Entrega cantidad correcta

•

Dispersa uniformemente el combustible

Funciona como un atomizador al bombear combustible a presión alta a través de los orificios en la punta del inyector. Entrega la cantidad correcta de combustible atomizado a la cámara de combustión. Dispersa el combustible atomizado uniformemente en la cámara de combustión.

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MOTOR 3126B HEUI

Op eración del S istema de Ac cionam ien to de Inyección No. 53 •

Presuriza el aceite lubricante

•

Reemplaza a los inyectores unitarios accionados mecánicamente impulsados por engranaje

Flujo de aceite del sistema de accionamiento de inyección El sistema de accionamiento de inyección toma aceite lubricante del conducto de aceite principal y lo presuriza para activar los inyectores HEUI. Este sistema reemplaza el tren de engranajes, el eje de levas y los balancines usados para activar los inyectores unitarios de accionamiento mecánico. El sistema de accionamiento de inyección tiene dos funciones principales.

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MOTOR 3126B HEUI

Si stem a de A cc iona m ie nto de Iny ecc ión S u m in is tra a c ei te a p r e sió n al ta p ar a a cti va r lo s in yec to r es H E U I, y C o ntr o la l a pr esi ó n d e in yec c ió n p r od u ci da p or lo s i ny e cto re s al cam b i ar l a p res ió n d el a c ei te de ac ci on a m i en to .

No. 54 •

Suministra aceite de presión alta

•

Controla la presión de inyección

Propósito del sistema: Suministra aceite de presión alta para activar los inyectores HEUI y Controla la presión de inyección producida por los inyectores al cambiar la presión de accionamiento del aceite.

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MOTOR 3126B HEUI

Presió n d e aceite

Pr esió n d e accion amien to

No. 55 •

Cinco componentes básicos

El sistema de accionamiento de inyección tiene 5 componentes básicos, los cuales son parte de los sistemas de presión de aceite lubricante y de presión del aceite de accionamiento.

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MOTOR 3126B HEUI

Bom b a d e lu bric a ción d el m oto r

No. 56 •

Bomba de lubricación del motor

•

65 lb/pulg2

Bomba de lubricación del motor La bomba de lubricación del motor toma el aceite del sumidero y lo presuriza a 65 lb/pulg2. El aceite presurizado llena el circuito de lubricación del motor y proporciona aceite de suministro a la bomba hidráulica que activa los inyectores HEUI. El aceite se toma del sumidero y se presuriza hasta la presión del sistema de lubricación por medio de la bomba de lubricación. El aceite fluye desde la bomba de lubricación a través del enfriador de aceite del motor, pasa por el filtro de aceite y entonces va al conducto de aceite principal. Un circuito separado desde el conducto principal envía parte del aceite de lubricación a la bomba hidráulica.

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MOTOR 3126B HEUI

Filtro d e a c eite de l mo tor

No. 57 •

Filtro de aceite del motor

Filtro de aceite del motor El filtro de aceite del motor elimina el hollín y los contaminantes abrasivos del aceite del motor para evitar daños a los componentes del motor, tales como cojinetes y anillos del pistón.

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MOTOR 3126B HEUI

Bo mb a hidrá ulica Pr e su riz a ac e ite lu br ic an te del mo to r p ara activar lo s inyec to re s H E UI.

No. 58

•

Bomba hidráulica

Bomba hidráulica

•

De 65 lb/pulg2 a entre 870 y 3.500 lb/pulg2

La bomba hidráulica presuriza el aceite lubricante del motor de 65 lb/pulg2 a entre 870 lb/pulg2 y 3.500 lb/pulg2 para activar los inyectores HEUI.

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MOTOR 3126B HEUI

Bo m ba Hi drá ulic a

No. 59

•

Bomba de pistones axial de caudal fijo

•

Flujo relacionado directamente con rpm

•

No necesita servicio

La bomba hidráulica es una bomba de pistones axiales de caudal fijo. El flujo de esta bomba es directamente proporcional a la velocidad del motor. No puede hacerse servicio ni ajustes a la bomba hidráulica. El único componente del conjunto de la bomba al que puede darse servicio es a la válvula IAPCV.

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MOTOR 3126B HEUI

Bomba H id rá u lic a P r o ve e ace ite a l a bo m b a h i dr áu li ca d u ran te el a rr an q ue P r o po r ci on a ace ite d e c o m p en sac ió n a l a cu la ta

No. 60

•

Tanque

•

Suministra aceite a la bomba

•

Aceite de compensación durante enfriamiento

El aceite fluye al orificio de entrada de la bomba hidráulica y llena el depósito de la bomba. El depósito tiene dos propósitos: Proveer aceite a la bomba hidráulica durante el arranque hasta que la bomba de lubricación del motor alcance su presión. Proporcionar aceite de compensación al conducto de presión alta en la culata. Cuando el motor se apaga y se enfría, el aceite toma su volumen normal. Una válvula de retención en la bomba permite tomar el aceite desde el depósito de la bomba para mantener lleno el conducto de presión alta.

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MOTOR 3126B HEUI

D ep ósit o A ceite de d ren aje

A c eit e de a cc io n am ien t o d e p re sió n a lt a

No. 61

•

Aceite al orificio de entrada

•

Rotación del tambor

•

Orificio de salida

•

Nota: No quite el depósito de aceite

•

Aceite con presión alta a la culata

•

Conducto a través de la culata

•

Se suministra aceite con presión alta al inyector

•

El aceite sale por debajo de las cubiertas de la válvula

El aceite del depósito fluye al orificio de entrada del conjunto del cuerpo de la bomba de pistones. La rotación del conjunto del tambor hace que los pistones pasen el orificio de entrada al retraerse, para dejar que entre el aceite de suministro al orificio del pistón. La rotación continua del conjunto del tambor hace que cada pistón se mueva de regreso al orificio del pistón. A medida que los pistones pasan por el orificio de salida, el aceite es obligado a salir por el orificio de salida de presión alta. Las gamas de presión van de 870 lb/pulg2 a 3.500 lb/pulg2 durante la operación normal. Nota: No quite el depósito de aceite. El aceite entonces fluye del orificio de salida de la bomba al conducto de suministro de aceite de presión alta en la culata. El conducto de suministro de aceite es realmente un orificio taladrado que inicia en la parte frontal de la culata y se extiende hasta la parte trasera. Este conducto se conecta con cada orificio del inyector para suministrar aceite de accionamiento de presión alta a los inyectores. El aceite de accionamiento de la bomba hidráulica fluye a través de la culata a todos los inyectores. El aceite permanece en el conducto de presión alta hasta que es usado por los inyectores. El aceite de escape desde los inyectores sale por debajo de las cubiertas de válvula y retorna al sumidero a través de los orificios de drenaje de aceite en la culata.

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V ál vu la d e C on tro l I A P

MOTOR 3126B HEUI

S e nso r I A P

C ic lo de Co ntro l de P re sió n de B u cle C e rrad o

No. 62

•

ECM

•

IAPCV

•

Sensor IAP

•

Trabajan juntos

Hay tres componentes que trabajan juntos para controlar la presión de accionamiento: Módulo de Control Electrónico (ECM) Válvula de Control de Presión de Accionamiento de Inyección (IAPCV) Sensor de Presión de Accionamiento de Inyección (IAP)

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MOTOR 3126B HEUI

V álv u la de c on trol d e p re sió n de a cc io na m ien to d e iny ec c ión R e g u la la p r e si ó n de l a bo m b a al e nvi a r el e x ceso de f l uj o al s um i der o d e ac ei te d el m o to r

No. 63

•

Controles IAPCV

Circuito de control de presión de accionamiento de inyección

•

Presión de aceite de accionamiento

El circuito de control de presión de accionamiento de inyección controla la operación de la presión de la IAPCV y del aceite de accionamiento que activa los inyectores HEUI.

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MOTOR 3126B HEUI

Válvula de control de presión de accionam iento de inyección

IA P No. 64

•

Regula presión de accionamiento

Circuito de control de presión de accionamiento La IAPCV regula la presión de accionamiento al devolver el exceso de flujo de la bomba al sumidero. El aceite de presión alta desde el orificio de salida del conjunto del tambor de la bomba fluye a través de un conducto en la caja de la bomba al orificio de salida en la parte posterior de la caja de la bomba. El conducto del orificio de salida está conectado también a la IAPCV y a la Válvula de Alivio de Sobrepresión.

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Pre s ión d e Ac ciona m ie nto

P res ió n des ea da: La presión qu e e l sis tema d esea

P res ió n r ea l: Pres ión re al del sistem a del aceite de accio namiento

No. 65

•

Presión deseada: la que desea el ECM

Hay dos tipos de presión de accionamiento. La primera es la presión deseada.

•

Cambia constantemente con base en las entradas

1. Presión deseada: Es la presión que desea el ECM

•

Presión real: la que lee el sensor IAP

La presión de accionamiento deseada es la presión que el sistema desea para un óptimo rendimiento. El ECM determina la presión deseada usando los mapas de software y las entradas de los diferentes sensores. La presión deseada cambia constantemente basada en las entradas de los sensores y en los cambios de carga y velocidad del motor. La presión deseada es sólo constante en condiciones constantes. El segundo tipo de presión de accionamiento es la presión real del sistema del aceite de accionamiento que activa a los inyectores. 2. Presión real: La presión real en el sistema de accionamiento La IAPCV cambia constantemente la cantidad de flujo de la bomba que devuelve al sumidero con el fin de emparejar la presión real con la presión deseada.

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C irc uito de C ontrol IA P

Se nsor I AP - mid e la p resión rea l y la envía c o mo un vo ltaje d e se ñ al a l ECM .

No. 66

•

El ECM verifica la presión real

El sensor IAP le indica al ECM cuál es la presión real en el conducto de presión alta. El sensor IAP lee la presión real y la envía como un voltaje de señal al ECM.

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MOTOR 3126B HEUI

Ci rc ui to de Co ntr ol IAP E CM - D ete rmi na Pr es ión de Ac ciona m i ento D es ea da

No. 67

•

El ECM determina la presión deseada de los mapas y las entradas de los sensores

El ECM determina la presión de accionamiento deseada con base en la entrada del sensor de posición del pedal del acelerador y de otros sensores del motor. El ECM entonces usa mapas de software programados en el módulo de personalidad del ECM para determinar la presión de accionamiento deseada.

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MOTOR 3126B HEUI

C ircu ito de C ontrol IAP

El E C M c o m para p res ión r ea l y dese ad a y ajust a e l co ntro l de co rrien t e p ar a e m p are j ar la s pre sion es

No. 68

•

El ECM envía una señal a la IAPCV para cambiar la presión real

El ECM determina la presión deseada con base en las entradas de los sensores y en los mapas de software y envía una corriente eléctrica a la IAPCV para cambiar la presión real.

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C ircu ito de C ontrol IA P

E CM - Env ía corr iente de con tr ol a l a I AP CV

No. 69

•

Compara con mapas de rendimiento

•

Cambia la corriente de control para el ajuste

Los mapas de rendimiento del ECM contienen la “presión de accionamiento deseada” para cada condición de operación del motor. El ECM envía una corriente de control a la válvula IAP, la cual trabaja para emparejar la “presión de accionamiento real” con la “presión de accionamiento deseada”. Si la presión real no corresponde a la presión deseada, el ECM aumentará o disminuirá la corriente de control a la válvula IAP para ajustar la presión real.

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Circ u ito d e Co ntr ol IAP

IAP CV - Regula Pres ió n Real de l Sistem a

No. 70

•

La IAPCV reacciona a la corriente – cambiando la presión

•

Igual que una válvula de alivio controlada eléctricamente

La IAPCV reacciona a la corriente eléctrica enviada por el ECM y cambia la presión a la que la válvula retorna el flujo de la bomba al sumidero. Esta válvula actúa como una válvula de alivio controlada eléctricamente. Mientras mayor sea la corriente a la válvula, mayor será la presión de alivio. Mientras menor sea la corriente, menor será la presión de alivio. Si no se envía corriente a la válvula, la presión de alivio base será de 250 a 300 lb/pulg2 que es el valor del resorte del carrete de la válvula.

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Vá lvula de alivio de sobrepresión P R E C A U CIO N : N unc a la a ju st e

No. 71

•

Válvula de alivio de sobrepresión

•

Cargado por resorte

•

Sólo por seguridad

•

Precaución: Nunca ajuste la válvula de alivio

La válvula de alivio de sobrepresión permanece inactiva durante la operación normal del motor. Esta válvula de alivio simple, cargada con resorte sólo se abre si ocurre un funcionamiento defectuoso del sistema principal. Un funcionamiento defectuoso importante puede hacer que la presión de accionamiento exceda la presión de operación máxima de seguridad y posiblemente haga que la caja de la bomba se rompa. En operación normal del motor, la presión de accionamiento máxima es de 3.500 lb/pulg2. La válvula de alivio de sobrepresión se ajusta a 4.300 lb/pulg2. Está válvula es solamente por seguridad. Esta nunca debe abrirse durante la vida de la bomba, a menos que ocurran niveles peligrosos de presión. PRECAUCION: Nunca ajuste la válvula de alivio de sobrepresión en campo. La válvula está ajustada de fábrica y al aumentar el valor de alivio podría ocasionar una falla y serias lesiones al personal.

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Circuito de Control IAP

Circuito de B ucle Cerrado · Determina presión deseada · Envía corriente al IAPCV · Sensor IAP lee presión real · Ajusta corriente de control · Repite 60 veces por segundo

•

Ciclo de control de presión de bucle cerrado

No.72

Ciclo de Control de Presión de Bucle Cerrado Estos componentes trabajan juntos en lo que se conoce como Ciclo de Control de Presión de Bucle Cerrado, que permite que la presión real se empareje con la presión deseada.

•

Determina presión deseada

•

Envía la corriente a la IAPCV

1. El ECM determina la presión deseada y envía una corriente eléctrica a la IAPCV.

•

Sensor IAP lee la presión real

2. La IAPCV reacciona a la corriente eléctrica enviada por el ECM, y cambia su valor de presión de alivio. Esto cambia la presión real del sistema.

•

Ajusta la corriente de control

•

Se repite 60 veces por segundo

3. El sensor IAP lee la presión real y envía un voltaje de señal al ECM. 4. El ECM lee el voltaje de señal del sensor IAP y determina la presión real. El ECM compara la presión real con la presión deseada y ajusta la corriente eléctrica enviada a la IAPCV. Si la presión real mayor/menor que la deseada, el ECM aumentará/ disminuirá la corriente a la IAPCV. 5. La IAPCV responde al cambio de corriente eléctrica y cambia la presión real del sistema. 6. Este proceso se repite 60 veces por segundo con el fin de mantener parejas la presión real y la presión deseada. Este ciclo repetitivo constante se conoce como Sistema de Control de Bucle Cerrado. Es importante entender que el sistema está trabajando continuamente para hacer que la presión real empareje con la presión deseada. Esto significa que la IAPCV no necesita un ajuste inicial preciso para trabajar correctamente. Debido a que el sistema de control de bucle cerrado se corrige en forma constante, el ECM enviará la cantidad de corriente

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necesaria para que la IAPCV empareje la presión real con la deseada.

C irc ui t o de C o n t ro l d el IAP

Presión de accio nam iento x 6 = In ye c ci ón Va cío

900 lb /p u lg 2 5.40 0 lb/p ulg 2

Ca rg a plen a 3.500 lb/p ulg 2 23.50 0 lb/p ulg 2

No. 73

•

Ventaja: cualquier presión deseada a cualquier velocidad

•

Seis veces el aceite de presión de combustible

•

Controla ruido de combustión y emisiones de escape

Operación del circuito de control de presión de accionamiento de inyección: Una ventaja de rendimiento significativo del sistema HEUI es que puede producir cualquier presión de inyección deseada a cualquier velocidad del motor o de condición de operación. Esto se realiza al controlar la presión de accionamiento del aceite de inyección que activa los inyectores. En el sistema HEUI, la presión de inyección de combustible es cerca de seis veces mayor que la presión de aceite de accionamiento. Presión de accionamiento x 6 = Presión de Inyección. En condiciones de carga liviana y en vacío se usa una presión de inyección baja para reducir el ruido de la combustión y las emisiones de escape. 900 lb/pulg2

5.400 lb/pulg2

En potencia de clasificación o en condiciones de carga plena, una presión de inyección muy alta proporciona el mejor rendimiento y la más baja emisión de escape. 3.300 lb/pulg2

20.000 lb/pulg2

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O P E R A C IO N D E LA V A L V U L A D E C O NT RO L I AP M O TO R A P A G A DO C O R R IEN T E IAP DE L EC M SIN P R ESIO N

V AL V UL A D E D IS CO A BI ER T A P UER T O DE D R E N A JE BL O Q U EAD O

No. 74 •

Motor apagado

Operación de la válvula - MOTOR APAGADO:

•

No hay presión de la bomba

•

No hay corriente al solenoide

Con el motor apagado, no hay presión hidráulica desde la bomba ni corriente al solenoide desde el ECM. El resorte del carrete empuja completamente la válvula de carrete a la izquierda y bloquea el orificio de drenaje.

•

El resorte empuja válvula de carrete a la izquierda

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MOTOR 3126B HEUI

O P E R A CI O N D E L A V A L V U LA DE C O N T R O L IA P M O T O R E N A R R AN Q U E C O R R IE NT E I A P D E L EC M

P R ES IO N P RE S I O N D E S AL I D A

R E DU C I D A

D E LA B O M B A

VA L VU L A D E D ISC O C E R R AD A H AS T A A L CA N Z A R P R E S I O N D E A RR A N Q U E O R I F I C I O D E DR E N AJ E B L O Q U EA D O

No. 75

•

870 lb/pulg2 (6 MPa) para el arranque

Operación de la válvula - MOTOR EN ARRANQUE Se requiere aproximadamente 870 lb/pulg2 (6 MPa) de presión de accionamiento para activar el inyector durante el arranque. Esta presión de accionamiento baja genera una presión de inyección baja de cerca de 5.400 lb/pulg2 (37 MPa).

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OP E RA CIO N DE LA VA LV ULA DE C ONTRO L IAP : Motor en arra nque

No. 76

•

La presión rápida aumenta el flujo bajo

•

La corriente fuerte ayuda a mantener el carrete cerrado

Para arrancar el motor rápidamente, la presión de accionamiento debe aumentar rápidamente, pero el flujo de la bomba es muy bajo en el arranque debido a que la bomba hidráulica gira sólo a la velocidad de arranque del motor. El ECM responde a esta situación enviando una corriente muy fuerte a la IAPCV. Esto mantiene el carrete cerrado y bloquea todo el flujo al sumidero hasta que se alcance la presión de 870 lb/pulg2. En este punto, los inyectores se activan.

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MOTOR 3126B HEUI

O P ER AC ION DE LA V ALV U LA D E CON TRO L IAP : M otor en a rranqu e

C A RR E TE D E V AL V UL A

• •

No. 77

Una vez se activan los inyectores, el ECM ajusta la corriente a la IAPCV, de modo que se mantienen 870 lb/pulg2 (6 MPa) hasta que el motor arranca. El ECM verifica continuamente la presión de El ECM realiza cambios accionamiento por medio del sensor IAP, el cual está conectado al constantes de corriente conducto de aceite de presión alta. Este es un sistema de bucle cerrado. Corriente ajustada para mantener 870 lb/pulg2

El ECM determina la presión deseada con base en las diferentes entradas y envía una corriente predeterminada a la IAPCV. El ECM también compara la presión de accionamiento deseada con la presión de accionamiento real en el conducto de aceite de presión alta. El ECM entonces ajusta la corriente a la IAPCV para emparejar la presión real con la presión deseada.

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C o ntro l de P res ió n d e A c e ite d e A c c ion a mie n to

MOTOR 3126B HEUI

Velo cid ad en arran q u e 200 r pm

No. 78

•

Máximo flujo de la bomba en el arranque

•

Bomba diseñada para demandas extremas

El flujo mínimo de la bomba es el de la velocidad de arranque. La bomba está diseñada para producir un flujo adecuado en las dos condiciones más exigentes: en arranque a temperatura de operación del motor y en sobrecarga con rpm bajas. Durante el arranque a temperatura de operación del motor, el motor está caliente y el aceite tiene baja viscosidad. En estas condiciones, la bomba debe producir 870 lb/pulg2 durante el arranque, cuando la velocidad del motor es sólo de 200 rpm aproximadamente.

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C o ntro l de P res ió n d e A c eite de A c cion am ie n to

MOTOR 3126B HEUI

B aja en va cío 1. 30 0 rpm C ond ic io ne s de so bre car g a

No. 79

•

Combustible máximo a presión de inyección máxima

•

Muy exigente a 1.300 rpm

En condiciones de sobrecarga con rpm bajas, los inyectores usan el combustible máximo con presión de inyección máxima. Esto significa que los inyectores requieren un flujo de aceite de accionamiento máximo con presión de accionamiento máximo. Este es un requerimiento muy exigente teniendo en cuenta que el motor sólo está girando a cerca de 1.300 rpm.

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MOTOR 3126B HEUI

I ND U C ID O

O P E R A C I O N DE LA V A LV U LA D E C O N TR O L I AP : M o t or e n a rr a nq ue

VA L VU L A D E DI S C O

•

Corriente eléctrica variable

•

Campo magnético

•

Fuerza mecánica en el inducido

PA SA DO R D E EM P U JE

SO LE N O ID E

No. 80

La IAPCV funciona con la corriente eléctrica variable desde el ECM para crear un campo magnético en el solenoide. Este campo magnético actúa en el inducido de hierro y genera una fuerza mecánica y empuja el inducido a la izquierda. Esta fuerza se transmite a través del pasador de empuje hasta la válvula de disco pequeña.

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MOTOR 3126B HEUI

OPE R ACION DE LA VA LV ULA D E CO NTROL IA P : Motor en arra nque

No. 81

•

El ECM controla la corriente a la IAPCV para la presión de accionamiento deseada

•

Se compara con la presión real 67 veces/segundo

Una vez que el motor arranca, el ECM controla la corriente a la IAPCV para mantener la presión de accionamiento deseada. El sensor IAP verifica continuamente la presión de accionamiento real en el conducto de aceite de presión alta en la culata. El ECM compara la presión de accionamiento real con la presión de accionamiento deseada 67 veces por segundo. Cuando estas presiones no emparejan, el ECM ajusta los niveles de corriente a la IAPCV para permitir que se igualen la presión de accionamiento de inyección real y la presión de accionamiento de inyección deseada.

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O P E R A C IO N D E L A V A LV U LA D E C O N T RO L IA P : M o tor e n fu nc io n am ie n to

V A LV U LA D E D IS C O

•

La corriente regula la fuerza magnética en la válvula de disco

MOTOR 3126B HEUI

IN D U C I DO

P AS A D O R S O L E N O I D E D E E M P UJE

No. 82

La corriente enviada al solenoide regula la fuerza magnética que trata de sostener cerrada la válvula de disco. El solenoide, el inducido y el pasador de empuje simulan un resorte variable controlado electrónicamente. El aumento de corriente da como resultado un incremento de fuerza. La disminución de corriente da como resultado una disminución de fuerza.

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MOTOR 3126B HEUI

I ND U C ID O

O P E R A C IO N D E LA V A LV U LA D E C O N TR O L I AP : M o to r en f un ci ona m ie n to

V AL V U L A D E DI S C O

•

•

•

• •

P A S AD O R D E EM PUJ E

S O L E N O ID E

No. 83

La fuerza magnética aplicada a la válvula de disco mantiene cerrada la válvula de disco. Cuando la válvula de disco está cerrada, aumenta la presión de la cámara de resorte del carrete. Cuando la presión de la cámara de resorte del carrete excede la fuerza magnética que Aumenta la presión de mantiene la válvula de disco cerrada, la válvula de disco se moverá a la cámara del resorte la derecha y parte de la presión de aceite de la cámara de resorte del del carrete carrete escapa al drenaje. Esto hace que disminuya la presión en la Cuando la presión del cámara de resorte y se cierre la válvula de disco. Cuando la válvula carrete excede la fuerza de disco se cierra, la presión nuevamente comienza a aumentar y se magnética, la válvula repite el ciclo. Este proceso controla el aceite de presión reducida en de disco se mueve a la la cavidad del resorte del carrete. El aceite de presión reducida en la derecha cavidad del resorte del carrete actúa en el carrete. El aceite de presión reducida en la cavidad del resorte del carrete trata de mover El aceite escapa al drenaje el carrete a la izquierda. Cuando el carrete se mueve a la izquierda, se bloquea el orificio de drenaje. La fuerza magnética mantiene la válvula de disco cerrada

El carrete se mueve a la izquierda cerrando el orificio de drenaje

La fuerza combinada del resorte mecánico y del aceite de presión reducida en la cámara de resorte del carrete trata de mover el carrete a la izquierda para cerrar el orificio de drenaje. Cuando se bloquea el orificio de drenaje, aumenta la presión de salida de la bomba y este aumento de presión de salida de la bomba mueve el carrete a la derecha (abierto).

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O P E RA C IO N DE L A V AL V UL A D E CO N TR O L IA P : M o to r en fu nc io na m i e nto

V AL VU L A DE D IS CO

MOTOR 3126B HEUI

IN D UC ID O

PA SA DO R SO L E NO ID E DE EM P U J E

No. 84

•

Valor de resorte fijo

•

La presión de aceite en el carrete controla la presión de salida de la bomba

•

La presión se controla por medio de la corriente eléctrica del ECM

•

Flujo de aceite – motor en funcionamiento

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Debido a que el resorte mecánico tiene un valor de resorte fijo, el aceite de presión reducida en el carrete debe ajustarse para controlar la presión de salida de la bomba. El aceite de presión reducida en el carrete puede aumentarse o disminuirse para controlar la presión de salida de la bomba. El aceite de presión reducida se controla por medio de la intensidad de corriente eléctrica enviada por el ECM. La mayoría del tiempo, la válvula de disco y el carrete funcionan en una posición parcialmente abierta. La válvula de disco y el carrete están completamente abiertos o cerrados sólo durante las siguientes condiciones. Cuando la presión de salida de la bomba entra al extremo del cuerpo de la válvula, una pequeña cantidad de aceite fluye a la cámara de resorte del carrete a través del orificio de control en el carrete. La presión de la cámara de resorte del carrete se controla ajustando la fuerza en la válvula de disco. Al ajustar la fuerza en la válvula de disco se permite que la válvula de disco deje pasar parte del aceite a la cámara de resorte del carrete. La fuerza en la válvula de disco se controla por medio de la fuerza del campo magnético producido por la corriente eléctrica enviada por el ECM. El carrete responde a los cambios de presión en la cámara de resorte del carrete. El carrete trata de igualar la fuerza a ambos lados del carrete. La posición del carrete determina la cantidad de área superficial abierta de los orificios de drenaje. El área abierta del orificio de drenaje controla la cantidad de aceite que escapa de la salida de la bomba, para mantener la presión de accionamiento deseada. El proceso de responder a los cambios de presión en cualquiera de los lados del carrete sucede tan rápidamente que el carrete se mantiene en una posición parcialmente abierta y la presión de salida de la bomba se controla muy de cerca. La IAPCV permite un control de variable infinito de la presión de 2 2 84

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MOTOR 3126B HEUI

salida de la bomba de entre 870 lb/pulg2 (6 MPa) a 3.500 lb/pulg2 (24 MPa).

C ont rol de P re sió n de A ce ite d e A cc io na m ien to

Ve lo cid ad al ta e n vacío 264 0 rp m

No. 85

•

Flujo máximo de la bomba a velocidad alta en vacío 2.640 rpm

El flujo máximo de la bomba es el de velocidad alta en vacío de cerca de 2.640 rpm. En la mayoría de las condiciones de operación, la bomba tiene mucho más flujo del que necesita. Este exceso de flujo debe regresar al sumidero para controlar la presión del sistema. La Válvula de Control de Presión de Accionamiento de Inyección (IAPCV) regula la presión del sistema. Esta regresa al sumidero la cantidad exacta de aceite requerida para mantener la presión de accionamiento deseada.

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MOTOR 3126B HEUI

C O N D U C TO DE SU M I NI S T R O D E CO M B U ST IB L E

F IL T RO D E

TA N Q U E D E

C O M B US T I B L E

C O M BU S T I B L E

RE GU LAD O R DE PR ESI ON DE C O MBU STIB LE

S is te ma d e c o mb us tib le d e pre sión b aja S u m i n i s t ra r co m b u s ti b l e a l o s i n ye c t o re s H E U I p a ra la c o m b u s ti ó n S um in is tr a r fl u j o d e c o m b u sti b l e e xtr a p ar a el e n fr i am i e n t o d e lo s i n y e ct o r e s y S u m i n is tr a r fl u j o d e co m b u s t ib l e ex t ra p a ra q u i ta r e l a i r e d e l s is t em a .

•

Suministro de combustible a los inyectores

•

Enfriar inyectores

•

Eliminar aire del sistema

No. 86

Operación del sistema de combustible de presión baja Ahora veamos el sistema de combustible de presión baja. Este sistema tiene 3 funciones básicas: 1. Suministrar combustible a los inyectores HEUI para la combustión 2. Suministrar flujo de combustible extra para el enfriamiento de los inyectores y 3. Suministrar flujo de combustible extra para eliminar el aire del sistema.

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B om b a d e tr an sf er en ci a d e c o m b u st ib le

MOTOR 3126B HEUI

F ilt ro d e c om b us ti b le T a nq u e d e c o m b u st ib le d e l v eh íc ul o

R eg u la d or d e p re si ó n d e c o m b u st ib le

No. 87

•

Tanque de combustible del vehículo

Los principales componentes del sistema de combustible de presión baja son:

•

Filtro de combustible

Tanque de combustible del vehículo

•


•

Regulador de presión de combustible

Filtro de combustible Bomba de transferencia de combustible Regulador de presión de combustible

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MOTOR 3126B HEUI

Tanq ue de com b ustible del v eh ícu lo

No. 88

•

Combustible del tanque

Veamos cómo funciona el sistema. La bomba de transferencia de combustible toma el combustible del tanque de combustible.

88

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MOTOR 3126B HEUI

Bom ba de Transf eren cia de Com bust ibl e D ren a co m b u s tib l e al ta nq u e, l o pr es ur i za a 65 l b/ pu l g 2 y lo sum in i stra a l os i nye ct o res

No. 89

•

Lado de entrada de la bomba de transferencia

El combustible fluye al lado de entrada de la bomba de transferencia de combustible.

•

La válvula de retención de entrada se abre

Se abre la válvula de retención de entrada para permitir que el combustible fluya a la bomba, pero se cierra para evitar que el combustible se devuelva por el orificio de entrada.

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Bo m ba de Transferencia de Com bustible

•

Orificio de entrada

•

El orificio de salida también tiene válvula de retención

MOTOR 3126B HEUI

No. 90

El combustible fluye del orificio de entrada en la bomba al orificio de salida, el cual también tiene una válvula de retención. La válvula de retención de salida se abre para permitir que el combustible presurizado salga, pero se cierra para evitar que el combustible se devuelva a la bomba.

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MOTOR 3126B HEUI

B O M B A D E LU B R IC AC IO N B O M B A H IDR A UL IC A AL M O TO R F ILT RO DE A C E IT E

ENFRIADOR DE ACEITE S E NS O R IA P

C O N D UC T O DE S U M INIS T R O D E CO M BU S T IBL E

V AL V U LA DE C O N TR O L IA P

TAN Q U E D E CO M B U S TIB L E

R E G U LA DO R D E P R E S IO N D E C O M B US T I B LE

FIL TR O D E C O M B US T IB LE

P AR T E TR AS E RA DE E N G R AN A J E D E L E V A

SE N SOR ES D E V E L O C I D AD S I N C RO N IZ AC IO N D EL M O T OR

BA T E RIA S

P E DA L D E L A C E LE R A DO R S E NS O R D E P O S IC IO N D E L P E D AL DE L A CE LE R AD O R

S E N S O R DE P RE S IO N DE RE FU E R ZO D E L M O TO R

E N L AC E D E D AT O S

S E N S O R DE T E M P E R AT U RA DE RE F R IG E R AN TE D E M O T O R

R E LE D E F R E N O S DE E S C A P E S E N S O R D E TE MP E R ATU R A D E A IR E D E AD M I S IO N

S E NS O R DE V E LO C ID A D D E L V E HIC U L

R E LE D E T R A NS M I S IO N A T/M T /H T L AM P AR A CA LE N T AD O R AIRE DE AD M IS IO N

R E LE D E L C A L E N TA D O R D E AIR E DE AD MI S IO N

S E NS O R D E P R E S I O N AD MO S FE R IC A ( S O L O C LA S IFIC A C IO N E S P E CI F ICA )

T AC O M E T RO Y V E L O CI ME TR O

L A M P A R A V AC I O R AP I D O LAM P A R A R E V IS IO N D E M O TO R INT E R RU P T O R AJ U S TE /RE A RM A DO Y CO N E CT AR /DE S C O NE CT AR P T O IN T E R RU P T O R AJ U S TE /R E AR M A D O Y C O N E CT AR /DE S CO NE C T AR CR U CE R O

No. 91

IN TE R R U P TO R D E F RE N O S DE S E R V IC IO IN T E R R U P TO R D E E M B R AG U E Y N E U T R AL

•

Del orificio de salida al filtro

El combustible fluye del orificio de salida de la bomba de transferencia al filtro de combustible.

•

Filtro de 2 micrones estándar

El filtro de combustible, de 2 micrones, elimina los contaminantes abrasivos del combustible que causarían desgaste prematuro de los inyectores HEUI. Este filtro de alta eficiencia es estándar en todos los motores 3100 HEUI. El filtro extiende la vida útil del sistema de combustible y brinda beneficios similares en todos los otros tipos de sistemas de combustible diesel.

91

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MOTOR 3126B HEUI

CU L ATA

No. 92

• • • •

El combustible entonces fluye del filtro de combustible al conducto del suministro de combustible en la culata. El conducto de suministro Conducto taladrado de combustible es un orificio taladrado, que se extiende desde la parte delantera hasta la parte trasera de la culata. Este conducto se Suministra combustible conecta con cada orificio del inyector para suministrar combustible a a cada inyector los inyectores. El combustible de la bomba de transferencia fluye a través de la culata a todos los inyectores. Enfría los inyectores Del filtro a la culata

92

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MOTOR 3126B HEUI

R e gu l ad or de P r esi ó n de c o m b us tib l e

No. 93 •

El exceso de combustible sale por la parte trasera de la culata al regulador de presión de combustible

El combustible en exceso sale por la parte trasera de la culata y fluye al regulador de presión de combustible.

93

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MOTOR 3126B HEUI

R e gula dor de pre s ión d e co m bu stible

V álv u la d e re t en c ió n ca rg ad a po r r es o rte

O ri fic io

No. 94

•

• • •

El regulador de presión de combustible consta de un orificio y una válvula de retención cargada por resorte. El flujo de la bomba a través del orificio fijo controla la presión de combustible. La válvula de retención cargada por resorte se abre a 5 lb/pulg2 para permitir que el Mantiene la presión del sistema de combustible combustible de retorno que sale a través del orificio vuelva al tanque. Cuando el motor está apagado y no hay presión de combustible, se 2 cierra la válvula de retención de carga por resorte y evita que el 5 lb/pulg combustible de la culata drene al tanque. Orificio y válvula de retención cargada por resorte

Evita drenaje de combustible de la culata

94

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B om b a d e tr an sf e ren c ia d e c o m b u st ib le

MOTOR 3126B HEUI

F il t ro d e c o m b u st ib le T an q ue d e c o m b u st ib le d el veh íc u lo

R e g ul ad o r d e p re sió n d e c om b u s ti bl e

No. 95 •

Combustible presente para el arranque

El retener el combustible en la culata permite que se mantenga un suministro de combustible a los inyectores para el arranque del motor.

95

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MOTOR 3126B HEUI

B O M B A D E L U B RIC AC IO N B O M B A H ID R A UL ICA AL M O TO R F ILT RO DE A CE IT E

ENFRIADOR DE AC EITE SE N SO R IAP

C O N DU C TO D E S U M INIS TR O D E CO M BU S T IBL E

V AL V U LA D E C O N TR O L IA P

T AN Q U E D E

RE G UL AD O R D E P RE S IO N D E CO M BU S TI B L E

C O M B U S TIB LE FIL TR O D E C O M B US T IB LE

P AR T E TR AS E RA DE E N G R AN AJ E D E L E V A

SEN SOR ES D E V E L O C ID AD S IN C RO NIZ AC IO N D E L M O TO R

BA TE R IAS

P E DA L D E L AC E LE R A DO R S E NS O R D E P O S I CIO N D E L P E DA L D E L AC E L E R AD O R

S E N S O R DE P RE S IO N DE RE F U E R ZO D E L MO TO R E NL AC E D E D ATO S

S E N S O R DE TE M P E R AT U RA DE R E F R IG E R AN TE D E M O T O R

S E N S O R D E TE M P E R ATU R A D E AIR E D E AD M IS IO N

R E LE D E FR E N O S D E E S C AP E

S E NS O R D E V E L O C ID AD DE L V E H IC UL O

RE LE D E TR A NS MIS I O N AT/M T /HT L AM P AR A CA LE N TA D O R A IRE DE A D MIS IO N

RE L E D E L C AL E N TA DO R DE AIRE DE AD MI S IO N

S E NS O R D E P R E S IO N ATM O S FE R IC A ( S O L O C LA S IFIC AC IO N E S P E CIF ICA )

•

T AC O M E T RO Y V E LO CIM E T RO

L AM P A RA V AC IO R AP ID O LAM P A RA R E V IS IO N D E M O TO R INT E R RU P T O R AJ U S TE /R E A RM A DO Y CO NE CT AR /D E S CO NE C T AR P TO IN T E RR U P T O R A J U S TE /R E AR M AD O Y C O N E C T AR /D E S CO NE C T AR C R U CE R O

Revisión de los componentes del sistema

IN TE R R UP T O R D E FR E N O S D E S E RV IC IO

No. 96

IN TE R R UP TO R D E E M B RA G U E Y N E UT R AL

Esto concluye la operación del sistema de combustible de presión baja. Veamos ahora los componentes del sistema.

96

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MOTOR 3126B HEUI

O p era ció n d el Iny ector H EU I No. 97

•

Preinyección

Operación del inyector HEUI

•

Inyección piloto

Hay 5 etapas de inyección en el inyector HEUI.

•

Demora

•

Inyección principal

•

Terminación de la inyección

Preinyección Inyección piloto Demora Inyección principal Terminación de la inyección

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MOTOR 3126B HEUI

In ye ct or U n it ar io de C on t rol E l e ctr óni co d e A cc io n am ien t o M ec ánico

No. 98

•

En algunos sistemas de combustible se usan un émbolo y un tambor

•

Piezas mecánicas para crear presión

•

El HEUI usa aceite presurizado para accionar el émbolo

En los sistemas de combustible diesel se usan un émbolo y un tambor para bombear combustible de presión alta en la cámara de combustión. En la mayoría de los sistemas de combustible se usan medios mecánicos para activar el émbolo, tales como lóbulos de leva o balancines. Pero el sistema HEUI usa aceite de motor presurizado a 3.500 lb/pulg2 para activar el émbolo, lo que hace que localizar y solucionar problemas en el sistema HEUI sea muy diferente a hacerlo en los sistemas de combustibles de accionamiento mecánico.

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MOTOR 3126B HEUI

R es p ue sta m e jora da M a yo r ec on om ía

No. 99

•

Muchos sistemas tienen presión de inyección máxima y mínima

•

El HEUI proporciona control infinito

•

Crea muchas ventajas de rendimiento

En muchas condiciones de operación, la presión de inyección deseada está entre un valor mínimo y uno máximo. En el sistema HEUI se proporciona control infinito de la presión de inyección en esta gama, independientemente de la velocidad del motor. Esta flexibilidad crea muchas ventajas de rendimiento, tales como respuesta mejorada, mayor economía de combustible y emisiones reducidas.

99

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MOTOR 3126B HEUI

E tap a s de l In yector

P rein ye cci ó n

No. 100

•

Preinyección

Preinyección

•

Componentes en posición de no accionamiento

Veamos ahora cada una de las 5 etapas del ciclo de inyección, comenzando con la preinyección.

•

Presión de combustible del émbolo igual a la de suministro aprox. 65 lb/pulg2

Durante la “preinyección” el motor está funcionando y el inyector está entre ciclos de ignición de combustible. Todos los componentes internos han retornado a la posición de carga por resorte (no accionados). El solenoide no está activado y la válvula de disco bloquea el aceite de accionamiento de presión alta, y evita que vaya al inyector. El émbolo y el pistón intensificador están en la parte superior de su orificio y la cavidad del émbolo está llena de aceite. La presión de combustible en la cavidad del émbolo es la misma que la presión de suministro de combustible: aproximadamente 65 lb/pulg2.

100

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MOTOR 3126B HEUI

S olen oide

Ind uc ido

Válvul a d e d is c o

C ab le a l ECM

No. 101

•

Solenoide electromagnético

•

Cuando se activa crea fuerte campo magnético

•

El inducido se mueve levantando de su asiento la válvula de disco

•

Comienza la inyección

El solenoide es un electroimán. Cuando el solenoide recibe corriente (se activa) crea un campo magnético muy fuerte. Este campo magnético atrae el inducido, que está conectado a la válvula de disco por un tornillo del inducido. Cuando el inducido se mueve hacia el solenoide, levanta la válvula de disco del asiento inferior. El inicio del proceso de inyección de combustible sucede cuando se activa el solenoide y se levanta la válvula de disco de su asiento inferior.

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MOTOR 3126B HEUI

So leno ide

A siento su perio r de la válvula d e d is c o abi er to

Asien to inferior d e la válvula de di sco ce rrad o

R esor te de la vá lvu la de di sco

No. 102

•

Dos posiciones: abierta/cerrada

•

Asiento inferior controla aceite de presión alta

•

Asiento superior drena aceite después de inyección

Válvula de disco La válvula de disco tiene dos posiciones: abierta y cerrada. En la posición cerrada, se mantiene en su asiento inferior por medio de un resorte. El asiento inferior cerrado de la válvula de disco evita que el aceite de accionamiento de presión alta entre al inyector unitario. El asiento superior abierto de la válvula de disco drena a la atmósfera el aceite en la cavidad que está por encima del pistón intensificador. El aceite es drenado a la atmósfera a través de la parte superior del inyector unitario. En la posición abierta, el solenoide se activa y la válvula de disco se levanta del asiento inferior, lo que permite que el aceite de accionamiento de presión alta entre al inyector unitario. Cuando el aceite de accionamiento de presión alta entra al inyector unitario, empuja la parte superior del pistón intensificador. El asiento superior de la válvula de disco se cierra y bloquea el paso al drenaje. El bloquear el paso al drenaje evita que se escape del inyector unitario el aceite de accionamiento de presión alta.

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MOTOR 3126B HEUI

So le no ide

C o m p o n en t es d el In ye ct o r

V álvu la d e disco Pist ón in te n sific ado r

Emb olo T amb or

C on jun to de la b oqu illa

No. 103

•

• •

•

El área del pistón intensificador es 6 veces mayor que el émbolo

Pistón intensificador

El área superficial del pistón intensificador es 6 veces mayor que el área superficial del émbolo. Esta área superficial más grande Multiplicación de fuerza proporciona una multiplicación de fuerza. Esta multiplicación de2 fuerza permite que el aceite de accionamiento de 3.500 lb/pulg (24 MPa) produzca una presión de inyección de combustible de 23.500 El movimiento hacia abajo del pistón lb/pulg2 (162 MPa). Cuando la válvula de disco se mueva de su intensificador inyecta el asiento inferior, el aceite de accionamiento de presión alta entra al combustible inyector unitario y empuja la parte superior del pistón intensificador. La presión aumenta en la parte superior del pistón intensificador y la Un sello anular grande presión empuja hacia abajo el pistón intensificador y el émbolo. El separa el aceite del movimiento hacia abajo del émbolo presuriza el combustible en la combustible cavidad del émbolo. El combustible presurizado en la cavidad del émbolo hace que el conjunto de la boquilla del inyector se abra. Al abrirse, se inicia la entrega de combustible a la cámara de combustión. Un sello anular grande alrededor del pistón intensificador separa el aceite que está por encima del pistón intensificador del combustible que está por debajo.

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MOTOR 3126B HEUI

E ta p as del Inyec tor

P rein yec ció n

No. 104

•

El embolo y el tambor actúan como una bomba

•

Componentes de precisión

•

Nota

El tambor es el cilindro que sostiene al émbolo. El émbolo se mueve dentro del tambor. El émbolo y el tambor juntos actúan como una bomba. Tanto el émbolo como el tambor son componentes de precisión que tienen espacios libres de trabajo de sólo 0,0025 mm (0,00010 pulgadas). Estos espacios libres mínimos se requieren para producir presiones de inyección de más de 23.500 lb/pulg2 (162 MPa) sin escapes excesivos. Nota: Se requiere una pequeña cantidad de escape controlado con el fin de lubricar el émbolo y prevenir el desgaste.

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MOTOR 3126B HEUI

So leno ide

A si en t o sup erio r de la válv ula de d isc o ce rrad o

A s iento in fe rio r de l a válvu la de d isc o ab ierto

R eso rte de la vá lvula de d is co

No. 105

•

El ECM envía corriente

•

Campo magnético

•

El inducido y la válvula de disco se mueven

Cuando el ECM activa el inyector unitario, el ECM envía una corriente al solenoide del inyector unitario. La corriente hace que el solenoide produzca un campo magnético fuerte, que hará que se mueva hacia arriba el inducido. El inducido está conectado mecánicamente a la válvula de disco por un tornillo. El jalón magnético del solenoide sobrepasa la tensión del resorte que mantiene cerrada la válvula de disco. Cuando la válvula de disco se abre, la válvula de disco se mueve de su asiento inferior.

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MOTOR 3126B HEUI

A si e n to i nfe ri o r d e l a vál v u l a d e di sc o ab i ert o

P is tón i n ten si fic ado r R e sor te d e r et or n o de l é m b ol o E m b ol o T am b o r

No. 106 •

Se abre válvula de disco

•

Se bloquea el paso al drenaje

•

Asiento inferior se abre

Cuando se abre la válvula de disco, el asiento inferior bloquea el paso al drenaje y el asiento inferior abre la cámara de la válvula de disco para que entre el aceite de accionamiento de presión alta. El aceite de presión alta fluye alrededor de la válvula de disco, y a través de un conducto a la parte superior del pistón intensificador.

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MOTOR 3126B HEUI

P ist ón int en s ificado r Embolo

No. 107

•

Aceite de presión alta empuja pistón y émbolo

•

Presuriza el combustible

El aceite de presión alta actúa en la parte superior del pistón intensificador. El aceite de presión alta empuja hacia abajo el pistón y el émbolo. El movimiento hacia abajo del émbolo presuriza el combustible en la cavidad del émbolo y en el conjunto de la boquilla.

107

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MOTOR 3126B HEUI

P resión de aceite d e accion amien to x 6 = pr esión de inyecció n 900 lb /pu lg2 = 5.400 lb/p u lg 2 3.500 lb /pu lg2 = 23.500 lb/p u lg 2

No. 108

•

Presión de aceite de accionamiento x 6 = presión de inyección

Presión de aceite de accionamiento x 6 = Presión de inyección 900 lb/pulg2 = 5.400 lb/pulg2 3.500 lb/pulg2 = 23.500 lb/pulg2

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MOTOR 3126B HEUI

P re s ió n d e in ye cc ió n m en or de 4 . 00 0 lb /pu lg 2 P re s ió n d e C ie rre de l a V ál vu la

No. 109

•

Presión de Apertura de la Válvula (VOP) 4.500 lb/pulg2

•

Se abre válvula de retención

•

Comienza inyección

Cuando se alcanza la Presión de Apertura de la Válvula (VOP) de aproximadamente 4.500 lb/pulg2, la válvula de retención se levanta de su asiento en la punta. Cuando la válvula de retención se levanta, comienza la inyección.

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MOTOR 3126B HEUI

Etap as del In yector

In yec ció n pilo to

No. 110

•

Inyección piloto

Inyección piloto

•

El ECM determina qué inyector debe activarse

•

Se envía corriente

•

El campo magnético sobrepasa tensión del resorte

Cuando el ECM determina qué inyector debe accionarse, envía una corriente al solenoide del inyector. La corriente hace que el solenoide produzca un fuerte campo magnético que crea un jalón del inducido, conectado a la válvula de disco por un tornillo. El jalón magnético del solenoide sobrepasa la tensión del resorte que mantenía la válvula de disco cerrada y levanta la válvula de disco de su asiento. Cuando se abre la válvula de disco, se cierra el asiento superior de la válvula de disco y no permite el paso al sumidero. El asiento inferior se abre a la cámara de la válvula de disco para permitir que entre el aceite de accionamiento de presión alta. El aceite de presión alta fluye alrededor de la válvula de disco y va por un conducto a la parte superior del pistón intensificador. El aceite de presión alta actúa en la parte superior del pistón intensificador y obligan al pistón y al émbolo a bajar. El movimiento hacia abajo del émbolo presuriza el combustible en la cavidad del émbolo y en el conjunto de la boquilla. Cuando se alcanza la Presión de Apertura de la Válvula (VOP), la válvula de retención de la boquilla se levanta de su asiento y comienza la inyección.

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MOTOR 3126B HEUI

Si s te m a de Co m b u st ible I nyec ció n Pilo to

In yecció n P rinc ip al

D iv is ió n d e la In y e c ció n R e d uce r uid o d e c o mb u st ió n en c e rca d el 5 0% y redu ce s ign if ica tiva me n te óx ido s de nit róge no e n em ision e de es ca pe

•

Dosificación de Preinyección (PRIME)

•

Acrónimo

•

Inyección piloto pequeña

•

Demora breve para iniciar la combustión

No. 111

Dosificación de Preinyección (PRIME) El sistema de combustible HEUI HI300 tiene una característica única llamada PRIME (acrónimo de los términos en inglés Dosificación de Preinyección). La característica PRIME divide la carga de inyección completa en dos inyecciones separadas. La primera carga de inyección consiste de una pequeña inyección piloto. Una breve demora permite a la inyección piloto comenzar la combustión.

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MOTOR 3126B HEUI

O rific io de de rram e P R IM E

No. 112

•

Entrega de inyección principal

•

Combustión completa suave

•

Reducción de emisiones de escape y ruido en 50%

•

•

La inyección principal se entrega entonces en el frente de llama producida por la inyección piloto. La inyección principal inmediatamente se enciende y se quema suave y completamente. Esta combustión eficiente reduce significativamente las emisiones de escape y disminuye el ruido del motor hasta en 50%, lo cual resulta en una operación del motor notablemente más silenciosa.

El orificio de derrame PRIME es un orificio de precisión pequeño que se extiende desde la parte externa a la parte lateral del tambor hasta Orificio pequeño de el émbolo. Este orificio momentáneamente drena la presión de derrame PRIME: orificio inyección de combustible durante la carrera hacia abajo del émbolo. pequeño en el cuerpo La operación de la característica PRIME se explica ampliamente en del inyector la sección de la operación de inyección piloto. Momentáneamente drena la presión de inyección de combustible

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MOTOR 3126B HEUI

P re si ón de inye c ción po r de ba jo 4 .0 00 l b/pulg 2 P re si ón de c ie rre de la v álvula

No. 113

•

Inyección piloto inicial de combustible

Veamos ahora más de cerca cómo funciona la característica PRIME. Demora de la inyección: El movimiento hacia abajo del émbolo produce la inyección piloto inicial de combustible en la cámara de combustión.

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MOTOR 3126B HEUI

In yec ción prin cipa l

D em o ra

No. 114

•

•

•

Cuando la ranura del émbolo se pone en línea con el orificio de derrame, el combustible de presión alta por debajo del émbolo puede fluir hacia arriba a través de los orificios de la parte inferior del émbolo, sale por la ranura del émbolo y el orificio de derrame, y El combustible de vuelve al conducto de suministro de combustible. Esta pérdida de presión alta fluye a combustible de presión alta hace que la presión de inyección caiga través de los orificios por debajo de la Presión de Cierre de la Válvula (VCP). La fuerza del en el émbolo por la ranura del émbolo, al resorte de la boquilla sobrepasa la fuerza hidráulica de la presión de orificio de derrame inyección reducida y la válvula de retención de la boquilla se cierra, lo cual detiene la inyección. Esto es la terminación de la inyección piloto La presión cae por debajo de la Presión de y el inicio del período de demora de la inyección corta. La ranura del émbolo se alinea con el orificio de derrame

Cierre de la Válvula (VCP) •

La válvula de retención se cierra y termina la inyección de combustible

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MOTOR 3126B HEUI

E tad el Inye cto rp as

Inyec ci ón pr inc ipa l

No. 115

•

• •

Válvula de disco activada permanece abierta

Inyección principal

A medida que el solenoide del inyector se activa, la válvula de disco Continúa flujo de aceite permanece abierta y el aceite de presión alta continúa fluyendo, y empuja hacia abajo el pistón intensificador y el émbolo. La inyección principal ocurre cuando la ranura del émbolo pasa el orificio de Empuja hacia abajo el pistón intensificador derrame y la presión de inyección una vez más comienza a aumentar, abriendo la válvula de retención de la boquilla.

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MOTOR 3126B HEUI

No. 116

•

Presiones de inyección entre 5.000/23.500 lb/pulg2

•

Continúa hasta que el solenoide se desactiva o toca el fondo del orificio

La presión de inyección fluctúa entre 5.000 lb/pulg2 (34 MPa ) y 23.500 lb/pulg2 (162 MPa). La presión de inyección depende de los requerimientos del motor. La inyección continúa hasta que el solenoide se desactive o el pistón intensificador llegue a la parte inferior del orificio. Cuando el solenoide se desactiva, el resorte de la válvula de disco cierra la válvula de disco. Cuando se cierra la válvula de disco, se corta el aceite de presión alta.

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MOTOR 3126B HEUI

Inyección prin cipal

Ter m in aci ón de la iny ecc ió n

No. 117

•

Terminación de la inyección

•

No hay corriente desde el ECM

•

Campo magnético

•

Se cierra la válvula de disco

•

El asiento superior se abre y pasa aceite al sumidero

Terminación de la inyección La terminación del ciclo de inyección comienza cuando el ECM no envía más corriente al solenoide del inyector. Se colapsa el campo magnético del solenoide y la válvula de disco se cierra, lo cual corta la entrada de aceite de presión alta al inyector. A medida que el asiento inferior de la válvula de disco se cierra, se abre el asiento superior al sumidero, disminuyendo la presión de aceite de accionamiento que actúa en el pistón.

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MOTOR 3126B HEUI

So le no ide

V ál vu la d e disc o B ola de r eten ci ón de b oq uilla

Te rm ina ció n de la in yecc ión

•

La presión de combustible hacia arriba sobrepasa la fuerza hacia abajo para invertir el recorrido del émbolo

No. 118

La presión de inyección de combustible debajo del émbolo ejerce una fuerza hacia arriba en el émbolo y en el pistón intensificador. Esta fuerza hacia arriba se vuelve mayor que la fuerza hacia abajo en el pistón intensificador, de modo que se detiene el movimiento hacia abajo del pistón intensificador y del émbolo.

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MOTOR 3126B HEUI

Pre s ión de inye c c ión me no r de 4 .0 00 lb/pulg 2 Pre s ión de C ie rre de la V álv ula

No. 119 •

El émbolo hacia abajo detiene el flujo de combustible

•

Ocurre Presión de Cierre de la Válvula (VCP)

•

La válvula de retención en la boquilla se cierra y termina la inyección

Cuando se detiene el recorrido hacia abajo del émbolo, el flujo de combustible también se detiene. La presión de inyección disminuye a un valor menor de la Presión de Cierre de la Válvula y la válvula de retención de la boquilla se cierra, lo cual termina la inyección. El aceite de escape de la parte superior del pistón intensificador ahora puede fluir al sumidero a través del asiento inferior abierto de la válvula de disco, pasa el adaptador y sale por el orificio de drenaje del adaptador al área del balancín por debajo de la cubierta de válvula.

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V ál vu la de re te nc ión de lle na d o fue ra de s u as ie nto V á lvu la de re te nc ió n de la boqu il la

MOTOR 3126B HEUI

C a ja de l i ny ec tor

P u nta de l a b oqu ill a

No. 120 •

Comienza ciclo de llenado

•

La válvula de retención de boquilla se cierra. Se detiene la inyección

•

El resorte de retorno del émbolo empuja el émbolo hacia arriba

•

Aceite obligado a salir por orificio de drenaje del adaptador

•

Suministro de combustible 65 lb/pulg2 saca de su asiento la válvula de retención de llenado

•

Terminación cuando el pistón llega a la parte superior

Ciclo de llenado Cuando la válvula de retención de la boquilla se cierra, se detiene la inyección y se inicia el ciclo de llenado. El área arriba de la cavidad del pistón intensificador se abre a la presión atmosférica a través del asiento superior de la válvula de disco. El émbolo devuelve el resorte empujando hacia abajo el émbolo y el pistón intensificador, lo que obliga al aceite a ir alrededor del asiento superior de la válvula de disco y a salir por el orificio de drenaje del adaptador. A medida que el émbolo sube, la presión de suministro de combustible de 65 lb/pulg2, saca de su asiento la válvula de retención de llenado del émbolo para permitir que la cavidad del émbolo se llene de combustible. El ciclo de llenado termina cuando el pistón intensificador llega a la parte superior de su orificio, la cavidad del émbolo se llena de combustible y la válvula de retención de llenado de entrada vuelve a su asiento. La terminación de la inyección ahora está completa y el inyector está de nuevo en el ciclo de preinyección.

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MOTOR 3126B HEUI

E st e m o to r es tá b a jo d e p o te n cia . V o y a lle va rlo a l d i st r ib u id o r y h ac er q u e e llo s au m e n te n la p o t en c ia

No. 121

•

Diagnósticos básicos

Diagnósticos básicos del motor

•

Potencia baja

Algunas veces, cuando el técnico de servicio recibe alguna queja acerca de problemas, como pérdida de potencia ...

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!E ste m o to r n o es t a o b teni e n d o eco no m í a en e l co m bu s ti b le!

No. 122

•

Economía de combustible

•

Calidad en vacío

•

Presentación de procedimientos de diagnóstico básicos

... consumo excesivo de combustible o funcionamiento irregular en vacío, generalmente son expectativas no deseadas del cliente, más que de problemas reales del motor. Ahora que hemos visto los componentes básicos de los sistemas de control electrónico y de combustible, veremos cómo identificar los problemas de los sistemas. El objetivo de esta sección es presentarle los procedimientos de diagnóstico básicos usados en el Motor 3126B.

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E N TI E N D E CO M O F U NC I O N A E L S IS T E M A U S A E L M AN U A L DE S E R V IC I O R E AL IZ A P RU E B A S M E C AN I CA S BA S I C A S R E AL IZ A P RU E B A S D E D IA G N O S T IC O E L E C T RO N IC O IN T E R P R E T A P R U E B A S D E R E S UL T AD O S P A RA E NC O N T R AR L A C A U S A R E A L

No. 123

•

Motores modernos mejoran diagnósticos

•

Cinco destrezas

Los motores modernos controlados electrónicamente proporcionan capacidad de diagnóstico mejorada sobre los motores anteriores controlados mecánicamente. Pero estos no tienen un diagnóstico totalmente automático. Con el fin de localizar y solucionar problemas eficazmente en un motor electrónico, el técnico de servicio debe tener 5 destrezas: Entender cómo funcionan los sistemas de combustible y los sistemas de control electrónico. Poder encontrar la información apropiada en el Manual de Servicio Caterpillar Realizar las pruebas mecánicas básicas Realizar las pruebas del sistema electrónico Interpretar los resultados de la pruebas para encontrar las causas reales de los problemas Veamos cada uno de estos puntos

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C on el fin de l oc a liza r y so lu ci ona r prob le m a s e fic az me nte e n e l m otor e le ctrón ic o, el té c nic o de be p ode r : En te n der có m o fu ncio na el s istem a U sar el m an ua l d e se rvicio R eal izar p rueb as m ecán ic as básic as R eal izar p rueb as de d ia gnó s ti co e lectr ón ico In terp reta r p ru ebas d e r esu lt ados p ara en con tra r cau sas re al es d e los p rob lem a s

No. 123 continuación

•

Entendimiento básico de los sistemas

Entender cómo funciona el sistema de combustible y los sistemas de control electrónico.

•

Ejemplos

•

Ajustes no mecánicos al sistema de combustible HEUI

Entender muy bien el funcionamiento del sistema es la parte más importante del proceso eficaz de localización y solución de problemas.

•

Inyectores HEUI

•

Uso del manual de servicio

Por ejemplo, se hacen ajustes a la potencia o a las características de rendimiento instalando un nuevo software o actualizando los componentes mecánicos. No se requieren ajustes mecánicos a ninguna pieza del sistema de combustible HEUI. Además, nunca se deben desarmar los componentes del sistema HEUI. El desarmar hará que el rendimiento de los componentes se vea afectado muy seriamente y resultará en un menor reembolso de garantía o en la anulación total de la garantía. Encontrar la información apropiada en el manual de servicio. La segunda destreza en importancia es poder usar eficazmente el manual de servicio Caterpillar. El manual de servicio está dividido en tres partes: motor, localización y solución de problemas, y mantenimiento.

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Realizar pruebas mecánicas básicas

M edició n d e la pres ió n h idr áu lica U sar un me d ido r voltios /o hm ios pa ra re aliz ar las pru ebas eléc tr ica s bá sica s R evisa r la p res ión de r e fu erzo R evisa r la r estricció n d e es c ap e D eterm inar si e l m otor e stá p rodu cien do la po ten c ia de cla sific ación

No. 124

•

Pruebas mecánicas básicas

Realizar pruebas mecánicas básicas La siguiente destreza importante es poder realizar correctamente las pruebas mecánicas básicas. Estas incluyen: Medición de la presión hidráulica Uso del medidor voltios/ohmios para realizar las pruebas eléctricas básicas Revisión de la presión de refuerzo Revisión de la restricción de escape Verificación de la potencia nominal del motor

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R ealizar p rue ba s de d iagn óstic o ele ctrón icas

Ident ific ar, entender y cor regir: F allas activas F allas reg istrada s S ucesos regis trados Real izar las s iguientes p ruebas: P rueba de acc ionamiento de so lenoide P rueba de presión de acc ionam iento P rueba de corte del c ilindr o

No. 125

•

Pruebas de diagnóstico electrónicas

•

Fallas y sucesos

•

Procedimientos de pruebas especiales

Realizar pruebas electrónicas de diagnóstico Es también esencial poder usar y entender las características disponibles en la herramienta de servicio electrónica para dar servicio a un motor electrónico. Para esto, usted debe identificar, entender y corregir: Fallas activas Fallas registradas Sucesos registrados Realizar las siguientes pruebas: Prueba de accionamiento del solenoide Prueba de presión de accionamiento Prueba de corte de cilindros Con el fin de ayudar a que entienda mejor estas pruebas, se explicarán más adelante en esta presentación.

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Interpr et ar los resultados de las pruebas para encontrar las causas reales. E va lu ar el ren d im i en t o d e lo s c o m po ne n te s EC M Sen so re s In ye ct o res B om b a h id rá u lic a Vá lvu la d e co n t ro l IA P E n t en d er có m o : L o s co m p o n en t es y l os s ist e m as in t era ct ú an L o s co m p o n en t es t rab a jan c o rr ec t am e n te E l s ist e m a r ea cc io na s i u n co m p o n en te e st á fa lla n do

No. 126 •

Interpretar resultados de pruebas

Interpretar los resultados de las pruebas para encontrar las causas reales. La última destreza importante es poder interpretar los resultados de las pruebas para encontrar la causa real de un problema. Esto incluye: Evaluar el rendimiento de los componentes ECM Sensores Inyectores Bomba hidráulica IAPCV Entender cómo interactúan los componentes y los sistemas, cómo trabajan correctamente los componentes y cómo se comporta el sistema si un componente está fallando Estas destrezas son importantes para poder identificar rápida y correctamente los problemas de un motor controlado electrónicamente, como el 3126B. Constantemente, aumentan las demandas por rendimiento mejorado, emisiones de escape reducidas y economía de combustible, las cuales sólo pueden cumplirse usando motores controlados electrónicamente.

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Lo s mo tore s c o ntrola do s elec trón ica m e nte pu ed en : I n d ica r f al las a ct iva s, fa lla s r eg is tra d as y s u ce so s reg i st r ad o s I d en t ifi ca r a ve rí as d e lo s co m p o n en t es p rin ci p ale s I d en t ifi ca r c irc ui to s ab i ert o s o e n c or to d e s en so re s y ac ci on ad o res

N o p ued e n: L oc al izar y s o lu cio n ar p ro b le m as p or sí so lo s I d en t ifi ca r r e n di m ie n to m arg in a l d e lo s c o m p o n en t es I d en t ifi ca r le ct u ras in e xa ct as d e lo s s en so re s

L os m o tore s con tro la do s el e ct rónica m ent e: N o pu e d en p e ns ar p or sí m is m o s

No. 127 •

• •

Ideas equivocadas de lo que son los sistemas electrónicos

Pero hay varias ideas equivocadas acerca de lo que un motor controlado electrónicamente puede o no puede hacer. Revisemos rápidamente algunas de estas ideas para ilustrar por qué se Los motores pueden... necesitan las destrezas en la localización y solución de problemas que hemos visto antes. Los motores no pueden...

Los motores controlados electrónicamente pueden: Indicar fallas activas, fallas registradas y sucesos registrados Identificar fallas de los componentes principales e Identificar circuitos abiertos o en corto de sensores y accionadores. Los motores controlados electrónicamente no pueden: Localizar y solucionar problemas por sí mismos Identificar rendimiento marginal de los componentes Identificar lecturas inexactas de los sensores En resumen, los motores controlados electrónicamente no pueden pensar por sí mismos. Es la habilidad del técnico de servicio de pensar y entender cómo trabajan juntos los sistemas y los componentes del motor, lo que permite que éste localice y solucione problemas eficazmente.

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S i u s te d d ice q u e la p ot en c ia e st á b aja, d e be n se r l os in ye ct o res d añ a d o s.

S IO SE ERV R VIC ICIO

No. 128 •

No adivine

•

Localización y solución correcta de problemas

•

Reemplazar la pieza correcta

Los técnicos de servicio que no entienden cómo funcionan correctamente los componentes y los sistemas terminarán adivinando qué componente reemplazar cuando existe un problema. Reemplazar un componente equivocado aumenta el tiempo de reparación de la máquina del cliente, los costos de la reparación y la insatisfacción del cliente.

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Pru ebas Electrón icas B ásicas No. 129

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Téc nico Ele ctróni co Caterp ill ar (ET) P ru eb a de l s ole n oid e de l in y ect or P ru eb a de P re sió n d e Ac cion am ie n to de In y ecc ió n P ru eb as d e c or te d e c ili ndro s Id e nt ifica r f a llas a ctiv as F a lla s r egis t radas E v ent o s re gis t ra do s M o stra r c o nf igu ra cion es de l m ot or C am b iar par á m e t ros p rog ram ab le s de l clien te P ro g ra m a d e so f tw a re de F la s h n uev o Im prim ir c on fi gur ac ion es y p rueb as de res u lta d os p ara a ná lis is p ost e rior es

No. 130 •

Pruebas electrónicas básicas

Ahora, veamos cómo realizar las pruebas electrónicas básicas del Motor 3126B. Estas pruebas identifican: Pruebas electrónicas básicas Fallas activas Fallas registradas Sucesos registrados Prueba del circuito del solenoide del inyector Prueba de presión de accionamiento de inyección Prueba de corte de los cilindros

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H err a mien tas d e Dia g nó stico Elec tró n ic o

Té cn ico elec trón ico o ET Pro gram ado r an aliz ado r de c on tr ol ele ctr ón ico o ECA P Pro -L ink u na h erramie n ta m an ua l d e servi ci o d e res pald o

No. 131

•

Herramientas de diagnóstico

•

ET

•

ECAP

Técnico electrónico o ET

•

Pro-Link

Programador analizador de control electrónico o ECAP

•

Lectura de LED simple en ECAP y Pro-Link

Pro-Link: una herramienta manual de servicio de respaldo

Hay varias herramientas electrónicas de diagnóstico con las que se pueden realizar esas pruebas. Estas son tres de las más comunes:

Tanto el ECAP como la Pro-Link son herramientas básicas que proporcionan una lectura simple de LED de los pasos y resultados de las pruebas. El ET actualmente es un paquete de software que se usa en computadoras portátiles. El ECAP y el Pro-Link son diferentes al ET de dos modos:

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E CAP y P ro -L ink

L ect ura s de L E D sim ples N o pu e den ut iliza r p rogra m as F LA S H

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ECAP y Pro-Link

ECAP y Pro-Link

•

Lecturas de LED simples

Lecturas de LED simples No pueden utilizar programas FLASH

•

No pueden utilizar programas FLASH

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T é cnico E le ct ró nico (E T ):

U sa p a nta lla gráf ic a c o mp le ta C aptu ra e im prim e los re su lt ados P ued e us ar p rog ra m a s FLA S H

No. 133 •

Ventajas ET

El ET tiene varias ventajas sobre ECAP y Pro-Link

•

Gráficos de pantalla completa

Técnico Electrónico (ET):

•

Captura e imprime resultados

Muestra las pruebas en una pantalla gráfica completa (lo que hace las pruebas más fáciles de entender).

•

Sólo programa Flash

•

Diferentes ECM plenos a básicos

Captura e imprime los resultados de las pruebas (para análisis posteriores). Puede usar programas FLASH (nuevo software de los motores electrónicos). Como se mencionó anteriormente, el Motor 3126B NO TIENE módulo de personalidad reemplazable. El ET se requiere para instalar el nuevo software en el Motor 3126B. No se pueden usar programas FLASH del diseño de característica plena en básico o del básico en característica plena. Tampoco se puede utilizar el programa FLASH de los Motores 3116/3126A en el Motor 3126B, ya que habrá un error y abortará. El ECM básico y el ECM de característica plena son diferentes.

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•

Veamos el ET

•

NEHS0679

En esta presentación usaremos el ET para demostrar las pruebas electrónicas básicas. No veremos las instrucciones actuales de cómo usar el ET. Esto aparece en forma detallada en el manual de usuarios de software de la herramienta de servicio Caterpillar para técnicos electrónicos Caterpillar. El número de formato de este manual es NEHS0679.

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•

Resumen de información de pantalla

Veremos las pantallas y los comandos del cursor para realizar cada prueba. Aquí vemos la pantalla de resumen del ET que muestra lo siguiente: Número de identificación del vehículo Número de serie del motor del ECM Número de serie del ECM Número de pieza del módulo de personalidad Fecha de emisión del módulo de personalidad Código del módulo de personalidad Número de versión del ET Número de serie Número de suscripción Número de modelo del vehículo

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F alla s Activas F a llas a ct iva s F a llas p re se nt es a ct u al m en t e In d ic a fu n ci o na m ie n to d e fe ct u o so o p ro b l em a d el sis te m a Ej em p lo : U n s en so r, ca b le o cir cu it o a bi ert o o e n co rt o .

No. 136 •

Fallas activas

La primera prueba de diagnóstico identifica códigos de fallas activos.

•

Fallas presentes actualmente

Las fallas activas son:

•

Indican problemas o funcionamiento defectuoso

Fallas que están presentes actualmente y que indican un problema o un funcionamiento defectuoso del sistema. Ejemplo, un sensor, cable o circuito abierto o en corto.

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No. 137 •

Acceso a la pantalla de códigos activos

Usted puede ir a la pantalla de códigos activos desde el menú desplegable “Diagnósticos” o haciendo clic en el segundo icono de la barra de iconos de la parte superior de la pantalla.

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No. 138 •

Si no hay códigos activos

Veamos un ejemplo. Cuando no hay fallas activas presentes en la pantalla del ET se leerá: “No hay códigos activos”. Se puede ir a esta pantalla haciendo clic en el segundo icono “Código activo”, de izquierda a derecha, de la barra de iconos.

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No. 139

•

Desconectar el sensor IAP.

•

Código registrado 164-3

Si desconectamos el conector del mazo de cables del sensor de presión de accionamiento de inyección, el ET, luego de unos segundos, identifica esto como una falla activa de circuito abierto. El código numérico ET para esta falla es 164-3 y el ET define esta falla como un “circuito abierto del sensor de presión de accionamiento de inyección”. La información detallada para la localización y solución de problemas de este código se indican en la Guía de Localización y Solución de Problemas.

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Fallas Registradas

F allas q ue h a n ocu r rid o pero ya n o es tá n pre sen tes

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•

Fallas registradas

Fallas registradas Describe los códigos guardados en memoria. Esto significa que son indicadores de causas posibles de problemas intermitentes. Consulte los Códigos de Falla de Diagnóstico.

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No. 141 •

Acceso a la pantalla de códigos registrados

Usted puede ir a esta pantalla desde el menú “Diagnósticos” o haciendo clic en el tercer icono de la barra de iconos en la parte superior de la pantalla.

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No. 142 •

No hay códigos de diagnósticos registrados

Veamos ahora un ejemplo de fallas registradas. Cuando no hay fallas registradas presentes, la pantalla ET leerá “No hay códigos de diagnósticos registrados”. Se puede ir a esta pantalla haciendo clic en el tercer icono “Códigos de diagnósticos registrados” desde la izquierda.

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No. 143 •

Código registrado 164-3 = diez veces

•

Puede guardar hasta 256 ocurrencias

Ejemplo: aquí vemos una falla del circuito abierto del sensor de presión de accionamiento de inyección que ha ocurrido 10 veces. La primera ocurrencia fue a las 3 horas y la última a las 27 horas. El reloj de diagnóstico indica el número total de horas del motor y es igual a 27. El ECM es capaz de guardar hasta 256 ocurrencias de una falla registrada. Si la falla ocurre más veces, el ECM guardará las últimas 256. Nota: Los códigos registrados son muy importantes cuando se trata de localizar y solucionar problemas electrónicos intermitentes.

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Suceso s re gistrados

No. 144 •

Sucesos registrados

Sucesos registrados Estos códigos indican un suceso que describe una condición anormal del motor. Por ejemplo, una ocurrencia de apagado en vacío. Estos necesariamente (o generalmente) no son una indicación de problemas del sistema electrónico.

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No. 145 •

Acceso a la pantalla sucesos registrados

Veamos ahora ejemplos de sucesos registrados: Usted puede ir a esta pantalla desde el menú desplegable “Diagnósticos” o haciendo clic en el cuarto icono de la barra de iconos en la parte superior de la pantalla.

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S u c e s o s re g is t ra do s No s o n p ro b lem as ele ct ró n ico s S o n co n d ic io n e s d e o p er ac ió n an o rm a l d e l m o t o r

No. 146

•

No son problemas electrónicos sino condiciones anormales

No son problemas electrónicos, pero indican una condición de operación anormal del motor.

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No. 147 •

Ejemplo, código 71-1

Ejemplos de sucesos registrados son apagado en vacío programada, recalentamiento del motor o sobrevelocidad del motor. Estos no son problemas electrónicos, sino condiciones anormales de operación.

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P ru eb a d el c ir cuito d e l so len o ide . O bje tivo : As e gu rars e d e qu e no ha y ci rcu it os a bie rto s o e n cort o s en e l m az o de cab le s de l inyec to r A se gu rar se de que e st án t ra bajan do t od os l os s olen o id e s d e los inyec to re s

No. 148 •

Prueba del circuito del solenoide

•

Revisa por circuitos abiertos/en corto

Prueba del circuito del solenoide Ahora veamos una prueba del circuito del solenoide del inyector. El objetivo de esta prueba es asegurarse de que no hay circuitos abiertos o en corto en el mazo de cables del inyector y de que todos los solenoides de los inyectores están trabajando.

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No. 149 •

Acceso a la pantalla: pruebas del circuito del solenoide

Usted puede ir a la pantalla: “Prueba del circuito del solenoide del inyector” desde el menú desplegable “Diagnósticos” y luego haciendo clic en el submenú “Pruebas de diagnóstico”.

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MOTOR 3126B HEUI

No. 150 •

Para iniciar la prueba, seleccione:

•

Botón de iniciar

•

Botón de parar

Para comenzar la prueba, seleccione el botón “Iniciar” (Start), en la parte inferior de la pantalla. El ET entonces dará instrucciones al ECM para que accione cada solenoide del inyector en el orden de 1 hasta 6. La prueba continuará hasta que se active el botón “Parar” (Stop) en la parte inferior de la pantalla. Si se detecta un circuito abierto o en corto, la falla se verá en la pantalla y el circuito defectuoso no trabajará. Durante la prueba, los cilindros se activarán con un “chasquido audible” de la activación del solenoide, al activarse el inducido.

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MOTOR 3126B HEUI

Prueba d e Presió n de Acc io nam ie nto d e Inyec ción D ete rmina s i: La b om ba p ued e pr od uc ir la p re s ión m á xima La I APC V e st á tra ba ja nd o c orrec ta me n te La b om ba e s tá de sg as ta da o ha y un e sc a pe e n el s is te m a

No. 151 •

Prueba de presión de accionamiento de inyección

Veamos ahora la prueba de presión de accionamiento de inyección. Prueba de presión de accionamiento de inyección El objetivo de esta prueba es determinar si: La bomba puede producir la presión máxima La IAPCV está trabajando correctamente La bomba está desgastada o hay un escape en el sistema Recuerde: si la prueba de accionamiento muestra que el sistema no puede producir la presión máxima, no necesariamente significa que la bomba o la IAPCV estén defectuosas. Puede deberse a una fuga en alguna otra parte del sistema de accionamiento.

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MOTOR 3126B HEUI

No. 152 •

Acceso a la pantalla prueba de presión de accionamiento de inyección

Usted puede ir a la pantalla prueba de presión de accionamiento de inyección haciendo clic en el submenú “Pruebas de diagnóstico” del menú “Diagnóstico”.

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MOTOR 3126B HEUI

Prueba de presió n d e accionam iento de in yección Térm ino s en la pa nta ll a ET: Presión de accio nam iento de in yecció n

Definició n: Presió n real d el sistem a

Salida d e acci ona miento de in yecció n

% co ntrol de cor riente a la IAPC V

Accion amien to de in yeció n desead a

Presió n d eseada de l sistema

No. 153 •

Definiciones

Prueba de presión de accionamiento de inyección Término en la pantalla ET

Definición

Presión de accionamiento de inyección Presión real del sistema Salida de accionamiento de inyección

% de corriente de control en tiempo a la IAPCV

Accionamiento de inyección deseada

Presión del sistema deseada

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Pru eb a de P resión de A ccio namiento d e In yección

P re s ion es d e prue ba 870 1.400 2.100 3.300

l b/p ulg 2 l b/p ulg 2 l b/p ulg 2 l b/p ulg 2

No. 154

•

Presiones de prueba

Presiones de prueba 870 lb/pulg2 1.400 lb/pulg2 2.100 lb/pulg2 3.300 lb/pulg2

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No. 155 •

Llave de contacto en posición “Desconectada”

Veamos ahora la pantalla ET antes de iniciar la prueba. Con el motor en posición desconectada, la presión real es 0 y la corriente a la IAPCV es 0. La presión deseada es de cerca de 870 lb/pulg2.

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No. 156 •

Debe estar a temperatura de operación

•

Ejecute la prueba a velocidad baja en vacío

•

Presión deseada: 870 lb/pulg2. Corriente: 10% a 22%

•

Presión real: ± 100 lb/pulg2 de la deseada

Arranquemos el motor y escuchemos cómo suena en vacío por algunos momentos. Cuando se haga la prueba IAP, es importante que el motor esté a temperatura plena de operación y a velocidad baja en vacío. Realizar las pruebas a temperaturas menores de la de operación normal o a velocidades diferentes de la velocidad baja en vacío hará que los resultados de la prueba sean inexactos e irrepetibles. Cuando arrancamos el motor, la prueba inicia en condiciones de vacío normal. La presión deseada es aproximadamente 870 lb/pulg2 y la corriente de control de la IAPCV está generalmente en una gama de 10% a 22%. La presión real debe estar en una gama de cerca de más o menos 100 lb/pulg2 de la presión deseada. La lectura de la presión real puede parecer errática, pero esto se debe principalmente a la frecuencia de inyección baja de los inyectores a velocidad en vacío y a la tasa de muestreo de datos del ET. Para la prueba, es necesaria la velocidad baja en vacío para asegurarse de que el flujo de salida de la bomba esté en un mínimo, para identificar si hay desgaste interno de la bomba o fugas del sistema.

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MOTOR 3126B HEUI

No. 157 •

Botón “presión gradual arriba”

•

El ECM aumenta la presión deseada a ± 1.400 lb/pulg2

Luego, seleccione el botón “Presión gradual arriba” (Step up). El ET le dice al ECM que aumente la presión deseada a cerca de 1.400 lb/pulg2. La presión real debe estar en la gama de ±100 lb/pulg2 de la presión deseada.

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No. 158 •

Botón “presión gradual arriba”

•

El ECM aumenta la presión deseada a ± 2.100 lb/pulg2

Al oprimir nuevamente el botón “Presión gradual arriba” (Step up) aumentará la presión deseada a cerca de 2.100 lb/pulg2. De nuevo, la presión real debe estar en una gama de ±100 lb/pulg2 de la presión deseada.

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MOTOR 3126B HEUI

No. 159 •

Botón “Presión gradual arriba”

•

ECM aumenta la presión deseada a ± 3.300 lb/pulg2

•

Corriente de control menor que 65%

Al oprimir el botón “Presión gradual arriba” (Step up) una vez más, aumenta la presión deseada hasta la presión de operación máxima de cerca de 3.300 lb/pulg2 y la presión real debe estar en la gama de ±100 lb/pulg2 de la presión deseada. La salida de la corriente de control debe ser 65% o menos.

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Co r ri en te d e con tr ol IA P C V 6 5% o m e n o s

N or m al

5 5% o m a yo r

D e sg as te d e la b om ba o e sc ap e d el sis te m a

V aria ció n de ± 2%

L a vá lvu la p u ed e es ta r d e sg a st ad a. Co n s u lte la g u ía d e lo ca lizac ió n y s o lu ció n de p ro b lem as

No. 160

•

Corriente de control de la IAPCV

•

65% de corriente o menos = normal

Corriente de control IAPCV 65% o menos - normal 55% o mayor - desgaste de la bomba o escape del sistema

•

Mayor que 65% = problema

•

Presión gradual abajo seleccionada

•

ECM va a ± 2.100 lb/pulg2

Si la corriente de control IAPCV es 65% o menos, el sistema está funcionando normalmente. Si la corriente de control es mayor que 65%, la bomba puede estar desgastada o hay escape en el sistema. Si la corriente de control varía más de ± 2% o si la presión de accionamiento es errática, la IAPCV puede no estar funcionando correctamente.

•

Continuar presión gradual abajo

Nota: Consulte la guía de localización y solución de problemas para obtener instrucciones específicas si alguna de estas lecturas indican un problema.

Variación de ± 2% - la válvula puede estar desgastada.

Cuando se oprime el botón “Presión gradual abajo” (Step down), el ET le indica al ECM que vaya a una presión intermedia de cerca de 2.100 lb/pulg2. Aquí esperamos ver si la presión real empareja con la presión deseada, para verificar que la IAPCV esté funcionando correctamente. No estamos interesados en la corriente de control IAPCV. Si la presión real no empareja con la presión deseada o es muy errática, la válvula puede no estar funcionando correctamente. A medida que continúa bajando gradualmente la presión hasta la presión de inicio de 870 lb/pulg2, la presión real debe permanecer dentro de un valor de ±100 lb/pulg2 de la presión deseada.

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Escapes del sistema de accionamiento R evis e p o r es ca p e e xce sivo · Ori ficio de dr enaje del in y ecto r · Sello s de p resión alta d el in yecto r

No. 161

•

Revisar por fugas visibles

•

Desarmar el inyector, observar fugas

Antes de reemplazar una bomba o una válvula de control, asegúrese que no haya escape excesivo en uno de los orificios de drenaje del inyector o alrededor de los sellos de presión alta del inyector en la culata. Escapes del sistema de accionamiento Revisar por escape excesivo: Orificio de drenaje del inyector Sellos de presión alta del inyector Esto se hace desarmando los inyectores, de modo que el motor no arranque, e iniciando el arranque del motor mientras se observa visualmente la fuga. Consulte la Guía de Localización y Solución de Problemas para obtener instrucciones específicas de este procedimiento.

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P ru eb a de la B o m b a H id rá u lic a A ís l a la bom ba y l a IA P CV de l re st o d el ci rc u ito. P rue bas d e co ndic ión de l a bo m b a y la I AP C V

No. 162

•

Prueba de la bomba

Prueba de la bomba

•

Presión de accionamiento bajo – realice prueba de la bomba

Cuando la prueba de presión de accionamiento indica que la presión de accionamiento máxima es baja, debe realizarse una prueba de la bomba para determinar si el problema está en el circuito de accionamiento o en la bomba. La prueba de la bomba aísla la bomba y la IAPCV del resto del circuito. Esto también prueba la condición de la bomba y de la IAPCV.

163

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Pru e b a d e la Bo m b a H id ráu lica

Not a: U s e sie m pre un m ed id or c alib ra d o re cient em e nte pa ra a se gu rar la ex ac titu d de la pru eb a.

•

Medidor calibrado

No. 163

Nota: Use siempre un medidor calibrado recientemente para asegurar la exactitud de la prueba.

164

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Desconecte la tube ría de aceite de pr esión alta de la parte poste rior de la bomba hidráulica. Instale un manómetro de pr esión alta o de 5.000 lb/pulg2. Dé arranque al motor hasta que se a lcance el máxi mo valor de presión en el manómetro

No. 164

•

Instale medidor de 5.000 lb/pulg2 en la tubería de combustible

•

Dé arranque al motor hasta alcanzar la presión máxima

. Esta prueba de la bomba es muy fácil de realizar. Primero, desconecte la tubería de aceite de presión alta de la parte posterior de la bomba hidráulica. Después, instale un manómetro de presión alta o de 5.000 lb/pulg2. Luego, dé arranque al motor hasta que se alcance el máximo valor de presión en el manómetro. Esto no debe tomar más de tres segundos.

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P ru eba d e la Bo m b a H id ráu li ca Alivio no rm al 4 .000 - 4 .3 0 0 lb /pu lg 2 S i la p resión en m eno r de 4.00 0 lb /pu lg 2 , reem place la IAP CV S i la p resión aún es men or d e 4.00 0 lb /pu lg 2 , reem place la bo mb a S i la p resión es may or d e 4.00 0 lb/p ulg 2 , revis e po r esc ape e n el c ircuito de a ccio nam ie nto N ota: Si em pre u se u n ma nóm etro recién c alib rad o p ara ase gu ra r pr e cisión de la pr ueb a

•

Alivio normal 4.000 – 2 4.300 lb/pulg

•

Por debajo de 4.000 lb/pulg2 reemplace la IAPCV

•

Aún por debajo de 4.000 lb/pulg2 reemplace bomba

•

Más de 4.000 lb/pulg2, revise el sistema por escape

No. 165

Prueba de la bomba hidráulica Esta prueba hace que la bomba vaya hasta el ajuste de presión de alivio de la válvula de alivio de sobrepresión. La gama normal de este ajuste de alivio es de cerca de 4.300 lb/pulg2. Si la presión es menor que 4.000 lb/pulg2, reemplace la IAPCV y repita la prueba. Si la presión está aún por debajo de 4000 lb/pulg2, reemplace la bomba. Si la presión es de 4.000 lb/pulg2 o más, la bomba y la válvula están funcionando correctamente. Revise por fugas de los orificios de drenaje del inyector o de los sellos de presión alta.

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Pru eba de c orte de cilind ro s D et er m in a si to do l os c ilind ro s se ca rgan u n ifo rm em e nte M ejo r in d icad or de re n dim ie n to d e l i nye ct o r

No. 166 •

Prueba de corte de cilindros

•

Carga de cilindro uniforme

•

Indicador de rendimiento del inyector

Prueba de corte de cilindros Veamos ahora la prueba de corte de cilindros. El objetivo de esta prueba es determinar si todos los cilindros se cargan uniformemente, y es el mejor indicador de rendimiento de un inyector.

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No. 167 •

Trayectoria de menús: “Diagnósticos” – “Pruebas de diagnóstico” – “Prueba de corte de cilindros”

Información de acceso a la pantalla Usando el menú desplegable “Diagnósticos” haga clic en el submenú “Pruebas de diagnóstico” y luego en “Prueba de corte de cilindros”.

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Prueba de corte de cilind ro s P re pa ra ci ón de l a pr ue ba E l m o to r d eb e esta r a te m p er atur a n or m al d e op er aci ó n y d eb en des con ec tar se lo s acce so ri o s qu e p on g an u na c a rg a i nte rm ite nte en el m o to r

No. 168

•

Compare cilindros individuales

•

Nota: Debe estar a temperatura de operación

•

Accesorios

Preparación de la prueba de corte de cilindros La prueba de corte de cilindros mide la contribución de los cilindros individuales, de modo que puedan compararse unos con otros para determinar si uno o más están fallando. Para que la prueba funcione correctamente, el motor debe estar a la temperatura normal de operación. Si se hace la prueba con el motor frío, se obtendrán resultados no válidos. Nota: El motor debe estar a temperatura normal de operación. Los accesorios que produzcan una carga intermitente en el motor deben desconectarse durante la prueba. Los compresores de aire, los ventiladores de enfriamiento y los compresores de aire acondicionado que puedan tener ciclo de conectar/desconectar, harán que se obtengan resultados no válidos si no se desconectan.

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Var iable s que afectan prueba de corte de cilindros Viscosid ad d el aceite Tem peratura d el aceite C arg as p ar ásitas C al id ad d e com bu stib le Altitu d C ond icion es d e d esgaste de lo s com po nen tes y d el mo tor y mu ch as otras

No. 169 •

Otras variables

Otras variables que pueden afectar los resultados de las pruebas y que deben considerarse al evaluar las quejas de rendimiento son: Viscosidad del aceite Temperatura del aceite Cargas parásitas Calidad del combustible Altitud Condiciones de desgaste de los componentes y del motor

170

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Prueba de Corte de Cilindros R eg u la d or el ec tr ó n ic o m an t ie n e u n a ve lo cid a d e n vac ío d e 70 0 - 8 50 r p m El E T a ct iv a u n in y ec to r a l t ie m p o L o s 5 i nye ct o re s re st a n te s d e b en p ro d u ci r m á s p o te n c ia p a ra m a n te n er la ve lo cid a d en vac ío se le cc io n ad a El E C M m id e el cic lo d e t rab a jo p r o m ed i o de la c or rien t e d e l so l en o id e de lo s 5 in ye ct o res en o p e rac ió n El E C M as ig n a un val or d e p ru e b a a l i ny ec to r no pr ob a d o El ci clo s e rep it e au t om át ic am e nt e en cad a in y ect o r

No. 170 •

Motor en velocidad baja en vacío

•

El ET desactiva el inyector

•

Los inyectores restantes producen más potencia

•

Estabilización del motor

•

•

Medición de corriente de 5 inyectores trabajando Se repite ciclo

Veamos en que se basa la prueba. Primero, el software de regulación mantiene la velocidad baja en vacío a lo largo de la prueba. La velocidad baja en vacío programada es generalmente de 700 a 750 rpm, pero en este ejemplo usaremos 700 rpm. Prueba de corte de cilindros: El regulador electrónico mantiene una velocidad en vacío de 700 rpm. El ET activa un inyector al tiempo. Los 5 inyectores restantes deben producir más potencia para mantener la velocidad en vacío de 700 rpm. Después de estabilizarse la velocidad en vacío, el ECM mide el ciclo del trabajo promedio de la corriente del solenoide de los 5 inyectores trabajando. El ECM entonces asigna un valor de prueba al inyector en prueba. Este ciclo se repite automáticamente en cada inyector. Para información adicional acerca de la localización y solución de problemas, vea el apéndice A al final de este manual.

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P ru eba de cort e d el C ilin dro H E UI

A ve l oc id ad b aj a e n vac ío s in car g a Co n di ci ó n m á s d i fíc il d e op er aci ó n pa ra r egu l ar A ve l oc id ad es m ás al tas , pr u eb a m ás est a bl e, per o r es ul t ad os m e n os ex acto s .

No. 171 •

Prueba sin carga a velocidad baja en vacío

•

Mayor dificultad

•

Mayor velocidad, menor exactitud

La prueba de corte de cilindros también se ejecuta a velocidad baja en vacío sin carga, debido a que es la condición más difícil de operación para regular cualquier sistema de combustible. Al realizar la prueba a velocidades más altas hace que la prueba parezca más estable, pero los resultados son menos exactos.

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Resultados de prueba de corte de cilindros L a s ho jas d ebe n rem itirs e con ca d a recla m o d e g a rantía Se co m p ara con pr ueba d e rend im iento p le na en fá b ric a A yu da a d e term inar cau sa re al de cu a lqu ier p rob le ma d e ca lidad del in ye ctor o pro b le ma d e dia g nó s tico R equ is ito para el re e mb olso co m p leto de la g a rant ía.

No. 172 •

Complete hojas de pruebas requeridas para garantía

•

Comparado con prueba de fábrica

•

Determine causa real

Una vez completada la prueba de corte de cilindros, las hojas de la prueba deben enviarse con cada reclamo de garantía (en donde se reemplacen inyectores HEUI con garantía). Las hojas completadas deben incluirse con las piezas que se devuelvan a la fábrica. Los resultados de las pruebas se compararán con una prueba de rendimiento de fábrica para ayudar a determinar la causa real de los problemas de calidad del inyector o problemas de diagnóstico. Enviar las hojas de las pruebas completadas con las piezas es un requisito para el reembolso completo de la garantía.

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No. 173 •

Si los resultados son cercanos, intercambie inyectores

•

Repita prueba de corte de cilindros

Las dos quejas más comunes de rendimiento son: velocidad en vacío irregular y golpeteo de inyección del cilindro. Si los valores de prueba de todos los cilindros son relativamente cercanos, como se ve aquí, y no se presenta una inyección irregular de un cilindro, intercambiar la posición de los inyectores que tienen el valor más bajo y más alto, frecuentemente corrige el problema. Recomendamos que haga esto antes de instalar un nuevo inyector. Si hay un cilindro individual con un valor muy diferente, o si no funciona el intercambio en la posición de los inyectores, reemplace el inyector de valor de prueba más bajo. Repita la prueba de corte de cilindros después de la reparación para verificar que se haya corregido el problema. El uso de este procedimiento de prueba hará que su diagnóstico sea más exacto y le ayudará a evitar el reemplazo de inyectores buenos debido a variaciones de la prueba.

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No. 174

•

Hoja de prueba de diagnóstico en la Localización y Solución de Problemas (TSG)

Hoja de prueba en blanco Esta hoja de prueba del inyector es parte de la hoja de diagnóstico de rendimiento encontrada en la parte de las hojas de diagnóstico de esta presentación y en la Guía de Localización y Solución de Problemas.

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No. 175 •

Hoja de prueba completada

•

Observe el resultado del cilindro No. 5

Esta hoja de prueba del inyector es parte de la hoja de diagnóstico de rendimiento encontrada en las hojas de diagnóstico de esta presentación y de la guía de localización y solución de problemas. Aquí se muestra una hoja de pruebas completada. Observe el resultado del cilindro No. 5. Este inyector debe reemplazarse. Repita la prueba de corte de cilindros después de reemplazar el inyector

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MOTOR 3126B HEUI

No. 176 •

Concluye presentación Motor 3126B HEUI

•

Fin

Aquí concluye la presentación de servicio del nuevo Motor 3126B. Entender cómo funcionan los sistemas del motor, cómo realizar pruebas de diagnóstico básicas y dónde encontrar información de servicio le ayudará a mejorar su confiabilidad y hará más fáciles la localización, la solución y la reparación de problemas del Motor 3126B. Fin de la presentación

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MOTOR 3126B HEUI

Apéndice A 1. Revisar suministro de combustible Método

Motor 3126B Diagnósticos arranque difícil / no arranque

Visual Visual

Revisar

Resultado (marque uno)

• •

• •

Tanque izquierdo Tanque izquierdo

(1/4) (1/2) (3/4) (Lleno) (1/4) (1/2) (3/4) (Lleno)

2. Revisar nivel de aceite del motor Método Visual

Revisar

Resultado (Marque uno)

• •

•

(Lleno) (Bajo)

•

(Sí)

•

______________________

•

_______ Cambio (Sí) (No)

Tanque izquierdo Contaminación (combustible, refrigerante) • Marca, grado, viscosidad • Millas de aceite (cambio sobre 5.000 millas)

(No)

3. Revisar presión de suministro de combustible (figura A) Método Instrumento • Grupo de presión del motor 1U5470

Revisar


•

•

La presión de combustible en la toma de presión de la parte superior de la base del filtro de combustible secundario

2

35 lb/pulg mínimo en el arranque 2 Actual___________lb/pulg

4. Revisar comunicación con el ECM Método Instrumento • ET o ECAP

Revisar


•

•

ET/ECAP se comunica con LLAVE DE CONTACTO CONECTADA / MOTOR APAGADO (consulte PA19) • Suministro de energía al ECM con LLAVE DE CONTACTO CONECTADA / MOTOR APAGADO (consulte PB-11) • Suministro de energía al ECM durante el arranque (consulte PB-11) • Señal del sensor de sincronización de velocidad del motor durante el arranque (consulte PA-19)

•

El ECM se comunica (Sí) (No)

Voltaje (11,0 – 13,5) 2 Actual ___________lb/pulg

•

Voltaje (7 V mínimo) 2 Actual ___________lb/pulg

•

rpm en arranque / 2 Actual ___________lb/pulg

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MOTOR 3126B HEUI

5. Revisar por fallas activas y sucesos registrados Método ET o ECAP

Revisar

Resultado (Marque Uno)

•

Fallas activas (consulte PA 12)

•

Códigos registrados (consulte la lista de códigos de diagnóstico NEEG2501-5)

•

No hay fallas activas. Corrija cualquier falla activa antes de proceder • No hay códigos registrados. Deje cualquier código registrado como referencia. Borre cuando la reparación esté completa

6. Revisar condiciones de arranque del motor Método ET o ECAP

Revisar

Resultado (Marque uno)

•

•

• • •

Voltaje de suministro (figura B) Presión de accionamiento (figura C) Velocidad en arranque (figura D) Señal de sincronización de velocidad (figura E)

7 voltios mínimo 2 Actual ____________lb/pulg • 750 lb/pulg2 mínimo 2 Actual ____________lb/pulg • 150 rpm mínimo Actual ____________rpm • ¿Lee velocidad en arranque? (Sí) (No)

Notas: Voltaje de suministro Presión de accionamiento Señal de velocidad / sincronización Presión de combustible Velocidad de arranque inicial

El ECM no arranca el motor si el voltaje de arranque es menor de 7,0 voltios El ECM no accionará los inyectores hasta que la presión de 2 accionamiento alcance mínimo 750 lb/pulg El ECM no activará los inyectores hasta que se haya establecido la señal de velocidad / sincronización. (El valor de rpm está en la herramienta de servicio). El motor no puede arrancar con presión de combustible menor de 35 lb/pulg2. Las velocidades de arranque inferiores a 150 rpm pueden no producir suficiente compresión para mantener la combustión

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Service Training

July 2002

ELECTRONIC ENGINE CONTROLS

Nigel Wilkinson


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C-9 ENGINE SYSTEMS AND CONTROLS SLIDES AND SCRIPT AUDIENCE Level II--Service personnel who understand the principles of engine systems operation, diagnostic equipment, and procedures for testing and adjusting.

CONTENT This presentation is designed to prepare a service technician to identify the components, explain their function, and service the C-9 Engine in all machine and industrial applications.

OBJECTIVES After learning the information in this presentation, the serviceman will be able to: 1. Locate and identify the major components in the C-9 engine systems. 2. Explain the functions of the major components in the C-9 engine systems. 3. Trace the flow of fuel and oil through the fuel system. 4. Trace the flow of current through the engine electrical system.

PREREQUISITES Interactive Video Course "Fundamentals of Electrical Systems" (CD ROM) TEMV9002 Service Technician Workbench Tutorial (CD ROM included with STW software) NEHS0812 Caterpillar Machine Electronics Course (Five Modules) SEGV3001 - SEGV3005 Caterpillar HEUI HI300B Fuel System (CD ROM) RENR1392 Prior training in systems operation and testing and adjusting procedures for electronic engines should be completed before participating in this training session. Additionally, the participants should have PC skills including training in the current Windows™ operating system and the most current Electronic Technician (ET) software. Three serviceman's handouts are provided with this STMG. However, as this publication is available electronically, it can be printed in color and used selectively or totally, in the class as a handout. This feature will enable the student to follow the presentation and make notes in the book. This publication is not available in paper form and is only available from the intranet at this time. Estimated Time: 8 Hours Visuals: 72 Electronic Slides Date: 07/2002 © 2002 Caterpillar Inc. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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SUPPLEMENTARY TRAINING MATERIAL Brochure "Service Technician Workbench" Brochure "Caterpillar Electronic Technician"

NELG5028 NEDG6015

Service Technician Workbench Tutorial (Included with STW software) Caterpillar HEUI Fuel System (Interactive CD ROM)

NEHS0812 RENR1392

RECOMMENDED C-9 ENGINE TOOLING Software and Manuals Caterpillar Service Tool Software/Getting Started Guide - Service Technician Workbench NEHS0796 or Caterpillar Service Tool Software/Getting Started - Caterpillar Electronic Technician JEBD3003 Caterpillar Service Tool Software/Users Manual- Communication Adapter II NEHS0758 Mechanical Tools C-9 Tool Kit (contains all C-9 special tools) Engine Turning Tool Engine Turning Tool (for tractors)

196-3165 9S-9082 208-0888

Electronic Tools Laptop computer Communication Adapter II (Group) Cable, PC to Communication Adapter Cable, Communication Adapter to Machine Caterpillar Digital Multimeter Three Pin DT Breakout Harness Cable Probes Auxiliary ECM Power Supply Harness Timing Calibration Probe (Magnetic Pickup) Timing Calibration Probe Adapter Sleeve Timing Calibration Probe Cable

171-4400 96-0055 160-0133 146-4080 7X-6370 7X-1710 167-9225 6V-2197 7X-1171 7X-1695

REFERENCES Systems Operation Testing and Adjusting "C-9 Industrial Engines" SENR9598-02 Systems Operation Testing and Adjusting "C-9 Engine for Caterpillar Built Machines" SENR9501 Troubleshooting Manual "C-9 Engine for Caterpillar Built Machines" D6R Tractor SENR9503 Disassembly and Assembly "C-9 Engines for Caterpillar Built Machines" SENR9502 Specifications Manual "C-9 Engines for Caterpillar Built Machines" SENR9500 Diagnostic Cables and Harnesses NEHS0822 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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TABLE OF CONTENTS INTRODUCTION TO SYSTEMS OPERATION Introduction ......................................................................................................................5 Lab Exercise ...................................................................................................................23 SYSTEM POWER SUPPLIES Introduction ....................................................................................................................27 ECM Power Supply .......................................................................................................28 Injector and Compression Brake Power Supply ............................................................32 Hydraulic Pump Control Valve Power Supply ...............................................................33 Analog Sensor Power Supply ........................................................................................34 Digital Sensor Power Supply .........................................................................................35 Air Intake Heater Power Supply .....................................................................................36 Service Tool Power Supply.............................................................................................37 Lab Exercise ...................................................................................................................38 ELECTRONIC CONTROL SYSTEM Introduction.....................................................................................................................41 Fuel Injection .................................................................................................................44 Fuel Injection Control System .......................................................................................46 SYSTEM CALIBRATIONS Introduction.....................................................................................................................53 Speed/Timing Sensor Calibration ..................................................................................53 Injector Calibration ........................................................................................................58 Pressure Sensor Calibration ...........................................................................................60 Oil Grade Detection ........................................................................................................61 Engine Warnings and Derates .........................................................................................63 Lab Exercise ...................................................................................................................64 ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS Introduction ....................................................................................................................67 Injector and Compression Brake Systems ......................................................................68 Speed/Timing Sensors ....................................................................................................69 Analog Sensors and Circuits ..........................................................................................72 Digital Sensors and Circuits ...........................................................................................86 Engine Shutdown Systems .............................................................................................89 Cold Starting Aids .........................................................................................................90 Data Link Circuits ..........................................................................................................93


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TABLE OF CONTENTS

CONCLUSION ....................................................................................................................96 Lab Exercise ...................................................................................................................97 SLIDE LIST .........................................................................................................................98 STUDENT HANDOUTS ....................................................................................................99


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C-9 Engine 07/02

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1

INTRODUCTION TO SYSTEMS OPERATION • Introduction

Introduction This presentation describes the C-9 Engine Structure, Air Intake and Exhaust, Cooling, Lubrication, Electrical and Fuel Systems. Each portion of the training manual is followed by a lab exercise to reinforce the location and function of each component. The training manual is laid out as follows:

• Manual contents

Introduction to Systems Operation System Power Supplies Electronic Control System System Calibrations Electronic Sensors and Systems

• Introduction - Use System Operation manual for reference

INSTRUCTOR NOTE: The Systems Operation portion of the Systems Operation Testing and Adjusting manual for C-9 Industrial Engines (SENR9598-02) can be used to supplement the Slide/Text information. A separate publication, Caterpillar C-9 Hydraulic Electronic Unit Injection (HEUI) Fuel system CD ROM (RENR1392) should also be used to describe the HEUI fuel system in detail.


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CYLINDER AND VALVE LOCATION INLET VALVES

6

EXHAUST VALVES

5

FIRING ORDER 1 5 3 6 2 4

4

3

2

1

BORE 112 MM (4.4 IN) STROKE 149 MM (5.9 IN)

2

• Cylinder and valve location • 8.8 liters displacement

The C-9 engine has an in-line six cylinder arrangement. The engine has a bore of 112 mm (4.4 in) and a stroke of 149 mm (5.9 in). The engine displacement is 8.8 liters.

• Inlet and exhaust valve arrangement

Note the arrangement of the inlet and exhaust valves for identification purposes.


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3

• Major components

This view of an industrial engine, shows some of the major components of the engine. The major fuel system and electronic components are mounted on the left hand side of the engine.

• ECM

Note the ECM on the lower right hand side. The Systems Operation portion of the Systems Operation Testing and Adjusting manual for C-9 Industrial Engines (SENR9598-02) can be used to locate the various components. Otherwise the appropriate Service Manual for the application should be used.


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4 • HEUI system schematic

This visual is taken from the Caterpillar HEUI HI300B Fuel System CD RENR1392. This CD will supply all the information on the HEUI fuel system, electronics and related diagnostics.

• Similar to other HEUI systems

This HEUI system is very similar to the 3408E, 3412E and 3126 HEUI systems. There are a number of features which differ from other engines.

• Some system differences - New HEUI hydraulic pump

The hydraulic pump is a completely new design.

- No jumper tubes

There are no jumper tubes on the injectors. Oil under pressure is fed directly from the cylinder head to the injectors.

- Two hydraulic oil temperature sensors

There are two Hydraulic Oil Temperature Sensors installed on the engine.

- Water in fuel and fuel pressure sensors available

Optional water in fuel and fuel pressure sensors may be installed in the fuel supply system. See also Student Handout No. 1 for a dedicated fuel supply system diagram.


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5 • HEUI system hydraulic pump

This view shows a cutaway of the HEUI pump. The hydraulic pump is a high pressure, variable delivery piston pump. This pump provides the hydraulic power to actuate the injectors.

• Transfer pump mounted on rear of HEUI pump

The fuel system transfer pump is mounted on the rear of the hydraulic pump and will deliver 450 ± 100 kPa (65 ± 1.5 psi). This pump is fully described in the CD RENR1392 (described on the previous page).


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• Cross flow cylinder head - Improves emissions and fuel consumption


The C-9 engine has a cross flow cylinder head. This feature allows for improved emissions and fuel consumption by improving the combustion airflow through the engine.

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AIR INTAKE AND EXHAUST SYSTEM EXHAUST MANIFOLD

EXHAUST VALVE

INTAKE HEATER

INLET VALVE

AIR TO AIR AFTERCOOLER

EXHAUST OUTLET

AIR INLET

TURBOCHARGER COMPRESSOR TURBINE SIDE SIDE

7

• Air intake and exhaust system schematic

The air to air aftercooler is used in most applications, the exception is the marine engine. By cooling the precharge air, this component increases the mass flow of air through the engine, thus allowing more horsepower.

• Air intake heater

The air intake heater is used to aid starting and reduce white smoke in cold conditions. In most applications, the air intake heater has replaced the ether aid. In extreme cold (Arctic) conditions, it is possible to use the ether aid in conjunction with the air intake heater. At this time however, C-9 engines are noT being built with an ether aid.


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TURBOCHARGER OIL BEARING TURBINE TURBINE INLET HOUSING WHEEL PORT

COMPRESSOR HOUSING

EXHAUST OUTLET

AIR INLET

COMPRESSOR WHEEL

BEARING

OIL OUTLET PORT

EXHAUST INLET

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• Turbocharger components


The turbocharger is conventional and may be equipped with a Wastegate (next page).

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• Turbocharger wastegate

Some C-9 applications are equipped with a turbocharger wastegate. If the engine is required to respond rapidly at low rpm, it may be necessary to optimize the turbocharger for this speed. In this case, the turbocharger may develop excessive boost at rated speed and load.

• Wastegate bypasses exhaust around the turbocharger

The wastegate redirects a portion of the exhaust gasses past the turbocharger which effectively limits turbocharger speed and boost. This feature also limits cylinder pressure, thus protecting the engine from undue stress. The wastegate is preset at the factory and no adjustments can be made.


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VALVE SYSTEM COMPONENTS ROCKER ARM PUSH ROD BRIDGE

SPRING

VALVE

LIFTER

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• Valve train • Camshaft mounted high in the block


The C-9 Camshaft is mounted high up in the block to reduce the size of the pushrods and therefore reduces the reciprocating mass of the valve mechanism. This feature improves the ability of the engine to sustain an overspeed without damage.

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• Air intake heater and temperature sensor

The air intake system has a heater and a temperature sensor. The Air Intake Temperature Sensor is used by the ECM in conjunction with the Coolant Temperature Sensor to calculate the need for air intake heating.

• Heater controlled by ECM

The ECM controls the heater through a relay mounted above the intake manifold.

• System warns of high air intake temperature

The Intake Temperature Sensor is also used by the ECM to warn the operator of excessive air intake temperatures. This view shows a Challenger C-9 installation. Other C-9 applications will vary slightly in the sensor installation. The Service Manual, Systems Operation section, describes the various modes of operation of this system. A description of the operation is also included with the Electronic Sensors and Systems portion of this STMG.


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C-9 LUBRICATION SYSTEM

HEUI PUMP

TO TURBOCHARGER

OIL COOLER OIL FILTER

12

• Lubrication system schematic


The lubrication system is conventional with the exception of the oil cooler which is recessed (as shown on the next page) into the cylinder block.

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13

• Lubrication system cross section

The lubrication oil supply system is shown here in this cross sectional view of the cylinder block.

• Oil cooler recessed

Note the oil cooler recessed into the block. This feature reduces the overall width of the engine and reduces the possibility of leaks.


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COOLING SYSTEM EXPANSION TANK WATER TEMPERATURE REGULATOR HOUSING CYLINDER HEAD

BYPASS HOSE

CYLINDER BLOCK

OIL COOLER

WATER PUMP

RADIATOR

14

• Cooling system schematic

The system is conventional with a full flow by-pass outlet thermostat.

• Water pump is belt driven

The water pump is belt driven by a pulley from the crankshaft.


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15

• Fractured rod

This visual shows the fractured rod. The rod is deliberately fractured during the manufacturing process in order to provide a mating surface that does not allow fretting or sideways movement between the two halves of the rod.

• Use care when handling mating surfaces

NOTE: Care should be taken to avoid damage to the mating faces during handling. The rod must be replaced if there is any damage to the mating surfaces. If the surfaces are damaged, bearing crush will be insufficient which can cause the bearing to spin in its bore.

• Fractured rod manufacturing process

The fracture process involves the following steps: The bolt holes are fully drilled, and tapped prior to fracture. The fracture process begins with rough boring the crank end prior to fracture (approximately. 1 mm undersize). A laser (or "V" broach) is then used to etch a "V" notch for initiating the crack split line. A wedge is used in a hydraulically activated expanding mandrill to force apart the rod and cap at the split line.


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After the rod is split, the bolts are inserted and the cap reassembled. The bolts are tightened to about 90% of final torque, backed off, and the cap removed. The joint is then cleaned to remove any chips that may have broken off, before the cap and rod are reassembled and the bolts retightened down again. This procedure is performed twice. Once tightened, the cap is not separated from the rod again during the rest of the machining process. (Note: A fixture or torque gun would be required to loosen the bolts prior to dispatch, or during piston sub-assembly).

The advantages associated with fracturing the split are primarily reduced machining operations. Some examples are as follows: No machining of joint faces necessary. No deburring of joint face edges due to perfectly matched joint faces. Elimination of dowels or fitted bolts (fracture surface results in a perfectly mated joint). Near net shape forgings (may eliminate the need for additional balance machining). Single clamping fixture required for machining bolt holes (no separate cap and rod machining - same for bearing tab slots).

The majority of the benefits with fractured split rods lie in the manufacturing process. There are other benefits such as virtual elimination of fretting on the joint face, with the rod being able to accept higher loads, due to perfectly matched surfaces. In addition, one of the reported benefits of fractured split rods is that they tend to have a higher processing quality than conventional rods due to the reduced machining steps and controlled machining process. From a cost standpoint, this feature can result in a part cost that is significantly reduced.


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CRANKSHAFT OIL FLOW OIL GALLERY

7

5

6 6

5

3

4 4

3

2 2

1

MAIN BEARINGS (7)

1

ROD BEARINGS (6)

16

• Crankshaft oil flow

• Oil flow to rod bearings

This visual shows the path of oil flow from the main bearings to the rod bearings. It can be seen that three main bearings (1, 4 and 7) do not feed any rod bearings. Two more main bearings (2 and 6) supply oil to one rod bearing each. Main bearing numbers 3 and 5 supply oil to two rod bearings each. This information is important if a bearing failure analysis is performed. For additional information in bearing failure analysis, please refer to the following AFA (Applied Failure Analysis) publications:

• Related failure analysis publications


STMG Engine Bearings (SERV8001) Engine Bearing Failure Analysis (SEBV0544)

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VISCOUS VIBRATION DAMPER CRANKSHAFT

WEIGHT

CASE

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• Viscous crankshaft vibration damper


The viscous crankshaft vibration damper is also used to reduce crankshaft torsional vibrations. This damper uses a heavy ring enclosed within a casing and suspended by a viscous oil to oppose torsional vibration forces.

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INSTRUCTOR NOTE: The following exercises will reinforce the material introduced in the preceding pages and will allow questions to be answered. • Lab exercise

Lab Exercise: The following exercise will reinforce the material introduced in the preceding slides and will allow questions to be answered. At this time, it is recommended that each component be located on the machine and the function of each component reviewed with the students. A list of the components follows on the next page. If an engine is available out of a machine, component identification will be easier because some components are difficult to see. Some additional (used/defective) components available for examination on a table will be helpful. The Systems Operation portion of the Systems Operation Testing and Adjusting manual for C-9 Industrial Engines (SENR9598-02) can be used to supplement the Slide/Text information.


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Electrical Component List ECM and 70 Pin Connectors (2) Timing Calibration Installation Location Timing Calibration Connector Speed Timing Sensors Coolant Temperature Sensor Inlet Air Temperature Sensor Atmospheric Pressure Sensor Turbocharger Outlet Pressure Sensor Oil Pressure Sensor Hydraulic Oil Temperature Sensors Fuel Temperature Sensor Machine Interface Connector Engine and Machine Ground Bolts Service Tool Connector Throttle Position Sensor Shutdown Switches Battery Disconnect Switch Mechanical (Fuel Delivery) Component List Primary Filter and Water Separator Water in Fuel Sensor (if installed) Secondary Filter Priming Pump Transfer Pump Pressure Regulator Valve Injectors (6) Cylinder Head Fuel Passage ECM Fuel Cooling Passage and Connectors (if installed) Mechanical Component List Thermostat By-pass hose


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INSTRUCTOR NOTES


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C-9 HEUI SYSTEM POWER SUPPLIES ECM Injectors and Compression Brake Pump Control Valve Analog Sensors Digital Sensors Air Intake Heater Service Tool 18

SYSTEM POWER SUPPLIES Introduction • Seven system power supplies

The C-9 HEUI system has seven power supplies with various voltages as shown. EXTERNAL POWER SUPPLY ECM power supply (machines) Challenger Tractors and some industrial engines

24 Volts 12 Volts

Air intake heater (machines)

24 Volts

Service Tool Power Supply

24 Volts

INTERNAL POWER SUPPLIES Injector and compression brake power supplies

70 Volts

Pump control valve

PWM

Analog sensor power supply

5 Volts

Digital sensor power supply

8 Volts

These power supplies are described in detail in the following section.


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J2

J1

ECM GROUND BOLT

6 DRIVERS

DISCONNECT SWITCH 3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

24 V

20 AMP FUSE 20 AMP BREAKER MAIN POWER RELAY


KEY START SWITCH

CRANK WITHOUT INJECT PLUG

19 ECM Power Supply • 24 Volt power supply

• Power supply components

• Power supply diagnostic message


The power supply to the ECM and the system is provided by the 24 Volt machine battery. The principle components in this circuit are: - Battery - Key Start Switch - Main Power Relay - 20 Amp Breaker - 20 Amp Fuse - Ground Bolt - ECM Connector (P1/JI) If the supply voltage exceeds 32.5 Volts or is less than 9.0 Volts, a diagnostic message is logged. (See the Troubleshooting Guide for complete details on voltage event logging.)

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ECM POWER SUPPLY CIRCUIT BATTERY

ENGINE BLOCK GROUND BOLT (-)

24 VOLTS DC (+)

20 A DISCONNECT SWITCH

FUSE

P1 J1

61 63 65 48 52 53 70

(-) (-) (-) (+) (+) (+) (+)

ECM (C-9) BATTERY BATTERY BATTERY BATTERY BATTERY BATTERY SWITCHED POWER

WIRE FUNCTION COLOR CODE (+) BATTERY SUPPLY WIRES INPUT SIGNAL WIRES TO ECM

R

OUTPUT SIGNAL WIRES FROM ECM 15 AMP CIRCUIT BREAKER

SENSOR SUPPLY VOLTAGE SIGNAL PLUS SIGNAL MINUS

C OFF S ON B ST KEY SWITCH

(-) BATTERY / SENSOR RETURN

20 • ECM power supply circuit

This schematic shows the principle components for a typical C-9 power supply circuit. Battery voltage is normally connected to the ECM. However, an input from the key start switch turns the ECM ON. Note the seven power connections on the ECM. There are three wires permanently connected to the ECM battery positive and three to the battery negative. This feature is used to reduce the amperage on the individual pins. The actual current draw with the engine stopped with the key off is very small.

• ECM switched connection - Energizes ECM


There is also a switched connection from the battery positive (ECM pin 70). The purpose of the "switched power" connection is to energize or "wake up" the ECM. The key switch circuit energizes the whole ECM from "sleep mode," which in turn activates power supplies, sensors, actuators, injectors, data links etc.

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• Battery disconnect switch

The battery disconnect may be either on the positive or the negative cable depending on the application. The relevant Troubleshooting Guide will show the location and the polarity of the switch.

• Wiring harness bypass

The machine wiring harness can be bypassed for troubleshooting purposes. These steps are described in the Troubleshooting Guide procedure. A breakout harness can be used and is referenced under "C-9 Recommended Tooling" at the front of this book. The supply voltage may be conveniently checked using the ET Status Screen display.

NOTE 1: The Challenger Tractor engine and some industrial engines may have a 12 Volt power supply. NOTE 2: The Wire Function Color Code is shown here for the first time and is used through the presentation.


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ECM CONNECTOR (P1)

1

2

3

4

5

6

8

9

10

11 12 13

13

1

23

14

31

24

39

32

47

40

40

47

57

48

48

57

70

58

14

23

>PEI<

31

24 36

58 59 60 61 62

63

65 66 67 68 69 70

HARNESS SIDE

ECM SIDE

21 There are two 70 pin connectors which identify the ADEM III ECM. The previous ADEM II ECM used a pair of 40 pin connectors. • P1/P2 70 pin ECM connectors

• P1/J1 machine interface connector

The 70 pin ECM connectors are vital parts of all the power supplies (and sensor circuits). This illustration shows one of the two ECM 70 pin connectors, P1. The pins highlighted in this connector are for the ECM power supply circuit. The C-9 Engine does not have a separate machine interface connector. The P1/J1 connector performs this function and transmits the power supply from the machine wiring to the engine wiring harnesses. The Troubleshooting Guide identifies the relevant pins for each circuit in this manner. This feature greatly simplifies troubleshooting by easily identifying the connections in the circuit.


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INJECTOR AND COMPRESSION BRAKE SOLENOID CIRCUITS 2 1 BRAKE SOLENOID CYL. 1

J301 P301 1 2

2 1 BRAKE SOLENOID CYL. 2 J302 P302 1 2



INJECTOR SOLENOID CYL. 1



2 1 BRAKE SOLENOID CYL. 6

12 1 18 11 2 17 10 3 16 9 4 15 8 5 14 7 6 13 P300 J300

BRAKE RETURN CYL 1 INJECTOR/BRAKE CYL 1 INJECTOR RETURN CYL 1 BRAKE RETURN CYL 2 INJECTOR/BRAKE CYL 2 INJECTOR RETURN CYL 2 BRAKE RETURN CYL 3 INJECTOR/BRAKE CYL 3 INJECTOR RETURN CYL 3 BRAKE RETURN CYL 4 INJECTOR/BRAKE CYL 4 INJECTOR RETURN CYL 4 BRAKE RETURN CYL 5 INJECTOR/BRAKE CYL 5 INJECTOR RETURN CYL 5 BRAKE RETURN CYL 6 INJECTOR/BRAKE CYL 6 INJECTOR RETURN CYL 6

20 36 44 21 37 45 28 38 46 29 39 47 65 54 67 66 55 68 P2

J2

ECM

J306 P306 1 2

INJECTOR SOLENOID CYL. 3 INJECTOR SOLENOID CYL. 4



22 Injector and Compression Brake Power Supply • 70 volt power supply

The injector and compression brake solenoids are supplied with power from the ECM at 70 Volts. For this reason, precautions must be observed when performing maintenance around the valve covers. If an open or a short circuit occurs in an injector or compression brake component, the ECM will disable that circuit. The ECM will periodically try to actuate that circuit to determine if the fault is still present and will disconnect or reconnect the injector/compression brake as appropriate.

• Power supply wires are paired • Injectors and brake solenoids are switched on return side


The power supply wires are paired for each injector and brake solenoid. Individual return circuits are provided which contain the solenoid drivers. An 18 pin (P300/J300) connector is used to connect the main engine wiring harness to the injector harness within the valve cover. NOTE: If an injector is replaced, it must be calibrated. Also if an ECM is replaced and injector calibration or copy configuration is not performed, a fault message will be generated. (The Copy Configuration function will transfer all calibrations to the new ECM.) 1058 de 1842

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PUMP CONTROL VALVE POWER SUPPLY PUMP CONTROL VALVE SUPPLY RETURN

J500 P500

P2 J2

A B

61 62

ECM (C-9 HEUI) + CONTROL VALVE - CONTROL VALVE

23 Hydraulic Pump Control Valve Power Supply • Pump control valve signal

• System tested using ET

The ECM supplies a PWM signal through the J2/P2 connector to the Pump Control Valve (also known as the injection actuation pressure control valve). The Pump Control Valve and its power supply can be tested on the engine using ET and the Hydraulic Injection Actuation Pressure Test. Using the test, the pressure can be adjusted manually with the ET service tool from minimum to maximum. Therefore, this function can be used to verify the operation of the control valve, the power supply from the ECM, and the hydraulic system. There is no voltage specification for the Pump Control Valve Power Supply. Current flow may vary between 250 and 1000 mA.


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TURBO OUTLET PRESSURE SIGNAL ANALOG SENSOR RETURN 3 ANALOG SENSOR POWER (+5V) 3

J200/P200 C B A

HYDRAULIC OIL PRESSURE SIGNAL ANALOG SENSOR RETURN 1 ANALOG SENSOR POWER (+5V) 1

J204/P204 C B A

ATMOSPHERIC PRESSURE SIGNAL ANALOG SENSOR RETURN 1 ANALOG SENSOR POWER (+5V) 1

J203/P203 C B A

FUEL PRESSURE SIGNAL ANALOG SENSOR RETURN 1 ANALOG SENSOR POWER (+5V) 1

J209/P209 C B A

ENGINE OIL PRESSURE SIGNAL ANALOG SENSOR RETURN 3 ANALOG SENSOR POWER (+5V) 3

J201/P201 C B A

ANALOG SENSOR POWER SUPPLY CIRCUIT 5 ± 0.5 VOLTS P2 J2

ECM

40 27

TURBO OUTLET PRESSURE SIGNAL HYDRAULIC OIL PRESSURE SIGNAL

14 3 2

ATMOSPHERIC PRESSURE SIGNAL ANALOG SENSOR RETURN 1 ANALOG SENSOR POWER (+5V) 1

18

FUEL PRESSURE SIGNAL

24 42 41

ENGINE OIL PRESSURE SIGNAL ANALOG SENSOR RETURN 3 ANALOG SENSOR POWER (+5V) 3

24 Analog Sensor Power Supply • Analog power supply

• Four power supply terminals

The Analog Sensor Power Supply provides power to all the active analog sensors (pressure and temperature sensors). The ECM supplies 5.0 ± 0.5 Volts DC (Analog Supply) through the J2/P2 connector to each sensor. A power supply failure will cause all active analog sensors to fail. This failure could be caused by a short in a sensor. An open circuit in the common lines close to the P2/J2 connector can also cause multiple failures. Unlike previous EUI/HEUI engines, the C-9 uses four individual ECM analog power connections from the J1/P1 connector (two supply and two return).

• Power supply protection

The Analog Sensor Power Supply is protected against short circuits. A short in a sensor or a wiring harness will not cause damage to the ECM.

• Analog return

NOTE: When checking the analog power supply voltage, always use the analog return for the measurement and not the frame ground. A difference can occur between the measurements of analog power supply and system voltage. The analog power supply is held to close tolerances.


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THROTTLE POSITION SENSOR +V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

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P1 J1

J405 P405

4 5

A B C

DIGITAL SENSOR POWER SUPPLY CIRCUIT


ECM (C-9 HEUI) + V DIGITAL SUPPLY - V DIGITAL RETURN

8 ± 0.5 VOLTS

A B C

25 Digital Sensor Power Supply • Digital power supply

The ECM supplies power at 8 ± 0.5 Volts through the J1/P1 connector to the Throttle Position Sensor circuit.

• Power supply protection

Like the Analog power supply, this circuit is protected against short circuits, which means that a short in the sensor will not cause damage to the ECM. Some other C-9 applications may use this power supply to power fan speed or exhaust temperature sensors for example.

• Digital power supply voltage check • Digital return


NOTE: It is necessary when checking this system power supply voltage to use the digital return for the measurement and not the frame ground. A difference between these values can occur if an incorrect ground is used.

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AIR INTAKE HEATER CIRCUIT AIR INTAKE HEATER LAMP

24V B A

J648 P648

AIR INTAKE HEATER

AIR INTAKE HEATER RELAY

J501/P501 1 2

850-BU

ECM J2/P2 AIR INTAKE 12 HEATER RELAY

26 Air Intake Heater The Air Intake Heater is used to improve the cold start ability of the engine. • Uses coolant and intake temperature sensors as references

The heater is controlled by the ECM using inputs from the Air Intake Temperature and Coolant Temperature Sensors. The ECM sends a signal to the relay which controls the supply of current to the heater element.

• Modes of operation

There are a various modes of operation depending on temperatures and other conditions. These parameters and the defaults are fully described in the C-9 Troubleshooting Guide and later in this presentation in the section "Electronic Sensors and Systems."


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TYPICAL SERVICE TOOL POWER SUPPLY CIRCUIT CATERPILLAR MONITORING SYSTEM

TRANSMISSION ECM

CAT DATA LINK + CAT DATA LINK -

8 7

8 7

J63

A B C D E F G

DATA LINKS


ENGINE ECM

P1 J1 70 65

BAT + (SWITCHED) BAT -

8 9 34 50

CAT DATA LINK + CAT DATA LINK CAN DATA LINK CAN DATA LINK +


27 Service Tool Power Supply • Communication adapter uses power from ECM

• Circuit is energized with the keyswitch

In the past, the ECAP (Electronic Analyzer Programmer) Service Tool drew it's power from the Service Tool Connector. In the same way, when using ET, the Communicator Adapter II also requires a power supply. This power is taken from pins A and B on the Service Tool Connector. This illustration shows the path of the current from the ECM to the Service Tool Connector. This power supply requires the engine keyswitch to be ON. Pin 70 on the J1/P1 connector, is the same terminal which is used by the Keyswitch to turn on the ECM.


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INSTRUCTOR NOTE: The following exercises will reinforce the material introduced in the preceding pages and will allow questions to be answered. • Lab exercise

Lab Exercise: Remove and install the following components on an engine in accordance with service manual procedures: Pressure sensor Temperature sensor Throttle position sensor Speed/timing sensors ECM

Test the following power supply circuits on an engine in accordance with the appropriate service manual procedures: ECM power supply HEUI pump control valve power supply Analog sensor power supply Digital sensor power supply Intake heater power supply Service tool power supply


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ELECTRONIC CONTROL SYSTEM Introduction This section of the presentation explains the C-9 Electronic Control System including the following components: • Control system components:

- ECM - Personality Module - Timing Wheel Also covered are the following subsystems and related procedures: - Timing Control - Fuel Quantity Control - Speed Control - System Calibrations

NOTE: There is no separate Cold Mode on the C-9 engine.


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• ECM: - Governor - Fuel system computer - Injection timing controller • Communicates with Cat Monitoring system • Recognized by 2 70 pin connectors • 70 pin connector designations

The principle component in the HEUI system, the Electronic Control Module (ECM) is mounted on the left hand side of the engine. The ECM is the brain of the engine, it functions as the governor and fuel system computer. The ECM receives all the signals from the sensors and energizes the injector solenoids to control timing and engine speed. The ECM also communicates with the instrument display system, usually the Caterpillar Monitoring System through the Cat Data link. This ECM is known as the ADEM III and is the third generation of ECMs in a series. It can be easily recognized by the two 70 pin connectors NOTE: The right (previous ecms had two 40 pin connectors). hand connector is designated as J1/P1 and the left hand connector is designated as J2/P2.

• Same ECM used in all C-9 applications

This ECM is used in all C-9 engine applications. The ECM can be moved from one application to another. However, a password is required to activate the ECM when a different application software is installed.

• Personality module contains application software

The Personality Module contains the software with all the fuel setting information such as: horsepower, torque rise and air/fuel ratio rates, pressure, and temperature warning trip points. These settings determine how the engine will perform in a specific application.


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• Software updated by flash programming only

This view shows a cutaway of an ADEM III ECM (note the two 70 pin connectors). The Personality Module is an integral part of the ECM and no access panel is provided, therefore Flash Programming is the only method used to update the software on the C-9. This method requires electronic reprogramming of the Personality Module software.

• Upgrading personality module software

Upgrading the software is not a routine task, but might be performed for reasons of a product update, a performance improvement or a product problem repair. Also possible is an application change where an ECM is moved to a different type of machine powered by a C-9 engine.

• ECM is fuel cooled in most machine applications

This ECM is currently fuel cooled in all machine applications except Track-Type Tractors. Future On-highway Truck applications will not be fuel cooled. Generally speaking, compared with On-highway Trucks, machines do not have large quantities of cool air flowing around the engine due to the low ground speed. Therefore fuel cooling on machines is necessary to protect the ECM where there are high engine compartment temperatures.

• ECM is sealed, no access necessary

NOTE: The ECM is sealed and needs no routine adjustment or maintenance. The Personality Module cannot be accessed other than by Flash Programming. The ECM has an excellent record of reliability. Therefore, any problems in the system are most likely to be in the connectors and wiring harness. In other words, the ECM should typically be the last item in troubleshooting. Using a substitute ECM is a convenient method of troubleshooting the unit.


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Fuel Injection • Unit injectors • Electrically signalled, hydraulically actuated • ECM controls opening and closing of injector

• System controls nozzle opening and closing • Injector trim codes

The C-9 HEUI unit injector is electrically and physically similar to the 3126E HEUI electronic unit injector. It is controlled electrically by the ECM and is actuated hydraulically. There are other advanced features which are described later in this presentation. The signal from the ECM controls the opening and the closing of the solenoid valve. The solenoid valve controls the flow of high pressure oil to the injector. This system enables the ECM to control fuel volume, timing and injection actuation hydraulic pressure. This system can control both the opening and closing of the injector nozzle. The C-9 injector has a bar code and a numerical code marked on the tappet. The numerical code must be entered into the ECM using ET. The purpose of this code is to ensure that all injectors are matched as perfectly as possible in performance, both in timing and fuel quantity.

WARNING The C-9 injector solenoids operate on 70 Volts direct current. Always remain clear of the injector area when the engine is running or electrical shock may occur. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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HEUI INJECTOR TESTING METHODS Injector Solenoid Test Manual Cylinder Cutout Automatic Cylinder Cutout Test

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• Injector testing

Three tests can be used to determine which cylinder or injector is malfunctioning:

• Injector solenoid test

INJECTOR SOLENOID TEST This test is performed while the engine is stopped. The injector solenoids can be tested automatically with the service tool using the Injector Solenoid Test. This function individually tests each solenoid in sequence and indicates if a short or an open circuit is present.

• Manual cylinder cutout test

MANUAL CYLINDER CUTOUT This test is performed while the engine is running at any speed. The 70 Volt pulse can be individually cut out to aid in troubleshooting misfire problems in the injector and the cylinder.

• Automatic cylinder cutout test

AUTOMATIC CYLINDER CUTOUT TEST This test is performed with the service tool while the engine is running. The test makes a comparative evaluation of all injectors and numerically shows the results. The test is repeated three times for reliability and accuracy. The test enables an on-engine evaluation of the injectors. When diagnosing a misfire problem, a satisfactory test of all injector solenoids without any diagnostic messages indicates that a mechanical problem in the cylinder probably exists. This problem could be caused by a seized injector, a damaged inlet or exhaust valve.


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C-9 HEUI CONTROL LOGIC TIMING CONTROL ENGINE SPEED FUEL QUANTITY

DEGREES BTDC

TIMING FUEL RPM

SELECT TIMING

DESIRED TIMING BTDC

HYDRAULIC OIL TEMPERATURE



33 Fuel Injection Control System • Fuel timing control

This diagram shows the timing control logic within the ECM.

• Inputs to timing control

Engine speed and fuel quantity (which relates to load) input signals are received by the timing control. The hydraulic oil temperature signal makes adjustments to timing to compensate for temperature related viscosity changes. These combined input signals determine the start of fuel injection. The timing control provides the optimum timing for all conditions. The benefits of a "smart" timing control are:

• Benefits of a "smart" timing control

- Reduced particulates and lower emissions - Improved fuel consumption while still maintaining performance - Extended engine life - Improved cold starting


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C-9 ELECTRONIC GOVERNOR

HYDRAULIC OIL TEMPERATURE AND PRESSURE SENSORS

SHUTDOWNS

ECM TO PUMP CONTROL VALVE

ELECTRONIC GOVERNOR

6 5 SIGNALS TO FUEL 4 INJECTORS 3 2 1


SPEED/TIMING SIGNAL

AFRC MAPS

ENGINE RPM

TORQUE MAPS


THROTTLE

TDC ENGINE RPM

ENGINE RPM SPEED/TIMING SENSORS

TURBO OUTLET AND ATMOSPHERIC PRESSURE SENSORS

TIMING WHEEL

34 • Fuel quantity control • Inputs to fuel quantity control

Five input signals are used to control fuel quantity: 1. Engine speed 2. Throttle position 3. Boost 4. Hydraulic oil pressure 5. Hydraulic oil temperature These signals are received by the electronic governor portion of the ECM. The governor then sends the desired fuel signal to the fuel injection and injection actuation controls. The fuel quantity control logic also receives signals from the fuel ratio and torque controls.

• Start of injection determines timing • Injection duration and hydraulic oil pressure determine fuel quantity Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Three variables determine fuel quantity and timing: - The start of injection determines engine timing. - The injection duration and hydraulic (injection actuation) pressure determine the quantity of fuel to be injected. 1071 de 1842

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C-9 SPEED/TIMING SENSORS UPPER (HIGH SPEED) SPEED/TIMING SENSOR

J401/P401 1 2

LOWER (CRANKING) SPEED/TIMING SENSOR

J2/P1

ECM

49 48

- UPPER S/T SENSOR + UPPER S/T SENSOR

1 2

59 58

- LOWER S/T/ SENSOR + LOWER S/T SENSOR

1 2

22 23

+ TIMING CAL PROBE - TIMING CAL PROBE

J402/P402

35 • Speed/timing sensors

• Two basic functions of the speed/timing sensors

Two passive Speed/Timing Sensors are installed in this C-9: an Upper (high speed) and a Lower (cranking speed) Sensor. The Speed/Timing Sensors serve two basic functions in the system: 1. Engine speed measurement 2. Engine timing - Crankshaft timing measurement - Cylinder identification - TDC location

• Passive sensors require no power supply

NOTE: These passive sensors do not require a power supply. Furthermore, the high speed and cranking sensors are not interchangeable and the sensors are installed as a pair.

• Sensors installed as a pair Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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• Sensor installation

The Speed/Timing Sensors are both mounted on a single bracket which is bolted to the rear of the front housing, under the hydraulic pump.

• Fixed clearance

The sensors are installed with a clearance between the sensor and the timing wheel. This clearance is not adjustable and is pre-determined by the dimensions of the sensor.

• Upper speed/timing sensor

The Upper (high speed) Speed/Timing Sensor measures engine speed for normal engine operations, including governing and crankshaft position for timing purposes and cylinder identification. This sensor is optimized for high speed operations. The timing accuracy of the sensor is greater at this speed range than the lower sensor and is therefore the primary sensor during normal operations.

• Lower speed/timing sensor


The Lower Speed/Timing Sensor has a high output and less accuracy at high speed than the upper sensor but is optimized for cranking speeds. This sensor also functions as a backup for continuous operation if the high speed sensor fails. A failure of the high speed sensor will cause the ECM to automatically switch to the Lower (cranking) Speed/Timing Sensor. Also, the check engine lamp will turn ON.

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C-9 Engine 07/02 • Failure modes - One sensor failure: Slight performance reduction - Two sensor failures: No start

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Although each sensor is designed for a specific speed range, it can work alone in the event of a failure of the other. In the unlikely event of a double sensor failure, the engine will stop. Operation is not possible without a Speed/Timing Sensor input to the ECM. Some performance reduction may be evident in the event of a failure of either Speed/Timing Sensor. Engine performance will be degraded slightly if the backup sensor is in use.


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• Timing wheel tooth arrangement

• Timing wheel has 25 teeth

• Timing mark

• Reverse rotation protection unnecessary


This view shows the rear of the combined timing wheel camshaft drive gear. The rear of the camshaft drive gear has the timing wheel components. This component has two functions, it is used for speed and timing measurement. Note the arrangement of teeth used for timing, 24 equally spaced teeth and one tooth between two other teeth (arrow). This extra tooth is used by the ECM as a reference point for crankshaft angular position measurement. The front of the gear has a dimple (not shown), it is used for timing this gear to the idler gear. The timing wheel tooth arrangement (unlike EUI engines) does not have to cater for reverse rotation protection. The HEUI engine will not develop oil pressure with reverse rotation, therefore injection actuation cannot occur under this condition.

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SPEED/TIMING SENSING

GEAR TRAIN SHOWN FROM FRONT OF ENGINE

DUAL PASSIVE SENSORS

45° CRANK

UPPER SPEED/TIMING SENSOR A (75 TO 230 OHMS)

LOWER SPEED/TIMING SENSOR B (600 TO 1800 OHMS)

SENSOR A MEASURED TDC NO.1

CAMSHAFT IDLER GEAR

45° CRANK

SENSOR B MEASURED TDC NO.1

LOWER SENSOR LOW SPEED

UPPER SENSOR HIGH SPEED 30° CRANK

15° CRANK CRANKSHAFT GEAR

GEAR ROTATION SENSOR B TDC NO.1

SENSOR A TDC NO.1

SENSOR B TDC NO.5

SENSOR A TDC NO.5

SENSOR SIGNALS

UPPER SENSOR A TIMING

-90°

-60°

-30°

0°

30°

45°

LOWER SENSOR B TIMING -70°

-45°

-15° -0°

15°

45°

75°

90° 105°

60°

90°

38 • Gear train

This drawing shows the relationship between the timing wheel, the camshaft gear and the crankshaft, looking from the front of the engine.

• Two passive speed sensors

The engine speed and timing is measured using two passive speed sensors picking up teeth located on the timing wheel which also serves as the camshaft gear. The relationship of sensors, engine crankshaft and camshaft gears is illustrated in this drawing. There are 25 teeth on the timing gear, 24 equally spaced teeth and one extra tooth. The extra tooth is located 45 degrees before TDC No. 1 when read by the Upper Sensor.

• Timing wheel with 25 teeth

The sensors have frequency and pulse width modulated outputs. The sensor outputs are converted into engine speed and timing inputs within the ECM.


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SYSTEM CALIBRATIONS • Introduction

Introduction There are three separate calibrations which can be performed on the C-9 engine. They are: Speed/Timing Sensor Calibration, Injector Calibration and Pressure Sensor Calibration. Speed/Timing Sensor Calibration

• Timing calibration sensor installation

The Timing Calibration Probe (magnetic pickup) must be installed (as shown here) in the cylinder block for calibration. First the plug, located just in front of and below the ECM, must be removed from the block. One end of the cable is connected to the Timing Calibration Probe. The other end of the cable is connected to the P400 connector. This two pin connector (shown here) is located just above and to the left of the ECM. In keeping with other electronic engines, ET is used for calibration. NOTE: Although the Timing Calibration process is explained here for training purposes, the appropriate service literature should be the final authority and source of information.


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• Timing calibration probe installation

The crankshaft has a machined slot on the counterweight as shown above. The Timing Calibration Probe is inserted through the block and generates a signal from the crankshaft slot.

• Machined face used to set clearance

A machined face (shown to the right of the slot) is used to set the clearance between the probe and the crankshaft. This process is explained in detail later in the presentation. NOTE: The slot is not positioned at TDC but is about 1/4 of a revolution from TDC.

• Calibration is normally required after: - ECM replacement

Calibration is normally required after: ECM replacement

- Timing gear work

Timing gear work

- Speed/timing sensor replacement

Speed/timing sensor replacement


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C-9 TIMING CALIBRATION PROBE INSTALLATION TDC POSITION CRANKSHAFT COUNTERWEIGHT

MACHINED FACE

DIRECTION OF ROTATION TIMING CALIBRATION PROBE POSITIONED 85 CRANKSHAFT DEG. AFTER TDC TIMING CALIBRATION SLOT

ENGINE BLOCK (SHOWN FROM REAR) AIR GAP 1 mm (.040 in)

41 • Timing calibration probe adjustment

• Care is required to prevent damage to probe

This view of the Timing Calibration Probe (magnetic pickup) shows how the air gap (clearance) is established between the probe and the face of the crankshaft counterweight. After top dead center (TDC) is located, rotate the engine in the normal rotation (counter clockwise from the rear) approximately 85 degrees to prevent engaging the probe in the slot. The timing probe will be destroyed if the engine is rotated with the probe in the slot or if it is hit by the counterweight. (The crankshaft is positioned at TDC initially and rotated counter clockwise to locate the machined face on the counterweight.) Insert the Timing Calibration Probe into the block until it touches the machined face of the crankshaft counterweight. Then, retract the probe 1 mm (.04 in.) to provide a running clearance. A 2D-6392 O-ring positioned on the probe can be used to measure the clearance. If the probe clearance is not set correctly, erratic performance or failure of the timing calibration sequence can occur, or the probe may be destroyed.


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C-9 TIMING CALIBRATION TIMING WHEEL



-3°


+3° TIMING REFERENCE OFFSET (MAXIMUM RANGE ± 3 DEGREES)

TIMING CALIBRATION SENSOR SIGNAL

25 ENGINE DEGREES

42 • Timing calibration • Nulls small crankshaft to timing gear tolerances

The Speed/Timing Sensors use the timing wheel for a timing reference. Timing calibration improves fuel injection accuracy by correcting for any slight tolerances between the crankshaft, timing gears, timing wheel and Speed/Timing Sensor installations. During calibration, the offset is logged in the control module EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). The calibration offset range is limited to ± 3 crankshaft degrees. If the timing is out of range, calibration is aborted. The previous value will be retained and a diagnostic message will be logged.

• Timing calibration required after: - ECM replacement - Speed/timing sensor replacement - Timing wheel replacement Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Timing calibration is normally performed after the following procedures: 1. ECM replacement 2. Speed/Timing Sensor replacement 3. Timing Wheel replacement 1080 de 1842

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C-9 SPEED/TIMING SENSORS CALIBRATION UPPER (HIGH SPEED) SPEED/TIMING SENSOR

J401/P401 1 2

LOWER (CRANKING) SPEED/TIMING SENSOR

J2/P1

ECM

49 48

- UPPER S/T SENSOR + UPPER S/T SENSOR

59 58

- LOWER S/T/ SENSOR + LOWER S/T SENSOR

22 23

+ TIMING CAL PROBE - TIMING CAL PROBE

J402/P402 1 2

TIMING CALIBRATION PROBE

J400/P400 1 2


43 • Timing calibration circuits

This drawing shows the circuits in use during Speed/Timing Sensor Calibration. During C-9 calibration, both Speed/Timing Sensors are calibrated. The Timing calibration connector is not used for any other purposes on this engine.

• Engine speed set automatically

Using ET, Timing Calibration is selected and the desired engine speed is automatically set to 1100 rpm. (This speed varies between various engines and is only specific to the C-9). This step is performed to prevent instability and ensures that no backlash is present in the timing gears during the calibration process. On completion, remove the calibration equipment, install the cylinder block plug and replace the Timing Calibration connector cover. After completing the procedure, the engine should be retested to verify the correct operation. Active and logged fault screens should also be checked.


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Injector Calibration The C-9 electronic unit injectors require calibration after installation or after an ECM replacement. • Injector calibration balances fuel flow and timing between cylinders

The purpose of Injector Calibration is to enable a more precise fuel flow and timing balance between cylinders. The injectors are flow checked and calibrated at the factory. Any miniscule (but within specification) fuel flow deviations are represented by a code (shown here) printed on the top of the injector. In this case the Trim Code is the lower set of characters: "4XYP6Q." The injector serial number is to the left side of the Trim Code. These codes are programmed into the ECM with the injector calibration function. If for any reason injectors are changed or interchanged, calibration must be performed for the affected injectors to avoid an imbalance of power between the cylinders.

INSTRUCTOR NOTE: The trim code input adjusts both the timing and fuel flow during low idle and high idle and is vital to the smooth running of the engine. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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To access HEUI Injector Calibration, use the following pull down menu sequence: Service / Calibrations / Injector Codes Calibration Highlight each injector in turn and click on change or press enter to change the code. A dialog box will appear to enter the new calibration code. Follow the on screen instructions. In conclusion, the injector code must match the code programmed into the ECM for that cylinder using ET. If there are bar codes printed on the injector, they are used during the manufacturing process to read the code mechanically.

INSTRUCTOR NOTE: A full description of this process is included with the ET Self-Study Tutorial. This course is included with the current STW software.


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Pressure Sensor Calibration • Two methods to calibrate pressure sensors

Two methods can be used to perform pressure sensor calibration: the key switch and the ET methods. Using the same calibration pulldown menu previously used, select the following pull down menu sequence: Service / Calibrations / Pressure Sensor Calibration The engine must not be running during Pressure Sensor calibration. The atmospheric pressure sensor is used as the baseline to adjust the other sensors. Other sensors with readings which do not agree with the atmospheric sensor's output readings will be adjusted (within limits) to agree with the atmospheric sensor. Select Start or A to begin the sensor calibration.

• ET pressure sensor calibration

A diagnostic routine is built into the program which will identify a calibration problem. It could be that a sensor is out of the normal output range for calibration. For example, the reason for calibration may be that oil pressure reads +27.6 kPa (+4 psi) with the engine stopped. This condition means that the oil pressure sensor absolute pressure reading is 130.9 kPa (19 psia) whereas the pressure at sea level is 119 kPa (14.7 psia). (psia = pounds per square inch absolute) As long as the error is within the calibration range, it will be corrected. If not, a repair is necessary. Once again, this process is more fully covered in the ET course.


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Oil Grade Detection • Oil grade detection

The C-9 HEUI engine can be affected by different grades of oil used in the engine. Viscosity variations due to oil temperature changes can affect the (hydraulically actuated) injector timing. These variations can affect the ability of the engine to start in cold weather.

• Two oil grade plugs normally installed (arrows)

The process described below is used to program the ECM for the specific grade of oil being used. This process enhances the ability of the engine to start in cold conditions. Two Oil Grade Plugs are normally installed on the engine during manufacture, they are located together over the ECM, beside the Timing Calibration Connector (arrows). A third plug may be installed using a kit (see the next page for the kit part number). Use this plug if necessary to program an Arctic grade of oil, 0W20.

• Two or three oil grade selections enabled by plugs

Two or three oil grade selections can be made using the Oil Grade Plugs (depending on the number installed). In order for the system to function properly, the correct plug must be installed. The ET Status Screen will confirm the actual selection. NOTE: See related topics in the Electronic Sensors and Systems section under Hydraulic Oil Temperature Sensors.


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C-9 Engine 07/02 • Oil grade selections cannot be made using the Configuration Screen

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NOTE: Although the oil grade may only be selected using the plugs, the grade does show up on the Configuration Screen. This should be ignored (at this time) as a selection cannot be made with the Configuration Screen. When changing oil grades, the operator must ensure that the corresponding plug is inserted into the wiring harness. The following plugs are used to signal the ECM when a particular grade of oil is used:

• Three oil grade selections

ET NO.*

Oil Grade

Pin Connections

Wire Color

2

10W30

B-C

Green

3

15W40

A-C

Red

1 (From Kit)

0W20

A-B-C

Black

* Read from the ET Status Screen

NOTE 1: This system works similarly to the harness code plugs used on transmissions. NOTE 2: A kit (Pt. No. 214-7170) is available if 0W20 oil is used. The Kit includes the extra plug to be installed to enable the 0W20 grade oil to be selected (for severely cold conditions).


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Engine Warnings and Derates This list shows the warnings, derates and events for the various applications. These may change with time and the actual applications should be verified with the appropriate Service Manual.

System Sensor

Warning

Derate

Event

Shut Down

Coolant Temperature

yes

yes

yes

Industrial engine only

Oil Pressure

yes

yes

yes


Oil Temperature

no

no

no

no

Coolant Level (industrial)

yes

yes

yes

no

Engine Overspeed

yes

yes

yes


Fuel Pressure (if installed)

yes

yes

yes

yes

Inlet Air Temperature

yes

yes

yes

no


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LAB SESSION INSTRUCTOR NOTE: The following exercises will reinforce the material introduced in the preceding pages and will allow questions to be answered. • Lab exercise

Lab Exercise: Electrical/Electronic Component Testing and Adjusting Perform diagnostic tests on the following components using the appropriate Service Manual: Pressure sensor Temperature sensor Throttle position sensor Speed/timing sensors ECM

Perform calibrations or configuration changes on the following components or systems using the appropriate Service Manual: Pressure sensor (using both methods) Injectors (input trim codes) Speed/timing sensors Oil grade detection system (use ET to confirm actual oil grade)


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ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS Introduction This section of the presentation covers the electronic sensors and related circuits in the C-9 HEUI fuel system. Some of the information will have already been presented from a different perspective, however this layout enables this portion of the training to be presented separately and allows some of the material to be reviewed.


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ECM

J2

J1

6 INJECTOR SOLENOIDS

6 COMPRESSION BRAKE SOLENOIDS

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Injectors and Compression Brake Systems • Combined harness for injectors and compression brake operations • Solenoids operate at 70 volts

The HEUI injectors and the compression brake have a combined wiring harness and power supply. As the injectors and the Compression Brake do not operate at the same time, they are able to share the same power supply. Unlike other electronic engines, C-9 injectors operate at 70 Volts DC. This is because of lower inductance values of the solenoids. Precautions are still necessary because of the relatively high voltage which can cause injury or worse. The compression brake shares the same type of solenoids and valve body as the injectors. The function of the actuators is to open the exhaust valves when the piston is close to top dead center. This action causes the cylinder to release the energy stored in the compressed air and in effect converts the engine into a large air compressor. This air compression causes a high load to be placed on the engine which becomes a brake for the vehicle. Consult the Troubleshooting Guide for Compression Brake System troubleshooting procedures.


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ECM

J2

J1




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Speed/Timing Sensors • Timing calibration connector

The timing calibration connector, located in front of the ECM, is used with the timing probe to verify the accuracy the the Speed/Timing Sensors. The connector is used to connect the Timing Calibration Probe to the ECM. Simply put, the probe measures the angular position of the crankshaft and compares this to the measurement coming from the Speed/Timing Sensors (which measure the angular position of the camshaft). The ECM then makes a correction or calibration if necessary.


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ECM

J2

J1




ENGINE SPEED/TIMING SENSORS

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Two passive Speed/Timing Sensors are installed: an upper (high speed) and a lower (cranking/low speed) sensor. The Speed/Timing Sensors serve two basic functions in the system: • Two basic functions of the speed/timing sensors

1. Engine speed measurement 2. Engine timing Crankshaft timing (position) measurement Cylinder identification TDC location


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• Speed/timing sensors (arrows): - Passive sensors • Sensor clearance is not adjustable • No power supply required for passive speed/timing sensors • Speed/timing sensor failure modes

The Speed/Timing Sensors (arrows) are mounted on the rear of the front housing below the timing gear wheel, and must be installed in accordance with the Service Manual procedures. This type of (passive) sensor, unlike some other Speed/Timing Sensors, has an air gap. The sensor is not in direct contact with the timing wheel and runs with a clearance which is not adjustable. Additionally, being passive sensors, they do not require a power supply. If a high speed sensor failure occurs, the cranking speed sensor will automatically provide the back-up. A momentary change of engine sound will be noticed as the changeover occurs. A subsequent (double) Speed/Timing Sensor failure will cause an engine shutdown. The engine will not run with two sensor failures. If the fault in the high speed sensor is corrected, the ECM will continue to use the cranking speed sensor until the engine is shut down and restarted. The sensors may be functionally checked by cranking the engine and observing the service tool status screen for engine rpm. A failure of either sensor will be indicated by the active fault screen on the service tool. An intermittent failure will be shown in the logged fault screen. Refer to the Service Manual for the correct sensor installation procedure.


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ANALOG SENSORS Coolant temperature A i r intake temperature Hydraulic oil temperature Hydraulic oil pressure Atmospheric pressure Turbocharger outlet pressure L u b r i c a t i o n oi l p r e s s u r e

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Analog Sensors and Circuits • Analog sensors • Two types of analog sensors: - Active - Passive

The following analog sensors and circuits may be used in various applications: - Coolant Temperature - two wire, passive - Air Intake Temperature - two wire, passive - (Two) Hydraulic Oil Temperature Sensors - two wire, passive - Hydraulic Oil Pressure Sensor - three wire, active - Atmospheric Pressure Sensor - three wire, active - Turbocharger Outlet (Manifold) Pressure Sensor - three wire, active - Lubrication Oil Pressure Sensor - three wire, active - Fuel Pressure Sensor - three wire, active (if installed)

NOTE: Passive sensors have no external power supply. Active sensors have a power supply.


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ECM

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COOLANT TEMP. SENSOR

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• Coolant temperature sensor: - Passive type

The Coolant Temperature Sensor supplies the temperature signal for the following functions: - Caterpillar Monitoring System coolant temperature display

• Sensor provides output to multiple systems

- ET coolant temperature display - High coolant temperature event logged above 107°C (225°F) - Engine warning derate when 107°C (225°F) is exceeded (if so equipped) - Demand control fan (if so equipped) - Air intake heater and ether aid operation - Back-up to hydraulic oil temperature sensor for HEUI system


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ECM

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J1






AIR INTAKE TEMP. SENSOR

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• Air intake temperature sensor: - Passive type

The Air Intake Temperature Sensor has two functions, it is used by the ECM to prevent excessive intake temperatures from damaging the engine.

• High air intake temperature can damage exhaust system components

High air intake temperature leads to high exhaust temperatures which can cause damage to exhaust system components (such as turbochargers and exhaust valves).

• Air intake and coolant temperature sensors determine need for heater operation


This sensor, in conjunction with the Coolant Temperature Sensor, is also used to determine the need for the air intake heater and/or ether operation for engine starting. This feature improves cold starting and reduces white smoke after start up. (The heater cycle is described later in the presentation.)

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ECM

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COOLANT TEMP. SENSOR AIR INTAKE TEMP. SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

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• Atmospheric pressure sensor: - Passive type - Used to calculate gauge pressure

The oil pressure and turbocharger outlet pressure sensors measure absolute pressure. Therefore these sensors require the atmospheric sensor to calculate gauge pressure. The sensors are used both individually (absolute pressure) in the case of atmospheric pressure, and as a pair to calculate oil and boost pressures (gauge pressures) for instrument panel readings and ET Status Screens. All those pressure sensor outputs are matched to the Atmospheric Pressure Sensor output during calibration.

- Two methods used to calibrate sensors

Calibration can be accomplished by turning the key start switch on for five seconds without starting the engine to automatically calibrate the sensors. Alternatively, calibration can be performed using the ET service tool. The Atmospheric Pressure Sensor performs three main functions:

- Three main sensor functions

1. Automatic Altitude Compensation (maximum derate 24%) 2. Part of pressure calculation for gauge pressure readings 3. Reference sensor for pressure sensor calibration At the time of publication, the Automatic Air Filter Compensation function is not used on the C-9 Engine (No turbo inlet pressure sensor). NOTE: The active analog sensors share the common analog power supply of 5.0 ± 0.2 Volts.


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C-9 Engine 07/02

- 76 -


7,500

98%

8,210

96%

8,920

94%

9,630

92%

10,340

90%

11,050

88%

11,760

86%

12,470

84%

13,180

82%

13,890

80%

14,600

78%

15,310

76%

16,020

74%

16,730

72%

17,440

ALTITUDE IN FEET



77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53


57

• Automatic altitude compensation

The Atmospheric Pressure Sensor measurement provides an altitude reference for the purpose of Automatic Altitude Compensation. The graph shown here describes how derating on a typical C-9 starts at 7,500 ft. and continues linearly to a maximum of 17,000 ft. Other C-9 Engines may vary depending on the application and HP rating.

• System continually adjusts to optimum power setting

The advantage of the HEUI or the EUI electronic systems is that the engine always operates at the correct power settings for all altitudes. The system continually adjusts to the optimum setting regardless of altitude, so the engine will not exhibit a lack of power or smoke problems during climbs or descents to different altitudes.

• Maximum altitude

“Maximum Altitude” may be referenced in various technical publications. In this case it would be 7,500 feet. In other words, this is the maximum altitude that the engine will deliver rated power (without derating). Above 7,500 feet, the engine will derate progressively as described previously.


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C-9 Engine 11/01

- 77 -

NOTE: The electronic system has an advantage over a mechanical fuel system which is derated in "altitude blocks" (i.e. 7,500 ft., 10,000 ft., 12,500 ft.). HEUI/EUI derating is continuous and automatic. Therefore, a machine operating in the lower half of the block is not penalized with low power. Conversely, a machine operating in the upper half of the block will not overfuel with the HEUI system.


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C-9 Engine 07/02

- 78 -

ECM

J2

J1





COOLANT TEMP. SENSOR AIR INTAKE TEMP. SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO INLET PRESSURE SENSOR TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR (BOOST)

58

• Turbo outlet pressure sensor: - Active type - Used for boost pressure calculation

The Turbocharger Outlet Pressure Sensor (or more correctly, the Manifold Pressure Sensor) measures absolute manifold air pressure downstream of the aftercooler. "Boost" (manifold) (gauge) pressure can be read with the service tools. This measurement is a calculation using the Atmospheric Pressure and the Turbocharger Outlet Pressure Sensors. A failure of this sensor can cause the ECM to reduce power by as much as 60% when the ECM defaults to a zero boost condition.

- Air/fuel ratio control enabled by sensor

• Air/fuel ratio control not adjustable

The primary function of the sensor is to enable the Air/Fuel Ratio Control which reduces smoke, emissions and maintains engine response during acceleration. The system utilizes boost pressure, atmospheric pressure and engine speed to control the air/fuel ratio. Engine fuel delivery is limited according to a map of gauge turbo outlet (boost) pressure and engine speed. The Air/Fuel Ratio Control setting is not adjustable in C-9 machine applications. The secondary function of this sensor is for diagnostic functions, for example; low power diagnostics using boost measurements.

INSTRUCTOR NOTE: The pressure calculations and purposes of these calculations for all sensors are tabulated on the next page. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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C-9 Engine 07/02

- 79 -

ECM

J2

J1





COOLANT TEMP. SENSOR AIR INTAKE TEMP. SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO INLET PRESSURE SENSOR TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR ENGINE OIL PRESSURE SENSOR

59

• Oil pressure measurement

Two pressure sensors are used for the measurement of oil (gauge) pressure which is read on the instrument panel or Service tool: - Oil Pressure Sensor - Atmospheric Pressure Sensor PRESSURE CALCULATIONS MEASUREMENT

• Calculations are used to determine gauge pressure

Oil pressure

MEASURED BY

RESULT


These measurements are used to determine oil pressure for the ET service tool, Caterpillar Monitoring System and to alert the operator that an abnormal condition exists. The sensor operating range is 0 to 690 kPa (0 to 100 psi) (A). NOTE: (A) = absolute pressure (GP) = gauge pressure Here are some examples of these measurements and calculations: Standard air pressure at sea level 0 kPa/psi GP Standard air pressure at sea level 100 kPa (14.7 psi) A Oil pressure can be read as absolute or as gauge pressures using ET. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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C-9 Engine 07/02

- 80 -

OIL PRESSURE MAP OIL PRESSURE WARNING AND DERATE TRIP POINTS 190

27.6

180

26.1

175 kPa (25 psi) RESET LINE

170

24.7 23.2

160 150

154 kPa (22 psi) TRIP LINE

21.8 20.3

130

18.9

125 kPa (18 psi) RESET LINE

120

17.4

110

16.0

100

14.5

104 kPa (15 psi) TRIP LINE

90

13.1

80

11.6 10.2

70 60

8.7

LOW OIL PRESSURE WARNING

7.3

50

VERY LOW OIL PRESSURE DERATE 5.8

40 30

4.4

20

2.9

10

1.5

0

0

400

OIL PRESSURE IN PSI

OIL PRESSURE IN kPa

140

500

600

700

kPa x 0.145 = PSI

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2200

ENGINE RPM

60

• Oil pressure map • Determines minimum pressure for all rpms

Engine oil pressure varies with engine speed. As long as oil pressure increases above the upper line after the engine has been started and is running at low idle, the ECM reads adequate oil pressure. No faults are indicated and no logged event is generated. If the engine oil pressure decreases below the lower line, the following occurs:

• Low oil pressure indications

- An event is generated and logged in the permanent ECM memory. - A Category 3 Warning (alert indicator, action lamp and alarm) is generated on the Caterpillar Monitoring System (if so equipped). - The engine is derated (if so equipped) to alert the operator.

• Oil pressure read on dashboard display and ET Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

The two lines are sufficiently separated to prevent multiple alarms and events or a flickering lamp. This pressure separation is known as "hysteresis." Oil pressure can be read by the Caterpillar Monitoring System and ET. 1102 de 1842

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C-9 Engine 07/02

- 81 -


MEASUREMENT

• Calculations determine gauge pressure

MEASURED BY

RESULT


atmospheric sensor



atmospheric - turbo inlet

= filter D pressure

3.



4. 5.


turbo outlet sensor




These measurements are used to determine: 1. Automatic Altitude Compensation 2. Automatic Air Filter Compensation and Restriction Indication (if so equipped) 3. ET Boost Measurement 4. Caterpillar Monitoring System Lubrication Oil Pressure Indication 5. Altitude

NOTE 1: D pressure = differential pressure NOTE 2: Hydraulic Oil Pressure Sensor measures gauge pressure The spreadsheet and oil pressure data on the previous page is programmed into the ECM using Flash Programming and is stored in the Personality Module.


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C-9 Engine 07/02

- 82 -

ECM

J2

J1


6 COMPRESSION BRAKE SOLENOIDS TIMING CALIBRATION CONNECTOR


COOLANT TEMP. SENSOR AIR INTAKE TEMP. SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO INLET PRESSURE SENSOR TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR ENGINE OIL PRESSURE SENSOR FUEL PRESSURE SENSOR

61

• Fuel pressure sensor: - Active type

• Low fuel pressure can damage injectors

The Fuel Pressure Sensor (if installed) is used to give a warning to the operator that a problem exists with the fuel supply system. The low pressure could be a result of a plugged filter, a failed transfer pump, debris or air in the system from a suction side leak. Low fuel pressure, apart from causing a low power condition, can cause damage to the injectors due to cavitation erosion. The Fuel Pressure Sensor reading can be used to troubleshoot a low power fault.


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C-9 Engine 07/02

- 83 -

ECM

J2

J1



ENGINE SPEED/TIMING SENSORS COOLANT TEMP. SENSOR AIR INTAKE TEMP. SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO INLET PRESSURE SENSOR ENGINE OIL PRESSURE SENSOR FUEL PRESSURE SENSOR

HYDRAULIC OIL TEMP. SENSORS

OIL VISCOSITY SELECTION CONNECTOR

62

• Hydraulic oil temperature sensors: - Passive type

Two Hydraulic (engine) Oil Temperature Sensors are used by the ECM to compensate for the effects of oil temperature on fuel injector timing and fuel delivery. This compensation provides consistent engine operation throughout a variety of operating conditions. These two sensors are used on the C-9 together as oil temperature may vary as it passes through the engine oil manifold. This differential through the engine can cause unacceptable changes in timing between injectors and therefore emissions during the warm up period.

• Enables automatic viscosity compensation

Without oil temperature monitoring, viscosity changes due to changes in oil temperature would cause unacceptable variations in engine performance (including exhaust emissions). This timing variable is often known as "SOLSOI", which is short for Start Of Logic to Start Of Injection. This measurement is the delay between the signal leaving the ECM and the injector delivering the fuel to the cylinder. This delay varies inversely with oil temperature.


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C-9 Engine 07/02

- 84 -

• Two oil grade plugs installed

Two Oil Grade Plugs are installed in the wiring harness which are used to select the oil grade for the engine.

• Oil grade detection

Oil viscosity can effect injector timing of the C-9 Engine. It is necessary for the ECM to be programmed for the oil viscosity being used.

• Oil grade detection using oil grade plugs

This input is accomplished by using the Oil Grade Plugs on the left rear of the engine. Two oil viscosities, 10W30 and 15W40 can normally be selected using the plugs. As most engines will only have two plugs, the 0W20 oil grade can only be selected by installing an extra plug. The plug is available as a kit. The 0W20 oil grade would only be used in extremely cold conditions.

• Oil grade selection can be read on status screen

The actual oil grade selection can be read using the ET Status Screen.

NOTE 1: See the Oil Grade Detection system in the Electronic Control System presentation. NOTE 2: This information is subject to change. The Operation and Maintenance Guide should be checked for current information.


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C-9 Engine 07/02

- 85 -

ECM

J2

J1



ENGINE SPEED/TIMING SENSORS COOLANT TEMP. SENSOR AIR INTAKE TEMP. SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO INLET PRESSURE SENSOR ENGINE OIL PRESSURE SENSOR FUEL PRESSURE SENSOR

HYDRAULIC OIL TEMP. SENSORS

HYDRAULIC OIL PRESS. SENSORS

63

• Hydraulic oil pressure sensor: - Active type

The Hydraulic Oil Pressure Sensor is located in the hydraulic supply manifold and is used to measure injector actuation hydraulic pressure for the ECM.

• Senses injection actuation pressure

The ECM uses this measurement to control the hydraulic supply pump pressure (through the Pump Control Valve). The hydraulic pump can produce a maximum pressure of approximately 28,000 kPa (4,060 psi). The sensor can read a maximum pressure of 33,000 kPa (4,800 psi).

• Injectors not activated below 4,000 kPa (580 psi)

The ECM will de-activate the injectors (during engine starting) if the pressure is reading below 4,000 kPa (580 psi). This hydraulic pressure is the minimum required which will generate sufficient fuel pressure to exceed the nozzle valve opening pressure (VOP). This feature enables hydraulic pressure to build up faster during engine starting. - VOP is 18,000 kPa (2,600 psi). - The injector intensification ratio is approximately 6:1.

NOTE: Always use a wrench (not vise grip pliers) for removal and installation of all sensors. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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C-9 Engine 07/02

- 86 -

DIGITAL SENSORS AND CIRCUITS Throttle Position Sensor Fan Speed Sensor

64

• Digital sensors

Digital Sensors and Circuits The following digital sensors and circuits may used in the C-9 fuel system depending on the application: - Throttle Position Sensor - Fan Speed Sensor (if so equipped) - Speed/Timing Sensors (covered separately in Electronic Control System)


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C-9 Engine 07/02

- 87 -

J2

J1

ECM

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V 20 AMP FUSE 20 AMP BREAKER MAIN POWER RELAY

KEY SWITCH

65

• Throttle position sensor

The Throttle Position Sensor provides engine speed control for the operator. The sensor is connected to the machine wiring harness which is linked to the engine ECM through the J1/P1 connector. At engine start-up, the engine rpm is set to LOW IDLE for two seconds to allow an increase of oil pressure before the engine is accelerated.

• 8 Volt digital sensor power supply

The Throttle Position Sensor receives 8 Volts from the Digital Sensor Power Supply at the ECM.

• Throttle functional check

A functional check of the throttle control system can be performed by connecting ET and monitoring the throttle position on the status screen as the throttle is moved slowly in both directions. The status screen should show between 0 and 100% of throttle position. (This reading should not be confused with the duty cycle percentage.) Also a check of the Active Faults screen will verify the status of the circuit.

• Failure mode

A failure of this circuit will allow the engine to run at LOW IDLE only. This system eliminates all mechanical linkage between the operator's engine speed controls and the governor (ECM). Excavators, Combine Harvesters and some other machines do not use a throttle position sensor to select desired engine speed. Instead these machines use a speed control switch to signal the desired engine speed to the ECM.


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C-9 Engine 07/02

- 88 -


66

• Throttle position sensor signal


• Control defaults to low idle with invalid signal

If a signal problem occurs, the control defaults to a desired engine speed of low idle. If the ECM detects an out-of-normal range signal, the ECM ignores the Throttle Position Sensor signal and defaults to LOW IDLE. The sensor output is a constant frequency Pulse Width Modulated (PWM) signal to the ECM. Typical sensors will produce a duty cycle of 10 to 22% at the low idle position and 75 to 90% at the high idle position. The percent of duty cycle is translated into a throttle position of 0 to 100% by the ECM, which can be read on the ET status screen. Other applications such as Track-type Tractors (with a Deceleration Position Sensor) differ in PWM values for low and high idle. These values can be seen in the Troubleshooting Guide for the appropriate application. NOTE: Percentage of duty cycle and throttle position percentage are different values and should not be confused.


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C-9 Engine 07/02

- 89 -

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH CIRCUIT GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH 1 2 3

ECM

P1 J1 2 8 29

GND. LEVEL SHUTDOWN (NO) GND. LEVEL SHUTDOWN (NC) DIGITAL RETURN

67

Engine Shutdown Systems • Ground level shutdown switch

This switch signals the ECM to cut electrical power to the injectors. This feature maintains power to the ECM (which maintains the signal to ET). The feature also enables the engine to be cranked without starting for maintenance purposes. The Ground Level Shutdown Switch is connected to the ECM through the machine and engine wiring harnesses.

• Turn key switch off before restarting

The circuit works by grounding either of two wires. By reversing the status of these wires, the engine will either run or be shut down. If the switch is operated, it is necessary to reset the system. Turn the key start switch off for at least five seconds before attempting to restart. Otherwise, the engine will crank but will not start. Not all machines will have this feature installed.

NOTE: It is essential that no other circuits be connected to this system. Connection of customer circuits such as a fire suppression system to the Ground Level Shutdown circuit may cause an engine malfunction. The User Defined Shutdown (next page) may be used in conjunction with such circuits. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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C-9 Engine 07/02

- 90 -

USER DEFINED SHUTDOWN CIRCUIT

P1 J1 59


5

ECM USER DEFINED SHUTDOWN DIGITAL RETURN

68

• User defined shutdown input

The User Defined Shutdown feature may be used by a customer to connect another device (such as a customer installed fire suppression system) to the system to shut down the engine. When the shutdown input is grounded for one second, the engine will stop running. The input must be pulled down below 0.5 Volts before the ECM will recognize the shutdown signal. Operation of the User Defined Shutdown is logged as an event and can be shown on the ET status screen.

• Safety feature

This feature is programmed to function (when the machine is safely parked) only during the following conditions, for reasons of safety: - Parking brake

ENGAGED

- Transmission

NEUTRAL

- Machine ground speed ZERO


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C-9 Engine 07/02

- 91 -

AIR INTAKE HEATER CIRCUIT AIR INTAKE HEATER LAMP

24V B A

J648 P648

AIR INTAKE HEATER

AIR INTAKE HEATER RELAY

J501/P501 1 2

850-BU

ECM J2/P2 AIR INTAKE 12 HEATER RELAY

69

Cold Starting Aids • Two starting aids

• Air intake heater

There are two starting aids which can be used on the C-9 Engine. The Air Intake Heater and the Ether Aid, both can be employed simultaneously. The Air Intake Heater is mounted in the duct just downstream of the Air Intake Temperature Sensor. The heater is used to raise the intake air to a temperature sufficient to start the engine and eliminate white smoke during and after starting. The Air Intake Heater is controlled by the ECM which uses the Air Intake Temperature Sensor, the Coolant Temperature Sensor and operating time for input. The engine start cycle has two modes, a Continuous Cycle, and followed by an On/Off Cycle mode. There are failure modes if either of the temperature sensors fail. A lamp indicates when the heater is operating.


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C-9 Engine 07/02 • Air intake heater cycle

- 92 -

The Air Intake Heater cycle is explained here. However, reference should be made to the Troubleshooting Guide for the most current information on temperatures and times for its operation. The need for heating is determined by the following calculation: Coolant temperature + intake air temperature < 25°C (77°F) For example, both coolant and air temperature are 10°C, a total of 20°C, therefore the heating cycle is initiated.

• Air intake heater cycles

The heater is turned on by the ECM which energizes a relay. Note that the heater can be on at the same time ether is being injected, and vice versa. The air intake heater control has five cycles:

- Power-up cycle

1. Power Up Cycle: The heater and lamp are turned on for 2 seconds after the ECM is first powered up. This will happen regardless of temperatures or engine speed.

- Pre-heat cycle

2. Pre-Heat Cycle: If coolant and air temperatures are cold enough, the heater and lamp are kept on for up to 30 seconds more. After 30 seconds, the heater and lamp are turned off if engine speed is still 0 rpm regardless of temperature.

- Engine cranking cycle

3. Engine Cranking Cycle: If coolant and air temperatures are still cold enough, and if engine speed is detected, then the heater and lamp are turned on continuously as long as the engine is being cranked.

- Engine running cycle

4. Engine Running Cycle: Once the engine achieves low idle, the heater and lamp are kept on for an additional 7 minutes if coolant and air temperatures are still cold enough.

- Post-heat cycle

5. Post-heat cycle: If coolant and air temperatures are still cold enough, then the heater and lamp are cycled on and off for an additional 13 minutes. The cycle is 10 seconds on and 10 seconds off. Programmability: The air intake heater is an attachment. This feature can be enabled or disabled using ET, without factory passwords by the customer.


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C-9 Engine 07/02

- 93 -

CAT DATA LINK 160-0133 UNIVERSAL DATA LINK CABLE (2 FT.) J2

160-0141 SERIAL CABLE (25 FT.) PC SERIAL PORT (COMM PORT)

J1

ENGINE ELECTRONIC CONTROL MODULE (ECM)


COMMUNICATION ADAPTER II 171-4400 (GP)

CAT ELECTRONIC TECHNICIAN

LAPTOP COMPUTER

P

15

TRANSMISSION ELECTRONIC CONTROL MODULE

10

AUT

20

5

25 X100

R 0

24 V

MPH km/h

30

44

CATERPILLAR MONITORING SYSTEM DISPLAY UNIT

70

Data Link Circuits

• Link between various systems

The CAT Data Link is the communication link between the ECM, transmission control, Caterpillar Monitoring System, ET Service Tool, PC based software and other onboard/offboard microprocessor based systems. The CAT Data Link allows the various onboard systems to communicate through a two wire connection.

• Cat data link used for flash programming on C-9 CAT machine engines

The CAT Data Link is used for programming and troubleshooting the electronic modules used with Caterpillar service tools through the Service Tool Connector. The ET Service Tool is connected through the Service Tool Connector.

• No ATA data link on C-9 CAT machine engines

The CAT Data Link is also used for Flash Programming and there is no ATA data link on C-9 machine engines.

• CAT data link

If a Personality Module is not programmed into the ECM, the service tool will not be able to communicate with the ECM. This condition can be checked using the Winflash program. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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C-9 Engine 07/02

- 94 -

TYPICAL CAT / CAN DATA LINK CIRCUIT CATERPILLAR MONITORING SYSTEM

TRANSMISSION ECM


8 7

8 7

J63

A B C D E F G

DATA LINKS

P1 J1 70 65 42 8 9 34 50


ENGINE ECM

BAT + (SWITCHED) BAT SHIELD CAT DATA LINK + CAT DATA LINK CAN DATA LINK CAN DATA LINK +


71

• CAT data link circuit • Data link wires twisted to reduce RFI

The CAT Data Link is a two wire (twisted pair) electrical connection used for communication between electronic modules that use the CAT Data Link. The cables are twisted to reduce RFI (Radio Frequency Interference). Typical systems connected by the data link are: - Engine ECM - Caterpillar Monitoring System Modules - Transmission ECM - Caterpillar ET Service Tools The ECM communicates with the Caterpillar Monitoring System to share engine information such as engine speed, engine oil pressure, coolant temperature, filter restriction, and electronic system faults.

• Some data links shielded


NOTE: Depending on the application, some engines may have a CAN data link shield connected between terminals C and 42 as shown above. Other engines may have no shield at all. 1116 de 1842

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C-9 Engine 07/02 • Data link summary • CAT data link

- 95 -

The CAT Data Link is used on Caterpillar C-9 machine engines for communication between on board ECMs. This data link is also used for diagnostic and Flash Programming functions.

• CAN data link functions

The CAN Data Link is a relatively new addition to Caterpillar machines. This high speed data link is used for example on Challenger and Combine Harvester implement programming functions. The engine and other ECMs are connected and communicate via the CAN Data Link (as well as CDL).

• Troubleshooting the CAN data link

Troubleshooting the CAN Data Link is confined to checking for open and short circuits in the wiring harness. ET does not access the CAN data link.

• ATA data link not used on C-9 machine or industrial engines


The ATA Data Link is not used for Flash Programming C-9 machine or industrial engines.

1117 de 1842

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C-9 Engine 07/02

- 96 -

72

• Conclusion

CONCLUSION The C-9 HEUI Engine is a sophisticated engine with state of the art systems. However, like many Caterpillar electronic controls, it is user friendly and simpler to service than previous pump and line systems. The key to this simplicity is excellence in training. This training manual covers most applications currently in use, however as the use of this engine expands, applications will have unique requirements and these changes will be found in the relevant Troubleshooting Guides and Service Manual modules.

• Training material updates

INSTRUCTOR NOTE: As the C-9 training material is only available on the web, this medium allows for frequent updates as information and feedback is received. For this reason it is incumbent on the instructor to check for updates and download the latest material (slides and text) for classes.

• Feedback

For this reason, feedback is requested by email. Please use the following email address with suggestions for corrections or additional material: [email protected]


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C-9 Engine 07/02

- 97 -

INSTRUCTOR NOTE: The following exercises will reinforce the material introduced in the preceding pages and will allow questions to be answered. Lab Exercise: General System Diagnostics Perform diagnostic tests on a C-9 Engine to determine the cause of a low power and failure to start problems. Detailed lab exercises are available on the Service Training web site:

http://servicetraining.corp.cat.com/srvtrng/index.htm


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C-9 Engine 07/02

HEUI INJECTORS

FUEL GALLERY

PRIMING PUMP

WATER SEPARATOR

SECONDARY FILTER (2 MICRON)

PRIMARY FILTER (2 MICRON)

- 98 -

CHECK VALVE

PRESSURE REGULATOR

PRIMING PUMP CHECK VALVES

RELIEF VALVE

Student Handout No. 1

TRANSFER PUMP TANK


1120 de 1842

12/28/06

C-9 Engine 07/02


- 99 -

1121 de 1842


12/28/06

C-9 Engine 07/02


- 100 -

1122 de 1842


12/28/06

C-9 Engine 07/02

- 101 -

SLIDE LIST 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36.

Introduction, C-9 Engine, title slide Cylinder and valve location C-9 engine HEUI system diagram HEUI pump cutaway Air intake and exhaust system, cross section Air intake and exhaust system Turbocharger Waste gate Valve system Air intake heater Lubrication system diagram Lubrication system cross section Cooling system diagram Fractured rod Crankshaft oil flow Viscous vibration damper System power supplies ECM power supply ECM power supply circuit ECM connector Injector circuit Pump control valve circuit Analog sensor supply circuit Digital sensor supply circuit Air intake heater circuit Service tool power supply Electronic control system, title slide ECM ECM cutaway Fuel injector HEUI injector testing Timing control logic Electronic governor Speed/timing circuit Speed/timing sensors


37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70 71. 72.

1123 de 1842

Timing wheel Speed/timing wheel Speed/timing calibration Crankshaft slot Probe installation Timing calibration Timing calibration sensor circuit Injector Injector calibration screen Pressure sensor calibration screen Oil grade detection Electronic sensors and systems, title slide Injectors and compression brake Timing calibration Speed/timing calibration Speed/timing sensors Analog sensor list Coolant temperature sensor Intake temperature sensor Atmospheric pressure sensor Engine power derating map Turbocharger outlet sensor Oil pressure sensor Oil pressure map Fuel pressure sensor Hydraulic temperature sensors Hydraulic pressure sensor Digital sensor list Throttle position sensor Pulse Width Modulated (PWM) signal Ground level shutdown switch User defined shutdown input Air intake switch circuit Cat Data Link diagram Cat/CAN Data Link circuit Conclusion

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Service Training Meeting Guide 672

SESV1672-01 April 1997

TECHNICAL PRESENTATION

3408E/3412E HEUI FUEL SYSTEM TO LUBE SYSTEM HEUI HYDRAULIC TEMPERATURE SENSOR COLD START OIL RESERVOIR

OIL FILTER

COOL DOWN CIRCUIT

HYDRAULIC SUPPLY PUMP GROUP

OIL COOLER

FLUID MANIFOLD HYDRAULIC PASSAGE

OIL PRESSURE SENSOR

HYDRAULIC PRESSURE SENSOR



PUMP CONTROL VALVE FUEL TRANSFER PUMP

LUBE OIL PUMP

PRIMARY FUEL FILTER WATER SEPARATOR OIL SUMP

HEUI

ECM

SECONDARY FUEL FILTER

PRESSURE REGULATING VALVE

FUEL TANK

3408E/3412E ENGINE CONTROLS HYDRAULIC ELECTRONIC UNIT INJECTION (HEUI)


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3408E/3412E ENGINE CONTROLS HYDRAULIC ELECTRONIC UNIT INJECTION (HEUI) MEETING GUIDE 672 SLIDES AND SCRIPT AUDIENCE Level II - Service personnel who understand the principles of engine systems operation, diagnostic equipment, and procedures for testing and adjusting.

CONTENT This presentation is designed to prepare a service technician to identify the components, explain their function, and service the 3408E/3412E Hydraulic Electronic Unit Injection (HEUI) engines in all current machine and industrial applications.

OBJECTIVES After learning the information in this presentation, the serviceman will be able to: 1. locate and identify the major components in the 3400 HEUI system; 2. explain the functions of the major components in the 3400 HEUI system; 3. trace the flow of oil through the engine hydraulic system; 4. trace the flow of fuel through the fuel system; and 5. trace the flow of current through the engine electrical system.

PREREQUISITES Interactive Video Course "Fundamentals of Mobile Hydraulics" Interactive Video Course "Fundamentals of Electrical Systems" Programmed Instruction Course "Basic Electricity" STMG 546 "Graphic Fluid Power Symbols"

TEVR9001 TEVR9002 SEBV0534 SESV1546

Prior training in systems operation and testing and adjusting procedures for the 3408C/3412C engines should be completed before participating in this training session. Additionally, the participants should have PC skills and have completed introductory training in Windows® software.

Estimated Time: 8 Hours Visuals: 138 (2 X 2) Slides Serviceman Handouts: 8 Drawings/Data Sheet Form: SESV1672-01 Date: 4/97 © 1997 Caterpillar Inc. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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SUPPLEMENTARY TRAINING MATERIAL Video Tape "3408E/3412E HEUI Service Introduction" Brochure "Caterpillar 3408E and 3412E Engines" ESTMG "Introduction to Electronic Technician" Brochure "Caterpillar Electronic Technician" Wall Chart "HEUI Fuel System" (small) Wall Chart "HEUI Fuel System" (large) Wall Chart "HEUI Engine"

SEVN3550 LEDH6055 LEPV5155 NEHP5614 LEWH6116 LEWH6266 LEWH6740

Training Book "Easy Windows, 3.1 Edition" by Shelly O'Hara Available from: Prentice Hall Computer Publishing 0-88022-985-3 Attn: Order Dept. 201 W. 103rd St. Indianapolis, IN 46290 Reference Book "Field Guide to Microsoft Windows 95" by Stephen L. Nelson Available from: Microsoft Press International at Fax No. (206) 936-7329 Also available from bookstores Training Book "Windows 95 for Dummies" Published by IDG Books IDG Books World Wide Website: http://www.idgbooks.com Available from bookstores

RECOMMENDED HEUI TOOLING Caterpillar Electronic Technician Single Use License Caterpillar Electronic Technician Annual Data Subscription (All Engines and Machines)

JERD2124 JERD2129

Communication Adaptor PC to Communication Adaptor Cable Communication Adaptor to Machine Cable (combined ATA and CDL Data Link cable; replaces 7X1570 and 7X1412) Digital Multimeter (Fluke 87) Cable Probes

7X1700 7X1425 139-4166

Hydraulic Unit Injector Puller Hydraulic Unit Injector Sleeve Removal Wrench

131-3921 111-5051


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9U7330 7X1710

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REFERENCES Troubleshooting Manual "3408E Engine--631E - 637E Wheel Tractor-Scrapers" Troubleshooting Manual "3412E Engine--24H Motor Grader" Troubleshooting Manual "3408E Engine--834B/836 Wheel Tractors" Troubleshooting Manual "3408E/3412E Engines--D9R/D10R Track-type Tractors" Troubleshooting Manual "3408E/3412E Engines--988F/990 Wheel Loaders" Troubleshooting Manual "3408E/3412E Engines--769D - 775D Off-highway Trucks" Troubleshooting Manual "3408E/3412E Engines--Industrial Applications" Troubleshooting Manual "3408E/3412E Engines--651E - 657E Wheel Tractor-Scrapers"

SENR1037 SENR1038 SENR1052 SENR1054 SENR1060 SENR1062 SENR1065 SENR1076

Disassembly and Assembly Manual "3408E/3412E Captive Engines" Disassembly and Assembly Manual "3408E/3412E Industrial and Marine Engines"

SENR1013 SENR1063

Testing and Adjusting Manual "3408E/3412E Engines--Captive Engines" Testing and Adjusting Manual "3408E/3412E Engines--Industrial Engines"

SENR1018 SENR1033

Electrical Schematic "3408E/3412E Captive Engines" Electrical Schematic "3408E/3412E Industrial Engines"

SENR1026 SENR1064

Special Instruction "Using the ECAP" Special Instruction "Installing the 7X1180 ECAP Expansion Board"

SEHS8742 SEHS8833

Tool Operating Manual "Using the Communication Adapter" Tool Operating Manual "Using the Machine Functions Service Program Module"

SEHS9264 SEHS9343

Parts Manual "3408E Industrial Engine"

SEBP2509


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TABLE OF CONTENTS INTRODUCTION ..................................................................................................................7 Overview ..........................................................................................................................8 Major Components ...........................................................................................................9 ELECTRONIC CONTROL SYSTEM ................................................................................26 Fuel Injection .................................................................................................................29 Fuel Injection Control System .......................................................................................31 FUEL INJECTION SYSTEM .............................................................................................49 System Components .......................................................................................................51 System Operation ...........................................................................................................53 Hydraulic Unit Injector Operation .................................................................................56 Injector Operation Characteristics ..................................................................................61 Injector Components ......................................................................................................64 Injector Removal and Installation ..................................................................................68 Injection Sequence .........................................................................................................71 HYDRAULIC SYSTEM ......................................................................................................82 Hydraulic Supply Pump Group ......................................................................................83 System Operation ...........................................................................................................93 SYSTEM POWER SUPPLIES ..........................................................................................105 ECM Power Supply .....................................................................................................106 Speed/Timing Sensor Power Supply ............................................................................108 Injector Power Supplies ..............................................................................................109 Analog Sensor Power Supply ......................................................................................110 Digital Sensor Power Supply .......................................................................................111 Pump Control Valve Power Supply .............................................................................112 ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS ....................................................................114 Speed/Timing Sensors ..................................................................................................115 Analog Sensors and Circuits ........................................................................................117 Digital Sensors and Circuits .........................................................................................131 Engine Shutdown Systems ...........................................................................................135 Demand Fan Controls ..................................................................................................137 Ether Injection System .................................................................................................138 CAT Data Link .............................................................................................................139 Logged Events ..............................................................................................................141 MACHINE APPLICATIONS ............................................................................................144 D9R/D10R Track-type Tractors ...................................................................................145 988F/990 Series II Wheel Loaders ..............................................................................149 769C/771C/773B/775B Off-highway Trucks ..............................................................152 3408E/3412E HEUI Industrial Engines .......................................................................155 SLIDE LIST .......................................................................................................................158 SERVICEMAN'S HANDOUTS ........................................................................................160 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3408E/3412E ENGINE CONTROLS HYDRAULIC ELECTRONIC UNIT INJECTION (HEUI)

©1997 Caterpillar Inc.

1 INTRODUCTION • Major topics

This presentation discusses the 3408E/3412E Hydraulic Electronic Unit Injection (HEUI) Engine Controls in all applications. The topics are sequenced as follows: - Introduction and Major Components - Electronic Control System - Fuel Injection System - Hydraulic System - System Power Supplies - Electronic Sensors and Systems - Machine Applications INSTRUCTOR NOTE: This presentation refers to and describes Electronic Technician (ET) as the programming tool for the 3408E/3412E engines. As new and more sophisticated electronic engine controls are now in use, the Electronic Control Analyzer Programmer (ECAP) is no longer adequate for all tasks (such as flash programming). The ET software, installed on a PC, is now the principle tool used in programming.


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2 Overview The 3408E/3412E engines equipped with the HEUI fuel system are available in construction equipment and industrial applications. Industrial engines are available in both 3408C/3412C (pump and line fuel system) and 3408E/3412E HEUI versions. Caterpillar machines powered by the 3408E/3412E engines which feature HEUI include: • HEUI applications

- 769D/771D/773D Off-highway Trucks - 988F/990 Series II Wheel Loaders - D9R/D10R Track-type Tractors - 631E/637E/651E/657E Wheel Tractor-Scrapers - 24H Motor Grader

• System features

The HEUI engines have many features and benefits not possible with mechanical fuel systems. These features include a very clean exhaust, improved fuel consumption and cold starting, simplified maintenance with fewer moving parts, and reduced operating costs. The system has additional advantages which will be covered later in this presentation.


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3408E/3412E HEUI FUEL SYSTEM TO LUBE SYSTEM HEUI HYDRAULIC TEMPERATURE SENSOR COLD START OIL RESERVOIR

OIL FILTER

COOL DOWN CIRCUIT


OIL COOLER


OIL PRESSURE SENSOR




PUMP CONTROL VALVE FUEL TRANSFER PUMP

LUBE OIL PUMP


HEUI

ECM



FUEL TANK

3 Major Components This schematic shows the various components in the HEUI fuel system. A detailed explanation of the system and the various components follows later in this presentation. • Electronically similar to EUI system

The electronic components in the HEUI fuel system are very similar to those used in other EUI systems. However, in the HEUI system, the injectors are not actuated by a camshaft.

• Hydraulic pump raises pressure

A high pressure hydraulic pump, which draws oil from the pressure side of the lubrication pump, raises the pressure to a maximum of 22800 kPa (3300 psi). The pressure is controlled by the Electronic Control Module (ECM). The hydraulic flow is directed to hydraulic actuators in each injector.

• Hydraulic pressure controlled by ECM

• Injectors electronically signalled Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

The injectors are electronically signalled (as in the EUI system) to permit oil under high pressure to move a piston which then moves the fuel plunger. 1131 de 1842

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4 • Seven major component types: 1. Hydraulic supply pump group 2. ECM

This slide shows seven of the major types of components in the HEUI fuel system. • Hydraulic Supply Pump Group (1) containing: - High pressure hydraulic pump - Pump control valve

3. Throttle control

- Transfer pump

4. Speed/timing sensor

• ECM (2)

5. Injector

• Throttle Control (3)

6. Temperature sensor

• Speed/Timing Sensor (4)

7. Pressure sensor

• Injector (5) • Temperature Sensor (6)

• CAT Data Link and coolant flow switch (not shown)

• Pressure Sensor (7) The CAT Data Link (not shown) provides a two-way communication path between the HEUI system and the remaining electronic circuits or systems on the machine. The CAT Data Link also allows the service tool to communicate with the engine electronic system. NOTE: Only one example of each sensor (pressure, temperature and speed/timing) is shown on the slide.


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5 • 3400 HEUI engine top view

1. ECM--the "heart" of the system

• Personality module access panel located below ECM

2. Hydraulic supply pump group

• Wiring harness

The principal component in the HEUI system, the Electronic Control Module (1), is mounted on top of the right front valve cover. The ECM is the "heart" of the engine. The ECM performs engine governing, timing and fuel limiting. It also reads sensors and communicates to the instrument display system through the CAT Data Link. The Personality Module is used to program the ECM with all the rating information for a particular application. The Personality Module can be changed by direct replacement or can be flash programmed (reprogrammed) using a PC. The Personality Module Access Panel is located below the ECM. The Hydraulic Supply Pump Group (2) is mounted in the vee of the engine in the same position as the original fuel pump and governor for the 3408C/3412C engines. Flow from this pump supplies the actuating pressure for the injectors. Mounted on the rear of the pump is the fuel transfer pump. Among the visible components are the Wiring Harness and 40 Pin Connectors to the ECM. INSTRUCTOR NOTE: The slides which follow show machine and industrial engines. The physical appearance and function of the HEUI machine and industrial engine components are very similar.


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6 • Engine upper left side view 1. Fuel temperature sensor 2. Atmospheric pressure sensor 3. Lubrication oil pressure sensor 4. Hydraulic temperature sensor 5. Machine interface connector 6. Ground bolt

This view from the upper left side of the engine shows the Fuel Temperature Sensor (1). The Atmospheric Pressure Sensor (2) is mounted on the Hydraulic Supply Pump Group mounting adapter. Mounted on the Hydraulic Supply Pump Group is the Lubrication Oil Pressure Sensor (3). The sensor is used by the ECM to generate a low oil pressure warning for the operator. Also mounted on the Hydraulic Supply Pump Group is the Hydraulic Temperature Sensor (4). This sensor is used by the ECM for viscosity compensation to maintain consistent fuel delivery and injector timing regardless of viscosity changes caused by varying hydraulic temperatures. Both sensors are threaded into the supply pump case. The 40 Pin Machine Interface Connector (5) is mounted behind the Hydraulic Supply Pump Group. This component makes the connection between the engine and machine wiring harnesses. A vital part of the wiring assembly is the Ground Bolt (6) mounted on the machine interface connector bracket. NOTE: Oil flow from the Hydraulic Supply Pump Group will be referred to as "hydraulic" to avoid confusion with the lubrication system.


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7 1. Timing calibration connector

The Timing Calibration Connector (1) is located adjacent to the ECM.

2. Hydraulic pressure sensor

The Hydraulic (Injection Actuation) Pressure Sensor (2) is located between the valve cover bases in the right Fluid Supply Manifold.

3. Injector connector

The Injector Connector (3) is one of four connectors on a 3408E. (Each connector supplies current to two injector solenoids.)


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8 • Coolant temperature sensor (arrow)

The engine Coolant Temperature Sensor (arrow) is located in the front of the right cylinder head. This sensor is used with the ECM to control various functions. The following systems or circuits use the Temperature Sensor output to the ECM: The Vital Information Management System (VIMS) or Caterpillar Monitoring System Coolant Temperature Gauge over the CAT Data Link. The High Coolant Temperature Warning Alert Indicator LED and Gauge on the VIMS or Caterpillar Monitoring System panel. (The information is transmitted over the CAT Data Link.) The Engine Demand Fan Control, if installed, uses the sensor signal reference to provide the appropriate fan speed. The Cat Electronic Technician (ET) status screen coolant temperature indication.

• Coolant flow switch (not visible)


The Coolant Flow Switch (not visible in this view) is mounted below the coolant temperature sensor at the inlet to the oil cooler.

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9 • Secondary speed/timing sensor (arrow)

This view shows one of the Speed/Timing Sensors (arrow). A sensor is mounted on each side of the timing gear housing. This slide shows the secondary Speed/Timing Sensor. The primary Speed/Timing Sensor is located closest to the ECM. These sensors are used to calculate engine speed and crankshaft position for timing purposes. The sensors are self-adjusting, but special precautions are necessary during installation to prevent damage. (The precautions are described later in the presentation.) NOTE: The sensors maintain a zero clearance with the timing wheel.


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10 • Timing wheel

This view shows the Timing Wheel removed from the engine.

• 50/50 size slot and tooth (arrow)

Notice the wide 50/50 size slot and equal size tooth (arrow) cut in the wheel. The other 23 slots are 80/20 relative size. The 50/50 size tooth/slot is used by the ECM as a reference point for determining the position of the engine for fuel timing (fully explained later in the presentation). The Speed/Timing Sensor can identify this tooth because it creates a different signal than the other teeth.

• Timing mark


A timing mark, "H," on the reverse side of the timing wheel is used to time the wheel relative to the other timing gears and crankshaft TDC.

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11 • Turbo inlet pressure sensor (arrow)

The Turbo Inlet Pressure Sensor (arrow) is mounted between the air filter and the turbocharger. Not all machines have this sensor installed. This sensor (if installed) is used in conjunction with the atmospheric pressure sensor to measure air filter restriction for engine protection purposes. The difference between the two pressure measurements is used as the filter differential pressure. The engine ECM uses this calculation to determine whether derating is necessary to protect the engine.


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12 • Turbo outlet pressure sensor (arrow)

At the front of the engine in the right cylinder head is the Turbo Outlet (Boost) Pressure Sensor (arrow). This sensor is used with the ECM to control the air/fuel ratio electronically. This feature allows very precise smoke control, which was not possible with mechanically governed engines. The sensor also allows boost pressure to be read using the service tools.


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13 • Identify components: 1. Atmospheric pressure sensor 2. Fuel temperature sensor 3. Primary speed/timing sensor 4. Secondary speed/timing sensor

The Atmospheric Pressure Sensor (1) is installed on the Hydraulic Supply Pump Group adapter and is vented to the atmosphere. This sensor has various functions which are fully described later in the presentation. A foam block below the sensor helps prevent the entry of dirt into the sensor. Briefly, the sensor performs the following functions: - Ambient pressure measurement for automatic altitude compensation and automatic air filter compensation. - Absolute pressure measurement for the fuel ratio control, ET, Caterpillar Monitoring System panel (gauge) pressure calculations. The Fuel Temperature Sensor (2) is used for automatic fuel temperature compensation. The Primary (3) and Secondary (4) Speed/Timing Sensors (discussed earlier) are located on the rear of the timing gear housing.


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14 1. Oil supply line

2. Compensation valve 3. Pump control valve

4. Fuel transfer pump

A number of components are mounted on the Hydraulic Supply Pump Group. The Oil Supply Line (1) from the oil gallery is a large diameter line for maximum delivery during cold operation. The hydraulic pump depends on the lubrication pump for the first stage of pressure increase. The Compensation Valve (2) is mounted at the rear of the pump. Below the compensation valve is the Pump Control Valve (3). This valve may also be referred to as the "injection actuation pressure control valve." This valve controls the angle of the swashplate, which varies the output of the pump. The Fuel Transfer Pump (4) is mounted at the rear of the Hydraulic Supply Pump and is driven by the main drive shaft which extends through the supply pump. Also visible in this slide are the transfer pump inlet and outlet fuel lines and the pressure and temperature sensors (discussed earlier).


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15 • Lubrication oil pump

Mounted internally in the oil pan is the Lubrication Oil Pump. This pump supplies oil at approximately 400 kPa (65 psi) to the oil gallery for engine lubrication.

• Supplies oil to lubrication and hydraulic injection actuation systems

Oil is also supplied to the hydraulic pump for injection actuation purposes. For this reason, the HEUI engine lubrication oil pump is larger than the pump in the previous engine to accommodate the increased needs of the lubrication and the hydraulic injection actuation systems.


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16 • Timing calibration sensor (arrow)

The Timing Calibration Sensor (arrow) is installed when required in the flywheel housing. This sensor (magnetic pickup) is installed in the hole normally reserved for the timing pin. (The pin is used to position the crankshaft with the No. 1 piston at top dead center.) NOTE: On some applications (i.e. some track-type tractors) where accessibility is limited, this sensor is permanently installed.


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17 1. Water separator and primary filter

The Water Separator (1), which also functions as a Primary Fuel Filter, is an important part of the fuel system. As with any high pressure fuel system with operating pressures at approximately 150000 kPa (22000 psi), fuel quality is important. Water in the fuel can cause corrosion of the plungers and barrels. Dirt can cause early hour wear on the same components. The water separator contains a 30 micron filter. The Priming Pump is mounted on the filter base.

2. Two micron secondary filter

• Water separator service intervals

For the same reason, the correct two micron Secondary Filter (2) must be used in the system. The clearance between the plunger and barrel is approximately 5 microns. Typically, the 3 to 8 micron abrasive material prematurely wears out the fuel system components. The Water Separator is serviced daily by draining the water. The Water Separator filter is serviced with a new element every 500 hours. INSTRUCTOR NOTE: The high fuel pressures mentioned in this text are mandated by the need to meet environmental regulations for smoke and emissions. Also, to maintain good fuel consumption, high pressures are required. The HEUI system meets and surpasses those requirements.


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3408E/3412E HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS

COMPONENT DIAGRAM ADEM II ELECTRONIC CONTROL MODULE (ECM)

ENGINE HARNESS

MACHINE HARNESS

GROUND BOLT

15 AMP BREAKER

DISCONNECT SWITCH

MAIN POWER RELAY

24 V KEY SWITCH

PUMP CONTROL VALVE MACHINE INTERFACE CONNECTOR

HYDRAULIC PRESSURE SENSOR PRIMARY SPEED/TIMING SENSOR

TDC SERVICE PROBE ACCESS

THROTTLE SENSOR

ACCELERATOR PEDAL

SECONDARY SPEED/TIMING SENSOR

THROTTLE BACK-UP, ELEVATED LOW IDLE ENABLE, AND GROUND LEVEL SHUTDOWN (2) SWITCHES TURBO INLET PRESSURE SENSOR


FAN CONTROL VALVE TURBO OUTLET PRESS. SENSOR FAN SPEED SENSOR FAN

ATMOSPHERIC PRESS. SENSOR CAT DATA LINK

ELECTRONIC SERVICE TOOL

OIL PRESSURE SENSOR

EPTC II TRANSMISSION CONTROL HYDRAULIC TEMP. SENSOR

AUTO RETARDER CONTROL

FUEL TEMPERATURE SENSOR INSTRUMENT PANEL COOLANT FLOW SWITCH

18 • Engine component identification

This schematic identifies the external HEUI engine components (shown on the engine harness side of this schematic). The components shown on the left side of the diagram are mounted on the engine and those on the right are machine mounted. Notice that the turbo inlet pressure sensor is mounted on the machine. INSTRUCTOR NOTE: At this time, it is recommended that each component be located on the machine and the function of each reviewed with the students. A list of the components follows on the next page. Some additional (used/defective) components available for examination on a table will be helpful. An ECM with the Personality Module and various sensors can be examined at this time and used for troubleshooting exercises later.


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Electrical Components ECM 40 Pin Connectors Personality Module Timing Calibration Connector and Installation Location Hydraulic Pressure Sensor Hydraulic Temperature Sensor Primary Speed Timing Sensor Secondary Speed Timing Sensor Coolant Temperature Sensor Atmospheric Pressure Sensor Turbocharger Inlet Pressure Sensor Turbocharger Outlet Pressure Sensor Oil Pressure Sensor Fuel Temperature Sensor Coolant Flow Switch Machine Interface Connector Engine and Machine Ground bolts Data Link Connector Throttle Position Sensor Shutdown Switches Mechanical Components Hydraulic Supply Pump Group Pump Control Valve Compensation Valve Cold Start Reservoir Check Valves Fluid Manifold Water Separator/Primary Filter Secondary Filter Transfer Pump Pressure Regulator Valve Injector Jumper Tube Injector Oil Adaptor Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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19 ELECTRONIC CONTROL SYSTEM This section of the presentation explains the Electronic Control System including the following components: ECM Personality Module Hydraulic Electronic Unit Injector Solenoids Timing Wheel Also covered are the following subsystems and related procedures: Timing control Fuel quantity control Speed control Cold modes Timing calibration


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20 • ECM: - Governor - Fuel system computer - Injection pressure controller - Injection timing controller • Same ECM used in all applications

The Electronic Control Module (ECM) functions as the governor and fuel system computer. The ECM receives all the signals from the sensors and energizes the injector solenoids to control timing and engine speed. The ECM is sealed except for access to the software which is contained in the Personality Module (next slide). This ECM is the second generation of Advanced Diesel Engine Management Systems and may be frequently referred to as "ADEM II." This ECM is used in all applications of the 3408E and 3412E engines. The ECM can also be moved from one application to another; however, a password is required to activate the ECM when new software is installed. NOTE: The ECM has an excellent record of reliability. Therefore, any problems in the system are most likely to be in the connectors and wiring harness. In other words, the ECM should typically be the last item in troubleshooting.


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21 • Personality module contains software

The Personality Module (shown removed from the ECM) contains the software with all the fuel setting information (such as horsepower, torque rise and air/fuel ratio rates) which determines how the engine will perform. The Personality Module is installed on the lower face of the ECM, behind the access panel. At this time, two methods can be used to update the software:

• Two methods to upgrade software

1. Flash Programming: Electronic reprogramming of the Personality Module software. (This method is preferred when updating the software.) 2. Remove and replace the Personality Module. (This method may be used if Flash Programming is not possible.) Upgrading the software is not a routine task, but might be performed for reasons of a product update, a performance improvement or a product problem repair.

• ECM is sealed except for personality module


NOTE: The ECM is sealed and needs no routine adjustment or maintenance. The Personality Module is mounted within the ECM. Installation of the Personality Module is the only reason to enter the ECM. This operation would normally be performed during an ECM installation or a software update.

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22 Fuel Injection • Unit injectors • Electrically signalled, hydraulically actuated

The 3400 HEUI unit injector is electrically similar to the 3500 electronic unit injector. The injector is controlled electrically by the ECM but is actuated hydraulically. The signal from the ECM controls the opening and closing of the solenoid valve. The solenoid valve controls the flow of high pressure hydraulic oil to the injector. This system enables the ECM to control fuel volume, timing and injection actuation pressure (hydraulic supply pump pressure). WARNING The injector solenoids operate on 105 Volts direct current. Always remain clear of the injector area when the engine is running or electric shock may occur.


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HEUI INJECTOR TESTING METHODS

INJECTOR SOLENOID TEST CYLINDER CUT-OUT AUTOMATIC INJECTOR TEST

23 Three tests can be used to determine which cylinder or injector is malfunctioning: • Injector testing

INJECTOR SOLENOID TEST This test is performed while the engine is stopped. The injector solenoids can be tested automatically with the service tool using the Injector Solenoid Test. This function individually tests each solenoid in sequence and indicates if a short or an open circuit is present. CYLINDER CUT-OUT (Manual test) This test is performed while the engine is running at any speed. The 105 Volt pulse can be individually cut out to aid in troubleshooting misfire problems in the injector and the cylinder. AUTOMATIC INJECTOR TEST This test is performed with the service tool while the engine is running at any speed. The test makes a comparative evaluation of all injectors and numerically shows the results. The test enables an on-engine evaluation of the injectors. (This test cannot be performed using the ECAP.) A satisfactory test of all injector solenoids without any diagnostic messages indicates that a mechanical problem in the cylinder probably exists.


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HEUI CONTROL LOGIC TIMING CONTROL ENGINE SPEED

TIMING

FUEL QUANTITY

HYDRAULIC OIL TEMPERATURE

DEGREES BTDC

FUEL RPM SELECT TIMING

DESIRED TIMING BTDC



COLD MODE

24 Fuel Injection Control System • Fuel timing control

• Inputs to timing control

This diagram shows the timing control logic within the ECM. Engine speed, fuel quantity (which relates to load), and hydraulic oil temperature input signals are received by the timing control. The hydraulic temperature signal determines when the Cold Mode should be activated. These combined input signals determine the start of fuel injection. The timing control provides the optimum timing for all conditions. The benefits of a "smart" timing control are:

• Benefits of a "smart" timing control

- Reduced particulates and lower emissions - Improved fuel consumption while still maintaining performance - Extended engine life - Improved cold starting


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3408E/3412E ELECTRONIC GOVERNOR HYDRAULIC OIL TEMPERATURE AND PRESSURE SENSORS

SHUTDOWNS TO PUMP CONTROL VALVE

8 SIGNALS 7 TO FUEL 6 INJECTORS 5 4 3 2 1

ECM

INJECTION ACTUATION CONTROL


SPEED/TIMING SIGNAL

ELECTRONIC GOVERNOR FRC MAPS

ENGINE RPM

TORQUE MAPS


THROTTLE

TDC ENGINE RPM

ENGINE RPM TURBO OUTLET AND ATMOSPHERIC PRESSURE SENSORS

TIMING WHEEL

SPEED/TIMING SENSORS

25 • Fuel quantity control • Inputs to fuel quantity control

Four inputs control fuel quantity: 1. Engine speed 2. Injection actuation (hydraulic) pressure 3. Throttle position 4. Boost

• Start of injection determines timing • Injection duration and injection actuation pressure determine fuel quantity


These signals are received by the electronic governor portion of the ECM. The governor then sends the desired fuel signal to the fuel injection and injection actuation controls. The fuel quantity control logic also receives signals from the fuel ratio and torque controls. Three variables determine fuel quantity and timing: - The start of injection determines engine timing. - The injection duration and injection actuation (hydraulic) pressure determine the quantity of fuel to be injected. 1154 de 1842

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- 33 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

MACHINE HARNESS

COMPONENT DIAGRAM

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH 24 V

MAIN KEY 15 AMP POWER RELAY SWITCH BREAKER




THROTTLE SENSOR

ACCELERATOR PEDAL




PROPORTIONAL VALVE TURBO OUTLET PRESS. SENSOR FAN SPEED SENSOR FAN



OIL PRESSURE SENSOR



FUEL TEMPERATURE SENSOR INSTRUMENT PANEL

COOLANT FLOW SWITCH

26 • Speed/timing sensors

• Three functions of the speed/timing sensor

Two Speed/Timing Sensors are installed: a primary and a secondary. The Speed/Timing Sensors serve three functions in the system: 1. Engine speed measurement 2. Engine timing measurement 3. Cylinder and TDC location The Speed/Timing Sensors, which are mounted on the front housing below the timing gear wheel, are self-adjusting during installation and have zero clearance with the timing wheel.



The head is extended prior to installation. The action of screwing in the sensor pushes the head back into the body until the head contacts the timing wheel. This contact is only momentary while the engine is starting. After start-up, the head runs with zero clearance.

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SPEED/TIMING SENSORS


P44 J44 OR BK WH

A B C P2 J2 ECM (3408E/3412 E)

PRIMARY SPEED/TIMING SENSOR

P20 J20 OR BK WH


732-PK 996-GN 998-BR 999-WH F723-PK F724-PU

A B C

P26 1 2

39 32 29 38 18 12

SECONDARY ENGINE SPEED +V TIMING DIGITAL RETURN PRIMARY ENGINE SPEED TIMING CAL + TIMING CAL -

P1 J1

27 • Primary sensor

The Primary Speed/Timing Sensor (right side of engine) measures engine speed for governing, and crankshaft position for timing purposes and cylinder identification.

• Secondary sensor

The Secondary Speed/Timing Sensor (left side of engine) allows continuous operation if the primary sensor fails. A failure of the primary sensor will cause the ECM to automatically switch to the secondary sensor. Also, the check engine lamp will come on.

• Power supply

The ECM supplies 12.5 ± 1 Volts to the Primary and Secondary Speed/Timing Sensors. Connectors A and B transmit the common power supply to the sensors. The C connectors transmit separate signals from each sensor to the ECM for back-up purposes. NOTE: The Speed/Timing Sensors have a dedicated power supply. No other circuits should be spliced into this power supply.


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28 • Timing wheel

The Timing Wheel is an integral part of the drive gear for the pump. Timing marks are used to locate the wheel in the correct position relative to the crankshaft. This Timing Wheel is common to all 3408E/3412E engines. As previously stated, the Timing Wheel has a total of 24 teeth. 23 teeth are large with small spaces between them (80/20 relative size). The other tooth and space have equal dimensions (50/50 relative size). This configuration is used by the ECM to locate TDC on the No. 1 cylinder.

NOTICE The head of the sensor MUST NOT be positioned in the timing wheel (wide) slot during installation. Incorrect positioning will cause damage to the sensor head.


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TIMING WHEEL REF

TDC REF


TDC

4

SINGLE 50/50 TOOTH TDC CYLINDER No. 1

8

3


REF TDC REF

TIMING CALIBRATION RANGE ± 10°

1 6

REF

TDC TIMING WHEEL ROTATION

TDC REF 2

5

7

TDC

REF TDC

REF

29 The Speed/Timing Sensors are positioned vertically over the teeth. • Sensors generate a PWM signal from timing wheel teeth

The teeth and sensors generate a Pulse Width Modulated (PWM) output signal for the purpose of timing and a frequency modulated output signal for speed measurement.

• Failure modes

The Secondary Speed/Timing Sensor functions the same as the primary sensor. The Secondary Speed/Timing Sensor is used when the signal from the primary sensor is lost or distorted. If the secondary sensor is selected, it will continue in use until the engine is shut down and cranked. Then, the primary sensor will be selected. Unless the engine is cranking, the ECM will not switch from the secondary to the primary sensor. This feature prevents constant switching between sensors if an intermittent fault occurs. INSTRUCTOR NOTE: A description of PWM signals is provided later in this presentation (Sensors and Systems).


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CRANKING TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE ENTRY


A B C D E F G H

80/20 %

A

B

80/20 %

C

NONE IDENTIFIED

80/20 %

80/20 %

D

E

80/20 %

F

80/20 %

G

50/50%

H


30 • Cranking • Timing wheel teeth and spacing

The Speed/Timing Sensor uses the timing wheel with the teeth arranged as shown to determine: - Top Dead Center No. 1 (When found, the cylinders can be identified.) - Engine speed The sequence of signals shown in the second column (duty cycle) is analyzed by the ECM. At this point, no fuel will be injected until certain conditions have been met. Unlike EUI engines, this engine does not rely on tooth configuration to prevent reverse rotation. The lubrication and the hydraulic pumps will not develop pressure during reverse rotation, and will not move the injectors to pump fuel. Therefore, the engine cannot run in reverse.


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AFTER PATTERN RECOGNITION TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE ENTRY


A B C D E F G H


A

B


C

D

CYL NO. 3 TDC

E


F

G

CYL NO. 4 TDC

H


31 • After pattern recognition

During start-up, the sensor initially monitors the pulses created by the passing teeth and identifies the sequence as shown. After a complete rotation, the control can recognize the location of TDC from the pattern in the above illustration.

• Initial firing sequence

During initial cranking, no fuel is injected until: The timing wheel has completed a full revolution. TDC for all cylinders is identified by the control. After the sensor has provided the necessary signals, the ECM is ready to start injection (if sufficient hydraulic pressure is available to the injectors). NOTE: The reference points in the illustration are positions on the timing wheel from which the control measures the point of injection and TDC.


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TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE ENTRY

PWM DUTY CYLINDER CYCLE REFERENCE

A B C D E F G H

80 % 80 % 80 % 80 % 80 % 80 % 80 % 50 %

NORMAL OPERATION


A

B

C

D

E

62° BTDC (EEPROM)

CYL NO. 3 (REFERENCE)

G

H

62° BTDC (EEPROM) DES TIMING

DES TIMING DELAY

F

NO. 3 INJECTION

DELAY

ASSUMED TDC


NO. 4 INJECTION

ASSUMED TDC

CYL NO. 4 (REFERENCE)


32 • Normal operation

• Signal pattern identifies TDC • Conditions for injection

During normal operation, the ECM can determine timing from the sequence reference point for each cylinder. The reference point is stored by the ECM after calibration is performed. Injection timing is calibrated by connecting a TDC probe to the service access connector on the engine harness, and by activating the calibration sequence with the Caterpillar ET service tool. The ECM raises the engine speed to 800 rpm (to optimize measurement accuracy), compares the actual No. 1 TDC location to the assumed cylinder No. 1 TDC location, and saves the offset in the EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).

NOTE: The calibration offset range is limited to ± 10 crankshaft degrees. If the range is exceeded, the offset is set to zero (no calibration) and a calibration diagnostic message is generated.


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TIMING CALIBRATION SENSOR SECONDARY SPEED/TIMING SENSOR

P44 J44 OR BK WH

A B C P2 J2 ECM (3408E/3412E)


P20 J20 OR BK WH

TIMING CALIBRATION SENSOR

732-PK 996-GN 998-BR 999-WH F723-PK F724-PU

A B C

39 32 29 38 18 12


P1 J1 P26 1 2


33 • Timing calibration sensor

The Timing Calibration Sensor (magnetic pickup) is installed in the flywheel housing during calibration. The connector is located above the ECM. (On some machines, i.e. D9R/D10R, the sensor is permanently installed.) Using the Caterpillar ET service tool, timing calibration is performed automatically for both sensors when selected on the appropriate screen. The desired engine speed is set to 800 rpm. This step is performed to avoid instability and ensures that no backlash is present in the timing gears during the calibration process.


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-10° TIMING CALIBRATION SENSOR SIGNAL

+10° ± 10°


TIMING REFERENCE OFFSET

MAXIMUM TIMING REFERENCE OFFSET ± 10 DEGREES

34 • Timing calibration

• Nulls out small crankshaft to timing gear tolerances

As the Speed/Timing Sensors use the timing wheel for a timing reference, timing calibration improves fuel injection accuracy by correcting for any slight tolerances between the crankshaft, timing gears and timing wheel. During calibration, the offset is logged in the control module EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). The calibration offset range is limited to ± 10 crankshaft degrees. If timing is out of range, calibration is aborted. The previous value will be retained and a diagnostic message will be logged. Timing calibration is normally performed after the following procedures: 1. ECM replacement 2. Speed/timing sensor replacement 3. Timing wheel replacement


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INJECTION CURRENT WAVEFORM

CURRENT FLOW

ONE CYCLE



0

1

2

3

4

5

TIME (MILLISECONDS)

35

• Unit injector current flow

This illustration shows how the current increases initially to pull in the injection coil and close the poppet valve. Then, by rapidly chopping (pulsing) the 105 Volts on and off, current flow is maintained. The end of injection occurs when the current supply is cut off and hydraulic pressure drops. Therefore, fuel pressure drops rapidly in the injector.

INSTRUCTOR NOTE: This waveform may be demonstrated with a 9U7330 Digital Multimeter (or equivalent) and a current probe.


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POPPET VALVE MOVEMENT

CURRENT FLOW

POPPET LIFT

CURRENT

0

1

2

3

4

5

TIME (MILLISECONDS)

36 • Poppet valve movement


This diagram shows that the poppet valve will open just after the ECM energizes the solenoid. The poppet valve permits hydraulic oil to shift the injector intensifier piston which then moves the injector plunger.

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WAVEFORM AND RESPONSE CHARACTERISTICS

INJECTION RATE

CURRENT FLOW

POPPET LIFT

CURRENT

DURATION

0

1 START OF INJECTION

2

3

4

TIME (MILLISECONDS)

5 END OF INJECTION

37 • Timing relative to: 1. Injector current flow 2. Poppet valve movement

Here timing is graphically illustrated to show: 1. The ECM initiates the signal to the injector to start injection. 2. The injector solenoid opens the poppet valve. 3. The injection rate increases.

3. Injection rate


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Maximum Horsepower Maximum Torque Fuel Ratio Cold Mode Limit Cranking Fuel

38 • Fuel system limits

Just as the MUI engine had mechanical limits to determine maximum fuel delivery during full load, full torque and acceleration, the HEUI system also has electronic limits to protect the engine. These limits are: - Maximum Horsepower - Torque Limit (Determines torque rise characteristics) - Fuel Ratio Control (Limits fuel until sufficient boost is available) - Cold Mode Limit (Limits fuel with cold engine to control white smoke) - Cranking Limit (Limits fuel during cranking) An acceleration delay during start-up holds the engine at low idle for two seconds or until oil pressure reaches 140 kPa (20 psi).

• Variable horsepower

• Economy Shift Mode


Off-highway Trucks have a system which increases engine horsepower in direct drive only. This system protects the driveline from excessive torque in the lower gears. Off-highway Trucks also have a service tool programmable feature which is designed to lower shift points and the fuel limit to improve fuel consumption at the customer's request.

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FUEL SYSTEM COLD MODES • • • • •

Speed Control Fuel Limiting Injection Timing Injection Actuation Pressure Ether Injection

39 • Cold modes

The HEUI fuel system is designed to modify the operational characteristics of the engine during cold operation. This modification is done to protect the environment, the engine and to improve the operational characteristics of the engine. INSTRUCTOR NOTE: The various Cold Modes are tabulated in Serviceman's Handout No. 2. Discuss how these Cold Mode variations can change the engine characteristics, particularly during diagnostic operations. For example: - Injection actuation pressure will vary with engine temperature. - Engine speed may be raised in Cold Mode.


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FUEL SYSTEM DERATES • Automatic Altitude Compensation • Automatic Filter Compensation • Engine Warning Derate

40 • Fuel system derates

As the system limits fuel for every condition, derates are also built into the system for protection. These derates are individually covered later in the presentation, but are summarized here: - Automatic Altitude Compensation (Altitude derate) - Automatic Filter Compensation (Derates for air filter restriction if installed) - Engine Warning Derate (Derates for low oil pressure and high coolant temperature; not installed on all applications)

If a loss of boost sensor output occurs, the ECM assumes zero boost pressure. Although not strictly a derate, power is reduced by approximately 50 to 60%. • Power correction

- Fuel Temperature Compensation (Compensates up to 5% for power loss caused by hot fuel)


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INSTRUCTOR NOTE: This material will be reinforced if the following ET tasks are demonstrated. Review the material with questions following the tasks. The demonstration can be performed on an engine or machine with a laptop computer. The suggested topics are: Basic ET review (if required) Status screens with throttle switch status, desired engine speed, fuel position, injection actuation pressure, etc. Active diagnostic codes Logged diagnostic codes Events screen Configuration screen Timing calibration Injector solenoid test Cylinder cutout Automatic injector test


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FUEL INJECTION SYSTEM

41 FUEL INJECTION SYSTEM This portion of the presentation describes the principles of operation of the HEUI Fuel Injection System as is used on the 3408E and 3412E engines. INSTRUCTOR NOTE: The various color codes which will be used in this section of the presentation to identify flow and pressures are: Hydraulic and Lubrication Circuits Red

- High pressure oil

Red and White Stripes

- Reduced pressure oil

Brown

- Lube oil pressure

Green

- Lube oil suction or return

Fuel Circuits


Red

- High pressure fuel

Red and White Stripes

- Fuel transfer pump pressure

Green

- Fuel suction or return

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3408E/3412E HEUI FUEL SYSTEM TO LUBE SYSTEM

HEUI HYDRAULIC TEMPERATURE SENSOR COLD START OIL RESERVOIR

OIL FILTER


OIL PRESSURE SENSOR COOL DOWN CIRCUIT





PUMP CONTROL VALVE

HEUI

ECM

OIL COOLER FUEL TRANSFER PUMP

LUBE OIL PUMP




FUEL TANK

42 Actuation of the fuel injection system is accomplished using hydraulics, rather than the conventional camshaft actuation commonly found on other diesel fuel systems. Hydraulic actuation offers several advantages compared to mechanical actuation, including the ability to make injection pressure independent of engine operating speed. This capability is especially advantageous in many respects, including transient engine response, cold starting, emissions and noise control. INSTRUCTOR NOTE: The following schematics may appear identical in the black and white illustrations. However, the actual slides are colored differently.


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1 2

3

5 4

43 System Components • HEUI principle components:

1. Hydraulic supply pump group

To review, the 3400 HEUI hydraulic and fuel supply circuits contain the following major components: • Hydraulic Supply Pump Group (1) including: - Hydraulic pump - Fuel transfer pump

2. ECM

- Pump control valve 3. Temperature sensor

• Electronic Control Module (ECM) (2) • Electronic Sensors (3 and 4) - Hydraulic temperature

4. Pressure sensor

5. Injector


- Hydraulic pressure • Injectors (5)

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- 52 -

1

2 3

44 • Hydraulic supply pump group: 1. Hydraulic pump

The following components are integrated into a single unit called the Hydraulic Supply Pump Group: - Hydraulic pump (1) - Pump control valve (2)

2. Pump control valve

3. Transfer pump

- Transfer pump (3) This pump group is located in the vee of the engine and is in the same position as the fuel injection pump on earlier engines. Three fluid circuits are included in the system: low pressure oil, high pressure oil (hydraulic), and low pressure fuel supply. NOTE TO THE INSTRUCTOR: These components and circuits will be covered in detail later in the presentation.


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LOW PRESSURE OIL (HYDRAULIC) SUPPLY HEUI HYDRAULIC TEMPERATURE SENSOR COLD START OIL RESERVOIR

OIL FILTER







PUMP CONTROL VALVE

HEUI ECM


LUBE OIL PUMP




FUEL TANK

45 System Operation On a HEUI equipped engine, the lubrication pump has two functions: • Low pressure oil supply

1. Provides lubrication to the engine 2. Provides low pressure charge oil to the HEUI hydraulic pump The engine lubrication pump has been enlarged to provide the required increase in flow.

• Cold start reservoir

• Pressure sensor • Temperature sensor


The hydraulic pump has a Cold Start Oil Reservoir. This reservoir prevents the hydraulic pump from cavitating during initial engine cranking until the lubrication pump can supply adequate charge pressure. An oil pressure sensor is located in the Cold Start Oil Reservoir, which is the inlet to the hydraulic oil pump. The sensor monitors lubrication oil pressure. An oil temperature sensor is also installed in the reservoir. This sensor will be referred to as the "hydraulic temperature sensor" as it is used for this purpose. 1175 de 1842

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HIGH PRESSURE HYDRAULICS HEUI HYDRAULIC TEMPERATURE SENSOR COLD START OIL RESERVOIR

OIL FILTER







PUMP CONTROL VALVE

HEUI ECM

OIL COOLER FUEL TRANSFER PUMP LUBE OIL PUMP




FUEL TANK

46

• High pressure actuates hydraulics

During normal operation conditions, oil is pressurized between 5000 and 21500 kPa (725 and 3100 psi) by the high pressure hydraulic pump to actuate the injectors. The level of hydraulic pressure is controlled by the ECM, which signals the pump control valve to upstroke the hydraulic pump. When the engine is running, high pressure oil is available to all injectors at all times. Oil from the high pressure pump enters the two oil supply passages. Reverse flow check valves are used to prevent pressure surges between the oil passages on opposite banks. The oil supply passages are connected hydraulically to the injectors by jumper tubes. Oil used by the injectors is released below the valve covers and drains back to the sump through the pushrod compartments.


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TO LUBE SYSTEM

3408E/3412E HEUI FUEL SYSTEM LOW PRESSURE FUEL SUPPLY HEUI HYDRAULIC TEMPERATURE SENSOR COLD START OIL RESERVOIR

OIL FILTER


OIL PRESSURE SENSOR



COOL DOWN CIRCUIT



PUMP CONTROL VALVE

HEUI ECM


LUBE OIL PUMP

SECONDARY FUEL FILTER (2 MICRON)



FUEL TANK

47 • Low pressure fuel supply

• Injector cooling

Fuel is drawn from the tank through the water separator and the hand priming pump by a gear-type transfer pump. The fuel is then directed through the Electronic Control Module (ECM) housing for cooling purposes. The fuel then flows through the secondary fuel filter. Next, the fuel enters the low pressure supply gallery located in the fluid supply manifolds on top of the cylinder heads. Any excess fuel not injected leaves the manifold. The flow is then combined into one line and passes through the pressure regulating valve, which is set between 310 and 415 kPa (45 and 60 psi). From the pressure regulating valve, the excess flow returns to the tank. The ratio of fuel between combustion and fuel returned to the tank is about 1:3 (i.e. four times the volume required for combustion is supplied to the system for combustion and injector cooling purposes). A fuel temperature sensor is installed in the fuel supply system to compensate for power losses caused by varying fuel temperatures.


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INJECTOR FLUID FLOW

HIGH PRESSURE HYDRAULIC OIL

INJECTOR OIL ADAPTER

INJECTOR CLAMP JUMPER TUBE

ROCKER ARM BASE INJECTOR LUBE OIL PASSAGE HIGH PRESSURE HYDRAULIC PASSAGE

FLUID SUPPLY MANIFOLD CYLINDER HEAD INJECTOR SLEEVE CYLINDER HEAD LOW PRESSURE FUEL SUPPLY

COOLANT CYLINDER BLOCK METAL WASHER

48 Hydraulic Unit Injector Operation • Fuel and oil flow

High pressure hydraulic oil is provided to each injector from the hydraulic supply passages through individual jumper tubes. Fuel is supplied to the injector by the low pressure supply passage located in the fluid manifolds (described on the next slide). Special "Viton" o-rings are used in the hydraulic joints between the injector and the fluid manifold. NOTE: This slide and the following slide depart from the color legend by using orange for high pressure oil to avoid confusion between the two fluids.


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INJECTOR FUEL SUPPLY INJECTOR UPPER SLEEVE O-RING SEAL

UPPER INJECTOR O-RING SEAL

CYLINDER HEAD INJECTOR SLEEVE

FLUID SUPPLY MANIFOLD

LOWER SLEEVE O-RING SEAL

LOW PRESSURE FUEL SUPPLY

CYLINDER HEAD METAL-TO- METAL CONTACT

LOWER INJECTOR O-RING SEAL

49 • Low pressure fuel supply to injector

Low pressure fuel is supplied to the inlet of the injector through a drilled passage located in each Fluid Supply Manifold. The fuel supply to each injector is sealed from the combustion chamber and the area below the valve cover by upper and lower o-ring seals between the injector and the cylinder head injector sleeve. Combustion chamber gases are prevented from entering the fuel supply passage by a metal-to-metal contact between the cylinder head injector sleeve and the injector. The cylinder head injector sleeve is threaded into the cylinder head. A metal washer is used to seal the lower end of the adapter to prevent leakage between the cooling system and the combustion chamber.


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- 58 -

1

3

2

50 • Fluid supply manifold • Supply passages: 1. Hydraulic

The following passages are located in the Fluid Supply Manifold: - Hydraulic supply passage (1) - Lubrication supply passage (2)

2. Lubrication 3. Fuel

- Fuel supply passage (3) The fluid supply manifold is mounted on the cylinder head and carries injector actuation hydraulic oil under pressure through the jumper tubes to the injectors. Low pressure fuel and lubrication oil to the valve mechanism are also directed through the manifold. These passages are shown in the sectional view on the next slide.


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FLUID SUPPLY MANIFOLD

FUEL SEALS

ROCKER ARM BASE

CYLINDER HEAD INJECTOR SLEEVE

LOW PRESSURE FUEL SUPPLY PASSAGE

EXTRACTOR SPLINES

LUBRICATION OIL PASSAGE

HIGH PRESSURE HYDRAULIC PASSAGE

51 This sectional view shows the various passages in the Fluid Supply Manifold. • Supply passages

- High pressure hydraulic supply passages - Low pressure fuel supply passages - Lubrication oil supply passages

• Additional fuel for cooling

• Fuel seals


The fuel enters the front of the manifold and exits the rear. Cooling of the injectors is achieved by circulating a larger volume of fuel past the injectors than is required for combustion. Initially, fuel circulates around the outside of the injector sleeve and is contained between the sleeve and the fluid supply manifold by the upper and lower injector sleeve fuel seals.

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1 2

52 • Jumper tube and oil adaptor

The Jumper Tube (1) and Injector Oil Adaptor (2) direct hydraulic oil from the fluid manifold high pressure passage to the injector. A specific procedure to tighten the six bolts (for the Jumper Tube and Adaptor) must be followed when installing the jumper tube. This procedure follows later in the presentation.

NOTICE Failure to follow the correct tightening procedure can result in low power complaints caused by internal hydraulic leaks. Also, internal strains on the injector caused by an improper tightening procedure can cause changes in internal injector clearances which can decrease performance and injector life.


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INJECTION CURRENT WAVEFORM

CURRENT FLOW

ONE CYCLE



0

1

2

3

5

4

TIME (MILLISECONDS)

53 • Injector current waveform

Injector Operation Characteristics The quantity of fuel delivered is controlled by varying the time the solenoid is energized. This period of time, called "duration," is calculated by the ECM to ensure delivery of the correct amount of fuel. Other inputs affect calculation of on-time, including (but not limited to) hydraulic supply pressure, oil temperature and mapped injector performance characteristics. Two current levels are generated in the wave form:

• Two current levels

1. Pull-in current is higher to create a stronger magnetic field to attract the armature and lift the injector poppet valve off its seat against spring force. 2. Hold-in current is used to hold the armature and poppet off its seat. Lower current reduces heat in the solenoid and increases solenoid life. The injector performance map shows delivery as a function of on-time, pump pressure, and oil temperature, and is stored in the ECM memory.


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WAVEFORM AND RESPONSE CHARACTERISTICS

INJECTION RATE

CURRENT FLOW

POPPET LIFT

CURRENT

DURATION

0

1

2

START OF INJECTION

3

5

4

TIME (MILLISECONDS)

END OF INJECTION

54 • Waveform and injector response

This slide shows that, as the ECM energizes the solenoid, the poppet valve movement follows. Then, the injector rate increases for the start of injection. The end of injection occurs as the rate drops toward zero. Therefore: • Engine fuel timing is a function of the start of injection. • Fuel quantity is a function of: - The duration of injection - Injection actuation (hydraulic) pressure


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• Pull-in current

The ECM sends a higher current to the solenoid to create a strong magnetic field. This strong field is needed to create maximum pull on the armature, which is at its farthest distance from the solenoid.

• Poppet lift - Blue line

The poppet is normally held on its inlet seat by the poppet spring. The higher pull-in current attracts the armature and lifts the poppet off its inlet seat and toward the exhaust seat against the spring force. The ECM reduces the current level to hold-in current and the poppet is held on its exhaust seat.

• Start of injection - Purple line

Injection starts after the exhaust seat closes and oil pressure pushes the intensifier piston and plunger down. The downward movement of the plunger pressurizes the fuel to approximately 31000 kPa (4500 psi) and the check valve lifts, allowing fuel to enter the cylinder. The time at which fuel leaves the tip is called the "start of injection."

• Injection rate - Purple line

The rate at which fuel is injected is controlled by injection hydraulic pressure. Higher hydraulic pressure pushes the piston and plunger faster, causing a higher flow rate through the nozzle tip.

• End of injection

When the ECM ends injection, it terminates the hold-in current which causes the magnetic field in the solenoid to collapse. The poppet spring then moves the poppet back to the inlet seat. As the poppet travels back to the inlet seat, hydraulic oil is shut off, and the downward travel of the piston and plunger reverses, filling the barrel for the next injection sequence. As pressure drops below the plunger and nozzle areas, the valve closing pressure, which is about 21000 kPa (3000 psi), causes this pressure to be retained in the nozzle for the next cycle.

INSTRUCTOR NOTE: If a disassembled or a cutaway injector is available, it is recommended that the preceding sequence be reviewed using the actual components.


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55 Injector Components The 3408E/3412E unit injector has been designed to represent the state of the art in the industry. This section of the presentation will describe all the components and their functions. This slide shows a cutaway injector and the injector sleeve. Note the following major injector component groups: • Major components

- Valve body group with solenoid and poppet valve - Barrel group with intensifier piston and plunger - Nozzle group

• Seals

The injector sleeve has four seal grooves. The two upper grooves have the seals which contain the fuel within the fluid manifold (shown in more detail later). The two lower seals contain the coolant below the cylinder upper deck. A metal washer seals the lower part of the sleeve and prevents coolant from entering the combustion chamber.


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VALVE BODY GROUP

BARREL GROUP

HEUI UNIT INJECTOR 3 MAIN GROUPS

NOZZLE GROUP

56 The injector consists of three basic groups which will be described in detail: • Three main groups

- Valve Body Group - Barrel Group - Nozzle Group

This view and those that follow show the exhaust port on the injector venting the return oil downward. This condition is a modification from the previous design which vented the oil upward. These injectors are interchangeable. However, the newer injector reduces the tendency of the engine to discharge oil mist from the breather.


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3408E/3412E HEUI INJECTOR COMPONENTS VALVE BODY GROUP

BODY

ADAPTER

POPPET

BOLT

SPRING SLEEVE SHIM SEAL

SOLENOID ASSEMBLY

ARMATURE

SPACER

SCREW

SCREW

SEAL INTENSIFIER PISTON

BARREL GROUP

RETAINER RING WASHER

NOZZLE GROUP BALL

DOWEL

PLUNGER

SPRING

SEAL

BARREL

BALL

STOP CHECK PLATE PLATE

DOWEL

STOP

LIFT SPACER DOWEL

TIP

CASE

STOP SPRING SLEEVE CHECK PIN

57 • Injector components

The HEUI injector was designed with a minimum of component parts. The injector contains 35 part numbers. This exploded view shows all the components by assemblies as follows: The Valve Body Group contains the solenoid, armature and the poppet valve. This assembly directs the oil to the hydraulic intensifier piston which moves the fuel plunger. The Barrel Group contains the high pressure fuel plunger. The Nozzle Group contains the case, tip, check valve and nozzle. NOTE: Although the injector components are explained in this presentation, it should be noted that no individual parts of the injector are serviced. This injector is precision assembled by a machine, and replacing individual injector components would result in unacceptable performance problems or injector failures.


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SPACER

SLEEVE

ARMATURE VALVE SOLENOID

VALVE BODY

SHIM BARREL

PISTON

ADAPTER

UNIT INJECTOR COMPONENTS

WASHER UPPER FUEL SEAL

PLUNGER FUEL INLET CHECK VALVE

PIN SLEEVE SPACER LOWER FUEL SEAL CHECK NOZZLE

58 • Injector component parts

This slide shows the component parts in the three basic groups discussed previously. The valve body has three parts (body, adaptor and spacer) which are assembled with great precision. Any damage sustained in the valve body area during installation or removal will cause an injector failure.

NOTICE The correct injector removal procedures and tooling specified in the service manual must always be used. Any leverage applied below the valve body can cause deformation of the poppet valve bore and possible injector failure.


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INJECTOR INSTALLATION ALLEN SCREWS HORIZONTAL BOLTS

INJECTOR CLAMP

JUMPER TUBE INJECTOR OIL ADAPTOR

VERTICAL BOLTS

59 Injector Removal and Installation The correct procedures for injector removal and installation must be followed to avoid strain on the injector and hydraulic leaks in the jumper tube area. The three mating surfaces of the jumper tube, oil adaptor and injector must be aligned before final torque is applied. INSTRUCTOR NOTE : At this time, it is recommended that the injector removal and installation procedures be demonstrated. Emphasis should be placed on the use of the correct puller during removal (rather than a pry bar, which could result in injector damage). Also, disassemble a used injector to identify the various components shown on this slide.


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• Injector assembly and installation

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This portion of the assembly procedure ensures that all mating and sealing faces are flush and in complete contact before tightening the bolts. 1. Clean the faces of the injector and the injector sleeve and install new o-rings. 2. Lubricate the o-rings with oil and insert the injector in the injector sleeve. 3. Visually align the injector with the flat surface parallel to the centerline of the engine. 4. Position the injector clamp on the injector and tighten the bolt to 47 ± 9 N•m (35 ± 7 lb. ft.). 5. Install new seals on the jumper tube and rocker arm base. 6. Place the injector oil adaptor and jumper tube in position. 7. Install the allen screws and hex head bolts finger tight. If the injector oil adaptor was previously installed on the injector, loosen the allen screws.

The objective at this point in the procedure is to bring all the mating faces into complete contact and alignment before starting the final torque procedure. Failure to align the components will put a strain on the injector which will then distort the poppet valve and barrel bores. These components operate with a clearance of 5 microns because of the high injection and hydraulic pressures. Therefore, even a small amount of distortion will cause a seizure. Additionally, some misalignment could cause combustion gases to enter the supply system.


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• Injector installation torque sequence

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After all the mating surfaces are aligned, the torquing procedure can be performed: 1. Tighten the allen screws and hex head bolts finger tight or just sufficiently to bring the mating surfaces together and into alignment. 2. Apply an initial torque to the vertical hex head bolts of 5 ± 3 N•m (4 ± 2 lb. ft.). 3. Apply an initial torque to the horizontal hex head bolts of 5 ± 3 N•m (4 ± 2 lb. ft.). 4. Apply an initial torque to the allen screws of 1 ± 0.2 N•m (10 ± 2 lb. in.). 5. Final torque the vertical hex head bolts to 47 ± 9 N•m (35 ± 7 lb. ft.). 6. Final torque the horizontal hex head bolts to 47 ± 9 N•m (35 ± 7 lb. ft.). 7. Final torque the allen screws to 12 ± 3 N•m (9 ± 2 lb. ft.). 8. Check the system for leaks (crank with injection disabled). Then, check the hydraulic pressure (compare with desired pressure).

A number of possibilities for leaks can exist. Oil under high pressure may leak from the jumper tube joints or from the injector valve body exhaust port. Fuel could leak from the upper seal on the injector. Also, combustion gas can possibly leak from the base of the injector. If air has entered the fuel supply system, multiple injectors on one bank may malfunction. If the above procedure was not followed, air could enter past the lower o-ring seal. If this condition occurs, remove the injector and check for carbon below the lower o-ring seal. Replace the seal and perform the torque sequence. Air in the system may be detected by lightly touching the flexible return line and checking for extreme pulsations or pressure spikes felt through the line. As an alternative, install a sight glass in each return line, run the engine and check for air. Combustion gas leakage will usually affect the injector with the leak followed by the injectors downstream (toward the rear) of the leak. In conclusion, the system is reliable. However, failure to follow these procedures may cause malfunctions. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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VALVE BODY GROUP SOLENOID DE-ENERGIZED

SOLENOID ENERGIZED

POPPET VALVE CLOSED

POPPET VALVE OPEN

POPPET VALVE

SOLENOID

ARMATURE

INLET VALVE SEAT

EXHAUST VALVE SEAT

POPPET SPRING

ARMATURE SCREW

60 Injection Sequence • Solenoid de-energized

When the solenoid is de-energized, the poppet valve is held on its inlet (left) seat by the poppet spring. The poppet valve is connected to the armature by the armature screw. When the poppet is closed, the inlet seat prevents high pressure oil from entering the injector. The exhaust poppet seat is open, connecting the intensifier piston cavity to the atmosphere.

• Solenoid energized

Based on input signals from the various electronic sensors, the ECM calculates the quantity and timing of fuel to be delivered by the injector to the combustion chamber. At the appropriate time, the ECM sends an electrical current to the injector solenoid.

• Oil flows to intensifier piston

The solenoid develops a magnetic force which attracts the armature and shifts the poppet valve. The poppet valve moves against the spring force, opens the inlet seat and closes the exhaust (right) seat. Hydraulic pressure oil from the supply manifold is directed through the jumper tube to the top of the intensifier piston.


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SUPPLY OIL

INTENSIFIER PISTON

BARREL GROUP FUEL PRESSURE INCREASE BARREL

PLUNGER

FUEL INLET CHECK VALVE REVERSE FLOW CHECK VALVE

FUEL FROM TRANSFER PUMP

FUEL TO NOZZLE

61 • Plunger moves down • Pressurizes fuel below plunger

• Pressure intensification


Supply oil flow from the poppet valve causes the intensifier piston and the fuel plunger to move downward. The displacement of the plunger pressurizes the fuel trapped between the plunger face and the nozzle check seat. NOTE: The intensifier piston has almost seven times the area of the fuel plunger. When the hydraulic circuit is supplying a pressure of 21000 kPa (3000 psi), approximately 145000 kPa (21000 psi) will be generated below the fuel plunger.

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NOZZLE GROUP

REVERSE FLOW CHECK VALVE

VIEW OF STOP PLATE & REVERSE FLOW CHECK VALVE

CHECK VALVE FUEL ATOMIZATION

62 • Fuel atomization

When the trapped pressure exceeds the nozzle valve opening pressure (VOP), typically 31000 kPa (4500 psi), the check valve lifts, and fuel flows through the holes in the nozzle into the combustion chamber. At the end of injection, the nozzle check valve closes at approximately 21000 kPa (3000 psi). The reverse flow check valve is used to prevent combustion induced gas flow from entering the nozzle area. The nozzle of the injector is very similar to the EUI unit injector. Six orifices, each with a diameter of 0.252 mm (.010 in.), are arranged at an angle of 140 degrees.


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VALVE BODY GROUP SOLENOID DE-ENERGIZED POPPET VALVE

SOLENOID

ARMATURE

INLET VALVE SEAT EXHAUST VALVE SEAT

63 • End of injection

• Solenoid de-energized

• Poppet valve closes


The end of injection is accomplished by shutting off the current from the ECM to the injector solenoid. The resulting loss of magnetic force on the armature allows the return spring force to shift the poppet valve off the exhaust seat. The poppet returns to the inlet seat in the valve body, blocks the flow from the hydraulic oil supply, and simultaneously fully opens the exhaust valve seat. This action vents the injector internal hydraulic circuit below the valve cover.

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SPACER

SLEEVE VALVE

ARMATURE SOLENOID BODY SHIM BARREL ADAPTER

PISTON

WASHER

UNIT INJECTOR END OF INJECTION

PLUNGER BALL

PIN SLEEVE SPACER

CHECK NOZZLE

64 • End of injection • Intensifier piston moves up

• Nozzle check valve closes


When vented, the intensifier piston and fuel plunger are pushed upward by the plunger return spring force until the intensifier piston contacts the valve body. This upward displacement of the intensifier piston vents spent oil from the injector below the valve cover. Retraction of the fuel plunger decreases the pressure in the fuel chamber below the plunger, which permits the nozzle check valve to close when the pressure in the nozzle drops below the valve closing pressure (VCP) of approximately 21000 kPa (3000 psi).

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BARREL

PISTON

WASHER

BARREL GROUP REFILLING THE BARREL PLUNGER FUEL INLET CHECK VALVE FUEL EDGE FILTER

PIN SLEEVE

SPACER

NOZZLE CHECK VALVE

NOZZLE

65 • Barrel refilling


As the plunger continues to retract, the pressure below the plunger decreases below the fuel supply gallery pressure. The fuel inlet check valve then opens, allowing fuel to pass through the edge filter (next slide) to the supply gallery to refill the injector for the next injection sequence.

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EDGE FILTER FUEL INLET CHECK VALVE REVERSE FLOW CHECK VALVE FUEL INLET

FUEL INLET

EDGE FILTER

66 • Fuel edge filter


Note the location of the fuel edge filter. The edge filter is formed by two flat parallel surfaces that are approximately 130 microns apart. These surfaces trap and break down particles which might be big enough to plug the nozzle orifices.

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PRIME INJECTION RATE SHAPING

PRIME = PRE-INJECTION METERING

INJECTION RATE

DURATION START OF INJECTION

0

1

2

3

4

5

TIME (MILLISECONDS)

67 • Injection rate shaping

• Low emission levels

• PRIME


Another feature used in the injector for 3408E/3412E applications is an injection rate shaping device. Rate shaping refers to tailoring the way fuel is delivered to the engine to obtain a desirable result. In the 3408E/3412E application, rate shaping reduces the quantity of fuel delivered to the combustion chamber during the ignition delay period (i.e. the time between the start of injection and start of combustion) to levels which produce low engine combustion noise and low emissions. The device used to create rate shaping is known as PRIME, an abbreviation for PRe-Injection MEtering. This device is basically a controlled spill port which serves to limit the amount of fuel delivered to the combustion chamber during the initial 25% displacement of the fuel plunger. This metering action produces the desired reduction of fuel delivery during the ignition delay period.

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BARREL GROUP PRIME RATE SHAPING OIL FLOW

BARREL

PLUNGER

PRIME RATE SHAPING PASSAGE

SPILL PORT

CROSS SECTION OF PLUNGER FUEL TO NOZZLE GROUP

START OF INJECTION

PRESSURE DROP

FINAL PRESSURE INCREASE

68 • Injection rate shaping

1. Start of injection

2. Pressure drop

3. Final increase

• Benefits


This slide shows the three stages in PRIME rate shaping. 1. Injection pressure starts to increase and causes the initial movement of the plunger. 2. When the prime rate shaping passage on the plunger is passing the spill port in the barrel, pressure decreases below VCP as pressurized fuel leaks through the passage in the plunger into the spill port. At this time, nozzle flow momentarily decreases. 3. As the plunger continues downward, the PRIME rate passage passes the spill port and pressure will again increase, causing injection to resume. This feature reduces emissions, smoke and noise. It also provides a smoother combustion cycle and reduces wear on the cylinder components.

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INTENSIFIER PISTON INTENSIFIER PISTON SEAL

BARREL GROUP VENTING INTERNAL LEAKS

BARREL

VENTING CHECK VALVE

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• Internal leakage

During the normal injection cycle, the pressure of the oil supplied to the top of the intensifier piston can increase to 22800 kPa (3300 psi). A seal is installed to minimize leakage past the piston. Some oil which is necessary for lubrication of the intensifier piston may pass the seal and settle momentarily below the piston. Also, a small amount of fuel may leak past the plunger and barrel. This fuel will settle momentarily in the cavity below the intensifier piston.

• Fluids are vented to pump inlet


If the fluids which accumulate below the piston are not vented, a hydraulic lock could occur. As the piston moves down, the fuel is ejected past the barrel ball check valve to the low pressure inlet. The check valve then closes during the plunger and piston upstroke.

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INJECTOR CHECK VALVES FUEL INLET CHECK VALVE

BARREL GROUP

NOZZLE GROUP VENTING CHECK VALVE


NOZZLE CHECK VALVE

FUEL ATOMIZATION

70 • Injector check valves:

Four check valves are installed in the injector. Three check valves are installed in the Barrel Group and one is installed in the Nozzle Group.

- Fuel inlet

The Fuel Inlet Check Valve allows fuel to fill the barrel below the plunger, but closes as the plunger moves down and pressure increases.

- Barrel

The Venting Check Valve vents fluids from below the intensifier piston.

- Reverse flow

The Reverse Flow Check Valve prevents combustion gasses from flowing back through the injector from the nozzle.

- Nozzle


The Nozzle Check Valve controls valve opening pressure by preventing the flow of fuel through the nozzle holes until sufficient pressure is available to lift the valve from its seat.

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INJECTION PRESSURE

HYDRAULIC INJECTION PRESSURE CONTROL

HEUI

MECHANICALLY ACTUATED FUEL SYSTEM

IDLE

PEAK TORQUE

RATED

ENGINE SPEED

71 HYDRAULIC SYSTEM • Hydraulic pressure control

The desired hydraulic actuation pressure for fuel injection can be controlled independent of engine speed. Many combinations of on-time and hydraulic operating pressure exist which can result in a specific quantity of fuel per injector stroke being delivered to the combustion chamber. This characteristic is useful when tuning the engine to optimize performance, response, emissions, and other parameters. This feature makes the HEUI system superior; injection pressure can reach its maximum value regardless of engine speed. Maximum injection pressure is normally required at full torque speed. This characteristic contrasts with pump and line systems where pressure is proportional to engine speed.


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72 Hydraulic Supply Pump Group • Variable displacement piston pump

The 3408E/3412E Hydraulic Supply Pump Group is a variable displacement, axial piston pump similar to those used in many machine hydraulic systems. The pump features a nine piston rotating group and variable displacement control. The pump is driven by the engine timing gears at 1.167 times engine speed and produces 59 L/min. (15.5 gpm) at rated engine speed.

• Cold start oil reservoir

Low pressure oil from the engine lubricating pump is supplied to the inlet of the pump Cold Start Oil Reservoir. The purpose of the reservoir is to keep the system primed during cool down. During cold starting conditions, this volume of oil helps to shorten start times. The lubrication system oil pressure and hydraulic temperature sensors are located in the reservoir.

• Serviceable parts

The Hydraulic Supply Pump Group contains the following serviceable parts: - Transfer Pump - Reverse Flow Check Valves - Pump Control Valve - Compensator Valve Block


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3 1

2

73 • Hydraulic supply pump mounting adapter 1. Pump drive splines 2. Alignment bolt hole 3. Atmospheric pressure sensor location


The Hydraulic Supply Pump group is mounted on the adapter shown on the slide. The pump drive shaft engages in the drive splines (1). A large bolt is installed in the hole (2) in the adaptor base to provide good alignment between the adaptor and the engine block. Note the location of the Atmospheric Pressure Sensor (3) in the housing. The Atmospheric Pressure sensor is vented to the atmosphere below the housing. The housing contains a foam plug to prevent the entry of dirt into the sensor.

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PRIMING PORT

COMPENSATOR VALVE

HEUI PUMP

VALVE BASE

ORIFICE DRAIN PASSAGE

TRANSFER PUMP

RESERVOIR

SWASHPLATE

74 • Pump priming

Priming the pump after replacement is extremely important to prevent slipper pad overheating. Pump failure or damage will occur due to lack of lubrication if the case is not filled during replacement.

• Priming port

The priming port is located adjacent to the inlet tube (not shown) and is the rearmost of the two plugs. The front plug is the case drain passage and is vented over the pump drive gears. Therefore, the front plug cannot be used for priming.

• Case drain orifice

A .50 mm (.020 in.) orifice is located between the fill port line and the case drain line. This orifice allows a continuous flow from the case to the drain circuit for lubrication, cooling and venting of air from the reservoir. The procedure to prime the Hydraulic Supply Pump case is:

• Priming procedure


1. Remove the plug from the priming port. 2. Fill the compartment with oil and replace the plug. 3. Fill the reservoir with oil (if the machine is not equipped with pre-lube). 1207 de 1842

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75 • Fuel transfer pump (arrow)

The fuel transfer pump (arrow) is driven by a coupling that connects the end of the high pressure supply pump drive shaft to the transfer pump input shaft. This gear pump has an integral relief valve set to open at 620 to 760 kPa (90 to 110 psi). This valve does not normally operate because the pressure regulating valve (next slide) is controlling the pressure. Fuel is drawn from the tank to the combined primary fuel filter/water separator. The fuel then passes through the ECM and the secondary fuel filter to the fluid manifold and the injectors.


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76 • Pressure regulating valve

Fuel system pressure is controlled by the Pressure Regulating Valve. This valve regulates pressure between 310 to 415 kPa (45 to 60 psi). The valve is located downstream of the fluid manifold fuel passages and the injectors. Fuel which passes through the valve is returned to the fuel tank. The fuel lines from both fuel passages in the manifolds are joined at the regulating valve.

• Fuel pressure test plug (arrow)


Fuel pressure can be checked by removing the plug (arrow) and connecting a gauge.

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COOL DOWN BYPASS CIRCUIT TO LUBE SYSTEM


OIL FILTER







PUMP CONTROL VALVE

HEUI ECM

OIL COOLER FUEL TRANSFER PUMP LUBE OIL PUMP




FUEL TANK

77 • Cold start oil reservoir

The Cold Start Oil Reservoir is located above the Hydraulic Supply Pump Group. The Hydraulic (Oil) Temperature and Lube Oil Pressure Sensors are located at the top of the reservoir. When the engine is shut down and oil in the supply manifolds cools and contracts, oil from the reservoir flows through the cool down circuit to the manifolds. This design prevents the formation of air bubbles in the hydraulic supply manifolds during cooling to provide fast starting and smooth running. A 0.50 mm (.020 in.) drilled passage in the reservoir allows the air to be vented through the case drain after start-up.

• Reverse flow check valves


The Reverse Flow Check Valves prevent hydraulic surges between the oil supply passages and are used to maintain stable pressures. The valves are shown on the next slide.

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78 This view shows the rear of the hydraulic supply pump with the aftercooler removed from the engine. • Reverse flow check valves (arrows)


The Reverse Flow Check Valves (arrows) are located at the rear of the pump group to the right of the transfer pump. The high pressure lines to the manifolds are connected to the check valves.

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SEAT (END VIEW)

FROM PUMP

TO INJECTORS

FITTING

VALVE BLOCK

SPRING

CHECK

SEAT

79 • Reverse flow check valve

The hydraulic supply pump group has two outlet ports, each connected by steel tubes to a hydraulic supply manifold. An integral reverse flow check valve is located in each outlet port.

• Check valves block pressure surges from injectors

This view shows that pressure surges travelling back from the injectors toward the pump will cause the check valve to close and block any interference between the banks. In normal operation, the valve will oscillate at high frequency as it blocks the pressure surges. The valve check fits loosely on the shaft to allow oil flow from the reservoir during the cooling process. If the check valves were not in the system, pressure surges between the banks would cause erratic operation of the injectors by adversely affecting timing. The pressure surge causes the poppet valves to open prematurely. This condition would start fuel injection earlier than normal, thereby advancing the timing.


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1

4 2 6

5

3

80 • Pump components:

This cutaway view of the Hydraulic Supply Pump Group shows the following components:

1. Cold start reservoir

Cold Start Oil Reservoir (1)

2. Swashplate

Swashplate (2)

3. Swashplate pivot

Swashplate Pivot (3)

4. Displacement control piston

Displacement Control Piston (4)

5. Pump piston

Pump Pistons (5, one of seven shown)

6. Check valves

Check Valves (6)


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1

2 3 4 5

11 6

7

9 8 10

81 • Valve components: 1. Compensator valve assembly 2. Pressure limiter spool 3. Load sensing spool

This cutaway view shows the compensator valve assembly and the pump control valve. Note the following components which will be referred to in the presentation: Compensator Valve Assembly (1) Pressure Limiter Spool (2) Load Sensing Spool (3)

4. Check valve

Check Valve (4)

5. Valve base

Valve base (5)

• Oil passages: 6. Oil supply from pump

Oil Passages: Oil supply from pump (6)

7. Pressure limiter to case drain

Pressure Limiter to Case Drain (7)

8. To displacement control piston

Pump Control Valve to Case Drain (9)

9. Pump control valve to case drain

To Displacement Control Piston (8) Transfer Pump Drive and Mounting (10) Pump Control Valve (11)

• Pump components: 10. Transfer pump drive and mounting 11. Pump control valve


INSTRUCTOR NOTE: The Compensator Valve is an emissions device and should not be adjusted.

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3408E/3412E HEUI FUEL SYSTEM HYDRAULIC SYSTEM OPERATION

TO LUBE SYSTEM


OIL FILTER






FLUID MANIFOLD HYDRAULIC PASSAGE PUMP CONTROL VALVE

HEUI

ECM


LUBE OIL PUMP



PRIMARY FUEL FILTER OIL SUMP

FUEL TANK

82 System Operation • Hydraulic supply pump circuit

As stated earlier, the Hydraulic Supply Pump Group combines the functions of the high pressure oil pump, the fuel transfer pump, and the pump control valve into a single unit. The function of the Hydraulic Supply Pump Group is to provide the required oil flow at the desired pressure to operate the injectors, provide the supply of low pressure fuel required for refilling the injectors after each injection, and for ECM cooling. As the oil is supplied by the pump rotating group, the pressure is raised from the reservoir level of approximately 415 kPa (60 psi) to the pressure required for injector operation. Depending on the engine rating, the operating conditions, and the engine mapping characteristics, this pressure is controlled between 5000 and 22800 kPa (725 and 3300 psi).


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HEUI HYDRAULIC CONTROL SYSTEM START-UP TO LUBE SYSTEM

COLD START RESERVIOR

DISPLACEMENT CONTROL PISTON

TO LEFT OIL MANIFOLD

CHECK VALVE SUPPLY PUMP

PRESSURE LIMITER SPOOL

LOAD SENSING SPOOL

SOLENOID (ENERGIZED)

OIL SUMP

TO RIGHT OIL MANIFOLD

PUMP CONTROL VALVE PUMP CASE DRAIN

83 • Conditions during START-UP

The displacement of the pump is controlled to maintain the desired operating pressure at the flow rate required by the injectors. The displacement is regulated by an electro-hydraulic control.

• Displacement varied by changing swashplate angle

Displacement of the pump is varied by pivoting the swashplate from 0 degrees to a maximum angle of 15.5 degrees. When the engine is not running, the swashplate is at the maximum angle. During operation, the displacement control piston adjusts the swashplate position to meet the system flow demand.

• Swashplate at full displacement during start-up

During initial cranking, the swashplate is at full displacement until the supply pressure increases to 6200 kPa (900 psi). The spring at the end of the load sensing spool regulates this pressure. Then, the specification programmed into the ECM for normal cranking will override this pressure. Until this point, the control valve solenoid is fully energized for the pressure increase.

• Pump control valve solenoid energized


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COMPENSATOR ASSEMBLY START-UP PRESSURE LIMITER SPOOL ORIFICE PUMP CONTROL VALVE

LOAD SENSING SPOOL

CHECK VALVE

FROM DISPLACEMENT CONTROL PISTON

DRAIN ORIFICE TO CASE DRAIN TO CASE DRAIN REVERSE FLOW CHECK VALVES

84 • Compensator valve conditions during START-UP

During START-UP, pressure from the pump enters the compensator assembly. The Pump Control Valve is energized for quick pressure build-up.

• Displacement control piston vented to case drain

Pressure is felt at both ends of the Load Sensing Spool. The spool is shifted to the right and oil from the Displacement Control Piston is vented to case drain. The swashplate is at maximum angle. The drain orifice below the Pump Control Valve provides a small amount of restriction to improve valve stability.


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HEUI HYDRAULIC CONTROL SYSTEM DESTROKE TO LUBE SYSTEM





CHECK VALVE SUPPLY PUMP LOAD SENSING SPOOL

SOLENOID (DE-ENERGIZED)

OIL SUMP


PUMP CONTROL VALVE PUMP CASE DRAIN

85 • Conditions during DESTROKE • Pump control valve solenoid de-energized • Pump control valve changes pump displacement


After the engine starts and pressure increases, the ECM will signal the control valve to match the actual with the desired pressure by momentarily de-energizing and then regulating the current flow to the pump control valve solenoid. The decrease in current applied to the pump control valve solenoid lowers the pressure required to initiate flow through the pump control valve. This lower cracking pressure on the pump control valve creates a force imbalance on the load sensing spool, causing the spool to move toward the spring end of the compensator. This spool motion connects the displacement control piston to pump output flow, allowing the swashplate to decrease the displacement of the pump. The decreased displacement lowers the pump output to the pressure level required by the ECM.

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COMPENSATOR ASSEMBLY DESTROKE PRESSURE LIMITER SPOOL

ORIFICE

PUMP CONTROL VALVE

LOAD SENSING SPOOL CHECK VALVE

TO DISPLACEMENT CONTROL PISTON

DRAIN ORIFICE TO CASE DRAIN

86 • Compensator valve conditions during DESTROKE

During DESTROKE, the ECM momentarily de-energizes the Pump Control Valve causing a pressure drop in the spring chamber of the Load Sensing Spool.

• Displacement control piston pressurized

Unbalanced pressures force the spool to the left, allowing the oil to enter the Displacement Control Piston and move the swashplate toward minimum angle.


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- 98 -

HEUI HYDRAULIC CONTROL SYSTEM UPSTROKE TO LUBE SYSTEM




CHECK VALVE SUPPLY PUMP



LOAD SENSING SPOOL


OIL SUMP PUMP CONTROL VALVE PUMP CASE DRAIN

87 • Conditions during UPSTROKE

As the load on the engine increases and higher pressure is required, the ECM will signal the control valve to increase pressure by increasing the current flow to the pump control valve solenoid.

• Pump control valve energized

The increase in current applied to the pump control valve solenoid raises the pressure setting of the pump control valve. This higher pressure at the pump control valve creates a force imbalance on the load sensing spool, causing the spool to move toward the supply signal line end of the compensator. This spool motion vents the displacement control piston to case drain, allowing the spring to move the swashplate to increase the displacement of the pump. The increased displacement raises the pump output to the desired pressure level required by the ECM.


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- 99 -

COMPENSATOR ASSEMBLY UPSTROKE


ORIFICE PUMP CONTROL VALVE

LOAD SENSING SPOOL

CHECK VALVE

FROM DISPLACEMENT CONTROL PISTON

DRAIN ORIFICE

TO CASE DRAIN

88 • Compensator valve positions during UPSTROKE

• Displacement control piston is drained


As the load is applied to the engine, the ECM increases current to the Pump Control Valve. Pressure is felt at both ends of the Load Sensing Spool. The spool moves to the right (due to spring force) and oil from the Displacement Control Piston is vented to case drain, which allows the swashplate to momentarily go to maximum angle and build pressure quickly.

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- 100 -

HEUI HYDRAULIC CONTROL SYSTEM PRESSURE LIMITER OPERATION TO LUBE SYSTEM






SUPPLY PUMP SOLENOID (DE-ENERGIZED)

LOAD SENSING SPOOL

PLUGGED ORIFICE

OIL SUMP PUMP CONTROL VALVE PUMP CASE DRAIN

89 • Pressure limiter operation

If the load sensing spool or pump control valve sticks or otherwise malfunctions to create higher than desired operating pressures, the maximum pressure limiter spool is utilized. In this schematic, a plugged orifice is simulated. (This example represents an actual condition which was caused by debris being introduced during a field replacement of the compensator valve.) The Pressure Limiter Spool directs pump outlet flow to the displacement control piston and reduces the stroke of the pump if the system pressure exceeds 25600 kPa (3700 psi).

• Check engine lamp indicates the fault

During these conditions, the pump will develop 24800 to 25600 kPa (3600 to 3700 psi) maximum pressure, regardless of the desired hydraulic pressure. The Check Engine Lamp will be ON, indicating a fault.

• Pump control valve test

A Pump Control Valve Test will verify the control valve operation. This test enables the technician to manually ramp the pressure up and down using the ET service tool. This procedure will also be useful when evaluating the condition of the hydraulic system.


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- 101 -

COMPENSATOR ASSEMBLY PRESSURE LIMITER OPERATION PRESSURE LIMITER SPOOL PUMP CONTROL VALVE

ORIFICE

RESTRICTION LOAD SENSING SPOOL

CHECK VALVE

TO DISPLACEMENT CONTROL PISTON DRAIN ORIFICE TO CASE DRAIN

90 • Pressure limiter operation • Pressure limiter directs pressure to control piston


If the supply pressure exceeds 25600 kPa (3700 psi), the force acts on the Pressure Limiter Spool and shifts it to the left. This movement compresses the spring and allows oil to unseat the check valve and pressurize the displacement control piston. The swashplate moves to minimum angle to decrease flow and limit system pressure.

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- 102 -

PUMP CONTROL VALVE NO CURRENT FLOW COIL ASSEMBLY

STOP

POPPET VALVE

ADAPTER SEAL

SEAT CAGE

FROM LOAD SENSING SPOOL VALVE

STATOR EDGE FILTER

SPRING RETAINER

ARMATURE

SOLENOID

PIN

SHELL

RING

TO CASE DRAIN

VALVE BLOCK

91 • Pump control valve

The pump control valve is mounted on the compensator control assembly which contains the load sensing spool and the pressure limiter. In this slide, the pump control valve is open, allowing pressure to vent to case drain.

• Flow controlled by compensator and pump control valve

Flow to and from the displacement control piston is determined by the compensator control assembly and the pump control valve. The compensator control assembly senses pump output pressure through a pilot pressure signal line. The pump control valve varies the pressure to the displacement control piston by varying the pressure on one end of the load sensing spool valve. The load sensing spool directs oil to and from the displacement control piston. The spool has a hole through its center, which allows pilot pressure to reach both ends of the spool. The spring force on the load sensing spool is adjusted at the factory. The pump will develop 5000 kPa (725 psi) with the pump control solenoid valve disconnected while cranking the engine with the injectors disabled.


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- 103 -

PUMP CONTROL VALVE HIGH CURRENT FLOW COIL ASSEMBLY

STOP

POPPET VALVE

ADAPTER SEAL

FROM LOAD SENSING SPOOL SEAT CAGE VALVE EDGE FILTER

STATOR

ARMATURE

SOLENOID

PIN

SHELL

RING

VALVE BLOCK

TO CASE DRAIN

SPRING RETAINER

92 • Pump control valve • High current flow equals high pressure

The pressure level in the hydraulic operating supply is monitored by a hydraulic pressure sensor. When the hydraulic pressure is less than desired (as determined by the ECM), the current level applied to the pump control valve solenoid is increased. The increase in current to the solenoid raises the pressure required to initiate flow through the pump control valve. This higher cracking pressure for the pump control valve creates a force imbalance on the load sensing spool, causing the load sensing spool to move toward the supply signal line end of the spool. This spool motion vents the displacement control piston to pump case drain, allowing the swashplate to increase displacement of the pump. The increased displacement raises the hydraulic output to the rate required by the ECM for the injectors.


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- 104 -

INSTRUCTOR NOTE: To reinforce this presentation, the following tasks may be demonstrated on an engine: Hydraulic pump priming Remove and install a pump control valve and the compensator valve assembly. Check the following using the status screen: - Desired hydraulic pressure - System hydraulic oil pressure - System hydraulic oil temperature - Percentage current to pump control valve Using the ET Injection Actuation Pressure Test, check the pump and pump control valve operation, and check for correct pressures throughout the range. Physically check for leaks externally and internally below the valve covers (injectors must be disabled during cranking with the valve covers removed).


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- 105 -

HEUI SYSTEM POWER SUPPLIES • ECM: 24 VOLTS • SPEED/TIMING SENSORS: 12.5 VOLTS • INJECTORS: 105 VOLTS • ANALOG SENSORS: 5 VOLTS • DIGITAL SENSORS: 8 VOLTS • PUMP CONTROL VALVE: 0 to 24 VOLTS

93 SYSTEM POWER SUPPLIES • Six system power supplies

The HEUI system has six power supplies with various voltages as shown. EXTERNAL POWER SUPPLY ECM power supply

24 Volts

INTERNAL POWER SUPPLIES Speed/Timing Sensor power supply

12.5 Volts

Injector power supply

105 Volts

Analog Sensor power supply

5 Volts

Digital Sensor power supply

8 Volts

Pump Control Valve power supply

0 to 24 Volts

The power supplies are described in detail in the following section.


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- 106 -

3408E/3412E HEUI SYSTEM ECM POWER SUPPLY COMPONENTS

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

MACHINE HARNESS

DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

15 AMP BREAKER

MAIN KEY POWER RELAY SWITCH

24 V




THROTTLE SENSOR

ACCELERATOR PEDAL




FAN CONTROL VALVE TURBO OUTLET PRESS. SENSOR FAN SPEED SENSOR FAN



OIL PRESSURE SENSOR



FUEL TEMPERATURE SENSOR INSTRUMENT PANEL

COOLANT FLOW SWITCH

94 ECM Power Supply • 24-Volt power supply

• Power supply components

The power supply to the ECM and the system is drawn from the 24-Volt machine battery. The principle components in this circuit are: - Battery - Key Start Switch - Main Power Relay - 15 Amp Breaker - Ground Bolt - ECM Connector (P1/JI) - Machine Interface Connector (J3/P3) If the supply voltage exceeds 32.5 Volts or is less than 9.0 Volts, a diagnostic code is logged. (See the Troubleshooting Guide for complete details on voltage event logging.) NOTE: The ground bolt is the only power supply component mounted on the engine.


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- 107 -

ECM POWER SUPPLY CIRCUIT

DISCONNECT SWITCH


BATTERY P1 J1

(-) 24 VOLTS DC (+)

15 A CIRCUIT BREAKER 113-OR

1 2 26

229-BK-14 229-BK-14 150-RD-14 150-RD-14 113-OR

05 11 04 06 23

ECM (3408E/3412E) (-) BATTERY (-) BATTERY (+) BATTERY (+) BATTERY KEY SWITCH ON

P3 J3

10 AMP 112-PU 308-YL 117-RD

200-BK

105-RD

R C OFF S ON B ST KEY SWITCH

95 • ECM power supply circuit

This schematic shows the principle components for a typical power supply circuit. Battery voltage is normally connected to the ECM. However, an input from the key start switch turns the ECM on. The machine wiring harness can be bypassed for troubleshooting purposes. These steps are described in the Troubleshooting Procedure. The supply Voltage may be checked using the ET Status Screen display. NOTE: The power supply cables are paired to reduce resistance.


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- 108 -

SPEED/TIMING SENSOR POWER SUPPLY 12.5 ± 1 VOLTS SECONDARY SPEED/TIMING SENSOR (LH)

P44 J44 OR BK WH

A B C P2 J2

PRIMARY SPEED/TIMING SENSOR (RH)

ECM (3408E/3412E) P20 J20 OR BK WH

732-PK 996-GN 998-BR 999-WH F723-PK F724-PU

A B C

39 32 29 38 18 12


P1 J1

96 Speed/Timing Sensor Power Supply • 12.5-Volt power supply

The Speed/Timing Sensors have a dedicated power supply. The ECM supplies 12.5 ± 1 Volts to the Primary and Secondary Speed/Timing Sensors. Connectors A and B send the common power supply to the sensors. The C wires transmit separate signals to the ECM. This power supply is not battery voltage, but is generated and regulated within 1.0 volt by the ECM. A power supply failure at the ECM will cause both sensors to fail and the engine will shut down since the sensors share the common power supply.

NOTICE Connecting another system or accessory to the Speed/Timing Sensor power supply can cause engine failure. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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INJECTOR WIRING SCHEMATIC J52/P52 SOLENOID 1 SOLENOID 3

1 2 3 4

P2 J2

ECM (3408/3412E)

A701-GY F726-YL A703-BR F726-YL

16 05 32


A702-PU F727-BU A704-GN F727-BU

40 11 34


A705-BU F728-BR A707-PU F728-BR

32 17 38


A706-GY F729-GN A708-BR F729-GN

28 21 22


A709-OR F730-GY A711-PU F730-GY

37 27 31


A710-GY F731-OR A712-BR F731-OR

18 33 12


J56/P56 SOLENOID 2 SOLENOID 4

1 2 3 4 J53/P53

SOLENOID 5 SOLENOID 7

1 2 3 4 J57/P57


1 2 3 4 J54/P54


1 2 3 4 J58/P58


1 2 3 4

97 Injector Power Supplies • 105-Volt power supply

The injectors are supplied with power from the ECM at 105 Volts. For this reason, precautions must be observed when performing maintenance around the valve covers. On the 3412E, two separate power supplies are used for the injectors. If a failure occurs, only one bank of injectors could have failed. (On the 3408E, only one of the power supplies is used.) If an open or a short occurs in the injector circuit, the ECM will disable that injector. The ECM will periodically try to actuate that injector to determine if the fault is still present and will disconnect or reconnect the injector as appropriate.


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- 110 -

J21 P21



A B C



P22 J22 A B C



P1 J1 36 30

ECM (3408E/3412E HEUI) +V ANALOG SUPPLY ANALOG RETURN

P23 J23 A B C

ANALOG SENSOR POWER SUPPLY

P25 J25 +V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

A B C



P27 J27 A B C



P45 J45 A B C



HYDRAULIC OIL TEMPERATURE SENSOR


TURBO INLET PRESSURE SENSOR

5 ± 0.2 VOLTS

P43 J43 A B C P51 J51 A B C

98 Analog Sensor Power Supply • Provides power to all analog sensors

The Analog Sensor Power Supply provides power to all the analog sensors (pressure and temperature sensors).

• 5-Volt power supply

The ECM supplies 5.0 ± 0.2 Volts DC (Analog Supply) through the J1/P1 connector to each sensor. A power supply failure will cause all analog sensors to appear to fail. The power supply is protected against short circuits, which means that a short in a sensor or a wiring harness will not cause damage to the ECM.


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THROTTLE POSITION SENSOR +V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL


- 111 -

J35 P35

P1 J1 29 35

A B C

ECM (3408E/3412E HEUI) + V DIGITAL SUPPLY - V DIGITAL RETURN

DIGITAL SENSOR POWER SUPPLY 8 ± 0.5 VOLTS

P84 J84 A B C

99 Digital Sensor Power Supply • 8-Volt power supply

The ECM supplies power at 8 ± 0.5 Volts through the J1/P1 connector to the following circuits: - Throttle Position Sensor - Fan Speed Sensor (if installed) - Exhaust Temperature Sensor (may be installed on high performance industrial engines) The power supply is protected against short circuits, which means that a short in a sensor will not cause damage to the ECM.


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PUMP CONTROL VALVE POWER SUPPLY 0 to 24 VOLTS PWM 0 to 800 mAmps PUMP CONTROL VALVE SUPPLY RETURN

J46 P46

P2 J2 29 35

A B

ECM (3408E/3412E HEUI) + SUPPLY - RETURN

100 Pump Control Valve Power Supply The ECM supplies a PWM signal of 0 to 24 Volts (PWM) and 0 to 800 mA through the J2/P2 connector to the Pump Control Valve. • 0 to 24 Volts digital power supply

The control valve and power supply can be tested on the engine using ET and the Hydraulic Injection Actuation Pressure Test. Using the test, the pressure can be adjusted manually with the ET service tool from minimum to maximum. Therefore, this function can be used to verify the operation of the control valve, the power supply from the ECM and the hydraulic system.

• Injection actuation pressure test

When using the test, the pressure (expressed as a percentage of maximum) can be raised in increments of 1% up to 100%. The maximum value can only be reached when there is a leak in the system and the pump is at maximum displacement to make up for the pressure loss. Otherwise, the pressure may only reach a maximum of 49%. The minimum pressure is a function of the spring setting of the Compensator Valve. (This valve is an emission control and should not be adjusted.)


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- 113 -

The service tool status screen can be used to show the percentage of the current being used. This measurement can be used in conjunction with the desired and actual hydraulic pressures to check the complete system operation. The Pump Control Valve uses a digital power supply because a PWM current is more easily regulated. Also, modulating the current at 500 Hz produces a vibrating effect on the poppet valve to prevent the valve from sticking. The poppet valve is kept in motion much like the rack in a hydra-mechanical governor. • Indicated voltages

NOTE: If the control valve voltage is read with an oscilloscope, it may show a peak of 24 Volts, while a Voltmeter may show up to 8 Volts rms. INSTRUCTOR NOTE: The following exercises will reinforce the material introduced in the preceding slides and will allow questions to be answered. During this exercise, a demonstration on an engine or a Training Aid should be performed showing: Open circuit in the ECM power supply Status screen supply voltage reading Opens and shorts in the Speed/Timing sensor power supply Opens and shorts in the analog and digital power supplies Status screen pressure and temperature readings with a fault in the sensor power supply Hydraulic Injection Actuation Pressure Test showing the percentage of current to the control valve


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- 114 -


101 ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS This section of the presentation covers the electronic sensors and related circuits in the 3408E and 3412E HEUI fuel system.


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- 115 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS

MAIN 15 AMP POWER RELAY BREAKER

KEY SWITCH


TDC SERVICE PROBE ACCESS PRIMARY SPEED/TIMING SENSOR SECONDARY SPEED/TIMING SENSOR

102 Speed/Timing Sensors Two Speed/Timing Sensors are installed: a primary and a secondary. The Speed/Timing Sensors serve three basic functions in the system: • Three functions of the speed/timing sensor

- Engine speed detection - Engine timing detection - Cylinder and TDC identification

• Self-adjusting zero gap sensor

The Speed/Timing Sensors, which are mounted on the front housing below the timing gear wheel, are self-adjusting during installation. This type of sensor does not have a typical fixed air gap. The sensor is not in direct contact with the timing wheel but does run with a zero clearance.


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• Speed/timing sensor failure modes

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If a primary sensor failure occurs, the secondary sensor will provide the back-up automatically. A momentary change of engine sound is all that will be noticed as the changeover takes place. If the fault in the primary sensor is corrected, then the ECM will continue to use the secondary sensor until the engine is shut down and restarted. A subsequent speed/timing sensor failure will cause an engine shutdown. The sensor may be functionally checked by cranking the engine and observing the service tool status screen for engine rpm. A failure of either sensor will be indicated by the active fault screen on the service tool. An intermittent failure will be shown in the logged fault screen. Because both sensors share a common power supply, a power supply failure at the ECM will cause both sensors to fail.


The sensor head is extended prior to installation. The action of screwing in the sensor pushes the head back into the body after the head contacts the timing wheel. During installation, it is essential to check that the sensor head is not aligned with the wide slot in the timing wheel. If this condition occurs, the head will be severed when the engine is started, and some disassembly may be necessary to remove the debris. Also, the other sensor may be damaged by the debris.


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- 117 -

ANALOG SENSORS •

Hydraulic pressure

•

Coolant temperature

•

Atmospheric pressure

•

Turbocharger inlet pressure

•

Turbocharger outlet pressure

•

Lubrication oi l pressure

•

Hydraulic temperature

•

Fu e l temperature

103 Analog Sensors and Circuits The following analog sensors and circuits may be used in various applications: - Hydraulic Pressure Sensor - Coolant Temperature Sensor - Atmospheric Pressure Sensor - Turbocharger Inlet Pressure Sensor * - Turbocharger Outlet (Boost) Sensor - Lubrication Oil Pressure Sensor - Hydraulic Oil Temperature Sensor - Fuel Temperature Sensor * Not all applications


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- 118 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS




KEY SWITCH


PRIMARY SPEED/TIMING SENSOR SECONDARY SPEED/TIMING SENSOR

104 • Hydraulic pressure sensor • Senses injector actuation pressure

The Hydraulic Pressure Sensor is located in the right side supply manifold and is used to measure injector actuation hydraulic pressure for the ECM. The ECM uses this pressure measurement to control the displacement of the Hydraulic Supply Pump (through the Pump Control Valve). The sensor has a range from 0 to 4.8 Volts output which corresponds to a pressure range of approximately 4000 to 33000 kPa (600 to 4800 psi). With the engine stopped, the default value when read with the service tool is 1800 kPa (260 psi).

• System defaults

The ECM will not activate the injectors to start the engine if the pressure is reading below 4500 kPa (650 psi). A fault will be generated if the actual hydraulic pressure differs from the desired system pressure by more than 1000 kPa (145 psi) for more than half a second. NOTE: Always use a wrench (not vise grip pliers) for removal and installation of all sensors.


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HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS




KEY SWITCH




105 • Coolant temperature sensor

The Coolant Temperature Sensor supplies the temperature signal for the following functions: - Caterpillar Monitoring System or VIMS instrument display - Caterpillar Monitoring System or VIMS warning lamps and alarm - Demand Control Fan (if so equipped) - ET or ECAP coolant temperature display - High coolant temperature event logged above 107°C (225°F) - Engine Warning Derate when 107°C (225°F) is exceeded or low oil pressure occurs (if so equipped) - Back-up sensor to the hydraulic oil temperature sensor for ether aid operation NOTE: All analog sensors use the common analog power supply of 5.0 ± 0.2 Volts.


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HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS



KEY SWITCH





ATMOSPHERIC PRESS. SENSOR

106 • Atmospheric pressure sensor • Used to calculate gauge pressure

• Two methods used to calibrate sensors

• Four main functions

All pressure sensors (except hydraulic actuation) in the system measure absolute pressure and, therefore, require the atmospheric sensor to calculate gauge pressure. The sensors are used both individually (absolute pressure) in the case of atmospheric pressure, and as a pair to calculate oil and boost pressures (gauge pressures). All the pressure sensor outputs are matched to the Atmospheric Pressure Sensor output during calibration. Calibration can be accomplished using the ET service tool or by turning on the key start switch without starting the engine for five seconds to automatically calibrate the sensors. The Atmospheric Pressure Sensor performs four main functions: 1. Automatic Altitude Compensation (maximum derate 24%) 2. Automatic Filter Compensation (maximum derate 20%) 3. Part of pressure calculation for gauge pressure readings 4. Reference sensor for pressure sensor calibration A foam filter is installed below the sensor to prevent the entry of dirt.


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- 121 -


7,500

98%

8,210

96%

8,920

94%

9,630

92%

10,340

90%

11,050

88%

11,760

86%

12,470

84%

13,180

82%

13,890

80%

14,600

78%

15,310

76%

16,020

74%

16,730

72%

17,440

ALTITUDE IN FEET



77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53


107 • Automatic altitude compensation

Atmospheric pressure measurement by the sensor provides an altitude reference for the purpose of Automatic Altitude Compensation. The graph shown here describes how derating on a typical 3408E/3412E starts at 7500 ft. and continues linearly to a maximum of 17000 ft. Other engines may start as low as 4000 ft. depending on the application.

• System continually adjusts to optimum power setting

The advantage of the HEUI system is that the engine always operates at the correct derating setting at all altitudes. The system continually adjusts to the optimum setting regardless of altitude, so the engine will not exhibit a lack of power or have smoke problems during climbs or descents to different altitudes. NOTE: The HEUI system has an advantage over a mechanical fuel system which is derated in "altitude blocks" (i.e. 7500 ft., 10000 ft., 12500 ft.). HEUI derating is continuous and automatic. Therefore, a machine operating in the lower half of the block is not penalized with low power. Conversely, a machine operating in the upper half of the block will not overfuel with the HEUI system.


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HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS



KEY SWITCH



PRIMARY SPEED/TIMING SENSOR SECONDARY SPEED/TIMING SENSOR TURBO INLET PRESSURE SENSOR



108 • Turbo inlet pressure sensor

The Turbocharger Inlet Pressure Sensor is used with the Atmospheric Pressure Sensor to measure air filter restriction.

• Sensors enable automatic air filter compensation

These two sensors are used to enable the Automatic Air Filter Compensation function (if so equipped.) This sensor is also used as a back-up to the Atmospheric Pressure Sensor for Automatic Altitude Compensation.


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AUTOMATIC AIR FILTER COMPENSATION TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR


CAT

Filter differential pressure calculated with formula: Atmospheric sensor pressure - Turbo sensor pressure = ∆P Fuel limited 2% per 4 inches H20 to max 20%

109 • Automatic filter compensation

Automatic Filter Compensation means that the engine is protected against the effects of plugged filters. Derating is automatic as follows: - Air filter restriction (∆P) exceeds 6.25 kPa (30 in. of water) *

• Derating starts above 30 in. ∆P

- Engine power derating starts at the rate of 2% per 1 kPa of ∆P - Maximum derate is 20% - Event is logged when air filter restriction (∆P) exceeds 6.25 kPa (30 in. of water) * * These specifications are typical examples. The actual values may vary depending on the application. Derating is retained at the maximum ∆P until the key start switch is cycled off and on. NOTE: If only one filter is plugged, the ET service tool and Caterpillar Monitoring System will display the highest ∆P of the two. Derating is also based on the highest ∆P of the two.


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HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS




KEY SWITCH





TURBO OUTLET PRESS. SENSOR


110 • Turbo outlet pressure sensor

The Turbocharger Outlet Pressure Sensor measures absolute pressure downstream of the aftercooler. Boost (gauge) pressure can be read with the service tools. This measurement is a calculation using the Atmospheric Pressure and the Turbocharger Outlet Pressure Sensors. A failure of this sensor can cause the engine to derate as much as 60% when the ECM defaults to a zero boost condition.

• Air/fuel ratio control

The function of the sensor is to enable the Air/Fuel Ratio Control which reduces smoke, emissions and maintains engine response during acceleration. The system utilizes boost pressure, atmospheric pressure and engine speed to control the air/fuel ratio. Engine fuel delivery is limited according to a map of gauge turbo outlet (boost) pressure and engine speed. The Air/Fuel Ratio Control setting is not adjustable in machine applications. INSTRUCTOR NOTE: The pressure calculations and purposes of these calculations for all sensors are tabulated later in the presentation.


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HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS



KEY SWITCH








OIL PRESSURE SENSOR

111 • Oil pressure sensor

Two pressure sensors are used for the measurement of oil (gauge) pressure: - Oil Pressure Sensor - Atmospheric Pressure Sensor PRESSURE CALCULATIONS

• Calculations are used to determine gauge pressure

MEASUREMENT Oil pressure

MEASURED BY

RESULT


These measurements are used to determine oil pressure for the ET service tool, Caterpillar Monitoring System and to alert the operator that an abnormal condition exists. The sensor operating range is 0 to 690 kPa (0 to 100 psi) (A). NOTE: (A)

= absolute pressure

(GP) = gauge pressure Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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- 126 -


MEASUREMENT

MEASURED BY

RESULT


atmospheric sensor



Atmospheric - turbo inlet

= filter ∆ pressure

3.



4. 5.


turbo outlet sensor




These measurements are used to determine: 1. Automatic Altitude Compensation 2. Automatic Air Filter Compensation (and Restriction Indication) 3. ET Boost Measurement 4. Caterpillar Monitoring System Oil Pressure Indication (Lubrication) 5. Altitude

NOTE: ∆ pressure = differential pressure


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- 127 -

49.3

320

46.4

300

43.5

280

40.6

260

37.7

240

34.8

220

31.9

200

29

180

26.1

160

23.2

140

20.3

120

17.4

100

14.5

80

11.6

60 600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

OIL PRESSURE IN PSI

OIL PRESSURE IN kPa

OIL PRESSURE MAP 340

8.7 2000


112 • Oil pressure map

• Determines correct pressure for all rpm

Engine oil pressure varies with engine speed. As long as oil pressure increases above the upper line after the engine has been started and is running at low idle, the ECM reads adequate oil pressure. No faults are indicated and no logged event is generated. If the engine oil pressure decreases below the lower line, the following occurs: - An event is generated and logged in the permanent ECM memory. - A Category 3 Warning (alert indicator, action lamp and alarm) is generated on Caterpillar Monitoring System (if so equipped). - The engine is derated (if so equipped) to alert the operator. The two lines are sufficiently separated to prevent multiple alarms and events or a flickering lamp. This pressure separation is referred to as "hysteresis."


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- 128 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS



KEY SWITCH






TURBO OUTLET (BOOST) PRESS. SENSOR ATMOSPHERIC PRESS. SENSOR

OIL PRESSURE SENSOR

HYDRAULIC TEMP. SENSOR

113 • Hydraulic oil temperature sensor • Enables automatic viscosity compensation

The Hydraulic (engine) Oil Temperature Sensor is used by the ECM to compensate for the effects of oil temperature on fuel injector timing and fuel delivery. This compensation provides consistent engine operation throughout a variety of operating conditions. Cold start protection with Cold Mode Timing is activated when the oil temperature decreases below a preset value of 60°C (140°F).

• Ether aid temperature reference

The ether injection system uses this sensor as its temperature reference. NOTE: Without oil temperature monitoring, viscosity changes due to changes in oil temperature could cause unacceptable variations in engine performance (including exhaust emissions).


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- 129 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS




KEY SWITCH


PRIMARY CAM SPEED/TIMING SENSOR BACKUP CAM SPEED/TIMING SENSOR





OIL PRESSURE SENSOR

HYDRAULIC TEMP SENSOR


114 • Fuel temperature sensor • Enables fuel temperature compensation


The ECM uses fuel temperature measurement to make corrections to the fuel rate to maintain power regardless of fuel temperature (within certain parameters). This feature is called "Fuel Temperature Compensation." The sensor output should be between 0.4 and 4.6 Volts.

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- 130 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS




KEY SWITCH







OIL PRESSURE SENSOR



COOLANT FLOW SWITCH

115 • Coolant flow switch

The Coolant Flow Switch is installed in the oil cooler inlet. The switch connects the coolant flow terminal at the ECM P1/J1 connector to the digital return (ground) at the same connector. This ground is common with all digital sensors. The switch contacts are normally open with no flow. This circuit is used to provide the operator with a warning if a failure in the coolant circuit causing no flow occurs. The function may be checked using the status screen which will show if flow is present. This function should be checked both with the engine running and stopped.


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DIGITAL SENSORS AND CIRCUITS • Throttle Position • Pump Control Valve Signal • Exhaust Temperature

116 Digital Sensors and Circuits The following digital sensors and circuits may be used in the HEUI fuel system: - Throttle Position Sensor - Pump Control Valve Signal - Exhaust Temperature (not installed on machine engines at this time)


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- 132 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS



KEY SWITCH

MACHINE INTERFACE CONNECTOR THROTTLE SENSOR



ACCELERATOR PEDAL






OIL PRESSURE SENSOR



COOLANT FLOW SWITCH

117 • Throttle position sensor

The Throttle Position Sensor provides engine speed control for the operator. At engine start-up, the engine rpm is set to low idle for two seconds to allow an increase of oil pressure before the engine is accelerated.

• 8-Volt digital sensor power supply

The Throttle Position Sensor receives 8 Volts from the Digital Sensor Power Supply at the ECM.

• Throttle functional check

A functional check of the throttle control system can be performed by connecting ET and monitoring the throttle position on the status screen as the throttle is moved slowly in both directions. The status screen will show between 0 and 100% of throttle position. (This reading should not be confused with the duty cycle percentage.) NOTE: This system eliminates all mechanical linkage between the operator's engine speed controls and the governor (ECM).


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- 133 -


118 • Throttle position sensor signal


• Control defaults to low idle

If a signal problem occurs, the control defaults to a desired engine speed of low idle. If the ECM detects an out-of-normal range signal, the ECM ignores the Throttle Position Sensor signal and defaults to low idle. The sensor output is a constant frequency Pulse Width Modulated (PWM) signal to the ECM. For example, the Off-highway Truck sensor produces a duty cycle of 10 to 22% at the low idle position and 44 to 52% at the high idle position. The duty cycle can be read by the ECAP Service Tool and some digital multimeters. The percent of duty cycle is translated into a throttle position of 0 to 100% by the ECM, which can be read on the ET status screen. Other applications differ in PWM values for low and high idle. These values can be seen in the Troubleshooting Guide for the appropriate application.


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- 134 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS


KEY SWITCH

PUMP CONTROL VALVE



MACHINE INTERFACE CONNECTOR THROTTLE SENSOR


ACCELERATOR PEDAL






OIL PRESSURE SENSOR



COOLANT FLOW SWITCH

119 • Pump control valve

The Pump Control Valve is used to control the swashplate angle in the hydraulic pump. By varying the PWM signal from the ECM to the solenoid, the valve controls the volume of hydraulic flow to case drain (as previously explained). PWM signals for the Pump Control Valve are used to maintain precise control of current values. The frequency of the power supply creates constant valve movement which helps the valve to maintain stable pressures. The Pump Control Valve may also be referred to as the "Injection Actuation Pressure Control Valve."


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- 135 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS


KEY SWITCH

PUMP CONTROL VALVE





THROTTLE SENSOR


ACCELERATOR PEDAL THROTTLE BACK-UP, ELEVATED LOW IDLE ENABLE, AND GROUND LEVEL SHUTDOWN (2) SWITCHES TURBO INLET PRESSURE SENSOR




OIL PRESSURE SENSOR



COOLANT FLOW SWITCH

120 Engine Shutdown Systems • Ground level shutdown switch

The Ground Level Shutdown Switch is connected to the ECM through the machine and engine wiring harnesses. The switch signals the ECM to cut electrical power to the injectors, but maintains power to the ECM. This feature also enables the engine to be cranked without starting for maintenance purposes. No other circuits may be connected to this system. The user defined shutdown may be used in conjunction with other circuits. Not all machines will have this feature installed.


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- 136 -

USER DEFINED SHUTDOWN


J3

P2 J2

12

1

ECM (3408E/3412E HEUI) USER SHUTDOWN

121 • User defined shutdown input

The User Defined Shutdown feature (if installed) may be used to connect another device to the system to shut down the engine (such as a customer installed fire suppression system). When the shutdown input is grounded for one second, the engine will stop running. The input must be pulled down below 0.5 Volts before the ECM will recognize the shutdown signal. Operation of the User Defined Shutdown is logged as an event and can be shown on the ET status screen.

• Safety feature

When installed on an Off-highway Truck, this feature is programmed to function only during the following conditions for safety reasons: - Parking brake is ENGAGED - Transmission is in NEUTRAL - Machine ground speed is at zero Not all machines will have this feature installed.


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- 137 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS


KEY SWITCH

PUMP CONTROL VALVE





THROTTLE SENSOR


ACCELERATOR PEDAL THROTTLE BACK-UP, ELEVATED LOW IDLE ENABLE, AND GROUND LEVEL SHUTDOWN (2) SWITCHES TURBO INLET PRESSURE SENSOR


FAN CONTROL VALVE TURBO OUTLET PRESS. SENSOR FAN SPEED SENSOR FAN ATMOSPHERIC PRESS. SENSOR

OIL PRESSURE SENSOR



COOLANT FLOW SWITCH

122

Demand Fan Controls • Two thermostatic fan types: - Variable speed clutch - Hydraulic

Two types of thermostatic fans are used in 3408E/3412E machine applications. Some Off-highway Trucks, Track-type Tractors, Motor Graders and Paving Products are equipped with a variable speed fan drive clutch. Some Wheel Loaders are equipped with a hydraulic fan drive. Both systems use the ECM and the temperature sensor as the engine coolant temperature reference and both are controlled by the ECM. If an electrical failure of the systems occurs, the fans will go to maximum (100%) speed. The advantages of the systems are: 1. 2. 3. 4. 5.


Reduced fuel consumption in most conditions Reduced engine overcooling at low ambient temperatures Faster engine warm-up More engine power available at the flywheel Reduced noise 1259 de 1842

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ETHER INJECTION SYSTEM P2 J2

ETHER SWITCH

J3

P1 J1

P3

23 9 39 21

ECM (3408E/E3412E)

F708-YL 998-BR 721-GY 710-BR

28 29 19 40

ETHER SW LAMP DIGITAL RETURN ETHER REQUEST ETHER CONTROL

200-BK 200-BK +

308-YL

+24V

P37 J37 1 2

310-PK

RELAY

ETHER START VALVE

FROM CYLINDER

TO ENGINE

123 Ether Injection System The ECM controls the use of ether for cold starting. The ECM uses inputs from the speed/timing and hydraulic oil temperature sensors to determine the need for ether. The coolant temperature sensor is used as a back-up for the hydraulic oil temperature sensor. • Ether injection parameters

The ECM cycles the ether for three seconds on and three seconds off. Actual flow is determined by engine speed and temperature. Ether injection is disabled when the oil temperature exceeds 10°C (50°F) or engine speed exceeds 1200 rpm. A manual mode allows ether injection when the above parameters permit. In the manual mode, a precise quantity of ether is injected. The ether injection status can be read on the ET status screen.


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CAT DATA LINK LAPTOP COMPUTER

CONTROL

SERVICE TOOL

CAT ELECTRONIC TECHNICIAN 7X1701 COMMUNICATION

VIMS


MAIN MODULE

ADAPTER

VIMS DISPLAY MODULES

124 CAT Data Link • CAT Data Link • Link between various systems

• Service tool connector


The CAT Data Link is the communication link between the ECM, EPTC II, Caterpillar Monitoring System, ET Service Tool, PC based software and other onboard/off board microprocessor based systems. The CAT Data Link allows the various onboard systems to communicate with each other through a two wire connection. Up to 10 systems can be connected on a machine. The CAT Data Link is used for programming and troubleshooting the electronic modules used with Caterpillar service tools through the Service Tool Connector. The ET service tool is connected through the Service Tool Connector. If a Personality Module is not installed in the ECM, the service tool will not be able to communicate with the ECM.

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988F/990 CAT DATA LINK CIRCUIT POWERTRAIN CONTROL MODULE Cat Data Link + Cat Data Link -


CMS 8 9

J42 D E H J

23 24


P3 J3 7 6 31 32

893-GN 892-BR E794-YL E-793-BU

ECM P1 J1 9 Cat Data Link + 3 Cat Data Link 7 ATA Data Link + 1 ATA Data Link -


125

• Data link wires twisted to reduce RFI

The CAT Data Link is a two wire (twisted pair) electrical connection used for communication between electronic modules that use the CAT Data Link. The cables are twisted to reduce radio frequency interference. Typical systems connected by the data link are: - ECM - Caterpillar Monitoring System Modules - Caterpillar ET or ECAP Service Tools - Transmission Control Module The ECM communicates with the Caterpillar Monitoring System, Vital Information Management System (VIMS) or Computer Monitoring System (CMS) to share engine information such as engine speed, engine oil pressure, coolant temperature, filter restriction, and electronic system faults.

• Two data link systems


Two Data link systems are used. The CAT Data Link circuit is used for normal diagnostic and programming functions and the ATA Data Link is used for flash programming. 1262 de 1842

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LOGGED EVENTS •

High coolant temperature

•

Loss of coolant flow

•

Low (lube) oil pressure

•

Abnormal hydraulic pressure

•

Hydraulic system pressure fault

•

User defined shutdown

•

Air inlet restriction

•

Engine overspeed

•

Low fuel pressure 126 Logged Events

• Logged events

Logged events as listed on the appropriate ET screen are conditions which are abnormal to the operation of the engine (for example: high temperature, low pressure or excessive engine speed). These conditions would not normally be caused by an electronic problem. Some of the parameters listed in this presentation are used in the ET events list. They are:

• Event list

- High coolant temperature above 107°C (225°F) - Loss of coolant flow - Low (lubrication) oil pressure (according to the oil pressure map) - Abnormal injection actuation hydraulic pressure (low or high) - Injection actuation pressure system fault - User defined shutdown (if installed) - Air inlet restriction (if installed) - Engine overspeed histogram - Low fuel pressure (industrial engine only)


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All the parameters listed on the previous page can be read on the ET status screens (except for a hydraulic system fault). Events are not logged if an electronic fault is detected. • Passwords required to clear events


Passwords are required to clear events. This process would normally be performed during an engine overhaul. At other times, the events would be left as a record of the engine history prior to overhaul time.

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- 143 -

HEUI SYSTEM

8 OR 12 INJECTORS


ENGINE HARNESS

GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

24 V

MACHINE HARNESS


KEY SWITCH

PUMP CONTROL VALVE HYDRAULIC PRESSURE SENSOR




THROTTLE SENSOR

ACCELERATOR PEDAL




FAN CONTROL VALVE TURBO OUTLET PRESS. SENSOR FAN SPEED SENSOR FAN ATMOSPHERIC PRESS. SENSOR CAT DATA LINK SERVICE TOOL CONNECTOR

OIL PRESSURE SENSOR

EPTC II TRANSMISSION CONTROL HYDRAULIC TEMP SENSOR


FUEL TEMPERATURE SENSOR INSTRUMENT PANEL COOLANT FLOW SWITCH

127 INSTRUCTOR NOTE: To reinforce this presentation, review the various sensor and component functions shown above. The following tasks can be demonstrated: Opens and shorts in analog and digital sensors Status screens with pressure and temperature readings Check switch status for all system switches Opens and shorts in throttle sensor (check operation with ET) Override fan speed control Identify connectors, trace sensor circuits and perform continuity checks Check for active and logged faults Check events and overspeed histogram


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- 144 -

MACHINE APPLICATIONS

128 MACHINE APPLICATIONS This section of the presentation covers the specific systems and related circuits in the 3408E/3412E HEUI fuel system in the following applications: - D9R/D10R Track-type Tractors - 988F/990 Series II Wheel Loaders - 769D/771B/773B/775B Off-highway Trucks - 3408E/3412E Industrial Engines


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- 145 -

DECELERATION POSITION SENSOR CIRCUIT

F702-GN

DECELERATION POSITION SENSOR +V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

P38 J38

A B C

P2 J2

ECM (3408E/3412E)

24

DECEL POSITION

P1 J1

A700-OR 998-BR

35 29

+V DIGITAL SUPPLY DIGITAL RETURN

129 D9R/D10R Track-type Tractors • Throttle deceleration sensor

The Throttle Deceleration Position Sensor works similarly to a throttle position sensor, but in reverse. The Track-type Tractor has a decelerator pedal which, when in the released position, is wide open (high idle) and, when fully depressed, is in the low idle position. This digital sensor is identical to a normal throttle position sensor, but is connected mechanically in reverse to function as described above. The sensor position (% throttle) can be read on the service tool status screen. The sensor functions in conjunction with the Throttle Switch.


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THROTTLE SWITCH CIRCUIT

ECM (3408E/3412E)

THROTTLE SWITCH P1 J1 F715-PU F718-BU F716-WH F717-YL 998-BR

2 20 8 14 29

THROTTLE - LOW IDLE THROTTLE - H.I. PARITY THROTTLE - L.I. PARITY THROTTLE - HIGH IDLE DIGITAL RETURN

130 • Throttle switch

The Throttle Switch is used in conjunction with the throttle deceleration position sensor to control engine speed. This momentary rocker switch replaces the throttle lever in the previous mechanical fuel system. When held in the forward position, the switch will cause the engine to go to high idle. If momentarily rocked to the rearward position, it will cause the engine to return to low idle.

• Speed setting function

If the switch is held in the forward position for two seconds with the decelerator holding the rpm at the desired level, the engine speed will be set at that rpm. Subsequently moving the switch in either direction will move the engine to low or high idle. The switch position can be read on the service tool status screen.


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CRANK WITHOUT INJECTION PLUG CIRCUIT

ECM (3408E/3412E) CRANK WITHOUT INJECTION PLUG PLUG "HHH" J24 P24 BK

3 2 1

P1 J1

720-GN 719-BR 998-BR

25 24 29

CRANK W/O INJECT (NO) CRANK W/O INJECT (NC) DIGITAL RETURN

PLUG "JJJ" BK

131 • Crank without injection plug

The Crank Without Injection Plug is used to disable the injectors for maintenance purposes. The plug "HHH" must be replaced by the plug "JJJ" to enable the Crank Without Injection feature. One of the two plugs must be installed at all times or a diagnostic message will be generated. The plugs are installed close to the ECM in the engine compartment.


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- 148 -

MECHANICAL ENGINE FAN CONTROL CIRCUIT ENGINE FAN SOLENOID VALVE P41 J41

B C

F700-BU E799-BR F703-GY

ENGINE FAN SPEED SENSOR +V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

J84 P84

A B C

P2 J2

ECM (3408E/E3412E)

19 7 25

VARIABLE FAN CLUTCH PWM DR AND SOL RETURN ENGINE FAN SPEED

P1 J1

A700-OR 998-BR

35 29 13

+V DIGITAL SUPPLY DIGITAL RETURN A/C ON (INPUT FROM COMPRESSOR SWITCH)

132 • Variable speed fan drive clutch

The cooling fans for some Off-highway Trucks, the D10R Track-type Tractor and the 24H Motor Grader are driven by a fan belt through a variable speed clutch which is controlled by the ECM. A solenoid valve varies the oil pressure to the clutch to control the fan speed.

• Fan speed sensor

A digital speed sensor is used as a reference for fan speed and is mounted on the clutch. This sensor is powered from the digital power supply.

• Coolant temperature sensor

• AC fan control


The Coolant Temperature Sensor is used as a reference for fan control as engine temperature varies. The speed of the fan is a function of coolant temperature. Below 88°C (190°F), the fan rotates slowly. At 98°C (208°F), the fan speed is maximum. Between those temperatures, fan speed is modulated. The fan speed control can be overridden by the service tool for testing purposes. For safety reasons, the fan will rotate slowly when the engine is started cold. The engine fan will turn at minimum speed when the air conditioning compressor switch closes and sends a signal to the ECM. 1270 de 1842

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- 149 -

THROTTLE LOCK CIRCUIT RIGHT BRAKE PEDAL SWITCH

P1 J1

998-BR

F722-OR F721-GY 998-BR F706-PU F717-YL F718-BU F719-BR

998-BR J3 P3

THROTTLE LOCK LAMP

2 113-OR BATT+

13 19 29 27 14 20 24

ECM Throttle Lock RH Brake (NO) Throttle Lock RH Brake (NC) Digital Return Throttle Lock ON Lamp Throttle Lock Set/Declerate Throttle Lock Resume/Accelerate Throttle Lock ON/OFF

998-BR THROTTLE LOCK SET/DECLERATION SW 998-BR THROTTLE LOCK RESUME/ACCLERATION SW 998-BR THROTTLE LOCK SW

133 988F/990 Series II Wheel Loaders • Throttle lock enable switch

• Throttle lock lamp

The Throttle Lock permits the operator to maintain engine speed without having to hold the throttle down for long periods. A rocker switch enables the feature. The Throttle Lock Lamp indicates the status of the Throttle Lock. The lamp ON indicates the feature is active. NOTE: The Throttle Lock System functions similarly to an automotive speed control system, except that it controls engine speed while cruise control functions with ground speed.


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- 150 -

• Set/deceleration switch

After the engine speed has been set by the throttle lock, the engine speed can be reduced 20 rpm by momentarily pressing the Set/Deceleration Switch. The engine speed can be lowered incrementally by 50 rpm per second while holding the switch down.

• Resume/acceleration switch

The Resume/Acceleration Switch can be used to increase speed by 20 rpm by momentarily pressing the Resume/Acceleration Switch. The engine speed can be raised incrementally by 50 rpm per second while holding the switch down.

• Right brake pedal switch

Depressing the Right Brake Pedal Switch will disable the throttle lock. An invalid brake switch signal will also disable the throttle lock feature.


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- 151 -

HYDRAULIC ENGINE FAN CONTROL CIRCUIT

HYDRAULIC FAN SOLENOID VALVE P2 J2

P86 J86 2 1

F700-BU E799-BR

19 07

ECM (3408E/E3412E) HYDRAULIC FAN PWM DRIVE AND SOL RETURN

134 • Fan driven by hydraulic motor

The 990 Series II Wheel Loader has an optional high ambient cooling fan which is driven by a hydraulic motor and controlled by the ECM.

• Hydraulic fan solenoid valve

The Hydraulic Fan Solenoid Valve controls the supply of oil to the hydraulic motor to increase or decrease fan speed. The Coolant Temperature Sensor is used as a reference for fan control as engine temperature varies. Above 98°C (208°F), the fan speed is maximum. As the temperature decreases below 95°C (203°F), the fan speed is minimum. Fan speed will also change as hydraulic pump output varies with engine speed. The fan speed control can be overridden by the service tool for testing purposes. The fan speed will go to maximum if power to the control valve fails.


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CATERPILLAR MONITORING SYSTEM

P

15 10 5

25 X100

R 24 V

AUT

20

0

MPH km/h

44

30

135 769C/771C/773B/775B Off-highway Trucks • Caterpillar Monitoring System

The Caterpillar Monitoring System is an electronic monitoring system used on some HEUI powered machines including Off-highway Trucks. It has a similar look to the VIMS and includes the following: - Message Center Module - Speedometer/Tachometer Module - Four Gauge Cluster Module - Action Lamp and Action Alarm This system receives information over the CAT Data Link. The display components show the operator the condition of machine systems and system diagnostic information. This system replaces the Electronic Monitoring System (EMS) on earlier trucks.


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- 153 -

136 An ECM controlled pre-lubrication system is installed on the 3400 HEUI engines in Off-highway Trucks. • Caterpillar Pre-Lubrication System

The pre-lubrication pump and motor are activated by the key start switch. The system uses existing sensors to determine the need for pre-lubrication. After oil pressure is determined, the Electronic Programmable Transmission Control (EPTC II) signals the starter motor to begin cranking. The purpose of the pre-lubrication system is to prime the lubrication system with oil prior to cranking the engine, fill the filters if they have been changed and, ultimately, to minimize wear on the engine bearings during cold starts.

• Prelube components:

This view shows the following components:

1. Prelube relay

- Prelube relay (1)

2. Prelube motor

- Prelube motor (2)

3. Prelube pump

- Prelube pump (3)


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- 154 -

This Caterpillar designed system should not be confused with other prelubrication systems. The Caterpillar Pre-Lubrication System is integrated into the machine electronic system utilizing existing hardware. To enable the Caterpillar Pre-Lubrication System, the system must be turned on using the electronic service tool. After the system has been enabled, any time the operator turns the key start switch to the start position, the sequence will be as follows: 1. The EPTC II will not normally engage the starter relays until the engine ECM senses 48 kPa (7 psi) from the oil pressure sensor. This information is transmitted over the CAT Data Link. If the CAT Data Link is inoperative, the EPTC II will signal the engine to start. 2. The engine will bypass the pre-lubrication cycle during any of the following conditions: - If the engine has been running within two minutes - Coolant temperature is higher than 70°C (158°F) - Engine oil temperature is higher than 54°C (129°F) - Torque converter temperature is higher than 65°C (149°F) 3. If the engine or torque convertor is cold, the engine ECM will turn on the signal relay in the cab. This relay signals the prelubrication relay on the chassis to initiate the sequence. 4. The chassis mounted pump draws oil from the oil pan and directs it to the oil gallery. When 48 kPa (7 psi) oil pressure (using the oil pressure signal from the oil pressure sensor) is reached or 60 seconds has elapsed, the EPTC II will terminate pre-lubrication and engage the starter. 5. If the system "times out" after 60 seconds, a pre-lubrication system fault will be recorded in the ECM. After the system has timed out, the engine should start regardless of oil pressure. A pre-lubrication fault should not cause a failure to start the engine.


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8 OR 12 INJECTORS


INDUSTRIAL 3408E/3412E HEUI SYSTEM COMPONENT DIAGRAM GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

15 AMP BREAKER

MAIN POWER RELAY

24 V KEY SWITCH

PUMP CONTROL VALVE HYDRAULIC PRESSURE SENSOR PRIMARY SPEED/TIMING SENSOR



PTO ENABLE/PTO UP/DOWN SWITCHES ENGINE SHUTDOWN SWITCH ETHER ENABLE/OVERRIDE SWITCH EMERGENCY STOP/VERIFY SWITCH USER DEFINED SHUTDOWN

ENGINE HARNESS





FUEL PRESS. SENSOR COOLANT LEVEL SWITCH

MACHINE HARNESS

INLET AIR TEMP. SENSOR ATMOSPHERIC PRESS. SENSOR TO AIR SHUTOFF SOLENOID OIL PRESSURE SENSOR

TO ETHER SOLENOID RELAY ALARM /WARNING LAMP


DIAGNOSTIC LAMP FUEL TEMPERATURE SENSOR MAINTENANCE INDICATOR LAMP EMS PANEL SERVICE TOOL CONNECTOR DATA LINK

137 3408E/3412E HEUI Industrial Engines Although these industrial engines are very similar to the machine engines, some electronic differences exist between the machine and the industrial engines. The industrial engine has some component and software differences. Some components have been deleted and replaced by others. For example, the coolant flow switch is deleted and a coolant level switch may be installed as an option. A sophisticated Engine Warning System can be programmed to provide different levels of warning, derating and shutdown. These customer programmable parameters can be tailored to the customer's requirements. A complete description of these parameters is provided in the appropriate Troubleshooting Guide.


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The component differences are: Switches PTO Enable and Up/Down Switch Idle/Rated Speed Switch Emergency Stop Verify Switch (for Air Shutoff Solenoid) Engine Shutdown Switch

Sensors and Switches Inlet Air Temperature Sensor (optional) Coolant Level Sensor (optional, replaces the Coolant Flow Switch) Fuel Pressure Sensor (optional)

Miscellaneous Components Air Shutoff Solenoid Alarm and Diagnostic and Maintenance Indicator Lamps Caterpillar Engine Monitoring System

Software features Engine Warning Derate and Shutdown for: High coolant temperature Low oil pressure Low coolant level PTO operation Programmable Low Idle, Top Engine Limit and High Idle Maintenance Indicator Programmable Ether Aid Engine Speed and Load Histogram Multiple Engine Ratings with a Personality Module Ramp Speed (engine acceleration rate in PTO mode) Power Trim Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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HEUI HYDRAULIC OIL TEMPERATURE SENSOR COLD START OIL RESERVOIR

FLUID MANIFOLD





FLUID MANIFOLD OIL FILTER PUMP CONTROL VALVE

HEUI

ECM


LUBE OIL PUMP


PRIMARY FUEL FILTER WATER SEPARATOR

OIL SUMP


FUEL TANK

138 CONCLUSION The 3400 HEUI Engine control is a sophisticated system. However, like many modern electronic controls, it is user friendly and simpler to service than previous pump and line systems. The key to this simplicity is excellence in training. INSTRUCTOR NOTE: The circuits described in this presentation on the various HEUI applications can be demonstrated with the service tool. The following tasks can be performed: Opens and shorts in circuits Status screens to show speed control sensor and switch positions Override fan controls Pre-lubrication functional test Program industrial engine parameters


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COOLANT FLOW SWITCH


ENGINE HARNESS


CAT DATA LINK

ACCELERATOR PEDAL

KEY SWITCH

24 V


INSTRUMENT PANEL

EPTC II TRANSMISSION CONTROL


FAN

FAN CONTROL VALVE


THROTTLE BACK-UP, ELEVATED LOW IDLE ENABLE, AND GROUND LEVEL SHUTDOWN (2) SWITCHES

15 AMP BREAKER

MAIN POWER RELAY

DISCONNECT SWITCH

COMPONENT DIAGRAM

GROUND BOLT

FAN SPEED SENSOR

THROTTLE SENSOR


MACHINE HARNESS


3408E/3412E HEUI SYSTEM

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OIL PRESSURE SENSOR







PUMP CONTROL VALVE

8 OR 12 INJECTORS

STMG 672 4/97 Serviceman's Handout No. 1

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HEUI COLD MODES COLD MODE TITLE

Speed Control Elevated low idle

PURPOSE

TEMPERATURE TRIP POINTS

SENSOR

Faster warm up Engine protection

< 60°C

Oil temp.

Improves starting by limiting fuel Prevents overfuelling during start-up

< 60°C

Oil temp.

Provides advertised power between these between these values regardless of fuel temperature changes

30°C to 90°C

Fuel temp.

Compensates for variations due to viscosity changes with oil temperature

< 60°C

Oil temp.

Optimum timing for cold running also reduces white smoke

< 60°C

Oil temp.

Injection Pressure Cold mode cranking hydraulic pressure

Optimum hydraulic pressure for cold starting

< 60°C

Oil/Coolant temp.

Cold mode running hydraulic pressure

Optimum hydraulic pressure for cold running

< 60°C

Oil temp.

Oil Viscosity Compensation

Compensates for variations due to viscosity changes with oil temperature

All temperatures Oil temp.

Ether Injection Ether injection

Starting aid

< 10°C

Fuel Limiting Cranking limit

Fuel Temperature Compensation

Injection Timing Oil Viscosity Compensation Cold Mode Timing


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Oil temp.

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INJECTOR FLUID FLOW HIGH PRESSURE HYDRAULIC OIL INJECTOR OIL ADAPTER

INJECTOR CLAMP JUMPER TUBE

ROCKER ARM BASE INJECTOR LUBE OIL PASSAGE

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HIGH PRESSURE HYDRAULIC PASSAGE

FLUID SUPPLY MANIFOLD CYLINDER HEAD INJECTOR SLEEVE CYLINDER HEAD


LOW PRESSURE FUEL SUPPLY

COOLANT CYLINDER BLOCK METAL WASHER


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OIL SUMP

PRIMARY FUEL FILTER WATER SEPARATOR

FUEL TRANSFER PUMP

PUMP CONTROL VALVE

COOL DOWN CIRCUIT

OIL PRESSURE SENSOR

HYDRAULIC OIL TEMPERATURE SENSOR

ECM


FUEL TANK


HEUI





HEUI

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LUBE OIL PUMP


COLD START OIL RESERVOIR

OIL COOLER

OIL FILTER

TO LUBE SYSTEM

3408E/3412E HEUI FUEL SYSTEM


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PUMP CASE DRAIN



PUMP CONTROL VALVE


LOAD SENSING SPOOL

CHECK VALVE




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OIL SUMP

TO LUBE SYSTEM

START-UP

HEUI HYDRAULIC CONTROL SYSTEM


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DRAIN ORIFICE

PUMP CONTROL VALVE

TO CASE DRAIN

STARTUP

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REVERSE FLOW CHECK VALVES

TO DISPLACEMENT CONTROL PISTON

CHECK VALVE

LOAD SENSING SPOOL

ORIFICE


COMPENSATOR ASSEMBLY


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VALVE BODY GROUP

HIA 450 INJECTOR

BARREL GROUP

NOZZLE GROUP


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How small is a Micron? Human Hair 88 Micron .0035 Inch .0889 mm Magnified 2,000 times

1 Micron .00004 Inch .001 mm 2.5 Micron .0001 Inch .0025 mm 25 Micron .001 Inch .025 mm

5 Micron .0002 Inch .005 mm

25,400 Microns = 1 Inch Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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ACERT Technology

What does ACERT stand for? What is ACERT Technology? What engines are affected? How is ACERT Technology Different? What does ACERT Technology look like? How does ACERT Technology work? What are the advantages of ACERT Technology? Is extra maintenance required?


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ACERT Technology What does ACERT stand for? Advanced Combustion Emissions Reduction Technology


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What is ACERT Technology?

Multiple technologies Varies by engine family Varies by engine application – Medium duty – specs, changes, new design – Heavy duty – specs, changes, new design


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ADEM 4 Processing speeds and memory increased New 120 Pin engine connector Retains 70 Pin OEM connector More fuel maps to optimize ACERT Technology Better performance Better efficiency


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ADEM 4 No change in OEM / machine interface Worldwide service network Using Cat ET Common electronics from C6.6 – C32

Allows greater protection and prognostics Full machine integration (Canbus, J1939, etc.)


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New ADEM 4 Features Throttle input strategy Multi-throttle capability Configures throttle input priority Engine control system options Full range governor Min max governor Speed droop control Simulates mechanical fuel system performance Adjustable Adjustable from from 0-10% 0-10% droop droop


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ACERT Technology for Off-Highway C27, C32 Engines TM TM


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How are the C27 and C32 Affected? • •

C27 ACERT is based off the 3412E platform Displacement remains the same •Bore remains 137mm •Stroke remains 152mm

• C32 ACERT is based off the 3412E platform •Bore increases to 145mm •Stroke increases to 162mm


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C27, C32 ACERT


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Engine Features

C27, C32 ACERT


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C27, C32 Design Strategy Leverage 3412E core V-12 structure structure and reduce percent of new content Proven reliability Thousands in operation Dominates most high power industrial segments


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C27, C32 Design Strategy Leverage C15 / C18 technology • • • •

MEUI fuel system Valve train comp. Increased PCP designs ACERT technology

Benefits of new technology • • •

Emissions capability Fuel efficiency Power density


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C27, C32 Design Strategy Current design from 3412E, C15 and C18

New designs •Cylinder head modified scaled from C15 / C18 •Rear gear train drive •Overhead cams •Front housing & gear train TM •ADEM 4 TM ECM •Cross bolted main caps •Cam dampening system

•Piston, rings, liners •Connecting rods •Intake manifolds •Modified 3412E block •MEUI injector •Valves, springs, seats •Cam lobes & bearings •Rod bearings


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Design Strategy C27, C32 Increased compression ratio Component changes to increase peak cylinder pressure capability • C27 • C32 -

18:1 compression ratio 16.5:1 compression ratio

Improves cold start characteristics Improves white smoke clean up time Optimizes ACERT performance


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C27, C32 Fuel System Mechanical Electronic Unit Injector • Proven design • Proven high reliability

Enhanced design • • • • • •

Multiple injection Rate shaping 30,000 PSI peak injection pressure Outstanding atomization Improved combustion


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ACERT Multiple Injection Capability MEUI and ADEM 4 • • • •

Variable Injection timing Controls quantity of fuel Optimises fuel pressure Transient control for both speeds and loads


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A4 Engine Control Module Generations of Experience

1987 8-bit PEEC II

1991

1993

Advanced 8-bit PEEC III

Two 8-bit ADEM II

1998 32-bit ADEM III

2004 32-bit ADEM 4

Proven Reliability Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Turbocharger Single wastegate turbocharger Provides higher boost over wide range Improves engine response Outstanding low end performance Improved peak torque


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C27, C32 Cylinder Head High cam position • Power to drive injectors • Short accurate valve / injector actuation • Optimize timing and injection • Provides over speed safety • Enhances performance and economy


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C27, C32 Cylinder Head Crossflow design • • • • • •

Improved breathing Reduce pumping loss Better combustion Improved performance Improved power density Improved efficiency


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C27, C32 Cylinder Head Single piece design • Rigid head becomes part of the engine structure • Allows high cam position • Provides best power density with lighter block • Reduces leaks


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C27, C32 Piston/Rod/Liner Leverage C15 / C18 iron into C27 and C32 Piston, liner, rod, cooling jet and piston pin Validated components Proven reliable components High volume components High parts commonality


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C27, C32 Connecting Rod Assembly Connecting rod cap uses four bolts


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C27, C32 Piston Monosteel piston • • • • • • • •

Forged steel design High strength Light weight Better tolerance control Rings conform to liner better Better oil control Reduced blow-by Less liner wear


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C27, C32 Hardened Plateau Honed Liner Two step honing process: •Deep grooves for oil retention •Tops smoothed off to reduce wear and better contact •Reduces blow by •Improves oil control and consumption

Smooth Surface

Deep Cuts


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C27, C32 Intake Manifold Smooth direct airflow • • •

Reduced air resistance Reduce pumping loss Enhanced turbulence in cylinder • Eliminates after cooler leak issues with ATAAC • Improved performance and efficiency


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C27, C32 Rear Gear Train •Provides drive for twin overhead cams •Provides auxiliary drive capability •Lowers noise vs. front gear train designs •Only minimal increased length compared with 3412E


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C27, C32 Front Gear Train

Pendulum

Pendulum damper •Proven design (used since ’94) •Used on non-driven end of cam •Reduces gear noise •Dampens cam flex to maintain optimal injection timing


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C27, C32 Leak Free Design Advanced lower weight block design Improved joints through out the engine • • •

Oil pan seal Timing cover Block to flywheel housing

All fluid connections sealed with standard thread “O” ring design


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Specifications Model

C27, C32

Length

2120 mm (83.5 in.)

Width

1483 mm (58.4 in.)

Height

1496 mm (58.9 in.)

Weight

C27 - 5219 lbs., C32 - 5368 lbs.


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Maintenance Information 500 hr. oil change interval with CAT DEO (or oil meeting CAT ECF-1 spec) below 6000 ft. altitude. 250 hr. change interval above 6000 ft. High load factors and high fuel sulfur content will affect oil change intervals. Equipped with Cat’s new high efficiency oil filter S.O.S. sampling


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C27 ACERT vs. 3412E Tier 2 Model Rated Power Max RPM Displacement

C27 ACERT 671 kw (900 hp) 2100 27 L (1647 in cu)

3412E 671 kw (900 hp) 2100 27 L (1647 in cu)

Bore

137 mm (5.39 in)

137 mm (5.39 in)

Stroke Size (LWH) Weight

152 mm (5.98 in)

152 mm (5.98 in)

2083 x 1473 x 1499 mm

1996 x 1483 x 1496 mm

Power Density


2367 kg (5207 lbs) 2140 kg (4708 lbs) 3.5 kg/kw 3.2 kg/kw (5.8lb/hp) (5.2lb/hp) 1319 de 1842

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C32 ACERT vs. 3508B Tier 2 Model Rated Power Max RPM Displacement

C32 ACERT 858 kw (1150 hp) 2100 32 L (1952 in cu)

3508B 820 kw (1100 hp) 1800 34.5 L (2105 in cu)

Bore

145 mm (5.708 in)

170 mm (6.693 in)

Stroke Size (LWH) Weight

162 mm (6.378 in)

190 mm (7.480 in)

2083 x 1473 x 1499 mm

2136 x 1702 x 1859 mm

2453 kg (5397 lbs) 2.8 kg/kw (4.69 lb/hp)

2948 kg (6486 lbs) 3.59 kg/kw (8.64 lb/hp)

Power Density


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Advantages of C27, C32 • Combines the best of 3412E core engine with the high technology inline 6 • Leverages the 3412E core structure which has proven reliability • Leverages the new technology used in the C15 / C18 engines • Meets current and future emissions • Maintains fuel efficiency • Improved power density


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MODULO 7 AIRE ACONDICIONADO Nombre: Identificación:


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Generalidades del Curso

Fundamentos del Sistema de Aire Acondicionado Generalidades del Curso GENERALIDADES Este curso presenta la teoría básica del aire acondicionado, con el objetivo de que el técnico de servicio pueda identificar los componentes del sistema de aire acondicionado, definir las funciones de los componentes y dar servicio al sistema de aire acondicionado. El Programa de Capacitación de Aire Acondicionado Caterpillar consta de una serie de lecturas, prácticas de taller y exámenes. Las preguntas de los exámenes tienen que ver con los temas tratados en las lecturas y en el material que conforma el Manual del Estudiante. También se pedirá a los estudiantes que realicen las prácticas en el EQUIPO DE CAPACITACION. Las prácticas realizadas en el EQUIPO DE CAPACITACION suministrarán experiencia de "primera mano" que puede luego aplicarse al equipo móvil. Durante las actividades y las prácticas, se usarán las siguientes herramientas: - Juego de manómetros del múltiple - Estación de recuperación, evacuación, carga y reciclaje de refrigerante R-134a - Analizador de refrigerante - Detector de fugas de refrigerante R-134a - Balanza automática de carga - Balanza manual de carga - Equipo de lavado de los componentes del sistema de aire acondicionado - Bomba de vacío - Multímetro digital - Medidor de vacío con termistor de estado sólido

© 2000 Caterpillar Inc.

Propiedad de Caterpillar Inc.

Revisión Agosto 1, 2000 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Contenido

Contenido Unidad 1: Fundamentos del Sistema de Aire Acondicionado Lección 1: Principios de transferencia de calor Lección 2: Componentes y operación del sistema de aire acondicionado de los vehículos

.......

Unidad 2: Regulaciones Gubernamentales Lección 1: Agencias de Protección Ambiental Unidad 3: Procedimientos de Servicio Lección 1: Servicio del sistema de aire acondicionado de ... los vehículos Lección 2: Herramientas y materiales de servicio del .......... aire acondicionado de los vehículos Unidad 4: Localización y Solución de Problemas Lección 1: Localización y solución de problemas del .......... sistema de aire acondicionado de los ................. vehículos Lección 2: Procedimientos de reparación del sistema de ...... aire acondicionado Unidad 5: Sistema de Aire Acondicionado de Excavadoras de la Serie 300 Lección 1: Sistema de aire acondicionado de ....................... Excavadoras de la Serie 300


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Descripción del Curso

Fundamentos del Sistema de Aire Acondicionado Descripción del Curso

Descripción 1. Introducción a los Fundamentos del Sistema de Aire Acondicionado Caterpillar 2. Número del Curso _________ 3. Requisitos: Ninguno 4. Cuatro horas de clase teórica y seis horas de práctica por semana 5. Créditos: Tres horas semestrales Métodos de presentación 1. Conferencia y debate 2. Demostraciones 3. Ejercicios de soporte y hojas de trabajo de las prácticas Evaluación sugerida para calificar los logros de los estudiantes 1. 2. 3. 4.


Exámenes de la unidad___________% Hojas de trabajo de las prácticas____________% Examen final_____________% Participación en clase y prácticas_________%

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Objetivos

Fundamentos del Sistema de Aire Acondicionado Objetivos Al terminar este curso, el estudiante estará en capacidad de: 1. Explicar los principios básicos de operación del sistema de aire acondicionado 2. Identificar los componentes del sistema de aire acondicionado y explicar su operación 3. Conectar y usar el juego de manómetros de múltiple en el diagnóstico del sistema 4. Usar la estación analizadora de refrigerante para identificar un refrigerante desconocido 5. Operar el equipo de recuperación, reciclaje y carga de refrigerante 6. Usar el detector de fugas y el colorante de refrigerante para localizar fugas del sistema 7. Realizar los diagnósticos y la reparación del sistema de aire acondicionado 8. Usar el equipo de lavado del sistema de aire acondicionado 9. Identificar los componentes y realizar los procedimientos del diagnóstico eléctrico en el sistema de aire acondicionado de Excavadoras de la Serie 300


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Material

Fundamentos del Sistema de Aire Acondicionado Material Los materiales del curso indicados a continuación deben estar disponibles antes de iniciar el curso. Los estudiantes deben recibir una copia de todo el material del curso, excepto del video. El material de referencia puede usarse a criterio del instructor. Material: Módulo de Operación de los Sistemas, Pruebas y Ajustes, y Especificaciones y Módulo de Desarmado y Armado de los sistemas de aire acondicionado/calefacción Caterpillar

SENR5664

Módulo de Operación de los sistemas, Pruebas y Ajustes, y Especificaciones de la Excavadora 325B RENR1976 Diagrama del sistema eléctrico de la Excavadora 325B

SENR9322

Diagrama del sistema eléctrico de las Retroexcavadoras Cargadoras 436C, 426C y 416C SENR9322 Video: MACS: “Protección de la capa de ozono con los compuestos fluorocarbonados”. Debe pedirse a la asociación en la siguiente dirección: National Office P.O. Box 97 East Greenville, PA 18041 EE.UU Teléfono (215) 541-4500 Fax (215) 679-4977 Material de referencia: Operación y principios del sistema de aire acondicionado Procedimientos de servicio del sistema de aire acondicionado Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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SEGV2580 SEGV2581 12/28/06

Herramientas

Fundamentos del Sistema de Aire Acondicionado Herramientas Lista de Herramientas: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26.


Número de Pieza

Caja de herramientas manuales básicas (2) Detector de fugas (2) 4C-2964 Unidad de recuperación/reciclaje del R-134a (2) 9U-6499 Balanza de carga (2) 168-1959 y 168-1958 Bomba de vacío (2) 9U6465 Juego de manómetros de múltiple (2) 174-8185 Mangueras amarillas (2) 9U-6512 Mangueras rojas (2) 9U-6516 Mangueras azules (2) 9U-6514 Conexiones (6) 1U-9340 Manómetro de vacío (1) 9U-6061 Analizador de refrigerante (1) 174-0839 Herramienta automática de purga de aire (1) Extra Inyector de aceite (2) 9U-6494 Manta de calentamiento (2) 4C-4874 Reciclador de disolvente y equipo de lavado (1) 153-8537 Juego adaptador del equipo de lavado 153-9033 Termómetro de bolsillo (24) 9U-5323 Medidor de aleta [Comb. (2)] 8T-9275 Tanque de R134-A 30 lb. (2) 4C-2977 Refrigerante R-134A 30 lb. (2) Fabricante Juego de remoción/extracción de tubo de orificios (2) 1U-9890 Múltiple de vacío (2) 9U7942 Inyector de colorante (1) Fabricante Aceite a base de Ester Polyol (1) 4C-2960 Aceite PAG (1) 4C-2959 Aceite PAG (1) 9U-7551 Aceite de la bomba de vacío [4 cuartos (3,7 litros)] 1U-9763 Medidor de tensión de la correa (1) 144-0235 Cubiertas contra polvo (3) 9U-6063

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Fundamentos del Sistema de Aire Acondicionado Objetivos: Dada la hoja de trabajo de la unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar y definir la función de los componentes del sistema de aire acondicionado del vehículo, e identificar y determinar la operación de los diferentes sistemas de aire acondicionado, con 90% de exactitud. Dada una unidad de capacitación del sistema de aire acondicionado, el estudiante estará en capacidad de: 1. Mostrar que conoce la operación de los componentes individuales del sistema de aire acondicionado. Referencia Operaciones y principios del sistema de aire acondicionado (SEGV2580). Diapositivas 14 a 34.


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Fundamentos del Sistema de Aire Acondicionado

UNIDAD 1

Principios de transferencia de calor

Lección 1: Principios de transferencia de calor SE R PE N TI N D EL C ON DE NSA DO R C OM P R ESO R

SEC AD OR DE T UB E RIA

VE N TIL A DO R D EL CO ND E NSA DO R

SER P EN T IN DE L EVAP O RA DO R AC UM U LA D OR

SIS TEM A DE TUBO S CO N O RIF IC IO S V EN T IL AD OR SOP L AD OR D EL E VA P OR AD OR

Fig. 1.1.1

Objetivo Dada una hoja de trabajo, señalar los componentes y los principios operativos del sistema de aire acondicionado. Los estudiantes deberán identificar los principios operativos con los correspondientes componentes con 90% de exactitud. Introducción: En este módulo veremos los principios naturales de la transferencia de calor. Estos mismos principios se aplican a la operación de los sistemas de aire acondicionado de los vehículos. Los componentes básicos del sistema de aire acondicionado de los vehículos y sus funciones se explicarán a medida que se relacionen con la operación del sistema de aire acondicionado. El contenido de este módulo es de información general de los sistemas de aire acondicionado de todas las máquinas Caterpillar.


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Unidad 1 Lección 1

1-1-2


Los códigos de color usados para el refrigerante en esta presentación son los siguientes: Rojo

- Líquido de presión alta

Rojo con bandas blancas

- Líquido de presión baja

Púrpura

- Gas de presión alta

Púrpura con bandas blancas - Gas de presión baja Verde

- Aceite refrigerante

Otros materiales Módulo de desarmado y armado, Operación de los sistemas, Pruebas y Ajustes y Especificaciones del sistema de aire acondicionado/calefacción con R134a para todas las máquinas Caterpillar

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Asignación de lecturas del estudiante: Páginas 48 a 62

SENR5664

Material necesario para las prácticas A a G 1. Cubos de hielo con una varilla de metal insertada (uno por cada dos estudiantes) 2. Velas (una por cada dos estudiantes) 3. Fósforos o cerillas (una caja pequeña por cada dos estudiantes) 4. Termómetros de bolsillo (uno por cada dos estudiantes) 5. Estufa pequeña (plancha caliente) 6. Olla a presión pequeña 7. Multímetro 146-4080 (o equivalente) 8. Bomba de vacío 9. Manguera de caucho de aprox. 60 cm (24 pulg) de largo, 6,25 mm (0,25 pulg) de diámetro interno 10. Matraz de 1.000 ml y tapón de corcho 11. Vaso de 500 ml de capacidad (uno por cada dos estudiantes) 12. Tres o cuatro cubos de hielo (por cada dos estudiantes) 13. Estufa eléctrica pequeña


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Unidad 1 Lección 1

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SERPENTIN DEL EVAPORADOR

Fig. 1.1.2

PRINCIPIOS DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO Transferencia de calor La mayoría sabe lo que es el aire acondicionado, pero muy pocos entienden cómo funciona. Un evaporador de un sistema de aire acondicionado funciona de forma similar a un recipiente de agua hirviendo en una estufa. De hecho, la razón de por qué el acondicionador de aire puede continuar enfriando el aire se debe a que un líquido, llamado refrigerante, está hirviendo dentro del serpentín del evaporador. Por supuesto, cualquiera sabe que un recipiente hirviendo está "caliente" y que un acondicionador de aire está "frío". Es un poco confuso entender cómo una sustancia fría está hirviendo. El “frío” es un término que tiene una condición definida. Realmente, la condición relacionada como "frío" no existe. El frío puede ser definido solamente de forma contradictoria diciendo que "frío" es la ausencia de "calor". Cuando el calor se extrae de una sustancia, ésta como resultado, se vuelve "fría". Tanto el recipiente de agua hirviendo como el acondicionador de aire son dispositivos simples para quitar el calor.


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Unidad 1 Lección 1

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Fig. 1.1.3

El principio de todos los sistemas de aire acondicionado se basa en que el calor fluye de un objeto caliente a uno frío. Todas las sustancias contienen algo de calor. Teóricamente, la temperatura más baja que se puede obtener es -2.087 0C (-459 0F) (todavía no se ha alcanzado esta temperatura). Cualquier cosa con una temperatura superior que -2.087 0C (-459 0F) contiene calor. Cuando se enfría un objeto, el calor del objeto que está siendo enfriado se transfiere a otro objeto. Al igual que el agua, que siempre fluye montaña abajo, el calor siempre fluye de un objeto caliente a un objeto frío. El calor se transfiere de tres maneras: - Por conducción, el calor se transfiere a través de un objeto sólido (Práctica 1.1.1) - Por convección, el calor se transfiere a través de una sustancia como el agua, el vapor o el aire (Práctica 1.1.2) - Por radiación, cuando el aumento de la temperatura de una sustancia permite que escape una cantidad medible de calor (Práctica 1.1.3)


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Unidad 1 Lección 1

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Fig. 1.1.4

Medición del calor El calor se mide por la intensidad y por la cantidad. Ponga un recipiente con agua sobre una llama en una estufa. El agua se calentará hasta que hierva. Un termómetro en el agua muestra la temperatura. El termómetro nos indicará la intensidad del calor, mas no la cantidad de calor presente. La unidad de medida de calor se llama Unidad Térmica Británica, algunas veces abreviada como BTU por su sigla en inglés. Una BTU es la cantidad de calor necesaria para aumentar 1 0F una libra de agua (0,55 0C, 473,6 ml de agua).


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Unidad 1 Lección 1

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Fig. 1.1.5

La cantidad de calor puede explicarse mejor pensando en el calor como gotas de colorante rojo. Cada gota de colorante corresponde a una BTU. Si se añade una gota de colorante rojo a una taza de agua, el agua se volverá ligeramente rosada. Dos gotas harán que el agua tome un color más rojo. Añadiendo más gotas, el color rojo se tornará más fuerte. De igual manera, mientras más BTU se añadan al agua, más aumenta la temperatura.

0ºC (32ºF) AGUA

+ 180

BTU

(189,9 kJ)

=

100ºC (212ºF ) AG UA

Fig. 1.1.6

Calor sensible Existen dos tipos de calor: calor sensible y calor latente. El calor que se mide con un termómetro se llama "calor sensible". El calor sensible también puede sentirse. Una definición del calor sensible es: la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de una libra de agua de 0 0C (32 0F) a 100 0C (212 0F).


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Unidad 1 Lección 1

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0 º C (32 º F )


0 º C (3 2 º F )

Fig. 1.1.7

Calor latente El segundo tipo de calor se llama "calor latente". El calor latente es un calor “escondido”. (La palabra "latente" viene de la palabra latina “escondido”). El calor latente no puede sentirse, ni medirse con un termómetro. El calor latente puede explicarse mejor insertando un termómetro en un bloque de hielo. El termómetro leerá 0 0C (32 0F). Deje que el bloque de hielo se derrita en un recipiente. Unas horas más tarde, el bloque de hielo será más pequeño, debido a que parte de él se ha derretido. Sin embargo, el termómetro lee aún 0 0C (32 0F). ¿Adónde se ha ido el calor que hizo que el hielo se derritiera? Algunos pensarán que el calor añadido está en el agua que se derritió del hielo. Sin embargo, al verificar la temperatura del agua a medida que se derrite el hielo, se nota que la temperatura está levemente más alta que la temperatura del hielo. Este leve aumento de temperatura del agua no es significativo con respecto a todo el calor que el hielo ha absorbido. La respuesta aquí es que se usó calor latente para cambiar el hielo de estado sólido a estado líquido. Todos los sólidos absorben grandes cantidades de calor cuando pasan de estado sólido a líquido.


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Unidad 1 Lección 1

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100ºC (212ºF) 0ºC (32ºF)

Fig. 1.1.8

Calor latente de fusión y calor latente de vaporización El agua pasa a hielo, o el hielo pasa a agua a 0°C (32°F) de calor sensible. El proceso de cambio de hielo a agua, o de agua a hielo, se llama "calor latente de fusión". Se necesitan 144 BTU de calor latente para convertir una libra de hielo en una libra de agua. Por tanto, el hielo debe absorber 144 BTU de calor latente. Para cambiar una libra de agua en una libra de hielo, se extraen 144 BTU de calor latente del agua. El agua cambia a vapor, o el vapor cambia a agua a 100°C (212°F). El proceso de cambio de agua a vapor, o de vapor a agua, se llama "calor latente de vaporización". Se necesitan 970 BTU de calor latente para convertir una libra de agua en vapor. Por tanto, se absorben 970 BTU de calor latente cuando una libra de agua se convierte en una libra de vapor. Así como los sólidos absorben grandes cantidades de calor cuando cambian a líquido, los líquidos absorben grandes cantidades de calor cuando cambian a gas. Ponga un poco de agua en un recipiente, introduzca un termómetro de mercurio en el agua y coloque el recipiente sobre una llama. A medida que se calienta el agua, aumentarán las lecturas del termómetro. A presión atmosférica, el agua hierve cuando el termómetro alcanza 100°C (212°F) de calor sensible. Al aumentar la llama el agua hervirá más rápido.


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Unidad 1 Lección 1

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Sin embargo, la lectura del termómetro no aumentará por encima de 100°C (212°F). ¿Qué le sucede al calor adicional de la llama? El calor adicional se usa para cambiar el agua del estado líquido al gaseoso. Ya que la temperatura del agua hirviendo no aumenta más de 100°C (212°F), el hervir será un medio natural para que el agua se enfríe por sí misma.


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Unidad 1 Lección 1

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A ER F OS M AT

TIER R A O CEA N O Fig. 1.1.9

Efecto de la presión Como se señaló anteriormente, a presión atmosférica el agua hierve a 100°C (212°F). ¿Qué es la presión atmosférica? La presión atmosférica puede definirse como "el peso de la atmósfera sobre un objeto". La presión, sin importar cómo se produce, se mide en libras por pulgada cuadrada (lb/pulg2). Al nivel del mar, la presión atmosférica es de 14,7 lb/pulg2. Cualquier presión menor que la del nivel del mar (14,7 lb/pulg2) se conoce como "vacío parcial" o "vacío". El vacío se mide en pulgadas de mercurio (pulg·Hg). Nunca se ha alcanzado un vacío perfecto (0 lb/pulg2). No ha sido posible obtener mecánicamente la presión de CERO.


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Unidad 1 Lección 1

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102,8ºC (217ºF) 128 kPa 2

(18,5 L B /P UL G )

100ºC (212ºF ) 101 kP a

80 kP a 2

(14,7 LB /P U LG )

60,5ºC (141ºF )

(11,7 L B/P UL G 2 )

Fig. 1.1.10

Hay una relación directa entre el punto de ebullición de un líquido y la presión en la superficie del líquido. En la figura se muestran tres recipientes de agua hirviendo. El recipiente de la izquierda tiene una presión de 14,7 lb/pulg2 y el agua hierve a 100°C (212°F). El aumentar la presión del recipiente hace que el agua hierva a una temperatura más alta. El disminuir la presión del recipiente (creando un vacío) hace que el agua hierva a una temperatura más baja. La presión puede disminuirse (creando un vacío) a un punto en el cual el agua hierva sin necesidad de aplicar una llama.

55º C (132º F) 134 LB/PULG2

26º C (80º F ) 84 L B /P UL G 2

0º C ( 32º F) 30 L B/PU L G 2

C O M P R ESIO N D E VAPO R

Fig. 1.1.11

Hay una relación directa entre la temperatura del vapor y la presión de vapor. Cuando se aumenta la presión de vapor, la temperatura del vapor también aumenta. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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JU EGO D E M AN O M ETROS DE M ULTIP LE 0

AG UA BO M BA D E VACIO Fig. 1.1.12

Hay una relación directa entre el vacío, la temperatura ambiente y el punto de ebullición de un líquido. En la figura se muestra un juego de manómetros de múltiple conectado a una bomba de vacío y a un matraz con agua. La bomba de vacío baja la presión del matraz y crea, así, un vacío. A la temperatura ambiente de 21,1°C (71°F), el agua hierve con un vacío de 28,2 pulg.Hg (0,7 lb/pulg2). La ebullición del agua es un proceso de enfriamiento natural. El agua en ebullición extrae la misma cantidad de calor latente cuando hierve a 21,1°C (70°F) que cuando hierve a 100°C (212°F). Las sustancias diferentes del agua reaccionan del mismo modo, pero a diferentes temperaturas.


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Objetivo: Dada la hoja de trabajo correspondiente, el estudiante identificará los componentes del sistema de acondicionamiento de aire del vehículo, definirá las funciones de los componentes, identificará los diferentes sistemas de acondicionamiento de aire y determinará la operación de los sistemas, con 90% de exactitud. Dada la unidad de capacitación de acondicionamiento de aire, el estudiante demostrará el efecto de la operación de los componentes individuales del sistema de acondicionamiento de aire. Material Sistema acondicionamiento de aire/calefacción con refrigerante R-134a, Manual de Servicio para todas las máquinas Caterpillar (SENR5664). Lectura del estudiante: Páginas 63 a 106


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Componentes y operación del sistema de aire acondicionado de la máquina

Lección 2: Componentes y operación del sistema de aire acondicionado de la máquina

Unidad 1 Lección 2

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MAN TEN GA EN P OS I CI ON VERTI CAL

N O CALI EN TE

MAN TEN GA ALEJAD O D E LLAMAS

US E GAFAS D E S EGU RI D AD

N O CO N GELE

NO GOLPEE

R- 1 3 4 a

P ELI GRO

U S E GU AN TES D E S EGU RI D AD

Fig. 1.2.1

REFRIGERANTE HFC-134A La sustancia usada en los sistemas de aire acondicionado se llama “refrigerante”. Hay muchos refrigerantes disponibles. De hecho, cualquier líquido que hierva a una temperatura cercana al punto de congelación del agua puede usarse como refrigerante. Sin embargo, un buen refrigerante, por seguridad, no debe ser venenoso ni explosivo. Un buen refrigerante tampoco debe ser corrosivo, no debe tener olor y debe mezclarse bien con el aceite. El refrigerante usado actualmente en los sistemas móviles de aire acondicionado es el “refrigerante HFC-134a." El HFC-134a es un compuesto de fluorocarbonos hidrogenados. El HFC-134a tiene las mismas ventajas del refrigerante R-12. Además, no es dañino para la atmósfera. A continuación se indicarán algunas precauciones que se deben tener en cuenta cuando se usa el refrigerante HFC-134a. Las siguientes precauciones de seguridad deben seguirse cuando se realiza el servicio en los sistemas de aire acondicionado, operación del equipo de aire acondicionado o manejo de refrigerantes. 1. No realice trabajos de soldadura o limpieza con vapor cerca de vehículos con tuberías instaladas de aire acondicionado. El calor puede causar una presión excesiva del refrigerante. 2. No transporte refrigerante en el compartimiento de pasajeros de un vehículo. 3. No exponga el refrigerante a llamas abiertas, altas temperaturas o a los rayos del Sol. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 2

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4. Use gafas de seguridad. Un escape de refrigerante puede hacer que entre en contacto con los ojos y cause lesiones serias. 5. No use calor excesivo en los contenedores de refrigerante durante el proceso de carga. Nunca use calor directo. Use un recipiente de agua que no exceda los 52°C (125°F). 6. No descargue refrigerante a la atmósfera. Además de ser dañino para la capa de ozono de la tierra, el refrigerante 12, cuando está expuesto a una llama abierta, se convierte en un gas fosfeno mortal. 7. Trabaje siempre en un área bien ventilada. La inhalación de refrigerante, aun en pequeñas cantidades, puede ser acumulativa y causar ligeros dolores de cabeza. Los refrigerantes pueden también producir irritación de ojos, nariz y garganta. 8. No haga trabajos de soldadura o trabajos de limpieza con vapor en el sistema de aire acondicionado. Puede crearse presión excesiva en el sistema. 9. No mezcle el refrigerante R-134a con aire para propósito de pruebas de fugas. Bajo presión, esta mezcla puede explotar. 10. Cuando cargue un sistema con el motor en funcionamiento, asegúrese de que está cerrada la válvula del manómetro de presión alta. 11. Esté alerta cuando el motor esté funcionando y manténgase alejado los componentes en rotación. 12. No recupere ni transfiera refrigerante a un tanque de residuos. Siempre use tanques aprobados DOT. Busque siempre en el tanque la etiqueta DOT4BA o DOT4BW. 13. No llene un tanque de almacenamiento de refrigerante más de 80% de su peso nominal.


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Unidad 1 Lección 2

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H F C -1 3 4 a

Fig. 1.2.2

SISTEMA BASICO DE AIRE ACONDICIONADO En la figura se muestra un matraz con refrigerante HFC-134a a temperatura ambiente. A presión atmosférica (14,7 lb/pulg2), el HFC134a hierve a una temperatura de -27°C (-16°F). El calor ambiente hace que el refrigerante hierva. A medida que el refrigerante hierve, el calor es tomado del área circundante. La transferencia de calor hace que el área circundante se enfríe. Sin embargo, un sistema así no es económico ni tampoco es bueno para la atmósfera.


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Unidad 1 Lección 2

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C O M PR E SOR

PR E SIO N A LTA

PR E SIO N BA JA

Fig. 1.2.3

En la figura 1.2.3, se adicionó un compresor y un matraz de presión alta. A medida que el refrigerante líquido hierve, el vapor pasa a través de una manguera al compresor. El compresor aumenta la presión del vapor y la intensidad del calor. Como la temperatura es una medida de la intensidad de calor, aumenta la temperatura del vapor. La presión alta hace que el vapor de temperatura alta fluya al matraz de presión alta. La temperatura del vapor de presión alta es mayor que la temperatura del área circundante. Por tanto, el calor fluye del vapor de presión alta al área circundante. El vapor de presión alta se enfría y cambia a estado líquido de presión alta.


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Unidad 1 Lección 2

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CO M PRESO R

O RIF ICIO P RES IO N ALTA

P RESIO N BAJA

Fig. 1.2.4

El sistema se completa al poner una manguera que conecta el matraz del líquido de presión alta con matraz de líquido de presión baja. Se hace un orificio en la manguera para mantener una diferencia de presión entre el líquido de presión alta y el líquido de presión baja. Cuando hierve el matraz del refrigerante líquido de presión baja, el proceso de ebullición toma calor del área circundante. El vapor refrigerante de presión baja pasa a través de la manguera al compresor. El compresor eleva la presión y la temperatura del vapor y lo almacena en el matraz de presión alta. El vapor de temperatura alta y presión alta transfiere el calor al área circundante, lo que hace que el vapor de presión alta se enfríe y se condense en líquido de presión alta. El refrigerante líquido de presión alta fluye a través de la manguera con orificio al matraz de refrigerante líquido de presión baja. El refrigerante líquido de presión baja hierve, y se repite el ciclo.


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Unidad 1 Lección 2

1-2-7


S E R PE N T IN D EL CO ND E NS A DO R C OM PRE SOR

SE CA DO R D E T U B E R IA

V E N T IL A D O R D E L C ON DE NSA DO R

S E R P E N T IN D E L E VA PO R A D O R AC UM U L AD OR

SIS TEM A DE TU BOS CO N O RIF ICIOS V E N T IL A D O R S O P L A D O R D E L E VA PO R A D O R

Fig. 1.2.5

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO Y COMPONENTES Sistema de tubo de orificios El sistema de aire acondicionado estándar tiene cinco componentes básicos: Compresor Compresor

- Aumenta la presión y la temperatura del vapor refrigerante.

Condensador

- Extrae el calor del vapor refrigerante de alta temperatura y presión alta, lo que hace que el vapor se condense y cambie a refrigerante líquido de presión alta.

Secador de tubería

- Contiene el desecante y el tubo de orificios. Tiene desconexiones rápidas que permiten cambiarlo fácilmente cuando es necesario.

Evaporador

- Hierve el refrigerante líquido de presión baja, y toma el calor del área circundante.

Acumulador

- Actúa como un separador líquido/vapor y asegura que únicamente el vapor vaya al compresor.

En el sistema de tubo de orificios, el refrigerante líquido que sale del evaporador puede dañar el compresor. Por tanto, se pone un acumulador en la tubería de succión después del evaporador. El acumulador actúa como un separador líquido/vapor y asegura que únicamente el vapor vaya al compresor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 2

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En algunos sistemas de tubo de orificios, el tubo de orificios está en la tubería de refrigerante líquido de presión baja que va al evaporador, y el desecante está en el acumulador. En sistemas con un secador de tubería, el desecante está en el secador. CO M P RESO R CO ND UC TO DE ENT RA DA

C ON DU CTO D E SA LIDA

CON DU C TO DE E NT RA DA

C ON DU CTO D E SA LI DA

VALV ULA DE E SCA PE VA LVUL A DE ADM IS ION

VALVU LA DE E SC AP E

VA LV UL A D E A DM ISI ON

CA RRERA D E A DM ISIO N

CAR RERA DE C OM PRES IO N

Fig. 1.2.6

El doble propósito del compresor es: - Aumentar la temperatura y la presión del gas refrigerante del evaporador. - Hacer circular el refrigerante a través del sistema. El compresor tiene válvulas de lámina para controlar la admisión y escape del gas refrigerante durante la operación de bombeo. A medida que el pistón se mueve hacia abajo en el orificio, la válvula de lámina de admisión se abre y la válvula de lámina de escape se cierra. La presión baja hace que el gas refrigerante cargado de calor vaya del evaporador al compresor. A medida que el pistón se mueve hacia arriba en el orificio, el compresor presuriza el gas, aumentando así la intensidad del calor. Como la temperatura es una medida de la intensidad del calor, aumenta la temperatura del gas. El gas de presión alta y temperatura alta cierra la válvula de lámina de admisión y abre la válvula de lámina de escape. El gas es forzado a ir a través de la manguera al condensador. El aumento de presión se logra añadiendo una restricción en el lado de presión alta del sistema. La restricción se hace usando el tubo de orificios. El tubo de orificios se explicará luego en esta lección.


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Unidad 1 Lección 2

1-2-9

CONDENSADOR


DEL COMPRESOR

AL RECIPIENTE SECADOR

Fig. 1.2.7

Condensador El propósito del condensador es transferir el calor del gas refrigerante a la atmósfera y convertir el gas refrigerante en líquido. El gas refrigerante de temperatura alta y presión alta fluye del compresor al condensador. A medida que se calienta, el gas de presión alta fluye a través del condensador y el calor fluye del gas caliente al aire más frío pasando por el serpentín del condensador. El gas refrigerante de presión alta se enfría y se condensa en un líquido de presión alta. El líquido de presión alta sale del condensador y pasa al secador de tubería. Se usan con mayor frecuencia dos tipos básicos de condensador: De aire bajo presión dinámica - Usado en aplicaciones automotrices Por aire a presión

- Usado en equipo de construcción

El condensador de aire bajo presión dinámica aprovecha el movimiento de la máquina para hacer que grandes volúmenes de aire pasen por el serpentín del condensador. El condensador por aire a presión usa ventiladores para mover grandes volúmenes de aire a través del serpentín del condensador. El aire se enfría más que el gas refrigerante dentro del condensador. El calor fluye del gas refrigerante caliente al aire más frío.


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Unidad 1 Lección 2

1-2-10


SECA DO R DE TU BERIA SA LID A DE D ESC O NE XIO N RA PI DA

C ON JUN TO D E TU BO D E O RIF IC IOS

T UB O

R EJ ILL A

DES E CAN TE

EN TR A DA DE DE SC ON EX ION R API DA

I ND ICA DO R DE HUM EDA D

S EL LO S AN UL AR ES

C UE RP O

LE NGU ETA S

RE JIL LA

Fig. 1.2.8

Secador de tubería y tubo de orificios El secador de tubería contiene el material desecante y dos conexiones de desconexión rápida. Las conexiones permiten que el secador de tubería se pueda cambiar sin tener que reciclar el refrigerante. Algunos secadores de tubería tienen un indicador de humedad. En la mayoría de los sistemas de tubo de orificios, el tubo de orificios está instalado dentro del secador de tubería. El tubo de orificios consta de un pequeño tubo recubierto de un cuerpo plástico, dos sellos anulares, dos rejillas y dos lengüetas. Las dos rejillas (una a cada lado) filtran el refrigerante que fluye a través del tubo pequeño. Los dos sellos anulares sellan cualquier fuga que vaya al exterior a través del tubo de orificios. Las dos lengüetas encajan en una herramienta especial cuando se instala y se quita el tubo de orificios. El tubo de orificios separa el lado de alta del sistema de aire acondicionado del lado de baja. El refrigerante líquido de presión alta entra al tubo de orificios y el refrigerante líquido de presión baja sale del tubo de orificios. El tubo de orificios tiene un diámetro fijo y no tiene la capacidad de regular la válvula de expansión. El refrigerante fluye del tubo de orificios al evaporador. La cantidad de refrigerante líquido que entra al evaporador es generalmente mayor de lo que el evaporador puede poner en ebullición; por lo tanto, algo de refrigerante sale del evaporador en forma líquida. En algunos sistemas de tubo de orificios, el tubo de orificios está instalado en la tubería de entrada del evaporador. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 2

1-2-11

DEL TUBO DE ORIFICIOS


E VAPO RA DO R

AL COMPRESOR

VENTILADOR SOPLADOR Fig. 1.2.9

Evaporador El propósito del evaporador es transferir el calor del compartimiento del operador al refrigerante en el acondicionador de aire. Un ventilador soplador es una pieza necesaria de la unidad del evaporador del sistema de aire acondicionado. El ventilador soplador envía el aire cargado de calor del compartimiento del operador a las aletas del evaporador y al serpentín donde el aire circundante calienta el refrigerante. Cuando el refrigerante líquido de presión baja entra al evaporador, el refrigerante está más frío que el aire del ventilador soplador. El calor del aire permite que la mayoría del refrigerante líquido de presión baja hierva y pase a gas refrigerante. La combinación gas/líquido de refrigerante de presión baja cargado de calor fluye al acumulador. El aire más frío fluye de regreso al compartimiento del operador.


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Unidad 1 Lección 2

1-2-12

CO N DE SE CA NT E E NT RA DA


TAPA D E D ESV IACIO N

SIN D E SEC AN T E

E NT R ADA

T UB ER IA DE VA PO R

OR IF IC IO DE PU R GA D E AC E ITE

DE SE CA NT E

SAL ID A

ACUM ULA DO R

SA L IDA

Fig. 1.2.10

Acumulador El acumulador almacena la mezcla gas/líquido refrigerante y permite que vaya al compresor únicamente refrigerante gaseoso. El gas refrigerante fluye a través de la abertura de la parte superior de la tubería de vapor. Los acumuladores de modelos anteriores tienen una tapa de desviación para mantener el líquido lejos de la abertura en la tubería de vapor. El orificio de purga de aceite permite que el aceite regrese al compresor. Algunos acumuladores contienen una bolsa con material desecante para eliminar la humedad del refrigerante. En los sistemas con un secador de tubería, el acumulador no contiene desecante y el desecante se pone en el secador de tubería.


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Unidad 1 Lección 2

1-2-13


SERPENTIN DEL CONDENSADOR

COMPRESOR

RECIPIENTE-SECADOR

TUBO CAPILAR

VALVULA DE EXPANSION SERPENTIN DEL EVAPORADOR AL COMPRESOR

Fig. 1.2.11

Sistema de válvula de expansión termostática La mayoría de las máquinas de modelos anteriores están equipadas con el sistema de válvula de expansión termostática. El propósito de la válvula de expansión termostática es: - Restringir el flujo de refrigerante y permitir que el compresor aumente la presión en el lado de alta del sistema de aire acondicionado. - Controlar la cantidad de refrigerante que entra al evaporador. La parte del sistema de aire acondicionado desde la salida del compresor hasta la entrada de la válvula de expansión se llama “lado de alta”. La válvula de expansión termostática causa restricción del flujo de refrigerante que aumenta la presión entre la válvula de expansión (restricción) y el compresor. El aumento de presión hace que el refrigerante pase de estado gaseoso a líquido. Del mismo modo que el compresor aumenta la temperatura refrigerante al concentrar refrigerante en un espacio pequeño, la válvula de expansión disminuye la temperatura al permitir que el refrigerante se distribuya a medida que sale del orificio de la válvula de expansión. Debido a que la presión se disminuye en gran medida, el refrigerante es aún más frío cuando sale de la válvula de expansión y entra al evaporador. La parte del sistema de aire acondicionado desde la salida de la válvula de expansión hasta la entrada al compresor se llama “lado de baja”. El sistema de válvula de expansión termostática está equipado con un recipiente secador. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 2

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VALVULAS DE EXPANSION TU B O

TU B O

T U BO C OM PE N SA D OR E X TE R NO

DI AF R AG M A

E NT RAD A

PA SAD OR

D IA FR AGM A

E NT RA DA

PA SA D O R

C O N D UC T O C O M PE N SA D O R I N T E RN O

OR IF ICI O

O RIF IC IO

ASI EN TO ASI EN TO RE SORT E “RE C AL E NTAD O”

B UL B O T E RM IC O

R ESO RT E “ RE CA L EN TA DO ”

SAL IDA

SA LI DA B UL B O TE R M IC O

COMPENSACION INTERNA

COMPENSACION EXTERNA

Fig. 1.2.12

Válvula de expansión termostática En las máquinas se usan dos tipos de válvulas de expansión: de compensación interna y de compensación externa. Ambas tienen un bulbo térmico conectado a un diafragma por medio de un pequeño tubo. El bulbo térmico contiene un refrigerante. Una abrazadera sostiene el bulbo térmico firmemente unido a la tubería de salida del evaporador. El bulbo térmico es sensitivo a la temperatura de salida. Si la temperatura de salida aumenta, el refrigerante dentro del bulbo se expande. El refrigerante expandido ejerce presión contra el diafragma en la parte superior de la válvula. El diafragma se conecta a través de un pasador al asiento de válvula. La presión ejercida contra el diafragma hace que se muevan que el pasador del diafragma y el asiento de la válvula. A medida que el asiento de la válvula se mueve dejando abierto el orificio, fluye más refrigerante al evaporador. Un aumento del flujo del refrigerante hace que se enfríe la salida del evaporador. La temperatura de salida disminuye y hace que el refrigerante se condense en el bulbo térmico, lo cual reduce la presión contra el diafragma, el pasador y el asiento de válvula. El asiento de válvula se mueve para reducir el flujo a través del orificio. En una válvula de compensación interna, la presión del refrigerante que entra al evaporador fluye a la parte inferior del diafragma a través de un conducto interno de compensación. La expansión del gas del bulbo térmico debe sobrepasar la presión de balance interno y el resorte antes de que se abra la válvula para aumentar el flujo de refrigerante. En la válvula de compensación externa, la presión ejercida en la parte inferior del diafragma viene de la tubería de salida del evaporador a través de un tubo compensador. El tubo compensador iguala la presión de salida del evaporador con la presión causada por la expansión del gas en el bulbo térmico. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Un resorte “recalentado” evita crestas del líquido en exceso que entran al evaporador. “Recalentado” es un término que describe un aumento de la temperatura del gas refrigerante por encima de la temperatura a la cual se evapora el refrigerante. El resorte recalentado se instala contra la válvula y se ajusta a un valor determinado en el momento de la fabricación. La válvula de expansión se diseña de modo que la temperatura del refrigerante de la tubería de salida del evaporador tenga 3 0C (5 0F) de recalentamiento antes de permitir que más refrigerante entre al evaporador. La tensión del resorte es el factor que determina la apertura o cierre de la válvula de expansión. Durante la apertura y cierre, la tensión del resorte demora o ayuda a la operación de la válvula, según se requiera.

D E L C O N D ES A DO R

A L A VA LV U L A D E E X PA N S IO N

R E J IL L A

R E C I P IE N T E S E C A D O R Fig. 1.2.13

Recipiente secador El recipiente secador tiene tres funciones: secar, almacenar y filtrar el refrigerante líquido. A medida que el refrigerante líquido de presión alta fluye al recipiente secador, el refrigerante se filtra pasando por un desecante que elimina la humedad que haya entrado al refrigerante. El refrigerante se almacena hasta que el sistema lo necesite. Cuando el sistema necesita refrigerante, el líquido de presión alta fluye a través de una rejilla muy fina conectada a un tubo detector (la rejilla evita que vaya cualquier escombro al sistema de aire acondicionado). El líquido de presión alta fluye del recipiente secador a la válvula de expansión termostática.


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Unidad 1 Lección 2

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SER PE NTI N D EL CO ND EN SA D OR

R EC IP IE N TE SE C AD OR

V EN TI LA D OR D EL CO ND EN SA D OR

V A LV ULA D E EX P AN SI ON D E B LOQU E E N “ H”

C OM P RE SOR

S IS T E M A D E V A L V UL A DE E X PA N SI O N DE B L O Q U E E N “H ”

V E N T IL A DO R S O P L AD O R

Fig. 1.2.14

Sistema de válvula de expansión de bloque en “H” En el sistema de válvula de expansión de bloque en “H” la válvula de expansión termostática se reemplaza con la válvula de expansión de bloque en “H”. Cuando la válvula de expansión de bloque en “H”, se abre, se dosifica refrigerante líquido a la parte inferior del evaporador. El refrigerante de presión baja comienza a hervir a medida que el flujo va a través del serpentín del evaporador. El vapor del refrigerante absorbe el calor del aire tibio circundante por medio del ventilador del evaporador. El compresor envía el vapor de refrigerante afuera por la parte superior del evaporador y pasa al sensor de temperatura. El vapor enfriador refrigera el sensor de temperatura. A medida que el sensor de temperatura se enfría, el gas del sensor se condensa y disminuye la presión en la parte superior del diafragma del sensor de temperatura. El diafragma se expande hacia arriba y mueve el vástago lejos de la bola y el resorte. La bola y el resorte inician el cierre y restringen el flujo a través de la válvula de expansión. El sensor de temperatura controla la operación del sistema de aire acondicionado y permiten que una cantidad exacta de refrigerante líquido pase a través de la bola y el resorte.


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Unidad 1 Lección 2

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VA LV ULA DE EXPAN SIO N DE BLO QUE EN "H " SEN SOR DE T E M PE R AT UR A D IA FR AGM A

D EL E VAP OR AD OR

AL C OM P RE SOR

VA RIL L A

AL E VAP O RA DO R

DE L C ON DE N SAD OR

B OL A Y R E SORT E

Fig. 1.2.15

Válvula de expansión de bloque en “H” Algunos sistemas de aire acondicionado usan la válvula de expansión de bloque en “H” para controlar la cantidad de refrigerante que pasa al evaporador. Durante la modalidad de desactivación del compresor, la presión en la parte inferior del diafragma del sensor de temperatura es mayor que la presión en la parte superior del diafragma. El diafragma se expande hacia arriba retrayendo el vástago y permitiendo que la bola y el resorte cierren la válvula. Durante la modalidad de activación del compresor, la presión en la parte inferior del diafragma del sensor de temperatura disminuye rápidamente. La presión más alta en la parte superior del diafragma hace que el diafragma se contraiga hacia abajo moviendo el vástago contra la bola y el resorte, abriendo de este modo la válvula.


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Unidad 1 Lección 2

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CIRCU ITO ELECTR ICO DEL CO M P RESO R

TU B O C AP IL A R

R -12

CO NJU NT O DE F UE L LE CA P ILA R

BA STID OR DE P IVOTE

EM B RAG U E

BAT ERI A P UN TO DE A PE RT UR A

INTERRUPTOR TERMOSTATICO

TO RN IL LO D E A JUST E D E T EM P E RATU R A

Fig. 1.2.16

Interruptor termostático El interruptor termostático en el circuito eléctrico del compresor realiza el ciclo del compresor, y permite que el operador ajuste la cantidad de frío deseada y evitar que el evaporador se congele. El interruptor termostático consta de un contacto fijo y un bastidor de pivote unido a un conjunto de fuelle capilar. El tubo capilar se llena con refrigerante R-12 o similar. El tubo capilar se inserta entre las aletas del núcleo del evaporador. El refrigerante del tubo capilar se expande o se contrae, dependiendo de la temperatura del evaporador. La expansión o la contracción del refrigerante del tubo capilar hace que los fuelles se expandan y se contraigan. La expansión y la contracción de los fuelles hacen que gire el bastidor de pivote. Una parte del cable de la bobina del embrague del evaporador se conecta al contacto fijo y la otra parte se conecta al bastidor de pivote. El bastidor de pivote y el contacto deben acercarse para que el interruptor se cierre y opere el embrague del compresor. El operador regula el enfriamiento del evaporador variando el espacio entre el contacto fijo y el bastidor de pivote. Moviendo el contacto y alejando el bastidor de pivote (disminuyendo el enfriamiento) hace que los fuelles se expandan más lejos antes de cerrar el interruptor. Acercando el contacto y el bastidor de pivote muy cerca (aumentando el enfriamiento) hace que el interruptor se cierre con un menor movimiento de los fuelles.


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Unidad 1 Lección 2

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Para regular la gama entre la apertura y el cierre del interruptor, se han puesto termostatos ajustables. El tornillo de ajuste se encuentra bajo una cubierta que puede quitarse. Si el tornillo de ajuste no se encuentra en este lugar, indica que el termostato no es ajustable. El sistema con termostato no ajustable (algunas veces llamado sistema de control de congelamiento) tiene una perilla de control de temperatura. La perilla se conecta a la válvula de control del calentador, la cual controla el flujo de refrigerante a través del serpentín del calentador. La temperatura de flujo de aire del evaporador se controla por medio del termostato no ajustable. La temperatura de la cabina se mantiene al controlar el flujo de aire a través de los serpentines del calentador y del evaporador. Cuando el flujo de aire que atraviesa los serpentines del calentador y del evaporador alcanza los 2,2° C (36° F), entonces el termostato no ajustable CONECTA el compresor. Cuando la temperatura del flujo de aire disminuye a -1,1° C (30° F), el termostato no ajustable DESCONECTA el compresor. C O N J U N TO D E POL E A S P LAC A D E M A N D O

M A ZO

E JE

C OJ IN E T E

C ON J U N TO D E BO B IN A

EM B R AG U E D E L C O M P R ES O R

Fig. 1.2.17

Embrague del compresor El embrague es accionado por el cigüeñal del motor mediante una correa en el conjunto de poleas en el embrague magnético. El conjunto de poleas gira en el cojinete y no está conectado al eje. La placa de mando está conectada con estrías a la maza al eje. El conjunto de la bobina se monta en el bastidor del compresor y no gira. La corriente eléctrica del termostato crea un campo magnético en el conjunto de la bobina. El campo magnético empuja la placa de mando contra el conjunto de poleas. El conjunto de poleas entonces gira la placa de mando, la maza y el eje para operar el compresor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 2

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Fig. 1.2.18

Interruptor de presión baja En la figura se muestra el interruptor del sensor de presión baja (flecha) roscado en el recipiente del secador. El interruptor del sensor de presión baja se usa para proteger el sistema de daños debidos a falta de aceite. Situado en el circuito eléctrico del embrague magnético, el interruptor se abre cuando la presión del sistema disminuye a un valor menor que 175 kPa (25 lb/pulg2) y detiene el compresor. El interruptor puede estar en el secador, en la válvula de expansión, en la tubería de refrigerante o en el compresor. Para detener el sistema antes que la presión del sistema alcance el valor límite de la válvula de alivio de presión alta, en algunas máquinas se usa un interruptor de presión alta similar (no mostrado). El interruptor de presión alta se encuentra en el circuito eléctrico del embrague magnético. Una presión alta en el sistema abre el interruptor y detiene el compresor.

Fig. 1.2.19

Válvula de alivio de presión alta La válvula de alivio de presión alta se encuentra en el compresor y/o en el recipiente secador. La válvula de alivio de presión alta (flecha) permite que el refrigerante sea liberado a la atmósfera si la presión del sistema es mayor que 3.450 kPa (500 lb/pulg2). En los sistemas actuales, la válvula de alivio de presión alta abre un interruptor de presión alta. Esto evita que el refrigerante sea drenado a la atmósfera. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 2

1-2-21


1

2

Fig. 1.2.20

Indicador de humedad En la figura se muestra el indicador de humedad. El indicador de humedad se encuentra en la tubería entre el recipiente secador y la válvula de expansión. El indicador de humedad mide la humedad relativa del sistema. En la cara del indicador hay una tabla de color de referencia de humedad. El color azul indica un sistema seco y el color rosado indica un sistema húmedo. El indicador de humedad debe revisarse al final de cada turno de trabajo. Para revisar el indicador de humedad, observe el anillo indicador (2) a través de la mirilla (1). Si el anillo indicador está azul, el sistema está seco. Si el anillo indicador está rosado, el sistema tiene humedad. La humedad debe eliminarse y cambiarse el recipiente secador.


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Regulaciones Gubernamentales

UNIDAD 2 Regulaciones Gubernamentales

C

A

PA

D

E

O

Z

M AT

O

N

O

FE OS

RA

TIER R A O CEA N O

Fig. 2.1.1 Objetivo: Dado el material de la unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Señalar los factores que hacen que los refrigerantes a base de compuestos fluorocarbonados estén prohibidos en el mundo. 2. Indicar las leyes gubernamentales actuales respecto de la compra y el manejo de refrigerantes.


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Objetivo: Dados los materiales relativos a las preguntas acerca de los efectos de los refrigerantes fluorocarbonados en la capa de ozono de la atmósfera y los procedimientos del manejo de refrigerantes, el estudiante deberá responder 90% de las preguntas con exactitud. LECCION: REGULACIONES DE PROTECCION DE LA CAPA DE OZONO Presentación de video: MACS: Protección de la capa de ozono de los compuestos fluorocarbonados Lectura: Revise la “Guía de estudio de los técnicos” de IMACA. Aprobado por la EPA para cumplir con los requerimientos de certificación y capacitación según la sección 609 de la Enmienda del Acta de Aire Limpio. Material optativo: Fuera del registro federal, la Agencia de Protección Ambiental, título VI del Acta de Aire Limpio. Dirección de Internet: http://www.epa.gov/ozone/ Examen: Tome el examen IMACA "Guía de estudio de los técnicos"


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Regulaciones Gubernamentales

Lección 1: Regulaciones Gubernamentales

M AT E R IA L E S D E L S IS T E M A D E A IR E A C O N D IC IO N A D O Y H E R R A M IE N T AS D E S E R V IC IO

Fig. 1

Objetivo: Dados la hoja de trabajo de la práctica y el equipo de capacitación de acondicionamiento de aire, los estudiantes demostrarán los procedimientos correctos de servicio del sistema de acondicionamiento de aire del vehículo.


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Materiales del sistema de aire acondicionado y herramientas de servicio

Lección 2: Materiales del sistema de aire acondicionado y herramientas de servicio

Unidad 3 Lección 2

3-2-2


Fig. 3.2.1

HERRAMIENTAS DE SERVICIO DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO Cuando se realiza el servicio de un sistema de aire acondicionado, son necesarias algunas herramientas especiales, además de la caja de herramientas básicas del mecánico. Algunas de estas herramientas especiales se verán en está lección.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-3


Fig. 3.2.2

Detector electrónico de fugas El detector electrónico de fugas se considera el medio más seguro y eficaz para encontrar fugas en el sistema. Algunos detectores electrónicos pueden detectar pequeñas fugas equivalentes a 1/2 onzas de refrigerante por año. El detector “sonará”, activará una luz o hará ambas cosas cuando detecte una fuga. Para obtener resultados exactos, la detección de fugas debe realizarse con el sistema bajo presión. Una carga de refrigerante de 50% en el sistema es suficiente para localizar la mayoría de las fugas. Sin embargo, fugas muy pequeñas pueden requerir que la presión del sistema se aumente por encima de lo normal para localizar la fuga.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-4


2

1

Fig. 3.2.3

Tanques de refrigerante Los tanques estándar (1) de refrigerante nunca deben usarse para reciclar refrigerante. Los tanques de refrigerante (2) usados en el equipo recuperación/reciclaje deben tener aprobación del Departamento de Transporte (DOT). La aprobación DOT se indica por la marca "DOT 4BW" o "DOT 4BA" impresa en el tanque. Las normas de seguridad recomiendan que los tanques cerrados no deben llenarse con líquido más de 80% del volumen del tanque. El 20% restante (llamado “espacio de presión de cabeza”) se deja para la expansión del líquido.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-5


Fig. 3.2.4

Unidad de recuperación, evacuación y carga La unidad de recuperación del refrigerante debe usarse para almacenar provisionalmente el refrigerante del sistema de aire acondicionado cuando se hacen las reparaciones. El refrigerante puede entonces reciclarse y usarse nuevamente en el sistema después de efectuada la reparación. Se puede usar una unidad automática de recuperación, evacuación y carga del sistema de aire acondicionado para realizar en un solo paso la recuperación, evacuación y operación de carga. El tiempo de evacuación y la cantidad de carga refrigerante son programados en la unidad. Después de extraer el refrigerante, la unidad evacuará y cargará el sistema de aire acondicionado automáticamente. Están disponibles gran variedad de unidades. Algunas unidades (como la mostrada en la figura) se usan para recuperar, reciclar, evacuar y cargar refrigerante. Otras unidades pueden solamente recuperar el refrigerante. El refrigerante se transfiere entonces a una unidad de reciclaje para ser usado nuevamente.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-6


Fig. 3.2.5

Bomba de vacío La bomba de vacío elimina completamente el aire y la humedad del sistema de aire acondicionado al bajar la presión del sistema a un punto en donde la humedad se convierte en vapor. El vapor se bombea entonces con aire fuera del sistema. Para eliminar toda la humedad del sistema, la bomba de vacío debe operar con una presión baja de 981 mbar (29 pulg Hg) por al menos 30 minutos. NOTA: Todo el refrigerante deben recuperarse del sistema antes de conectar la bomba de vacío.


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Unidad 3 Lección 2

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1

2

Fig. 3.2.6

Balanza de carga del refrigerante Los dos tipos de balanza de carga de refrigerante son: de operación manual (1) y de operación automática (2). Cada una permite añadir al sistema la cantidad específica de refrigerante sin importar la temperatura ambiente. Actualmente, la balanza de carga es el método más recomendado cuando se carga el sistema de aire acondicionado de las máquinas Caterpillar.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-8


Fig. 3.2.7

Analizador de refrigerante El analizador de refrigerante se ha convertido en una herramienta importante cuando se realiza el servicio del sistema de aire acondicionado. El analizador de refrigerante identifica el tipo de refrigerante, mide el porcentaje de pureza, indica el porcentaje de aire en el sistema y detecta las mezclas y los refrigerantes contaminados. Usando el analizador de refrigerante se evita la contaminación del equipo de recuperación con refrigerantes diferentes del especificado para su uso.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-9


Fig. 3.2.8

Equipo de lavado de los componentes del sistema de aire acondicionado El equipo de lavado de los componentes del sistema de aire acondicionado usa aire del taller para atomizar la solución de lavado. La solución se usa para quitar residuos y otros contaminantes de las mangueras, del evaporador y del condensador.

NOTAS DEL INSTRUCTOR: En este punto, realice la práctica de taller 3.2.1.


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Procedimientos de Servicio

UNIDAD 3 Procedimientos de Servicio

Objetivo: Dadas una unidad de capacitación de acondicionamiento de aire y las herramientas adecuadas, los estudiantes realizarán los procedimientos de servicio del sistema de acondicionamiento de aire de la máquina y demostrarán el uso correcto de: - Juego de manómetros con múltiple - Estación recuperación, evacuación, recarga y reciclaje del refrigerante R-134a - Identificador de refrigerante - Detector de fugas del refrigerante R-134a - Balanza automática de carga - Balanza manual de carga - Equipo de lavado de los componentes del sistema - Bomba de vacío - Multímetro digital - Manómetro de vacío con termistor de estado sólido


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PROCEDIMIENTO DE SERVICIO DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO

Objetivos: 1. Los estudiantes seguirán los procedimientos de seguridad correctos en todas las prácticas de taller. 2. Dadas una hoja de trabajo adecuada y la unidad de capacitación de aire acondicionado, los estudiantes demostrarán los procedimientos correctos para realizar la inspección visual y las inspecciones operativas. 3. Dadas una hoja de trabajo y la unidad de capacitación de aire acondicionado, los estudiantes demostrarán los procedimientos correctos para identificar el refrigerante, detectar fugas, recuperar el refrigerante, reciclar refrigerante, evacuar y cargar la unidad de capacitación.


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Procedimiento de servicio del sistema de aire acondicionado de la máquina

Lección 1: Procedimiento de servicio del sistema de aire acondicionado de la máquina

Unidad 3 Lección 1

3-1-2


Fig. 3.1.1

PRECAUCIONES DE SEGURIDAD Las siguientes precauciones de seguridad deben seguirse cuando se realiza el servicio en los sistemas de aire acondicionado, operación del equipo de aire acondicionado o manejo de refrigerantes. 1. Use gafas de seguridad. El escape de refrigerante puede hacer que se ponga en contacto con los ojos y puede causar severas lesiones. 2. No use calor excesivo en los tanques de refrigerante durante los procesos de carga. Nunca use calor directo. Use un recipiente de agua que no exceda los 52°C (125°F). 3. No descargue el refrigerante a la atmósfera. Además de ser dañino para la capa de ozono de la Tierra, el refrigerante R12, cuando está en contacto con una llama abierta, se convierte en un gas fosfeno mortal. 4. Siempre trabaje en un área bien ventilada. La inhalación de refrigerante, aun en pequeñas cantidades, puede ser acumulativa y causar ligeros dolores de cabeza. Los refrigerantes pueden también causar irritación en ojos, nariz y garganta. 5. No haga trabajos de soldadura o limpieza con vapor en sistemas de aire acondicionado. Puede producirse presión excesiva en el sistema. 6. No mezcle el refrigerante R-134a con aire para propósito de pruebas de fugas. Bajo presión esta mezcla puede explotar. 7. Cuando cargue un sistema con el motor en funcionamiento, asegúrese de que la válvula del manómetro de presión alta esté cerrada.


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Unidad 3 Lección 1

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8 Esté alerta cuando el motor esté funcionando y manténgase alejado los componentes en rotación. 9. No recupere ni transfiera refrigerante a un tanque disponible. Siempre use tanques aprobados DOT. Busque siempre en el tanque la etiqueta DOT4BA o DOT4BW. 10. No llene un tanque de almacenamiento más de 60% de su peso nominal.

Fig. 3.1.2

PRUEBAS DE RENDIMIENTO DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO Inspección visual, motor desconectado El rendimiento correcto del sistema de aire acondicionado es el objetivo número uno siempre que se lleve a cabo un mantenimiento preventivo o una reparación mayor. Cuando se hace una prueba de rendimiento, el primer paso es realizar una inspección visual de los componentes del sistema de aire acondicionado. La inspección visual se realiza con el motor desconectado.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-4


Fig. 3.1.3

La correa de mando del compresor puede estar dañada o suelta. Una correa de mando dañada debe reemplazarse. Cuando se instale una nueva correa o se apriete una correa suelta, use el medidor de tensión de correa Caterpillar. Vea el Manual de Servicio para consultar las especificaciones de apriete de la correa. Inspeccione el condensador en busca de suciedad u otros escombros que puedan restringir el flujo de aire. El flujo de aire insuficiente a través del condensador puede causar un inadecuado enfriamiento y dañar el compresor.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-5


Fig. 3.1.4

El soplador evaporador o ventilador puede sólo ser eficaz cuando las tuberías de aire están limpios. La condensación atrapa suciedad y escombros en el lado del soplador del evaporador. La suciedad y los escombros forman una capa que restringe el flujo de aire del evaporador. Esta capa debe quitarse. Inspeccione los filtros de aire fresco y de aire recirculante. Limpie o reemplace los filtros, si es necesario.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-6


Fig. 3.1.5

Revise el motor del soplador para constatar que opera satisfactoriamente. Opere el motor del soplador en todas las velocidades. (Gire la llave de arranque a la posición CONECTADA si es necesario para proveer potencia al motor del soplador). Haga las reparaciones si el flujo del aire no aumenta cuando el control se mueve de velocidades bajas a velocidades altas, si hay ruido en el motor y/o si el motor falla al operar en algunas velocidades.

Fig. 3.1.6

Pruebe todos las tuberías de aire y los controles de las persianas. Los controles deben moverse libremente sin que queden pegados o atascados.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-7


Fig. 3.1.7

REVISIONES DE OPERACION Cuando realice la revisión de operación del sistema de aire acondicionado, el motor debe estar operando a una temperatura normal y el sistema de aire acondicionado se debe haber dejado estabilizar. - Instale el juego de manómetros de múltiple. - Arranque el motor y aumente la velocidad del motor a aproximadamente 1.000 rpm. - Encienda el sistema de aire acondicionado. Mueva el control de temperatura a la posición MAXIMA. Mueva el interruptor del ventilador a la posición ALTA. Deje funcionando de 10 a 15 minutos. - Aumente la velocidad del motor a 1.300 - 1.400 rpm. - Realice las revisiones operacionales del sistema de aire acondicionado.


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Unidad 3 Lección 1

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1

3 2

8

4

5 7 6

Fig. 3.1.8

JUEGO DE MANOMETROS DE MULTIPLE El grupo de manómetros de múltiple es una herramienta importante en la inspección de rendimiento, diagnóstico y servicio del sistema de aire acondicionado. El grupo de manómetros está compuesto por un manómetro de lado de baja (compuesto) (1), un múltiple (2) al cual los manómetros están conectados y un manómetro de lado de alta (3). La válvula manual de lado de alta (4) y la válvula manual de lado de baja (8) permite drenar el sistema y realizar las operaciones de servicio a través del múltiple. La conexión de manguera del lado de baja (7) y la conexión de manguera del lado de alta (5) conectan los manómetros de múltiples al sistema de aire acondicionado. La manguera de servicio del centro (6) conectan los manómetros de múltiple a una fuente externa. Las presiones de los manómetros de múltiple se verán afectadas por la temperatura ambiente o la temperatura del aire exterior. Las presiones del lado de alta se afectan más que las presiones del lado de baja. Cuando la temperatura ambiente es mayor que 21°C (70°F), la presión del lado de baja debe leer de 70 a 210 kPa (10 a 30 lb/pulg2) dependiendo de la temperatura ambiente y de la máquina en prueba. La presión del lado de alta debe leer de 820 a 2.075 kPa (120 a 300 lb/pulg2) dependiendo de la máquina en prueba. Vea la tabla 12 “Referencia de la Gama de Presiones” del Manual de Servicio. Dos sistemas no tienen las mismas lecturas exactas en los manómetros de múltiple. Permita alguna variación en las presiones. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

3-1-9


1 2

Fig. 3.1.9

Las válvulas Schrader se usan para conectar el juego de manómetros de múltiple al sistema de aire acondicionado. Las válvulas Schrader eliminan la necesidad válvulas de servicio en el sistema. Las válvulas Schrader sellan efectivamente el refrigerante dentro del sistema hasta que se abren las válvulas Schrader. La conexión Schrader del lado de alta (1) es más pequeña que la conexión del lado de baja (2). La diferencia de tamaño evita que se conecte el juego de manómetros de múltiple en el lado de presión equivocada.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-10


VALVULA SCHR ADER Y M ANG UER A DE SERVICIO D EP RE SO R D E N UC LE O D E VA LV ULA

VA LVUL A SC H RAD ER PA SA DO R

OR IFI CI O DE M ED IDO R DE S ERV IC IO

C ON EX IO N DE C OM PR ES OR

Fig. 3.1.10

En la figura se muestran una vista seccional de la válvula Schrader y de una manguera de servicio con un depresor de núcleo Schrader. Así como la manguera de presión del lado de alta y/o del lado de baja se rosca en el orificio de servicio de la válvula Schrader, el depresor de núcleo Schrader de la manguera presiona el pasador del centro de la válvula Schrader. La válvula se abre y permite que el refrigerante fluya entre el juego de manómetros de múltiple y el compresor. Cuando se quita la manguera, la válvula se cierra automáticamente.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-11


P RU E B A D E R E N D IM I E N T O M AN OM ET RO D E PR E SION DE L AD O D E ALTA

M A NO M E TRO (CO M P UE STO ) DE LA D O D E BA JA

VA LV UL A M A N UA L DE L AD O D E BAJA

C ON D UC TO IN TE RN O C EN TR A L

CO ND UC TO INT E RN O D E L AD O D E B AJA

C ON EX IO N DE SE RV ICI O DE LA DO D E BA JA C ON E XIO N D E SERV IC IO C EN T RA L

VA LVU L A M A NUA L DE L A DO D E A LTA

C ON DU CTO IN T ER NO D E L AD O DE ALTA

C ON E XIO N D E SERV IC IO DE L AD O D E ALTA

Fig. 3.1.11

En la grafica se muestra una vista seccional del juego de manómetros de múltiple usado en una prueba de rendimiento. El manómetro compuesto se conecta a través del conducto interno del lado de baja a la conexión de servicio del lado de baja. La conexión de servicio del lado de baja se conecta a través de una manguera (no mostrada) al lado de presión de baja del sistema de aire acondicionado. Cuando la válvula manual del lado de baja se cierra, el manómetro compuesto muestra sólo la lectura de presión del lado de baja. El manómetro de presión alta se conecta a través del conducto interno del lado de alta a la conexión de servicio del lado de alta. La conexión de servicio del lado de alta se conecta a través de una manguera (no mostrada) al lado de presión de alta del sistema de aire acondicionado. Cuando la válvula manual del lado de alta se cierra, el manómetro de presión de alta muestra sólo la lectura de presión del lado de alta. Los conductos internos del centro del múltiple unen la conexión de servicio central a los conductos del lado de baja y de alta. Durante una prueba de rendimiento, las válvulas manuales cerradas aíslan los conductos del lado de alta y de baja de la conexión de servicio central.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-12


C O N R E FR IG E R A N T E E N E L S IS T E M A M AN OM E T RO (CO M P UE STO) DE L AD O D E BAJA

VALV U LA M AN UA L DE LA DO D E B AJA

CO ND UC TO IN T ER NO C E NT RA L

C ON DU CT O I NT ER N O D E L AD O DE BA JA C ON EX IO N D E SE RVIC IO CE NT R AL

Fig. 3.1.12

En la figura se muestra una vista seccional del juego de manómetros de múltiple cuando se adiciona refrigerante al sistema. Al abrir la válvula manual del lado de baja se abre la conexión de servicio central a la conexión de servicio del lado de baja y al manómetro del lado de baja. El refrigerante fluye a la conexión de servicio central, pasa el manómetro con múltiple, y sale, por la conexión de servicio del lado de baja. El manómetro compuesto registra la presión del lado de baja durante la operación.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-13


Fig. 3.1.13

Con el acondicionador de aire en funcionamiento, revise cuidadosamente las temperaturas relacionadas con el lado de ALTA y el lado de BAJA del sistema. La temperatura del LADO DE ALTA debe variar de “muy caliente” en la descarga del compresor a “moderadamente caliente” en la válvula de expansión. Cualquier caída repentina de la temperatura indica un bloqueo parcial en ese punto. La temperatura del LADO DE BAJA debe estar “moderadamente fría”. Puede haber gran cantidad de condensación o escarcha en la tubería de succión del evaporador al acumulador, dependiendo de la temperatura ambiente.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-14


Fig. 3.1.14

Salida del evaporador Con la velocidad del motor en 1.300 a 1.400 rpm, ajuste el control de temperatura a la posición de enfriamiento MAXIMA y el interruptor del ventilador a la posición ALTA. Deje funcionando el sistema de aire acondicionado por 15 a 20 minutos. Ponga un termómetro en el tubo de salida de aire del soplador y registre la temperatura. Luego use el termómetro para leer la temperatura ambiente (externa). La diferencia de temperatura entre el aire del tubo de aire y el aire ambiente debe ser como sigue: Aire ambiente


Diferencia de temperatura (mínima)

Menor que 24°C (75°F)

11°C (20°F)

Entre 24°C y- 32°C (75°F y 90°F)

14°C (25°F)

Mayor que 32°C (90°F)

17°C (30°F)

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Unidad 3 Lección 1

3-1-15


1

2

Fig. 3.1.15

Indicador de humedad El indicador de humedad puede adicionarse a algunos sistemas de aire acondicionado para ayudar a determinar la cantidad de humedad del sistema. El indicador de humedad se encuentra en el “lado de alta” entre el recipiente secador y la válvula de expansión. El indicador de humedad consta de una mirilla (1) y un anillo indicador (2). El anillo indicador puede observarse a través de la mirilla. Cuando revise el indicador de humedad, el sistema de aire acondicionado debe haber operado por 3 horas aproximadamente. Si el anillo indicador es azul, el sistema está seco. Si el anillo indicador es rosado o blanco, el sistema presenta humedad. El refrigerante del sistema debe recuperarse y reciclarse, debe instalarse un nuevo secador y el sistema debe evacuarse y cargarse nuevamente. Este procedimiento eliminará toda la humedad del sistema.


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Excavadoras de la Serie 300

UNIDAD 5 SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO DE EXCAVADORAS DE LA SERIE 300

AU T AU T

SIST EM A DE AIRE ACO NDIC IO NADO DE EXCAVADO RAS DE LA SER IE 300

Objetivo: Dadas la unidad de capacitación de aire acondicionado, la hoja de trabajo de la práctica, las herramientas de servicio y el módulo de Operación de los Sistemas, Pruebas y Ajustes, Especificaciones de Excavadoras de la Serie 300 Caterpillar (RENR1976), el estudiante realizará los procedimientos de pruebas y ajustes de la caja de aire de Excavadoras de la Serie 300.


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Objetivo: Dadas la unidad de capacitación del sistema de aire acondicionado con la caja de aire de Excavadoras de la Serie 300 Caterpillar, la hoja de trabajo de la práctica, las herramientas de servicio y el Módulo de Operación de los Sistema, Pruebas y Ajustes, Especificaciones de Excavadoras de la Serie 300 Caterpillar (RENR1976), los estudiantes llevarán a cabo las siguientes pruebas: 1. Localización y solución de fallas usando los códigos de servicio 2. Localización y solución de fallas del control del aire acondicionado 3. Revisión del tablero de control (control de temperatura automático) 4. Prueba del sensor de temperatura 5. Prueba del sensor de luz de día 6. Verificación de voltaje del circuito de retroalimentación 7. Prueba de la correa trapecial


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Excavadoras de la Serie 300

Lección 1: Sistema de aire acondicionado de Excavadoras de la Serie 300

Unidad 5 Lección 1

5-1-2

FILTRO DE A IRE F RE SCO


SEN SO R D E A IRE EX TE RN O

C O M P RE SOR

M A NG UE RA D E P RE SIO N ALTA

UN IDA D DE L ACU M ULA DO R DE AI RE/CAL EFACC ION

M A NG UE RA D E PR ESI ON BA JA SE NS OR D IR EC TO DE L UZ D E D IA

ACU M U LA DO R

C ON DE NS ADO R

AC CIO NA DO R DE VA LV U LA DE AG UA S EN SO R DE A IRE I NT ERN O SE CA DO R DE T UB ER IA

EC M

S IS TEM A DE AIRE ACO NDIC IO NADO /C ALEFAC CIO N DE LA EXCAVADOR A

Fig. 5.1.1

SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO/CALEFACCION DE LA EXCAVADORA En la figura se muestra el sistema de aire acondicionado/calefacción de Excavadoras de la Serie 300. El compresor, el condensador y el acumulador se encuentran en el compartimiento del motor detrás de la cabina. El secador de la tubería está en el piso frente a la cabina, y el evaporador (no mostrado) está dentro de la unidad de aire acondicionado/calefacción. La unidad de aire acondicionado/calefacción se halla en la cabina detrás del asiento del operador. El calentador (no mostrado) se encuentra dentro de la unidad de aire acondicionado/calefacción. La válvula de agua (conectada al accionador de la válvula de agua) y el accionador de la válvula de agua están conectados al lado izquierdo de la unidad de aire acondicionado/calefacción. El Módulo de Control Electrónico (ECM) está unido a la parte frontal de la unidad de aire acondicionado/calefacción. El sensor de aire interno está unido a la parte interna de la entrada de aire de la cabina en la parte frontal de la unidad de aire acondicionado/calefacción. El sensor de aire externo está unido al drenaje de aire externo en la parte trasera de la cabina. El sensor de luz de día está unido al tablero frontal en el lado derecho de la cabina.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-3


DIAG RAM A DE L SIST E M A DE AIR E ACO ND ICION ADO /CAL E FACCIO N DE LA E XCAVA DO RA UN IDA D DE A IR E ACO N DIC IO NA DO/ CA LE FAC CIO N VA LV UL A DE A GU A

CA BI NA CAL EN TA DO R DE A GU A CO M PRE SO R

E VAPO RA DO R M O TOR

VE NT ILA DO R T UB O DE S EC AD OR O RI FIC IOS DE T U BE RIA CO NDE NS AD O R

EM BR AGU E M A GN ET ICO

ACU M U LA DO R

Fig. 5.1.2

En la figura se muestra el sistema de aire acondicionado/calefacción. El sistema de aire acondicionado está dividido en dos lados: un lado de presión de alta y un lado de presión de baja. El lado de presión de alta comienza en la salida del compresor. El compresor envía el refrigerante de gas de presión alta y temperatura alta al condensador. En el condensador, el aire del ventilador remueve el calor del refrigerante de gas de presión alta y temperatura alta y condensa el refrigerante de gas de presión alta a refrigerante líquido de presión alta y temperatura alta. El refrigerante líquido de presión alta y temperatura alta fluye a través del secador de tubería al tubo de orificios. El lado de presión baja comienza en la salida del tubo de orificios. La restricción en el tubo de orificios reduce el líquido de presión alta a un líquido de presión baja. El líquido de presión baja fluye al evaporador en donde comienza a hervir y cambia a gas de presión baja. El refrigerante hirviendo enfría el aire que fluye a través del evaporador. El gas de presión baja enfriado y mezclado con una pequeña cantidad de refrigerante líquido fluye al acumulador. El acumulador separa el refrigerante líquido del refrigerante gaseoso. El acumulador permite que el refrigerante gaseoso fluya al compresor. El refrigerante líquido continúa en ebullición en el acumulador y cambia a estado gaseoso. El refrigerante gaseoso fluye al compresor donde se repite el ciclo. La válvula de agua controla el flujo del agua caliente del motor que va al calentador de agua. El calentador de agua recalienta el aire del evaporador a la temperatura requerida de acuerdo a la posición del interruptor de temperatura (no mostrado) en el tablero de control (no mostrado).


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Unidad 5 Lección 1

5-1-4

S E NS O R D E T E M PE R AT UR A DE AIR E E XT E R NO

S E NS O R D E T E M P E R AT U R A D E A IR E D E L A C A B IN A


E C M DE L A IR E A C O N D IC I O N A D O / C A L E FA C C I O N

S E N SO R D E T E M P E RAT U R A D E L E VA P O R A D O R

A C C I O N A D O R D E A IR E B A JO E L A S I E N T O

AC C IO N AD O R D E A IR E A RR IB A D E L C UE R PO

A C C IO N A D O R D E A IRE E X T E R NO

SE N S O R D E T E M P E RAT U RA D E L R E F R IG E R A N T E

AC CIO NA D O R D E L A VA LV U L A D E A G U A

SENSOR DE LUZ DE DIA

R E L E DE L C O M P RE S O R

TA B L E R O D E C O N T RO L

CONTROL DEL VENTILADOR SOPLADOR

S IST E M A D E CO NT RO L EL E CT RON IC O DE L A IR E AC ON DIC IO NA DO /CA LE FAC CIO N

Fig. 5.1.3

Sistema de control electrónico del aire acondicionado/calefacción El sistema de control electrónico del aire acondicionado/calefacción controla todas las operaciones del sistema de aire acondicionado y calentamiento. Los componentes del sistema de control electrónico del aire acondicionado/ calefacción son: Sensor de temperatura de aire externo

- Mide la temperatura del aire externo

Sensor de temperatura del aire de la cabina

- Mide la temperatura del aire de la cabina

Sensor de temperatura del evaporador

- Mide la temperatura del evaporador

Sensor de temperatura del refrigerante

- Mide la temperatura del refrigerante del motor

Sensor de luz de día

- Mide la carga de luz (calor del Sol)

Tablero de control

- Comandos de entrada al ECM

ECM del aire acondicionado/ calefacción

- Controla el sistema de aire acondicionado/calefacción

Accionador de salida de aire bajo el asiento

- Abre y cierra las persianas de aire bajo el asiento

Accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo

- Abre y cierra las persianas de salida de aire a la parte superior del cuerpo

Accionador de aire externo

- Abre y cierra las persianas de aire externo

Accionador de la válvula de agua Relé del compresor Control del ventilador soplador Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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- Abre y cierra la válvula de agua - Arranca y detiene el compresor - Controla las velocidades del ventilador soplador 12/28/06

Unidad 5 Lección 1

5-1-5


1 3 4 11

1 2

10

5

9

6 8 7 Fig. 5.1.4

Controles electrónicos La figura 5.1.4. muestra una caja de aire de calefacción y aire acondicionado de Excavadoras de la Serie 300 y diferentes componentes electrónicos. Los componentes electrónicos de la caja de aire son: 1. Control de velocidad del ventilador soplador 2. Sensor de la temperatura del aire de la cabina 3. Accionador de aire externo 4. Accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo 5. Válvula de agua 6. Accionador de la válvula de agua 7. Módulo de Control Electrónico (ECM) 8. Accionador de salida de aire bajo del asiento Otros componentes electrónicos mostrados y que no se encuentran en la caja de aire son: 9. Sensor de la temperatura de aire externo (ambiente) 10. Sensor de luz día 11. Tablero de control


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Unidad 5 Lección 1

5-1-6

1


2 3

4

5

Fig. 5.1.5

Conductos de aire La figura 5.1.5 muestra los conductos de aire de entrada y salida de la caja de aire. El aire entra en la caja de aire a través de la entrada de aire externo (2) y la entrada de aire de la cabina (3). El aire sale de la caja de aire a través de la salida de aire a la parte superior del cuerpo (1), la salida de descongelamiento (4) y la salida de aire bajo el asiento (5).


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Unidad 5 Lección 1

5-1-7

A IR E A L A PART E SU P ER IO R D EL C UE RP O / B AJO E L ASI EN TO AI RE A LA PART E SU P ER IO R DE L CU ER P O


AU M EN T O DE L A VE L OC IDA D D EL V EN TI LA DO R

A IR E EX T ER NO

AU M E NT O D E TE M P E RAT U RA

V ISUAL IZ AD OR DE T EM P E RATU RA

CO NT RO L AU TO M ATI CO DE TE M P E RAT U RA

IN TE R RU P TO R D E A NU L AC IO N D EL ACO ND IC ION AD OR DE A IR E

AU T AU T

AI RE BA JO EL ASIE N TO

AI RE DE DE SC ONG EL AM IEN TO

DI SM INU CI ON D E LA VE L OC IDA D D EL VE NT IL A DO R

AI RE DE RE C IRC UL ACI ON

G RA F IC O D E B AR RA S INT E RR UP TO R DE L A V EL OC ID AD D E L C ON E CTA DO /D ESC ON EC TA D O V EN T ILA D OR D ISM IN UC ION DE TE M P E RATU RA

TABLERO D E CO NTROL

Fig. 5.1.6

Tablero de control del aire acondicionado/calefacción Cuando el tablero de control está en la modalidad ACTIVADA y el interruptor de arranque del motor está en la posición CONECTADA, el tablero de control se iluminará y se encenderán todos los segmentos LED por 2 segundos. Cuando se mantiene por más de un segundo el interruptor de aumento o disminución de velocidad del ventilador y/o el interruptor de aumento o disminución de la temperatura, los valores se mostrarán en pantalla a una velocidad de dos lecturas por segundo. Al presionar simultáneamente el interruptor de aumento de temperatura, el interruptor de disminución de temperatura y el interruptor de conectado/desconectado se conmutarán las lecturas del tablero de control de unidades inglesas a unidades métricas o viceversa.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-8

AI RE A L A PA RTE SUP E RI OR D E L C U ER P O/ BAJO EL A SIEN TO A IR E A L A PA RTE SUP E RI OR DE L CU ER P O


L UC E S IND IC AD OR AS

A IRE EX T ER NO

AU T

A IR E BA JO E L A SIE NTO

A IR E DE R E CIR CU L AC IO N

A IRE DE DE SCO NG EL A M IE NTO

TABLERO D E CO NTROL

Fig. 5.1.7

Cuando el operador presiona el interruptor del flujo de aire, se iluminará la luz del indicador correspondiente. Ya sea que se oprima el interruptor de salida de aire bajo el asiento/salida de aire a la parte superior del cuerpo o el interruptor de salida de aire de descongelamiento, una señal se envía al ECM. El ECM envía la energía a los accionadores de salida de aire a la parte superior del cuerpo y salida de aire bajo el asiento. Los accionadores abrirán o cerrarán las persianas de aire correspondientes. Accionando el interruptor de salida de aire a la parte superior del cuerpo abre la persiana de aire a la salida de aire a la parte superior del cuerpo y cierra la persiana de salida de aire bajo el asiento. El aire fluye a través del respiradero de aire a la salida de aire a la parte superior del cuerpo. Accionando el interruptor de salida de aire bajo el asiento, abre la persiana de aire bajo el asiento y cierra la persiana de aire a la parte superior del cuerpo. El aire fluye a través del respiradero de aire bajo el asiento. Accionando el interruptor de salida de aire a la parte superior del cuerpo/bajo el asiento abre la persiana de aire a la parte superior del cuerpo y la persiana de aire bajo el asiento. El aire fluye a través de los respiraderos de aire bajo el asiento y aire a la parte superior del cuerpo. Accionando el interruptor de aire de descongelamiento, se cierran las persianas de aire a la parte superior del cuerpo y de aire bajo el asiento. El aire que fluye a través de los respiraderos del aire a la parte superior del cuerpo y al aire bajo el asiento se bloquean. Todo el aire fluye a través del respiradero de aire de descongelamiento. Ya sea que se acciona el interruptor de salida de aire externo o el interruptor de salida de aire recirculante, se envía una señal al ECM. El ECM envía energía al accionador de aire externo. El accionador de aire externo abre y cierra las persianas de aire externo y de aire de la cabina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 1

5-1-9


Activando el interruptor de salida de aire externo, mueven las persianas de aire externo y aire de la cabina para cerrar el respiradero de aire de la cabina y abrir el respiradero de aire externo. El aire externo fluye a la unidad de aire acondicionado y calefacción. Accionando el interruptor de aire de recirculación, mueven las persianas de aire de la cabina y aire externo para cerrar el respiradero de aire externo y abrir el respiradero de aire de la cabina. El aire de la cabina fluye a la unidad de aire acondicionado y calefacción.


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12/28/06

Unidad 5 Lección 1

5-1-10


AUM E N TO DE VE L OC IDAD D EL VE N TI LA DO R

IND IC AD OR E S DE M ODA LI DAD

V ISUAL IZ AD OR DE TE M P E RATU RA

AUM E N TO D E T E M P ER ATU RA

AU T

D ISM IN UC ION DE L A VE L OC IDA D DE L V EN TI LA DO R

G RA F IC O DE BA RR AS D E L A VE LO CI DAD D E L V EN T IL AD OR

IND IC AD OR E S DE M ODA L IDAD

D ISM IN UC IO N D E T EM P E RATU R A

TABLERO DE C O NTROL

Fig. 5.1.8

Cuando se oprime el interruptor de AUMENTO DE LA VELOCIDAD DEL VENTILADOR o el interruptor de DISMINUCION DE VELOCIDAD DEL VENTILADOR, se envía una señal al ECM para aumentar o disminuir la velocidad del ventilador un nivel a la vez. Los niveles de velocidad del ventilador se muestran en LA GRAFICA DE BARRAS DE VELOCIDAD DEL VENTILADOR. Oprimiendo y soltando cualquiera de estos interruptores hará que el ECM controle los niveles de velocidad del ventilador. Los niveles de velocidad del ventilador se muestran en la gráfica de barras. En la modalidad AUTOMATICA, los interruptores de velocidad del ventilador anulan el nivel de ajuste automático del ventilador . Cuando se oprime y suelta el interruptor de AUMENTO DE TEMPERATURA o el interruptor de DISMINUCION DE TEMPERATURA, se envía un mensaje al ECM para aumentar o disminuir el valor de temperatura de la cabina en 0,5°C (1°F). Los cambios de valor de temperatura se muestran en el VISUALIZADOR DE TEMPERATURA. Si se mantiene presionado el interruptor de AUMENTO DE TEMPERATURA o el interruptor de DISMINUCION DE TEMPERATURA, se envía un mensaje al ECM para controlar el cambio de temperaturas hasta que se suelte el interruptor. Los cambios realizados en el valor de la temperatura se muestran en el VISUALIZADOR DE TEMPERATURA. Cuando se presiona un interruptor de selección, el ECM responde ACTIVANDO el indicador de MODALIDAD correspondiente en el tablero de control. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 1

5-1-11


IN D IC A D O R D E A N U L A C IO N D E L S IS T E M A D E A IR E A C O N D IC I O N A D O I N D IC A D O R D E L C O N T R O L A U T O M A T IC O D E T E M PE R AT U R A

CO NT R OL A U T O M A T IC O D E T E M P E R AT U R A

IN T E R R U P T O R D E A N U L A C IO N D E L A C O N D IC IO N A D O R D E A IR E

A UT A UT

I N D IC A D O R D E E N E R G I A D E A L IM E N T A C IO N

IN T E R R U PT O R C O N E C T A D O / D E S C O N E C TA D O

TABLERO DE CO N TRO L

Fig. 5.1.9

En la modalidad AUTOMATICA, el ECM controla la salida necesaria del aire acondicionado y/o calefacción para mantener la temperatura deseada. El ECM también ACTIVA el indicador AUTOMATICO (AUT) en el tablero de control. Oprimiendo el interruptor de ANULACION DEL AIRE ACONDICIONADO, mientras se está en la modalidad automática, se envía una señal al ECM para el control manual del sistema de aire acondicionado. El ECM CONECTA el compresor continuamente. El ECM ACTIVA el indicador de anulación de aire acondicionado en el tablero de control. a aplicación de anulación de aire acondicionado se usa para desempañar las ventanas o cuando hay exceso de humedad. Oprimiendo el interruptor de ANULACION del aire acondicionado mientras se está en la modalidad de anulación de aire acondicionado, se envía una señal al ECM para el control automático del sistema de aire acondicionado. El indicador de anulación del aire acondicionado se DESACTIVA.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-12


SA LIDA D E A IRE A LA PA RTE SU PERI OR DEL C U ER PO

UNIDAD DE AIRE ACONDICIONADO/CALEFACCION FLUJO DE AIRE

SA LID A D E A IR E EX TERN O A CC IO NA DO R D E AIR E EX TER NO

AC CIO NA DO R DE A IR E BA JO EL A SIEN TO

AC C ION AD OR DE AI RE A LA PA RTE SU PERI OR DEL C UER PO

S ALID A DE AIR E DE D ESC ON GELA MIENTO

A CC ION AD OR D E VALVU LA DE AGU A

SA LID A D E A IR E A LA PA RTE S UPER IOR D EL CU ERPO

SA LIDA D E A IRE BA JO EL AS IENTO

S ALID A DE A IR E EXTER NO

PER SI AN A DE A IR E A LA PA RTE SU PERIO R DEL C UER PO

ENTRA D A D E A IR E DE LA C ABI NA

PERS IAN A DE AIR E FR ESC O

EN TRA D A D E A IRE DE LA C ABIN A

MOTO R N U CLEO DEL S OPLA DOR CA LEN TAD OR EVA POR AD OR S ALID A DE A IR E D E D ESC ON GELAM IENTO

PERS IA NA D E AIR E BA JO EL A SIEN TO S ALID A DE AIR E BAJO EL A SI ENTO

Fig. 5.1.10

Flujo de aire de la unidad de aire acondicionado/calefacción En la figura se muestran la unidad de aire acondicionado/calefacción y el diagrama de flujo del aire de la unidad de aire acondicionado/calefacción. El ECM controla el accionador de aire externo. El accionador de aire externo controla las persianas de aire fresco y de aire recirculante. Cuando el operador presiona el interruptor de salida de aire EXTERNO, el tablero de control envía una señal al ECM. El ECM envía una señal al accionador de aire externo. El accionador de aire externo mueve las persianas de aire fresco y aire recirculante y abren la entrada de aire externo. Una mezcla de aire externo y aire recirculante fluye a través de la unidad de aire acondicionado/calefacción. Cuando el operador presiona el interruptor de AIRE DE RECIRCULACION, el tablero de control envía una señal al ECM. El ECM envía una señal al accionador de aire externo. El accionador de aire externo mueve las persianas de aire fresco y aire recirculante y abren la entrada de aire de la cabina y cierran la entrada de aire externo. Unicamente el aire de entrada de la cabina fluye a través de la unidad de aire acondicionado/calefacción. El motor soplador acciona el soplador y envía flujo de aire a través del evaporador y el calentador. El evaporador y el calentador trabajan juntos para mantener la temperatura de aire deseada.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-13


SA L IDA D E AI RE A LA PA RT E SU P ER IOR D EL CU E RP O

A IRE E X TE RN O

P E RSIA NA DE A IR E A L A PA RTE SU PE R IOR DE L CU ER P O P E RSIA NA D E AIR E F RE SCO

E NT RA DA DE AI RE DE L A C AB INA B LO QU EA DO

NU CL E O D E L CA LE N TAD OR

E VA P OR AD OR

M OTOR DE L SO P LA DO R

M O DALIDAD DE SALIDA DE AIRE A LA PARTE SU PERIOR DEL CU ER PO

PE R SI ANA D E A IR E A L A PA RTE SU PE R IOR DE L CU E RP O

P ER SIA NA DE AI RE BA JO E L A SIE NT O A IRE D E DE SC ON GE LA M IE NT O

A IR E E XT E RN O

P E RSIA NA DE AI RE F RE SCO

E NT R ADA DE A IR E D E L A CA BI NAB L OQU E AD O

NU CL E O D EL EVA PO RA DO R C AL E NTAD OR P ER SIA NA D E AIR E BA JO E L A SIE NT O A IR E B AJO E L A SIE NT O

M OTOR D EL SOP L AD OR

M O DALIDAD D E S ALIDA DE AIRE BA JO EL ASIEN TO

A IRE D E DE SCO NG E LA M IE NT O

Fig. 5.1.11

Cuando el operador presiona el interruptor de salida de aire A LA PARTE SUPERIOR DEL CUERPO, el tablero de control envía una señal al ECM. El ECM envía una señal al accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo y al accionador de salida de aire bajo el asiento. El accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo ABRE la persiana de salida de aire a la parte superior del cuerpo. El accionador de salida aire bajo el asiento CIERRA la persiana de aire bajo el asiento. Aproximadamente 90% del aire fluye a través de la salida de aire a la parte superior del cuerpo y el 10% fluye a través de la salida de aire de descongelamiento. Cuando el operador presiona el interruptor de salida de aire BAJO EL ASIENTO, el tablero de control envía una señal al ECM. El ECM envía una señal al accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo y al accionador de salida de aire bajo el asiento. El accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo CIERRA la persiana de salida de aire a la parte superior del cuerpo. El accionador de salida de aire bajo el asiento ABRE la persiana de salida de aire bajo el asiento. Aproximadamente 90% del aire fluye a través de la salida de aire bajo el asiento y 10% fluye a través de la salida de aire de descongelamiento.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-14


SA LI DA DE A IR E A LA PARTE S UP ER IOR DEL CU ER PO

A IR E EX TE RNO P ER SIA NA DE AI RE F RES CO

PE RS IANA DE A IRE A L A PART E SU PER IO R DE L C UE RPO

E NT RADA D E A IRE DE L A C ABI NA

E VAP OR AD OR

NU CL EO D EL CA LE NTA DOR

A IR E BAJO E L AS IEN TO

M O DA L ID AD D E S A LIDA D E A IR E A LA PA RT E SU PE R IO R D EL C U ER P O Y BA JO EL A SIEN TO

M OTOR DEL S OP LA DO R

P ER SIA NA D E AI RE BA JO EL ASI EN TO

AI RE D E D ES CON G EL AM IEN TO

A IR E EX TE RNO P ERS IA NA DE AIR E A L A PART E SU PE RIO R D EL C UE RP O

P ER SIA NA D E A IRE F RE SCO

EN TR ADA D E AI RE DE L A CA BIN A

E VAP OR AD OR NU CL EO D EL CA LEN TAD O

P ER SIA NA D E A IRE BA JO EL ASI EN TO

M OTO R D EL SO PL AD OR

M O DA LIDA D D E D ESC O N G EL A M IEN TO

A IRE DE D ES CO NG EL AM IEN TO

Fig. 5.1.12

Cuando el operador presiona el interruptor de salida de aire A LA PARTE SUPERIOR DEL CUERPO/BAJO EL ASIENTO, el tablero de control envía una señal al ECM. El ECM envía una señal al accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo y al accionador de salida de aire bajo el asiento. El accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo ABRE la persiana de salida de aire de aire a la parte superior del cuerpo. El accionador de salida de aire bajo el asiento ABRE la persiana de salida de aire bajo el asiento. El aire fluye a través de las salidas de aire a la parte superior del cuerpo, salida de aire bajo el asiento y aire de descongelamiento. Cuando el operador presiona el interruptor de salida de aire DE DESCONGELAMIENTO, el tablero de control envía una señal al ECM. El ECM envía una señal al accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo y al accionador de salida de aire bajo el asiento. El accionador de salida de aire a la parte superior del cuerpo ABRE ligeramente la persiana de salida de aire a la parte superior del cuerpo y el accionador de salida de aire bajo el asiento CIERRA la persiana de salida de aire bajo el asiento. El flujo de aire es aproximadamente 80% a través de la salida de descongelamiento y 20% a través de la salida de aire a la parte superior del cuerpo.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-15


SA LIDA DE A IR E A LA PA RTE S UPE RI OR D EL CUE RP O

A IR E EX TE RN O BLO QU EA DO

P ER SI ANA D E AI RE A L A PARTE SUP ER IO R DEL CU ER PO

P ER SIA NA D E AIR E F RE SCO

AI RE D E RE CI RCU LACI ON D E LA C A BINA

EVA PO RA DO R M OTO R DE L SOP L ADO R

NU CL EO D EL CA LE NTAD O R PE RS IAN A D E A IRE BA JO E L AS IEN TO A IR E BAJO EL ASI EN TO

M O DALIDA D DE AIRE R ECIR CULA NTE

A IR E DE D ES CON G EL AM IEN TO

Fig. 5.1.13

Cuando el operador presiona el interruptor de salida de aire DE RECIRCULACION, el tablero de control envía una señal al ECM. El ECM envía una señal al accionador de aire externo. El accionador de aire externo mueve la persiana de aire fresco y cierra el ducto de aire externo. Sólo aire de la cabina fluye a través de la unidad de aire acondicionado/calefacción. El operador puede seleccionar cualquiera de los medios vistos anteriormente (salida de aire a la parte superior del cuerpo, salida de aire bajo el asiento, etc.) para suministrar aire a la cabina.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-16


AUT AUT

AU T

CO DIG O S DE SERVICIO

AUT

Fig. 5.1.14

DIAGNOSTICOS Códigos de servicio Cuando hay un problema en el sistema de aire acondicionado/ calefacción, el tablero de control muestra primero en pantalla en forma intermitente el mensaje de error (“ERR”). Luego, el tablero de control mostrará el número que corresponde al error. Por ejemplo, en la grafica el tablero de control muestra el mensaje destellante “ERR” seguido por el código de error “032”. Consultando el Manual de Servicio, encontramos que este código de servicio corresponde a una falla del parámetro en memoria (EEPROM). Los códigos de servicio se encuentran en las sección de Pruebas y Ajustes del módulo de “Operación de los Sistemas, Pruebas y Ajustes, Especificaciones” de la máquina.

NOTA DEL INSTRUCTOR: En este punto, usado el módulo de aire acondicionado de las excavadoras 312B a la 345B, “Operación de los Sistemas, Pruebas y Ajustes, Especificaciones (RENR1976)”, lea las secciones “Localización y Solución de fallas usando los Códigos de Servicio” y “Combinaciones posibles de Códigos de Error”. Vea el número de la página en el índice del módulo.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-17


AUM E NT O D E L A V EL OC ID AD D E L VE NT IL AD OR

AU M EN TO DE T E M P ER AT UR A C ON TRO L AU TOM ATI CO D E T EM P E RAT UR A

A RE A D E VISUAL IZ ACIO N D E PAR A M ET RO S

AUT AUT

D ISM IN UC IO N DE L A V EL O CIDA D DE L V EN T IL AD OR

INT E RRU PT OR DI SM INU C ION DE CO NE CTAD O/DE SCO NE C TA DO TE M P E RAT U RA

AUT

TA BLERO DE C ONT RO L

Fig. 5.1.15

Parámetros del sensor Cuando el ECM está en la modalidad AUTOMATICA, la Unidad de Control de Temperatura Automática (ATC) revisa continuamente las diferentes entradas de los sensores. El valor de los parámetros de las diferentes entradas de los sensores puede aumentar o disminuir. Sin embargo, El ECM debe estar en la modalidad de DIAGNOSTICO para ver o cambiar de los parámetros de las válvulas. Para entrar a la modalidad de DIAGNOSTICO, presione simultáneamente el interruptor de CONTROL AUTOMATICO DE TEMPERATURA, el control de SELECCION DE AUMENTO DE TEMPERATURA y el interruptor de SELECCION DE DISMINUCION DE TEMPERATURA. El ATC continuará funcionando normalmente. Sin embargo, la lectura del sensor puede leerse y cambiarse en el tablero de control. En la modalidad de DIAGNOSTICO, los parámetros se seleccionan usando el interruptor de AUMENTO DE VELOCIDAD DEL VENTILADOR y el interruptor de DISMINUCION DE VELOCIDAD DEL VENTILADOR. El número de parámetro (P02), por ejemplo, aparecerá brevemente. Después del número de parámetro se mostrará la válvula del parámetro actual (008). En este ejemplo, el número P02 es la válvula del calentador de agua. El valor 008 indica la posición de la válvula del calentador de agua (0 indica que está completamente cerrada y 15 que está completamente abierta). Para volver a la modalidad NORMAL, presione una vez el interruptor CONECTAR/DESCONECTAR. NOTA DEL INSTRUCTOR: En este punto, usando el módulo de “Operación de los Sistemas, Pruebas y Ajustes, Especificaciones (RENR1976)”, lea la sección “Localización y Solución de Fallas del Control del aire acondicionado”. Vea el número de la página en el índice del módulo. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 1

5-1-18

IN TE R RU P TO R D E AIR E A L A PA RTE SU P ER IO R D EL C UE RP O


ICO NO D E A IR E A L A PART E SUP E RI OR D EL CU ER P O

AU T AU T

TABL ERO DE CO NTRO L

Fig. 5.1.16

Autodiagnóstico del tablero de control En la modalidad de autodiagnóstico, el tablero de control guiará al técnico a través de la prueba de diagnóstico. Para entrar a la modalidad de autodiagnóstico, el mazo debe estar desconectado del tablero de control. Usando cables de conexión, siga los procedimientos indicados en el Módulo de “Operación de los Sistemas, Pruebas y Ajustes, Especificaciones” de la máquina. El control realizará los autodiagnósticos. Después de los autodiagnósticos, la pantalla mostrará el icono del interruptor de salida de aire a la parte superior del cuerpo. El técnico debe entonces oprimir el interruptor de salida de aire a la parte superior del cuerpo. El tablero de control entonces mostrará otro icono en pantalla. El técnico debe presionar el interruptor para el icono mostrado. Si el técnico falla en presionar los interruptores en el orden en que se muestran los iconos, el ECM retornará a la pantalla de comienzo de la prueba. NOTA DEL INSTRUCTOR: En este punto, usando el módulo “Operación de los Sistemas, Pruebas y Ajustes, Especificaciones (RENR1976)”, lea las secciones “Localización y solución de fallas del control del aire acondicionado” y “Revisión del tablero de control (Control de Temperatura Automática)”. Vea el número de la página en el índice del módulo.


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Lección 5: Dirección de diferencial

Lección 5: Dirección de diferencial

Fig. 2.5.1 Dirección de diferencial

Introducción Esta lección presenta la dirección de diferencial. La dirección de diferencial se usa en los tractores agrícolas Challenger y es optativa en algunos modelos de tractores de cadenas. Esta lección identifica los componentes de un sistema de dirección diferencial y describe su operación. Objetivos 1. Conocer los componentes de un sistema de dirección de diferencial. 2. Entender la operación de un sistema de dirección de diferencial.


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Unidad 2 Lección 5

2-5-2

Tren de Fuerza II

DIRECCIO N DIFER ENCIAL

SALIDA DEL DIFERENCIAL IZQUIERDA

GRUP O DE ENG RANAJES DE LA DIRE CCIO N

G RUPO DE E NG RANAJ ES DE M ANDO

ENT RAD A DE LA T RAN SM ISIO N

GRUP O DE PLANETARIOS CO M PENSADORES

SALIDA DEL DIFERENCIAL DERECH A

ENTRADA DE LA DIRECCION CORO NA

EN G RANAJ ES P ORT ADO R P L ANET ARIO S

ENGRANAJE CENTRAL


Dirección de diferencial El propósito de la dirección de diferencial es equilibrar la distribución de potencia a las ruedas de mando. La dirección de diferencial divide igualmente la potencia entre los dos ejes cuando la máquina se desplaza en línea recta. Cuando se requiere hacer un giro, un motor de dirección hace que una cadena aumente la velocidad y la otra disminuya su velocidad en cantidad igual. La velocidad de la máquina no cambia. El diagrama de la figura 2.5.3 muestra la relación entre los componentes del sistema de dirección de diferencial. El sistema de dirección de diferencial consta de la dirección, el mando y el juego de planetarios compensadores. Hay dos entradas de potencia, una salida de velocidad y dirección de la transmisión y una entrada de dirección del motor de dirección. El motor de dirección es parte del sistema hidráulico del bucle cerrado y no gira, a menos que se estén usando los controles de dirección. Todos los engranajes centrales están conectados al eje central. Los tres engranajes centrales se impulsan a la misma velocidad. La corona del juego de planetarios compensadores está siempre fija y empernada a la caja de frenos derecha. El semieje izquierdo está estriado al portador del juego de planetarios de dirección. El semieje derecho está estriado al portador del juego de planetarios compensadores.


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MODULO 8 DIRECCION DIFERENCIAL



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Unidad 2 Lección 5

2-5-3

Tren de Fuerza II

D IR ECCION D IF EREN CIA L D ES PLA ZA M I EN TO E N LIN EA RE CT A DE A VA NC E

SALIDA DIFERENCIAL IZQUIERDA

G RUP O PLANET ARIO D E LA DIRE CCIO N

G RUP O PLANET ARIO DE M ANDO

EN TR ADA D E LA TRA NSM ISIO N G RUPO DE PLANET ARIOS CO M PENSADORES

SALIDA DEL DIFERENCIAL DERECH A

ENTRADA DE LA DIRECCIO N

CORONA

E NG RA NAJE S P LANE TAR IO S

P ORTADO R

ENGRANAJE CENTRAL

Fig. 2.5.3 Desplazamiento en línea recta - Avance

Desplazamiento en línea recta - Avance La entrada de potencia de la transmisión pasa a través del conjunto de piñón y corona cónica. El eje de la corona cónica está estriado al portador de mando. El portador de mando divide la potencia entre la corona de mando y el engranaje central de mando. Esta potencia se transmite a través de los engranajes planetarios. La potencia que fluye a través de la corona de mando es de velocidad baja y par alto. La corona de mando está acoplada directamente al portador de la dirección, la cual está acoplada al eje exterior izquierdo. La potencia del engranaje central es de velocidad alta y par bajo, y se transmite a través del eje central al engranaje central compensador. Los engranajes planetarios compensadores se mueven alrededor de la corona fija e impulsan el portador a velocidad más baja y par más alto que el engranaje central. El portador compensador se conecta al eje exterior derecho. Las relaciones de engranaje están diseñadas de modo que el eje izquierdo y el derecho giren a la misma velocidad y par si no hay otras entradas presentes, y la máquina se desplaza en línea recta. Cuando las entradas de dirección no están presentes, está fija la corona del juego de planetarios de la dirección.


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Unidad 2 Lección 5

2-5-4

Tren de Fuerza II

DIR ECCION DIF EREN CIA L AVA NC E - GI RO A LA IZ QU IE RDA

SALIDA DEL DIFERENCIAL IZQ UIERDA

G RUPO P LANETARIO DE L A DIRECCIO N

GRUP O PLAN ETARIO DE M ANDO

EN TRA DA DE LA TR ANSM ISIO N

ENTRADA DE DIRECCION

G RUPO PLANETARIO CO M PENSADOR

SALIDA DEL DIFERENCIAL DERECH A CORO NA

ENG RA NAJE S P LANE TA RIO S

PORTADO R

ENGRANAJE CENTRAL

Fig. 2.5.4 Giro a la izquierda de avance

Giro a la izquierda de avance El sistema de dirección de diferencial usa la potencia de un motor hidráulico para aumentar la velocidad de una cadena y disminuir la velocidad de la otra cadena la misma cantidad. La diferencia de velocidad resultante hace girar el tractor. Los controles de dirección determinan la velocidad y el sentido del motor de dirección. Cuando el motor de la dirección se impulsa más rápido, el radio de giro es menor. Durante un giro, la transmisión suministra la mayor parte de la potencia al sistema. El motor de dirección hace girar la corona de la dirección. El motor de la dirección está acoplado a la corona por un juego de piñón y una corona cónica. Cuando el motor de la dirección hace que la corona gire en sentido contrario del portador, la corona se opone a la velocidad del portador. Esto baja la velocidad del eje izquierdo. Los engranajes planetarios se mueven alrededor de la corona a velocidad más alta. Los engranajes planetarios transmiten más velocidad al engranaje central, y el engranaje central aumenta su velocidad. El lado derecho aumenta la velocidad. Giro a la izquierda Cuando el motor de la dirección hace que la corona y el portador giren en el mismo sentido, la corona añade la velocidad al portador. El eje izquierdo girará más rápido. La corona y el portador giran juntos, y los engranajes planetarios no giran en sus propios ejes. Esto permite que el engranaje central y el eje derecho reduzcan la velocidad.


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Unidad 2 Lección 5

2-5-5

Tren de Fuerza II

DIRECCION DIF ERENCIA L CON TRA RO TACION - GIRO A LA IZQUI ERD A

S AL ID A D E L D IF E R E NC IA L I ZQ U IE RD A

GR U PO P L AN E T AR IO D E L A DI R EC C IO N

EN T R AD A D E L A T RA NS M ISIO N

G R UP O D E P L AN E T AR IO S CO M P E N SA DO R E S

G RU P O P L A NE T A RIO D E M AN D O

E N T RA DA D E L DIF E RE N CI AL

S AL ID A D EL D IF E R E NC IA L D E R E CH A

C OR ON A

E NG R AN AJ E S P L AN E T A RIO S

P O R T AD O R

E N G R A NA J E C E NT R A L

Fig. 2.5.5 Contrarrotación

Contrarrotación En la operación de contrarrotación se usan los controles de la dirección, y la máquina está en NEUTRAL. El motor de la dirección es únicamente de entrada. La potencia de la corona se transmite al portador y al engranaje central. La condiciones del terreno tienen que ser las mismas en ambas cadenas. La contrarrotación se usa muy rara vez en la operación de las máquinas actuales, pero permite aumentar la maniobrabilidad en condiciones de espacio libre limitado, no productivas. DIRECCION DIFERENCIAL CHALLENGER PLANETARIO No. 2 (MANDO)

PIÑON DE LA TRANSMISION (FRENTE DE LA CAJA)

FRENOS DE SERVICIO (MULTIPLES DISCOS HUMEDOS ) PLANETARIO No. 3 (COMPENSACION)

PLANETARIO No. 1 (DIRECCION)

PIÑON DEL MOTOR DE DIRECCION (PARTE SUPERIOR DE LA CAJA DEL DIFERENCIAL)


Dirección de diferencial La figura 2.5.6 muestra la relación entre los componentes actuales. Pueden verse los tres planetarios y la conexión del juego de componentes. Los engranajes planetarios se muestran en amarillo.


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Unidad 2 Lección 5

2-5-6

Tren de Fuerza II

Fig. 2.5.7 Sistema de dirección de diferencial

Sistema de dirección de diferencial El tren de fuerza mecánico impulsa el piñón y la corona cónica de la transmisión. Un motor hidráulico que es parte del sistema hidráulico de bucles cerrado impulsa el piñón de la dirección y la corona. La bomba de la dirección es bidireccional e impulsa el motor de dirección. El aceite sale del motor de dirección y regresa a la entrada de la bomba de dirección. Hay una válvula de compensación en el motor. La válvula de compensación tiene válvulas compensadoras y de alivio para manejar las crestas de presión y las sobrevelocidades. Cuando se mueve la palanca en la cabina, se envía una señal para cambiar el ángulo de la placa basculante de la bomba. Esto cambia la salida de la bomba, la velocidad y/o la dirección del motor. Para el desplazamiento en línea recta, se bloquea el aceite de las tuberías al motor de dirección. El aceite bloqueado hace posible que el motor sostenga la corona fija. .


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Unidad 2 Lección 5

2-5-7

VA LV UL A D E R E TE NC ION

Tren de Fuerza II

C ON DU CT O D E GIRO A L A IZ QU IER DA BASTAG O

C ON D UC TO D E G IRO A LA DE RE C HA VALVU LA DE RE TE N CION

VA LV U LA DE CO M P EN SAC IO N

A LI VIO DE PASO

A LIV IO D E PASO

M OTO R D E DIR ECCION Y VALVULA DE CO M PEN SAC ION D 6R /D 7R OP ER AC ION EN L INE A R ECTA

M OT OR D E DI RE CC IO N

Fig. 2.5.8 Válvula de compensación y motor de dirección con desplazamiento en línea recta

Válvula de compensación y motor de dirección con desplazamiento en línea recta. Cuando la máquina se desplaza en línea recta, el carrete de control de la válvula de control de dirección bloquea el aceite del circuito de la dirección. El carrete de compensación permanece centrado y traba hidráulicamente el motor. La línea de mando transmite la fuerza a la corona de dirección. La línea de mando intenta accionar el motor de dirección. Las fuerzas externas crean crestas de presión en un lado del bucle entre el motor y la válvula de compensación (el lado del motor que detecta las crestas de presión depende del sentido de desplazamiento de la máquina). Cuando las crestas de presión son altas, se abre en el bucle afectado la válvula de alivio de paso. La porción de descarga de la válvula (área grande) permite que el aceite de presión alta abra el disco (área pequeña) en la válvula de alivio opuesta. La válvula de alivio de paso transmite parte del aceite de presión alta al lado de presión baja del bucle. Esto descarga la cresta de presión.


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Unidad 2 Lección 5

2-5-8

VALV UL A D E RE TE NC IO N

Tren de Fuerza II

C ON DU CT O D E GIRO A L A IZ QUI ER DA VA STAGO C ON DU CT O D E G IRO A L A D E RE CH A VA LV UL A D E R ET E NCI ON

VA LV UL A D E C OM PE N SAC IO N

A L IVI O D E PASO

A L IVI O D E PA SO

M OTO R D E DIR ECCION Y VALVULA DE CO M PEN SAC ION D 6R /D 7R GIRO A LA D ER EC HA

M OTO R D E DIR E CC ION

Fig. 2.5.9 Válvula de compensación y motor de dirección con giro a la derecha

Válvula de compensación y motor de dirección con giro a la derecha La válvula de control de dirección dirige el aceite a la válvula de compensación. El aceite entra a la válvula de compensación y llena la cámara derecha del vástago. Al mismo tiempo el aceite entra a un conducto pequeño a la derecha de la entrada, fluye a través de un orificio y llena la cámara del resorte en el extremo derecho del vástago. El aceite de la cámara central derecha del vástago abre la válvula de retención, fluye alrededor de la válvula de alivio de paso derecha y pasa al orificio de entrada del motor. A medida que el motor inicia el giro, el aceite de retorno del orificio de salida del motor fluye alrededor de la válvula de alivio de paso izquierda al vástago. El aceite se bloquea temporalmente. Esto produce un aumento rápido de la presión de suministro. Cuando la presión de suministro alcanza la cantidad específica, el vástago se desplaza a la izquierda y deja abiertos los pequeños orificios taladrados transversales a la derecha de la válvula de retención izquierda. Esto permite que el flujo de aceite desde el motor fluya al orificio de retorno en la válvula de control de dirección. Las válvulas de alivio de paso operan cuando la sección de descarga de la válvula detecta la presión alta. A presión alta, la válvula de descarga se abre y permite que el aceite de presión de suministro alcance el disco del lado de retorno de la válvula de alivio de paso. Si ocurre una cresta de presión, la válvula de alivio de paso izquierda se abre y permite que la presión de suministro fluya directamente al lado de retorno del bucle.


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Unidad 2 Lección 5

2-5-9

Tren de Fuerza II

CO ND UC T O DE G IRO A L A I ZQ UIE R DA VALV UL A DE R ET E NC ION

BA STAG O

C ON DU C TO D E GIRO A L A DE R EC HA VA LVU LA DE RE TE N CIO N

VALV UL A DE CO M P EN SAC IO N

A LI VIO DE PASO

A LI VIO D E PA SO

M OTO R D E DIR ECCION Y VALVULA DE CO M PEN SAC IO N D 6R /D 7R SO BR EV EL OCI DAD

M OTOR D E D IRE C CIO N

Fig. 2.5.10 Válvula de compensación y sobrevelocidad del motor de dirección

Válvula de compensación y sobrevelocidad del motor de dirección Ocasionalmente, en una condición, tal como realizar un giro mientras se opera en una pendiente cuesta abajo, la máquina trata de poner en sobrevelocidad el motor de dirección. La sobrevelocidad del motor produce cavitación y produce pérdida de la dirección. La válvula de compensación evita la sobrevelocidad del motor. Cuando comienza la sobrevelocidad, la presión de suministro disminuye rápidamente. La presión en la cámara del resorte al extremo derecho del vástago también disminuye. Cuando la presión del lado de suministro del bucle disminuye por debajo de cierta presión, el vástago se desplaza a la derecha y bloquea el flujo de aceite de retorno. Esto produce una contrapresión alta en el motor y limita su velocidad. Cuando la contrapresión excede una cantidad específica, se abre la válvula de alivio de paso izquierda y se envía aceite de retorno directamente al lado del suministro del motor para evitar la cavitación. En condiciones severas de sobrevelocidad, la válvula de compensación de la válvula de control de dirección se abre y suministra aceite adicional al lado de suministro del bucle.


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Unidad 2: Diferenciales

UNIDAD 2 Diferenciales

Introducción Esta unidad describe los componentes y la operación de los diferenciales, los sistemas de dirección con diferencial y el sistema de embrague de la dirección y frenos. Los diferenciales son una solución para permitir que las ruedas o las cadenas se desplacen a diferentes velocidades. Los sistemas de embrague de dirección y frenos y la dirección de diferencial permiten que la cadena se desplace a velocidades diferentes. Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de demostrar que conoce los componentes y la operación de los varios tipos de diferenciales y que puede realizar los ajustes necesarios. Identificar los componentes y explicar la operación de un sistema de dirección de diferencial y el sistema de dirección y frenos. Referencias Cuaderno de trabajo del estudiante Herramienta Ninguna


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Lección 1: Teoría y componentes básicos del diferencial

Lección 1: Teoría y componentes básicos del diferencial

Fig. 2.1.1 Diferencial

Introducción Esta lección explica por qué se usan los diferenciales en el tren de fuerza, identifica los componentes de un diferencial y describe la operación del diferencial. Objetivos 1. Entender la importancia de los diferenciales. 2. Conocer los componentes de un diferencial estándar. 3. Entender la operación de un diferencial estándar.


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Unidad 2 Lección 1

2-1-2

Tren de Fuerza II

Fig. 2.1.2 Potencia a los diferenciales

Potencia a las ruedas La potencia de la transmisión se transmite al diferencial y a la corona antes de ir a las ruedas. La figura 2.1.2 muestra una máquina de dos diferenciales. Los cargadores de ruedas y los modelos más pequeños de camiones articulados tienen diferenciales en las ruedas delanteras y en las traseras. Los modelos más grandes de camiones articulados tienen un tercer diferencial en el eje central. Algunas máquinas, como los camiones de obras, sólo tienen un diferencial trasero.

Fig. 2.1.3 Máquinas

Todas las máquinas mostradas en la figura 2.1.3 tienen diferenciales. Los cargadores de ruedas y las retroexcavadoras cargadoras tienen un diferencial en el eje delantero y otro en el eje trasero.


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Unidad 2 Lección 1

2-1-3

Tren de Fuerza II

Fig. 2.1.4 Corona y piñón

Potencia a las ruedas La figura 2.1.4 muestra una corona y un piñón. Esta disposición cambia la potencia de salida 90°. Cuando la transmisión actúa en la corona y en el piñón, impulsa el engranaje de piñón. El engranaje de piñón impulsa la corona. Los semiejes de las ruedas giran con la corona. Una configuración como ésta se usa en algunas motoniveladoras más recientes. En algunas aplicaciones de motoniveladoras, no es importante el radio de giro corto debido a que los giros no se hacen con frecuencia. Los efectos del giro en la máquina pueden no ser excesivos. En otras máquinas, como los camiones de obras, se necesitó una solución para el efecto del giro. En todas las máquinas, un diferencial disminuirá la tensión al tren de mando.


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Unidad 2 Lección 1

2-1-4

Tren de Fuerza II

Fig. 2.1.5 Radio de giro

Giros En la figura 2.1.5, se muestra el diferencial trasero haciendo un giro en U. Las ruedas delanteras dirigen la máquina y no se muestran en la figura. En esta situación particular, la rueda interna se desplaza una semicircunferencia con un radio de 3,05 metros (10 pies) y la rueda externa se desplaza a una semicircunferencia de radio de 6,1 metros (20 pies).

Fig. 2.1.6 Distancia recorrida en un giro

La figura 2.1.6 muestra la distancia adicional que la rueda externa tiene que desplazarse para hacer el giro. La distancia recorrida por la rueda interna es de 9,6 metros (31,5 pies) y la distancia recorrida por la rueda externa es de 19,2 metros (63 pies). Con un eje sólido, un neumático no puede recorrer una distancia mayor que la otra sin que haya patinaje de los neumáticos.


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Unidad 2 Lección 1

2-1-5

Tren de Fuerza II

Fig. 2.1.7 Eje sólido

Si el eje trasero tuviera una corona y un juego de piñones, el eje entre las dos ruedas sería de una sola pieza. Las ruedas traseras siempre estarían accionadas a la misma velocidad, tratando de ir en la misma dirección y recorrer la misma distancia. Cuando las ruedas delanteras fuerzan la máquina alrededor del giro, las ruedas traseras se resistirán. Las ruedas delanteras tendrán que forzar las ruedas traseras para seguir el giro. Como resultado, las llantas delanteras y las traseras se desgastarán excesivamente. Muchas de las otras tensiones y esfuerzos serán evidentes sólo cuando el eje falle.

Fig. 2.1.8 Ejes separados

Ejes separados Para mejorar la posición del giro, el eje trasero se corta en dos mitades. Si eso es todo lo que se hace, la máquina estará impulsada por una rueda y la otra estará libre. Mientras esto hace más fácil dar el giro, todas las tensiones afectarán sólo un eje. En una operación de desplazamiento en línea recta, el neumático impulsado se desgastará rápidamente y la máquina tirará de un lado. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

2-1-6

Tren de Fuerza II

Fig. 2.1.9 Caja del diferencial y engranajes laterales

Caja del diferencial y engranajes laterales Se pone una caja alrededor de los dos ejes separados. La caja suministra soporte a los semiejes. La caja también actúa como contenedora para todos los componentes del diferencial. La caja del diferencial gira con la corona cónica. Ahora adicionemos un engranaje al extremo de cada eje. Estos engranajes generalmente se llaman engranajes laterales o de salida. Los engranajes laterales giran con los ejes. Los engranajes laterales no están conectados a la caja del diferencial.

Fig. 2.1.10 Engranajes laterales

Engranajes laterales En la figura 2.1.10, los engranajes laterales están estriados al extremo de cada eje. Pueden verse la corona y el piñón. Observe que los engranajes laterales no están estriados a la caja del diferencial. Los engranajes laterales giran independientemente de la caja del diferencial.


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Unidad 2 Lección 1

2-1-7

Tren de Fuerza II

Fig. 2.1.11 Cruceta y engranajes de piñón del diferencial

Cruceta y engranajes de piñón del diferencial Los engranajes laterales no están conectados directamente a la corona ni a la caja del diferencial. La cruceta tiene cuatro extremos en ángulo recto uno con el otro. Estos extremos se ajustan a través de orificios en la caja del diferencial y no tocan los engranajes laterales, sino que giran con la caja del diferencial. Los engranajes se montan en los cuatro extremos de la cruceta. Los extremos de la cruceta van a través de los ejes centrales de los engranajes. Estos engranajes se llaman engranajes de piñón del diferencial, coronas cónicas o engranajes de la cruceta. Los engranajes del piñón del diferencial están en ángulo recto con los engranajes laterales. Los dientes de los engranajes de piñón del diferencial se conectan con los engranajes laterales. Cuando los engranajes de piñón del diferencial giran con la cruceta, los engranajes laterales se mueven con ellos.

Fig. 2.1.12 Cruceta y engranajes de piñón del diferencial

Cruceta y engranajes de piñón del diferencial La figura 2.1.12 muestra la cruceta y los engranajes de piñón del diferencial. La parte más pequeña de la cruceta se ajusta en los orificios de la caja del diferencial. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

2-1-8

Tren de Fuerza II

Fig. 2.1.13 Cruceta

Cruceta En la figura 2.1.13 se puso la cruceta en la caja del diferencial. Si los engranajes de piñón del diferencial no están instalados, la corona girara la caja del diferencial y la cruceta. Los engranajes laterales no girarán.

Fig. 2.1.14 Engranajes de piñón del diferencial

Engranajes de piñón del diferencial En la figura 2.1.14 se muestran los engranajes de piñón del diferencial puestos en los extremos de la cruceta. Los dientes del engranaje de piñón del diferencial se acoplan con los dientes del engranaje lateral. Si no hay resistencia de los ejes, los engranajes de piñón del diferencial no girarán en sus ejes. El par de ambos engranajes laterales será igual. Los engranajes de piñón del diferencial estarán sujetados entre ellos. Con esta configuración, la caja del diferencial, la cruceta y los engranajes de piñón del diferencial giran como un conjunto sólido e impulsan los engranajes laterales. Cuando la máquina se desplaza en línea recta con igual tracción en cada rueda, es como si los semiejes fueran sólidos. No hay movimiento relativo dentro de la caja del diferencial. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Tren de Fuerza II

Fig. 2.1.15 Engranajes de piñón del diferencial

Giro Durante un giro, la rueda interna es más resistente a dar el giro que la rueda externa. Esta resistencia causa diferente par en los dos engranajes laterales. Cuando uno de los ejes va más lento, los engranajes de piñón del diferencial giran alrededor del engranaje lateral más lento. El movimiento de los engranajes de piñón del diferencial hacen que el otro engranaje lateral gire más rápido. Los dos ejes girarán a diferentes velocidades. Cuando una rueda tiene más tracción que la otra, el diferencial opera de la misma manera que si la máquina estuviera girando. Se envía la misma cantidad de par a ambas ruedas. Este par es sólo igual a la cantidad necesaria para girar la rueda con la mínima resistencia.


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Lección 2: Diferenciales de traba

Lección 2: Diferenciales de traba

Fig. 2.2.1 Diferenciales de traba

Introducción Esta lección presenta los métodos empleados para anular acciones indeseables del diferencial. Cuando el diferencial se traba, ambos ejes se impulsarán a la misma velocidad sin importar las condiciones de las ruedas. Objetivos 1. Entender la operación de un diferencial de traba. 2. Entender la operación de un diferencial con patinaje limitado. 3. Entender la operación de un diferencial antipatinaje.


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2-2-2

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.2 Diferencial de traba

Diferenciales de traba La figura 2.2.2 muestra el diferencial de una motoniveladora. El diferencial puede trabarse o destrabarse con el interruptor del diferencial de la cabina. El operador debe trabar el diferencial en todo momento en que la motoniveladora esté desplazándose en línea recta. Esto transfiere todo el par a las cuatro ruedas tándem en todas la condiciones de tracción. El diferencial puede destrabarse para el giro y reducir así el radio de giro y el desgaste de los neumáticos. El diferencial de las motoniveladoras tiene un embrague entre el engranaje del lado izquierdo y la caja del diferencial. Cuando se traba el diferencial, un solenoide permite que el aceite fluya detrás del pistón del embrague para conectar el embrague. Una vez conectado el embrague, el engranaje lateral izquierdo girará a la velocidad de la caja de rotación. Los engranajes de piñón del diferencial no girarán en sus ejes debido a que la cruceta y el engranaje lateral giran a la misma velocidad. Los engranajes de piñón del diferencial sujetarán el otro engranaje lateral. Ambos semiejes girarán a la velocidad de la caja giratoria. Cuando el diferencial se destraba, el solenoide bloquea el flujo al conjunto de embragues y ambos engranajes laterales pueden girar libremente. Los diferenciales de traba obligan a uno de los engranajes laterales a girar con la caja del diferencial. Esto hace que el diferencial actúe como un eje sólido y transmita todo el par a ambas ruedas, lo que permite que ambas ruedas giren a la misma velocidad sin importar la tracción.


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2-2-3

Tren de Fuerza II

EJE TRAS ERO E JE Y EN GRA NA JE DE P IÑO N

AC CI ON AD OR D E T RA BA DE L D IFE RE NCI AL C O NJU NT O DE T RA BA DE L DIF ER EN CI AL

C O RON A F IJA

E NGR AN A JE PL AN ETA R IO

C ON JUN T O D E F RE NOS D E DIS CO M U LT IPL E C OR ON A CO NI CA

C ON JU NT O DE L DI FER EN CI AL

Fig. 2.2.3 Diferencial de traba

Embrague de mandíbula En algunos diferenciales de traba se usan embragues de mandíbula. El operador conecta el embrague de mandíbula cuando una rueda está patinando. Usando un pedal o un interruptor para trabar el diferencial, el operador determina cuándo es necesario trabar el diferencial. El operador debe bajar la velocidad del motor y no girar la rueda mientras se conecta la traba del diferencial. El conectar el embrague de mandíbula a velocidades altas puede hacer que se dañe el diferencial. El operador no debe intentar hacer un giro mientras el embrague de mandíbula esté conectado. Algunas veces el operador oirá los embragues de mandíbula que se golpean unos a otros. Si esto sucede, el operador debe bajar la velocidad del motor para permitir que se conecten los embragues de mandíbula. El embrague de mandíbula conecta uno de los engranajes laterales a la caja del diferencial. Los engranajes de piñón del diferencial no giran en sus ejes debido a que la cruceta y el engranaje lateral giran a la misma velocidad. Los engranajes de piñón del diferencial sostendrán el otro engranaje lateral. Ambos semiejes girarán a la velocidad de la caja giratoria. Cuando se destraba el diferencial, los resortes desconectarán el embrague de mandíbulas, y ambos engranajes laterales pueden girar libremente.


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2-2-4

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.4 Varillaje mecánico simplificado

Retroexcavadoras cargadoras En las retroexcavadoras cargadoras, el embrague de mandíbula se conecta al presionarse un pedal. Este movimiento se transmite a través del varillaje mecánico y permite un par constante en una palanca de traba. La palanca de traba hace que una horquilla empuje el acoplamiento de engranaje lateral hacia el adaptador en la caja del diferencial. Cuando las dos mitades del embrague de mandíbula se presionan una contra la otra, un engranaje lateral se trabará en la caja del diferencial. Después de que ocurre la conexión completa, se suelta el pedal de traba del diferencial. La potencia que se transfiere de una rueda a la otra da como resultado una fuerza lateral. Esta fuerza lateral mantendrá conectado el embrague de mandíbula. Cuando la potencia se distribuye igualmente, se reduce la fuerza lateral. El embrague de mandíbula se desconecta automáticamente debido a la reducción de la fuerza lateral.


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2-2-5

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.5 Conexión neumática del embrague de mandíbula

Mototraíllas de ruedas En las mototraíllas de ruedas, se usa aire para conectar los embragues de mandíbula. Una mitad del embrague de mandíbula está estriado a la caja del diferencial. La otra mitad del embrague de mandíbula está unida al semieje izquierdo. En las mototraíllas de ruedas de los primeros modelos, el operador puede conectar el embrague de mandíbula presionando un pedal. En las mototraíllas actuales, el operador conecta el embrague de mandíbula oprimiendo un interruptor. Cuando se suelta el pedal o el interruptor, se desconecta el embrague de mandíbula. Cuando se pisa el pedal o se activa el interruptor, una válvula de traba del diferencial permite que fluya aire detrás de un pistón. El pistón empujará la mandíbula conectada al semieje, de modo que hace contacto con la mandíbula conectada a la caja del diferencial. Cuando las dos mitades del embrague de mandíbula se empujan una hacia la otra, se traba un semieje de la caja del diferencial. Cuando se suelta el pedal o el interruptor, el aire a presión no fluirá detrás del pistón. El resorte desconectará las dos mitades del embrague de mandíbula.


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2-2-6

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.6 Selector de cambio y diferencial

Manipuladores telescópicos de materiales Los manipuladores telescópicos de materiales tienen una traba diferencial en el eje motriz delantero. Los modelos actuales tienen en la cabina un pedal de dos posiciones. Algunos modelos anteriores tienen un interruptor de dos posiciones en la consola. Cuando se oprime el interruptor, un solenoide envía aceite al conducto detrás del pistón en el diferencial. Cuando el pistón se mueve a la derecha, la palanca mueve el selector de cambio. El selector de cambio está estriado al semieje. El selector de cambio no tiene dientes cuadrados (dog teeth)que se ajusten a los dientes cuadrados (dog teeth) de la tapa del diferencial. Cuando el selector de cambio y la tapa del diferencial se empujan uno contra la otra, se traba un semieje de la caja del diferencial. La traba del diferencial permanecerá conectada hasta que se desconecte el interruptor en la cabina. El interruptor es cargado por resorte, de modo que vuelve a su posición normal cuando se suelta el pedal. Esto alivia la presión de aceite contra el pistón. El resorte empuja el pistón y la palanca hacia atrás. El selector de cambio se separa de la tapa del diferencial.


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2-2-7

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.7 Diferencial de patinaje limitado

Diferencial de patinaje limitado El diferencial de patinaje limitado está diseñado para proveer igual potencia a ambas ruedas hasta que las condiciones del terreno causen una diferencia de tracción entre la rueda izquierda y la derecha. El diferencial de patinaje limitado tiene dos embragues de discos múltiples. Cada embrague conecta un engranaje lateral a la caja rotatoria. Durante el armado del diferencial de patinaje limitado, un pequeño espacio libre asegura la conexión correcta del embrague. Ambas ruedas serán accionadas a igual par y velocidad durante la operación de desplazamiento en línea recta si existe una buena tracción entre las dos ruedas. En un diferencial estándar, si la máquina es levantada con un gato y una rueda se sostiene o se frena, la otra girará, consecuentemente más rápido. Con un diferencial de patinaje limitado, los embragues hacen que esto sea más difícil debido al factor que aumenta la proporcionalidad del par de entrada. El efecto de traba ocurre debido a una fricción interna del diferencial. Cuando ocurre una diferencia de velocidad en los ejes, las fuerzas de separación dentro del diferencial harán que se comprima el conjunto de embragues. Esto hace que el par de la rueda más rápida vaya a la rueda con mejor tracción. Cuando se requiere hacer un giro, las fuerzas de las ruedas son suficientes para sobrepasar el conjunto de embragues. El diferencial de patinaje limitado en la figura 2.2.7 es optativo para cargadores de ruedas pequeños, portaherramientas integrales pequeños y retroexcavadoras cargadoras, y reemplazan el diferencial estándar. Este diseño se usa cuando hay limitaciones de espacio. En este diseño, la fuerza de separación del diente del engranaje se usa para conectar los embragues. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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2-2-8

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.8 Cruceta de tres piezas

Cruceta La cruceta mostrada en la figura 2.2.8 se usa en un diferencial de patinaje limitado de los cargadores de ruedas pequeños, portaherramientas integrales pequeños y retroexcavadoras. Consta de tres ejes. El eje largo sostiene los dos engranajes de piñón del diferencial. Los dos ejes pequeños sostienen, cada uno, un engranaje de piñón del diferencial .

Fig. 2.2.9 Conector

Conector Los extremos de los tres ejes van a un conector. Hay tensión interna debido a que este tipo de conexión se usa en lugar de una conexión directa, y permite que actúen las fuerzas de separación del diente del engranaje.


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2-2-9

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.10 Conjunto de la cruceta

Cruceta Cada eje de la cruceta se inserta en el conector a través de la caja de rotación y de los engranajes de piñón del diferencial. Se usan tres espigas para asegurar los ejes a la caja giratoria.

Fig. 2.2.11 Engranaje lateral

Engranaje lateral Un engranaje lateral se pone en la parte superior del conector y de los engranajes de piñón del diferencial. El otro se sitúa debajo del conector y de los engranajes de piñón del diferencial. Los engranajes de piñón del diferencial se conectan con los engranajes laterales. La cara del engranaje lateral mostrado en la figura 2.2.11 es la superficie de contacto del conjunto de embragues. Cuando existe una diferencia de velocidad, las fuerzas de separación del diente del engranaje empujan axialmente los engranajes laterales hacia los conjuntos de embrague. Las fuerzas axiales comprimen los conjuntos de embrague. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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2-2-10

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.12 Discos y planchas

Discos y planchas Los discos están estriados a los engranajes laterales. Las planchas están conectadas a la caja giratoria. El par usado para comprimir los conjuntos de embrague se llama par de frenado. El par de frenado depende de la carga y es proporcional al par de entrada. Cuando se conecta el embrague en el eje más rápido, aumenta el par total de entrada. Todo el par mayor que el par de frenado se transfiere a la rueda de velocidad más baja. Por tanto, el diferencial de patinaje limitado suministra una división de par cuando están conectados los embragues.

Fig. 2.2.13 Calces

Calces Los calces se usan para ajustar los espacios libres, cuando sea necesario. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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2-2-11

Tren de Fuerza II

AN ILL O DE CA RG A CA JA A RA ND EL A DE T OP E

CU BIE RT A E NGR A NA JE LA TE RA L

D IF ER E N C IA L D E PA T IN A J E LIM IT A D O

E JE D E PI ÑON ES EN GRA N AJE DE P IÑO N CO RO NA C ON IC A

D ISC O IN TE RIO R DIS CO E XT ER IOR C ON JU NTO D E EM B RAG UE


Diferencial de patinaje limitado Un diferencial de patinaje limitado ligeramente diferente en diseño, está disponible como optativo para los cargadores de ruedas medianos, algunos cargadores de ruedas más grandes y los camiones articulados y se usan en reemplazo de los diferenciales estándar. Se prefiere este diseño cuando hay espacio suficiente. Los anillos de presión suministran fuerza de separación adicional cuando hay una diferencia de velocidad entre los ejes. Si hay buena tracción entre las dos ruedas, ambos ejes se accionarán a igual velocidad y par. Cuando se necesita hacer un giro, las fuerzas de las ruedas son suficientes para sobrepasar la fuerza en los conjuntos de embrague.


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2-2-12

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.15 Cruceta de dos piezas

Fig. 2.2.16 Cruceta de dos piezas

Cruceta La cruceta de dos piezas se usa en el diferencial de patinaje limitado de los cargadores de ruedas medianos, de algunos cargadores de ruedas grandes y de los camiones articulados. Cada eje de la cruceta sostiene dos engranajes de piñón del diferencial. Los dos ejes de la cruceta interceptan la muesca en el centro de los ejes de la cruceta. Observe que los extremos de cada eje de la cruceta son cuadrados. Los ejes de la cruceta no son accionados directamente por la caja del diferencial. Los extremos cuadrados de los ejes de la cruceta se ajustan en las cuñas de dos anillos de presión.


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2-2-13

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.17 Anillo de presión y engranaje lateral

Anillo de presión y engranaje lateral La figura 2.2.17 muestra un anillo de presión y un engranaje lateral. El engranaje lateral se ajusta dentro del anillo de presión. Cuatro lengüetas en el anillo de presión se acoplan con ranuras en la caja del diferencial. Las lengüetas hacen que los anillos de presión giren con la caja del diferencial. Las ranuras de la caja del diferencial son lo suficientemente largas para permitir que los anillos de presión se muevan axialmente. La superficie de contacto del conjunto de embrague puede verse en la figura 2.2.17. Los ejes de la cruceta se sostienen en los cortes en forma de cuña de los anillos de presión. En la parte inferior del anillo de presión puede verse un corte en forma de cuña. Los anillos de presión impulsan los ejes de la cruceta. Debido a la forma de la cuña, los ejes de la cruceta siempre tienen una tendencia a montarse en la cuña. Cuando se presenta una diferencia de velocidad entre los dos ejes, las fuerzas de separación del diente del engranaje actúan en los anillos de presión. Además, las fuerzas de separación del diente del engranaje tratan de girar los ejes de la cruceta. El extremo cuadrado del eje de la cruceta del corte en forma de cuña resistirá este giro. Esta acción aumenta las fuerzas axiales en los anillos de presión. Las fuerzas axiales de los anillos de presión hacen que los anillos de presión accionen los conjuntos de embrague.


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2-2-14

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.18 Discos y planchas

Discos y planchas Los discos están estriados a los engranajes laterales. Las planchas están conectadas a la caja giratoria. Las ranuras de las planchas se emparejan con las lengüetas de los anillos de presión. Las fuerzas axiales de los anillos de presión hacen que los anillos de presión conecten los conjuntos de embrague.

Fig. 2.2.19 Ejes de la cruceta y coronas cónicas del diferencial

Ejes de la cruceta y coronas cónicas del diferencial Los ejes de la cruceta no están conectados directamente a la caja giratoria.


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2-2-15

Tren de Fuerza II


Diferencial de patinaje limitado Un engranaje lateral se pone por encima y otro por debajo de los ejes de la cruceta y de los engranajes de piñón del diferencial. Los engranajes de piñón del diferencial se conectan con los engranajes laterales. Los anillos de presión se ajustan sobre los engranajes laterales. Las muescas de los anillos de presión sostienen los extremos de los ejes de la cruceta. Los discos y las planchas están en la parte superior del anillo de presión. Las planchas y el anillo de presión giran con la caja del diferencial. Los discos giran con el engranaje lateral. La parte superior del conjunto de embrague puede verse en la figura 2.2.20.

Fig. 2.2.21 Potencia y par iguales

Operación de desplazamiento en línea recta con buena tracción Cuando la tracción de cada rueda es la misma, la resistencia al movimiento de cada eje y engranaje lateral será igual. Los engranajes de piñón del diferencial no girarán en sus propios ejes y el diferencial girará como una unidad.


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2-2-16

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.22 Más potencia al lado de velocidad baja - Diseño más grande

Velocidades diferentes de los ejes Cuando ocurre una diferencia de velocidad entre los ejes, las fuerzas de separación causarán la compresión de los conjuntos de embrague. Esto tiene el efecto de trabar la rueda más rápida y transferir el par a la rueda más lenta. El par de frenado es proporcional al par de entrada. Por tanto, el efecto de traba se adapta por sí mismo al par variable del motor y a las diferencias de par en las diferentes velocidades de la transmisión.


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2-2-17

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.23 Diferencial antipatinaje

Diferencial antipatinaje En un diferencial antipatinaje, la cruceta conecta directamente los embragues de mandíbula estriados a los engranajes laterales. En una operación de desplazamiento en línea recta, los embragues de mandíbula se conectarán, y la cruceta central impulsará los ejes a velocidades iguales. Si una rueda excede la velocidad de mando o se sobrerrevoluciona, el diferencial antipatinaje desconecta el mando de la rueda más rápida separando la cruceta del embrague de mandíbula. La rueda más rápida estará en rueda libre. Toda la velocidad y el par se enviará a la rueda de velocidad más baja. El diferencial antipatinaje es optativo para los cargadores de ruedas, los portaherramientas integrales, los camiones articulados, los tractores de ruedas, los compactadores de suelos, los compactadores de rellenos y las retroexcavadoras cargadoras, y reemplaza al diferencial estándar. Su diseño le permite instalarse en la misma caja.

Fig. 2.2.24 Mando de desconexión del eje sobrerrevolucionado

El diferencial antipatinaje divide la potencia disponible de forma igual entre los dos ejes o desconecta la rueda más rápida y envía toda la potencia disponible a la rueda más lenta.


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Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.25 Engranaje lateral y embrague de mandíbula

Engranaje lateral y embrague de mandíbula La cruceta tiene dientes que se acoplan al embrague de mandíbula, estriado al engranaje lateral. El engranaje lateral está estriado al eje. Durante la conexión y la desconexión el embrague de mandíbula se mueve lateralmente y se desliza en las estrías de los engranajes laterales. En la figura 2.2.25, la pieza de la derecha abajo es un retenedor del resorte que se ve en la figura. El resorte empuja el embrague de mandíbula y la cruceta uno contra la otra. Al mismo tiempo, el resorte empuja los engranajes laterales contra la caja del diferencial. Los resortes mantienen los embragues de mandíbula y la cruceta conectados, a menos que una rueda vaya más rápido que la velocidad de impulso.


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Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.26 Cruceta y excéntrica central

Cruceta y excéntrica central La cruceta del diferencial antipatinaje no es un pasador que sostenga los cuatro engranajes de piñón del diferencial. En la figura 2.2.26 la cruceta es la pieza exterior. Los cuatro cilindros que están en ángulos rectos uno a otro se ajustan en el mismo lugar en que se ajusta la cruceta tradicional en la caja del diferencial. La cruceta gira con la caja del diferencial. Los dientes cuadrados de la cruceta se conectan con los dientes externos de los embragues de mandíbula. La excéntrica central se sostiene dentro de la cruceta mediante un anillo de resorte. La excéntrica central tiene dientes cuadrados que se conectan con los dientes interiores de los embragues de mandíbula. La cuña de la cruceta es el diente largo mostrado en la parte superior. La excéntrica central tiene una muesca para la cuña de la cruceta. Cuando la cruceta cambia de sentido (debido a que la máquina lo hace) diferentes lados de esta muesca sienten la fuerza de la cuña de la cruceta. Cuando una rueda va más rápido que la velocidad de impulso, se desconecta el embrague de mandíbula si la rueda y la cruceta están girando en el mismo sentido.


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Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.27 Anillo retenedor y excéntrica central

Anillo retenedor y excéntrica central El anillo retenedor mantiene desconectado el embrague de mandíbula para que no vuelva a conectarse con la cruceta sino hasta que la velocidad de la rueda desconectada se empareje a la velocidad de la cruceta. Cuando la cruceta y el embrague de mandíbula se acoplan, los dientes del anillo retenedor se acoplan con las muescas en la excéntrica central. El anillo retenedor se impulsa con la excéntrica central. La parte superior del anillo retenedor se ajusta dentro de una ranura anular entre las dos capas de dientes de los embragues de mandíbula. La fricción es el único tipo de conexión entre el anillo retenedor y los embragues de mandíbula. A medida que se desconecta el embrague de mandíbula, la fricción empuja hacia afuera el anillo retenedor para seguir al embrague de mandíbula. Cuando sucede esto, los dientes del anillo retenedor se desconectan de las ranuras en la excéntrica central. La fricción entre el anillo retenedor y la ranura del embrague de mandíbula se mueve alrededor del anillo retenedor hasta que la cuña de la cruceta haga contacto con la muesca en el anillo retenedor. La cuña de la cruceta sujeta el anillo retenedor en la posición mostrada en la figura 2.2.27. Los dientes del anillo retenedor se ponen en la parte superior de los dientes de la excéntrica central y giran con la cruceta. La parte superior del anillo retenedor se desliza en la ranura del embrague de mandíbula. Cuando el embrague de mandíbula está en sobrevelocidad en sentido izquierdo, el extremo del anillo retenedor de la derecha de la cuña de la cruceta hace contacto con la cuña de la cruceta y mantiene el anillo retenedor en esta posición. Un ligero movimiento a la derecha permite que los dientes del anillo retenedor se conecten con la excéntrica central. La excéntrica central impulsa el anillo retenedor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.28 Anillo retenedor

Anillo retenedor En la figura 2.2.28 se muestra un anillo retenedor en los dos componentes. A la izquierda, el anillo retenedor se puso en la ranura del embrague de mandíbula. Los dientes del anillo retenedor se emparejan con los dientes internos del embrague de mandíbula. A la derecha, se ha puesto un anillo retenedor extra en la excéntrica central para mostrar el anillo retenedor cuando los dientes se emparejan con la excéntrica central.

Fig. 2.2.29 Cruceta, embragues de mandíbula y anillos retenedores

Cruceta, embragues de mandíbula y anillos retenedores La excéntrica central se halla dentro de la cruceta, y los anillos retenedores están en los embragues de mandíbula. Cuando las ruedas se desplazan en línea recta con una buena tracción del terreno, los dientes exteriores de la cruceta se emparejan con los dientes exteriores de los embragues de mandíbula. Los dientes en la excéntrica central se acoplan con el anillo retenedor y los dientes interiores de los embragues de mandíbula. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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2-2-22

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.30 Dientes exteriores conectados

Dientes exteriores conectados Cuando se impulsa la cruceta hacia arriba, los dientes en la cruceta se mueven en las ranuras hasta que hacen contacto con los dientes exteriores del embrague de mandíbula. La cruceta impulsa el embrague de mandíbula cuando están conectados los dientes exteriores. Los componentes permanecen en esta posición hasta que uno de los embragues de mandíbula comienza a ir más rápido que la cruceta. Cuando uno de los embragues de mandíbula comienza a ir más rápido que la cruceta, los dientes de los embragues de mandíbula se mueven hacia arriba en la ranura. Esto inicia la desconexión del embrague.

Fig. 2.2.31 Desconexión

Desconexión Cuando los dientes exteriores del embrague de mandíbula se mueven hacia arriba en la ranura, los dientes interiores se desconectan de la excéntrica central. El perfil del diente interior del embrague de mandíbula se diseña de modo que las fuerzas que hacen que aumente la velocidad del embrague de mandíbula hacen que el diente interior del embrague de mandíbula monte dientes en la excéntrica central. A medida que el embrague de mandíbula se monta, el anillo retenedor se desconecta de las ranuras de la excéntrica central. En la figura 2.2.31, se muestran los dientes separados entre la excéntrica central y el embrague de mandíbula frontal. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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2-2-23

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.32 Embrague de mandíbula desconectado

Embrague de mandíbula desconectado Cuando se desconecta el embrague de mandíbula, se mueve hacia atrás en las estrías del engranaje lateral. El anillo retenedor mantiene la distancia entre el embrague de mandíbula y la cruceta. Cuando la rueda desconectada alcanza la misma velocidad de la rueda conectada, la resistencia a tierra de la rueda libre ejerce un leve par negativo en la rueda libre. El embrague de mandíbula desconectado baja la velocidad en relación con la cruceta. La fricción entre el embrague de mandíbula y el anillo retenedor arrastra el anillo retenedor hacia atrás hasta una posición en que los dientes del anillo retenedor se conectan con la excéntrica central. El resorte empuja el embrague de mandíbula y lo mantiene conectado con la cruceta.


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2-2-24

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.33 Cuña de la cruceta y la excéntrica central

Cuña de la cruceta y la excéntrica central La excéntrica central se sostiene en su lugar mediante un anillo de resorte. La excéntrica central puede girar en el anillo de resorte, pero el movimiento está limitado por la cuña de la cruceta y la muesca en la excéntrica central. Esta muesca es necesaria, ya que el diferencial puede impulsarse en ambos sentidos.


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2-2-25

Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.34 Anillo de retención desconectado

Anillo de retención desconectado Cuando la cruceta gira en el sentido de la flecha, los dientes exteriores de la cruceta son empujados contra el borde izquierdo de la ranura del embrague de la mandíbula inferior. Esto impulsa el embrague de mandíbula en el mismo sentido de la cruceta. Los dientes de la excéntrica central están conectados a los dientes interiores del embrague de mandíbula. La excéntrica central se mueve con el embrague de mandíbula, cuando el embrague de mandíbula se mueve al extremo de la ranura. La excéntrica central puede moverse debido a un anillo de resorte que sostiene la excéntrica central a la cruceta. La muesca de la excéntrica central limita la cantidad de movimiento. El movimiento se detiene cuando la muesca hace contacto con la cuña de la cruceta. En la figura 2.2.34, la cuña de la cruceta toca el extremo derecho de la muesca de la excéntrica central. Debido a que la alineación del diente de los dientes interiores está relacionada con el sentido de la cruceta, el perfil de los dientes interiores hace que se desconecte el embrague de mandíbula, si el embrague de mandíbula gira en el mismo sentido de la cruceta y a mayor velocidad.


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Tren de Fuerza II

Fig. 2.2.35 Diferencial antipatinaje

Diferencial antipatinaje En la figura, el embrague de mandíbula del lado izquierdo está conectado a la cruceta. El embrague de mandíbula del lado derecho está desconectado. Los dientes exteriores de la cruceta impulsan el embrague de mandíbula en el borde superior de la ranura. La excéntrica central gira en el centro. El anillo de resorte está en la línea central de la excéntrica central. Los dientes de la excéntrica central están conectados a los dientes interiores del embrague de mandíbula en el lado izquierdo. Los dientes de la excéntrica central están desconectados de los dientes interiores del embrague de mandíbula en el lado derecho. La flecha superior muestra los dientes interiores desconectados en el lado derecho. Los puntos se tocan unos a otros, y sostienen el embrague separado de la cruceta mientras los dientes de mando exteriores están desconectados. Cuando el embrague se sobrerrevoluciona, los dientes permanecen en está posición debido al anillo retenedor (flecha inferior). La excéntrica central se mantiene en su lugar por medio del anillo de resorte en el cual éste gira, pero el movimiento está limitado por la cuña de la cruceta, la cual se extiende a través de una muesca en la excéntrica central.


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Unidad 2 Lección 2

2-2-27

Tren de Fuerza II

DIFER ENCIA L DE PATINAJ E LIM ITA DO F RENTE A L D IFER ENCIAL AN TIPATINAJE

Fig. 2.2.36 Comparación

Comparación El diferencial de patinaje limitado y el diferencial antipatinaje se usan en reemplazo de los diferenciales estándar. En las máquinas con dos diferenciales, algunas veces sólo se reemplaza un diferencial. No se recomienda que ambos ejes tengan diferenciales antipatinaje. El diferencial de patinaje limitado es eficaz cuando aumenta el esfuerzo de tracción, pero cambia la maniobrabilidad a medida que la máquina se mueve de condiciones de terreno bueno a terreno inadecuado. En buenas condiciones de terreno, el embrague de patinaje limitado patina cuando gira, para permitir la diferencia de velocidad de un eje a otro. En condiciones de terreno resbaladizo, los embragues de patinaje limitado no patinarán tan fácilmente, de modo que la acción diferencial es restringida. Esto resulta en un aumento de radio de giro. Los diferenciales de patinaje limitado aumentan los costos de operación. Su operación consume los materiales de fricción, y el arrastre asociado aumenta el consumo de combustible. Aunque la vida de los neumáticos se prolonga debido a la reducción del patinaje, la vida útil de los mandos finales disminuye debido a una distribución desigual del par entre los mandos finales en el mismo eje. El diferencial antipatinaje suministra un esfuerzo de tracción más alto que el diferencial de patinaje limitado, pero también tiene limitaciones de movilidad. En algunas condiciones del terreno, el diferencial antipatinaje tiene un radio de giro más grande. Esto se debe a que la rueda interior gira a una velocidad diferente que en una rueda interior sin diferencial antipatinaje. La maniobrabilidad es aún inferior con dos diferenciales antipatinaje. Si el diferencial antipatinaje se usa en una aplicación con giros, se aumenta el desgaste de los neumáticos y se disminuye la vida útil del mando final. Los costos de operación asociados con estos diferenciales pueden ser buenos cuando se comparan frente a las ventajas en aplicaciones en que se necesite una ayuda de tracción. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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MODULO 9 DIFERENCIALES TRABAS Y PLANETARIOS

Nombre: Identificación: GECOLSA Omar Valderrama B.


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Lección 3: Diferencial planetario

Lección 3: Diferencial planetario

Fig. 2.3.1 Diferencial planetario

Introducción Esta lección presentará los componentes y la operación del diferencial planetario. Los diferenciales planetarios están entre los ejes de mando en las partes delantera y trasera de los camiones articulados. El diferencial planetario cambia el flujo de potencia 90° y determina el par de los ejes de mando. Objetivo 1. Entender la operación de un diferencial planetario.


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Unidad 2 Lección 3

2-3-2

Tren de Fuerza II

M AND O DE TR ANSF ERE NCIA DE S ALID A

T RA NS M IS IO N CON VER TIDOR DE PAR

RE TA RD A DOR H ID RA ULI CO M O TO R

M AND O D E TR ANS FEREN CIA TR ASERO

DIFE REN CIAL IN TER AXIA L

FL UJO DE P OT ENCIA


Diferencial planetario Un diferencial planetario separa los ejes de mando del remolque del eje motriz del tractor en un camión articulado. Los diferenciales planetarios también se llaman diferenciales interaxiales.


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Unidad 2 Lección 3

2-3-3

Tren de Fuerza II

COM P ARAC ION DE DIF ERENCIALES PORTADOR ENGRANAJE LATERAL

E NGRANAJE DE LA CRUCET A (UN GRUPO)

ENGRANAJE LATERAL

ENTRADA (ENGRANAJE DE DIENTES RE CTOS)

ENGRANAJE LATERAL

ENTRA DA (CORONA CONIC A)

ENGRANAJE LATERAL

PORTADOR

ENGRANAJES DE CRUCETA (DOS GRUPOS)

Fig. 2.3.3 Comparación de los diferenciales

Comparación de los diferenciales Se usa un diferencial estándar entre dos semiejes para permitir las variaciones de velocidad de las ruedas debido a las curvas, desgaste de neumáticos y terreno irregular, y para mantener una división de par igual entre los dos ejes. El diferencial planetario funciona de manera similar, pero se instala entre dos ejes de mando. Las tensiones de la línea de mando se reducen cuando se permite a los ejes de mando girar a diferentes velocidades. El diferencial planetario puede mantener una división de par igual o diferente entre dos ejes, dependiendo del diseño. En un camión con dos ejes, se enviará igual par al tractor y al remolque. En un camión con tres ejes, el diferencial planetario envía 40% del par al tractor y 60% de par al remolque. Esto permite una mejor distribución del par a los tres ejes. El tractor es impulsado con 40% del par total y cada uno de los ejes es impulsado con 30% del par total. El diferencial planetario puede trabarse cuando las condiciones del terreno son inadecuadas y se necesita el par máximo en la línea de mando. Durante la operación normal, el diferencial planetario debe permanecer destrabado con el fin de reducir las tensiones en la línea de mando y evitar la sobrecarga del eje frontal en un camión de tres ejes.


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Unidad 2 Lección 3

2-3-4

MANDO DE TRANSFERENCIA DE SALIDA

Tren de Fuerza II

FRENO DE ESTACIONAMIENTO

D20D/D250D

ACCIONADOR DE TRABA DEL DIFERENCIAL DIFERENCIAL INTERAXIAL

BOMBA SUPLEMENTARIA DE LA DIRECCION

AL EJE DELANTERO

AL EJE TRASERO

Fig. 2.3.4 Mando de transferencia de salida

Mando de transferencia de salida El mando de transferencia de salida suministra el par de entrada al diferencial planetario. Un engranaje en el mando de transferencia se conecta al portador del diferencial planetario. El portador sujeta los dos juegos de engranajes planetarios de los ejes. Los ejes impulsan los engranajes planetarios y los lleva alrededor de ellos. El portador también contiene el embrague que puede usarse para trabar el diferencial planetario.


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Unidad 2 Lección 3

2-3-5

Tren de Fuerza II



Diferencial planetario Un engranaje impulsa el portador del diferencial planetario. Cuando no hay resistencia de los ejes, los engranajes planetarios no giran en sus propios ejes y todo el par se transmite a los engranajes en los semiejes. Cuando hay resistencia en uno de los ejes, los engranajes planetarios alrededor del eje más lento giran en sus ejes. Los dientes de los engranajes planetarios se acoplan a los dientes del otro juego de engranajes planetarios y hacen que el otro eje aumente la velocidad. Una división de par específica se mantiene entre los dos ejes. Cuando los engranajes de los semiejes no son del mismo tamaño, el par transmitido a los semiejes no es igual. Cuando se traba el diferencial planetario escapa aceite (o aire) del cilindro de traba del diferencial. Un conjunto de embrague conecta directamente el portador a uno de los semiejes. El par máximo se transmite a ambos semiejes.


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Lección 4: Ajustes de los diferenciales

Lección 4: Ajustes de los diferenciales

Fig. 2.4.1 Ajustes

Introducción Esta lección trata acerca de los ajustes requeridos en los diferenciales y el armado de un diferencial y el grupo de la corona. Objetivos 1. Demostrar que se entiende la terminología usada cuando se describe cada tipo de ajuste. 2. Demostrar que se entienden las razones por las que se hace cada tipo de ajuste. 3. Realizar los ajustes requeridos en un diferencial y en el grupo de la corona. Material Cuaderno de trabajo del estudiante Manuales de servicio de los componentes usados en las prácticas de taller.


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Unidad 2 Lección 4

2-4-2

Tren de Fuerza II

Fig. 2.4.2 Grupo de diferencial y corona

Grupo de diferencial y corona Cuando fluye la potencia a través de la línea de mando, las cargas se transmiten de un engranaje a otro. En un grupo de diferencial y corona, la transmisión impulsa el engranaje de piñón, el cual transmite la potencia a la corona. Los cojinetes están en la caja para dar soporte al piñón y al grupo de diferencial y corona. A medida que los engranajes de piñón giran la corona, cargas de empuje tratan de separar los dos engranajes. Los cojinetes son de rodillos cónicos debido a que pueden contrarrestar la fuerza de empuje. Los cojinetes de rodillos cónicos se ponen en compresión durante el armado. Un ajuste apropiado entre el piñón y la corona resulta en un flujo más suave de potencia y mayor vida útil del componente.


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Unidad 2 Lección 4

2-4-3

Tren de Fuerza II

Fig. 2.4.3 Precarga

Precarga La precarga del cojinete es la compresión de los cojinetes de los rodillos cónicos durante el armado. La precarga de los cojinetes reduce la desviación de las piezas y ayuda a que se asiente en forma correcta el cojinete. Cuando el cojinete se asienta correctamente, la alineación de las piezas debe permanecer en especificación para ciclos de carga múltiple. Si la precarga es muy alta, el cojinete se recalienta y falla, Si está muy suelto, el cojinete se desgastará rápidamente.


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Unidad 2 Lección 4

2-4-4

Tren de Fuerza II

Fig. 2.4.4 Medición y ajuste de la precarga del cojinete

Medición y ajuste de la precarga del cojinete Cuando se requiere hacer la precarga del cojinete, se usa una tuerca de ajuste para comprimir el conjunto. Se necesita una llave para tuercas dentadas para ajustar el par de la tuerca. Después de comprimir el conjunto con la tuerca de ajuste, la herramienta se instala de modo que el par se aplica a la caja o al engranaje de entrada. Este par, llamado “par de rodadura”, gira libremente el componente. Para medir el par de rodadura se usa una llave dinamométrica de esfera. El par de rodadura mide el par requerido para girar el componente sujetado por los cojinetes. La resistencia al movimiento aumenta a medida que el cojinete se comprime. Con el fin de obtener una medida exacta, gire suavemente el componente varias revoluciones antes de leer el par de rodadura. El par de rodadura se especifica en el Manual de Servicio. Si el par de rodadura es muy alto, afloje la tuerca de ajuste y, si es muy bajo, apriete la tuerca de ajuste.


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Unidad 2 Lección 4

2-4-5

Tren de Fuerza II

Fig. 2.4.5 Juego axial

Juego axial El juego axial es el movimiento de extremo a extremo de un eje de engranajes debido al espacio libre en el cojinete, y depende de la precarga del cojinete.

Fig. 2.4.6 Medición del juego axial

Medición del juego axial Se monta un indicador de esfera contra el lado del engranaje o el extremo de un eje. Se hace palanca al engranaje o al eje en ambos sentidos y se anotan las lecturas. La diferencia entre las dos lecturas es el juego axial. Cuando el juego axial no está dentro de la especificación, la precarga del cojinete necesita ajuste.


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Unidad 2 Lección 4

2-4-6

Tren de Fuerza II

Fig. 2.4.7 Espacio libre del diente del engranaje

Espacio libre del diente del engranaje Los dientes del engranaje hacen contacto de rodamiento a medida que se conectan. La conexión suave del engranaje es crucial en una operación apropiada del engranaje. Es necesario un espacio libre pequeño entre los dientes para la lubricación y para permitir una operación suave y eficaz. El espacio libre permite un ligero movimiento hacia atrás del engranaje, llamado contrajuego.


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Unidad 2 Lección 4

2-4-7

Tren de Fuerza II

Fig. 2.4.8 Medición y ajuste del contrajuego

Medición y ajuste del contrajuego Después de ajustar la precarga del cojinete, se mide el contrajuego entre dos engranajes que se acoplan. Cuando el contrajuego es muy bajo, los engranajes se acoplan muy forzadamente. Los engranajes se atascan y producen fricción excesiva y pérdida de potencia. Cuando el contrajuego es muy alto, los engranajes se acoplan muy sueltos, lo que causa ruido y operación ineficiente. En casos extremos, los engranajes se saltan bajo carga y finalmente los dientes se rompen. Cuando la máquina ha estado operando por un tiempo y se descubre un excesivo contrajuego, es indicación de desgaste de los dientes de los engranajes o falta de soporte del cojinete. Los engranajes se ponen de modo que los dientes estén conectados a un extremo del espacio libre. El indicador de esfera se pone en lectura cero en un diente del engranaje. El engranaje se gira para que los engranajes se acoplen al otro extremo del espacio libre. El contrajuego se determina leyendo el indicador de esfera en la nueva posición. Se proveen tuercas de ajuste o calces para mover los engranajes más cerca uno del otro, o para separarlos.


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Unidad 2 Lección 4

2-4-8

Tren de Fuerza II

Fig. 2.4.9 Medición y ajuste del contrajuego

Cuando es difícil poner el indicador de esfera en un diente del engranaje, se usa un dispositivo de medida perpendicular al eje del engranaje. Ajuste las distancias desde la línea central del eje del engranaje que está marcado DESCONECTADO (OFF) del dispositivo de medida. Los engranajes se ponen de modo que los dientes se conecten a un extremo del espacio libre, se instala el dispositivo de medida y el indicador de esfera se pone en cero. El engranaje se gira de modo que los engranajes se conecten en el otro extremo del espacio libre. El contrajuego puede determinarse leyendo el indicador de esfera mientras el diente del engranaje está en la nueva posición. Cuando se recomiende este método, consulte el Manual de Servicio para los valores de contrajuego de las diferentes distancias desde el eje. Cuando use las tuercas de ajuste por el método de pares opuestos para ajustar la precarga del cojinete, afloje una tuerca cierta cantidad y apriete la opuesta una cantidad igual para mover la corona. Esto acerca más los engranajes para reducir el contrajuego, o los aparta para aumentar el contrajuego. Cuando use los calces para ajustar las precargas del cojinete, adicione cierta cantidad de calces de espesor conocido a un lado y quite una cantidad igual del otro lado. Esto acerca más los engranajes para reducir el contrajuego, o los aparta para aumentar el contrajuego.


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Unidad 2 Lección 4

2-4-9

Tren de Fuerza II

Fig. 2.4.10 Contacto de diente

Contacto de diente Para que el tren de fuerza opere correctamente, todos los engranajes del tren de engranajes deben tener dientes compatibles unos con otros en tamaño y forma. Los lados de los dientes de los engranajes no son rectos. La forma del diente del engranaje permite que el diente tenga contacto de rodamiento a medida que se acopla. Un acople suave del engranaje es crucial para una operación correcta. Debe revisarse el patrón de diente para asegurar que la carga se transfiere a través del área del diente del engranaje diseñado para llevar la carga.

Fig. 2.4.11 Contacto del diente

Contacto del diente Para determinar el contacto del diente, ponga azul de Prusia a uno de los engranajes. El punto de unión del engranaje puede revisarse localizando el patrón azul. Para cambiar el contacto del diente, mueva los engranajes más cerca o más lejos ajustando la cantidad de calces en la parte posterior del piñón. El contacto del diente se relaciona con el contrajuego. Cuando los dientes se tocan se requiere un ajuste. Revise y ajuste el contrajuego. Luego, vuelva a revisar el contacto del diente. Este ajuste se hace de manera similar al del contrajuego, pero los engranajes se deben mover más cerca o más lejos en un plano diferente. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 4

2-4-10

Tren de Fuerza II

Fig. 2.4.12 Piñón y corona

Fig. 2.4.13 Piñón y corona

Piñón y corona Las figuras 2.4.12 y 2.4.13 muestran el piñón y la corona. Cuando se arma el grupo del diferencial y la corona, es necesario hacer la precarga del cojinete para un contacto apropiado de los engranajes. Primero, ajuste la precarga del cojinete para el engranaje de piñón. Segundo, mida el juego lateral del eje de piñón para verificar el ajuste de precarga. Cuando en la caja se arman el grupo del diferencial y corona y el piñón, se ajusta la precarga de los cojinetes que dan soporte al grupo del diferencial y la corona. Las tuercas de ajuste están detrás de la corona y a un extremo del diferencial. Estas tuercas de ajuste se aprietan en secuencia. Cuando se obtiene la precarga apropiada del cojinete, se debe fijar el contrajuego entre el piñón y la corona usando las tuercas de ajuste de precarga. Después de ajustarse el contrajuego y la precarga, se revisa el patrón de desgaste de contacto de diente. Se ponen calces detrás del engranaje del piñón. Si se cambia la cantidad de calces, mida nuevamente el contrajuego. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 4

2-4-11

Tren de Fuerza II


Diferencial de patinaje limitado El diferencial de patinaje limitado requiere un ajuste del juego axial que no se requiere para los otros tipos de diferenciales. El juego axial es específico en un diferencial de patinaje limitado, pero no indica precarga del cojinete. El juego axial indica la compresión de los conjuntos de embrague. Se necesita una herramienta especial. La parte inferior de la herramienta se asienta en el resalto interno del engranaje lateral. Después de trabar la herramienta en el engranaje lateral, el indicador de esfera se pone en la herramienta y se lleva a cero. Se aplica un par específico y se lee de nuevo el indicador de esfera. Esta medida debe estar dentro de las especificaciones para que los embragues funcionen correctamente.


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Unidad 2 Lección 4

2-4-12 -

Tren de Fuerza II


Diferencial de patinaje limitado El diferencial de patinaje limitado con anillos de presión requieren un ajuste diferente del juego axial. Para medir el juego axial, se pone una precarga inicial en el componente. Entonces, el indicador de esfera se pone en cero en la cubierta de la caja. Las mediciones se toman entonces en la cara del grupo de discos de la caja del diferencial.


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MODULO 9 DIFERENCIALES TRABAS Y PLANETARIOS

Nombre: Identificación: Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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MODULO 10 MANDOS FINALES



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Mandos finales, mandos de cadena y neumáticos

Introducción: En esta unidad veremos los mandos finales, el mando de cadena de las motoniveladoras y algo acerca de los neumáticos de la máquina. La unidad comienza con la teoría y el propósito de los mandos finales, continúa con la operación de los mandos finales y de los mandos de cadena, y termina con una corta presentación acerca de los neumáticos. Objetivos: Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de demostrar y entender la operación de los mandos finales, de los mandos de cadena y de los neumáticos. Material Cuaderno de trabajo del estudiante Herramientas Ninguna


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Unidad 5: Mandos finales, mandos de cadena y neumáticos

UNIDAD 5

Lección 1: Mandos finales

Lección 1: Mandos finales

Fig. 5.1.1 Mandos finales

Introducción En esta lección veremos los mandos finales. Los mandos finales se encuentran en las máquinas con ruedas y en las máquinas con cadenas. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Entender el propósito de los mandos finales. 2. Entender la operación de los mandos finales.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-2

Tren de Fuerza II

Fig. 5.1.2 Flujo de potencia

Mandos finales El mando final es la última reducción de engranajes y contribuye con los otros componentes del tren de fuerza a convertir la velocidad del motor en par de fuerza capaz de transportar cargas extremadamente pesadas. En la figura 5.1.2, los engranajes de los mandos finales están en azul.

Fig. 5.1.3 Reducción de engranajes

Operación El engranaje pequeño amarillo de la parte superior representa el piñón de la transmisión. El engranaje siguiente - amarillo marrón - gira más lentamente que el piñón amarillo pequeño, y el engranaje rosado gira aún más lentamente. El engranaje azul oscuro conectado a la rueda motriz azul claro gira más lentamente que cualquiera de los otros engranajes de este grupo. La reducción de velocidad compensa el aumento de par.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-3

Tren de Fuerza II

Fig. 5.1.4 Flujo de potencia

Flujo de potencia La potencia fluye del motor al mando final a través del convertidor de par, la transmisión y el eje motriz.

Fig. 5.1.5 Reducción de engranajes con la transmisión

Reducción de engranajes Una transmisión puede construirse lo suficientemente grande para llevar a cabo la reducción de velocidad necesaria, pero el eje motriz tendría que ser enorme para acomodar la tremenda fuerza de torsión del par de esta transmisión. Esto no sería práctico por muchas razones, de las cuales la principal sería el tamaño total de un conjunto así.


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12/28/06

Unidad 5 Lección 1

5-1-4

Tren de Fuerza II

Fig. 5.1.6 Mando final

Mando final Los mandos finales suministran el aumento de par al tren de fuerza. Esto permite que los otros componentes del tren de fuerza transporten cargas de par relativamente livianas. El resultado es mayor vida útil de los componentes del tren de fuerza. El mando final de contraeje (figura 5.1.6) algunas veces se llama mando final de engranaje principal.

Fig. 5.1.7 Mando final de reducción simple

Mando final de reducción simple Los tractores de cadena pequeños usan un mando final de reducción simple. El piñón del mando final impulsa un engranaje único de mando final más grande (marrón), conectado directamente a la rueda motriz. Hay una reducción de engranajes del piñón del mando final naranja al engranaje del mando final marrón.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-5

Tren de Fuerza II

Fig. 5.1.8 Mando final de reducción doble

Mando final de reducción doble El piñón impulsa un engranaje loco (amarillo), que es un engranaje agrupado (combinación de dos engranajes de diferente tamaño). El piñón unido al engranaje loco se conecta con el engranaje del mando final grande (azul claro) que a su vez está conectado a la motriz. Dos reducciones de engranaje tienen lugar entre la entrada y la rueda motriz, estos son: del piñón de mando final naranja al engranaje más grande del engranaje amarillo, y del piñón del engranaje amarillo al engranaje azul claro.

Fig. 5.1.9 Mando final de engranaje principal

Mando final de engranaje principal Los mandos finales son dispositivos de reducción de engranajes. La reducción de velocidad del motor se efectúa entre cada uno de los engranajes desde el piñón del mando final hasta la rueda motriz que impulsa la cadena. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 1

5-1-6

Tren de Fuerza II

Fig. 5.1.10 Mando final planetario

Mando final planetario El grupo de planetarios realiza la reducción de engranajes y suministra una máxima reducción en un pequeño espacio. El eje impulsa el engranaje central, la corona se mantiene fija y el portador transfiere la potencia.

Fig. 5.1.11 Flujo de potencia en una máquina con cadenas

Flujo de potencia en una máquina con cadenas El piñón impulsa el engranaje amarillo. El engranaje central impulsa los engranajes planetarios. La corona blanca está estriada a la caja del mando final y se mantiene fija. Los engranajes planetarios van alrededor de la parte interna de la corona y obligan al portador a girar a una velocidad reducida. El portador rojo y la rueda motriz roja están estriados uno al otro.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-7

Tren de Fuerza II

Fig. 5.1.12 Corona fija y maza

Corona fija y maza La corona está montada en una maza fija.

Fig. 5.1.13 Flujo de potencia en una máquina con ruedas

Flujo de potencia en una máquina con ruedas La potencia viene del eje e impulsa el engranaje central. La corona está empernada a la punta de eje fija. El engranaje central hace que los engranajes planetarios se muevan alrededor de la parte interna de la corona fija. El portador (amarillo) está empernado a la rueda. Cuando los engranajes planetarios van alrededor de la parte interna de la corona e impulsan el portador, el conjunto de la rueda gira.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-8

Tren de Fuerza II

Fig. 5.1.14 Corona fija y punta de eje

Corona fija y punta de eje La corona fija y la punta de eje se muestran en rojo. Una maza (roja) conecta la corona a la punta de eje. La punta de eje está empernada al bastidor o caja del eje. El eje y la corona giran entre la maza y la punta de eje. Los engranajes planetarios y el portador están empernados al conjunto de la rueda. El conjunto de la rueda se señala en blanco.

Fig. 5.1.15 Maza y punta de eje

Maza y punta de eje En esta figura, vemos el conjunto de la maza y la punta del eje a la derecha, y la corona a la izquierda estriada en el centro. La punta del eje está empernada al bastidor o a la caja del eje a través de los orificios de montaje cerca de la circunferencia exterior y soportan el conjunto de rueda. Los dientes de la maza se acoplan con los dientes de la corona. Todos los componentes de la figura 5.1.15 son fijos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 1

5-1-9

CORONA DE PRIMERA REDUCCION

Tren de Fuerza II

CORONA DE SEGUNDA REDUCCION

PORTADOR DE SEGUNDA REDUCCION ENGRANAJE PLANETARIO DE SEGUNDA REDUCCION

MANDO FINAL ENGRANAJE CENTRAL DE SEGUNDA REDUCCION

ENGRANAJE CENTRAL DEPRIMERA REDUCCION PORTADOR DE PRIMERA REDUCCION ENGRANAJE PLANETARIO DE PRIMERA REDUCCION

Fig. 5.1.16 Mando final de reducción doble

Mando final de reducción doble El mando final de reducción doble tiene dos grupos planetarios para dos reducciones de engranaje. El eje impulsa el engranaje central interior. El portador interior se mueve alrededor de la corona. El portador planetario interior está estriado al engranaje central exterior. El engranaje central exterior gira a la misma velocidad del portador planetario interior. El portador planetario exterior se mueve alrededor de la corona y produce la segunda reducción de engranaje. El portador planetario exterior está empernado a la rueda .


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Componentes varios

Lección 2: Componentes varios

Fig. 5.2.1 Componentes de la cadena

Introducción En esta lección veremos las ruedas impulsadas por cadenas y los neumáticos. La motoniveladora es la única máquina Caterpillar que tiene ruedas impulsadas por cadenas. También veremos brevemente algo acerca de los neumáticos y el cuidado que se debe tener en las operaciones de servicio. Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Entender la operación de un sistema impulsado por cadenas. 2. Entender las precauciones que se deben tener durante el mantenimiento de los neumáticos.


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Unidad 5 Lección 2

5-2-2

Tren de Fuerza II

U BI CAC IO N DE L O S C OM PO NE NTE S DE L TR EN DE FU ER ZA E NG R A N AJ E S M O T O R D IE SE L

DE T R A NS F E RE N CI A

E J E D E M O T RIZ

D E E NT R AD A

S UP E R IO R

CO N V E RT ID O R D E P AR

T R AN SM ISI O N

E NG RA N AJ E S DE T RA NS F E RE N CI A D E SA L IDA

E J E D E M O T RI Z INF E RI O R

DIF E RE NC IA L

M A ND O S F IN A L E S

Fig. 5.2.2 Motoniveladora

Motoniveladora La caja del tándem contiene el mando final, las ruedas dentadas y las cadenas. La caja del tándem está empernada a la caja fija. Esto permite que la ruedas muevan los extremos de la caja del tándem hacia arriba y hacia abajo en relación con la caja fija. El diferencial impulsa el engranaje central a través del semieje. La corona está conectada a la caja del tándem. El portador está conectado a las ruedas dentadas impulsoras. La reducción de engranajes tiene lugar entre el engranaje central y el portador. La potencia fluye a través del portador a las ruedas dentadas impulsoras, a las cadenas de mando y a las ruedas dentadas impulsadas. Las ruedas dentadas impulsadas están conectadas con estrías a las puntas de eje de las ruedas.


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Unidad 5 Lección 2

5-2-3

CO R O NA

Tren de Fuerza II

A RA N DE L A S D E E M P UJ E

P O R T AD O R

C A JA

R U E DA M O T R IZ IM P U L SA DA

S E LL O R U ED AS M O T R IZ IM P U L SO R AS

CA J A DE L E J E

E NG RA N AJ E C E NT R A L C AD E NA D E M A ND O

M A N D O S F IN A L E S Y TA N D EM EJE E NG RA N AJ E P L A NE T AR IO

C AJ A SE L L O

CA DE N A D E M A N DO

A N IL LO CA L C ES

P U NT A D E E J E D E L A R UE D A R UE D A M O T RIZ IM P U LS AD A

Fig. 5.2.3 Mandos finales y mandos tándem

Mandos finales y mandos tándem En esta figura, la caja del tándem y del mando final están en la parte superior. La potencia viene del eje de la izquierda e impulsa el engranaje central. El engranaje central impulsa el portador, el cual impulsa las ruedas motrices. La ruedas motrices pueden verse en la parte superior. La potencia de las ruedas dentadas impulsoras va por las cadenas de mando a las ruedas motrices impulsadas. Las ruedas motrices impulsadas están conectadas con estrías a las puntas del eje de las ruedas.


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Unidad 5 Lección 2

5-2-4

Tren de Fuerza II

Fig. 5.2.4 Neumáticos

Neumáticos Es muy importante que un neumático tenga la cantidad de aire adecuada. Si tiene poco aire se acorta la vida útil del neumático. Algunos diseños de neumáticos operan a presiones bajas para resistir los cortes y los pinchazos y distribuir mejor el peso de la máquina en el suelo. Las ranuras centrales sirven para reducir la producción de calor. Nervaduras protectoras en las paredes laterales del neumático disminuyen los cortes, la abrasión y la penetración de rocas y otros peligros potenciales. Patrones de bandas acanaladas afectan el patrón de desgaste, la vida de la banda de rodadura del neumático y el área de contacto con el suelo. A mayor área de contacto con el suelo, menor presión contra el suelo. Diferentes diseños de banda de rodadura afectan el valor de presión y la resistencia al corte. Las correas entre los neumáticos mejoran la resistencia por penetración y la duración del neumático.


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Unidad 5 Lección 2

5-2-5

AL M ENO S A 15 m (50 pies)

Tren de Fuerza II

AL M ENOS A 500 m (1.500 pies)

Fig. 5.2.5 Explosión de neumáticos

Explosión de neumáticos Las explosiones de neumáticos inflados con aire resultan del calentamiento de gas de combustión inducido dentro de los neumáticos. Las explosiones pueden ser causadas por el calor generado en la soldadura del aro, componentes de la rueda caliente, fuegos externos o uso excesivo de los frenos. Nunca repare los aros del neumático con soldadura. Reemplace inmediatamente cualquier aro con fisuras. La explosión de un neumático es mucho más violenta que un reventón. La explosión puede enviar el neumático, el aro y los componentes del eje hasta 460 metros (1.500 pies) o más. Tanto la fuerza de la explosión como los escombros que vuelan pueden causar lesiones personales, muerte o daño a la propiedad. Aunque el riesgo de explosión es muy bajo, el peligro es muy alto, particularmente con los neumáticos grandes usados en las traíllas de ruedas, en los cargadores de ruedas grandes y en los camiones de obras. Deben tomarse todas las precauciones posibles para minimizar este riesgo. El calor de cualquier fuente puede transferirse al neumático, y hacer que se deteriore la banda. Normalmente, la banda quemada hace que el neumático se aplane sin peligro para las personas que estén cerca. Sin embargo, la banda quemada puede producir un gas de mezcla explosiva dentro del neumático. En algunos casos, la mezcla de gas dentro del neumático se enciende. Esto produce un rápido aumento de la presión interna, lo que resulta en una violenta explosión del neumático. El peligro de una explosión del neumático es mayor después de que la máquina se detiene, debido a la pérdida del efecto de enfriamiento del aire circulante producido en el giro de la rueda. Si hay indicaciones de humo, calor excesivo, olor a caucho quemado o frenos calientes o alguna otra indicación de llanta quemada, tome medidas para prevenir lesiones personales. Si puede hacerlo, mueva la máquina a un área remota para no poner en peligro a ninguna persona. Retire todo el personal del área en donde esté la máquina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 2

5-2-6

Tren de Fuerza II

No se aproxime al neumático caliente. Mantenga una distancia mínima de 460 metros (1.500 pies). Es absolutamente necesario, al aproximarse a una máquina con una llanta sospechosa, no estar a menos de 15 metros (50 pies) de distancia de la parte delantera o trasera de la máquina. No se acerque lateralmente a menos de 460 metros de la máquina. Si hay fuego en los frenos, caucho que se quema u otras indicaciones de que el calor excesivo proviene de los frenos, NO se aproxime a ningún neumático de la máquina. El calor generado por los frenos probablemente afectará a las otras llantas, aún aunque la evidencia visual se halle sólo en un neumático. Si hay evidencia de fuego en los frenos u olor a caucho quemado, NO se acerque a la máquina. COMBATA ESTE FUEGO DESDE UNA UBICACION REMOTA. No hay seguridad absoluta si se aproxima cuando se desea apagar el fuego de una máquina. Aproxímese sólo por la parte delantera o trasera de la máquina y use como escudo un tractor topador grande. Permanezca alejado de la máquina hasta que se enfríen los neumáticos. Permita que pasen al menos ocho horas para que se enfríen los neumáticos antes de aproximarse a la máquina. La operación de servicio a los neumáticos y aros puede ser peligrosa. Sólo el personal capacitado con las herramientas apropiadas y los procedimientos correctos debe realizar este mantenimiento.


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Unidad 5 Lección 2

5-2-7

Tren de Fuerza II

Fig. 5.2.6 Inflado de los neumáticos

Inflado de los neumáticos Para inflar los neumáticos y para el ajuste de presión, se recomienda usar gas nitrógeno seco. El nitrógeno es un gas inerte que no contribuye a la combustión dentro del neumático. Si los neumáticos fueron inflados con aire, aún es preferible el nitrógeno para ajustar la presión. El nitrógeno se mezcla en forma apropiada con el aire. El usar nitrógeno en lugar de aire para inflar los neumáticos también disminuye la oxidación lenta del caucho y el deterioro gradual del neumático. Esto es especialmente importante en neumáticos que tienen larga vida de servicio (4 años o más). El nitrógeno también reduce la corrosión de los componentes del aro y los problemas de desarmado resultantes. Use el equipo apropiado y personal con capacitación adecuada en el uso del equipo, para evitar el exceso de aire o nitrógeno en el inflado. Utilizar incorrectamente el equipo puede causar un reventón del neumático o una falla del aro, teniendo en cuenta que un cilindro de nitrógeno cargado tiene una presión aproximada de15.000 kPa (2.200 lb/pulg2). Cuando infle un neumático, use una boquilla de autosujeción y permanezca alejado de las paredes laterales del neumático. Tenga en cuenta que la temperatura externa afecta significativamente la presión de los neumáticos.


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MODULO 11 CONTROLES EN SERVOTRANSMISIONES Nombre: Identificación:


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Lección 3: Válvulas de Control

Lección 3: Válvulas de Control para Servotransmisiones y Transmisiones de Conexión Sincronizada

Introducción Esta lección cubre las diferentes válvulas que se usan para las transmisiones de conexión sincronizada y las servotransmisiones. Las válvulas se usan para conectar y desconectar los embragues que controlan el flujo de potencia a través de la transmisión. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar conocimiento de los componentes básicos y la operación de las válvulas de control de la transmisión, mediante la selección de las respuestas correctas en el examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante


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Unidad 3 Lección 3

3-3-2

Tren de Fuerza I

SISTEMA HIDRAULICO DEL TREN DE FUERZA SOLENOIDE

R

F

ORIFICIO DE DERIVACION FILTRO VALVULA DE ALIVIO DE ENTRADA DEL CONVERTIDOR DE PAR

CONVERTIDOR DE PAR BOMBA LUBRICACION DE LA TRANSMISION REJILLA DE SUCCION E IMANTADA

LUBRICACION

ENFRIADOR DE ACEITE

SALIDA DEL CONVERTIDOR DE PAR

Fig. 3.3.1 Sistema hidráulico del tren de fuerza de una retroexcavadora

Sistema hidráulico del tren de fuerza El sistema hidráulico del tren de fuerza suministra y controla el aceite a los embragues hidráulicos y provee el aceite de lubricación para enfriar los componentes de la transmisión. El sistema hidráulico del tren de fuerza mostrado en la figura 3.3.1 tiene una válvula de control de la transmisión. La válvula de control de la transmisión controla el acoplamiento de los embragues de avance y de retroceso de la transmisión de la Retroexcavadora Cargadora. La transmisión de la Retroexcavadora Cargadora se explicó en la lección 1 de esta unidad. La selección de la velocidad se realiza mediante horquillas de cambio, pero la dirección se determina con los embragues. El aceite fluye en la válvula de control de la transmisión. El carrete de control de flujo controla la cantidad de aceite que puede fluir en la válvula. El aceite sobrante se desvía al sistema del convertidor de par. El aceite fluye alrededor de un tubo externo a la válvula neutralizadora. Si el solenoide neutralizador está desactivado, este aceite fluirá a la válvula selectora de avance/retroceso luego de pasar la válvula neutralizadora. Esta válvula giratoria determina el embrague que se llenará de aceite. En posición neutral, la válvula selectora de avance/retroceso bloqueará el paso de aceite. Si se oprime el botón neutralizador, la válvula neutralizadora drenará al tanque el aceite de suministro del embrague. El pistón de carga y la válvula de alivio modulan para controlar la presión en el embrague. Esta válvula y pistón controlan y mantienen uniforme la presión del embrague. En todos los sistemas hidráulicos del tren de fuerza, el aceite enfriado se envía a la caja de la transmisión para lubricar los cojinetes, los engranajes y los embragues antes de retornar al sumidero. El aceite enfriado fluye a los embragues para enfriarlos cuando los embragues patinan (el patinaje ocurre momentáneamente cada vez que tiene lugar un cambio mientras el embrague toma la carga). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 3

3-3-3

Tren de Fuerza I

SISTEMA HIDRAULICO DEL TREN DE FUERZA

FILTRO DE ACEITE

CONTROLES DE LA DIRECCION PRESION DE SALIDA DEL CONVERTIDOR DE PAR

CONVERTIDOR DE PAR

PRESION DE LUBRICACION

ENFRIADOR DE ACEITE VALVULA DE CONTROL DE LA TRANSMISION 5

BOMBA DE ACEITE

4

N

1 2 3

P3

R

P1

3

2

1

F

P2

Fig. 3.3.2 Sistema hidráulico del tren de fuerza de la máquina 950 Serie I

Sistema hidráulico del tren de fuerza El sistema hidráulico del tren de fuerza suministra y controla el aceite de los embragues hidráulicos y provee el aceite de lubricación para enfriar los componentes de la transmisión. El sistema hidráulico del tren de fuerza mostrado en la figura 3.3.2 tiene una válvula de control de la transmisión. La válvula de control de la transmisión controla el flujo de aceite a los tres embragues de avance y a los tres embragues de retroceso. El aceite de la bomba de dos secciones fluye a través del filtro a la válvula de control de la transmisión. En todos los sistemas hidráulicos del tren de fuerza, el aceite enfriado se envía a la caja de la transmisión para lubricar los cojinetes, los engranajes y los embragues antes de retornar al sumidero. El aceite enfriado fluye a los embragues para enfriarlos del calor generado cuando los embragues patinan. (El patinaje ocurre momentáneamente cada vez que tiene lugar un cambio mientras el embrague asume la carga).


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Unidad 3 Lección 3

3-3-4

Tren de Fuerza I

VA LV UL A D E C O N T RO L D E LA T R A N S M IS IO N P O S IC IO N N E U T R A L

5 N

1

2

4

3

P3

R

F

P2 P1

3

2

1

Fig. 3.3.3 Válvula de control de la transmisión de la máquina 950F

Válvula de control de la transmisión Como se señaló anteriormente, la válvula de control de la transmisión controla el flujo de aceite a los embragues. Esta válvula de control de la transmisión tiene un carrete de selección de velocidad y un carrete de dirección. Los cables conectan los carretes a la palanca de control de la transmisión. La posición de los carretes selectores determina cuáles embragues se abren para suministrar aceite y cuáles para drenarlo. El aceite entra en el circuito (rojo). A medida que la presión aumenta, la válvula diferencial de presión permite que el aceite entre en el circuito del embrague de dirección. La válvula diferencial de presión permite que la presión del aceite del circuito del embrague de dirección se mantenga constante. El aceite que fluye a la válvula de alivio de modulación controla la presión del embrague de velocidad conectado. El exceso de aceite de la válvula de alivio de modulación fluye al circuito del convertidor de par. La presión fluye a través de un orificio al área detrás del pistón de carga. El pistón de carga y la válvula de alivio de modulación funcionan juntos para hacer que la presión del embrague aumente de forma lenta. Esto se denomina modulación. Las válvulas de control de la transmisión en varias máquinas alcanzan el llenado del embrague y la modulación de varias formas. Las dos explicadas anteriormente usan cables y palancas para dirigir el aceite al embrague. El resto de las válvulas de esta lección usan controles eléctricos y solenoides. Sin embargo, las demás funciones son similares. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 3

3-3-5

Tren de Fuerza I

Fig. 3.3.4 Válvula de control de la transmisión de la máquina 924F

VALVULA DE CONTROL DE LA TRANSMISION

P2

CARRETE SELECTOR

1 RETR.

2 AVA.

INTERRUPTOR DE PRESION 3 4A.

VALVULA DE RETENCION DE ORIFICIO

VALVULA DE RETENCION DE CONTRAFLUJO

1 RETR.

AVAN.

4

4A.

2 P3

VALVULA DE ALIVIO DE MODULACION

VALVULA DIFERENCIAL

3

1A.

2A.

3A.

5

PISTON DE CARGA Y VALVULA DE ALIVIO

4 1A.

5 2A.

6

6 3A.

SUMINISTRO DE LA BOMBA

P1

Fig. 3.3.5 Válvula de control de transmisión de la máquina 924F

Válvula de control de la transmisión Los componentes y la operación de la válvula de control de la transmisión de una transmisión de contraeje se explicarán usando la válvula de control de la figura 3.3.5. El cuerpo de la válvula de control de la transmisión contiene seis solenoides accionados eléctricamente que dirigen el flujo de aceite a los carretes selectores de dirección y a los carretes selectores de velocidad.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-6

Tren de Fuerza I

Fig. 3.3.6 Tres carretes selectores de dirección

Tres carretes selectores de dirección La parte superior de la válvula de control de la transmisión tiene los tres carretes selectores de dirección (figura 3.3.6). Los carretes selectores de dirección se desplazan para permitir que el aceite de presión del embrague de dirección (P2) se dirija a uno de los tres paquetes de embrague de dirección. Cuando se activa un solenoide de dirección, el carrete selector de dirección adecuado dirige el aceite presurizado P2 al embrague de dirección. El No.1 (baja de avance), el No.2 (alta de avance) y el No. 3 (de retroceso) son los embragues de dirección. El P2 que suministra aceite a los carretes selectores está en paralelo para el avance y el retroceso, pero separado para alta de avance y baja de avance. Esto se hace para evitar la conexión al mismo tiempo de más de un embrague de dirección.

Fig. 3.3.7 Pistón de carga y válvula de alivio de modulación

Pistón de carga y válvula de alivio de modulación El pistón de carga (1) y la válvula de alivio de modulación (2) están en la sección central de la válvula de control (figura 3.3.7). El pistón de carga funciona con la válvula de alivio de modulación para suministrar un aumento de presión controlado (modulación) en los embragues y para limitar la presión máxima P2. La válvula de alivio de modulación también envía el exceso de aceite al convertidor de par. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 3

3-3-7

Tren de Fuerza I

Fig. 3.3.8 Tres carretes selectores de velocidad

Tres carretes selectores de velocidad La parte inferior de la válvula de control de la transmisión tiene los tres carretes selectores de velocidad (figura 3.3.8). Los carretes selectores de velocidad se desplazan para permitir que el aceite de presión del embrague de velocidad (P1) se dirija a uno de los tres paquetes de embrague de velocidad. Cuando se activa un solenoide de velocidad, el carrete selector de velocidad apropiado envía el aceite presurizado P1 a un embrague de velocidad. El No.4, el No.5 y el No.6 son los embragues de velocidad. El suministro de aceite P1 se dirige separadamente a través de los tres carretes selectores para evitar la conexión al tiempo de más de un embrague de velocidad. El suministro de aceite está disponible primero para el solenoide No. 4 y el carrete selector, luego para el solenoide No. 5 y el carrete selector y finalmente para el solenoide No.6 y el carrete selector. Por tanto, en cualquier situación de falla, la transmisión descenderá un cambio de velocidad o pasará a la condición neutral.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-8

Tren de Fuerza I

Fig. 3.3.9 Solenoides de cambio

Solenoides de cambio Los solenoides de cambio (figura 3.3.9) constan de dos componentes básicos: el vástago y la bobina. Los seis solenoides y/o componentes son intercambiables. Pérdidas de energía eléctrica en algún solenoide de dirección o de velocidad neutralizarán la transmisión y retirarán el embrague correspondiente. Durante la operación normal, el aceite de suministro se dirige al extremo del vástago del solenoide. Cuando se activa el solenoide, un pasador desplaza el vástago hacia arriba y adentro, y saca de su asiento una bola que permite el paso de aceite a través de un conducto al carrete selector apropiado.

Fig. 3.3.10 Válvula diferencial de presión

Válvula diferencial de presión La válvula diferencial de presión y el resorte (figura 3.3.10) se encuentran entre la válvula de control de la transmisión y la plancha de separación. La válvula diferencial de presión mantiene la presión P1 en un valor especificado mayor que la presión P2.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-9

Tren de Fuerza I

VALVULA DE CONTROL DE LA TRANSMISION CON VALVULA DE DESCARGA POSICION NEUTRAL 1 AV AN. ALTA

3

2

AVAN. BAJA

RETROC.


VALVULA DIFERENCIAL


AV. A LTA

AV. BAJ

1A. VEL

2A. VEL

RETROC.

3

2 SUMINISTRO DE LA BOMBA


1

4

6

CARRETE SELECTOR

3A. VEL

V ALVULA DE RETENCION DE CONTRAFLUJO

5 4 1A. VEL

2A. VEL

5

CARRETE DE DESCARGA ORIFICIO

3A VEL

6

PIS TON

Fig. 3.3.11 Válvula de control de la transmisión - posición neutral

Válvula de control de la transmisión - posición neutral La válvula de descarga se adicionó al circuito en la figura 3.3.11. La válvula de descarga permite cambios de velocidad suaves mediante el drenaje rápido del aceite de presión en la cámara del pistón de carga. Cuando el motor está funcionando y el selector de velocidades está en la posición neutral, el aceite fluye de la bomba a través de la válvula de control de la transmisión a los tres solenoides selectores de velocidad. El aceite P1 también llena los émbolos en los extremos de los carretes. Esto mantiene los carretes desconectados. El aceite también fluye a la válvula diferencial de presión y al carrete selector de la válvula de descarga. El aceite P1 de la válvula de descarga se usa para abrir un conducto de drenaje del aceite del pistón de carga. Cuando la presión P1 alcanza el valor determinado, se abre la válvula de presión diferencial. El aceite de suministro empieza a fluir en el circuito P2. Algo del aceite P2 fluye a la válvula de descarga y desplaza hacia abajo el carrete selector. El aceite P1 se bloquea. El aceite de la cámara del pistón de carga no estará abierto a la tubería de drenaje. El resto del aceite P2 que fluye a través de la válvula de presión diferencial fluye a la válvula de control de la transmisión y directamente a la cavidad del émbolo de la válvula de alivio de modulación. El aceite P2 fluye a través del orificio de entrada P2 en el cuerpo de la válvula de control de la transmisión y nuevamente se divide y va en tres direcciones. Un flujo parcial se dirige a la cavidad del émbolo de la válvula de retención mediante el orificio con rejilla y a la cavidad del pistón de carga. El aceite (puntos rojos) que entra en la cavidad del pistón de carga fluye a la válvula de descarga. Debido a que el carrete selector se desplaza hacia abajo, se bloquea el aceite de la cavidad del pistón de carga.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-10

Tren de Fuerza I

El aceite P2 fluye a la cavidad del émbolo del carrete selector de RETROCESO, pasa al solenoide BAJA DE AVANCE y al solenoide ALTA DE AVANCE. El aceite también se envía a la cavidad del émbolo del carrete selector BAJA DE AVANCE y luego a la cavidad del émbolo del carrete selector ALTA DE AVANCE. De los carretes selectores de avance, el flujo se dirige hacia el solenoide de retroceso. En la posición NEUTRAL, no hay solenoides activados; por tanto, ningún embrague de velocidad o embrague de dirección está conectado. El aceite de las cavidades de los émbolos de los carretes selectores de dirección mantienen los embragues desconectados. La válvula de alivio de modulación regula el exceso de flujo de la bomba al circuito del convertidor de par P3. La válvula de retención de contraflujo separa el circuito del convertidor de par de la presión más baja mantenida por la válvula de alivio de modulación. EMBRAGUE DE VELOCIDAD LLENO 1

2

3

AVAN. ALTA

RETROC.

AVAN. BAJA



VALVULA DIFERENCIAL

AV. ALTA

AV. BAJ

3

RETROC.

2


1 SUMINISTRO DE LA BOMBA

4

6

1A. VEL

2A. VEL

CARRETE SELECTOR

3A. VEL


5 4 1A. VEL

2A. VEL

5


3A VEL

6

PISTON

Fig. 3.3.12 Válvula de control de la transmisión - embrague de velocidad lleno

Válvula de control de la transmisión - embrague de velocidad lleno Cuando se hace un cambio de NEUTRAL a la PRIMERA VELOCIDAD DE RETROCESO, se activan los solenoides Nos.2 y 4. Se activa el solenoide No. 4. El aceite se envía al carrete selector para el embrague de primera velocidad. El carrete selector se mueve a la derecha, y dirige el aceite P1 al embrague de PRIMERA VELOCIDAD. Durante el llenado del embrague de velocidad (figura 3.3.12), la presión P1 disminuye y el resorte cierra la contrapunta de la válvula diferencial de presión. El carrete direccional no se mueve hasta que el embrague de velocidad esté lleno. Cuando la presión P2 desminuye, la válvula de retención se desplaza para abrir la cavidad del pistón de carga al drenaje. Cuando la presión P2 disminuye aún más, se desplaza el carrete selector de la válvula de descarga. La válvula de descarga rápidamente drena la presión remanente en la cavidad del pistón de carga. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 3

3-3-11

Tren de Fuerza I

Cuando la válvula de descarga se desplaza hacia arriba, la presión P1 se transmite a la cámara del émbolo en el carrete de descarga. La presión P1 de la cavidad del émbolo mueve el carrete de descarga, el pistón baja contra el resorte del pistón y drena la cavidad del pistón de carga a través del conducto de la válvula de descarga. La válvula de descarga se usa para proveer un cambio más suave. El aceite de la cavidad del pistón de carga no drena al tanque lo suficientemente rápido a través del drenaje de la cavidad del pistón de carga. La presión P2 también disminuye a través del orificio con rejilla en la válvula de alivio de modulación y alrededor de los carretes selectores. Cuando la válvula de alivio de modulación se mueve a la derecha, se bloquea el conducto de suministro del convertidor de par. Cuando el pistón de carga y la válvula de alivio de modulación se cambian a la posición de rearme, la presión residual del circuito P3 se drena a través del conducto de drenaje. INICIO DE MODULACION DE LLENADO DEL EMBRAGUE DE DIRECCION


1

2

3

AVAN . ALTA

RETRO.

AVAN. BAJA

VALVULA DIFERENCIAL

AV. ALTA


AV BAJ

RETR .

3

2 1



4

6

1A .VE L

2A .VE L

CARRETE SELECTOR

3A .VE L


5 4 1A.

VEL.

2A. VEL.

5

CARRETE DE DESCARGA

ORIFICIO 3A. VEL.

6

PISTON

Fig. 3.3.13 Válvula de control de la transmisión - inicio de modulación

Válvula de control de la transmisión - inicio de modulación Después de llenarse el embrague de velocidad, la presión P1 aumenta hasta abrir la válvula diferencial de presión. Cuando se abre la válvula diferencial de presión, el aceite fluye al circuito P2 (figura 3.3.13). El flujo se dirige a la válvula de alivio de modulación, a los carretes selectores del embrague de dirección y a los solenoides de dirección. Debido a que el solenoide No. 2 está activado, el aceite fluye al carrete selector de dirección de RETROCESO. El carrete selector se desplaza a la derecha. A medida que el carrete selector se desplaza, el flujo va al embrague No.3. El embrague No. 3 comienza a llenarse. El aceite del circuito P2 también fluye a la válvula de descarga, a la cavidad del émbolo de la válvula de alivio de modulación, a la cavidad del émbolo de la válvula de retención y, a través de un orificio con rejilla, a la cavidad del pistón de carga. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 3

3-3-12

Tren de Fuerza I

Cuando el embrague No. 3 está lleno, la presión del circuito P2 comienza a aumentar. Esto desplaza la válvula de retención y cierra el drenaje a la cavidad del pistón de carga. La presión P2 no es lo suficientemente alta para desplazar el carrete selector de la válvula de descarga. El aceite P1 continúa manteniendo el carrete de descarga y el pistón de forma que la cavidad del pistón de carga se abre para drenar. Un orificio del carrete de descarga está graduado para proveer un retardo controlado de cierre del drenaje del pistón de carga (a través de la válvula de descarga). Cuando la presión P2 es lo suficientemente alta para desplazar el carrete selector de la válvula de descarga, el aceite P1 se bloquea. La presión P1 continúa actuando sobre el extremo del carrete de descarga a través del orificio del carrete. El carrete de descarga se mueve lentamente hacia arriba a la posición de cierre. Cuando se cierra el drenaje del pistón de carga (a través de la válvula de descarga), comienza el ciclo de modulación. A medida que la presión aumenta, en la válvula de alivio de modulación se abre un conducto al circuito del convertidor de par. En este momento, el circuito del convertidor de par está aún abierto para drenar a través de la cavidad de resorte del pistón de carga. Cuando el embrague de dirección está lleno, el pistón de carga se ha movido ligeramente a la derecha. PRIMERA VELOCIDAD DE RETROCESO 1

AVAN. ALTA

2

3

RETROC.

AVAN. BAJA


VALVULA DIFERENCIAL


AV. ALTA

AV. BAJ

RETROC.

3

2


1


4

6

1A. VEL

2A. VEL

CARRETE SELECTOR

3A. VEL


5 4 1A.

VEL

2A. VEL

5


3A VEL

6

PISTON

Fig. 3.3.14 Válvula de control de la transmisión - primera velocidad de retroceso

Válvula de control de la transmisión - primera velocidad de retroceso Ahora, la válvula de alivio de modulación empieza a moverse lentamente a la derecha a velocidad uniforme (figura 3.3.14). El pistón de carga empieza a moverse a la izquierda a velocidad uniforme. A medida que continúa aumentando la presión, el pistón de carga comienza a cubrir el conducto de drenaje del convertidor de par. Luego, la presión P3 comienza a aumentar y el aceite fluye a través de la válvula de retención de contraflujo al circuito del convertidor de par. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 3

3-3-13

Tren de Fuerza I

El pistón de carga y la válvula de alivio de modulación funcionarán juntas para mantener una presión uniforme en el embrague. El pistón de carga continúa moviéndose hacia la izquierda y bloquea el conducto de drenaje del convertidor de par. Cuando el pistón de carga alcanza el máximo viaje en el conducto, el pistón de carga regula el aceite de drenaje. La válvula de alivio de modulación detiene el movimiento a la derecha y no cierra completamente P2 de P3. En este momento, la válvula de alivio de modulación también está regulando el drenaje, y P1, P2 y P3 están en sus presiones de operación normal. CUARTA VELOCIDAD DE AVANCE

1

2

3

AVANCE ALTA

RETROC.

AVANCE BAJA


PISTON DE CARGA YVALVULA DE ALIVIO

2

VALVULA DIFERENCIAL

AVANCE ALTA

AVANCE BAJA

RETROC.

3


1


4

6

1A VEL.

2A VEL.

CARRETE SELECTOR

3A VEL.


5 4 1A

VELOC.

5

2A VELOC.

CARRETE DE DESCARGA

ORIFICIO 1A VELOC.

6

PISTON

Fig. 3.3.15 Válvula de control de la transmisión - velocidad cuarta de avance

Válvula de control de la transmisión - velocidad cuarta de avance Cuando se selecciona la CUARTA VELOCIDAD DE AVANCE (figura 3.3.15), se activan el solenoide de velocidad No.6 y el solenoide de dirección No.1. El solenoide No.1 se activa sólo en CUARTA VELOCIDAD DE AVANCE. La secuencia de cambios para todas las velocidades y direcciones es la misma. También se debe notar que el flujo P2 ya no está disponible para el solenoide de dirección No.2.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-14

Tren de Fuerza I

SISTEMA HIDRAULICO DE LA TRANSMISION DE LA MAQUINA 769C - 777C POSICION NEUTRAL PRESION VEL. DESCENDENTE

PRESION VEL. ASCENDENTE

A SO LENOIDE S OLENOIDE DESCENDENTE ASCE NDENTE

ACCIONADOR GIRATORIO

FILTRO PRESION DE LA BOMBA

E

ON

B VALVULA NEUTRALIZADORA

PRESION DE ACEITE PILOTO ENFRIADOR DE ACEITE BOMBA BOMBA DE DE CARGA BARRIDO

VALVUL A DE RE DUCC IO N PRIO RITARIA

CARRETE SELECTOR GIRATORIO

F C

G

D

VALVULA DE ALIVIO

H

CAJA DE LA TRANSMISION

TANQUE

VALVULA DE ALIVIO DE LUBRICACION

GRUPO DE VAL VULA SELECTORA

GRUPO DE CONTROL DE PRESION

PRESION DE LUBRICACION

Fig. 3.3.16 Sistema hidráulico de la transmisión en un ICM controlado

Sistema hidráulico de la transmisión Otro tipo de control de cambio hidráulico que se encuentra en algunas máquinas se llama Modulación de Embrague Individual (ICM). Una transmisión ICM difiere en que cada embrague se modula individualmente para proveer cambios más suaves con carga. Los cambios de velocidades y de dirección se realizan mediante las válvulas de control individuales que acoplan hidráulicamente varios paquetes de embrague. El sistema hidráulico de transmisión consta principalmente de las válvulas que conforman la unidad de control hidráulico de la transmisión. Cuando se necesita un cambio, la transmisión ECM asigna el solenoide de cambio ascendente y el solenoide de cambio descendente. El ECM de la transmisión verifica varios factores para establecer cuándo se debe hacer un cambio. Cuando se activa un solenoide de cambio, el aceite se envía al accionador giratorio. El rotor del centro del accionador giratorio está conectado mecánicamente al carrete selector giratorio del selector y la válvula de control de presión. La posición del carrete selector giratorio determinará qué estaciones de la válvula de control de presión se llenan y qué estaciones se drenan. La válvula de control de presión tiene una estación para cada embrague. Cada estación tiene válvulas que modulan con el fin de mantener una presión uniforme dentro del embrague. En todos los sistemas hidráulicos de tren de fuerza, el aceite enfriado se envía a la caja de la transmisión para lubricar los cojinetes, los engranajes y los embragues antes de retornar al sumidero. El aceite enfriado lava los embragues para enfriarlos, debido al calor producido cuando los embragues patinan. (El patinaje ocurre momentáneamente cada vez que tiene lugar un cambio mientras el embrague asume la carga). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-3-15

Tren de Fuerza I

Fig. 3.3.17 Unidad de control hidráulico de la transmisión ICM

Fig. 3.3.18 Corte de un control hidráulico de la transmisión

Unidad de control hidráulico de la transmisión El control hidráulico de la transmisión (ICM) consta de un número de válvulas que incluyen: - Solenoide para cambio descendente (para cambio electrónico) - Solenoide para cambio ascendente (para cambio electrónico) - Válvula de control de presión - Selector y válvula de control de presión - Accionador giratorio Todos estos componentes o grupos se ubican dentro de la unidad de control hidráulico de la transmisión (figura 3.3.17).


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Tren de Fuerza I

Fig. 3.3.19 Solenoides para cambio ascendente y cambio descendente

Solenoides para cambio ascendente y cambio descendente Los solenoides de cambio ascendente y cambio descendente (figura 3.3.19) están en la parte superior de la transmisión. Los solenoides son la conexión entre los sistemas hidráulico y eléctrico de la transmisión. Cuando los solenoides de cambio ascendente o descendente se activan eléctricamente, envían aceite al accionador giratorio.

Fig. 3.3.20 Accionador giratorio

Accionador giratorio El accionador giratorio (figura 3.3.20) hace parte del grupo de control hidráulico de la transmisión. Los solenoides envían aceite a uno de los conductos. El rotor del accionador giratorio gira. Esto hace girar un carrete selector giratorio en el selector y la válvula de control de presión. El carrete del selector permite que el aceite piloto fluya a la válvula apropiada en la válvula de control de presión.


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Tren de Fuerza I

G R U P O D E VA LV U LA S S E L E C TO R A S D E L A TR A N S M IS IO N 76 9C - 77 7C P OSICIO N N EU TR AL

C AR R ET E S E L E C TO R R OTATO R IO

V A LV U L A N E U T R A L IZ A D O R A VA LV U LA D E RE DU C CIO N P R I O R ITA R I A

PR E SIO N D E A C E IT E P IL O TO R E J IL L A VA LV U L A D E A L IV I O

V A LV U L A D E A L I V I O D E L U B R IC A C I O N

PR ES IO N D E L U B R IC A C I O N

Fig. 3.3.21 Selector y válvula de control de presión

Selector y válvula de control de presión El selector y la válvula de control de presión (figura 3.3.21) hacen parte de los controles hidráulicos de la transmisión. El selector y la válvula de control de presión controlan la presión del aceite que va a los solenoides y al grupo de control de presión. El aceite de entrada fluye primero a la válvula de reducción prioritaria. Esta válvula modula para controlar la cantidad de presión que fluye a la unidad de control hidráulico de la transmisión. El aceite luego fluye a la válvula neutralizadora. La válvula neutralizadora evita que el aceite fluya al carrete selector giratorio si el motor se pone en funcionamiento con la palanca del selector de transmisión en una velocidad diferente a la posición NEUTRAL. La posición del carrete selector giratorio se controla mediante el accionador giratorio y los solenoides de cambio. El carrete selector giratorio determina a qué pistones selectores de la válvula de control de presión les llega aceite piloto y qué pistones selectores son drenados. En esta válvula también están las válvulas de alivio del sistema.

Fig. 3.3.22 Resortes de tope

Resortes de tope Los resortes de tope se usan para ayudar al carrete selector giratorio a mantener las posiciones correctas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

A

E B

G R U P O D E C O N TR O L D E P R E S IO N E N C A M IO N E S 7 69C - 7 77C

F C

PO SIC IO N N EUT RA L

G

D H

GR UPO D E C ON TRO L DE PR ES ION

Fig. 3.3.23 Válvula de control de presión

Válvula de control de presión La válvula de control de presión (figura 3.3.23) es parte del grupo de control hidráulico de la transmisión y contiene las válvulas de reducción de modulación de presión. Hay una válvula para cada embrague en la transmisión. Las válvulas de reducción de modulación para los embragues de la transmisión dan un control separado de la presión y del tiempo que se toma para conectar y liberar cada embrague. Esto se conoce como Modulación de Embrague Individual (ICM). Cada cuerpo de pistón de carga tiene una letra de identificación impresa para facilitar el desarmado y el armado. Los conductos piloto están conectados (para los embragues de la transmisión). E S TAC IO N DE VA LV U LA E M B R AG U E L IB R E E M B OL O

VA LV UL A D E RET EN CIO N DE B OL A PISTON D E C ARG A

PISTON SE LE CTOR

C ON DU CTO DE L AC EIT E P ILOTO

TAP ON O R IFIC IO DE R ED UC CION VALVUL A DE RE DU CC ION D E M OD UL AC IO N D E L A B OM BA

O RIFIC IO TA PO N D EL PIS TON DE L P ISTO N D E C AR GA DE CA R GA TO M A D E P RE SIO N DEL E M BR AGUE A L E M B RAGU E

Fig. 3.3.24 Válvula de reducción de modulación

Válvula de reducción de modulación Todas las válvulas de reducción de modulación del grupo de control de presión de la transmisión operan de manera similar. Por esta razón, se da únicamente la operación básica de una válvula. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Cuando se inicia un cambio (se va a acoplar un embrague), un conducto piloto recibe el aceite piloto en la secuencia correcta del carrete selector giratorio. Esto hace que el pistón selector y el pistón de carga se muevan contra la fuerza de sus resortes y permite que la válvula de reducción de modulación se mueva también contra la fuerza de un resorte. El movimiento de la válvula de reducción de modulación cierra el conducto del embrague al drenaje y abre el conducto de la bomba al embrague. El aceite también llena el área entre el pistón selector y el pistón de carga. Después de que el embrague se llena de aceite, aumenta la presión del aceite de la bomba en el embrague seleccionado. Esto hace que otra vez el pistón de carga se mueva contra la fuerza de sus resortes. El aceite del embrague también fluye a través de un orificio en la válvula de reducción de modulación, abre la válvula de retención y va adentro de la cámara de émbolo del extremo de la válvula de reducción de modulación. La presión d el extremo de la válvula de reducción de modulación actúa contra la presión del extremo del pistón de carga. La presión aumenta hasta que el pistón de carga se mueve completamente a la izquierda contra su tope. La presión del embrague es ahora máxima. Dos factores controlan el tiempo que se requiere para que la presión del embrague alcance el máximo valor: el tamaño de los orificios del pistón de carga y la fuerza de los resortes. Tenga en cuenta todos los códigos de color cuando arme una válvula de control de presión ICM. La fuerza de los resortes se puede cambiar adicionando o quitando calces en el pistón de carga. Cuando el embrague está lleno, la válvula de reducción de modulación se mueve a la derecha y a la izquierda para mantener la presión constante en el conducto. Cuando se requiere liberar el embrague, la posición del carrete selector giratorio hará drenar la presión piloto. Los resortes mueven el pistón selector contra el tope. El conducto entre el pistón de carga y el pistón selector se abre para el drenaje. Los resortes mueven el pistón de carga contra el tope. La válvula de reducción de modulación se desplaza. El movimiento de la válvula de reducción de modulación cierra el conducto de la bomba al embrague y abre el conducto del embrague al drenaje. En el conducto de drenaje hay un orificio de retardo para controlar el tiempo que se requiere para que la presión del embrague alcance cero. Estos orificios también tienen código de color. El embrague que se usa para el retroceso no tiene orificio de retardo. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.3.25 Grupo de control de la transmisión ECPC

Control de presión del embrague electrónico (ECPC) Otro método de conexión de embrague electrónico se denomina Control de Presión del Embrague Electrónico (ECPC). El ECPC se usa en algunos tractores de cadena y en los Camiones de Obras 797. Con el ECPC, la función de cambio de la transmisión se controla mediante el Sistema de Control Electrónico del tren de fuerza. El Módulo de Control Electrónico (ECM) de la transmisión responde a los requerimientos de cambio del operador mediante el control de la cantidad de corriente eléctrica enviada a los solenoides proporcionales de los embragues de la transmisión. El ECM de la transmisión selecciona los embragues de la transmisión que van a ser conectados y la presión del embrague se modula electrónicamente. Las válvulas solenoides proporcionales controlan la modulación de la presión del embrague. La ECM usa la velocidad de la transmisión, la velocidad del motor y las señales de temperatura del aceite del tren de fuerza para controlar la conexión suave de los embragues. Cada embrague de la transmisión del grupo planetario tiene una válvula solenoide correspondiente en el grupo de control hidráulico de la transmisión (figura 3.3.25). La modulación del embrague electrónico permite que el ECM de la transmisión controle el tiempo requerido para llenar un embrague con aceite y la velocidad de modulación de presión del embrague.


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Tren de Fuerza I

VA LV U L A M O D U L A D O R A D E LA T R A N S M IS IO N

A L D RE N AJE

A L E M B RAGU E

AC EIT E DE SU M INIST RO

Fig. 3.3.26 Válvula de modulación de la transmisión ECPC

Válvula de modulación de la transmisión ECPC Los embragues de la transmisión son conectados hidráulicamente y liberados mediante resortes. La válvula solenoide de modulación de la transmisión (figura 3.3.26) se activa para enviar el aceite de suministro al embrague. A medida que se aplica corriente al solenoide, el vástago se desplaza a la derecha y mueve la bola de cierre hacia el orificio. La bola empieza a restringir la cantidad de aceite de drenaje. A medida que aumenta la presión del extremo izquierdo del carrete, el carrete se desplaza a la derecha y aumenta la presión del embrague. El desactivar el solenoide permite que el carrete se desplace a la izquierda debido a la fuerza del resorte y la presión del aceite de suministro. Esta condición disminuye la presión suministrada al embrague por debajo de la presión de conexión del embrague. Cuando la transmisión está en la posición NEUTRAL, la válvula de modulación que controla la conexión del embrague No. 3 permite el flujo al embrague. Las otras válvulas de modulación detienen el flujo a los embragues, por tanto, permiten que los embragues se liberen mediante la fuerza del resorte. Dado que el embrague de dirección No. 1 o el No. 2 no están conectados, la fuerza no se transmite al eje de salida de la transmisión. Cuando la transmisión está en PRIMERA VELOCIDAD DE AVANCE, las válvulas de modulación que controlan el flujo a los embragues Nos. 2 y 5 reciben una señal del ECM para permitir el flujo a los embragues y, por tanto, permitir la conexión de los embragues.


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CO M P ON EN TE S D E E NT RA DA

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CON TR OL EL ECT RON IC O

CO M PON EN TE S D E S AL IDA

INT ER RUP TO R DE LA TR ANS M ISIO N D EL TR ACTOR

S EN SO R DE V ELO CIDA D DE LA T RA NS M IS ION

IN TE RRU PTO R DE LA PAL ANC A DE VE LO CIDAD

SO LE NO ID E DE CA M BIO A RR IBA C ON TRO L E LE CT RON ICO DE LA TR ANS M ISIO N SO LE NO IDE DE CAM B IO A BAJ O

IN TE RRU PTO R P O SIC ION FIJA

Fig. 3.3.27 Sistema electrónico de la transmisión

Sistema electrónico de la transmisión En su forma más elemental, todos los sistemas de control electrónicos Caterpillar se pueden descomponer en tres circuitos generales o funciones: componentes de entrada, controles electrónicos y componentes de salida (figura 3.3.27). Los componentes de entrada del sistema funcionan como sensores de varias condiciones de la máquina. Los componentes de entrada reaccionan eléctricamente a los cambios de presión, temperatura, posición, velocidad, etc. A medida que estos cambios ocurren, los componentes de entrada envían señales eléctricas a los controles electrónicos. Los controles electrónicos son conjuntos sellados que reciben las señales eléctricas de los componentes de entrada como información para un programa interno. Los controles electrónicos suministran luego energía eléctrica de acuerdo con el programa para los componentes de salida. Los componentes de salida se diseñan para ser vistos, oídos o hacer el trabajo cuando se les suministra la energía eléctrica necesaria desde los controles electrónicos. La figura 3.3.27 muestra el arreglo básico de un sistema de control electrónico. Ahora ampliemos el diagrama un poco para ver los componentes que forman los circuitos reales. Tenga en cuenta que los componentes de este diagrama están dispuestos en tres categorías básicas: componentes de entrada, control(es) electrónico(s) y componentes de salida. Los componentes de entrada constan de un interruptor de la transmisión del tractor, un sensor de velocidad de la transmisión, un interruptor de palanca de cambios y un interruptor manual. Los componentes de entrada envían información en forma de señales eléctricas al control de la transmisión del tractor. La energía para la operación del sistema electrónico también se suministra al control de la transmisión del tractor. El control de la transmisión del tractor "lee" la información de los componentes de entrada y envía corriente eléctrica a uno de los componentes de salida. Los dos componentes de salida son un solenoide para cambio ascendente y un solenoide de cambio descendente. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

El interruptor de la transmisión del tractor le indica al control de la transmisión del tractor la gama de velocidad (engranaje) en que la transmisión está operando. El transmisor de velocidad de la transmisión detecta la velocidad del eje de salida de la transmisión, la cual es directamente proporcional a la velocidad de la máquina. El interruptor de palanca de cambios de velocidad es manejado por el operador de la máquina. Esta palanca le indica al control de la transmisión del tractor la posición de la palanca selectora de la transmisión. Cuando el operador la activa, el interruptor manual evita el cambio automático de velocidad ascendente y descendente, a menos que existan condiciones de baja velocidad del motor. El control de la transmisión del tractor es el componente principal del sistema electrónico. Este control está programado para comparar la información suministrada por los componentes de entrada y, cuando las condiciones para un cambio de velocidad ascendente o descendente son correctas, suministra la corriente al solenoide apropiado. El solenoide conecta directamente el sistema electrónico al sistema hidráulico de la transmisión. Cuando se indica un cambio de velocidad ascendente o descendente, el solenoide apropiado se activa momentáneamente. Esto abre una válvula en la base del solenoide que permite que fluya aceite a presión al carrete de la válvula de control correspondiente de la transmisión. Entonces, el carrete de la válvula de control inicia el cambio.


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Tren de Fuerza I

V EN TAJAS DE LA S TR A NSM IS IO NE S C ON TRO LAD AS E LE CTRO NI CAM E NTE 1 . Se elim in a var illa je m e cán ico 2 . A jus te ele ctr ónic o del sistem a 3 . C am bio s en el diseño y actu aliz ación co n sof twa re 4 . M en os fa tiga d el op era dor 5 . C am bio s de velocid ad m ás su aves 6 . D et ecció n y reso lución de prob lem a s sim plificad os Fig. 3.3.28 Ventajas de las transmisiones controladas electrónicamente

Transmisiones controladas electrónicamente Después de miles de horas de operación, los sistemas de control electrónico han ganado una amplia aceptación en la industria del movimiento de tierra. Su exactitud y confiabilidad demuestran que los sistemas electrónicos pueden utilizarse exitosamente en muchas áreas donde respuesta inmediata y control preciso son necesarios para el máximo rendimiento de la máquina. Las transmisiones controladas electrónicamente han incorporado las características más favorables de la mecánica, la hidráulica y de los sistemas electrónicos. Algunas características de las transmisiones controladas electrónicamente son: 1. Eliminación del varillaje mecánico 2. Ajuste electrónico del sistema 3. Cambios de diseño y actualización mediante software 4. Reducción de la fatiga del operador 5. Cambios más suaves 6. Simplificación de diagnóstico y solución de problemas


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Unidad 3 Lección 3

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Tren de Fuerza I

C IC LO D E M O D U L AC IO N D E C A M B IO S D E V E L O C IDA D D E L 777C TE RCE RA A C UA RTA P RE SIO N

C IC LO N O R M A L D E C A M B I O S

E M B RAG UE 1 418 373

E M B RAG UE 6 EM BR AG U E 5

353 EM BR AG U E 3 265 C O N E X I O N C O M P L E TA D E L E M B R AG U E

P R E S IO N P R IM A R I A

C O N E X IO N IN IC IA L D E L E M B R A G U E

50 0

TIE M P O

T I E M P O C O M P L E TO PAT I N A J E D E E M B R A G U E N O R M A L

Fig. 3.3.29 Presión de embrague durante un cambio

Presión de embrague durante un cambio Durante un cambio la presión del embrague aumenta o disminuye gradualmente. Esta superposición se denomina “patinaje normal del embrague”.

C IC LO D E M O D U LA C IO N D E C A M B IO S D E V E LO C IDA D D E L 77 7C S EGU NDA A TE RCE RA P RE SIO N CICL O N O R M A L DE C A M BIO S

E M B RAG UE 3 418 373 E M B RAG UE 6

E M B RAG UE 1 265 C O N E X I O N C O M P L E TA D E L E M B R AG U E

PR E SIO N P R IM A R IA 80

C O N E X IO N IN IC IA L D E L E M B R A G U E

0 T I E M P O C O M P L E TO

T IM E

PAT IN A J E N O R M A L D E L E M B R A G U E

Fig. 3.3.30 Presión de embrague durante un cambio

Presión de embrague durante un cambio Por esta razón, no son convenientes los cambios que no mantienen la presión en uno de los embragues.


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Unidad 3 Lección 3

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P RE SIO N

Tren de Fuerza I

R E S TR IC C IO N D E L O R IF IC IO D E L P IS TO N D E C A R G A M O D UL ACIO N BAJA P R E S IO N P RIM A RIA A LTA

P1

C O N E X I O N C O M P L E TA D E L E M B R A G U E

P RE SIO N P R I M A R IA B A JA CO NE XIO N INICIAL DE L E M B RAG U E P R E S IO N P RIM A RIA N OR MA L

TIE M PO

0 P R E S IO N P R IM A R IA A LTA - C A M B IO D U R O PAT IN A J E N O R M A L DE L E M B RAG UE P R E S IO N P R I M A R IA B A J A PAT I N A J E D E L E M B R A G U E

P R O B L E M A S D E M O D U L AC IO N D E C A M B IO S D E V E L O C ID A D R E S TR IC C IO N D E L O R IF IC IO D E L P IS TO N D E C A R G A PAT IN A J E D E L E M B R AG U E

Fig. 3.3.31 Identificación y solución de problemas con las presiones de los embragues

Identificación y solución de problemas con las presiones de los embragues Esta tabla muestra cómo puede usarse la presión de los embragues para diagnosticar y solucionar problemas. Cambios duros y conexiones lentos son los tipos de problemas que se reportarán cuando existen problemas de presión en los embragues.


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MODULO 12 SISTEMA DE MONITOREO EN MAQUINAS



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Lección 2: Sistemas Monitores Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar y explicar la operación del Sistema Monitor Electrónico, el Sistema Monitor Computarizado, el Sistema Monitor Caterpillar, el Sistema de Visualización de Información Vital y el Sistema de Administración de Información Vital. 2. Explicar los tres niveles de advertencia usados por los sistemas monitores Caterpillar 3. Demostrar las operaciones de servicio realizadas en el Sistema Monitor Caterpillar.

S IS TE M A D E C O N TR O L M edidores Sistema M onitor Electrónico Sistema M onitor C om putarizado Sistem a M onitor C aterpillar V ID S y VIM S

Fig. 3.2.1

Sistemas Monitores Las máquinas Caterpillar usan diferentes tipos de sistemas monitores con niveles de tecnología y complejidad variables. El sistema monitor básico consiste en un emisor y un medidor. Los sistemas más complejos constan de una red de diferentes tipos de sensores conectados a un sistema monitor que maneja y comparte la información sobre una red de datos y es capaz de guardar los datos de la máquina. Aunque las máquinas Caterpillar usan una variedad de sistemas monitores, algunas de las tecnologías de operación básica son las mismas. Cada sistema monitor requiere una señal desde el dispositivo de entrada para poder determinar la condición de la máquina específica. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-2

Sistemas Electrónicos de la Máquina

Por ejemplo, se puede usar un emisor de temperatura de un sistema hidráulico de la máquina para enviar la información de la temperatura hidráulica del implemento al sistema monitor que se está usando. Dependiendo del sistema monitor, la información de la temperatura puede usarse de diferentes modos. M E DID OR E S DE T E M P E RA T URA + B A TE R IA

SE ÑA L

A T IE R R A

E M ISO R R E SIS T IV O D E T E M PE R AT URA Fig. 3.2.2 Ejemplo de un medidor de temperatura

La figura 3.2.2 muestra un ejemplo de un circuito medidor de temperatura. El cable de señal del medidor tiene un potencial de voltaje cuando se mide entre el terminal de señal y la tierra de la máquina. El emisor resistivo de temperatura cambia la resistencia con la variación de temperatura. Un aumento de la temperatura resulta en una disminución de la resistencia. Típicamente un aumento de la corriente a través del cable de señal hará que el medidor se mueva a la derecha. Si el cable de señal tiene un corto a tierra, el medidor se moverá completamente a la derecha. Si el cable de señal tiene una resistencia muy alta, el medidor permanecerá todo el tiempo a la izquierda. Un modo fácil de revisar si un medidor es funcional consiste en conectar a tierra el cable de señal para asegurarse de que la aguja del medidor se mueve toda la gama a la derecha. Cuando se reemplaza un medidor debe asegurarse de que la gama programada del medidor de reemplazo es la misma que la del medidor original. El medidor puede aún mostrar una diferencia leve respecto a la posición de la aguja original pero, con el uso, se puede determinar la gama de operación normal. El emisor resistivo se debe revisar para asegurarse que los valores de resistencia sean correctos para las temperaturas especificadas. Las especificaciones correctas pueden generalmente encontrarse en el diagrama eléctrico de la máquina; si no, puede usarse como referencia el Manual de Especificaciones. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

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Los medidores de temperatura y de presión trabajan según el mismo principio, en el cual un aumento de la corriente en el cable de señal a tierra hará que la aguja del medidor se mueva a la derecha. Puede probarse la funcionalidad del medidor de presión de la misma manera que la descrita para el medidor de temperatura.

Fig. 3.2.3

Sistema Monitor Electrónico La figura 3.2.3 muestra el Sistema Monitor Electrónico Caterpillar (EMS). El Sistema Monitor Electrónico es un sistema monitor básico usado en la mayoría de las máquinas Caterpillar, que usa entradas de interruptores, junto con programación electrónica para realizar las funciones de medición y verificación. Si se abre un contacto de entrada del interruptor o un cable, el control determina esta entrada como una falla. El EMS consta de un tablero monitor electrónico con diez luces indicadoras para los diferentes parámetros verificados. Las entradas de los interruptores se especifican en ingeniería para que se activen a niveles específicos. Por ejemplo, un interruptor de temperatura del refrigerante puede abrirse a 225 0F. Si la programación interna determina que el indicador debe activarse, el panel EMS detecta el interruptor abierto y muestra una advertencia. El EMS también tiene una entrada de “terminal R" del alternador, la cual se usa para determinar si el motor está funcionando. Caterpillar usa programación electrónica de lógica de primer nivel en los sistemas monitores. El programa dentro del control puede determinar fallas de más de una entrada simple. El control usa la lógica para determinar si las condiciones de la máquina son tales que sea necesaria una advertencia. Si el freno de estacionamiento está conectado y la máquina está en posición neutral, puede destellar un indicador único para advertir al operador que los frenos de estacionamiento están conectados. Si la máquina ha cambiado a primera velocidad en avance mientras los frenos de estacionamiento están conectados, el control puede reforzar el nivel de advertencia haciendo que destelle una lámpara adicional y enviando una señal de alarma. La programación del control por parte de ingeniería determina la combinación de los parámetros que originan diferentes niveles de advertencia. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

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O PE R AC IO N D E A DV ERT E N C IA S C AT E G O R IA 1

C AT E G O R IA 2 C AT E G O R IA 3

Fig. 3.2.4

El EMS Caterpillar tiene tres niveles de advertencia: Nivel 1, Nivel 2 y Nivel 3. Estos tres niveles son los mismos en todos los sistemas monitores que veremos en esta lección. Una advertencia de Nivel 1 tiene el propósito de advertir al operador de una condición existente de la cual debe estar informado, como frenos de estacionamiento conectados. Durante una advertencia de Nivel 1 destellará el indicador en el tablero EMS. Durante una advertencia de Nivel 2, además de destellar el indicador en el tablero, lo hará también la “lámpara de acción” (flecha en la figura 3.2.5).

Fig. 3.2.5

Durante una advertencia de Nivel 3, en el EMS destellarán el indicador y la lámpara de acción, y además sonará una alarma en la cabina del operador. La alarma generalmente se encuentra detrás del tablero o en alguna parte fuera de la vista del operador. Una advertencia de Nivel 3 indica que el operador necesita tomar alguna acción debido a que algo de atención inmediata está sucediendo en el sistema de la máquina, por ejemplo, se está conectando el freno de estacionamiento mientras la máquina está en la primera velocidad de avance.


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Unidad 3 Lección 2

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SISTEMA MONITOR COMPUTARIZADO

Fig. 3.2.6

Sistema Monitor Computarizado El sistema monitor de la siguiente generación es el Sistema Monitor Computarizado (CMS). El CMS fue producido en dos versiones. Ambas versiones funcionan de forma similar pero la interfaz de visualización es diferente. Una versión tiene una Pantalla de Cristal Líquido (LCD) y la otra versión tiene una Pantalla Fluorescente de Vacío (VFD). El CMSLCD se dejó de fabricar pero, aún hay máquinas en operación con este sistema.

EMS FRENTE A CMS

Fig. 3.2.7

El CMS tiene doce indicadores de alerta para señalar la condición conectada/desconectada de los contactos del interruptor. Además, la tecnología electrónica provee algunas características adicionales. En el control CMS-LCD, la visualización consta de 5 barras gráficas lineales, una barra gráfica curvada, una lectura digital para los cambios de velocidad y sentido de marcha y, una lectura digital para las rpm o millas/h (km/h) y un indicador de códigos de servicio. El control CMSVFD también tiene 12 indicadores de alerta, además de los 6 medidores electrónicos circulares. Un medidor mucho más grande, situado en el centro, se usa como velocímetro o tacómetro, y directamente debajo del medidor central hay un indicador de tres dígitos de velocidad y sentido de marcha. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

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CO M PO NE NTE S E L E C T R IC O S D E L S I ST E M A

Fig. 3.2.8 Componentes

Componentes eléctricos del sistema El CMS está instalado en algunos modelos diferentes de máquinas y no todos los componentes eléctricos están presentes en cada máquina. Mediante el mazo de cables de la máquina y del software CMS, el control reconoce qué componentes eléctricos están presentes. Es necesario consultar el Manual de Servicio y los diagramas eléctricos apropiados para determinar la ubicación de los componentes en la máquina específica. Los cuatro tipos de componentes estudiados en esta sección son: (1) interruptores de entrada, (2) sensores de entrada, (3) componentes electrónicos relacionados y (4) controles LCD/VFD.

E N T R ADAS DE IN T E R RUP TO R E S IN D I C A D O R D E A L E R TA PRO G RA M ACION SE RV IC IO LUCE S

Fig. 3.2.9 Interruptores

Entradas de interruptores Indicador de alerta El CMS usa interruptores para proveer señales de entrada al control. Los interruptores son dispositivos de dos estados. Cuando los contactos del interruptor están cerrados, la entrada está conectada a tierra en el bastidor, y cuando los contactos están abiertos, la entrada está libre. Durante la operación normal del CMS, los contactos de los interruptores están cerrados y el control reconoce esta entrada a tierra como una condición normal de la máquina.


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En ambas versiones de control, el lado derecho del tablero contiene indicadores de alerta conectados a diferentes interruptores de entrada. Los indicadores de alerta informan al operador si ocurre una condición anormal (contactos abiertos). En la versión LCD el tablero tiene posiciones para 12 entradas de interruptor, mientras que el tablero de control del VFD tiene entradas para 11 interruptores. Los indicadores de alerta usan algunos tipos de interruptores para proveer información de los sistemas de la máquina. La siguiente es una lista típica de los diferentes tipos de interruptores de entrada usados en el CMS: 1. De presión (aceite del motor, frenos de estacionamiento, frenos secundarios y derivación de filtro) 2. De temperatura (aceite de los frenos) 3. De flujo (aceite, refrigerante y dirección) 4. De nivel de fluidos (aceite) 5. Mecánicos (recorrido del pistón del cilindro maestro de los frenos y la posición en neutral de la transmisión) Programación de entradas de interruptor Las entradas de interruptor también proveen al control con información de programación. El control usa el código del mazo de cables y las unidades del conector como entradas. El control es intercambiable entre los modelos de la máquina. Sin embargo, el control debe poder reconocer la máquina en la cual está instalado. La función de programación de la versión LCD y de la VFD es ligeramente diferente. Para detalles específicos debe consultarse el Manual de Servicio correspondiente. Ambos controles usan entradas de interruptor para identificar los códigos de mazo de cables de la máquina. La diferencia entre los dos controles está en el número de clavijas de salida (contactos del conector) usadas para recibir la información del código del mazo de cables. El control LCD usa los contactos 19 y 25 hasta el 29 para las entradas, mientras el control VFD usa sólo los contactos 25 a 29. Hay otra entrada de interruptor de programación disponible en el contacto 20 de ambos controles. Si la entrada del contacto 20 está abierta (libre), el control mostrará la información en unidades de los EE.UU. Si el contacto 20 está a tierra, la visualización mostrará la información en unidades métricas. La diferencia en la entrada de programación en los dos controles es la entrada del contacto 19 del control VFD. La entrada del contacto 19 se llama "método de entrada del medidor". Si el contacto está a tierra, el medidor usa el método de segmento único para mostrar la información. Si el contacto 19 está abierto, el medidor mostrará la información usando multisegmentos. Este procedimiento se explicará con detalle cuando veamos el control VFD. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Entradas de interruptores de servicio Para seleccionar la modalidad de operación y realizar ciertas funciones de diagnóstico, ambos controles CMS usan entradas en los contactos 8 (servicio) y 9 (borrado). El procedimiento para entrar las diferentes modalidades y funciones se verá con detalle más adelante. El sistema es similar a otros procedimientos de entrada y fundamentalmente depende de cuándo están a tierra o abiertos los circuitos y la secuencia en que ello ocurre. Los conectores de servicio y programación están ubicados cerca del control CMS. La función de estos conectores se explica más adelante en la sección “Componentes relacionados”. Uno de los conectores se usa para entrar a las modalidades de operación del CMS. Los procedimientos para entrar, borrar y salir de las modalidades se verán más adelante. Entradas de interruptores de luces Las entradas de los interruptores de luces se usan sólo en la versión VFD del control CMS. Estas entradas también reaccionan a la condición del circuito (ya sea que esté abierto o a tierra). Las entradas de los contactos 5, 6, 21 y 22 suministran información del circuito del interruptor de reducción de intensidad de luces, el circuito de luces de alta y el circuito de señales de sentido de marcha.

E N T R ADAS DE SE N SO R E S VO LTA J E F R E C U E N C IA M O D U L AC I O N D E D U R AC I O N D E IM P U L S O S F O T O S E N S O R (IN T E R N O )

Fig. 3.2.10 Entradas de sensores

Entradas de sensores Las dos versiones del Sistema Monitor Computarizado también usan entradas suministradas por sensores para verificar los sistemas de la máquina que cambian constantemente. Un ejemplo de un sistema de la máquina que usa un sensor para suministrar información de entrada es un circuito de temperatura. En esta sección veremos los siguientes tipos de sensores de entrada: (1) sensor de voltaje, (2) sensor de frecuencia, (3) sensores de Modulación de Duración de Impulso y (4) fotosensor.


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Entrada de voltaje El control CMS (contacto 7) detecta el voltaje del sistema en el disyuntor del circuito del alternador. Esta señal de entrada analógica le indica al control la condición del sistema eléctrico de la máquina. El modo como el control procesa la señal analógica y produce una salida se verá en la sección “Salidas del control”. Entrada de frecuencia El control CMS (contactos 10, 11 y 12) recibe una señal de corriente alterna de los sensores ubicados en la máquina. Dos de las señales CA son generadas por detectores magnéticos, los cuales están muy próximos al engranaje del volante del motor y al engranaje de salida de la transmisión. Estos dos detectores producen una señal CA cuando cada diente del engranaje pasa por el detector. El control mide la frecuencia (Hz) de la señal y convierte la frecuencia en lectura de velocidad ya sea en rpm o millas/h (km/h). La señal del contacto 12 es también una entrada de frecuencia de corriente alterna, pero ésta es generada por la velocidad del alternador y se detecta en el “terminal R" del alternador. El control mide esta entrada de frecuencia y ayuda a determinar la condición del sistema de carga eléctrica. Entrada de modulación de duración de impulsos El control CMS (contactos 13 al 18) recibe señales de entrada de los sensores de Modulación de Duración de Impulsos (PWM). Estos tipos de sensores producen una señal digital y el control CMS mide el "ciclo de trabajo" de la señal de entrada (porcentaje de tiempo de inicio contra el porcentaje de tiempo de terminación). Estos tipos de sensores difieren de los otros debido a que requieren una entrada de voltaje (V+) para operar. Los sensores PWM se usan en aplicaciones en las que deben medirse continuamente los cambios de condición. Los sistemas típicos en que se usan este tipo de dispositivos son las temperaturas, los niveles de fluido y las presiones. Por ejemplo, a medida que aumenta la temperatura, cambia la señal del ciclo de trabajo. El control mide este cambio y envía una salida al medidor o a la gráfica de barras. Entrada de fotosensor El fotosensor mide la luz ambiente y automáticamente ajusta el brillo del área de visualización del tablero. Este sensor está montado internamente en el control y no tiene conexiones eléctricas externas.


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C O M P O N E NT E S R E L AC IO NAD O S L A M PA R A Y A L A R M A D E AC C IO N A LT E R N A D O R /BAT E R IA S C O N E C T O R E S D E S E RV IC IO Y P R O G R A M AC IO N E N L AC E D E D AT O S C AT Fig. 3.2.11

Componentes relacionados El sistema monitor computarizado usa otros sistemas de la máquina para proveer información de entrada. El alternador, las baterías y el Enlace de Datos CAT son algunas de esas entradas externas. Cada sistema se verá en forma separada. Lámpara y alarma de acción La lámpara y la alarma de acción son salidas del CMS (en ambas versiones). La lámpara y la alarma no son físicamente partes del control CMS. La lámpara está en la cabina de la máquina, en el área visible del operador. La alarma generalmente está detrás del tablero, fuera del área visible, pero es audible en la cabina. La lámpara destella cuando hay una advertencia de Categoría 2 ó 3, y la alarma suena cuando se presenta una condición de advertencia de Categoría 3 y el motor está funcionando. Los niveles de advertencia del CMS son los mismos que del EMS vistos anteriormente. Alternador/Baterías El CMS usa el alternador para ayudar a determinar la condición de los sistemas de carga eléctricos. El alternador provee dos entradas CMS. El terminal B+ del alternador, junto con las baterías de la máquina, proveen al control con información analógica acerca del sistema. La salida del “Terminal R" del alternador le indica al control la velocidad (frecuencia) con que está funcionando el alternador .


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Conectores El CMS usa conectores de servicio y de programación para proveer información al control de la manera de entrar a las diferentes modalidades de operación. Los propósitos de los conectores son los siguientes: 1. Conector de códigos de mazo de cables - le indica al control CMS en qué máquina está instalado el control. 2. Conector de unidades - le indica al control del CMS qué unidades debe usar (EE.UU. o métricas). 3. Conector de servicio - permite entrar a las diferentes modalidades de operación. 4. Conector de Enlace de Datos CAT - permite compartir datos con otros sistemas de la máquina (entrada/salida de los controles electrónicos). Enlaces de datos CAT El control CMS tiene dos contactos (23 y 24) usados para las entradas y salidas bidireccionales. Estos contactos permiten que el control comparta información con otros sistemas de la máquina. Un ejemplo es el control del motor electrónico.


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M O D A L ID A D E S D E O P E R AC IO N N OR MA L C O N FID E N C IA L D E DIAGN OS TIC O

Fig. 3.2.12

Modalidades de operación El Sistema Monitor Computarizado opera en tres modalidades: (1) normal, (2) confidencial y (3) de diagnóstico. Modalidad normal El control CMS está activo siempre que el interruptor de llave de contacto esté en la posición CONECTADA. Cada vez que el interruptor de llave de contacto está en la posición CONECTADA, el control hace el autodiagnóstico para verificar la condición de operación interna. Es importante que el operador-técnico de servicio observe lo siguiente: • El indicador de alerta del lado derecho inferior del tablero destella una vez para comenzar el autodiagnóstico (si el indicador destella permanentemente, el control ha fallado el autodiagnóstico). • Las gráficas de barras e indicadores de alerta asociados (al lado izquierdo del tablero) se iluminan siguiendo el orden de segmentos de las gráficas de barras, y destellan los indicadores. • Destellan los indicadores de alerta al lado derecho del tablero (con símbolos pictográficos). • En la lectura de 4 dígitos de la parte central del tablero se muestra un código de máquina de 2 dígitos (ejemplo: 04, 05, 06), luego un código de software de tres dígitos, y luego retorna a la lectura "8.8.8.8.". El indicador de CODIGO DE SERVICIO y el indicador de unidades se activan mientras se muestra la lectura "8.8.8.8.". La lectura de los cuatro dígitos entonces vuelve a "0". La lámpara de acción se enciende y la alarma de acción suena una vez. El proceso de autodiagnóstico se completa en aproximadamente 6 segundos. Si todos los circuitos se verifican satisfactoriamente, el control entrará a la modalidad seleccionada.


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En la modalidad NORMAL, el control verifica continuamente los sistemas de la máquina. Las funciones típicas de la máquina que se miden son las presiones, las temperaturas y los voltajes. En el lado izquierdo del tablero, los segmentos de las gráficas de barras verticales muestran las funciones que cambian continuamente. Los sensores instalados en los diferentes sistemas envían señales al control, y el control muestra la información al operador. Las ventajas de mostrar la información usando los indicadores de gráficas de barras es que permiten al operador observar las condiciones que cambian continuamente, como el nivel de combustible o la temperatura de refrigerante. En el centro del tablero, el área de visualización digital informa al operador la velocidad de la máquina (gráfica de segmentos en forma de semicírculo) y las rpm del motor. El lado derecho del tablero contiene los indicadores de alerta. Los indicadores de alerta reciben información de los interruptores (excepto del voltaje del sistema). Durante la operación normal, todas estas entradas de interruptores están a tierra, lo cual hace que los indicadores de alerta estén desactivados. Modalidad confidencial Una segunda modalidad de operación es la confidencial. La función confidencial es una herramienta de mantenimiento y administración de la máquina. El control CMS guarda internamente el valor extremo registrado de la gráfica de barras y el valor extremo registrado de la lectura de 4 dígitos. Estos valores se actualizan cada vez que se registra un valor mayor. Adicionalmente, destellará un indicador de alerta si ha ocurrido una advertencia de Categoría 1, 2 ó 3. Modalidad de diagnóstico El control CMS tiene la capacidad de diagnóstico, lo que constituye una ayuda en la localización y solución de problemas. Este revisa los circuitos de salida/entrada representados por códigos de servicio para fallas presentes e intermitentes. El control diagnostica fallas de códigos de servicio y también muestra la condición de las entradas del interruptor. Fallas de códigos de servicio Los códigos de servicio representan fallas eléctricas detectadas por el control CMS. El control está programado para detectar 20 tipos de fallas y muestra un código de servicio para cada falla.


Circuito de lámpara de acción

- (3) abiertos, corto a +batería y corto a tierra

Circuito de alarma de acción

- (3) abiertos, corto a +batería y corto a tierra

Señales del sensor

- (12) señales de voltaje bajo y voltaje alto

Código de mazo de cables

- (1) código incorrecto

Voltaje del sistema

- (1) + batería (alto)

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Durante la operación NORMAL, si el control detecta una condición de falla en alguno de los circuitos anotados anteriormente, el indicador de CODIGO DE SERVICIO se ACTIVARA (permanentemente), para indicar que se registró un código de servicio en la memoria de control. El código de servicio permanecerá en memoria aun si se DESCONECTA el sistema. Localización y solución de problemas de fallas diagnosticadas Como se señaló antes, cuando el control está en la modalidad de operación NORMAL y se detecta una falla, el indicador de CODIGO DE SERVICIO se ACTIVARA en el tablero. Será necesario que el técnico de servicio ponga el control en la modalidad de DIAGNOSTICO antes de que pueda identificar la falla diagnosticada. Use el procedimiento para ENTRAR a la modalidad de diagnóstico. Si tiene éxito, aparecerá en la lectura digital un código de servicio. El código tendrá un prefijo de “1-” seguido por dos dígitos (ejemplo, 1-10). Si no hay fallas presentes cuando se entra a la modalidad de diagnóstico en el control, se mostrará la lectura “0-00”.

C O N T RO L ES C M S PA N TA L L A D E C R I STA L L IQ U ID O PA N TA L L A F L U O U R E S C E N T E D E VAC I O

Fig. 3.2.13

CONTROLES DEL SISTEMA MONITOR COMPUTARIZADO Como se indicó antes, hay dos versiones de control CMS instaladas en las máquinas Caterpillar —Pantalla de Cristal Líquido (LCD) y Pantalla Fluorescente de Vacío (VFD). La versión LCD del control se instaló inicialmente en los Cargadores de Ruedas de la Serie “F”. Desde su introducción, el control LCD ha tenido algunas actualizaciones. Los controles siguen siendo intercambiables, pero mejoras en el software han producido cambios en el número de piezas del control. En la siguiente sección sólo veremos los cambios más recientes. La segunda versión del control es el control VFD. Veremos en forma separada las modalidades de operación y las capacidades de diagnóstico del control VFD.


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PA N TA L L A D E C R IS TA L L IQ U ID O

5

5

10

10

15

15

20

25

P

30

30 35 4 0 45 20 25 G E A R M PH k m /h

SE RV CODE

R PM

Fig. 3.2.14

Pantalla de cristal líquido (LCD) El primer tipo de control que veremos es la versión LCD. Como se indicó antes, el CMS verifica continuamente los sistemas de la máquina. El control le indica al operador la condición de los sistemas. En esta sección se estudiarán los tipos de indicadores visuales y las modalidades de operación relacionadas con el control LCD. Para facilitar la presentación, veremos el control en tres secciones así: (1) gráficas de barras, (2) pantalla digital y (3) indicadores de alerta.

5

5

10

SER V CO D E

10

15 20

15

20

25 30

40 2 5 30 3 5 45 G EA R M P H k m /h R PM

GRAFICAS DE BARRAS Fig. 3.2.15

La sección de gráficas de barras está al lado izquierdo del tablero de control. Esta sección la conforman cinco gráficas de barras verticales controladas por sensores PWM. Directamente arriba de cada gráfica de barras hay un indicador de alerta que destella cuando hay una condición anormal de la máquina.


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5

5

10

SER V CO D E

10

15 20

15

20

25 30

40 2 5 30 3 5 45 G EA R MP H k m /h R PM

L E C T U R A S D IG ITA L E S

Fig. 3.2.16

La sección central contiene una gráfica de barras con segmentos curvados, que señala la velocidad. Un detector magnético suministra la entrada para esta gráfica. También se muestra información digital en esta sección, una lectura de 4 dígitos para las rpm - millas/h (km/h), una lectura digital para las posiciones de cambios de velocidad y sentido de marcha, y un indicador de CODIGO DE SERVICIO que indica si hay información de diagnóstico guardada en la memoria de control.

P

INDICADO RES DE ALERTA Fig. 3.2.17

La sección de los indicadores de alerta tiene posiciones para 12 entradas de interruptores. El tipo y la cantidad de indicadores varían de acuerdo con el modelo de la máquina. Interruptores de dos posiciones (conectar/desconectar) suministran las entradas de los indicadores de alerta.


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M O DA LID A D E S D E O PE R A C IO N NORM AL C O N F ID E N C IA L D E D IAG N O ST IC O Fig. 3.2.18

Modalidades de operación El Sistema Monitor Computarizado opera en tres modalidades: (1) normal, (2) confidencial y (3) de diagnóstico. O P E R A C IO N N O R M A L

5

5

10

SE RV CODE

G R A F IC O S D E BA R R A S

15

10

15

20

20

25

30

P

2 5 30 3 5 40 45 G E A R M PH k m /h R PM

LEC TU RA S D IG ITA L E S

IN D IC A D O R E S D E A L E R TA

Fig. 3.2.19

Modalidad normal El control CMS está activo siempre que el interruptor de llave de contacto esté en posición CONECTADA. Cada vez que el interruptor de llave de contacto está en posición CONECTADA, el control hace un diagnóstico que revisa la condición de operación interna del control. Es importante que el operador/técnico de servicio observe lo siguiente: • El indicador de alerta del lado derecho de abajo del tablero destella una vez para comenzar el autodiagnóstico (si el indicador queda destellando permanentemente, el control ha fallado el autodiagnóstico). • Las gráficas de barras e indicadores de alerta asociados (al lado izquierdo del tablero) se iluminan siguiendo el orden de segmentos de las gráficas de barras, y destellan los indicadores. • Los indicadores de alerta (con símbolos pictográficos) al lado derecho del tablero destellan. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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• En la lectura de 4 dígitos de la parte central del tablero se muestra un código de máquina de 2 dígitos (ejemplo: 04, 05, 06), luego un código de software de tres dígitos, y luego retorna a la lectura "8.8.8.8." El indicador de CODIGO DE SERVICIO y el indicador de unidades se activan mientras se muestra la lectura "8.8.8.8.". La lectura de los cuatro dígitos entonces vuelve a "0". La lámpara de acción se enciende y la alarma de acción suena una vez. El proceso de autodiagnóstico se completa en aproximadamente 6 segundos. Si todos los circuitos se verifican satisfactoriamente, el control entrará a la modalidad seleccionada. En la modalidad NORMAL, el control verifica continuamente los sistemas de la máquina. Las funciones típicas que se miden de la máquina son las presiones, las temperaturas y los voltajes. En el lado izquierdo del tablero, los segmentos de las gráficas de barras verticales muestran las funciones que cambian continuamente. Los sensores instalados en los diferentes sistemas envían señales al control, y el control muestra la información al operador. Las ventajas de mostrar la información usando los indicadores de gráficas de barras es que permiten al operador observar las condiciones que cambian continuamente, como el nivel de combustible o la temperatura de refrigerante. En el centro del tablero, el área de visualización digital informa al operador la velocidad de la máquina (gráfica de segmentos en forma de semicírculo) y las rpm del motor. El lado derecho del tablero contiene los indicadores de alerta. Los indicadores de alerta reciben información de los interruptores (excepto del voltaje del sistema). Durante la operación normal, todas estas entradas de interruptores están a tierra, lo cual hace que los indicadores de alerta estén desactivados.


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M O D A L ID A D C O N F ID E N C IA L

SER V CO D E

D E S C O N E C TA D O CO DIGO DE S ERVICIO

Fig. 3.2.20

Modalidad confidencial Una segunda modalidad de operación es la confidencial. La función confidencial es una herramienta de mantenimiento y administración de la máquina. El control CMS guarda internamente el valor extremo registrado de la gráfica de barras y el valor extremo registrado de la lectura de 4 dígitos. Estos valores se actualizan cada vez que se registra un valor mayor. Adicionalmente, destellará un indicador de alerta si ha ocurrido una advertencia de Categoría 1, 2 ó 3. M O D A L IDA D D E D IAG N O S T IC O S

SE RV CO D E

C O D IG O D E SE RV IC IO (con tin u o/i nter m it en te )

Fig. 3.2.21

Modalidad de diagnóstico El control CMS tiene la capacidad de diagnóstico, lo que constituye una ayuda en la localización y solución de problemas. Este revisa los circuitos de salida/entrada representados por códigos de servicio para fallas presentes e intermitentes. El control diagnostica fallas de códigos de servicio y también muestra la condición de las entradas del interruptor. Fallas de códigos de servicio Los códigos de servicio representan fallas eléctricas detectadas por el control CMS. El control está programado para detectar 20 tipos de fallas y muestra un código de servicio para cada falla.


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- (3) abierto, corto a +batería y corto a tierra


- (3) abierto, corto a +batería y corto a tierra

Señales del sensor

- (12) señales de voltaje bajo y voltaje alto

Código de mazo de cables - (1) código incorrecto Voltaje del sistema

- (1) + batería (alto)

Localización y solución de problemas de fallas diagnosticadas Como se señaló antes, cuando el control está en la modalidad de operación NORMAL y se detecta una falla, el indicador de CODIGO DE SERVICIO se ACTIVARA en el tablero. Será necesario que el técnico de servicio ponga el control en la modalidad de DIAGNOSTICO antes de que pueda identificar la falla diagnosticada. Use el procedimiento para ENTRAR a la modalidad de diagnóstico. Si tiene éxito, aparecerá en la lectura digital un código de servicio. El código tendrá un prefijo de “1-” seguido por dos dígitos (ejemplo, 1-10). Si no hay fallas presentes cuando se entra a la modalidad de diagnóstico en el control, se mostrará la lectura “0-00”. La tabla de localización y solución de problemas detalla los procedimientos específicos para identificar, diagnosticar y reparar las fallas CMS (LCD). Los códigos de servicio se han combinado para facilitar el procedimiento de localización y solución de problemas. • Códigos de servicio 1-10, 1-11 y 1-12: fallas de la lámpara de acción • Códigos de servicio 3-20, 3-21 y 3-22: fallas de la alarma de acción • Códigos de servicio 1-30, 1-32, 1-34, 1-36, 1-38 y 1-40: fallas de voltaje bajo del sensor • Códigos de servicio 1-31, 1-33, 1-35, 1-37, 1-39 y 1-41: fallas de voltaje alto del sensor • Códigos de servicio 1-98: fallas de códigos de mazo de cables • Códigos de servicio 1-99: fallas de voltaje alto del sistema Antes de proceder con las tablas de localización y solución de problemas, consulte la sección de Pruebas y Ajustes del Manual de Servicio correspondiente para una descripción detallada del equipo de pruebas necesario. Después de identificar la falla detectada, ponga el código de servicio en la posición FIJA antes de intentar corregir la falla. Una vez corregida la falla, borre (ver BORRADO) el código de servicio de la memoria del control y vuelva a la modalidad NORMAL del control. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Condición de entradas de interruptor En la modalidad de diagnóstico del control podemos realizar los procedimientos de localización y solución de problemas de las fallas de los indicadores de alerta. Cada uno de los doce indicadores de alerta va a un contacto de entrada específico de interruptor del CMS. Con el control en la modalidad de DIAGNOSTICO, los indicadores de alerta estarán DESACTIVADOS si el contacto de entrada está A TIERRA, y ACTIVADOS si el contacto a tierra está ABIERTO. Consulte en esta sección la tabla de localización y solución de problemas de los indicadores de alerta.

PA N TA L L A F L U O R E S C E N T E D E VAC IO

-

+

R PM X 100 MPH k m /h

G EA R ¨

S E RV CODE

M PH km /h RPM

Fig. 3.2.22

Pantalla Fluorescente de Vacío (VFD) La última versión del control del Sistema Monitor Computarizado se caracteriza por tener una pantalla fluorescente de vacío. El control VFD ofrece la tecnología más reciente en capacidad de diagnóstico y visualización. En esta sección veremos los tipos de indicación visual relacionados con el control VFD y sus diferentes modalidades de operación. Para facilitar la presentación, el control VFD también se verá en 3 secciones así: (1) medidores circulares, (2) área de lectura digital y (3) indicadores de alerta.


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3-2-22


MEDIDORES CIRCULARES VFD

Fig. 3.2.23

El lado izquierdo del control tiene capacidad para seis medidores circulares fluorescentes de vacío. Cada medidor consta de 13 segmentos. Nueve segmentos azules-verdes de cada medidor se hallan en su centro e indican los valores de la gama normal de medición. Los cuatro segmentos rojos restantes en cada medidor circular se usan como indicación de alerta. Aunque los medidores circulares VFD reciben entradas de los mismos tipos de sensores usados en el control LCD, es diferente la manera como se muestra la información. Además de los 13 segmentos en la región central (explicados anteriormente), un patrón circular iluminado (de 13 barras pequeñas que delinean el medidor) señalan la forma y la ubicación del medidor. La manera como un medidor típico VFD muestra la información al operador puede describirse mejor con el siguiente ejemplo. Si el medidor está mostrando la temperatura del aceite hidráulico, se usan los 9 segmentos azules-verdes de la región central y los dos siguientes segmentos rojos. A medida que la temperatura aumenta, el número de segmentos azules-verdes aumenta. Si la temperatura aumenta aún más, el primer segmento rojo se enciende y destellan todos los segmentos azules-verdes. Si la temperatura continúa aumentando, el siguiente segmento rojo se enciende. El destello del medidor es la indicación de alerta para el operador.


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R PM X 100 M PH k m /h

G EAR ¨

SERV C O DE

M PH k m /h RPM

L E C T UR A S DIG ITALE S Fig. 3.2.24

La sección central del tablero de control VFD tiene un medidor circular grande similar a los medidores circulares vistos anteriormente. El medidor se usa para mostrar la información del velocímetro o tacómetro. Si el medidor grande muestra la información del velocímetro, la información del tacómetro se mostrará en el visualizador de cuatro dígitos. Esta característica permite que el operador observe la velocidad y las rpm del motor en movimiento. Las dos funciones son reversibles. En la sección central también se muestra el indicador de cambio de velocidad actual. Los dos dígitos de la izquierda muestran el sentido de marcha y el dígito de la derecha muestra el cambio de dirección. Otra información mostrada en la sección central incluye el indicador de luces de alta, los indicadores de luces de giro a la derecha y giro a la izquierda, el indicador del retardador, el indicador de CODIGO DE SERVICIO, el indicador de unidades y la información del diagnóstico digital. Este sistema se explicará más tarde.

-

+

INDICADORES DE ALERTA Fig. 3.2.25

Al lado derecho del tablero están las posiciones de los 12 indicadores de alerta. Los indicadores de alerta funcionan del mismo modo que en el control LCD. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-24


M O DA L IDA DE S DE O PE RAC IO N M O D A L ID A D 0 - N O R M A L M O D A L ID A D 1 - D E S E RV I C IO M O D A L ID A D 2 - D E C O N D IC I O N M O D A L ID A D 3 - C O N F ID E N C IA L M O D A L ID A D 4 - D E L E C T U R A N U M E R IC A

Fig. 3.2.26

Modalidades de operación El Sistema Monitor Computarizado (VFD) tiene cinco modalidades de operación: • Modalidad 0 - Normal • Modalidad 1 - De servicio • Modalidad 2 - De condición • Modalidad 3 - Confidencial • Modalidad 4 - De lectura numérica Cada vez que el interruptor de llave de contacto está en la posición CONECTADA, el control CMS realiza una función de autodiagnóstico y luego entra a la modalidad NORMAL (MODALIDAD 0). Para entrar a las otras modalidades de operación, ponga simultáneamente a tierra los contactos de entrada de servicio y de borrado. El procedimiento para ver las otras modalidades se estudiará más tarde.


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Unidad 3 Lección 2

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M O DAL IDAD 0 - NO RM A L

-

+

R PM X 1 00 M PH k m /h

G E AR

¨

S E RV CO DE

M E D ID O R E S C IR C U L A R E S V F D

M PH km /h RPM

IN D IC A D O R E S D E A L E RTA L E CTUR AS D IG ITA L E S/E L E C T RO N IC A S

Fig. 3.2.27

Modalidad normal (modalidad 0) El control CMS-VFD está activo siempre que el interruptor de llave de contacto esté en la posición CONECTADA. Cuando el interruptor de llave de contacto está en la posición CONECTADA, el control hace el autodiagnóstico para revisar la operación interna. Es importante que el operador/técnico de servicio observe la siguiente secuencia durante el autodiagnóstico: • Todos los medidores activos destellarán de izquierda a derecha y luego a la inversa durante los siete segundos del período de autodiagnóstico. • Destellarán los indicadores de alerta del lado derecho del tablero (con símbolos pictográficos). • La lectura de cuatro dígitos de la sección central mostrará primero un número de dos dígitos relativo al modelo de la máquina, seguido por el número de versión del software de dos dígitos. Luego, los cuatro dígitos se iluminarán y mostrarán "8.8.8.8." con lo cual se realiza una revisión de todos los segmentos de la pantalla. • El indicador de cambio de velocidad y sentido de marcha en este caso muestra la lectura "18R". • La lámpara de acción se encenderá y sonará brevemente la alarma de acción durante el autodiagnóstico. El proceso de autodiagnóstico se realiza en aproximadamente siete segundos. Si todos los circuitos se verifican satisfactoriamente, el control entrará a la modalidad NORMAL. En la modalidad NORMAL, el control VFD funciona de la misma manera que el control LCD visto antes. Se verificarán las funciones importantes de la máquina y la información se mostrará en el tablero. Si se detecta una falla, se encenderá el indicador de CODIGO DE SERVICIO y será necesario que el técnico de servicio entre a la modalidad de servicio. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-26


E N T R A DA S A O TR A S M O DA L ID A D E S D E O P ER AC IO N

-n -

¨

¨

- n -

Fig. 3.2.28

Para ver en forma continua las modalidades diferentes a la modalidad NORMAL, ponga simultáneamente a tierra los contactos de entrada de servicio y de borrado (en el conector de servicio). El conector de servicio del control VFD es el mismo conector usado en el control LCD. En la versión VFD, si ambos contactos (servicio y borrado) están a tierra simultáneamente, la lectura digital comenzará a mostrar uno tras otro los números de las diferentes modalidades de operación. En la figura de arriba, la lectura de 3 dígitos mostrará "-n" ("n" representa las modalidades 0 a 4). Cuando se quita la conexión a tierra de los contactos de servicio y borrado, el control entrará a la modalidad que corresponde al número mostrado en la pantalla. El técnico de servicio puede escoger poner a tierra los contactos de servicio y de borrado, antes de poner el interruptor de llave de contacto en la posición CONECTADA. Si se usa este procedimiento, el control hará un autodiagnóstico y comenzará a mostrar uno tras otro los números de las diferentes modalidades de operación.


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M O D AL ID AD 1 - D E SE R V IC IO

--F ®

---

N O H A Y FA L L A S DE T E C T A DA S Fig. 3.2.29

Modalidad de servicio (modalidad 1) El control CMS-VFD usa la modalidad de servicio para ayudar en la localización y solución de problemas de las fallas detectadas en el sistema. El control detecta y diagnostica las fallas en los siguientes circuitos CMS: •


•


•

Señales de entrada del sensor

•

Verificación de códigos de mazo de cables

Durante la operación NORMAL, si el control detecta una condición fuera de especificación (fallas) en algunos de los circuitos de la lista anterior, el indicador de CODIGO DE SERVICIO se ACTIVARA indicando que hay una falla registrada en la memoria del control. La falla permanecerá en la memoria aun si se DESCONECTA el sistema. La figura 3.2.29 muestra el control después de haber entrado a la modalidad de SERVICIO. Cuando el control se coloca en la modalidad de servicio y no hay fallas presentes, el tablero en la parte superior izquierda muestra la lectura digital. Note que el indicador de CODIGO DE SERVICIO está DESACTIVADO para indicar que no hay fallas presentes.


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M O D A L ID A D 1 - SE R V IC IO ID E N T IF IC A D O R D E L M O DU L O

M ID S t a tu s C ha ng e

I D E N T I F IC A D O R D E M O D A L ID A D D E F A L L A

FM I ®

SERV C O DE

C ID

C o nta ct ID I D E N T I F IC A D O R D E C O M PO NEN TE S

Fig. 3.2.30

La figura 3.2.30 señala tres de los seis identificadores de diagnóstico. La siguiente es una descripción breve de los tipos de información mostrada:


MID

Identificador del módulo: es una lectura de dos dígitos que identifica qué módulo electrónico diagnosticó la falla (transmisión, motor, etc.). El código "26" indica que la falla fue detectada por el CMS. El control tiene la capacidad de mostrar fallas de otros sistemas usando el Enlace de Datos CAT.

CID

Identificador de componente: es una lectura de tres dígitos en el área de lectura digital directamente debajo de la lectura FMI, que indica qué componente está defectuoso. La información típica mostrada incluye la de los sensores del sistema, Enlaces de Datos CAT, voltaje del sistema, componentes de alarma, etc. Para una lista completa de los códigos CID, consulte la Tabla de Fallas Detectadas por el CMS en el Manual de Servicio correspondiente.

FMI

Identificador de modalidad de falla: Es una lectura de uno o dos dígitos en el área de lectura digital de ncambio de velocidad/sentido de marcha que indica qué tipo de falla ocurrió. La información típica mostrada incluye voltaje muy alto o muy bajo, corriente muy alta o muy baja, frecuencia muy alta o muy baja, etc. Para una lista completa de los códigos FMI, consulte la Tabla de Fallas Detectadas por el CMS en el Manual de Servicio correspondiente.

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M O D A L ID A D 1 - D E SE R V IC IO I N D IC A D O R D E F A L L A P R E SEN TE

M ID St atus C hang e

FM I ®

SE RV C O DE

C o nta c t I D

C A M B IO D E C O N D IC IO N

IN F O R M A C I O N D E N U M E R O D E C L A V IJ A

C ID

Fig. 3.2.31

La figura 3.2.31 muestra los tres identificadores de diagnóstico restantes. CODIGO DE SERVICIO

Indica la condición de falla mostrada. Si el indicador de CODIGO DE SERVICIO está ACTIVADO, la falla está presente. Si el indicador de CODIGO DE SERVICIO está DESACTIVADO, la falla no está presente (intermitente) y se ha guardado en la memoria.

Cambio de condición

En las modalidades de servicio o de condición, se visualiza uno o dos dígitos correspondientes al contacto del conector CMS para cualquier falla detectada que ha tenido un cambio de condición (presente o no presente).

Identificador de Muestra uno o dos dígitos correspondientes al contacto del conector CMS de la falla mostrada. contacto M O D A L ID A D 1 - D E SE R V IC IO

CM S

26 7 VO LT AJ E E XC ESIVO

0F FA L L A PR ESEN TE

®

SE R V COD E

177

16

C L A V IJ A D E C O N E X IO N A C M S

V O L T A JE D E L S I S T E M A E L E C T R IC O

Fig. 3.2.32

Con el control en la modalidad de servicio, la figura 2.3.32 muestra una falla típica detectada. La siguiente es una breve descripción de la falla detectada: • Indicador de CODIGO DE SERVICIO "ACTIVADO" - La falla mostrada está presente actualmente. • "26" - el módulo que detectó la falla fue el CMS. • "177"- el componente que está fallando es el Sistema Eléctrico. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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• "0F"- tipo de falla. Voltaje muy alto. • "16"- falla en el contacto del conector CMS. • "7" - la condición de la falla ha cambiado siete veces.

M O DAL IDA D 2 - D E C O ND IC IO N

I DE NTI FICACION DE CAMBIO DE CONDICION

IDE N TIFI CAC IO N D E C O N TAC TO ABIE RTO

Fig. 3.2.33

Modalidad de condición (modalidad 2) La figura 3.2.33 muestra el control cuando el CMS está en la modalidad de CONDICION. La sección central del control usa los dos dígitos normalmente usados para visualizar la escala completa del velocímetro o tacómetro. También, las posiciones de los indicadores de alerta del lado derecho del control muestran la condición de las entradas de interruptor (abierto o a tierra). La modalidad de CONDICION ayuda en la localización y solución de problemas de las entradas de interruptor. Una característica le permite al técnico de servicio la localización y solución de problemas del sistema. La alarma de acción suena cada vez que cambia la condición del contacto (de abierto a tierra o de tierra a abierto). En la figura, las posiciones del indicador de alerta están en filas numeradas comenzando arriba a la izquierda. La sección de la derecha del control tiene cuatro filas con tres indicadores cada una. NOTA: Cuando el CMS está en la modalidad de CONDICION, no hay relación entre los indicadores de alerta y los símbolos pictográficos en los indicadores de alerta. También, los indicadores de alerta tienen un significado diferente en la modalidad de CONDICION que en la modalidad NORMAL.


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M O D A L ID A D D E C O N D IC IO N C O N C O N TA C T O S D E B O R R A D O A B IE R T O S O A T IE R R A C L EA R OPEN

40

H A RN ES S C OD E 0

37

39

S W IT C H I N P UT # 1

29

S W ITC H IN P U T # 4

36

S W IT C H I N P UT # 7

N OT US ED

31

R IG H T T U R N

S W IT C H I NP U T # 5

30

H IG H B E A M

19

N /A

S W ITC H INP U T # 9

L EF T T U RN

30

6

S W ITC H INP U T # 6

NO T U SE D

32

S W IT C H IN P U T # 11

S W I TC H INP U T # 3

HA RN E SS C O D E 2 27

35

S W IT C H IN P U T # 8

U .S ./ M E T R I C

N/A

22

38

HA RN E SS CO DE 4 2 5

33

S W IT CH IN P U T # 10

S W I TC H INP U T # 2

HA RN E SS CO DE 1 28

H A RN ES S C O D E 3 2 6

34

C LE AR G RO U ND E D

21

G AU G E M E TH O D

D I S P L AY D IM

5

Fig. 3.2.34

Los indicadores de alerta dan información de la condición de las entradas de los interruptores. No todas las entradas de los interruptores pueden mostrarse al mismo tiempo. Las entradas particulares diagnosticadas dependen de la condición (abierto o a tierra) del contacto borrar del conector de servicio. El control CMS diagnostica lo siguiente: • Entrada de interruptor- contacto abierto - Destella el indicador de alerta • Entrada de interruptor-contacto a tierra - El indicador de alerta está apagado • Cambio de condición del contacto de entrada - Suena la alarma de acción La figura 3.2.34 muestra los doce indicadores de alerta y la información de diagnóstico que presenta cada uno. Cada una de las 12 cajas rojas y amarillas representan la condición del contacto borrar. Con el contacto borrar ABIERTO, el indicador muestra la información de entrada de interruptor (rojo) y el contacto relacionado con cada entrada (lado izquierdo de la caja). Las cajas amarillas representan la información mostrada cuando el contacto borrar está a tierra. Los circuitos diagnosticados están identificados dentro de las cajas amarillas con sus contactos de entrada relacionados (lado derecho de la caja). El control CMS no diagnostica entradas de interruptor sin usar.


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M O DA LIDA D 3 - C O N F ID EN C IA L

16 9

24

-

+

R PM X 100

0

4F ¨

13

G E AR

27

M PH

Fig. 3.2.35

Modalidad confidencial (modalidad 3) La función confidencial del control CMS-VFD opera de la misma manera que la del control CMS-LCD vista antes. Mientras se está en la modalidad confidencial, todos los medidores y las lecturas mostrarán sus lecturas extremas (niveles) registrados desde la última vez que la modalidad confidencial fue borrada. La información mostrada en la modalidad confidencial se registra mientras el control está operando en la modalidad NORMAL. Para evitar registros (almacenamiento) de información transiente, el control no comienza el registro de datos sino hasta un minuto después de que el motor esté funcionando. Además, destellará un indicador de alerta si ha ocurrido una advertencia de Categoría 1, 2 ó 3. La información confidencial se borra de la memoria CMS poniendo a tierra el contacto borrar (conector de servicio) mientras el control está en la modalidad confidencial. La figura 3.2.35 muestra la información confidencial visualizada en el control: • Sobrevelocidad del motor

- Todos los segmentos del tacómetro iluminados.

• Alta temperatura de la - El medidor de la transmisión (arriba a la derecha) en una condición de advertencia transmisión alta.


• Baja presión de aire de los frenos

- El medidor de la presión de aire de los frenos (abajo a la izquierda) en condición de nivel bajo.

• Categoría 1, 2 y 3

- Indicador de alerta intermitente o medidor intermitente.

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M O DA L IDA D 4 - L E C TU R A N U M E R IC A B a rr a d e C o n to r no d e l M e d id o r

S ím b o lo P ic to g r á fic o

16 9

0

24

2 ¨

Id e n ti fic a d o r d el S iste m a

27

98

Va lo r

Fig. 3.2.36

Modalidad de lectura numérica (modalidad 4) La modalidad de lectura numérica ayuda en el diagnóstico de las condiciones de los sistemas que reciben entradas de los sensores. Las entradas de los sensores se usan en los diferentes medidores y lecturas digitales de velocidad. La modalidad de lectura numérica usa dos métodos para identificar los sistemas: (1) el método de tabla y (2) el método de visualización. En el método de tabla, la pantalla muestra el identificador del sistema en la lectura digital que se usa para mostrar el cambio de velocidad y de sentido de marcha. Esta figura muestra el número "2" como identificador de sistema. Directamente debajo del identificador de sistema, en la lectura digital se muestra el valor de la condición del sistema. La figura muestra como valor medido el número "98". Usando la Tabla de Identificación del Sistema de Lectura Numérica del Manual de Servicio, se presenta la siguiente información: Identificador del sistema: "2" - Identifica el sistema como el número del medidor dos en el control (medidor del centro en la fila de arriba)


Símbolo pictográfico del medidor "2"

- Temperatura del refrigerante del motor

Valor identificador: "98"

- El valor de la temperatura del refrigerante es 98 0C (use la tabla para determinar las unidades)

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Con el método de visualización no hay necesidad de consultar la tabla del Manual de Servicio. La misma información digital se muestra en el tablero, pero, además de la visualización digital, otros identificadores están presentes. Estos son: • Destellan las barras del contorno del medidor correspondiente al identificador del sistema mostrado en la lectura de valor. • Las unidades de la velocidad del motor o la velocidad de desplazamiento se mostrarán a la derecha de la lectura digital (millas/h o km/h). Todos los identificadores de sistema, de 0 a 9, se mostrarán uno tras otro en la pantalla. Poniendo a tierra el contacto de servicio se detiene la visualización en un identificador de sistema específico. Cuando no está en uso la condición correspondiente (medidor o velocidad) en una máquina particular, se mostrará el identificador del sistema correspondiente, pero el valor de medición será "0".

--F ¨

---

26

CMS

7 FALL AS PRESENT ES

3F ¨

SERV CODE

7

168

Fig. 3.2.37

Localización y solución de problemas de fallas detectadas Una falla detectada es una condición que el CMS señala como fuera de especificación. Cuando el control esté en la modalidad de SERVICIO, se registra la falla y la información de diagnóstico se guarda en memoria, la cual queda disponible para el técnico de servicio. Esta sección se refiere solamente a aquellas fallas que ocurren en el Sistema Monitor Computarizado. Cuando el control esté en la modalidad de SERVICIO, el código identificador del módulo (MID) debe ser "26" antes de poder usar la información detallada de esta sección. Con el control en la modalidad de SERVICIO, el indicador de CODIGO DE SERVICIO puede o no estar ACTIVADO. Si el indicador está ACTIVADO, la falla está presente; si el indicador está DESACTIVADO, la falla no está presente pero se registró previamente (falla intermitente). Durante la localización y solución de problemas, si se determina que el control está fallando y requiere un reemplazo, puede necesitarse un procedimiento de inicialización. Consulte el Manual de Servicio del CMS apropiado para los procedimientos detallados de inicialización del control. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

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L O C A L IZ A C IO N Y S O L U C IO N D E P R O B L E M A S FA L L A S N O D E T E C TA D A S

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

FA L L A S D E L IN D I C A D O R D E A L E R TA Y FA L L A S D E L IN D IC A D O R D E L U C E S

Fig. 3.2.38

Localización y solución de problemas de fallas no detectadas Como se vio antes, el control del CMS no detecta fallas de entrada de interruptor. Sin embargo, la modalidad de CONDICION (modalidad 2) ayuda en la localización y solución de problemas de las fallas de las entradas de interruptor. En la modalidad de CONDICION, cualquier cambio de condición de la entrada de interruptor (abierto o a tierra) hace que suene la alarma de acción. Dos tipos de fallas no detectadas se verán en esta sección: (1) fallas de los indicadores de alerta y (2) falla de los indicadores de luces. Las fallas de los indicadores de alerta reflejan la condición abierta o a tierra de la entrada. Un indicador que destella indica un circuito abierto, mientras que un indicador desactivado señala un circuito a tierra (lo mismo que en la modalidad normal). Las fallas de los indicadores de luces ocurren cuando las luces de alta, de giro a la derecha o de giro a la izquierda quedan ACTIVADAS. Este tipo de falla es causado, generalmente, por un circuito abierto. Una segunda falla de los indicadores de luces ocurre cuando nunca se activan. Esta falla es causada generalmente por una falla en el sistema eléctrico de la máquina.


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OPERACION DE ADVERTENCIAS C AT E G O R IA 1 C AT E G O R IA 2 C AT EG O R IA 3

Fig. 3.2.39

OPERACION DE ADVERTENCIAS El CMS realiza el seguimiento de los sistemas designados de la máquina y notifica al operador de los problemas inmediatos o intermitentes presentados. Las categorías de advertencia del CMS son las mismas del Sistema Monitor Electrónico (EMS). Las entradas y la operación interna de los controles difieren, pero las salidas de los sistemas son iguales. El operador recibe los siguientes tipos de advertencia: Advertencia de Categoría 1

Advertencia de Categoría 2

Advertencia de Categoría 3

- El indicador de alerta destella. No se requiere una acción inmediata por parte del operador. - El indicador de alerta y la lámpara de acción destellan. Se debe cambiar la operación de la máquina o se debe realizar mantenimiento. - El indicador de alerta y la lámpara de acción destellan, y suena la alarma de acción. El operador, por seguridad, debe hacer una parada inmediata del motor.

Como se vio antes, el CMS recibe entradas de los interruptores y de los sensores, analiza la información y alerta al operador de las fallas inmediatas o intermitentes. Los símbolos pictográficos de los indicadores identifican el sistema verificado.


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Unidad 3 Lección 2

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Ejemplos de la mayoría de los problemas comunes de los sistemas de la máquina y las advertencias relacionadas son:

Categoría 1

• Freno de estacionamiento conectado* (transmisión en neutral) • Sistema eléctrico* (voltaje o frecuencia alto o bajo del alternador, menor que 90 Hz) • Revisión del motor (da información de diagnóstico) • Presión de filtro de combustible (restricción de filtro de combustible) • Nivel de combustible (nivel bajo) • Flujo de aceite de la dirección secundaria (pérdida de flujo)

Categoría 2

• Temperatura de aceite de los frenos • Temperatura refrigerante • Temperatura de aceite hidráulico • Presión del filtro de aceite del tren de fuerza* • Temperatura de aceite del tren de fuerza • Temperatura de aceite del retardador

Categoría 3

• Presión de aire de los frenos • Presión de aceite de los frenos • Freno de estacionamiento conectado* (la máquina no está en neutral) • Presión de los frenos secundarios • Sistema eléctrico (problemas eléctricos serios) • Flujo de refrigerante • Presión de aceite del motor • Nivel de aceite hidráulico • Presión del filtro de aceite del tren de fuerza (restricción del filtro) • Flujo o presión de la dirección primaria


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Unidad 3 Lección 2

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* Identifica los problemas de la máquina que producen categorías de advertencia múltiple. Un ejemplo de esto es el indicador de frenos de estacionamiento conectados. Si la palanca de control de la transmisión de la máquina está en la posición NEUTRAL, y el freno de estacionamiento está CONECTADO, se presentará una indicación de advertencia de Categoría 1. Si la palanca de control de la transmisión no está en neutral (EN VELOCIDAD) y el freno de estacionamiento está CONECTADO, habrá una advertencia de Categoría 3. NOTA: La información suministrada arriba es general. Para información específica de la máquina, consulte el Manual de Operación y Mantenimiento de la máquina correspondiente.

S I ST E M A M O N IT O R C AT E R P IL L A R

M ODU LO DEL GRUP O D E M A NO M ETRO S

M OD UL O CE NT RA L D E M E NSAJES

M O DU LO D E TA C O M E T R O

12

MPH k m /h

L A M PA R A D E A C C IO N

¡ C k P a M i le s K M R P M L it e r S E R V CODE X 10

3F

. ..

AL AR M A D E AC C I O N E N L AC E D E DAT O S D E V ISU A L I Z A C IO N

E NLAC E DE D ATO S C AT

C ONT ROL D EL R E TA R D A D O R AU T O M AT IC O

CO M P ON EN TES D E E N T R A DA E N L AC E D E D AT O S C AT

C O N T RO L D E L A T R A N SM IS IO N C O M PO N E N T E S D E E N T R A DA

C OM PON EN TE S DE EN TR ADA

CO M P ON EN TES D E E N T R A DA

Fig. 3.2.40

Sistema Monitor Caterpillar Esta sección presenta el Sistema Monitor Caterpillar. Este es un sistema flexible, de monitoreo modular que incluye: un Módulo de Visualización Principal, diferentes interruptores y sensores, una lámpara y una alarma de acción. El sistema puede también incluir un Módulo de Medidor Cuádruple y/o un Módulo Velocímetro/Tacómetro, dependientes de la aplicación de la máquina. El Sistema Monitor Caterpillar es la próxima generación de sistemas monitores encontrados en las máquinas Caterpillar. El “corazón” del sistema es el Módulo de Visualización Principal que recibe la información de los interruptores, sensores y del Enlace de Datos CAT, y la procesa. El Módulo de Visualización Principal entonces activa las diferentes salidas. El sistema monitor se usa en gran variedad de productos Caterpillar. Todos los productos no disponen de todas las funciones posibles de la máquina. Consulte el diagrama eléctrico de la máquina correspondiente para determinar qué componentes están instalados en la máquina en particular. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 3.2.41

COMPONENTES PRINCIPALES El hardware del sistema monitor instalado de algunos Cargadores de Ruedas medianos de las Series "F" y "G" consta de un Módulo de Visualización Principal, un Módulo de Grupo de Medidores y un Módulo Optativo de Velocímetro/Tacómetro conectados a diferentes componentes de entrada y de salida. El hardware del sistema monitor instalado en otras máquinas puede no tener el Grupo de Medidores y/o el Módulo de Velocímetro/Tacómetro, pero las funciones del sistema principal son las mismas. Los componentes principales del Sistema Monitor Caterpillar se verán individualmente.

Fig. 3.2.42

Módulo de Visualización Principal El Módulo de Visualización Principal contiene las funciones de procesamiento del sistema y debe estar instalado para que el sistema monitor funcione. Como máximo pueden usarse cuatro módulos con el módulo principal: dos módulos de grupo de medidores y dos módulos de velocímetro/tacómetro. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-40


El Módulo Principal de Visualización (figura 3.2.41) está en el tablero y contiene una sección superior con hasta diez indicadores de alerta y una inferior con una lectura digital. La sección de los indicadores de alerta usa entradas de interruptores, sensores, emisores y el Enlace de Datos CAT para alertar al operador de condiciones anormales de la máquina. El área de visualización digital provee una lectura de 6 dígitos con la información del horómetro de la máquina, la velocidad del motor, el kilometraje y los datos de diagnóstico. También, parte del área de visualización se usa para proveer indicación de unidades, como oC, kPa, MILLAS, RPM, LITROS y km/h. Los indicadores se ACTIVAN o DESACTIVAN de acuerdo con la información mostrada en la lectura de seis dígitos. También hay un indicador de código de servicio (en el área de visualización) para señalar si hay una falla registrada en las modalidades de servicio y desplazamiento de datos de diagnóstico. El Módulo de Visualización Principal utiliza un par de enlaces de comunicación para permitir un paso de comunicación entre otros controles electrónicos y varios módulos de visualización. El Enlace de Datos CAT se usa para la comunicación con otros controles electrónicos. El Enlace de Datos CAT es bidireccional, lo cual permite la comunicación tanto de las entradas como de las salidas. El otro paso de comunicación es el Enlace de Datos de Visualización. Este enlace comunica información de ida y vuelta entre el Módulo de Visualización Principal y los Módulos de Medidor Cuádruple y del velocímetro/tacómetro. El Enlace de Datos CAT y el Enlace de Datos de Visualización se usan en muchos otros productos, como el Sistema Monitor Computarizado y el Sistema de Administración de Información Vital. La información de códigos de diagnóstico disponibles para la localización y solución de problemas del módulo de visualización incluyen:


CID 248

Enlace de Datos CAT

CID 263

Suministro del sensor +8 V CC

CID 819

Enlace de datos de visualización (instrumentación)

CID 821

Energía de alimentación a la pantalla

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Unidad 3 Lección 2

3-2-41


Fig. 3.2.43

Módulo del Grupo de Medidores La figura 3.2.43 muestra el Módulo del Grupo de Medidores. Este módulo muestra cuatro de las condiciones de cambio constante de la máquina que frecuentemente más desea ver el operador. Los sistemas mostrados son: • Temperatura del refrigerante del motor (arriba a la izquierda) • Temperatura de aceite de la transmisión (arriba a la derecha) • Temperatura de aceite hidráulico (abajo a la izquierda) • Nivel de combustible (abajo a la derecha) El tipo y la cantidad de medidores usados en el grupo pueden variar de acuerdo con la aplicación. Algunas máquinas pueden usar hasta dos Módulos del Grupo de Medidores. Para determinar qué funciones usa una máquina en particular, vea el Manual de Operación y Mantenimiento correspondiente.

Fig. 3.2.44

Módulo del Velocímetro/Tacómetro La figura 3.2.44 muestra el Módulo de Velocímetro/Tacómetro. La sección del tacómetro muestra la velocidad del motor (rpm). Directamente debajo de la sección del tacómetro, una lectura de tres dígitos muestra la información de la velocidad de desplazamiento (millas/h o km/h). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-42


En algunas aplicaciones la velocidad de desplazamiento puede no mostrarse debido a que ingeniería puede determinar que para la aplicación de la máquina no es necesario. En el lado derecho de la pantalla de la velocidad de desplazamiento, una lectura de dos dígitos muestra la información del cambio de velocidad y sentido de marcha actual. En algunas máquinas es optativo el Módulo del Velocímetro/Tacómetro.

C O M P O N E N T E S D E E N T R A DA IN T ER RU PTO R ES EM ISO RE S SEN SO R E S Fig. 3.2.45

COMPONENTES DE ENTRADA El Sistema Monitor Caterpillar es similar al EMS y al CMS. El módulo de visualización principal toma decisiones con base en las entradas de los diferentes interruptores, emisores y sensores instalados en el sistema, así como de los datos del Enlace de Datos CAT. Las entradas le indican al Módulo de Visualización Principal cómo operar y la condición de los sistemas de la máquina. Existen tres tipos de entradas directas: de interruptor, de emisor y de sensor. Algunas de estas entradas son multipropósito, por ejemplo: - Los contactos 7, 17, 27 y 37 del Módulo de Visualización Principal pueden ser entradas de interruptor o de sensor PWM. - Los contactos 9 y 18 del Módulo de Visualización Principal pueden ser entradas de interruptor o de emisor de 0 a 240 ohmios. - Los contactos 8, 10, 28 y 38 del Módulo de Visualización Principal pueden ser de entradas de interruptor, de sensor PWM o de emisor de 70 a 800 ohmios.


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Unidad 3 Lección 2

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TIPO S DE IN TER RUPTO RES N O A S IG N A D O D E P R O G R A M AC IO N D E S E RV IC IO Fig. 3.2.46

Interruptores El Sistema Monitor Caterpillar usa tres categorías de entrada de interruptor al Módulo de Visualización Principal. Estas se identifican como: Entradas no asignadas, de programación y de servicio. Entrada de interruptor no asignadas: Se usan para operar los diez indicadores de alerta del módulo de visualización principal. Estas entradas pueden programarse para trabajar independientemente o en combinación con otros tipos de entradas (emisor/sensor) para proveer información de advertencia al operador. Durante la condición normal de operación, los contactos del interruptor están a tierra y los indicadores de alerta están DESACTIVADOS. Si un contacto del interruptor se abre debido a una condición de la máquina o a un mal funcionamiento del interruptor, el indicador de alerta correspondiente a ese interruptor particular DESTELLARA para indicar una condición anormal y proveer al operador la categoría de advertencia apropiada. Los interruptores de entrada no asignadas se usan principalmente para proveer información de las presiones, las temperaturas y los niveles de fluido. Entradas de interruptor de programación: Las entradas del interruptor de programación le indican al módulo de visualización principal cómo operar. Estas entradas corresponden a la condición de abierto o a tierra del conector de código de mazo de cables de la máquina. Se usa un patrón de código de mazo de cables específico para identificar el modelo de la máquina en la cual está instalado el Sistema Monitor Caterpillar. El módulo de visualización principal usa la información del modelo de la máquina específica (como tamaño del motor, velocidad en vacío, tamaño de llanta, etc.) para tomar las decisiones correctas. Entradas de interruptor de servicio: Las dos entradas de los interruptores de servicio controlan la configuración de la máquina, la modalidad de operación y ciertas funciones de diagnóstico del Módulo de Visualización Principal. La condición y la sincronización (abierto/a tierra) de las entradas de los interruptores de servicio controlan las funciones mencionadas arriba. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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T IP O S D E E M ISO R E S D e 0 a 24 0 ohm ios D e 70 a 800 oh m ios Fig. 3.2.47

Emisores El Sistema Monitor Caterpillar usa dos tipos de emisores para suministrar entradas al Módulo de Visualización Principal. Se identifican como: Emisores de 0 a 240 ohmios y emisores de 70 a 800 ohmios. Emisores de 0 a 240 ohmios: miden un valor de resistencia del sistema específico, que corresponde a una condición del sistema específico. Un sistema típico en el que se usa este tipo de emisor es el nivel de combustible. La resistencia de salida se mide en el módulo de visualización principal y el valor corresponde a la profundidad de combustible del tanque. El módulo de visualización principal calcula la resistencia y muestra la salida en uno de los medidores del módulo de grupo de medidores. El emisor de 0 a 240 ohmios puede programarse para operar en un medidor, en un indicador de alerta, o en un medidor y un indicador de alerta. El emisor de 0 a 240 ohmios puede usarse sólo en los contactos 9 y 18 del Módulo de Visualización Principal. Emisores de 70 a 800 Ohm: miden un valor de resistencia del sistema específico que corresponde a una condición del sistema específico. Un sistema típico que usa este tipo de emisor es una temperatura o un sistema similar con los mismos parámetros de operación. La resistencia de salida se mide en el módulo de visualización principal y el valor corresponde a la temperatura del fluido medido (aceite, refrigerante o hidráulico). El módulo de visualización principal calcula la resistencia y muestra la salida de uno de los medidores del Módulo de Grupo de Medidores. El emisor de 70 a 800 ohmios puede programarse para operar en un medidor, en un indicador de alerta, o en un medidor y un indicador de alerta. El emisor de 70 a 800 ohmios puede usarse sólo en los contactos 8, 10, 28 y 38 del Módulo de Visualización Principal.


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TIPOS DE SENSOR ES M O D U L AC IO N D E D U R AC IO N D E IM P U L S O (P W M ) (D IG ITA L ) D E F R E C U E N C IA

Fig. 3.2.48

Sensores El Sistema Monitor Caterpillar usa dos tipos de sensores para proveer entradas al Módulo de Visualización Principal. Se identifican como: Sensores de Modulación de Duración de Impulso (PWM) y Sensores de Frecuencia. Sensores PWM: Se usan en el sistema monitor para medir las condiciones cambiantes de la máquina. El módulo de visualización principal recibe y procesa una señal de "ciclo de trabajo" del sensor y envía la información a uno de los medidores del Módulo del Grupo de Medidores para mostrarla al operador. Los sensores PWM pueden usarse sólo en los contactos 7, 17, 27 y 37 del Módulo de Visualización Principal. Sensores de frecuencia: En el sistema monitor se usan para medir la velocidad. El Módulo de Visualización Principal recibe y procesa una señal de frecuencia CA (Hz) del sensor y envía la información al Módulo del Velocímetro/Tacómetro. En los Cargadores de Ruedas medianos se usan para medir la velocidad del motor y la velocidad de salida de la transmisión. Los sensores de frecuencia sólo pueden usarse en los contactos 26, 30 y 36 del Módulo de Visualización Principal. El contacto 30 es permanente para la entrada de frecuencia (Hz) del “terminal R" del alternador. La frecuencia del alternador se usa para determinar la condición del sistema de carga eléctrica de la máquina. La frecuencia del alternador también se usa junto con otras entradas para determinar si está funcionando el motor.


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C O M P O N E N T E S D E S A L IDA MODULO DE VISUALIZACION PRINCIPAL ENLACE DE DATOS DE VISUALIZACION IN D IC A D O R E S D E A L E RTA L A M PA R A /A L A RM A D E AC C IO N Fig. 3.2.49

COMPONENTES DE SALIDA Las salidas asociadas con el sistema monitor se usan para notificar al operador las condiciones normales y anormales de la máquina. Los componentes de salida incluyen el Módulo de Visualización Principal, el Enlace de Datos de Visualización, los indicadores de alerta, la lámpara y la alarma de acción. Las categorías de advertencia asociadas con las salidas del sistema monitor serán estudiadas en la sección de operación (componentes) del sistema.

Fig. 3.2.50

Módulo de Visualización Principal El Módulo de Visualización Principal, figura 3.2.50, tiene la capacidad de mostrar 10 indicadores de alerta para notificar al operador de una condición anormal. Los indicadores de alerta pueden usar datos recibidos de las entradas de interruptor no asignadas (vistos anteriormente), de los sensores, de los emisores o del Enlace de Datos CAT, para determinar si hay una condición anormal de la máquina. El indicador de alerta DESTELLANDO identifica el sistema responsable. El área de visualización del módulo de visualización principal provee información tanto digital como de texto. La información disponible en el módulo de visualización depende de las modalidades de operación programadas en la máquina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Los tipos de información que se pueden mostrar son: - Lectura de seis dígitos (con puntos decimales entre ciertos números) - Seis símbolos de texto (grados centígrados, kPa, millas, kilómetros, rpm, litros) - Visualización del indicador de CODIGO DE SERVICIO - Símbolo de ampliación de datos 10 (x10) rpm - Símbolos del horómetro

Fig. 3.2.51

Lámpara de acción El Sistema Monitor Caterpillar tiene una lámpara de acción similar a la del EMS y a la del CMS. La función de la lámpara es la misma. La lámpara se usa en las condiciones de advertencia de Categorías 2 y 3. Esta figura muestra la lámpara de acción (flecha) ubicada en el tablero del 988G. En otras máquinas la lámpara puede ser del mismo tipo que las encontradas en el EMS. Alarma de acción La alarma de acción del Sistema Monitor Caterpillar funciona del mismo modo que en el EMS y en el CMS. Generalmente ubicada detrás del tablero se activa únicamente en una condición de advertencia de Categoría 3.


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Suministros de energía El Módulo de Visualización Principal provee suministro de energía a los sensores PWM conectados al módulo (+ 8 voltios CC) y a los Módulos del Grupo de Medidores y del Velocímetro/Tacómetro (+9 voltios CC). El Módulo de Visualización Principal provee un código de diagnóstico CID 263 si la pantalla lee el voltaje de suministro de energía del sensor más alto de lo normal o corto a batería (FMI 03), o debajo de lo normal o corto a tierra (FMI 04). El módulo de visualización principal provee un código de diagnóstico CID 821 si la pantalla lee el voltaje de suministro de energía más alto de lo normal o corto a batería (FMI 03) o debajo de lo normal o corto a tierra (FMI 04).

2 1

Fig. 3.2.52

Módulos del Grupo de Medidores y Velocímetro/Tacómetro Los Módulos del Grupo de Medidores (1) y Velocímetro/Tacómetro (2) reciben salidas comunes del Módulo de Visualización Principal. Los módulos están conectados al Módulo de Visualización Principal mediante el Enlace de Datos de Visualización. Cada módulo está conectado al Enlace de Datos de Visualización por un conector DT Caterpillar de 6 contactos. Los siguientes son los números de contactos comunes en todos los módulos conectados al Enlace de Datos de Visualización: Contacto 1: +Entrada 9 VCC Contacto 2: Tierra Contacto 3: Reloj Contacto 4: Datos del módulo principal Contacto 5: Carga del módulo/pantalla del módulo principal Contacto 6: Código de mazo de cables (si aplica) Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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El sistema tiene capacidad de dos módulos del mismo tipo (como el Grupo de Medidores). Si se instala más de un módulo (del mismo tipo), el contacto 6 de uno de los módulos debe estar a tierra para que el sistema pueda identificarlos.

Fig. 3.2.53

El interruptor de selección de modalidad del operador (flecha) está montado en un tablero en alguna parte de la cabina. El interruptor generalmente se identifica por su símbolo ISO que corresponde a un “visto bueno”. El operador usa el interruptor para seleccionar ciertas modalidades de operación que se muestran en el Módulo de Visualización Principal. Las modalidades disponibles dependen de la máquina específica. Consulte el Manual de Operación y Mantenimiento apropiado para determinar qué modalidades del operador están disponibles para la máquina en particular. El Sistema Monitor Caterpillar tiene capacidad de doce modalidades operativas. El operador puede disponer de seis de las modalidades.

Fig. 3.2.54 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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MODALIDADES DE OPERACION El Sistema Monitor Caterpillar puede proveer doce modalidades de operación. Cada modalidad específica provee información sin importar la condición de la máquina ni las operaciones de configuración de la máquina del sistema monitor. No todas las modalidades (12) están disponibles en todos los cargadores de ruedas. El modelo de la máquina determina qué modalidades están disponibles. Para determinar qué modalidades están disponibles, use la Tabla de Modalidades del Sistema Monitor del diagrama del sistema eléctrico para la máquina específica que está en servicio. La modalidad de operación se cambia mediante las entradas de servicio y borrado del Módulo de Visualización Principal o usando la herramienta de servicio de control 4C8195. En algunos modelos de máquinas, el operador puede entrar a ciertas modalidades accionando el interruptor “selección de modalidad” que se encuentra en la cabina. Consulte el Manual de Operación y Mantenimiento de la máquina en servicio para la información de las modalidades específicas del operador. La siguiente tabla muestra las diferentes modalidades y cuáles están disponibles para el operador. M o d a lid a d d e o p era ció n

D isp o n ible co m o N ú m ero d e m o d a lid a d m o d a lid a d d el o p era d o r

N o rm a l M ed id o r d e serv icio O d ó m et ro Ta c ó m etro D esp la za m ien to d e d a to s d e d ia g nó s tic o C ó d ig o d e m a zo L ect u ra n u m érica S erv icio C o n fin d en cia l U n id a d es C o n fig u ra ció n C a lib ra ció n

0 * * *

Sí Sí Sí Sí

* 1 * * * * * *

Sí No No No No No No No

* C o n su lte lo s d ia g ra m a s eléct rico s d e la m á qu in a p a ra ve r lo s n ú m ero s d e m o d a lid a d d e la m á q u in a esp ecíf ica .

Fig. 3.2.55

La modalidad normal "-0-" y la modalidad de código de mazo de cables "-1-" siempre están disponibles. Las otras modalidades pueden o no estar disponibles. Las otras modalidades siempre se visualizarán en el orden indicado en la tabla de arriba, pero el número de modalidad puede variar entre los diferentes modelos (excepto para las modalidades normal y de mazo de cables). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Las modalidades más comunes a las cuales puede entrar el operador accionando el interruptor son: • Modalidad de medidor de servicio • Modalidad del odómetro • Modalidad del tacómetro • Modalidad de desplazamiento de datos de diagnóstico A continuación haremos una descripción breve de cada modalidad de servicio.

M O DA L IDA D -0NORMAL Fig. 3.2.56

Cuando se conecta a la fuente de alimentación, el Sistema Monitor Caterpillar realiza un autodiagnóstico y entonces entra a la modalidad normal. Todos los indicadores de alerta y los medidores funcionan como un sistema monitor de trabajo normal. Para mostrar las otras modalidades, es necesario conectar a tierra los terminales de servicio y de borrado del conector de código de servicio usando los conectores a tierra o la herramienta de servicio de control 4C8195. Los procedimientos para seleccionar, visualizar datos y borrar la información mostrada son los mismos vistos anteriormente en el Sistema Monitor Computarizado (CMS).

M edidor de Servicio O dóm etero Tacóm etro

Fig. 3.2.57

La modalidad de medidor de servicio generalmente se usa como modalidad por "defecto". Sin embargo, cuando el Módulo de Visualización Principal está en la modalidad normal (-0-), la pantalla por defecto mostrará el horómetro de servicio y el símbolo del medidor de servicio. El operador puede cambiar la configuración por defecto a la modalidad que él desee (odómetro, tacómetro, etc.). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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El horómetro muestra el número total de horas de operación del motor. El Módulo de Visualización Principal verifica el “terminal R" en el alternador y la presión de aceite en el motor para determinar si el motor está funcionando y muestra el total de horas en la lectura de seis dígitos. La modalidad de odómetro muestra la distancia total que la máquina ha viajado. La lectura puede mostrar la distancia en millas o en kilómetros. Pueden usarse diferentes tipos de entradas para verificar esta distancia, como un sensor de frecuencia y el software de la máquina o desde otro control electrónico comunicado con el Enlace de Datos CAT. La unidad de medida puede ajustarse usando la modalidad de unidades que se verá posteriormente. Cuando el Módulo de Visualización Principal está en la modalidad de tacómetro, las rpm del motor se muestran en la lectura de seis dígitos. El Módulo de Visualización Principal usa un sensor de velocidad para obtener la información de entrada. En los Cargadores de Ruedas 938F/970F, la entrada del sensor de velocidad va a través del cambio de velocidad automático. La señal de velocidad se transmite sobre el Enlace de Datos CAT al sistema monitor.

D esplazam iento de D atos de D iagnóstico

Fig. 3.2.58

El operador y el técnico de servicio usan la modalidad de desplazamiento continua de datos de diagnóstico para ver los códigos de servicio guardados en el Módulo de Visualización Principal. Esta modalidad se selecciona presionando el interruptor de selección de modalidad del operador. Cuando se selecciona la modalidad de desplazamiento continua de datos de diagnóstico, los códigos de servicio guardados pasan momentáneamente uno tras otro en el área de visualización. En cada código, el MID se muestra por aproximadamente 1 segundo. Entonces, el correspondiente CID y FMI se muestran por aproximadamente 2 segundos. Cuando se muestra el último código, aparece la palabra "TERMINACION" (END) y entonces los códigos comienzan a pasar nuevamente. Si no hay códigos de servicio guardados, la pantalla mostrará todo el tiempo tres líneas "- - -”


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Durante la modalidad de desplazamiento de datos de diagnóstico, el indicador del código de servicio funciona como un indicador de falla presente. Si no se muestra el código de servicio, la falla no estará presente actualmente, pero ocurrió previamente.

M O D A L ID A D - 1 C O D IG O D E M A Z O D E C A B LE S

Fig. 3.2.59

Cuando el Módulo de Visualización Principal está en la modalidad de código de mazo de cables, se muestra en la lectura el código de la máquina (modelo). El código de la máquina debe corresponder al código de ventas del modelo de la máquina en el cual está instalado el sistema monitor . El código de la máquina es siempre un número de dos dígitos. El código de mazo de cables depende de los contactos a tierra y abiertos del conector del código de mazo de cables.

L ectura N um érica G A -1

G A -3

G A-2

G A-4

Fig. 3.2.60

El técnico de servicio usa la modalidad de lectura numérica para ayudarse en la localización y solución de problemas de las entradas de sensor. Los sensores suministran información usada por el módulo principal para determinar la posición de los medidores en el Módulo del Grupo de Medidores. Usando la modalidad de lectura numérica se provee información más exacta que la mostrada en los medidores. Los medidores se identifican como GA1, GA2, GA3 y GA4 y corresponden cada uno al parámetro medido mostrado en la figura 3.2.60. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Si se instala un segundo Módulo de Grupo de Medidores, las posiciones de los medidores siguen igual, pero este nuevo grupo de medidores se identificará como GA5, GA6, GA7 y GA8. Cuando el Módulo de Visualización Principal está en la modalidad de lectura numérica (usando la herramienta de servicio de control 4C8195), se muestra la siguiente información : • La lectura de 6 dígitos muestra el identificador del sistema GA1 momentáneamente, y luego muestra el valor GA1 (unidades de medida). • Al presionar y mantener presionado el interruptor de desplazamiento de datos de diagnóstico en la herramienta de servicio (conexión a tierra), se pueden ver en forma continua los identificadores instalados del sistema (GA2, GA3, GA4 y GA1). • Al soltar el interruptor de desplazamiento de datos de diagnóstico (desconexión a tierra), queda el identificador de sistema que se esté mostrando en ese instante, y se muestra en la lectura de datos el valor actual del parámetro medido y su unidad. El identificador de sistema y el valor están ahora en la posición FIJA. El valor de la información mostrada se actualiza continuamente. Las unidades de medida disponibles para las diferentes condiciones de la máquina son: Temperatura medida en grados centígrados (oC). Presión medida en kPa. Nivel medido en porcentaje de llenado (%). Voltaje medido en décimas de voltios (0,1 voltios). Por ejemplo “245” se lee como 24,5 voltios.


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M odalidad de Servicio S ERV C O DE

30 S E RV C ODE

110F08 Fig. 3.2.61

Las funciones de la modalidad de servicio son similares a la de la modalidad de desplazamiento de datos de diagnóstico. Ambas modalidades muestran información de los códigos MID, CID y FMI, pero en la modalidad de servicio, los códigos pueden colocarse en la posición FIJA para facilitar el procedimiento de localización y solución de problemas y la reparación de fallas del sistema. El módulo de visualización principal detecta y diagnostica fallas en los siguientes circuitos. • Módulos de salida de visualización • Salida de la lámpara de acción y alarma de acción • Entradas de sensores/emisores

M odalidad C onfidencial

Fig. 3.2.62

La modalidad confidencial es una herramienta útil de mantenimiento. El Módulo de Visualización Principal verifica y registra los valores extremos de cada condición de la máquina. Los valores son actualizados siempre que ocurra un valor más alto. Las últimas versiones del Sistema Monitor Caterpillar usan una lectura digital de modalidad confidencial. El visualizador muestra "- - - -". El técnico de servicio puede usar el interruptor de desplazamiento de datos de diagnóstico en la herramienta de servicio 4C8195 para obtener el valor digital de la modalidad confidencial y mostrarlo en el área de visualización principal. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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En esta modalidad, el Módulo del Grupo de Medidores muestra la lectura más baja o más alta (para condiciones anormales bajas o altas) que haya registrado el medidor. En medidores que registran ambos extremos, el medidor alterna entre la lectura más alta y la más baja. El Módulo de Velocímetro/Tacómetro (si está instalado) muestra las rpm más altas del motor y la velocidad de desplazamiento más alta. Los indicadores de alerta destellarán en los sistemas de la máquina que registran condiciones anormales.

M odalidad de U nidades M IL L A S o K IL OM E T RO S (millas/h o km /h)

Fig. 3.2.63

La modalidad de unidades permite que la información intercambie entre unidades de EE.UU. y las unidades métricas. La única información para la que aplica la modalidad de unidades es: • Millas y kilómetros (km) • Millas por hora y kilómetros por hora (millas/h y km/h) Las unidades se intercambian poniendo a tierra el contacto borrar (CLEAR) mientras está abierto el contacto de entrada de servicio.

M odalidad de C onfiguración

Fig. 3.2.64

Modalidad de configuración La modalidad de configuración le indica al Módulo de Visualización Principal cuántos y qué tipo de módulos están conectados al sistema. El sistema se configura inicialmente en fábrica. Si se instala un Módulo de Visualización adicional, la modalidad de configuración se usa para indicarle al Módulo de Visualización Principal que se instaló un nuevo accesorio. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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En la modalidad de configuración se usan los siguientes códigos: • Si la máquina no está equipada con un Módulo de Grupo de Medidores, el primer indicador de módulo mostrado será "G1", lo que señala que puede instalarse un módulo indicador. • Si un Módulo de Medidores es estándar y puede adicionarse otro, el indicador de módulo mostrará "G2". El mismo tipo de información se mostrará en un Módulo de Velocímetro/Tacómetro, excepto que el código designador será "t1" y "t2". La "G" representa un medidor y la "t" representa un velocímetro/tacómetro. Después de mostrar la información del medidor o del velocímetro/tacómetro, la pantalla indicará SI (YES) o NO (NO) para señalar que el módulo está conectado o desconectado. El conectar a tierra el contacto BORRAR hace que la pantalla cambie a SI (YES) o NO (NO), dependiendo de cómo estaba. Al abrir el contacto borrar se detiene en la pantalla el dato mostrado en ese instante. Si la selección es SI (YES), el Módulo de Visualización Principal intentará comunicarse con el módulo seleccionado. Si el Módulo de Visualización Principal falla en establecer la comunicación, se registrará un código de servicio.

M odalidad d e C alib ración C o n su lte el M a n ua l d e S erv icio y lo s D ia g ra m a s E léc tric o s d e la M á q u ina

Fig. 3.2.65

La modalidad de calibración se usa en algunos sistemas de los cargadores de ruedas que requieren procedimientos de calibración especial. Un ejemplo de un sistema que requiere calibración especial es la ayuda de tracción del cargador de ruedas. Consulte el Manual de Servicio para los controles que requieren calibración especial.


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OPERACIONES DE ADVERTENCIA

95 0F

CAT

Fig. 3.2.66

OPERACIONES DE ADVERTENCIA El Sistema Monitor Caterpillar revisa los sistemas designados de la máquina y notifica al operador de problemas inmediatos o intermitentes. La operación del indicador de alerta (Categoría 1), de la lámpara de acción (Categoría 2) y de la alarma de acción (Categoría 3) son iguales que en el Sistema Monitor Electrónico (EMS) y en el Sistema Monitor Computarizado (CMS). NOTA DEL INSTRUCTOR: En este punto, realice las prácticas de taller 3.2.1, 3.2.2, 3.2.2 y 3.2.4. El instructor puede usar a discreción las prácticas como lo desee. Las prácticas 3.2.3 y 3.2.4 pueden realizarse en el módulo de capacitación mientras otro grupo está realizando las prácticas en la máquina.


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SISTEMA DE ADMINISTRACION/VISUALIZACION DE INFORMACION VITAL (VIDS/VIMS) MODULO DEL VELOCIMETRO/ MODULO DEL GRUPO DE MEDIDORES TACOMETRO

LAMPARA DE SERVICIO

MODULO CENTRAL DE MENSAJES

MODULO DE TECLADO OK ID 0 ABC

1 GHI

4

INTERRUPTOR VIMS DE LLAVE DE RS-232 SERVICIO PUERTO

PRS

12 SOFTWARE Y HERRAMIENTAS DE SERVICIO DEL VIMS

VIMS MAIN MOD ULE

MP H km/h

DEF

5

3 6

8

9

P1

P2

P3

TECNICO ELECTRONICO/ECAP ENLACE DE DATOS DE VISUALIZACION

MODULO INTERFAZ VIDS/VIMS

MODULO INTERFAZ VIDS/VIMS

3F

2 JKL MNO

TU V WXY

7

TECLADO DE ENLACE DE DATOS

ENLACE DE DATOS CAT CONTROL DEL MOTOR

ALARMA DE ACCION LAMPARA DE ACCION ENLACE DE DATOS CAT SENSORES

SENSORES SENSORES

CONTROL DEL IMPLEMENTO

CONTROL DE LA TRANSMISION

Fig. 3.2.67

Sistema de administración/visualización de información vital En esta sección veremos los Sistemas de Administración/ Visualización de Información Vital (VIDS/VIMS). Estos sistemas operan en diferentes modelos de máquinas, y todos los componentes vistos en esta lección pueden no estar presentes en cada máquina. Si se actualiza con un software de código de fuente, el módulo reconoce (a través del software de configuración) la máquina en la cual está instalado y los componentes que están presentes. El Sistema de Visualización de Información Vital (VIDS) es una versión derivada del Sistema de Administración de Información Vital (VIMS) con menores capacidades. Esta sección cubre la operación del sistema básico, los componentes principales y relacionados, las aplicaciones en máquina y fuera de máquina, y los requerimientos de hardware/software del sistema. La sección presenta un contenido básico con el objetivo de proveer un conocimiento general de los sistemas VIDS/VIMS. Además de recibir información de otros controles electrónicos de la máquina (como el control del motor, el control de la transmisión, etc.), los diferentes módulos electrónicos se comunican unos con otros.


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VIDS/VIMS Fig. 3.2.68

El VIDS y el VIMS son sistemas monitores electrónicos de máquinas Caterpillar grandes. El VIMS, compuesto de electrónica modular en la máquina puede obtener los datos, realizar los análisis, guardar la información y visualizar los datos. El VIDS es similar al VIMS pero no tiene la capacidad de almacenar datos, excepto la información de los códigos de servicio. El VIDS y el VIMS son similares en la composición de los sistemas, aunque las diferencias y similitudes se verán más adelante a medida que se estudien sus características. Usando el hardware y el software tanto en máquina como fuera de ella, el VIMS muestra la información de la máquina al operador y suministra información de los sistemas de la máquina al distribuidor y al grupo técnico de clientes. Esta información será útil para disminuir el tiempo muerto de la máquina y los costos de operación. Además de recibir información de otros controles electrónicos de la máquina (como el control del motor, el control de la transmisión, etc.), los diferentes módulos electrónicos que componen el VIDS y el VIMS se comunican unos con otros. Para realizar con éxito el servicio de las máquinas equipadas con VIMS, el técnico de servicio necesita ser experto en obtener la información usando el teclado de la máquina y del centro de mensajes, y además debe poder usar la herramienta de servicio (PC) para realizar otras tareas requeridas. La interfaz primaria del VIDS al operador y al técnico de servicio se realiza a través del uso del teclado y del centro de mensajes. Sólo existen arreglos para conectar el computador cuando se actualizan las fuentes y se configura el software.


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SUCESOS D e M áq uin a o D e S iste m a

Fig. 3.2.69

El VIDS y el VIMS están diseñados para alertar al operador de una condición anormal inmediata o intermitente en uno o más sistemas de la máquina específica. Estas condiciones anormales son llamadas "sucesos". El VIDS y el VIMS reconocen y guardan dos tipos de sucesos. Un suceso se llama “suceso de máquina", y alerta al operador de una condición anormal de la máquina (como temperatura demasiado alta del aceite hidráulico). El otro suceso se llama “suceso de sistema", y alerta al operador de una condición de falla causada por un mal funcionamiento (falla) en uno de los dispositivos electrónicos (como un sensor de temperatura hidráulica que está siendo usado para revisar un sistema de la máquina). Una explicación más detallada de los "sucesos" se verá más adelante en la sección correspondiente. Además de alertar al operador de la condición anormal, las máquinas equipadas con el VIMS tienen una lámpara de servicio instalada externamente para alertar al personal de servicio o de mantenimiento que hay un suceso, y la información de diagnóstico, sin importar el "suceso", estará disponible en el VIMS. Ahora veremos con detalle los módulos principales que componen el VIDS y el VIMS.


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Fig. 3.2.70

Componentes principales Módulo del Grupo de Medidores El Módulo de Grupo de Medidores consta de cuatro medidores que proveen información de los parámetros medidos de la máquina (como temperatura, presión y nivel de combustible). Consulte la guía de operación y mantenimiento apropiada para los parámetros específicos de la máquina. El VIDS y el VIMS usan dispositivos de entrada electrónicos (sensores) para medir los parámetros, calcular una señal de salida y enviar la señal al grupo medidor donde se muestra el parámetro. El grupo medidor está configurado para una máquina específica (pala, camión de obras o cargador de ruedas) y el parámetro actual de la máquina está indicado por un símbolo gráfico en el medidor.

15 10

20

5

25 X100

0

MPH km/h

30

Fig. 3.2.71

Módulo del Velocímetro/Tacómetro El velocímetro/tacómetro (no usado en todas las máquinas) muestra la velocidad de desplazamiento en km/h (millas/h), y el cambio de velocidad y sentido de marcha actual de la transmisión. En algunas máquinas no se muestran la velocidad de desplazamiento ni el cambio de velocidad y sentido de marcha actual. Los dispositivos electrónicos de entrada usados para esta información se verán más adelante. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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IN DIC A DO R D E L R E GIS T R AD O R D E D AT O S

IND ICA D O R D E A L E R TA

M E D IDO R U N IV E R SA L

E N G IN E T E M P 6 0 D eg F

[1 3 5]

AR E A D E A DV E RT E NC IA D E M E D I C IO N

A RE A DE M E N SA J E S

Fig. 3.2.72

Módulo Central de Mensajes El Módulo Central de Mensajes consta de un indicador del registrador de datos, un indicador de alerta, un medidor universal, un área de advertencia del medidor y un área de mensajes. El indicador del registrador de datos (una serie de cuatro puntos) en la esquina superior derecha, deja ver en forma continua los datos cuando se activa el registrador de datos. Los puntos no se visualizan cuando el registrador de datos está detenido o iniciado con una herramienta de servicio fuera de la máquina (PC). El registrador de datos está únicamente disponible en el VIMS. El indicador de alerta notifica al operador de una condición anormal de la máquina. La condición puede ser causada por el VIDS o por el VIMS al detectar un suceso de "máquina" o de "sistema". El indicador de alerta recibe una señal del módulo principal y hace que el indicador destelle. El indicador de alerta se verá en detalle en la sección Operación de Advertencias de esta lección. El área de mensajes muestra el valor para el parámetro mostrado en el medidor universal. En los parámetros tipo sensor (entradas que no sean de interruptor), el medidor muestra el valor actual de los parámetros medidos. El medidor puede también usarse para observar los parámetros de la máquina, entrando el número de parámetro en el teclado y presionando la tecla “MEDIDOR” (GAUGE). El medidor universal permite al operador o al técnico de servicio seleccionar su parámetro "favorito" o verificar un parámetro que presenta algún problema y no ha excedido su límite. El área de mensajes muestra la información sin importar la condición de la máquina. La pantalla de información muestra con prioridad la información que incluye: (1) sucesos de la máquina o sucesos del sistema, (2) datos solicitados por el operador o el técnico de servicio y (3) información por defecto.


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El área de mensajes provee dos líneas de texto (veinte caracteres por línea) para dar información al operador o al técnico de servicio. Cuando ocurre un suceso de máquina o de sistema, la información relacionada con el parámetro fuera de especificación se muestra en la primera línea que indica la condición anormal. Un ejemplo de la información que presenta el área de mensajes si ocurre un suceso de máquina anormal es:

BAJO NIVEL DE ACEITE DEL MOTOR APAGADO DE SEGURIDAD La información de la segunda línea muestra la respuesta que se desearía del operador a la condición presentada. Si ocurre un suceso de sistema, el área de mensajes mostrará el parámetro seguido de la palabra ERROR. La segunda línea dará las instrucciones al operador sin importar la condición del error. Un ejemplo de la información que puede aparecer si hay un suceso activo del sistema es:

PRESION DE ACEITE LLAMAR AL TALLER

ERROR

Si más de un suceso está presente al tiempo, la información del suceso se mostrará de acuerdo con la prioridad. El proceso de prioridad se verá en la sección de operación de advertencias de este módulo. El área de mensajes puede también mostrar datos solicitados, como listas de sucesos o sucesos activos del sistema, en forma de identificación de módulo (MID), identificación de componente (CID) e identificador de modalidad de falla (FMI). Si los datos no han sido solicitados por el operador y no hay mensajes de sucesos activos, la información por defecto se presentará en el área de mensajes. La información por defecto incluye la fecha, la hora y el horómetro de la máquina. La información de fecha y hora está disponible únicamente en máquinas equipadas con VIMS. Un ejemplo de la información por defecto mostrada en el área de mensajes es:

0745 7/10/00

267

Si existe un problema en el código fuente o en el software de configuración, la fecha y el horómetro no se mostrarán después del arranque. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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OK

0

ABC 1

2

ID

DEF 3

GHI 4

JKL 5

MNO

PRS 7

TUV 8

WXY 9

F1

F2

F3

6

Fig. 3.2.73

Teclado El teclado permite al operador o al técnico de servicio comunicarse con el VIDS o el VIMS entrando información numérica. La sección numérica del teclado (teclas 0 - 9) se usa para iniciar procedimientos de servicio, entrar códigos de identificación del operador, reconocimiento de sucesos y obtener respuestas que el VIMS requiera (como la información de registro de datos). Un indicador (en la esquina del teclado) destella cada vez que se presiona una tecla, para indicar al operador o al técnico de servicio que la tecla fue aceptada. La orientación del teclado difiere dependiendo del modelo de la máquina usada en el sistema, pero la función de los teclados es básicamente la misma. En algunos sistemas, por ejemplo, en el VIDS usado en el Tractor Topador D11R, el teclado se usa para realizar algunas de las funciones automatizadas del implemento y es especializado para la aplicación. Hay ocho teclas adicionales disponibles para entrar información. Estas son: OK

Usada para aceptar las entradas del teclado y reconocimiento de sucesos. ID

Usada por el operador para entrar su identificación o el número de entrada en la memoria del VIDS o el VIMS.


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Usada para mostrar el valor de cualquier parámetro medido. Cuando se presiona la tecla MEDIDOR (GAUGE), la primer línea del área de mensajes muestra el nombre y el número del parámetro, y la segunda línea muestra el valor del parámetro y la unidad de medida. Sólo se muestra un parámetro al tiempo cuando se usa la tecla MEDIDOR (GAUGE). Para que se puedan ver los parámetros que faltan, se requiere usar las teclas flecha hacia adelante y flecha hacia atrás. Puede mostrarse un parámetro específico sin usar las teclas de flecha hacia adelante/hacia atrás entrando el número del parámetro y presionando la tecla MEDIDOR (GAUGE)". La información solicitada permanecerá hasta que se presione la tecla ACEPTAR (OK), lo cual retorna el Módulo Central de Mensajes a la modalidad por defecto. Si ocurre un suceso mientras se está mostrando un parámetro, la información del suceso reemplazará la información del parámetro.

Permite que el operador o el técnico de servicio se desplacen a través de los datos hacia adelante o hacia atrás de la información mostrada en el área de mensajes.

F1 Permite que el operador o el técnico de servicio soliciten información adicional sin importar que el suceso sea de la máquina o del sistema. Si se presenta un suceso de máquina, al presionar la tecla F1 se reemplazará la información mostrada en la segunda línea del área de mensajes con el valor y las unidades del suceso. Si se presenta un suceso de sistema, al presionar la tecla F1 se reemplazará la información mostrada en la segunda línea con información de los códigos MID, CID y FMI (ejemplo: MID 049, CID 0168 y FMI 04).

F2

F3

Las teclas F2 y F3 tienen funciones especializadas con base en el sistema de configuración de la máquina. En algunas máquinas la tecla F2 se usa como tecla de borrado para salir de las modalidades de calibración. En algunas máquinas, la tecla F3 se usa como función monitor de carga útil. Vea el Manual de Servicio de la máquina específica para obtener mayor información. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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V ID S /V IM S M O D U L O P R IN C IPA L

Fig. 3.2.74

El módulo principal es el “corazón” del VIDS y del VIMS y, como tal, toma las decisiones con base en las señales de entrada recibidas de los diferentes módulos de control electrónico de la máquina. Una conexión de clavija 37 en el módulo conecta los cables del mazo de cables a los dispositivos de entrada y salida. Las funciones generales del módulo principal pueden describirse como: enlaces de datos, entradas, salidas y componentes de visualización. Enlaces de datos Los módulos principales incorporan cuatro enlaces de datos. Uno es el Enlace de Datos CAT, bidireccional, que permite al VIDS y al VIMS comunicarse con otros controles electrónicos de la máquina. El primer enlace de datos, el Enlace de Datos CAT, usa dos puertos de comunicación para asegurar comunicación sin interrupción en el caso de que se desconecte uno de los puertos. El segundo y el tercer enlaces de datos son los enlaces de datos RS232. Estos dos enlaces de comunicaciones están separados. Uno de los enlaces tiene dos puertos de comunicación, uno en la cabina y el otro montado fuera de la cabina para facilitar el acceso al técnico de servicio. • Uno de los Enlaces de Datos RS-232 permite al VIMS comunicarse con una herramienta de servicio fuera de la máquina (PC). •

El otro Enlace de Datos R-232 permite al VIMS comunicarse a través de dos ondas de comunicación de radio de dos vías con otros sistemas fuera de la máquina.

El cuarto enlace de datos es un Enlace de Instrumentación que conecta los diferentes componentes de visualización al módulo principal. Este enlace de datos es similar al Enlace de Datos de Visualización usado por el Sistema Monitor Caterpillar.


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Entradas Las entradas al módulo principal del VIMS incluyen una entrada del interruptor de llave de contacto, entradas de interruptor abiertas o a tierra de los interruptores usados para verificar los sucesos de máquina, un sensor de luz para informar al módulo principal cuándo están encendidas las lámparas del tablero, una entrada de teclado para recibir información del teclado y una entrada que mide el voltaje del sistema en el disyuntor del circuito VIMS. Salidas El módulo principal envía una señal de salida a la lámpara de acción si hay una advertencia de Categoría 2 ó 3. El módulo también envía una señal a la alarma de acción para hacerla sonar si hay una advertencia de Categoría 3. El módulo principal suministra energía a todos los componentes de visualización, y activa las luces de servicio para alertar al personal de mantenimiento si hay un suceso activo del sistema. La luz destellará si hay un suceso relacionado con abuso de operación. Componentes de visualización El módulo principal suministra información de todos los componentes de visualización (grupo de medidores, velocímetro/tacómetro, central de mensajes y teclado). Los componentes de visualización alertan al operador de las condiciones de la máquina.


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M O DU L O IN T ER FA Z V ID S/V I M S

Fig. 3.2.75

Módulo(s) interfaz El VIDS y el VIMS pueden acomodar hasta ocho módulos interfaz. El software de configuración determina el número exacto de módulos interfaz instalados en una máquina Caterpillar. Aunque cada módulo funciona del mismo modo, cada uno tendrá asignado su número MID individual. El número MID asociado con cada módulo lo determinan las conexiones del código de mazo de cables de la máquina en cada módulo. El módulo interfaz recibe entradas de los sensores e interruptores, procesa la información y entonces envía una salida al módulo VIMS principal sobre el enlace de datos CAT, donde la información se procesa y se envía a los diferentes componentes de visualización. Esto reduce significativamente la cantidad de mazos de cables que normalmente se necesitarían para enviar cada señal de entrada a una localización central. Cada módulo interfaz opera como un control electrónico separado y contiene componentes internos idénticos. Cada módulo tiene la capacidad de procesar ocho entradas de Modulación de Duración de Impulsos (PWM), nueve entradas de interruptor (conectar/desconectar) y tres entradas de frecuencia (velocidad/presión). La siguiente es una descripción breve de las entradas del módulo interfaz: Entradas de sensor El VIMS usa sensores para proveer información de los diferentes parámetros medidos. Los sensores usados en el VIMS son de Modulación de Duración de Impulsos o de frecuencia. La operación física de los sensores se verá más adelante en este módulo.


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Entradas de interruptor Cada módulo puede procesar información de trece interruptores. Ocho de las entradas de interruptor no asignadas le proveen al módulo la información de condición del sistema de la máquina (abierto o a tierra). La información se recibe de los interruptores de presión, interruptores de temperatura, interruptores de flujo y nivel, y de los interruptores de posición. Una entrada de interruptor es una entrada no asignada recibida del interruptor de llave de contacto y le provee al módulo el voltaje de la batería en el contacto No.1 de la conexión de la clavija 40, cuando el interruptor de llave de contacto está en la posición conectada. Las cuatro entradas restantes son de programación y, como tales, son entradas del código de mazo de cables que le indican al módulo VIMS principal qué módulo interfaz está comunicándose con ellos. Una combinación de entradas de código de mazo de cables abiertos y a tierra determina el único código MID de cada módulo instalado en la máquina. Enlaces de Datos CAT Este enlace de datos provee al VIDS o al VIMS con entradas y salidas. Su propósito principal es proveer un anillo de velocidad alta que permita que los datos sean compartidos por todos los controles electrónicos usados en la máquina. Cada módulo VIDS y VIMS tiene dos enlaces de datos idénticos que trabajan independientemente. Los dos puertos de comunicación permiten al VIDS y al VIMS continuar operando aun si se daña uno de los enlaces de datos. El sistema de Enlace de Datos CAT es bidireccional (entrada/salida) y también funciona como un dispositivo de salida. El módulo interfaz, además de recibir y procesar la información de los dispositivos electrónicos individuales (sensores e interruptores), también provee salidas. Las salidas primarias son enviadas vía Enlace de Datos CAT al módulo VIDS o VIMS principal. El módulo interfaz provee dos salidas de solenoide que pueden usarse para activar los solenoides o las bobinas de relé, y también provee dos salidas reguladas de voltaje que se usan para dar energía a los sensores. Las salidas reguladas son de +5 y +8 voltios CC.


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Dependiendo de la configuración y del software de la máquina, se pueden conectar otros módulos al VIDS o al VIMS. Algunos de los módulos de control electrónico adicionales que pueden instalarse son: Inyector Unitario Electrónico (control del motor) Control Electrohidráulico del Implemento Control de la Transmisión Programable Electrónica (EPTC II) Control del Retardador Automático (ARC) Cada módulo de control adicional procesa sus propios dispositivos de entrada y usa el Enlace de Datos CAT para comunicarse con el VIDS o el VIMS.

O P E RAC IO N DE ADV E R TE N CIAS C ate go ría 1 C ate go ría 2 C ate go ría

3

Fig. 3.2.76

Las categorías de advertencia usadas en el VIDS y en el VIMS son similares a las usadas en los sistemas monitores vistos anteriormente en esta sección. El operador recibe los siguientes tipos de advertencia: Advertencia de Categoría 1 Indicador de alerta destellando. No se requiere ninguna acción inmediata del operador. (Requiere el servicio al final del cambio de turno). Esta puede ser sólo para alertar al operador de una condición de la máquina, como frenos de estacionamiento conectados, y puede que no requiera servicio. Advertencias de Categoría 2 Indicador de alerta y lámpara de acción destellando. La operación de la máquina debe cambiarse o debe realizarse un mantenimiento. Advertencia de Categoría 3 Indicador de alerta y lámpara de acción destellando, suena la alarma de acción. El operador debe realizar una parada de motor inmediata, por seguridad.


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El VIDS o el VIMS actuan la operación de advertencias cuando ocurre un suceso de máquina o de sistema. El módulo interfaz detecta la condición anormal, la procesa y entonces la envía al módulo principal donde se determina la categoría de advertencia apropiada y se envía al operador a través del indicador de alerta (destello), de la lámpara de acción (destello) o de la alarma de acción (sonido). Los interruptores y los sensores suministran las entradas de advertencia. En algunos casos, más de una entrada es necesaria para disparar una categoría de advertencia específica. El VIDS y el VIMS identifican la categoría de advertencia mostrada de acuerdo con los sucesos activos. Cuando está activo más de un suceso, cada suceso se mostrará en el área de mensajes en intervalos de cinco segundos. Si está activo un suceso de Categoría 3 (el más severo), los sucesos de Categoría 1 y 2 puede que no se muestren cada cinco segundos. Aunque las categorías de advertencia del VIMS son las mismas que las usadas en otros sistemas (CMS, EMS y el Sistema Monitor Caterpillar) se han hecho algunos cambios que tienen que ver con el reconocimiento de advertencias por parte del operador. El VIMS documenta el reconocimiento de la falla por parte del operador. Cuando se activa una suceso de Categoría 1 ó 2, el operador puede reconocer el suceso presionando la tecla ACEPTAR (OK). Dependiendo de la naturaleza del suceso, la categoría de advertencia puede cancelarse por un tiempo específico. Después de que termina el intervalo, se mostrarán de nuevo las categorías de advertencia. El operador no puede cancelar los sucesos de Categoría 3. NOTA: La información suministrada arriba es general. Para información específica de la máquina, consulte el Manual de Operación y Mantenimiento apropiado.


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ENGINE TEMP 60 Deg F

OK

[135]

F1

F2

ABC

F3

ID

GH1

PRS

JKL

TUV

DEF

MNO

WXY

Fig. 3.2.77

CENTRAL DE MENSAJES Y TECLADO Además de suministrar al operador y al técnico de servicio la información de sucesos de sistema y sucesos de máquina, la central de mensajes y el teclado pueden usarse para iniciar diferentes operaciones de servicio del VIDS o del VIMS. Operaciones de servicio Esta sección tratará de aquellas operaciones de servicio que impactan directamente las áreas de responsabilidad del operador o del técnico de servicio. En el Módulo del Manual de Servicio correspondiente de la máquina puede encontrarse una explicación más detallada de las aplicaciones de las operaciones y los códigos de servicio. Las operaciones y los códigos de servicio son específicas para las aplicaciones de la máquina. El siguiente es un ejemplo de un código de programa de servicio: 35478

Dígitos numéricos asignados al programa de servicio para ver la lista de sucesos.

ELIST

Letras asociadas con el dígito 35478 del teclado.

En la asignación de los códigos de programa de servicio, el código numérico se relaciona con el código de la letra en inglés. El designador de la letra se usa para simplificar (facilitar el recuerdo) del sistema de códigos. Después de entrar un código del programa, la tecla ACEPTAR (OK) del teclado debe presionarse para iniciar la entrada. Para información más detallada de los códigos del programa de servicio consulte el Manual de Servicio VIMS o VIDS apropiado.


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SUCESOS D e M áq uin a o D e S iste m a

Fig. 3.2.78

Sucesos de máquina o de sistema Los componentes en máquina del VIDS o del VIMS no sólo muestran la información relativa a los parámetros de la máquina sino que, como se señaló antes, también alertan al operador de un suceso intermitente (condición anormal) en uno o más sistemas de las máquinas específicas. Estas condiciones anormales se llaman “sucesos”. Dos categorías de sucesos pueden ocurrir: sucesos de máquina y sucesos de sistema. Los sucesos de máquina indican que la máquina está operando fuera de los límites normales. Un suceso de máquina puede ocurrir debido a que un parámetro específico detecta una condición anormal. Un ejemplo de suceso de máquina puede ser nivel bajo de aceite hidráulico o nivel bajo de combustible. El VIDS o el VIMS alertarán al operador la correspondiente categoría de advertencia. El operador debe reconocer el suceso y entonces tomar la acción apropiada requerida. Si se presenta más de un suceso de la misma categoría, la central de mensajes alternará cada suceso. Los sucesos de sistema reflejan la capacidad de autodiagnóstico del VIDS y el VIMS. Si el VIDS o el VIMS detectan una condición de suceso en uno o más de sus dispositivos monitores electrónicos (interruptores, sensores, etc.), se mostrará inmediatamente un suceso de sistema en la central de mensajes y una alerta al operador con la advertencia apropiada. El técnico de servicio puede recuperar la información de diagnóstico adicional en las fallas detectadas presionando la tecla F1 o comunicandose con el VIMS a través de la herramienta de servicio (PC).


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VOLTAGE TOO LOW SHUT DOWN SAFELY

Fig. 3.2.79

Sucesos de máquina El área de mensajes provee dos líneas de información de texto mostradas al operador o al técnico de servicio (20 caracteres por línea). Cuando ocurre un suceso de máquina, se muestra un mensaje en la primera línea para identificar el tipo de condición anormal. La segunda línea indica la acción requerida por el operador.

VOLTAJE MUY BAJO PARADA DE SEGURIDAD En el ejemplo de arriba, el operador recibe una advertencia de Categoría 3. El indicador de alerta y la lámpara de acción destellarán y sonará la alarma de acción. La central de mensajes le indica al operador que haga una parada de seguridad. Presionando la tecla "F1" se mostrará en la segunda línea de la pantalla más información acerca del suceso de máquina. En este ejemplo, la segunda línea mostrará el voltaje actual del sistema. El VIDS o el VIMS detectaron un voltaje del sistema muy bajo (menos de 23 voltios). El continuar la operación de la máquina con un voltaje bajo del sistema puede posiblemente hacer que se inactiven los controles electrónicos instalados en la máquina. El técnico de servicio puede fácilmente investigar el suceso de máquina utilizando el medidor universal como herramienta de servicio. Entrando el número del parámetro “140” y presionando la tecla medidor en el teclado, obtendrá el nombre del parámetro y el número en la primera línea, y el valor del parámetro y unidades en la segunda línea. Ejemplo:

VOLTAJE 22,5 VOLTIOS


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[140]

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Unidad 3 Lección 2

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Cuando ocurre un suceso de máquina y el técnico de servicio requiere diagnosticar la falla, es importante reunir todos los hechos concernientes a las quejas reportadas. Las capacidades avanzadas del VIDS y del VIMS le permiten al sistema distinguir entre problemas actuales con la máquina o sus componentes y condiciones causadas por operaciones inapropiadas (abuso). El VIDS o el VIMS distinguirán entre los tipos de problemas y mantendrán en la memoria un conteo de las ocurrencias. Para diagnosticar efectivamente los sucesos de la máquina, puede necesitarse que el técnico de servicio tenga que utilizar todos los recursos disponibles del VIDS y del VIMS. La central de mensajes y el teclado pueden usarse para mostrar la información de sucesos tales como estadísticas de sucesos, lista de sucesos y reconocimiento de sucesos. Para observar la información indicada, el técnico de servicio debe iniciar la apropiada operación de servicio. En el VIMS la información de sucesos puede copiarse usando la herramienta de servicio (PC). Copiar una lista de sucesos le dará al técnico de servicio los siguientes tipos de información del suceso: • Número de serie de la máquina • Unidades de Medición de Servicio (SMU) • Descripción (nombre del suceso) • Fecha del suceso • Tiempo de inicio del suceso • Límites mínimos o máximos (valor donde ocurrió la advertencia) • Unidades de medida • Valor actual del suceso • Duración del suceso • Tiempo de reconocimiento También puede ser necesario el uso de otros tipos de información para solucionar las anormalidades de la máquina.


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Unidad 3 Lección 2

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OIL PRESSURE CALL SHOP


ERROR

Fig. 3.2.80

Sucesos de sistema El área de mensajes provee dos líneas (20 caracteres por línea) para mostrar la información al operador o al técnico de servicio. Cuando ocurre un suceso de sistema, la identificación de información del parámetro específico muestra la palabra ERROR en la primera línea, y la información de instrucción dada al operador en la segunda línea. Ejemplo:

PRESION DE ACEITE LLAMAR AL TALLER

ERROR

Cuando se suministra información en el área de mensajes, presionando la tecla F1 puede verse la información de diagnóstico adicional en la segunda línea. La pantalla mostrará ahora los códigos MID, CID y FMI para el suceso de sistema activo. Ejemplo:

PRESION DE ACEITE ERROR MID057 CID0827 FMI100 Los códigos de diagnóstico mostrados en la segunda línea suministran información importante al técnico de servicio. El MID identifica qué control electrónico diagnosticó el suceso. Ya que el VIMS tiene la capacidad de recibir la información del suceso de sistema de otros controles a través del Enlace de Datos CAT, es necesario establecer la fuente del suceso. Cada Módulo de Control Electrónico instalado en la máquina tiene su propio identificador. Consulte siempre el Manual de Servicio apropiado para los códigos de identificación MID apropiados.


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Unidad 3 Lección 2

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Para un diagnóstico exitoso, el técnico de servicio debe usar todos los recursos disponibles (manuales de servicio, diagramas eléctricos, publicaciones, etc.) cuando realiza los procedimientos de localización y solución de problemas y cuando efectúa la reparación del VIDS y del VIMS. Además, el técnico de servicio necesita usar las herramientas de diagnóstico disponibles en todos los sistemas de control electrónico. Para diagnosticar fallas relacionadas con el VIDS y el VIMS, el técnico de servicio necesita ser experto en la lectura e interpretación de los diagramas eléctricos y en el uso del multímetro digital. NOTA DEL INSTRUCTOR: En este punto, realice las prácticas de taller 3.2.5 a 3.2.8


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MODULO 13 CONTROLES ELECTRONICOS



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Sistema Electrónico de la Máquina

Objetivos: Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Explicar los diferentes componentes que conforman los sistemas electrónicos de las máquinas Caterpillar. 2. Explicar las operaciones básicas de los diferentes sistemas monitor usados en las máquinas Caterpillar. Referencias: Cuaderno de trabajo del estudiante Literatura de servicio requerida: Diagrama eléctrico --Cargador de Ruedas 950G

RENR2140

Diagrama eléctrico --Cargador de Ruedas 992G

SENR1343

Diagrama eléctrico --Mototraílla de Ruedas 657E

SENR3627

Operación y Mantenimiento --Cargadores de Ruedas 950G y 960G

SEBU7018

Herramientas: Modelo de equipo de capacitación eléctrico 18002 con submontajes Multímetro digital

9U-7330 ó 146-4080

Grupo de sonda

7X-1710

Fuente de calor

Soldador o pistola de calentamiento

Herramienta de servicio de control


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4C-8195

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Unidad 3: Sistema Electrónico de la Máquina

UNIDAD 3

Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Dados los diagramas eléctricos de los equipos de los 950G, 992G y 657E, en un ejercicio de práctica, identificar las entradas, las salidas y los controles. 2. Explicar la función y la operación del interruptor de dos estados, del relé, del sensor analógico, del sensor digital, del sensor magnético de velocidad y del sensor de velocidad de efecto Hall. 3. Dados una máquina y los Manuales de Servicio correspondientes, seguir los procedimientos de Localización y Solución de Problemas de los diferentes tipos de componentes estudiados en este módulo.

CO M PONE NTES ELECTRONICOS D ispositivos de entrada Dispositivos de salida Controles Fig. 3.1.1

Componentes electrónicos Los sistemas electrónicos de las máquinas Caterpillar operan de forma similar a la mayoría de los otros sistemas de máquinas de la competencia. Aunque las máquinas Caterpillar usan una gran variedad de controles electrónicos, la tecnología de operación básica es la misma. Cada control electrónico requiere ciertos tipos de dispositivos de entrada para obtener la información electrónica para el proceso. El control procesa la información de entrada y luego envía las señales electrónicas apropiadas a los diferentes tipos de dispositivos de salida, como solenoides, luces indicadoras, alarmas, etc. Los técnicos deben poder identificar los diferentes tipos de controles usados en las máquinas Caterpillar. En caso de una falla la mayoría de los controles se cambian, de modo que no es necesario que el técnico tenga que reparar los componentes electrónicos internos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Lección 1: Componentes electrónicos

Lección 1: Componentes electrónicos

Unidad 3 Lección 1

3-1-2


El técnico necesitará entender plenamente la función de los diferentes tipos de dispositivos de entrada y salida, además de realizar el necesario diagnóstico de los procesos de localización y solución de problemas asociados con el diagnóstico interno de cada control individual. SISTEM A M O NIT O R CATE RPILLAR C A M IO N E S D E OB R A S 76 9D -7 77D M OD ULO DE T AC OM ET RO

M O DU LO D EL GRU PO DE M A NO M E TR OS

M OD U LO C EN TR AL D E M EN SAJ ES

1F

LA M P AR A DE AC CIO N

° C kP aM ile s KM R P M L iter SER V C ODE X10

. . .

ALA RM A D E AC CIO N E NL AC E DE DAT OS D E VIS UA LI ZA CON

E NL AC E DE D AT OS C AT CO M PON EN TE S DE E NTR AD A

CO NT RO L DE L RE TAR DA DO R AU TO M AT ICO

CO NT RO L DE LA TR AN SM I SIO N

CO N TR OL D EL M O TO R

CO M PO NE NTE S DE E NT RAD A

Fig. 3.1.2 Ejemplo de Sistema Monitor

La figura 3.1.9 muestra un diagrama de bloque del Sistema Monitor Caterpillar instalado en algunos camiones de obras. El diagrama muestra ejemplos de los diferentes componentes de entrada, componentes de salida y controles usados por el camión de obras, que permiten verificar la condición de los diferentes sistemas de la máquina.

CO M PO NE N T E S D E E N T R A DA IN TERRUP TO R ES EM ISO R ES SEN SO RES

Fig. 3.1.3 Componentes de Entrada

Los dispositivos de entrada usados en los sistemas electrónicos de las máquinas Caterpillar son: interruptores (conmutadores), emisores y sensores. El técnico debe poder identificar cada dispositivo, entender su operación y conocer cómo usar el equipo de pruebas de diagnóstico para determinar la operación correcta de cada componente. En esta lección veremos ejemplos de cada tipo de dispositivos de entrada. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

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Fig. 3.1.4 Interruptores

El Sistema Monitor Caterpillar usa diferentes tipos de interruptores para verificar las condiciones de la máquina. Todos ellos tienen funciones similares y con frecuencia se conocen como dispositivos de "dos estados" (conectado o desconectado). Los interruptores proveen una entrada abierta o una entrada a tierra a un control electrónico. El Sistema Monitor Electrónico (EMS) de máquinas de modelos anteriores usa este tipo de componentes. El Sistema Monitor de máquinas de modelos recientes aún usa algunos de estos componentes, además de algunos dispositivos de entrada nuevos que veremos con más detalle más adelante en este módulo. Veremos a continuación algunos de los diferentes tipos de interruptores de entrada.

Fig. 3.1.5

La figura 3.1.5 muestra un interruptor de presión de aceite del motor (flecha) ubicado en el lado derecho del motor. Los contactos del interruptor de presión están normalmente abiertos (el motor está apagado). Cuando el motor está funcionando y la presión de aceite está dentro de la gama deseada determinada por ingeniería, los contactos se cierran y el circuito completo va a tierra. Si la presión de aceite del motor disminuye hasta el nivel en que los contactos se abren, se alertará al operador de una condición de advertencia. Los interruptores usados por el Sistema Monitor Caterpillar están cerrados en operación normal. En caso de un cable roto, la entrada del interruptor se mostrará como un circuito abierto y el resultado será un mensaje de advertencia. Los niveles y las categorías de advertencia se verán con detalle con los sistemas monitores. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 3.1.6

La figura 3.1.6 muestra un interruptor basculante típico (flecha) montado en el tablero del lado derecho de la cabina. Este interruptor en particular lo usa el operador para seleccionar cierta modalidad operacional de pantalla en el módulo de visualización principal del sistema monitor. El interruptor es un interruptor momentáneo de la posición CONECTADA y los contactos están normalmente abiertos. Cuando el interruptor se activa (presiona) el cable de señal provee una tierra al módulo de control principal, lo que permite que el operador entre a la modalidad seleccionada.

Fig. 3.1.7

La figura muestra un interruptor electrónico usado algunas veces para registrar el nivel de refrigerante del motor. Su diseño y operación difieren de los otros tipos de interruptores de nivel. Este tipo de interruptor requiere para su operación una entrada de +8 V CC del módulo de visualización principal. Durante la operación normal, el nivel de fluido (refrigerante) está alrededor de un manguito plástico del interruptor. El interruptor (internamente) provee un circuito de señal a tierra al módulo de visualización principal que mantiene el indicador de alerta de nivel DESACTIVADO. Es importante para la operación de este tipo de interruptor que esté intacto el manguito de plástico de la sonda. Si el manguito de plástico se maltrata hasta el punto de exponer el vástago conductivo interno, el interruptor no funcionará correctamente. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Para diagnosticar, localizar y solucionar efectivamente problemas de los interruptores y de las entradas de los interruptores, es importante que el técnico de servicio entienda los principios básicos de operación de la entrada del interruptor de un control electrónico. La figura 3.1.8 muestra un ejemplo típico de una entrada de interruptor. PA RT E IN TE R NA DE L CO NT RO L E L EC T RO NIC O

+5 V oltios (V oltaje de referencia)

AL DISP O SI TI VO D E EN T RA DA

CIRCUITO SENSOR DE SEÑAL

Fig. 3.1.8

El control electrónico usa un voltaje regulado internamente llamado voltaje de referencia. El valor del voltaje varía y puede ser de +5 voltios, +8 voltios o +12 voltios. Aun cuando el valor es diferente en algunos controles, el proceso es el mismo. El voltaje de referencia se conecta al cable de señal a través de un resistor (típicamente 2 kiloohmios). El circuito sensor de señal en el control se conecta eléctricamente en paralelo con la resistencia del dispositivo de entrada. El análisis del circuito eléctrico básico muestra que el circuito sensor de señal dentro del control detecta la caída de voltaje a través del dispositivo de entrada.

P A RT E INT E RN A D EL C ON T RO L E LE C TR ON IC O

+5 Voltios (V olta je de refe rencia)

0v

AL D ISP OSIT IV O DE EN T RA DA


5v

Fig. 3.1.9

La figura 3.1.9 muestra un diagrama de bloque de un interruptor conectado a un cable del dispositivo de entrada. Cuando el interruptor está en la posición abierta, la resistencia del cable de entrada del interruptor a tierra es infinita. El circuito básico semeja a un divisor de voltaje. La resistencia a través del interruptor es tan grande que el voltaje de referencia de +5 voltios puede medirse a través del interruptor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Debido a que el circuito sensor de señal dentro del control electrónico está en paralelo con el interruptor, también detecta los +5V. El control electrónico puede determinar que el interruptor o el cable de entrada del interruptor se encuentran en posición abierta.

P AR T E IN T ER NA D EL CO NT R OL E LE CT R ON ICO

+5 Voltios (V oltaje de referencia)

5v

A L D ISP OSIT IV O D E EN T RA DA


0v

Fig. 3.1.10

La figura 3.1.10 muestra el mismo circuito con el interruptor en la posición cerrada. Cuando el interruptor está en la posición cerrada, la resistencia del cable de señal a tierra es muy baja (cerca de cero ohmios). El circuito básico divisor de voltaje ahora ha cambiado de valor. La resistencia del resistor en el control es significativamente más grande que la resistencia del interruptor cerrado. La resistencia es tan grande que el voltaje de referencia se mide como +5 V. La caída de voltaje a través del interruptor cerrado prácticamente es +0 V. El circuito sensor de señal interno del control electrónico también detecta los +0 V debido a que está en paralelo con el interruptor. El control electrónico puede determinar que el interruptor o el cable de entrada del interruptor están cerrados o con corto a tierra. El voltaje de referencia se usa para asegurar que el punto de referencia interno del control del circuito digital es de +0 V o +5 V (digital bajo o alto). Ya que el control provee un voltaje de referencia, cualquier caída de voltaje que ocurra en el mazo de cables debido a conexiones en mal estado o a longitud larga de cable no afecta la señal del nivel “alto” en la referencia de control. La caída de voltaje del mazo de cables puede dar como resultado que el voltaje medido en el interruptor sea menor que +5 V. Debido a que el control usa voltaje de referencia, el sensor no tiene que ser la fuente de corriente necesaria para impulsar la señal a través de la longitud del mazo de cables.


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T IP O S DE E M ISO R E S D e 0 a 240 O hm ios D e 70 a 800 O hm ios

Fig. 3.1.11

Emisores Los sistemas monitores Caterpillar usan dos tipos de emisores para proveer entradas al módulo de visualización principal. Estos son emisores de 0 a 240 ohmios y emisores de 70 a 800 ohmios. Emisores de 0 a 240 Ohmios: Miden un valor de resistencia del sistema específico que corresponde a una condición del sistema. El nivel de combustible es un sistema típico que usa este tipo de emisor. La resistencia de salida se mide en el módulo de visualización principal y el valor corresponde a la profundidad de combustible del tanque. El módulo de visualización principal calcula la resistencia y muestra la salida en uno de los medidores del módulo del grupo de medidores. El emisor de 0 a 240 ohmios puede programarse para operar en un medidor, en un indicador de alerta o tanto en un medidor y en un indicador de alerta. Emisores de 70 a 800 ohmios: Miden un valor de resistencia del sistema específico que corresponde a una condición del sistema específico. Un sistema típico que usa este tipo de emisor es una temperatura o sistema similar con los mismos parámetros de operación. La resistencia de salida se mide en el módulo de visualización principal, y el valor corresponde a la temperatura del fluido (aceite, refrigerante o hidráulico) que se está midiendo. El módulo de visualización principal calcula la resistencia y muestra la salida en uno de los medidores del módulo del grupo de medidores. El emisor de 70 a 800 ohmios puede programarse para operar en un medidor, en un indicador de alerta, o tanto en un medidor y en un indicador de alerta. Estos emisores también se usan en el Sistema Monitor Electrónico (EMS) de máquinas de modelos anteriores y como dispositivos de entrada de los medidores.


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Fig. 3.1.12

En la figura 3.1.12 se muestra un emisor de 0 a 240 ohmios usado para medir el nivel de combustible. El emisor (flecha) está en la parte superior del tanque de combustible y mide la profundidad del combustible del tanque. Hay dos tipos de emisores de nivel disponibles para uso con el Sistema Monitor Caterpillar. Un emisor tiene una gama de resistencia interna de entre 0 y 90 ohmios, y el otro tipo tiene una gama de resistencia de entre 33 y 240 ohmios. La profundidad de combustible del tanque determina la posición que el flotador se desplaza arriba o abajo del vástago en espiral, girando el vástago a medida que se mueve. El emisor está unido a la parte superior del conjunto y acoplado magnéticamente al vástago giratorio. La resistencia de salida del emisor cambia a medida que el vástago gira y es medido por el módulo de visualización principal o mostrado en el medidor de combustible. Si ocurre una falla en el circuito del emisor de nivel de combustible, la causa probable es: - El emisor - Circuito a tierra abierto - Señal en corto a +Batería - Cable de señal abierto

NOTA: El emisor resistivo puede tener servicio en forma separada del conjunto del medidor de nivel de combustible.


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Fig. 3.1.13

La figura 3.1.13 muestra los emisores resistivos usados para detectar las temperaturas de fluido. La resistencia del emisor se halla típicamente en la gama de 70 a 800 ohmios. La salida de la resistencia varía con la temperatura del fluido. La señal se envía al módulo de visualización principal y se indica en el módulo del grupo de medidores. La resistencia disminuye a medida que la temperatura aumenta. Los emisores de terminal único dependen para su uso de la base de montaje, para que la tierra de la máquina complete el circuito de señal. Debido a esto, es importante tener un buen contacto eléctrico entre la base del emisor y el metal al cual se montan. El uso de cinta de teflón para sellar el emisor puede interferir con la conductividad eléctrica del contacto. La mayoría de los emisores usan una arandela no conductiva que evita que el cable conectado al terminal central entre en corto con la caja del emisor. Si ocurre una falla en el emisor, el módulo de visualización principal alertará al operador de que hay una advertencia de Categoría 2 y se registra una falla en el módulo de visualización principal. El medidor mostrará una lectura en la gama de temperatura alta. La información de diagnóstico se guardará en la memoria del módulo de visualización. La información disponible del sistema para la temperatura del convertidor de par es : MID 30, CID 177, FMI 04. La causa probable es: - Un circuito de señal con cortocircuito a tierra


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TIPO S DE SE NSO RE S D E F REC U ENC IA M O D U LAC IO N D E D UR AC IO N D E IM PU LSO (PW M ) (D IG ITA L) A NA LO G IC O A NA LO G IC O A DIG ITAL Fig. 3.1.14

Sensores Los sensores se usan para medir parámetros físicos tales como velocidad, temperatura, presión y posición. Un sensor electrónico convierte un parámetro físico en una señal electrónica. La señal electrónica es proporcional al parámetro físico. En los sistemas electrónicos Caterpillar, los sensores se usan para hacer el seguimiento de los sistemas de la máquina que cambian constantemente. La señal electrónica representa la medición del parámetro. La señal es modulada en uno de tres modos. La modulación de frecuencia muestra el parámetro como un nivel de frecuencia. La Modulación de Duración de Impulsos (digital) muestra el parámetro como un ciclo de trabajo de 0% a 100%. La modulación analógica muestra el parámetro como un nivel de voltaje. Esta sección presentará los siguientes tipos de sensores de entrada: (1) sensores de frecuencia, (2) sensores analógicos, (3) sensores digitales y (4) una combinación de sensor analógico y sensor digital.


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1

2

Fig. 3.1.15

Sensores de frecuencia En los sistemas de control electrónico se usan varios tipos de componentes para la medición de la velocidad. Los sensores más comunes se identifican como: (1) Magnético y (2) de efecto Hall. El tipo de sensor usado lo determina ingeniería. En un sistema donde no son críticas las velocidades bajas se usa un detector magnético. En los sistemas donde la medición de las velocidades bajas es crucial, se usa un sensor de efecto Hall. Ejemplo de un sistema en que se usa el sensor de velocidad de detección magnética es la medición de la velocidad del motor, mostrada en el tacómetro. Las velocidades menores de 600 rpm no son cruciales, a diferencia de otras medidas de rpm, como por ejemplo, la sincronización de un motor electrónico, que requiere medidas de velocidad inferiores a 0 rpm. En este caso particular se usaría un sensor de efecto Hall.


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SENS OR DE F RECU ENCIA D E DETEC CIO N M AG NETICA

Fig. 3.1.16

Detector magnético Los sensores de frecuencia de detección magnética convierten el movimiento mecánico en voltaje CA. El detector magnético típico consta de una bobina, una pieza polar, un imán y una caja. El sensor produce un campo magnético que, al pasar un diente de engranaje, se altera y genera voltaje CA en la bobina. El voltaje CA es proporcional a la velocidad del paso del diente del engranaje. La frecuencia de la señal CA es proporcional exactamente a la velocidad (rpm). Un detector magnético puede usarse tanto para una operación fija como para una operación dinámica. Con el detector desconectado del mazo eléctrico de la máquina, la lectura de resistencia de la bobina del detector (medida entre las clavijas A y B) indicará una resistencia de la bobina de aproximadamente 100 a 200 ohmios. Algunos detectores magnéticos pueden medir valores tan altos como 1.200 ohmios. El valor de resistencia difiere entre los varios tipos de detectores, pero una medición de resistencia infinita indicaría una bobina abierta, mientras que una lectura de cero indicaría una bobina en cortocircuito. Para operar apropiadamente los sensores de frecuencia de detección magnética basan su medida en la distancia entre el extremo del detector y el paso del diente del engranaje . Normalmente cuando se instala el detector, se gira hasta que hace contacto con la parte superior del diente del engranaje, y entonces se devuelve un giro parcial antes de fijarse su lugar con una tuerca de seguridad. Una señal muy débil puede indicar que el sensor está muy lejos del engranaje. Cuando se instalan estos sensores, es importante verificar las especificaciones para asegurar el espacio libre correcto.


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VELO CIDAD DE LA TRANS M ISION S E ÑA L ES P E Q UE Ñ AS DE L E L E M E N T O S E NS O R

S AL ID A E N G RA NA JE E N R O TAC IO N

AM P O N DA CUA DR A DA P E Q U E ÑA

E LI M IN A VO LTA JE C C

AM P O N DA CUA DR A DA C A P E Q UE Ñ A

O N DA C UAD R AD A G RA N DE

EL E M E NT O SE N SO R DE CE L DA D E H A L L EN CA B L E DE S L IZ AN T E

Fig. 3.1.17

Sensor de efecto Hall Para detectar los campos magnéticos, algunos sistemas electrónicos Caterpillar usan un sensor de efecto Hall. El control de la transmisión electrónica y el sistema de inyección unitario electrónico usan este tipo de sensores, que proveen señales de impulso para determinar la velocidad de salida de la transmisión y la sincronización del motor. Ambos tipos de sensores tienen una "Celda Hall" ubicada en una cabeza deslizante en la punta del sensor. A medida que los dientes del engranaje pasan por la “Celda Hall”, el cambio en el campo magnético produce una señal pequeña que es enviada a un amplificador en el sensor. El sistema electrónico interno del sensor procesa la entrada y envía un pulso de onda cuadrada más grande al control. La figura 3.1.17 muestra la construcción típica de un sensor de efecto Hall. El elemento sensor está ubicado en la cabeza deslizante y la medición es muy exacta debido a que su fase y su amplitud de salida no dependen de la velocidad. Esta opera a valores inferiores de 0 rpm sobre una gama amplia de temperatura de operación. La figura 3.1.17 muestra algunos de los componentes principales del sensor de efecto Hall. La señal de un sensor de velocidad de efecto Hall sigue directamente los puntos altos y bajos del engranaje que está midiendo. La señal será alta (usualmente +10V) cuando el diente está frente al detector, o baja (+0 V) cuando un diente no está en frente de este. Si hay un patrón en el engranaje, la señal del detector representará el patrón. Algunas veces el engranaje de velocidad tendrá el patrón, y el control electrónico podrá determinar la velocidad y la dirección del engranaje. Los dispositivos de efecto Hall están diseñados para mejores resultados en un espacio de aire cero. Cuando se instala un sensor de velocidad de efecto Hall, la cabeza deslizante se extiende completamente y el sensor se gira hacia adentro, de modo que la cabeza deslizante hace contacto con la parte superior del diente del engranaje. La cabeza deslizante se mueve dentro del sensor a medida que se aprieta, y ajusta el espacio libre. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 3.1.18

Sensor de velocidad de la salida de la transmisión (TOS) El sensor de velocidad de la salida de la transmisión es típicamente un dispositivo de efecto Hall. La señal de salida de onda cuadrada está normalmente en la clavija "C" del conector. Este sensor generalmente requiere +10V en la clavija "A" para alimentar los circuitos electrónicos internos. El control monitor de la señal envía el voltaje de +10 V y generalmente este voltaje se denomina suministro del sensor. Diagnosticar las fallas de un sensor de efecto Hall es muy difícil debido al tipo de conexión usado en los sistemas electrónicos Caterpillar. La conexión del sensor es del tipo MS (Especificación Militar) y no permite el uso del grupo de sonda 7X1710 si se desea probar dinámicamente el sensor. En algunas máquinas el mazo de cables puede tener una conexión cerca del sensor de velocidad en donde puede usarse el grupo de sonda. Un procedimiento recomendado para revisar el sensor es usar los diagnósticos de la máquina y determinar si el control está recibiendo la señal correcta de entrada de velocidad. La mayoría de las veces para determinar si hay señal, puede usarse el grupo de sonda en la conexión de entrada de señal en el control. Si no hay señal, quite el sensor de la máquina y revise visualmente la punta de autoajuste en busca de daño. Si no se puede determinar que el sensor se encuentra en buen estado, debe reemplazarse. Es importante cuando se instala el sensor que la cabeza deslizante del sensor esté completamente extendida y en contacto con la parte superior, o pico, del diente del engranaje. Si la cabeza no está completamente extendida, el espacio libre puede no ser el suficiente. Si en la instalación la cabeza no hace contacto con el pico del diente, ésta puede romperse. NOTA: En algunos casos donde la salida de velocidad de la transmisión no se usa para propósitos de control y no es crucial para la operación de la máquina, puede usarse un sensor de velocidad magnético. Esto lo determina ingeniería.


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Fig. 3.1.19

Sensor de sincronización de velocidad Los sensores de velocidad de un motor controlado electrónicamente miden la velocidad y la sincronización del motor. La velocidad del engranaje se detecta por la medición del cambio del campo magnético cuando pasa un diente del engranaje. La sincronización del motor corresponde a un borde del diente del engranaje. La figura muestra dos tipos de sensores de velocidad. Sus características operacionales son las mismas. Los sensores de sincronización de velocidad se diseñan específicamente para "sincronizar" los motores de inyección electrónica. Debido a que se usan para procesos de sincronización es importante que el control electrónico detecte el tiempo exacto en que el engranaje pasa por el frente de la cabeza deslizante.

Fig. 3.1.20

La figura 3.1.20 muestra una rueda de sincronización y un sensor. A medida que cada diente del engranaje pasa la celda, el elemento del sensor envía una señal pequeña a un amplificador. La electrónica interna promedia la señal y la envía a un comparador. Si la señal está por debajo del promedio (espacio), la salida será baja. Si la señal está por encima del promedio (el diente bajo la celda), la salida será alta. El circuito dentro del sensor de sincronización de velocidad está diseñado específicamente para los estándares, de modo que el Módulo de Control Electrónico del Motor puede determinar la posición exacta del tren de engranaje del motor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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S ENSO R D E SIN CRON IZACIO N DE V ELOCIDA D

SE Ñ AL E S P E Q U E ÑA S D EL E L E M E N TO SE N SO R

C IR CU IT O P RO M E D IO

VO LTAJ E CC P R O M E D IO SA L IDA

E NG RA NA J E E N RO TACIO N

AM P O N DA C UA D RA DA G R AN D E C O M PA R AD O R O ND A CUA DR A DA P E Q U E ÑA E L E M E N TO SE N SO R DE CE L DA H AL L E N C AB E Z A D E SL IZ A NT E

Fig. 3.1.21

En el sistema de Inyección Unitario Electrónico (EUI), un único patrón de diente del engranaje de referencia de sincronización permite que el control electrónico determine la posición del cigüeñal, la dirección de giro y las rpm. Cada vez que un borde del diente se aproxima a la celda Hall, se genera una señal. La señal será alta durante el tiempo en que el diente esté bajo la cabeza deslizante y disminuirá cuando haya un espacio entre dientes. El control electrónico cuenta cada pulso y determina la velocidad, memoriza el patrón (único patrón de dientes) de los impulsos y compara ese patrón con un estándar diseñado para determinar la posición del cigüeñal y la dirección de giro. La figura 3.1.21 muestra una señal de velocidad de sincronización típica que genera una señal de salida digital determinada por el patrón de dientes del engranaje en rotación. Un sensor de sincronización de velocidad es diferente a una señal de efecto Hall típica debido a que el tiempo de aparición exacta de la señal se programa en el Módulo de Control Electrónico del Motor (ECM), para permitir que la señal se use en la función crucial de la sincronización.


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Fig. 3.1.22

La figura 3.1.22 muestra dos sensores de sincronización de velocidad usados en algunos motores EUI más recientes, como los Motores 3406E y 3456 Caterpillar. Los nuevos sensores son de detección magnética y se usan siempre en pares. Uno de los sensores está diseñado específicamente para un rendimiento óptimo a velocidades de motor más bajas, que ocurren durante el arranque y el período de calentamiento. El otro sensor está diseñado para un rendimiento óptimo en las velocidades de operación normal del motor. El montaje para los sensores difiere uno del otro y hay que tener cuidado de no intercambiarlos.

Fig. 3.1.23

La figura 3.1.23 muestra los sensores de sincronización de velocidad (flechas) del Motor 3456 EUI Caterpillar. Los sensores se montan perpendiculares a la cara del engranaje de sincronización de velocidad. Los sensores, frecuentemente llamados superior e inferior, o de arriba y abajo, se refieren a la gama de operación para la cual fueron diseñados. Aunque los sensores tienen una óptima gama de operación, en caso de falla el ECM usará la señal del sensor que quede como apoyo. Estos sensores operan de forma similar a los sensores de velocidad magnética mencionados antes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 3.1.24

Sensores digitales Los sensores digitales de los sistemas electrónicos Caterpillar utilizan un método llamado Modulación de Duración de Impulsos (PWM) para proveer la entrada electrónica variable necesaria en algunos controles. Los requerimientos de cada aplicación determinarán la selección de cada dispositivo. Los sensores digitales se usan para medir una variedad de parámetros, tales como posición, velocidad, fuerza, presión, etc. Para el estudio de los sensores PWM digitales, usaremos un dispositivo sensor de temperatura PWM. Todos los sensores PWM realizan la misma función básica. Tenga en cuenta el tamaño de un sensor PWM digital. Es importante que el estudiante pueda identificar los diferentes tipos de sensores electrónicos. En la mayoría de los casos, un sensor digital es más grande que un sensor analógico debido a que el sensor digital contiene los componentes electrónicos dentro del cuerpo del sensor. Si es posible verifique con el diagrama eléctrico de la máquina. La mayoría de los controles tienen pasos a tierra para el sensor que se está usando. Una conexión a tierra del sensor digital, típicamente la clavija "B", estará conectada a la línea de retorno digital del control. También, la mayoría de los controles proveerán el suministro de energía del sensor para los componentes electrónicos del sensor. Los ECM del motor alimentan tanto a los sensores digitales como a los analógicos.


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Fig. 3.1.25

La figura 3.1.25 muestra un sensor de temperatura digital. El símbolo ISO indica que este tipo de sensor puede usarse para hacer seguimiento a varias condiciones de la máquina (aceite hidráulico, tren de fuerza, refrigerante, etc.). Las características más importantes se encuentran en el rectángulo gráfico que representa el símbolo del diagrama. Este mismo símbolo puede representar otros tipos de sensores. La información contenida en el símbolo ISO ayuda al técnico a determinar qué tipo de sensor se está usando. La siguiente información se encuentra dentro del rectángulo gráfico del símbolo ISO: SUMINISTRO El voltaje de entrada requerido para la operación del sensor puede indicarse de varias formas, como: B+, +B, +batería = voltaje de suministro al sensor desde las baterías de la máquina. +8 = indica que el sensor está recibiendo un potencial de 8 voltios. El +8 se usa como ejemplo. Algunos controles proveen otros niveles de voltaje. V+ = voltaje de suministro al sensor de una fuente diferente de las baterías de la máquina. El técnico necesita seguir la fuente de suministro del sensor al control electrónico para determinar el voltaje de suministro del sensor.


TIERRA

El uso del término “a tierra” (GND) dentro de la representación gráfica del sensores es importante para el técnico. Los sensores digitales (generalmente) están a tierra en el bastidor de la máquina, especialmente en una parte cercana al sensor. Este también es un modo de identificar qué tipo de sensor se usa. Algunos sensores digitales van a tierra en el retorno digital ECM al cual están conectados.

SEÑAL

El término señal (signal) identifica el cable de salida del sensor. El cable de salida suministra la información del parámetro al módulo de control electrónico para su proceso.

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SENSO R DE TEM P ERATUR A DIG ITAL C ON TRO L E LE CT RO N ICO

SENSORDE SUMINISTRO

OS C ILA DO R

C ICL O D E TR ABA JO

A

AMPLIFICADOR

C

SE ÑA L

B

T IER RA

TE RM IS TOR

Fig. 3.1.26

La figura 3.1.26 muestra los componentes internos de un sensor de temperatura digital. Los principales son:


•

Un sensor regulado, que suministra voltaje de entrada desde un control electrónico.

•

Un oscilador, que provee la frecuencia portadora de señal. En esta aplicación particular el oscilador interno suministra una frecuencia portadora de aproximadamente 5 kHz.

•

Un termistor (sensor), que mide el parámetro de seguimiento y provee una entrada resistiva a un amplificador.

•

Una salida del amplificador, que controla la base de un transistor y genera una medición de salida de ciclo de trabajo en porcentaje de tiempo en que el transistor ha estado ACTIVADO contra el tiempo que ha estado DESACTIVADO.

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Localización y solución de problemas de los sensores digitales El técnico de servicio debe usar la información de diagnóstico del sistema electrónico suministrado por los diferentes controles electrónicos. Si un técnico de servicio sospecha (con base en la información de diagnóstico) que un sensor digital está fallando, puede verificar rápidamente si el conector/mazo de cables del sensor está fallando. Usando un multímetro digital, un grupo de sonda 7X1710 y el adecuado módulo del Manual de Servicio, puede medirse el voltaje de salida CC en el cable de señal y compararse con la especificación del manual. Si está presente una señal, pero no dentro de la especificación, el sensor debe reemplazarse. Si no hay señal presente, será necesario determinar si hay voltaje de suministro y si el circuito a tierra está bien. Si ambos parámetros están dentro de las especificaciones, el sensor debe reemplazarse. Si alguna de las mediciones no está dentro de las especificaciones, será necesario continuar con el análisis de localización y solución de problemas. Adicionalmente, usando un multímetro 9U7330 (FLUKE 87) o un multímetro digital Caterpillar 146-4080 se puede determinar si el sensor PWM tiene alguna falla. El multímetro digital puede medir voltaje CC, frecuencia portadora y ciclo de trabajo. Usando el grupo de sonda 7X1710 y los cables del multímetro digital conectados entre el cable de señal (clavija C) y el cable a tierra (clavija B) en el conector del sensor, el técnico de servicio puede rápidamente analizar la condición del sensor. Las siguientes mediciones son típicas en un sensor de temperatura PWM con el sensor conectado al control y la llave de contacto en posición CONECTADA. • Clavija A a clavija B -- Voltaje de suministro • Clavija C a clavija B -- 0,7-6,9 V CC en la escala de voltios CC • Clavija C a clavija B -- 4,5 - 5,5 kHz en la escala de kHz • Clavija C a clavija B -- 5 a 95% de ciclo de trabajo en la escala de % El voltaje CC puede variar entre los diferentes tipos de sensores PWM, pero la frecuencia portadora debe estar siempre dentro de las especificaciones del sensor, y el ciclo de trabajo debe ser siempre mayor que 0% (generalmente entre 5% y 10%) en el lado de baja y menor que 95% en el lado de alta (pero nunca 100%).


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Fig. 3.1.27

Sensores analógicos Los sensores analógicos difieren de los otros tipos de sensores no solamente en el modo en que funcionan, sino también como se prueban. En un diagrama eléctrico, el rectángulo gráfico ISO del sensor se asemeja al rectángulo gráfico ISO del sensor digital. La información que diferencia un dispositivo analógico de otros tipos está en la nomenclatura que describe el voltaje de suministro del sensor y la tierra del sensor. Un sensor analógico usualmente se identifica con una indicación de voltaje en la clavija "A" como +5 voltios. El número indica el voltaje de suministro al sensor recibido del control electrónico (el voltaje de entrada es regulado). La tierra del sensor de la clavija "B" se identifica por la nomenclatura de “retorno analógico” o “retorno”. Esto indica que el sensor se pone a tierra desde el control electrónico y no está conectado directamente a la tierra del bastidor. La definición de señal analógica es “una señal que varía ligeramente con el tiempo y en proporción con el parámetro medido”. Una salida del sensor analógico representa sólo un voltaje CC en proporción con el parámetro medido, generalmente entre 0 y 5 voltios. El sensor también puede identificarse por su tamaño más pequeño. El sensor contiene sólo una porción de los componentes electrónicos necesarios para mostrar una señal analógica. Los componentes restantes están en el control electrónico. Los sensores analógicos se usan comúnmente en aplicaciones de motor en las cuales la configuración de los sensores con relación al ECM del motor permanecen prácticamente constantes. La mayoría de los sensores analógicos están a tierra al retorno del sensor analógico en el ECM monitor.


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S ENS OR DE TEM PER ATURA ANALO G ICO CO NT ROL DE M OTOR

TE RM IS TOR

T

AMPLIFICADOR

A

5V

C

SEÑ AL (0 - 5V )

B

R ET OR NO A NA LO GI CO

Fig. 3.1.28

La figura 3.1.28 muestra los componentes internos de un sensor analógico de temperatura típico. Los componentes internos principales son (1) un termistor para medir la temperatura y (2) un dispositivo de amperímetro OP (amplificador operacional) para proveer una señal de salida que puede variar entre 0,2 a 4,8 voltios CC, proporcional a la temperatura. Localización y solución de problemas de los sensores analógicos Los técnicos deben usar la información del diagnóstico del sistema electrónico que proveen los diferentes controles. Si un técnico sospecha (con base en la información de diagnóstico) que un sensor analógico está fallando, puede verificar rápidamente si el sensor, la conexión o el mazo de cables del sensor están fallando. Usando un multímetro digital, un grupo de sondas 7X1710 y el módulo del Manual de Servicio apropiado, puede medirse el voltaje de salida CC en el cable de señal y compararse con la especificación del manual. Si no hay señal presente, será necesario determinar si el voltaje de suministro está presente y verificar el circuito a tierra. Si ambas mediciones están fuera de las especificaciones, el sensor debe reemplazarse. Si una de las mediciones no está dentro de las especificaciones, será necesario continuar el análisis de la localización y solución de problemas. Las siguientes mediciones son típicas en un sensor de temperatura analógico, con el sensor conectado al control y el interruptor de llave de contacto en posición CONECTADA. • Clavija A a clavija B -- Entrada regulada de 5 V CC desde el control. • Clavija C a clavija B -- 1,99 - 4,46 V CC del sensor. • El voltaje de señal de la clavija C será diferente en cada tipo de sensor que se esté usando. La salida es proporcional al parámetro medido (temperatura, presión, etc.). Los técnicos deben consultar el Módulo de Servicio correspondiente para las especificaciones de cada sensor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 3.1.29

Sensores analógicos a digitales Un sensor analógico a digital es un dispositivo que incorpora las electrónicas analógica y digital. El uso de un sensor analógico a digital depende del control electrónico específico que esté procesando la información. La figura 3.1.29 muestra un sensor de presión A-D típico. La presión se mide usando la sección analógica. La señal se envía a un convertidor donde es procesada y convertida en salida digital (PWM) y se envía al control electrónico.

S E C C IO N AN AL OG ICA

C O N V E R T ID O R D I G I TA L

SA L IDA PW M A L C ON T ROL E L E CT RO NIC O

S E Ñ AL V+ T I E RR A

R E C TA N G U L O G R A F I C O (IS O )

PA N TA L L A GR AFIC A

Fig. 3.1.30

La figura 3.1.30 muestra dos secciones de un sensor típico A-D. La sección analógica mide los parámetros (presión) y envía una señal a la sección digital (convertidor). La salida de la sección digital es una señal PWM procesada por el control electrónico y enviada a un dispositivo de salida, como una luz, un medidor, etc. El rectángulo gráfico (ISO) no identifica si el sensor está siendo usado como un dispositivo analógico a digital. La información del rectángulo gráfico hace referencia a la salida del sensor. En este ejemplo, la salida es una señal PWM digital. El símbolo de visualización gráfica se usa para identificar el sistema verificado. En este ejemplo, el sistema es “presión de aire de los frenos”. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Localización y solución de problemas de los sensores analógico a digital El técnico de servicio debe seguir los procedimientos de localización y solución de problemas para este tipo de dispositivos usando los mismos procedimientos mencionados antes para los sensores digitales (PWM). La salida del sensor determina si debe hacerse servicio al componente.

Fig. 3.1.31

Sensor ultrasónico Algunas máquinas Caterpillar están equipadas con un sensor ultrasónico. Este tipo de sensor se usa en los sistemas de combustible y reemplaza los sensores de máquinas de modelos anteriores que utilizaban unidades sensoras resistivas dentro del tanque de combustible. El nivel de combustible ultrasónico reacciona al nivel de combustible en el tanque. El sensor emite una señal ultrasónica que viaja hacia abajo en un tubo guía en el tanque. La señal se refleja en un disco metálico en la parte inferior de un flotador que se monta en el sistema de combustible, y la señal vuelve al sensor. El sensor mide la cantidad de tiempo que toma a la señal salir del sensor, reflejarse en el disco y volver al sensor. El sensor tiene cuatro contactos. La condición abierta o a tierra del contacto 3 del conector le indica al control electrónico si el sensor está instalado en la parte profunda del tanque o en la parte poco profunda del tanque. Los procedimientos de localización y solución de problemas del sensor ultrasónico son los mismos usados para el PWM. El sensor ultrasónico no puede probarse fuera de la máquina y debe instalarse en un tanque de combustible para poder probarse.


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C O M PO N EN TES D E SALIDA M ódulo de Visualización P rincipal Enlace de Datos de Visualización Indicadores de A lerta Lám para/A larm a de A cción

Fig. 3.1.32

Componentes de salida Los dispositivos de salida se usan para notificarle al operador la condición de los sistemas de la máquina. Los productos Caterpillar usan numerosos dispositivos de salida, como módulos de visualización, lámparas y alarmas de acción, velocímetros, tacómetros, lámparas de carga útil, indicadores de posición de velocidad, solenoides, etc.

Fig. 3.1.33

Módulos de visualización principal Las máquinas Caterpillar usan muchos tipos de módulos de visualización para proveer información al operador y al técnico de servicio. Dos ejemplos de módulos de visualización son: el Módulo de Visualización del Sistema Monitor Caterpillar y el Módulo de Visualización del Sistema de Administración de Información Vital. La figura 3.1.33 muestra el Módulo de Visualización Principal del Sistema Monitor Caterpillar instalado en el tablero del cargador de ruedas. El área de visualización del Módulo de Visualización Principal provee tanto información de texto como digital. La información disponible en la pantalla depende de las modalidades específicamente programadas de operación de la máquina. Los Módulos de Visualización Principal también usan indicadores de alerta para notificarle al operador de las condiciones anormales de la máquina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 3.1.34

La figura 3.1.34 muestra el Módulo Central de Mensajes del Sistema de Administración de Información Vital (VIMS) instalado en un Camión de Obras. El Módulo Central de Mensajes le provee al operador o al técnico información digital de texto de todos los parámetros medidos de la máquina, además de información de advertencias y función del medidor universal. El medidor universal le permite al operador o al técnico seleccionar un parámetro específico o hacerle seguimiento a un parámetro con problemas que no han excedido su límite.

1F

¡C k Pa M ile sKM R P M Li te r SE RV C OD E X10

. ..

PANTALLA DE ENL ACE DE DATO S

Fig. 3.1.35

Enlace de Datos de Visualización El Enlace de Datos de Visualización es un mazo eléctrico de seis cables que conecta el Módulo de Visualización Principal a los otros componentes de visualización de salida, como el Módulo de Grupo de Medidores, el Módulo de Velocímetro/Tacómetro y el Módulo Central de Mensajes. Como todos estos módulos de salida contienen microprocesadores, estos deben comunicarse unos con otros en un formato digital de datos. NOTA: No confunda el Enlace de Datos de Visualización con el Enlace de Datos Cat. El Enlace de Datos Cat se comunica con los diferentes módulos de control electrónico. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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I ND I CA D O R D E A L E RTA

E NG IN E TE M P

[13 5 ]

6 0 De g F

Fig. 3.1.36

Indicadores de alerta Los tipos de indicadores de alerta varían en los diferentes sistemas monitores usados en los productos Caterpillar. El sistema monitor usado en máquinas de modelos anteriores tenía unas LCD rojas de "destello" para alertar al operador de una condición anormal. El Sistema Monitor Caterpillar continúa usando el mismo tipo de indicador, mientras que el VIMS usa una lámpara. La figura 3.1.36 muestra el indicador de alerta (flecha) como una lámpara interna instalada en el Módulo Central de Mensajes del VIMS. La localización o tipo de dispositivo usado no es importante. Los indicadores primarios de alerta sirven para llamar la atención del operador si se presenta una condición anormal del sistema.


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Fig. 3.1.37

Lámpara/Alarma de acción La lámpara y la alarma de acción son también partes del sistema monitor instalado en los productos Caterpillar. La lámpara de acción está asociada con un indicador de alerta para notificar al operador una advertencia de Categoría 2. La alarma de acción está también asociada con el indicador de alerta y la lámpara de acción para notificar al operador de una advertencia de Categoría 3. La figura 3.1.37 muestra una lámpara de acción típica (flecha) instalada en el tablero de un tractor de cadenas grande equipado con el Sistema Monitor Caterpillar. No se muestra la alarma de acción. La alarma está ubicada generalmente detrás del asiento del operador o dentro del tablero fuera de la vista del operador. Otros componentes de salida Dependiendo del tipo de máquina y de los sistemas instalados, pueden usarse otros tipos de componentes de salida. En los camiones de obras grandes se usan lámparas de carga útil que se ACTIVAN automáticamente por medio de un control electrónico e indican al operador del cargador que se ha alcanzado la carga del camión. También las máquinas equipadas con VIMS usan una lámpara de servicio (ubicada en la parte externa de la máquina) para indicar al personal no operador que la máquina tiene una falla o condición activa.


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C O M PO N EN TES DE SA LID A • SO LEN O IDES • R ELES

Fig. 3.1.38

La mayoría de los controles electrónicos Caterpillar pueden operar solenoides para realizar una función de control. Algunos ejemplos son: cambios de velocidad y sentido de marcha de la transmisión, arranque del motor, suministro de lubricación, etc. Los solenoides son dispositivos electrónicos que trabajan con el principio de que, cuando una corriente eléctrica pasa a través de una bobina conductora, se produce un campo magnético. El campo magnético puede usarse para realizar un trabajo. El tipo de solenoide usado está determinado por la tarea que se va a realizar.

Fig. 3.1.39

La figura 3.1.39 muestra una fotografía de las válvulas solenoides usadas para los cambios de velocidad de la transmisión. Cuando se activa un solenoide, la bobina crea un campo magnético que mueve un carrete interno. Cuando se mueve el carrete, se envía el aceite. Algunas válvulas solenoides de este tipo se activan con señales de +24 V CC, mientras otras lo hacen con un voltaje modulado que resulta en un voltaje medido entre +8 V CC y +12 V CC.


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VA LV ULA S OLEN OIDE DE EM BRAG U E IM PUL SO R O R IF IC IO DE P RU E BA

R E SO RTE

B O LA

C AR R ET E DE L A VA LVU L A

O R IF I CI O

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SO L E NO IDE

C O N JU N TO D E L IN D UC ID O

DE L A B O M BA AL E M B RAG UE IM P UL SO R O R IF IC IO DE P RU E BA

R E SO RTE

BO LA

C A RR E T E DE L A VA LV U L A

O R IF I CI O

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S O L E N O ID E

C O NJ U NT O D E L IN DU C IDO

R E SO R TE

SO L EN OID E DE E M B RAG UE IM PU LSO R D ESAC TIVA DO DE LA BOM BA

AL E M B R AG U E IM P UL S O R

Fig. 3.1.40

La figura 3.1.40 muestra una vista seccional de una válvula solenoide de embrague impulsor. Cuando se activa el solenoide de embrague impulsor, el solenoide mueve el conjunto del pasador contra el resorte y lejos de la bola. El aceite de la bomba fluye por el centro del carrete de la válvula, pasa el orificio y la bola, y pasa al drenaje. El resorte de la válvula mueve hacia la izquierda el carrete de la válvula. El carrete de la válvula bloquea el conducto entre el embrague impulsor y la bomba, y abre el conducto entre el embrague impulsor y el drenaje. El flujo de la bomba al embrague impulsor se bloquea. El aceite del embrague impulsor fluye pasando el carrete de la válvula al drenaje. Cuando se desactiva el solenoide del embrague impulsor, el resorte mueve el conjunto del pasador contra la bola. La bola bloquea el flujo de la bomba a través del orificio al drenaje. La presión de aceite aumenta en el extremo izquierdo del carrete de la válvula y mueve el carrete de la válvula a la derecha contra el resorte. El carrete de la válvula bloquea el conducto entre el embrague impulsor y el drenaje, y abre el conducto entre el embrague impulsor y la bomba. El aceite de la bomba fluye pasando el carrete de la válvula al embrague impulsor. En este tipo de válvula un aumento de la corriente resulta en una disminución del flujo del embrague, lo que produce una disminución de la presión.


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VALVU LA S OLENO IDE DE EM BRAG UE DE TRABA O R IF IC IO DE P RU EB A

BOLA

O R IF IC IO

C AR RE T E D E L A VA LV U LA

R E SO RT E

SO L EN OID E DE E M BRAG UE DE TR ABA ACT IVA DO SO L E N O ID E

P AS AD O R

DE LA BO M B A A L E M B RAG U E D E T R AB A O R IF IC IO DE P RU EB A

BOLA

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C AR RE T E D E L A VA LV U LA

RE S O RT E

S OL EN OI DE D E EM BR AG UE DE T RA BA DE SACT IVAD O

SO L E N O ID E

PA SA D O R

DE LA BO M B A A L E M B RAG U E D E T RA B A

Fig. 3.1.41

La figura 3.1.41 muestra un corte de un solenoide de embrague de traba. Cuando se activa el solenoide de embrague de traba, el solenoide mueve el conjunto del pasador contra la bola. La bola bloquea el flujo de aceite de la bomba a través del orificio al drenaje. La presión de aceite aumenta en el extremo izquierdo del carrete de la válvula y mueve hacia la derecha el carrete de la válvula contra el resorte. El carrete de la válvula bloquea el conducto entre el embrague de traba y el drenaje, y abre el conducto entre el embrague de traba y la bomba. El aceite de la bomba fluye pasando el carrete de la válvula al embrague de traba. Cuando se desactiva el solenoide del embrague de traba, se anula la fuerza que mantenía el conjunto del pasador contra la bola. El aceite de la bomba fluye a través del orificio y la bola, y pasa al drenaje. El resorte mueve hacia la izquierda el carrete de la válvula. El carrete de la válvula abre el conducto entre el embrague de traba y el drenaje, y bloquea el conducto entre el embrague de traba y la bomba. El flujo de la bomba al embrague de traba se bloquea. El aceite del embrague de traba fluye pasando el carrete de la válvula al drenaje. En este tipo de válvula, un aumento de la corriente resulta en un aumento de flujo al embrague, lo que produce un aumento de presión. Las válvulas solenoides similares a ésta se usan en las transmisiones de algunas máquinas Caterpillar, para conectar y desconectar los embragues suavemente. Los solenoides también se usan para el aire de control en algunas máquinas y para accionar los inyectores de los motores controlados electrónicamente. La teoría básica de los solenoides es la misma. Un campo magnético inducido se usa para producir trabajo mecánico. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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R EL E C O R RI EN T E AL T A

+B A T ER I A

SE ÑA L D E CO N T RO L

Fig. 3.1.42

La figura 3.1.42 es un diagrama básico de un relé. Un relé también trabaja con base en el principio del electroimán. En un relé, el electroimán se usa para cerrar o abrir los contactos de un interruptor. Los relés se usan comúnmente para aumentar la corriente, y tienen características de un interruptor mecánico o un interruptor digital. Cuando se activa la bobina de un relé, el campo magnético actúa en el contacto del interruptor. El contacto del interruptor se conecta a los polos del relé. Los polos del relé pueden conducir cargas altas de corriente, como en los motores de arranque u otros solenoides grandes. La bobina del relé requiere una corriente más baja y separa el circuito de corriente baja, del circuito de corriente alta.

C IRC UI TO D EL M O TO R DE A RR AN QU E RE L E DE AR RA N Q U E

SOLENOIDE DEL MOTOR DE ARRANQUE

INTERRUPTOR DE LLAVE DE CONTACTO +B A T ER I A +

_

BA T E R IA

Fig. 3.1.43

La figura 3.1.43 es un diagrama básico de un circuito del motor de arranque. El circuito del motor de arranque es un ejemplo de un circuito controlado por relé. La llave se usa para activar el relé de arranque, y el relé de arranque activa el solenoide del motor de arranque. Esto hace que los contactos del relé de arranque lleven la carga de corriente más alta requerida por el motor de arranque.


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Fig. 3.1.44

Controles electrónicos Los Módulos de Control Electrónico (ECM) son computadores sofisticados. Contienen dispositivos de suministros de energía electrónica, unidades de procesamiento central, memoria, sensores y entradas. Los módulos de control se comunican con otros controles electrónicos mediante un enlace de datos bidireccional. La mayoría de los controles usados en los sistemas electrónicos Caterpillar usan los tres tipos de entradas vistas en esta lección. Estos son: de interruptor, que miden la condición de un interruptor (abierto o a tierra); analógicos, que miden la amplitud de una señal (generalmente entre 0 y 5 voltios) y digitales, que miden una frecuencia (velocidad) o duración de impulso de una señal periódica. El tipo de control usado está determinado por ingeniería y se basa en los tipos de entradas y salidas. La mayoría de los controles están identificados por un término llamado “interruptor”, el cual identifica las características de salida, como interruptor de corriente o de voltaje.


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Fig. 3.1.45

Tipos de controles electrónicos La figura 3.1.45 muestra un control típico usado en los motores electrónicos. Las entradas asociadas con el ECM del motor son típicamente entradas moduladas analógicas que operan en voltajes de corriente continua de 0 a 5 voltios. El ECM mide las entradas de los diferentes sensores, procesa las entradas y entonces, provee una salida apropiada para controlar las funciones específicas del motor. Los ECM de los motores de modelos anteriores contenían módulos de rendimiento de “conexión automática” para la programación de los valores del motor, fallas registradas, etc. Los ECM más recientes usan un método de programación mediante ficheros Flash, software y enlace de datos. Este tipo de control no usa batería externa para el copiado a la memoria.

Fig. 3.1.46

La figura 3.1.46 muestra el Módulo de Control Principal del Sistema de Administración de Información Vital (VIMS) instalado en una excavadora hidráulica grande. El ECM es el "corazón" del sistema monitor VIMS y recibe las entradas procesadas de los diferentes controles electrónicos a través del Enlace de Datos CAT, y provee las salidas apropiadas.


Este módulo requiere una batería de litio de 3 V (externa) para proveer retroalimentación de memoria cuando se abre el interruptor de desconexión de la máquina. 1635 de 1842

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Unidad 3 Lección 1

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Fig. 3.1.47

La figura 3.1.47 muestra el Módulo de Control de la Transmisión Programable Electrónica (EPTC II) usado en los camiones de minería grandes y en las traíllas. El ECM se comunica con el control del motor para proveer “conexión de embrague” suave, bajando momentáneamente la velocidad del motor cuando se activa el solenoide del embrague. Aunque la apariencia y la configuración de los controles electrónicos difieren, la función básica es la misma. Los controles electrónicos usan datos de los diferentes dispositivos de entrada y realizan tareas con base en la programación guardada en la memoria. El control EPTC II, y algunos otros, tienen entradas de interruptor que se pueden usar para usar las modalidades de servicio, realizar funciones de configuración, recuperar y borrar información de servicio. Las entradas de interruptor se llaman generalmente de SERVICIO y de BORRADO. Los procedimientos para el uso de los interruptores son similares en ambos controles. Las modalidades de servicio son específicas para cada tipo de control, y los manuales de servicio deben usarse como referencia cuando se realiza el servicio de estos controles.


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Sistema de Control de Presión del Embrague Electrónico (ECPC) del Cargador 950G En esta unidad se estudiará el Sistema de Control de Presión del Embrague Electrónico (ECPC) usado en los Cargadores de Ruedas medianos Caterpillar. La unidad provee información y ejercicios de los fundamentos electrónicos y eléctricos necesarios para que un técnico de servicio pueda diagnosticar y reparar en forma adecuada el sistema de tren de fuerza usado en las máquinas Caterpillar. Esta presentación usa el Cargador de Ruedas 950G para el estudio de la localización de los componentes, la operación de los sistemas y los procedimientos de pruebas y ajustes del sistema de la servotransmisión controlada electrónicamente. En el estudio de la operación de los sistemas, se usarán tanto los diagramas de corte como de símbolos gráficos. El sistema hidráulico se explicará haciendo un seguimiento del flujo de aceite desde el tanque, a través de los componentes del sistema y de regreso al tanque. El sistema de control eléctrico se explicará mediante el examen de los componentes de entrada y salida del sistema. El siguiente programa del curso se desarrolló usando los materiales de referencia y las herramientas indicadas en las páginas siguientes. El instructor puede reemplazar materiales o herramientas según lo considere conveniente.


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Control de Presión del Embrague Electrónico del Cargador 950G (ECPC)

UNIDAD 4

Objetivos

UNIDAD 4 Objetivos Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Dadas las hojas de trabajo de la práctica 4.1.1:“Examen de identificación de los componentes del tren de fuerza”, identificar los componentes con etiquetas en los Cargadores de Ruedas 950G o 972G y emparejarlos con los nombres en la hoja de trabajo durante el examen de la práctica. Los componentes a identificar son: convertidor de par, transmisión, engranaje de transferencia de salida, eje de mando trasero, mandos finales traseros, eje de mando delantero, mandos finales delanteros, sumidero, rejilla imantada, bomba de la transmisión, filtro de la transmisión, válvula de alivio de la transmisión, válvulas solenoides de la transmisión, válvula de alivio de entrada del convertidor de par y enfriador de aceite. 2. Dada la hoja de trabajo de la práctica 4.1.2 “Pruebas del sistema hidráulico del tren de fuerza”, el Módulo de Pruebas y Ajustes del Manual de Servicio del Tren de Fuerza de los Cargadores de Ruedas 950G/962G, un Cargador de Ruedas 950G y las herramientas adecuadas, realizar las siguientes tareas en el sistema hidráulico de la transmisión: a. Prueba de calado del convertidor de par b. Prueba de las válvulas solenoides moduladoras de la transmisión c. Prueba de la presión del embrague de la transmisión d. Prueba de presión de lubricación e. Prueba de la presión de salida del convertidor de par f. Prueba de la presión de la bomba de la transmisión g. Prueba de la presión de entrada del convertidor de par


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Objetivos (continuación) 3. Dados un diagrama eléctrico del Cargador de Ruedas 950G y la hoja de trabajo de la práctica 4.1.3 “Examen de identificación de los componentes del Sistema de Control Electrónico de la Transmisión”, identificar en el diagrama los siguientes componentes: Módulo de Control Electrónico de la transmisión, interruptor neutralizador de la transmisión, interruptor automático/manual, interruptor de cambio a baja velocidad, sensor de velocidad del motor, sensor de velocidad de entrada de la transmisión, sensor No. 1 de la velocidad de salida de la transmisión, sensor No.2 de la velocidad de salida de la transmisión, sensor de temperatura del aceite de la transmisión, interruptor del calentador de entrada de aire, interruptor de llave de contacto, válvulas proporcionales de la transmisión, relé del calentador de entrada de aire, alarma de retroceso y solenoide de arranque del motor. El estudiante también registrará en la hoja de trabajo durante el examen la ubicación de coordenadas en el diagrama eléctrico, el número de pieza y hará una descripción breve de las funciones de los componentes. 4. Dadas la hoja de trabajo de la práctica 4.1.4 “Calibración y configuración del Control Electrónico de la Transmisión”, el Módulo de Pruebas y Ajustes del Tren de Fuerza de los Cargadores de Ruedas 950F/962G y las herramientas adecuadas, realizar las siguientes tareas de calibración y configuración del Sistema de Control Electrónico de la Transmisión: a. b. c. d. e. f. g.


Selección de traba de velocidad alta de avance Selección de traba de velocidad alta de retroceso Selección de configuración del control de amortiguación Selección de entrada de cambio de velocidad Selección del embrague secundario Calibración de la conexión del embrague de la transmisión Calibración de llenado de embrague de la transmisión

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Material

UNIDAD 4 Material El material indicado a continuación debe estar disponible antes de iniciar el curso. Si el instructor considera conveniente, puede usar también otro material de referencia. Publicaciones de servicio:


Operación de los Sistemas del Tren de Fuerza de los Cargadores de Ruedas 950G/962G - Módulo de Servicio

SENR1379

Pruebas y Ajustes del Tren de Fuerza de los Cargadores de Ruedas 950G/962G - Módulo de Servicio

SENR1380

Pruebas y Ajustes del Sistema Electrohidráulico de los Cargadores de Ruedas 950G/962G - Módulo del Manual de Servicio

RENR2146

Operación, Pruebas y Ajustes del Sistema Monitor Caterpillar - Módulo del Manual de Servicio

SENR1394

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Herramientas

UNIDAD 4 Herramientas Las prácticas de taller y los ejercicios del curso requieren de las siguientes herramientas. Sustituya las herramientas a criterio del instructor. Grupo de Manómetros de Presión IU5481 (vea nota) Grupo de Conexiones y Mangueras IU5482 (Optativo) (vea nota) Grupo Adaptador de Comunicaciones I UX1700, o Grupo de Adaptador de Comunicaciones II 171-4400 Computador portátil con ET instalado (versión 2.3 en adelante) Caja de herramientas de mecánico con herramientas manuales Cronómetro

NOTA: El Grupo de Manómetros de Presión IU5481 y el Grupo de Conexiones y Mangueras IU5482 pueden reemplazarse por seis conjuntos de manguera y manómetro. Cada conjunto de manguera y manómetro consta de: 1 - Manómetro de presión de doble escala 1 - Conjunto de mangueras 2 - Conjuntos de acoplador 2 - Conectores


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8T0855 6V3081 6V4144 4S6399

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Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar los componentes del tren de fuerza del Cargador de Ruedas 950G.

Fig. 4.1.1

Introducción En esta unidad veremos la ubicación de los componentes, la operación de los sistemas y los procedimientos de pruebas y ajustes del tren de fuerza de control electrónico del Cargador 950G. El sistema hidráulico se explicará haciendo un seguimiento del flujo de aceite desde el tanque, a través de los componentes del sistema y de regreso al tanque.


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Lección 1: Componentes del Sistema del Tren de Fuerza del Cargador 950G

Lección 1: Componentes del Sistema del Tren de Fuerza del 950G

Unidad 4 Lección 1

4-1-2


C O M PO N E N T ES DE L TR E N D E FU ER Z A M OTO R D IES EL

C ON VERT ID OR DE PAR

TR AN SM ISI ON

CA JA D E E NGR A NAJ E DE T RAN SF ER EN CIA DE SA LI DA

FR EN O DE ES TAC IONA M IEN TO

M AND O F INA L TR ASE RO E JE D E M AN DO TR AS ERO

M A ND O FI NAL D EL AN TERO EJE D E M AN D O DE LA NT ERO

Fig. 4.1.2 Componentes del tren de fuerza

Componentes del tren de fuerza La figura 4.1.2 muestra los principales componentes del tren de fuerza. La fuerza del motor fluye al convertidor de par. El eje de salida del convertidor de par está conectado con estrías al eje de entrada de la servotransmisión de control electrónico. El eje de salida de la transmisión está conectado con estrías al engranaje de transferencia de salida. El engranaje de transferencia de salida transmite la potencia de la transmisión a los ejes de mando delantero y trasero. La potencia del eje de salida de la transmisión fluye a través del eje de mando delantero y del freno de estacionamiento al piñón delantero, corona, diferencial y ejes a los mandos finales. La potencia del eje de salida de la transmisión también fluye a través del grupo de junta universal trasero al piñón trasero, corona, diferencial y ejes a los mandos finales.


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Unidad 4 Lección 1

4-1-3


1 5

2 4

Fig. 4.1.3 Servotransmisión y convertidor de par

En la figura 4.1.3 se muestran el convertidor de par (1), la transmisión (2) y los engranajes de transferencia de salida (4) usados en el Cargador de Ruedas 950G. La transmisión de control electrónico del Cargador de Ruedas 950G no tiene caja de transmisión separada. El Cargador 950G usa un arreglo de transmisión planetaria sin caja. La transmisión consta de planetarios interiores, conectados entre sí con pernos y con sellos anulares entre planetarios. El resultado es una transmisión en la cual los planetarios funcionan como un miembro estructural. El eje de salida de la transmisión está conectado con estrías al engranaje de entrada en la caja de engranajes de transferencia de salida.

Fig. 4.1.4 ECM de la transmisión

Las seis válvulas solenoides proporcionales (3) (fig. 4.1.3) de la transmisión están sobre los planetarios respectivos que ellas controlan. Las válvulas solenoides proveen modulación de presión de embrague controlado electrónicamente. El Módulo de Control Electrónico (ECM) de la Transmisión (figura 4.1.4) controla la función de cambios de la transmisión. El ECM de la transmisión y las válvulas solenoides proporcionales reemplazan la válvula de control selectora y de presión encontrada en modelos anteriores. Este sistema brinda una mejor modulación de cada embrague individual de la transmisión. En la figura 4.1.3 también se muestra el filtro de aceite de la transmisión (5). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 4.1.5 Eje de salida delantero

La potencia del eje de salida de la transmisión fluye a través del freno de estacionamiento (1) y del eje de mando delantero (2) al piñón delantero, corona, diferencial, mando final y grupo de ejes (figura 4.1.5).

5 4

Fig. 4.1.6 Eje de salida trasero

La potencia también fluye del eje de salida de la transmisión a través del grupo de junta universal trasero (4) al piñón trasero, corona, diferencial, mando final y grupo de ejes traseros (figura 4.1.6).


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Unidad 4 Lección 1

4-1-5


SIST E M A H ID R AUL IC O D E L A T R A N SM ISIO N VA LV UL A S D E AL IV IO D E EN TR A DA D EL C ON VE RT ID OR D E PA R Y D E A LI VIO D E L A T RA NSM ISIO N

B O M BA D E ACE IT E C AJA D E L C ON VE RT ID OR D E PA R

VA LV UL AS D E C ON T ROL SO LE NO ID ES D E L A T RA NSM I SI ON

C ON VE RT IDO R DE PA R C A JA DE L VOL AN T E

E NF R IAD OR D E AC EI TE

F ILT RO DE ACE IT E

OR IFI CI O DE SAL IDA D EL CO NV ERT IDO R D E PAR

T U BE R IA D E SUM IN IST RO DE L A B OM B A

CA JA DE E NG RA NA JE D E T RA NSF E RE NC IA DE SAL IDA

TU BE R IA DE R ET OR NO D E ACE IT E

RE JIL L A IM A NTA DA

Fig. 4.1.7 Sistema hidráulico de la transmisión

La figura 4.1.7 muestra un diagrama simplificado de los componentes del sistema hidráulico de la transmisión. El flujo de aceite mostrado en la figura es la condición del sistema hidráulico con el motor en funcionamiento. Los códigos de color usados para el aceite de la transmisión en esta figura son: Rojo Naranja Marrón Verde

-

Sistema o presión alta Aceite del convertidor de par Aceite de lubricación Aceite del tanque o de retorno

El tanque del sistema hidráulico de la transmisión está en la parte inferior de la caja de engranajes de transferencia. Durante la operación, la bomba extrae el aceite del tanque a través de una rejilla imantada. La bomba envía el aceite de suministro a través del filtro de aceite de la transmisión a la válvula de alivio de la transmisión. Una válvula de derivación instalada en la base del filtro de aceite permite que el aceite derive el filtro cuando el aceite está frío o si el elemento del filtro tiene restricción. El aceite fluye de la válvula de alivio de la transmisión a las válvulas solenoides proporcionales de la transmisión. Las válvulas solenoides proporcionales de la transmisión controlan la presión de aceite de los embragues de la transmisión. El aceite que no se usa en la conexión del embrague fluye al convertidor de par. La presión del convertidor está limitada por la válvula de alivio de entrada del convertidor. La presión dentro del convertidor se mantiene gracias al orificio de salida del convertidor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 1

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El aceite del orificio de salida del convertidor fluye a través del enfriador de aceite de la transmisión a la transmisión para lubricar los componentes internos. El aceite de lubricación de la transmisión contenido en el fondo de la caja de la transmisión se une con el aceite de lubricación del convertidor de par. El aceite combinado fluye a la caja de engranajes de transferencia de salida y pasa a la bomba de aceite para repetir el ciclo.

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1

6

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3

5

Fig. 4.1.8 Bomba de aceite de la transmisión

La figura 4.1.8 muestra la bomba de aceite de la transmisión de engranajes no regulable de una sección (1). La bomba de la transmisión está unida con pernos al mando de bomba (2) ubicado en la caja del convertidor de par (3). También se muestran en la figura la manguera de succión de la bomba de la transmisión (4), la caja de la rejilla imantada (5) y la caja de engranajes de transferencia de salida (6). La rejilla imantada elimina las partículas metálicas de desgaste normal suspendidas en el aceite para evitar que vayan a la bomba de la transmisión. La rejilla imantada se encuentra en la parte inferior del sumidero de aceite de la caja de transferencia de salida.


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Unidad 4 Lección 1

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2

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Fig. 4.1.9 Bomba de la transmisión

En la figura 4.1.9 se muestran el filtro de aceite de la transmisión (1) y las seis válvulas solenoides proporcionales de la transmisión (2). También se muestra en la figura 4.1.9 la caja de la válvula de alivio de la transmisión. La válvula de alivio de la transmisión y la válvula de alivio del convertidor de par están detrás de esta tapa.

Fig. 4.1.10 Enfriador de aceite de la transmisión

El enfriador de aceite de la transmisión está en la parte inferior del tanque del radiador de enfriamiento del motor, ubicado en la parte trasera de la máquina (figura 4.1.10).


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Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar los componentes de Control Electrónico de la Transmisión en un diagrama eléctrico del Cargador de Ruedas 950G.

Fig. 4.3.1

Introducción En esta lección se verán la relación entre los sistemas mecánico e hidráulico de la transmisión y el Sistema de Control Electrónico de la Transmisión.


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Lección 3: Operación del Sistema de Control Electrónico de la Transmisión del Cargador 950G

Lección 3: Operación del Sistema de Control Electrónico de la Transmisión del Cargador 950G

Unidad 4 Lección 3

4-3-2


SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO DE LA TRANSMISION VALVULAS PROPORSIONALES DE LA TRANSMISION

INTERRUPTOR DE PRESION DELA DIRECCIONPRIMARIA(OPTATIVO) INTERRUPTORDEPRESIONDE LADIRECCIONSECUNDARIA(OPTATIVO)

SOLENOIDE INTERRUPTORDEPRUEBADE DIRECCIONSECUNDARIA(OPTATIVO)

SOLENOIDE

INTERRUPTOR DE CONTROL DE AMORTIGUACION(OPTATIVO)

SOLENOIDE

PALANCA DE CAMBIOS DE VELOCIDAD

SOLENOIDE

INTERRUPTOR DE FRENOS DE ESTACIONAMIENTO INTERRUPTOR NEUTRALIZADOR DE LA TRANSMISION ANULACIONDELINTERRUPTOR NEUTRALIZADORDELATRANSMISION INTERRUPTOR MANUAL/AUTOMATICO INTERRUPTOR DE LA LLAVE DEL CONTACTO INTERRUPTOR DE CAMBIO DE VELOCIDAD A BAJA INTERRUPTOR DEL CALENTADOR DEAIRE DE ENTRADA

SOLENOIDE

MODULO DE CONTROL ELECTRONICO DE LA TRANSMISION

SOLENOIDE

RELE DEL CALENTADOR DE AIRE DE ENTRADA SOLENOIDE DE CONTROL DE AMORTIGUACION

SENSOR DE VELOCIDAD DE ENTRADA DE LA TRANSMISION SENSOR DE TEMPERATURA DE ACEITE DE LA TRANSMISION

ALARMA DE RETROCESO SENSOR DE VELOCIDAD DE ENTRADA DE LA TRANSMISION ENLACE DE DATOS CAT

SENSOR No.1 DE LA VELOCIDAD INTERMEDIA DE LA TRANSMISION SENSOR No. 2 DE VELOCIDAD INTERMEDIA DE LA TRANSMISION SENSOR No. 1 DE LA VELOCIDAD DE SALIDA DE LA TRANSMISION SENSOR No. 2 DE VELOCIDAD DE SALIDA DE LA TRANSMISION

SOLENOIDE DE ARRANQUE DEL MOTOR RELE DE LA DIRECCION SECUNDARIA SOLENOIDE DUAL HP (SOLO 962G)

Fig. 4.3.2 Sistema de Control Electrónico de la Transmisión

En la figura se muestra un diagrama de bloque de los componentes del Sistema de Control Electrónico de la Transmisión. Los diferentes interruptores y sensores proveen señales de entrada al Módulo de Control Electrónico (ECM), el cual procesa las señales de entrada y activa los dispositivos de salida apropiados. Las funciones y los sensores interruptores de entrada del Sistema de Control Electrónico de la Transmisión son:


Interruptor de presión de la dirección primaria

- Mide la presión del sistema de dirección primaria.

Interruptor de presión de la dirección secundaria (optativo)

- Mide la presión del sistema de la dirección secundaria.

Interruptor de prueba de la dirección secundaria (optativo)

- Activa el motor de dirección secundaria.

Relé de la dirección secundaria (optativo)

- Activa el motor de dirección secundaria.

Interruptor de control de amortiguación (optativo)

- Envía señales al ECM de la modalidad de amortiguación en la cual el operador quiere trabajar.

Interruptor automático/manual

- Envía señal al ECM de la modalidad de cambio en la cual el operador quiere trabajar.

Interruptor de frenos de estacionamiento

- Envía señales al ECM cuando está conectado el freno de estacionamiento.

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Unidad 4 Lección 3


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Interruptor neutralizador

- Neutraliza la transmisión cuando el operador PRESIONA el pedal del freno izquierdo.

Interruptor de anulación del neutralizador

- En la posición CONECTADA, anula el interruptor neutralizador de la transmisión.

Palanca de velocidad

- Permite que el operador escoja la velocidad y sentido de marcha de la transmisión (sólo en el sistema de dirección convencional).

Interruptor de llave de contacto

- Envía señal al ECM de cuándo activar el solenoide de arranque del motor.

Interruptor de cambio a baja

- Permite que el operador manualmente haga un cambio a baja de la transmisión.

Interruptor de control direccional

- Envía señal al ECM de que el operador ha seleccionado la dirección de viaje (sólo en los CCS).

Interruptor de cambio a alta

- Permite que el operador envíe una señal al ECM de que solicita un cambio de velocidad a alta (sólo en los CCS).

Sensor de velocidad del motor

- Mide la velocidad del motor en la gama de 250 a 3.000 rpm.

Sensor de velocidad de salida del convertidor de par

- Mide la velocidad de salida del convertidor de par en la gama de 25 a 3.000 rpm.

Sensor No. 1 de velocidad intermedia

- Mide la velocidad intermedia de la transmisión en la gama de 25 a 3.000 rpm.

Sensor No.2 de velocidad intermedia

- Identifica el sentido de la marcha en la gama de 25 a 3.000 rpm.

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Unidad 4 Lección 3

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Sensor No. 1 de velocidad de salida

- Mide la velocidad de salida de la transmisión en la gama de 25 a 3.000 rpm.

Sensor No.2 de velocidad de salida

- Identifica el sentido de la marcha en la gama de 25 a 3.000 rpm.

Sensor de temperatura del aceite de la transmisión

- Mide la temperatura del aceite de la transmisión.

Las funciones y los componentes de SALIDA del Sistema de Control Electrónico de la Transmisión son: Válvulas solenoides proporcionales de la transmisión

- Controlan el flujo y la presión de aceite a los embragues.

Solenoide de control de amortiguación (optativo)

- Abre la válvula solenoide de control de amortiguación para conectar los cilindros de levantamiento con el acumulador de control de amortiguación

Alarma de retroceso

- Suena cuando la transmisión está en RETROCESO.

Relé de arranque del motor

- Controla la corriente al relé de arranque (ubicado entre el interruptor de llave de contacto y el relé de arranque).

El Enlace de Datos Cat conecta el ECM de la transmisión al Sistema Monitor Caterpillar y a otros controles electrónicos. El Módulo de Control Electrónico de la Transmisión (ECM) es el componente central del sistema de control electrónico. El ECM de la transmisión está en la parte trasera derecha de la cabina. El tablero de la parte trasera debe quitarse para tener acceso al ECM (figura 4.3.3). El ECM toma decisiones con base en las señales de entradas de sensor y de interruptor y de la información en la memoria. Las señales de entrada al ECM provienen de la estación del operador, de la máquina y de la transmisión. Los componentes de entrada de la estación del operador son: interruptores de cambio y sentido de marcha, interruptores de anulación del neutralizador y del neutralizador, interruptor de freno de estacionamiento, interruptor de llave de contacto, interruptor de cambio a baja e interruptor selector automático/manual. Las entradas de los interruptores opcionales son el interruptor de control de amortiguación y el interruptor de prueba de dirección secundaria. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 4.3.3 ECM de la transmisión

Los componentes de entrada de la máquina son: el sensor de velocidad del motor, el interruptor de presión de dirección primaria, el interruptor de presión de dirección secundaria optativo y el módulo central de mensajes del Sistema Monitor Caterpillar. Los componentes de entrada de la transmisión son: el sensor de temperatura de aceite de la transmisión, el sensor de velocidad de salida del convertidor de par, los dos sensores de velocidad intermedia de la transmisión y los dos sensores de velocidad de salida de la transmisión. El ECM se comunica con otros módulos de control electrónico, como el Sistema Monitor Caterpillar y el ECM electrohidráulico, a través del Enlace de Datos Cat. Los dos cables del enlace de datos bidireccionales permiten que el ECM de la transmisión reciba y envíe información a otros módulos de control electrónico ubicados en la máquina.

Fig. 4.3.4 Palanca de velocidad de la transmisión

El grupo de control de la palanca de velocidad de la transmisión (flecha) mostrada en la figura 4.3.4 es una entrada al ECM de la transmisión. Este es uno de los dos tipos de palancas de velocidad encontrados en el Cargador de Ruedas 950G. Esta es una palanca de velocidad usada en los sistemas de dirección convencional (bomba de dosificación).


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Unidad 4 Lección 3

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La palanca de cambios está montada en el lado izquierdo de la columna de la dirección. El operador mueve la palanca de cambios hacia adelante para desplazarse en el sentido de marcha de AVANCE, o hacia atrás, para desplazarse en el sentido de marcha de RETROCESO. Las velocidades primera a cuarta se seleccionan girando la palanca de velocidad. Cuando la transmisión está en la modalidad manual, el ECM de la transmisión permite que la palanca de velocidad controle la transmisión. El ECM de la transmisión cambia la transmisión a la velocidad exacta y el sentido de marcha mostrada en la palanca de cambios. Cuando la transmisión está en la modalidad automática, la selección de la palanca de velocidad es la velocidad máxima que la transmisión obtendrá. El ECM de la transmisión automáticamente seleccionará los embragues de velocidad correctos (SEGUNDA, TERCERA o CUARTA), con base en las velocidades de salida del motor y la transmisión.

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Fig. 4.3.5 Sistema de dirección CCS e interruptor de cambio a alta

El segundo tipo de control de palanca de velocidad de la transmisión se muestra en la figura 4.3.5. Este grupo de control se encuentra en los cargadores de ruedas medianos con el Sistema de Dirección con Command Control (CCS). El interruptor de control de sentido de marcha (1), el interruptor de cambio a baja (2) y el interruptor de cambio a alta (3) están montados en el lado izquierdo del volante de dirección en forma de media luna (4). El interruptor de control de sentido de marcha es un interruptor de tres posiciones con el cual el operador selecciona ya sea el sentido de marcha de AVANCE (posición adelante), NEUTRAL (posición del centro) o RETROCESO (posición atrás). La posición del interruptor que el operador selecciona cierra (a tierra) ese contacto mientras los dos contactos restantes permanecen abiertos. Cerrando un contacto del interruptor se envía una señal al ECM de la transmisión para indicar el sentido de marcha seleccionado por el operador. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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El interruptor de cambio a baja y el interruptor de cambio a alta son idénticos en construcción y operación. Cuando el operador desea manualmente un cambio a una velocidad arriba o abajo de la actual, presiona el interruptor de cambio a baja o el interruptor de cambio a alta, una conexión se cierra (a tierra) y la otra conexión queda abierta. Cada interruptor tiene dos conexiones de entrada al ECM de la transmisión. Cuando no están activados los interruptores, está cerrada una conexión (a tierra) y la otra está abierta. Cuando el operador presiona el interruptor de cambio a baja o el interruptor de cambio a alta, el interruptor seleccionado momentáneamente invierte las conexiones para enviar una señal al ECM de la transmisión del cambio de velocidad deseado. 1 2

Fig. 4.3.6 Interruptor de cambio a baja

El interruptor de cambio a baja (1) está en la parte superior de la palanca de control de levantamiento (2) en los cargadores de ruedas medianos con dirección convencional (bomba de dosificación). Cuando el ECM de la transmisión está operando en la modalidad manual, al oprimir el interruptor de cambio a baja, se produce un cambio de SEGUNDA velocidad a PRIMERA velocidad. La transmisión permanecerá en PRIMERA velocidad hasta que ocurra una de las siguientes condiciones: 1. Se haga un cambio de sentido de marcha. 2. La palanca de velocidad se mueva a neutral antes de seleccionar una velocidad. 3. La palanca de velocidad se lleve a primera velocidad y luego a otra velocidad. En la modalidad manual, el interruptor de cambio a baja no cambiará de CUARTA velocidad a TERCERA velocidad o de TERCERA velocidad a SEGUNDA velocidad. Cuando el ECM de la transmisión está en operación en la modalidad automática, el oprimir el interruptor de cambio a baja hace que el ECM de la transmisión realice el cambio a baja a una velocidad más alta que la de desplazamiento normal. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 3

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El presionar y soltar inmediatamente el interruptor de cambio a baja hace que el ECM de la transmisión haga un cambio hacia abajo una velocidad. El presionar y mantener el interruptor de cambio a baja hace que ECM de la transmisión continúe el cambio a baja, a medida que disminuye la velocidad de la máquina. Un cambio a baja ocurrirá sólo si la velocidad de la máquina y del motor no resultan en una sobrevelocidad. El cambio de velocidad automático se desactiva por cinco segundos luego que se presione el interruptor de cambio a baja. Después de cinco segundos, el cambio de velocidad automático se reactiva con base en las entradas del sensor de velocidad.

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Fig. 4.3.7 Interruptor neutralizador

El interruptor neutralizador ajustable, ubicado bajo la cubierta (1) al lado izquierdo del pedal del freno izquierdo (2), es una entrada del operador al ECM de la transmisión (figura 4.3.7). Cuando el operador presiona el pedal del freno izquierdo, se abre el interruptor neutralizador. La señal del interruptor neutralizador abierto envía una señal al ECM de la transmisión para desactivar el solenoide de embrague direccional. Con sólo el solenoide de embrague de velocidad activado, la transmisión se neutraliza.

Fig. 4.3.8 Interruptor de anulación del neutralizador

El operador puede anular la operación del interruptor neutralizador de la transmisión activando el interruptor de anulación del neutralizador (figura 4.3.8, flecha) ubicado sobre la cabeza del operador al lado derecho del tablero superior de la cabina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 3

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El interruptor de anulación del neutralizador es un interruptor de dos posiciones con una lámpara indicadora que se enciende cuando el interruptor está CONECTADO. La lámpara indicadora está en el tablero central del Sistema Monitor Caterpillar. El interruptor de anulación del neutralizador está conectada en paralelo al interruptor neutralizador. Cuando está en posición CONECTADA, el interruptor de anulación del neutralizador cierra un circuito en paralelo que deriva el interruptor neutralizador. Si el pedal del freno izquierdo se presiona cuando el interruptor de anulación del neutralizador está en la posición CONECTADA, la transmisión no se neutraliza. No se envía señal al ECM de la transmisión. En la posición DESCONECTADA, el interruptor de anulación del neutralizador cierra el circuito en paralelo que incluye el interruptor neutralizador. Si el pedal del freno izquierdo se presiona cuando el interruptor de anulación del neutralizador está en la posición DESCONECTADA, se envía una señal al ECM de la transmisión. El ECM desactivará la válvula de solenoide proporcional de la dirección. La transmisión se desconectará. En la figura 4.3.8 se muestra el interruptor de anulación del neutralizador en la posición DESCONECTADA.

Fig. 4.3.9 Interruptor automático/manual

El interruptor automático/manual de la trasmisión (flecha) actúa enviando una señal de entrada al ECM de la transmisión (figura 4.3.9). El interruptor automático/manual de la transmisión permite que el operador escoja la modalidad automática o la modalidad manual de operación de la transmisión.


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El interruptor automático/manual de la transmisión se usa como un interruptor de dos posiciones en máquinas con sistema de dirección convencional. El interruptor automático/manual de la transmisión se usa en máquinas con Sistema de Dirección con Command Control (CCS) y es un interruptor de cuatro posiciones. La figura 4.3.9 muestra el interruptor automático/manual usado en una máquina con sistema CCS. El interruptor se muestra en la modalidad automática y limita la velocidad superior máxima a la cuarta velocidad. Ambos interruptores encienden una lámpara en la pantalla de condición de la máquina en el tablero central del Sistema Monitor Caterpillar cuando se está en modalidad automática. Cuando el interruptor está en modalidad manual, el ECM del tren de fuerza cambia la transmisión a la misma velocidad y sentido de marcha de la posición de la palanca de velocidad (en el sistema de dirección convencional) o a la última velocidad seleccionada por los interruptores de cambio a baja o cambio a alta (sistema CCS). El ECM de la transmisión hará el cambio automático de la transmisión cuando el interruptor automático/manual está en la posición de modalidad automática (en el sistema de dirección convencional), o en alguna de las tres posiciones mostradas la figura 4.3.9 (sistema CCS) y de velocidad esté arriba de la SEGUNDA velocidad. El ECM de la transmisión cambiará la transmisión de SEGUNDA velocidad al valor de velocidad en la palanca de velocidad (sistema de dirección convencional) o al número de velocidad seleccionado en el interruptor automático/manual (sistema CCS). El ECM de la transmisión no cambiará la transmisión de PRIMERA velocidad a SEGUNDA velocidad si el operador seleccionó la PRIMERA velocidad. El operador puede anular la función de cambio de velocidad automático presionando el interruptor de cambio a baja ubicado en la parte superior de la palanca de control de levantamiento del implemento en las máquinas con el sistema de dirección convencional, o ubicado en el volante de la dirección en las máquinas con el Sistema de Dirección con Command Control. El ECM de la transmisión también controla el arranque del motor.


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Fig. 4.3.10 Interruptor de llave de contacto/interruptor de frenos de estacionamiento

El interruptor de llave de contacto (1), mostrado en la figura 4.3.10, envía una señal al ECM de la transmisión de que el operador quiere arrancar el motor. El ECM determina si el interruptor de sentido de marcha de la transmisión está en la posición NEUTRAL. Cuando el interruptor de sentido de marcha está en la posición NEUTRAL, y el interruptor de llave de contacto se gira a la posición ARRANQUE, el ECM activa el relé de arranque. El interruptor del freno de estacionamiento (activado por la perilla de freno de estacionamiento (2) también envía una señal de entrada al ECM de la transmisión). La función del interruptor del freno de estacionamiento es enviar una señal al ECM de la transmisión durante las siguientes condiciones: - Cuando la transmisión está en NEUTRAL y el freno de estacionamiento (2) está CONECTADO (interruptor de freno de estacionamiento CERRADO), el ECM no activará el solenoide de la transmisión a un cambio de NEUTRAL a PRIMERA VELOCIDAD DE AVANCE o a PRIMERA VELOCIDAD DE RETROCESO durante el intento inicial. Ponga la palanca de velocidad en NEUTRAL y entonces regrese a PRIMERA VELOCIDAD DE AVANCE o PRIMERA VELOCIDAD DE RETROCESO, para permitir que la transmisión haga el cambio de NEUTRAL a velocidad de avance o retroceso. NOTA: El cambio a velocidad de avance o de retroceso con los frenos de estacionamiento y de servicio aplicados es necesario en el procedimiento de localización y solución de problemas del motor, del convertidor de par y del sistema de frenos. - Cuando la transmisión está en PRIMERA VELOCIDAD DE AVANCE o PRIMERA VELOCIDAD DE RETROCESO y el freno de estacionamiento (2) está conectado (interruptor de freno de estacionamiento CERRADO), el ECM cambia la transmisión a NEUTRAL. Cuando el freno de estacionamiento se DESCONECTA (interruptor de freno de estacionamiento ABIERTO), el ECM mantiene la transmisión en NEUTRAL hasta que la palanca de velocidad quede en la posición NEUTRAL. Luego puede llevarse a la posición DE AVANCE o DE RETROCESO. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 3

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Fig. 4.3.11 Sensor de velocidad del motor

Una de las más importantes entradas del ECM de la transmisión es la información recibida del sensor de velocidad del motor, mostrado en la figura 4.3.11 (flecha). El ECM de la transmisión usa esta información junto con otras entradas de datos de sensor para detectar si el motor está funcionando y fijar los puntos de cambio de la transmisión. El sensor de velocidad del motor está al lado izquierdo de la caja del volante del motor.

Fig. 4.3.12 Sensor de velocidad de salida del convertidor de par

El ECM de la transmisión recibe la información de entrada del sensor de velocidad de salida del convertidor de par, mostrado en la figura 4.3.2 (flecha). La información suministrada es la velocidad del eje de salida del convertidor de par.


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Unidad 4 Lección 3

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Fig. 4.3.13 Sensores de velocidad intermedia de la transmisión

Las figuras 4.3.13 y 4.3.14 muestran los sensores de velocidad de la transmisión, los cuales suministran información al ECM de la transmisión. El sensor No. 1 de velocidad intermedia de la transmisión (figura 4.3.13, No. 1) suministra la velocidad rotacional de los embragues de velocidad de la transmisión al ECM de la transmisión. El sensor No. 2 de velocidad intermedia (figura 4.3.13, No. 2) suministra entradas relacionadas con el sentido de giro.

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Fig. 4.3.14 Sensores de velocidad de salida de la transmisión

El sensor No.1 de velocidad de salida de la transmisión (figura 4.3.14, No. 1) suministra la velocidad de giro de los embragues de sentido de marcha de la transmisión al ECM de la transmisión. El sensor No.2 de velocidad de salida (figura 4.3.14, No. 2) suministra entradas relacionadas con el sentido de giro de los embragues de sentido de marcha. Cada par de sensores de velocidad de salida e intermedios están conectados fuera de fase uno del otro. El ECM de la transmisión usa la fase del dato de entrada (cable) para determinar la sentido de marchan de giro de las velocidades intermedias y de salida. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 3

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El ECM de la transmisión no puede determinar por información directa si la conexión o la desconexión del embrague está completa. El ECM de la transmisión usa la información del sensor de velocidad, incluyendo los datos del sensor de velocidad del motor, para medir el patinado esperado del embrague y las velocidades planetarias para asegurar que la transmisión está haciendo el cambio de acuerdo con el programa de aplicación guardado en la memoria del ECM. La información del sensor de velocidad también lo usa el ECM de la transmisión para fijar y ajustar los puntos de cambio de la transmisión.

Fig. 4.3.15 Sensores de temperatura del aceite de la transmisión

El sensor de temperatura del aceite de la transmisión (flecha) envía una señal de entrada al ECM de la transmisión (figura 4.3.15). Este sensor de temperatura suministra al ECM de la transmisión la información de la temperatura del aceite. El ECM de la transmisión usa esta información para compensar los cambios de viscosidad del aceite debido a los cambios de temperatura. Esta compensación se usa para ajustar los tiempos de llenado de los embragues de la transmisión. El ECM de la transmisión también envía la información del sensor de temperatura del aceite de la transmisión al ECM del Sistema Monitor a través del Enlace de Datos Cat.


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Unidad 4 Lección 3

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Fig. 4.3.16 Interruptores de la dirección primaria y secundaria

El interruptor de presión de la dirección secundaria (1) y el interruptor de presión de la dirección primaria (2) envían señales de entrada al ECM de la transmisión (vea figura 4.3.16). El interruptor de presión de la dirección secundaria y el interruptor de presión de dirección primaria están unidos a la válvula de dirección secundaria (3). La válvula de dirección secundaria está dentro del bastidor derecho, arriba del motor y de la bomba de dirección secundaria (4). El interruptor de presión de dirección secundaria mide la presión del sistema de dirección secundaria. El interruptor de presión de dirección primaria mide la presión del sistema de dirección primaria. Ambos interruptores envían la información de presión al ECM de la transmisión. El ECM de la transmisión activará el motor y la bomba de dirección secundaria cuando el interruptor de presión de dirección primaria detecte una pérdida de presión de aceite en el sistema de dirección primaria y la velocidad del eje de mando sea mayor que 50 rpm. El ECM de la transmisión desactivará el motor y la bomba de dirección secundaria cuando la presión de aceite de la bomba de dirección principal aumente a 700 ± 100 kPa (100 ± 15 lb/pulg2) o cuando la velocidad de desplazamiento de la máquina disminuya a cero.


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Unidad 4 Lección 3

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Fig. 4.3.17 Interruptor de prueba de la dirección secundaria

El interruptor de prueba de la dirección secundaria (figura 4.3.17, flecha) envía una señal de entrada al ECM de la transmisión. El interruptor está al lado izquierdo en un tablero sobre la cabeza del operador en la cabina. El interruptor de prueba de la dirección secundaria activa el motor eléctrico de dirección secundaria optativo. La lámpara indicadora de la dirección secundaria (no mostrada) se enciende cuando se activa el motor de la dirección secundaria. La lámpara indicadora de la dirección secundaria está en el módulo central de mensajes del Sistema Monitor Caterpillar en la cabina.

Fig. 4.3.18 Interruptor de control de amortiguación

El interruptor de control de amortiguación (figura. 4.3.18) envía una señal de entrada al ECM de la transmisión. El Sistema de Control de Amortiguación se activa o desactiva con el interruptor de tres posiciones en el tablero derecho sobre la cabeza del operador en la cabina. El operador puede usar este interruptor para seleccionar tres modalidades: AUTOMATICA, ACTIVADA o DESACTIVADA. Cada posición del interruptor envía una señal específica al ECM de la transmisión, para obtener una salida de acción específica que afecta al Sistema de Control de Amortiguación. El Sistema de Control de Amortiguación se verá más adelante (vea la figura 4.3.20). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 3

4-3-17


Fig. 4.3.19 Válvulas solenoides proporcionales de la transmisión

La salida principal del ECM de la transmisión es la señal de corriente de modulación de duración de impulso enviada a las seis válvulas solenoides proporcionales de la transmisión (vea figura 4.3.19). El ECM de la transmisión analiza las señales de entrada y la información de la memoria, y activa los interruptores de corriente ubicados dentro del ECM de la transmisión. Los interruptores de corriente envían corriente de duración de impulso eléctrico para activar las válvulas solenoides proporcionales ubicadas en la caja del embrague de la transmisión. La variación de la fuerza de señal enviada por el ECM de la transmisión a cada válvula solenoide proporcional controla la cantidad del flujo de aceite y la intensidad de modulación de presión de cada embrague. A su vez, las válvulas solenoides proveen el control del llenado del embrague electrónico y la modulación de presión.

Fig. 4.3.20 Solenoide de control de amortiguación

El ECM de la transmisión controla el Sistema de Control de Amortiguación optativo. El Sistema Hidráulico de Control de Amortiguación consta de los cilindros de levantamiento, la válvula de reparto del control de amortiguación y el acumulador del control de amortiguación. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 3

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El ECM de la transmisión activa el solenoide de control de amortiguación (figura 4.3.20). Cuando el solenoide está activado, los extremos de la cabeza de los cilindros de levantamiento están conectados al acumulador del control de amortiguación. Un pistón flotante en el acumulador del control de amortiguación separa el aceite del gas nitrógeno. Como el gas nitrógeno es compresible, el gas actúa como un resorte. Cualquier fuerza hacia abajo en los brazos de levantamiento es transferido a través del aceite al extremo de la cabeza de los cilindros de levantamiento al acumulador. La fuerza del aceite es transmitida al pistón del acumulador, el cual comprime el gas nitrógeno. Al comprimirse el gas nitrógeno absorbe las crestas de presión del flujo de aceite producidas por la fuerza hacia abajo en los brazos de levantamiento. Esta operación resulta en menores choques inducidos por el terreno en las estructuras y componentes de la máquina, reduce la flexión de las llantas y permite mayor retención de carga útil. En la posición AUTOMATICA de la transmisión, el ECM de la transmisión activa y desactiva el solenoide de control de amortiguación, dependiendo de la velocidad de desplazamiento de la máquina. Cuando la velocidad de desplazamiento de la máquina es mayor que 9,5 km/h (6 millas/h), el ECM de la transmisión activa el solenoide de control de amortiguación para conectar el sistema. Cuando la velocidad de desplazamiento de la máquina es menor que 9 km/h (5,5 millas/h), el ECM de la transmisión desactiva el solenoide de control de amortiguación para desconectar el sistema de control de amortiguación. Las velocidades de desplazamiento a las cuales el sistema de control de amortiguación se conecta y se desconecta pueden ajustarse en la pantalla de configuración de la máquina del Técnico Electrónico (ET). En la posición conectada, el ECM de la transmisión continuamente activa el solenoide de control de amortiguación. La máquina operará con el sistema de control de amortiguación activado sin importar la velocidad de desplazamiento de la máquina. Cuando el sistema de control de amortiguación está conectado, se enciende una lámpara indicadora en la pantalla de condición de la máquina en el tablero central del Sistema Monitor Caterpillar.


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Unidad 4 Lección 3

4-3-19


Fig. 4.3.21 Relé del motor de la dirección secundaria

El motor de la dirección secundaria optativo (figura 4.3.21) es también una salida del ECM de la transmisión. El ECM de la transmisión activará el relé del motor de dirección secundaria (figura 4.3.21) para activar el motor y la bomba de dirección secundaria cuando el interruptor de presión de dirección primaria detecta una pérdida de presión de aceite en el sistema de dirección primaria, y la velocidad del eje de mando es mayor que 150 rpm. El ECM de la transmisión desactivará el motor y la bomba de dirección secundaria cuando la presión de aceite de la bomba de dirección principal alcance 700 ± 100 kPa (100 ± 15 lb/pulg2) o cuando la velocidad de desplazamiento de la máquina disminuye hasta cero.

Fig. 4.3.22 Caja de relés

Otros componentes controlados por el ECM de la transmisión incluyen el relé de arranque del motor, ubicado dentro de la caja de relés (figura 4.3.22), y la alarma de retroceso, ubicada encima del motor de mando del ventilador, en la parte trasera de la máquina (figura 4.3.23). La caja de relés (flecha) está al lado derecho de la máquina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 3

4-3-20


Cuando el interruptor de llave de contacto se gira a la posición CONECTADA, el ECM de la transmisión “mira” las posiciones de los interruptores de sentido de marcha y velocidad de la transmisión. Si los interruptores de sentido de marcha y velocidad de la transmisión indican que la transmisión estará en velocidad cuando el motor arranque, el ECM de la transmisión no cerrará el relé de arranque. El motor no arrancará.

Fig. 4.3.23 Alarma de retroceso

Cuando el interruptor de sentido de marcha de la transmisión está en la posición de RETROCESO, el interruptor envía una señal al ECM de la transmisión de que ha cambiado la posición del interruptor. De las señales de salida del ECM de la transmisión hay una señal que activa la alarma de retroceso (figura 4.3.23), para advertir a las personas que la máquina se estará moviendo en retroceso. El ECM de la transmisión envía señales a través del Enlace de Datos CAT al Sistema Monitor Caterpillar y a otros ECM de la máquina.


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Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: Dadas la hoja de trabajo de la práctica, el Módulo de Pruebas y Ajustes del Tren de Fuerza de los Cargadores de Ruedas 950G/962G y las herramientas adecuadas, realizar las siguientes pruebas del sistema hidráulico de la transmisión. a. Prueba de calado del convertidor de par b. Prueba de las válvulas solenoides moduladoras de la transmisión c. Prueba de presión del embrague de la transmisión d. Prueba de presión de lubricación e. Prueba de presión de salida del convertidor de par f. Prueba de presión de la bomba de la transmisión g. Prueba de la presión de entrada del convertidor de par Introducción En esta presentación veremos la operación de los sistemas y los procedimientos de pruebas y ajustes del sistema hidráulico del tren de fuerza controlado electrónicamente del Cargador de Ruedas 950G. Cuando se presente la operación de los sistemas, se usarán los diagramas de cortes seccionales y de símbolos gráficos.


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Lección 2: Operación del sistema hidráulico de la transmisión del Cargador 950G

Lección 2: Operación del Sistema Hidráulico de la Transmisión del Cargador de Ruedas 950G

Unidad 4 Lección 2

4-2-2


SISTEMA HIDRAULICO DE LA TRANSMISION NEUTRAL MODULO DE CONTROL ELECTRONICO

CONVERTIDOR DE PAR

VALVULA DE ALIVIO PRINCIPAL

ORIFICIO DE SALIDA DEL CONVERTIDOR DE PAR

A LA TRANSMISION

ENFRIADOR

VALVULA DE ALIVIO DE ENTRADA DEL CONVERTIDOR DE PAR

VALVULA SOLENOIDE

VALVULA SOLENOIDE R

3

1

FILTRO

4 VALVULA SOLENOIDE

VALVULA SOLENOIDE F

2

5

2

BOMBA

VALVULA SOLENOIDE

VALVULA SOLENOIDE 4

1

TANQUE

3

6

Fig. 4.2.1 Operación del sistema hidráulico de la transmisión

La figura 4.2.1 muestra un diagrama del sistema hidráulico de la transmisión con el motor en funcionamiento y la palanca de cambios de velocidad de la transmisión en posición neutral. Cuando el motor está funcionando, el flujo de la bomba de la transmisión se envía a través del filtro a la válvula de alivio de la transmisión. El flujo de la bomba también fluye a las seis válvulas solenoides proporcionales de la transmisión. Cuando el motor está funcionando en velocidad alta en vacío, la válvula de alivio de la transmisión limita la presión de aceite máxima de la bomba de las seis válvulas solenoides a 2.860 ± 70 kPa (415 ± 10 lb/pulg2). La válvula de alivio de la transmisión también asegura que las válvulas solenoides tengan un adecuado suministro de aceite antes de que el convertidor de par y el enfriador de aceite reciban el flujo de aceite. Cuando la palanca de velocidad está en la posición NEUTRAL, el ECM de la transmisión activa la válvula solenoide proporcional No. 4 de la transmisión. La válvula solenoide proporcional No. 4 de la transmisión controla el flujo de aceite al embrague No. 3. El aceite de la bomba fluye presurizando el embrague No. 3. Cuando la presión de suministro excede el valor de presión de la válvula de alivio de la transmisión, el carrete de la válvula de alivio de la transmisión se mueve a la derecha contra el resorte. El aceite de suministro fluye alrededor del carrete de la válvula a la válvula de alivio de entrada del convertidor de par y al convertidor de par. La válvula de alivio de entrada del convertidor de par limita la presión de aceite del convertidor de par. Cuando la presión de aceite del convertidor de par excede 550 kPa (80 lb/pulg2), la válvula de alivio de entrada se abre y envía el flujo de aceite a la caja de la transmisión y a la caja de engranajes de transferencia de salida. El aceite del convertidor de par fluye a través del orificio de salida del convertidor de par. El orificio de salida mantiene la presión del convertidor de par a VELOCIDAD ALTA EN VACIO, la presión del convertidor de par está limitada a 415 ± 135 kPa (60 ± 20 lb/pulg2). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 2

4-2-3


Del orificio de salida, el aceite fluye a través del enfriador a la transmisión para enfriar y lubricar el juego de engranajes planetarios y los ejes. Las fuerzas hidráulicas requeridas para conectar y desconectar los embragues están reguladas por las válvulas solenoides proporcionales de la transmisión, pero están controladas por el ECM de la transmisión. El ECM de la transmisión controla la velocidad de conexión del embrague dosificando el flujo de aceite a través de las válvulas solenoides proporcionales a los embragues. El ECM de la transmisión realiza esto cambiando la cantidad de corriente de señal a los solenoides. Cada válvula solenoide proporcional de la transmisión se asienta en la parte superior del embrague para controlar el flujo de aceite. Cuando no hay señal de corriente del ECM de la transmisión, la válvula solenoide proporcional de la transmisión se DESACTIVA, como se muestra en la figura 4.2.2.

VALVU LA SO LENO ID E PRO PO RC IO NA L D E LA TRA NSM IS IO N S EÑ AL D ES AC TI VA DA O RI F IC IO D E P R UE B A

BOLA

SO L E N O I DE

O R IF IC IO

CA R RE T E D E L A VA LVU L A

PAS A DO R

R E SO RT E

DE LA BO MBA AL TA NQ UE

A L E M BR AG U E

Fig. 4.2.2 Válvula solenoide de la transmisión- DESACTIVADA

El aceite de la bomba fluye al cuerpo de la válvula alrededor del carrete de la válvula y al conducto taladrado en el centro del carrete. El aceite fluye a través del conducto taladrado y a un orificio al lado izquierdo del carrete que sirve como orificio de drenaje. Como no hay una fuerza que actúa en el conjunto del pasador para mantener la bola contra el orificio de drenaje, el aceite fluye por el carrete y por el orificio de drenaje pasando la bola para drenar a través del conjunto planetario de la transmisión al fondo de la caja del engranaje de transferencia de salida. El resorte ubicado en el lado derecho del carrete de la figura 4.2.2 mueve el carrete de la válvula a la izquierda. El carrete de válvula abre el conducto entre el embrague y el tanque, y bloquea el conducto entre el embrague y el aceite de suministro de la bomba. El flujo de aceite al embrague se bloquea. El aceite del embrague drena al fondo de la caja del engranaje de transferencia de salida evitando la conexión del embrague. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 2

4-2-4


La conexión del embrague comienza cuando el ECM de la transmisión envía una señal de corriente inicial para ACTIVAR el solenoide de la transmisión. La fuerza de la señal de corriente es proporcional a la presión deseada del embrague durante cada condición de ciclo de conexión y desconexión. VALVULA SO LENO IDE PROP O RC IONA L D E LA TR ANS M ISIO N M E NOR QUE LA S EÑ AL M AX IM A O R IF IC IO D E P RU E BA C AR R ET E D E LA VALV UL A BOLA

SO L E NO I DE

PA SA D O R

O R IF IC IO

R E SO RT E

O R IF IC IO

DE LA BOMBA AL E M B RAG UE

A L TA NQ UE

Fig. 4.2.3 Válvula solenoide de la transmisión - Menor que la señal máxima

El inicio de la conexión del embrague comienza cuando la señal de corriente al solenoide crea un campo magnético alrededor del pasador. La fuerza magnética mueve el pasador contra la bola en proporción a la fuerza de la señal de corriente del ECM de la transmisión (vea figura 4.2.3). La posición de la bola contra el orificio bloquea parcialmente el conducto de drenaje del flujo de aceite del lado izquierdo del carrete al tanque. Esta restricción parcial permite que aumente la presión en el extremo izquierdo del carrete de la válvula. La presión de aceite mueve el carrete de la válvula a la derecha contra el resorte. El movimiento del carrete de la válvula abre un conducto en el extremo derecho del carrete de la válvula para que el aceite de suministro de la bomba llene el embrague. El aceite también comienza a llenar la cámara del resorte en el extremo derecho del carrete. En el estado de llenado inicial del embrague, el ECM de la transmisión envía un pulso de corriente alta para mover rápidamente el carrete de la válvula solenoide proporcional e iniciar el llenado del embrague. Durante este tiempo corto, el pistón del embrague se mueve hasta que haya espacio libre entre los discos del embrague y las placas y reducir al mínimo el tiempo requerido para llenar el embrague. El ECM de la transmisión entonces disminuye la señal de corriente, lo que disminuye la presión de la válvula solenoide proporcional. El cambio en la señal de corriente reduce el flujo de aceite al embrague. El punto en donde las placas del embrague y los discos comienzan a tocarse se llama PUNTO DE TOQUE (TOUCHUP). Esta es la condición de conexión del embrague en donde no hay espacio libre entre las placas del embrague y los discos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 2

4-2-5


Una vez que se obtiene el PUNTO DE TOQUE, el ECM de la transmisión comienza a aumentar en forma controlada la señal de corriente para iniciar el ciclo de MODULACION. El aumento en la señal de corriente hace que la bola y el pasador reduzcan aún más el flujo de aceite a través del orificio de drenaje al tanque para permitir un movimiento controlado del carrete hacia la derecha. El movimiento del carrete permite que aumente la presión del embrague. Durante el ciclo de modulación, el carrete de la válvula solenoide proporcional, que trabaja con la señal de corriente variable del ECM de la transmisión, actúa como una válvula reductora de presión variable. Esta secuencia de conexión parcial se llama "patinaje deseado". El patinaje deseado se controla con la aplicación del programa (software) guardado en el ECM de la transmisión. Cuando el ciclo de modulación se detiene, el ECM de la transmisión envía la señal de corriente máxima definida para conectar completamente el embrague. VALVULA SO LENO ID E PRO PO RC IO NAL D E LA TR ANS M ISIO N S EÑ AL M A XIM A O R IF IC IO DE P RU E BA

BOLA

S O L E N O ID E

O R IF I CIO

C A R RE T E D E L A VA LV U L A R E SO R TE

PA SA D O R

DE LA BO MBA AL TAN Q U E

AL E M B R AG UE

Fig. 4.2.4 Señal máxima de la válvula solenoide de la transmisión

La señal de corriente constante empuja el pasador firmemente contra la bola de la válvula solenoide. El pasador se obliga a moverse contra la bola y bloquea más el aceite que fluye a través del orificio de drenaje. Esta restricción produce un aumento de presión al lado izquierdo del carrete de la válvula. El carrete de la válvula se mueve a la derecha para permitir que el flujo de la bomba conecte completamente el embrague. En un tiempo corto, la presión máxima actúa en ambos extremos del carrete de la válvula solenoide proporcional. Esta presión, junto con la fuerza de resorte en el extremo derecho del carrete, hace que la válvula se mueva a la izquierda hasta que la fuerza del extremo derecho y del extremo izquierdo del carrete se igualen. El movimiento del carrete de la válvula hacia la izquierda (posición balanceada) reduce el flujo de aceite al embrague conectado. El ECM de la transmisión envía una señal de corriente especifica máxima constante al solenoide para mantener la presión deseada del embrague. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 2

4-2-6


Las diferentes especificaciones de presión máxima de cada embrague se deben a las diferentes señales de corriente máxima enviadas por el ECM de la transmisión a cada válvula solenoide proporcional. Las diferentes señales máximas originan una diferencia en el empuje de fuerza que el pasador aplica contra la bola para bloquear el escape a través del orificio de drenaje en cada válvula solenoide. La variación de la cantidad de escape a través del orificio de drenaje del carrete provee diferentes posiciones de equilibrio del carrete de la válvula solenoide proporcional. Al cambiar la posición del carrete de la válvula, varían el flujo de aceite al embrague y la presión máxima del embrague. La operación de los solenoides proporcionales para controlar la conexión y desconexión de los embragues no es un ciclo simple de activación y desactivación. El ECM de la transmisión varía la fuerza de la señal de corriente a través de un ciclo programado para controlar el movimiento del carrete de la válvula solenoide proporcional. Las presiones del embrague pueden cambiarse usando el Técnico Electrónico Caterpillar ET y la herramienta de servicio 4C8195 durante los procedimientos de calibración. El ciclo de corriente del ECM de la transmisión y la calibración de la transmisión se estudiarán más adelante en este curso.


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Unidad 4 Lección 2, Hoja del ejercicio 4.2.1

VALVU LA SO LENO ID E PRO PO RC IO NA L D E LA TRA NSM IS IO N S EÑ AL D ES AC TI VA DA O RI F IC IO D E P R UE B A

BOLA

CA R RE T E D E L A VA LVU L A

O R IF IC IO

R E SO RT E -1-

PAS A DO R

DE LA BO MBA AL TA NQ UE



SO L E N O I DE

A L E M BR AG U E

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VALVULA SO LENO IDE PROP O RC IONA L D E LA TR ANS M ISIO N M E NOR QUE LA S EÑ AL M AX IM A O R IF IC IO D E P RU E BA C AR R ET E D E LA VALV UL A BOLA

O R IF IC IO

R E SO RT E -2-

PA SA D O R

O R IF IC IO


SO L E NO I DE

DE LA BOMBA AL E M B RAG UE

A L TA NQ UE


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VALVULA SO LENO ID E PRO PO RC IO NAL D E LA TR ANS M ISIO N S EÑ AL M A XIM A O R IF IC IO DE P RU E BA

BOLA

C A R RE T E D E L A VA LV U L A

O R IF I CIO

R E SO R TE -3-

PA SA D O R

DE LA BO MBA AL TAN Q U E



S O L E N O ID E

AL E M B R AG UE

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Calibración de la transmisión

Lección 4: Calibración de la Transmisión Objetivo Al completar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Configurar y calibrar el Sistema Electrónico del Tren de Fuerza del Cargador de Ruedas 950G.

SISTEMA DE CONTROL HIDRAULICO Y ELECTRONICO NEUTRAL ENTRADAS DE LA ESTACION DEL OPERADOR

ECM

ENTRADAS DE LA MAQUINA P

PALANCA DE VELOCIDAD

INTERRUPTOR AUTOMATICO/MANUAL

SENSOR DE LA VELOCIDAD DELMOTOR INTERRUPTOR DE PRESION DE LA DIRECCION SECUNDARIA (OPTATIVO)

INTERRUPTOR DE VELOCIDAD A BAJA

INTERRUPTOR NEUTRALIZADO INTERRUPTOR DE ANULACION

¡C kPa

INTERRUPTOR DE PRUEBA DE LA DIRECCION SECUNDARIA (OPTATIVO)

MI LES RPM KM

LIT ER

ER S V CO DE x10

MODULO CENTRAL DE MENSAJES

VALVULA DE ALIVIO DE LA TRANSMISION

CONVERTIDOR DE PAR ORIFICIO DE SALIDA DEL CONVERTIDOR DE PAR

INTERRUPTOR DE FRENOS DE ESTACIONAMIENTO

A LA TRANSMISION

ENFRIADOR

INTERRUPTOR DE PRESION DE LA DIRECCION PRIMARIA (OPTATIVO)

INTERRUPTOR DE LLAVE DE CONTACTO

VALVULA PROPORSIONAL

VALVULA PROPORSIONAL

SALIDA DEL ECM

INTERRUPTOR DEL CALENTADOR DE AIRE DE ENTRADA

R

VALVULADEALIVIO DEENTRADA DEL CONVERTIDOR DE PAR

ENTRADAS DE LA TRANSMISION

VALVULA PROPORSIONAL FILTRO

SENSOR DE VELOCIDAD DE SALIDA DEL CONVERTIDOR DE PAR

SENSOR DE TEMPERATURA DEL ACEITE DE LA TRANSMISION BOMBA

SENSOR No. 1 DE VELOCIDAD INTERMEDIA DE LA TRANSMISION

3

1

SENSOR No. 2 DE LA VELOCIDAD INTERMEDIA DE LA TRANSMISION

2

F

2 VALVULA PROPORSIONAL

4

SENSOR No. 1 DE VELOCIDAD SE SALIDA DE LA TRANSMISION

SENSOR No. 2 DE LA VELOCIDAD DE SALIDA DE LA TRANSMISION



1

TANQUE

3

6

Fig. 4.4.1

Introducción En esta lección se estudiará la operación del Sistema de Control Electrónico de la transmisión.


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Unidad 4 Lección 4

4-4-2


Operación del sistema electrónico La figura 4.4.1 muestra la conexión entre el sistema hidráulico de la transmisión y los diferentes componentes de entradas y salidas electrónicas que conforman el sistema electrónico de la transmisión. La operación de la transmisión está controlada por la programación guardada en el ECM de la transmisión. Las acciones (salidas) que producen los cambios en la transmisión se basan en la información que recibe (entradas) el ECM de la transmisión. Este sistema de control electrónico de la transmisión provee flexibilidad y respuesta mejorada sobre los controles mecánicos e hidráulicos usados en las máquinas de modelos anteriores El programa de aplicación de cada transmisión de la máquina se guarda en el microprocesador ubicado en el ECM de la transmisión. El ECM de la transmisión lee las señales de los componentes de entrada en la estación del operador, la transmisión y la máquina. El ECM de la transmisión determina el curso de acción correcta y activa los componentes de salida que realizan los cambios de velocidad y de sentido de marcha de la transmisión y activan otros sistemas de la máquina.

Fig. 4.4.2 Transmisión ECM

El ECM de la transmisión (figura 4.4.2) controla los cambios de la transmisión de la misma manera como si los cambios se iniciaran manual o automáticamente. El ECM de la transmisión utiliza una tabla de búsqueda (tabla de aplicación) para los tiempos de cambio de velocidad y de sentido de marcha del embrague. El tiempo de patinaje deseado es diferente en los embragues de velocidad y en los embragues de sentido de marcha. El tiempo de cambio es también único en el tipo de cambio que se está realizando, y puede ser solamente un cambio de sentido de marcha, un cambio de velocidad o una combinación de una velocidad y de sentido de marcha. Cuando ocurre un cambio, el ECM de la transmisión lleva cada embrague de conexión a través de los procesos de llenado del embrague, punto de contacto y ciclo de modulación. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 4

4-4-3


Durante el llenado del embrague, el ECM de la transmisión abre completamente la válvula solenoide proporcional por un corto tiempo y envía el flujo de aceite de suministro máximo para un rápido llenado del embrague. Durante el punto de contacto, el ECM de la transmisión reduce la apertura de la válvula para controlar la presión en el embrague a medida que disminuye el espacio libre entre las placas y los discos. Si la presión es demasiado alta, y las placas y los discos se conectan con demasiado ajuste, hay un aumento repentino del par del embrague. El operador siente el cambio duro debido a este aumento del par del embrague. Si la presión es demasiado baja, y los discos y las placas se conectan muy lentamente, este exceso de tiempo lo siente el operador como un cambio de velocidad o de sentido de marcha que no conecta. El ECM de la transmisión mejora la calidad del cambio y no permite que haya cambios duros o que no conectan bien. El ECM de la transmisión mediante la tabla de aplicación controla el llenado del embrague, el punto de contacto y el ciclo de modulación. Los procedimientos para la “CALIBRACION DEL LLENADO DEL EMBRAGUE DE LA TRANSMISION” suministran un método para actualizar la información en la tabla de aplicación del ECM de la transmisión. Los procedimientos de calibración se verán más tarde en esta lección. El ECM de la transmisión no tiene información directa de retroalimentación de la cantidad de aumento o disminución de presión en los embragues. En cambio, el ECM de la transmisión regula los ciclos de conexión y desconexión del embrague mediante un sistema de control de bucle cerrado. El sistema de control de bucle cerrado se basa en la comparación de la entrada del sensor de velocidad real con una tabla de aplicación programada guardada en el ECM de la transmisión. El ECM de la transmisión continuamente verifica el sensor de la salida del convertidor de par, los dos sensores de velocidad intermedia de la transmisión y los dos sensores de velocidad de salida de la transmisión, para calcular las velocidades de rotación de todos los embragues. Al inicio de la modulación del embrague, el ECM usa la información del sensor de velocidad para calcular la velocidad relativa del embrague (patinaje actual) para el embrague en conexión. El ECM de la transmisión obtiene el tiempo de patinaje deseado de las tablas de aplicación guardadas en la memoria y envía una línea de referencia.


El patinaje actual se compara con la línea de referencia. Si hay una diferencia, el ECM de la transmisión ajusta (aumenta o disminuye) la modulación para hacer que el patinaje del embrague actual siga la línea de referencia. El tiempo de patinaje actual puede ser más largo o más corto que el tiempo de patinaje deseado. El ECM de la transmisión continúa calculando el patinaje actual y varía la señal de corriente para ajustar el valor de modulación para que siga la línea de referencia (bucle cerrado) hasta que determina que el embrague está conectado completamente. 1680 de 1842

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Unidad 4 Lección 4

4-4-4


CO NEXIO N DEL EM B RAG UE

CO RRIENTE/PRES ION

COR RIE NTE D EL SOL ENO IDE C ON PR ESIO N D E EM BRAGU E R ESULTANT E

TI EM P O D E LL E NAD O

T IEM PO DE R AM PA

T IE M PO F R IO

N IV EL LL E NO

M O DU L AC IO N NIV E L VACI O

SIN P RE SIO N

LL E NO PUNTODE CONTACTO

PR E SI ON D E M O DU L AC IO N

C ON E XIO N C OM P L E TA

TIEM PO P RES IO N DE L SO LE NO ID E E N C ONE XI ON

PRE SI ON D EL E M B RAG UE EN CON EX IO N

Fig. 4.4.3 Señal de corriente frente a la presión del embrague - Conectado

El ECM de la transmisión envía la señal de corriente de modulación de duración de impulso (PWM) al solenoide proporcional de la transmisión para controlar el llenado y la velocidad de conexión del embrague. Aunque la salida es una señal PWM, los componentes eléctricos del circuito reaccionan a esta señal como si fuera una señal de corriente directa. La figura 4.4.3 muestra la relación directa entre la corriente de salida enviada por el ECM de la transmisión a la válvula proporcional de la transmisión y la presión resultante en el embrague. Esta relación entre la corriente y la presión es la misma para los embragues de sentido de marcha y los embragues de velocidad. La fuerza de la señal de corriente de salida varía en etapas específicas para proveer el llenado del embrague resultante y permitir las etapas de presión necesarias para conectar o desconectar el embrague. Las tablas de aplicación para la conexión y desconexión del embrague, guardadas en la memoria del ECM de la transmisión, determinan estas etapas. Cuando el ECM de la transmisión recibe una señal de entrada de la palanca de velocidad de la transmisión o de un interruptor para activar un solenoide de embrague (cambio de velocidad y/o de sentido de marcha), el ECM envía la corriente de inicio definida en el programa de aplicación guardado en su memoria. Esta etapa inicial se llama TIEMPO DE LLENADO. El ECM de la transmisión comienza enviando la corriente máxima a la válvula solenoide apropiada para iniciar el flujo de aceite a la cavidad del pistón del embrague. Por un tiempo corto, el carrete de la válvula solenoide de la transmisión se mueve completamente y abre el embrague al flujo de la bomba de la transmisión. Como se muestra en la gráfica, la presión del embrague es muy baja. Después de que se llena la cavidad del embrague con aceite, el ECM de la transmisión disminuye a un nivel mínimo la señal de corriente al solenoide. Esta disminución de la corriente se muestra en la gráfica como TIEMPO DE RAMPA. Durante el tiempo de rampa, la presión en el embrague aumenta hasta un nivel en el que los discos del embrague y las placas comienzan a tocarse. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 4

4-4-5


El ECM de la transmisión mantiene la señal de corriente a un nivel mínimo por un tiempo breve, llamado TIEMPO FIJO. En esta etapa, la presión del embrague gradualmente aumenta hasta que no hay espacio libre entre los discos y las placas del embrague, instante llamado punto de contacto. Después de un tiempo, que está dado por la tabla de aplicación del ECM de la transmisión, se completa el punto de contacto y el ECM de la transmisión inicia un aumento constante de la señal de corriente al solenoide. Como se muestra en la gráfica, el aumento constante de la corriente resulta en un aumento constante en la presión del embrague (ETAPA DE MODULACION). Durante la etapa de modulación, los discos y las placas del embrague están patinando. El patinaje continúa a medida que las placas y los discos se están comprimiendo hasta un punto en el que el conjunto del embrague comienza a conectarse. Después de que el conjunto del embrague se conecta completamente, el ciclo de modulación continúa hasta que se obtiene la presión máxima del embrague. El tiempo, representado por esta gráfica, para los cambios en las señales de corriente y de presión resultante del embrague es de aproximadamente dos segundos.

DESCO NE XIO N DE L EM BRAG UE

CO RR IENTE/P RESION

CO RR IENTE D EL SO LENO ID E CO N P RESIO N DEL EM BRAG UE R ESULTAN TE

PASO 1

CO R RIE NT E DE L SO LE NOI DE EN DE SC ONE XI ON C OR RI EN TE D EL E M B RAGU E EN D ESC O NE XIO N

N IVE L LL EN O PAS O 2

PAS O 3 N IV EL VACI O

TIEM P O

Fig. 4.4.4 Señal de corriente frente a la presión del embrague - Desconexión

El ECM de la transmisión también controla la desconexión del embrague. Esta gráfica muestra la disminución de la señal de corriente en tres etapas a medida que la presión de la válvula solenoide proporcional de la transmisión pasa por las etapas de reducción del flujo de aceite que va a los embragues. A medida que disminuye la señal, la presión del embrague en desconexión disminuye. Cuando la presión del embrague cae a cero, el embrague está desconectado. La tabla de aplicación de la memoria del ECM de la transmisión controla la sincronización de desactivación del embrague, y el flujo de aceite.


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Unidad 4 Lección 4

4-4-6


CAM BIO DE V ELOC IDAD

PR ES IO N

CA M B IO S DE P RES IO N DE L EM B RAG UE

P RE SIO N D EL E M BR AGU E D IR EC CI ONA L P RE SION DE L EM BR AGU E E N DE SC ON EX IO N P RE SION DE L EM BR AGU E E N CO NE X ION

TI EM PO

Fig. 4.4.5 Conexión y desconexión del embrague de cambio de velocidad

Durante el cambio de velocidad participan tres embragues: el embrague de velocidad en conexión, el embrague de velocidad en desconexión y el embrague de sentido de marcha. La figura 3.4.5 muestra los cambios de presión en los tres embragues individuales. Cuando se inicia un cambio de velocidad, el ECM de la transmisión envía una corriente máxima (tiempo de impulso) al solenoide del embrague de velocidad en conexión por un tiempo de inicio. Esto inicia el llenado del embrague. Después del tiempo de inicio, el ECM de la transmisión disminuye la corriente y va a los tiempos de RAMPA y FIJO. Durante los tiempos de RAMPA y FIJO del solenoide del embrague de velocidad en conexión, el ECM de la transmisión disminuye la señal de corriente al solenoide del embrague de sentido de marcha hasta que alcanza la corriente de “nivel fijo”. La presión del embrague de sentido de marcha cae a un valor mínimo en el cual los discos y las placas están justo tocándose, pero no liberados del todo . En este momento, la presión tanto del embrague de velocidad en conexión como del embrague de sentido de marcha están muy cerca del mismo valor mínimo. El embrague de sentido de marcha se mantiene en su posición hasta que el embrague de velocidad en conexión completa su ciclo de modulación. Cuando se inicia el cambio de velocidad, el ECM de la transmisión mantiene la corriente de “nivel fijo” del solenoide del embrague de velocidad en desconexión hasta que se reduce la señal de corriente del embrague de sentido de marcha. El ECM de la transmisión entonces disminuye gradualmente la corriente hasta cero (rampa abajo) de la válvula solenoide proporcional del embrague de velocidad en desconexión. Esto resulta en una disminución gradual controlada de la presión del embrague de velocidad a cero, y los discos y las placas se liberan. Cuando se completan los tiempos de FIJO y RAMPA del solenoide del embrague de velocidad en conexión, el ECM comienza a aumentar gradualmente la corriente de la válvula solenoide proporcional del embrague de velocidad. Esto resulta en la modulación de la presión del embrague de velocidad. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 4

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Después de la modulación, el ECM aumenta la corriente de la válvula solenoide proporcional del embrague de velocidad hasta el punto “nivel máximo” y la presión de aceite conecta completamente los discos y las placas del embrague de velocidad. Cuando se completa el ciclo de modulación del solenoide del embrague de velocidad en conexión, el ECM comienza a modular (aumentar gradualmente) la corriente a la válvula solenoide proporcional del embrague de sentido de marcha. Después de completarse la modulación del embrague de sentido de marcha, el ECM aumenta la corriente al “nivel máximo”. El cambio de velocidad está completo. Hay un punto (flecha) durante el proceso de conexión y desconexión del embrague en el cual más de dos embragues están conectados parcialmente al mismo tiempo. La conexión de embrague múltiple ocurrirá durante los cambios de velocidad sin cambios de sentido de marcha y en cambios de velocidad con cambios de sentido de marcha. Esta es una estrategia de secuencia de embrague diferente que se encuentra en máquinas de modelos anteriores. Las conexiones de embrague parcial múltiple proveen un cambio más suave de transmisión que en las servotransmisiones controladas hidráulicamente. CAM B IO S DE CO M B INACIO N M O DU LACIO N

CO RRIENTE

T IEM PO T IEM PO TI EM PO DE P ULS O DE R AM PA F IJO

N IVE L M AXI M O N IV EL F IJO

N IV EL M IN IM O DE M O RA DE PU LSO

TIEM P O

S olen oid e del em br agu e de velo cid ad en c on exió n S ole noid e de em br agu e de se ntid o de m arch a en co nexión

C OR RIEN TE

DEM OR A D E DE SC ONE XI ON TI EM PO D E RA M PA

Em bra gu e d e velo cida d en co ne xión E m b rag ue de s entido de m arch a en co ne xión

NIV EL M I NIM O

TIEM P O

Fig. 4.4.6 Cambio de combinación

En un cambio de combinación participan cuatro embragues y sus respectivos solenoides. Los cuatro solenoides son: el solenoide del embrague de velocidad en desconexión, el solenoide del embrague de velocidad en conexión, el solenoide del embrague de sentido de marcha en desconexión y el solenoide del embrague de sentido de marcha en conexión. Cuando se inicia el cambio de combinación, el ECM de la transmisión activa los solenoides del embrague de velocidad de conexión y de desconexión igual que como se describió para el cambio de velocidad. El ECM reduce la corriente al embrague de sentido de marcha en desconexión del mismo modo que cuando se hace un cambio de dirección simple. Sin embargo, como el embrague de sentido de marcha en conexión no puede iniciar la modulación hasta que el embrague de velocidad en conexión haya completado su modulación, el ECM de la transmisión demora la activación del solenoide del embrague de sentido de marcha en conexión hasta un tiempo de ajuste antes que la modulación comience en el embrague de velocidad en conexión (tiempo de demora de impulso). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 4

4-4-8

M O D UL ACI ON

C ORR IEN TE

TI EM PO DE R AM PA


NIV EL M AX IM O NI VEL FIJ O

N IV EL M IN IM O TIE M P O D E PU LS O

T IEM PO FIJ O

TIEM PO 4

8

CAM BIO DE CO M BINACIO N

P RESION

C UARTA DE AVA NCE A P RIM ERA DE RETRO CESO 3 Em brague de velocidad en conexión

2

Embrague de sentido de marcha en conexión

1

7 N IV EL M IN IM O

TIEMPO 5

6

Fig. 4.4.7 Cambio de combinación - 4a. velocidad de avance a 1a. velocidad de retroceso

Las gráficas (figura 4.4.7) muestran las dos corrientes de la válvula proporcional en conexión y las dos presiones del embrague en conexión resultantes cuando se hace un cambio de combinación de cuarta velocidad de avance a primera velocidad de retroceso. El ECM de la transmisión mantiene la corriente de la válvula proporcional del embrague de velocidad en desconexión (no mostrado en estas gráficas) como un cambio de velocidad, y la corriente de la válvula proporcional del embrague de sentido de marcha de desconexión (no mostrada) como un cambio de sentido de marcha. La secuencia de eventos para este cambio de combinación es: Corriente del solenoide del embrague de velocidad 1. - Cuando se inicia el cambio de combinación, el ECM envía un impulso de corriente alta de duración corta (tiempo de impulso) al solenoide de la válvula proporcional del embrague de velocidad en conexión.

2. Después de una corta duración, el ECM disminuye la corriente al solenoide de la válvula proporcional del embrague de velocidad en conexión (tiempo de rampa).


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Presión del embrague de velocidad 1. El solenoide de la válvula proporcional del embrague de velocidad en conexión mueve el carrete de la válvula proporcional a la posición en la cual la cámara del pistón del embrague está completamente abierta a la presión de suministro. El embrague de velocidad en conexión comienza a llenarse (1). 2. El embrague de velocidad en conexión continúa llenándose.

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Unidad 4 Lección 4

4-4-9

Corriente del solenoide del embrague de velocidad


Presión del embrague de velocidad

3. Después del tiempo de rampa, el 3. El aceite de suministro llena completamente el embrague de ECM mantiene la corriente de la velocidad en conexión y se llega válvula proporcional del al punto de contacto (2). embrague de velocidad en conexión a un nivel fijo (tiempo fijo). No hay una retroalimentación de tiempo real que le indique al ECM cuándo está lleno el embrague. Los tiempos fijos de todos los embragues están controlados por la tabla de aplicación en la memoria del ECM. 4. Al final del “tiempo fijo”, el ECM aumenta gradualmente la corriente (modulación).

4. La presión del embrague aumenta gradualmente (3).

5. Al final de la modulación, el ECM aumenta la corriente hasta “nivel máximo”.

5. La presión del embrague aumenta hasta el valor de presión máximo (4).

Corriente del embrague de sentido Presión del embrague de sentido de marcha: de marcha:


1. El embrague de sentido de 1. La presión del embrague de marcha en conexión no puede sentido de marcha en conexión iniciar la modulación hasta que permanece en cero. el embrague de velocidad en conexión complete la modulación. Por tanto, el ECM demora en activar el solenoide de la válvula proporcional del embrague de sentido de marcha en conexión hasta un tiempo fijo antes de que el embrague de velocidad en conexión comience la modulación. 2. El solenoide de la válvula 2. El ECM envía una corriente alta proporcional del embrague de de corta duración para activar el sentido de marcha en conexión solenoide de la válvula mueve el carrete de la válvula proporcional del embrague de proporcional a la posición en la sentido de marcha en conexión cual la cámara del pistón del (tiempo de impulso). embrague está completamente abierta a la presión de suministro. El embrague de sentido de marcha en conexión comienza a llenarse (5). 1686 de 1842

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Unidad 4 Lección 4

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Corriente del embrague de sentido Presión del embrague de sentido de marcha: de marcha: 3. El ECM disminuye la corriente al solenoide de la válvula proporcional del embrague de sentido de marcha en conexión (tiempo de rampa).

3. El embrague de sentido de marcha en conexión continúa llenándose.

4. El aceite de suministro llena 4. El ECM mantiene la corriente completamente el embrague de del solenoide de la válvula sentido de marcha en conexión y proporcional del embrague de se llega al punto de contacto (6). sentido de marcha en conexión a un nivel fijo (tiempo fijo). No hay una retroalimentación de tiempo real que le indique al ECM cuándo está lleno el embrague. Los tiempos fijos de todos los embragues están controlados por la tabla de aplicación en la memoria del ECM.


5. Al final del “tiempo fijo”, el ECM aumenta gradualmente la corriente al solenoide de la válvula proporcional del embrague de sentido de marcha en conexión (modulación).

5. La presión del embrague de sentido de marcha en conexión aumenta gradualmente (7).

6. Al final de la modulación del embrague, el ECM aumenta la corriente hasta el “nivel máximo”.

6. La presión del embrague aumenta hasta el valor de presión máximo (8).

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Unidad 4 Lección 4

4-4-11


CALIBRAC IO N DE EM BR AGU E

C OR RIE NT E/P RE SIO N

LECTURA DE UN VALOR DE PRESION

ENTRADA DE UN AJUSTE DE CORRIENTE NIVEL LLENO

NIVEL VACIO

SIN PRESION LLENO PUNTO DE PRESION CONTACTO DE MODULACION

CONECTADO COMPLETAMENTE

TABLA DE APLICACION

TIEMPO

C OR RIE N TE DE L SOL E NO IDE D EL E M BR AGU E P R ESIO N DE L E M B RAG UE

Fig. 4.4.8 Calibración de embrague

CALIBRACION Y LOCALIZACION Y SOLUCION DE PROBLEMAS La calibración del sistema de la transmisión es un procedimiento de dos partes que suministra un método para actualizar la tabla del programa de aplicación del ECM de la transmisión. Los procedimientos de calibración deben realizarse siempre que ocurre una o más de las siguientes condiciones: - Se reemplaza, se intercambia o se limpia una válvula solenoide del embrague. - Se instala un ECM de la transmisión diferente. - Se repara un embrague. - La transmisión tiene cambios duros o no conecta adecuadamente en la conexión del embrague. - Se cambia el software del ECM de la transmisión Antes de comenzar con los procedimientos de calibración, el sistema de la transmisión se prepara como se indica en el manual de pruebas y ajustes del tren de fuerza de la máquina. El primer paso en el procedimiento es la “calibración de conexión del embrague de la transmisión”. Ese proceso ajusta la presión máxima de los embragues. La presión del embrague es el punto de “LEA un valor de presión” de la gráfica (figura 4.4.8). La presión máxima correcta del embrague puede afectar de gran manera la vida útil de la transmisión. La corriente máxima de la válvula solenoide proporcional controla la presión máxima del embrague. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 4

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Los valores de especificación de la corriente de conexión se muestran en la pantalla del Sistema Monitor Caterpillar en cada submodalidad para cada embrague, después de entrar a la modalidad de calibración de conexión del embrague de la transmisión. El resultado del ajuste de la corriente puede verse en un manómetro (0 a 3.400 kPa) (0 a 580 lb/pulg2), y la información de los cambios se muestra en la pantalla del Sistema Monitor Caterpillar. El valor actual de ajuste corresponde al de la corriente de conexión enviado por el ECM de la transmisión. La información de la señal de corriente (mostrada en la figura 4.4.8 como “ENTRAR un valor de corriente”) se actualiza y guarda en la tabla de aplicación del ECM de la transmisión. Después completada la calibración de conexión del embrague, se realiza la “calibración del llenado del embrague de la transmisión”. El tiempo correcto de llenado del embrague puede afectar la calidad del cambio de la transmisión. El procedimiento de calibración de llenado del embrague se usa para actualizar la tabla de aplicación en la memoria del ECM de la transmisión (note el área de la gráfica “tabla de aplicación”). Este paso es un procedimiento automático realizado por el ECM de la transmisión con base en los valores de corriente máximos del embrague entrados en el primer paso. El ECM de la transmisión usa las entradas de velocidad del embrague de los sensores de velocidad intermedia de la transmisión y los sensores de velocidad de salida de la transmisión para determinar cuándo están conectados los embragues. En la modalidad de llenado del embrague de la transmisión, el ECM de la transmisión usa el parámetro de llenado (el nivel de ajuste de corriente mostrado en la gráfica) para determinar el tiempo necesario para llenar los embragues con base en la información del sensor de velocidad. Esta información hace parte de la tabla de aplicación en la memoria del ECM de la transmisión.

3 1

2

Fig. 4.4.9 Ubicación del conector de servicio

En la figura 4.4.9 se muestran las ubicaciones del conector de servicio de las herramientas usadas para calibrar el sistema de la transmisión. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 4

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El conector de la herramienta de servicio de control 4C8195 (1) y el conector de la herramienta de servicio de diagnóstico (2) para un computador portátil con el Técnico Electrónico Caterpillar (ET), se encuentran en el tablero delantero de la caja de fusibles (3) ubicado en la esquina derecha trasera de la estación del operador. La herramienta de servicio de control 4C8195 se usa para comunicarse con el Sistema Monitor Caterpillar, que a la vez se comunica con el ECM de la transmisión. Esta herramienta puede usarse para realizar calibraciones, ajuste de parámetros y revisión y borrado de códigos de falla. Un computador portátil con el Técnico Electrónico Caterpillar (ET) puede también usarse para ajustar los parámetros, revisar y borrar códigos de fallas, controlar las salidas y entradas del sistema monitor para la localización y solución de problemas del sistema de la transmisión y ayudar en la calibración de la transmisión. La calibración de la conexión del embrague de la transmisión comienza entrando a la modalidad 8 de la calibración de la transmisión. El primer paso en la calibración de la transmisión es el procedimiento de calibración de la conexión del embrague de la transmisión. Este paso ajusta la presión de conexión máxima en cada embrague. La pantalla del Sistema Monitor Caterpillar aparecerá como se muestra en la figura 4.4.10. M O DULO CEN TRAL DE M ENSAJES M ODA LIDA D 8

P

SE RV CO D E

31 Fig. 4.4.10

El interruptor de la modalidad de herramienta de servicio de control 4C8195 se usa para cambiar la modalidad de servicio hasta que aparece el número 8 en la pantalla del módulo del Sistema Monitor Caterpillar. El interruptor de desplazamiento de la herramienta de servicio de control 4C8195 se usa para pasar una a una las submodalidades hasta tener la submodalidad “31” en la pantalla. El número “31” es la submodalidad de calibración de conexión del embrague para el embrague No.1. Después de soltar el interruptor de desplazamiento en la submodalidad 31, aparecerá en la pantalla el valor “276” . Este número de indica la especificación de presión, que multiplicado por 10 equivale a 2.760 kPa. Esta es la especificación de presión máxima del embrague para el embrague No.1. La misma información se suministra para los embragues 2 hasta el 6 en las submodalidades “32” a la “36”. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 4

4-4-14


Cuando el interruptor de sentido de marcha de la transmisión se mueve a la posición de AVANCE para iniciar el proceso de calibración de presión máxima de conexión para cada embrague individual, la información mostrada en la pantalla Monitor Caterpillar cambia de la especificación de presión máxima del embrague al valor de corriente actual que el ECM de la transmisión envía a la válvula solenoide proporcional que se está ajustando. El procedimiento de calibración del embrague requiere que los manómetros estén conectados a cada válvula solenoide proporcional de la transmisión. Podrán verse la presión actual del embrague lo mismo que el ajuste de presión hecho durante la calibración del embrague. Aunque la presión máxima para cada embrague se muestra en el medidor, la lectura corresponde a un valor de corriente enviado por el ECM de la transmisión a la válvula solenoide proporcional. Los ajustes a las lecturas de presión del embrague se hacen al valor de corriente enviada a los solenoides de la transmisión. Después de completar los procedimientos de calibración de presión máxima de conexión del embrague, los manómetros deben quitarse de las tomas de presión de los solenoides proporcionales antes de continuar con el procedimiento de calibración de llenado del embrague. Las mangueras hidráulicas crearán un efecto acumulador durante la calibración de llenado de los embragues. El efecto acumulador proveerá al ECM de la transmisión con una información falsa de tiempo de llenado de los embragues. El Manual de Servicio provee paso a paso los procedimientos que se deben seguir para la calibración de presión de cada embrague.


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Unidad 4 Lección 4

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M O DULO CENTRA L D E M ENSA JE M ODA LIDA D 8

P

SER V CO DE

40 Fig. 4.4.11 Modalidad 8 de calibración - Submodalidad 40

Después de completar el procedimiento de calibración de la conexión del embrague de la transmisión, puede realizarse el procedimiento de calibración de llenado del embrague de la transmisión. Este procedimiento comienza entrando a la submodalidad “40” de la modalidad “8” de servicio (vea figura 4.4.11) Este paso en el procedimiento de calibración es un proceso automático realizado por el ECM de la transmisión. El ECM de la transmisión calcula y guarda la tabla de aplicación (vea figura 4.4.8) con base en los ajustes de corriente del solenoide del embrague individual establecidos en el procedimiento de calibración de conexión del embrague (submodalidades 31 a 36). Como se señala en el Manual de Servicio, debe seguirse cada paso del procedimiento de calibración, para obtener una calibración exitosa y completa. Si falta cualquier requerimiento del sistema para la calibración o se omite algún paso, fallarán los procedimientos de calibración. El ECM de la transmisión mantendrá por defecto la tabla de aplicación previa guardada en la memoria.


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Unidad 4 Lección 4

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1

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Fig. 4.4.12 Pantalla de módulo central de mensajes del Sistema Monitor

Localización y solución de fallas El ECM de la transmisión puede detectar la mayoría de las fallas eléctricas asociadas con las salidas del sistema de control de la transmisión. El ECM de la transmisión mide la señal de retorno de los solenoides de la transmisión en el contacto 7 del conector J1 y en el contacto 3 del conector J2. Estas señales de retorno deben estar dentro de una gama definida por el programa ECM de la transmisión, o se detectará una falla. El ECM de la transmisión no tiene entrada directa de los componentes hidráulicos de la transmisión. El ECM de la transmisión verifica indirectamente estos componentes a través de cambios en las señales de entrada del sensor de velocidad después de enviadas las señales de corriente de salida. El ECM de la transmisión puede detectar la mayoría de las fallas eléctricas asociadas con el sistema de control de la transmisión. El ECM puede detectar algunas fallas no eléctricas cuando la información de entrada está fuera de los parámetros del programa pero los componentes eléctricos y electrónicos están trabajando bajo la especificación. Cuando se detecta una falla, se guarda en la memoria del ECM de la transmisión. La información de diagnóstico del ECM de la transmisión se muestra en la pantalla del Módulo Central de Mensajes del Sistema Monitor Caterpillar (1) (figura 4.4.12) cuando el interruptor del operador (2) está en la modalidad de desplazamiento de datos de diagnóstico, o usando la herramienta de servicio de control 4C8195 para entrar a la modalidad de servicio (modalidad 3). NOTA: Consulte los diagramas eléctricos de la máquina para las ubicaciones de los contactos de los conectores J1 y J2. El Sistema Monitor Caterpillar contiene los procedimientos que se hallan en el módulo del Manual de Servicio, Sistema Monitor Caterpillar (SENR1394). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 4 Lección 4

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En la gráfica 4.4.13 se muestra la pantalla del Módulo Central de Mensajes del Sistema Monitor Caterpillar en la modalidad de servicio (modalidad 3). Cuando no se detecta una falla, la pantalla muestra tres rayas continuas ( --- ). M O DULO C EN TRAL DE M ENSAJES M ODA LIDA D 3

P

SE RV C OD E

Fig. 4.4.13 Mensaje de “no falla”

Cuando el Sistema Monitor Caterpillar está en la modalidad de servicio, la central de mensajes muestra los códigos de falla. Los códigos de falla constan de un identificador de módulo (MID), seguido de un identificador de componentes (CID) y un identificador de modalidad de falla (FMI).

M O DULO CENTRAL DE M ENSA JES M O DA LI DA D 3

P

SE RV C OD E

SE RV CO DE

S E RV C OD E

M ID

C ID/FM I

Fig. 4.4.14 Mensaje de “falla”

La figura 4.4.14 muestra la pantalla monitor en la modalidad de servicio (modalidad 3), indicando que se ha detectado una falla. El MID señala que el módulo de control electrónico ha diagnosticado la falla. Un MID de 081 indica que la falla fue diagnosticada por el ECM de la transmisión. La lista de códigos MID se encuentra en el diagrama eléctrico de la máquina en el Manual de Servicio.


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Unidad 4 Lección 4

4-4-18


El CID indica qué componente está fallando. Un código CID 623 indica que la falla se diagnosticó en el interruptor de dirección de la transmisión. El FMI indica el tipo de falla. Un código FMI de 05 indica que la falla es un circuito abierto o una corriente por debajo del valor normal. Cuando está activado el indicador de CODIGO DE SERVICIO, la falla está presente en la máquina. Cuando está desactivado el INDICADOR DE CODIGO DE SERVICIO, la falla no está presente en la máquina.


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Componentes del Control Electrohidráulico del Implemento del Cargador 950G

Objetivos: Al terminar la unidad, el estudiante estará en capacidad de: Dadas las hojas de trabajo de la práctica de taller 5.1.1 “Identificación de los componentes del Sistema Electrohidráulico del Implemento” y un Cargador de Ruedas 950G, completar los siguientes procedimientos durante una inspección alrededor de la máquina: a. Ubicar cada componente con una etiqueta en la máquina. Escribir la letra o el número correcto del componente en la hoja de la práctica, e indicar las coordenadas del diagrama eléctrico o hidráulico asociado con el componente. b. Escribir una descripción breve de la función de cada componente en la hoja de la práctica. Referencias: Cuaderno de trabajo del estudiante Hojas de trabajo de la práctica de taller 5.1.1 “Identificación de los componentes del Sistema Electrohidráulico del Implemento”.


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Componentes de Control electrohidráulico del Implemento del Cagador 950G

UNIDAD 5

Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar los componentes del Sistema Electrohidráulico del Cargador de Ruedas 950G. 2. Escribir una descripción breve de los componentes del Sistema Electrohidráulico del Cargador de Ruedas 950G.

Fig. 5.1.1 Válvula de control electrohidráulica del implemento

Introducción En esta lección veremos la ubicación y la función de los componentes del Sistema Electrohidráulico del Implemento del Cargador de Ruedas 950G. Durante la lección, en la sección de la operación del sistema hidráulico, se usarán los diagramas de símbolos gráficos y los diagramas de corte.


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Lección 1: Componentes del sistema electrohidráulico del Implemento

Lección 1: Componentes del Sistema Electrohidráulico del Implemento del Cargador 950G

Unidad 5 Lección 1

5-1-2


COM P ONENTES DEL S ISTEM A ELECTRO HIDR AULIC O DEL IM PLEM EN TO M OD U LO D E CO NT ROL E LE CT RO N ICO DE L IM P LE M ENTO

B OM BA PIL OT O

PAL AN C AS D E C O NT RO L E LE CTRO HI DR AU LIC O

TAN QUE HID RAU LIC O

CI LIN DRO D E I NC LINAC ION

BOM BA HID R AUL IC A D EL I M PL EM EN TO

C ILI ND RO DE LE VAN TA M IEN TO C OM PO NE NT ES D EL SI ST EM A D E C O NT RO L E LEC TRO NIC O D EL IM PL EM EN TO

VALVU LA PIL OTO

VALV UL A DE C ON TRO L PR IN CI PAL

C OM PO NEN TE S DE L SI STE M AP RIN CI PA L

CO M U N

Fig. 5.1.2 Componentes del sistema

SISTEMA ELECTROHIDRAULICO DEL IMPLEMENTO Los componentes del sistema electrohidráulico del implemento pueden agruparse en los siguientes subsistemas: Sistema hidráulico principal: Válvula de control principal, cilindros auxiliares (si está equipado), cilindro de inclinación, cilindros de levantamiento, válvula de alivio principal y bomba del implemento. Sistema de control (piloto) electrónico del implemento: Válvula piloto (múltiple de aceite), bomba piloto y frenos, módulo de control electrónico del implemento, palancas de control, bobinas de tope de las palancas de control, sensores de posición de las palancas de control, sensor de posición del varillaje de levantamiento, interruptor de selección del implemento, interruptor de traba del implemento e interruptor de desconexión. Sistema de control de amortiguación: Cilindros de levantamiento, múltiple del control de amortiguación, válvula de reparto del control de amortiguación, acumulador del control de amortiguador y Módulo de Control Electrónico (ECM) del Implemento. Sistema de desconexión: Válvula piloto (múltiple de aceite), sensor de posición de levantamiento, interruptor de posicionamiento del cucharón, palancas de control del implemento, bobinas de tope de las palancas de control del implemento y el Módulo de Control Electrónico (ECM) del implemento. Sistema de mando del ventilador: Filtro de aceite hidráulico, válvula de derivación del enfriador de aceite hidráulico, enfriador de aceite hidráulico, bomba de mando del ventilador, motor de mando del ventilador, válvula de reparto de flujo, enfriador de aceite del eje trasero (si está equipado), enfriador de aceite del eje delantero (si está equipado).


El sistema de mando del ventilador no se verá en esta lección, ya que el ECM del implemento no controla este sistema. 1698 de 1842

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Unidad 5 Lección 1

5-1-3


Componentes comunes del sistema hidráulico

3 4

2 5

1

Fig. 5.1.3 Tanque hidráulico

El tanque hidráulico (figura 5.1.3) es común a todos los subsistemas del implemento. El aceite hidráulico para la operación de los sistemas del implemento se guarda en el tanque hidráulico (1), ubicado en el lado derecho de la máquina. Una mirilla (2) indica el nivel de aceite hidráulico en el tanque. El tanque tiene una válvula de drenaje (3) que protege el tanque de la presión excesiva y/o vacío, y una válvula de drenaje ecológica (no mostrada) para el cambio de aceite. El filtro de aceite hidráulico (4), también común a los cinco subsistemas del implemento, está encima del tanque. El filtro de aceite hidráulico es la tubería de retorno del sistema de mando del ventilador. La tapa de llenado del tanque (5) también se muestra en la figura.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-4


Sistema hidráulico principal

1

2

3

Fig. 5.1.4 Bombas hidráulicas

La bomba de paletas del implemento (1) suministra el flujo de aceite del sistema hidráulico principal del implemento, y se encuentra en la parte superior de la transmisión al lado derecho del Cargador 950G (figura 5.1.4). En la figura también se muestra la bomba piloto/frenos (2) que suministra aceite hidráulico al sistema piloto del implemento. La bomba del implemento principal y la bomba piloto/frenos comparten una entrada de aceite hidráulico (3).


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Unidad 5 Lección 1

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1 2

3

5 4

Fig. 5.1.5 Válvula de control principal del implemento

La bomba del implemento suministra aceite a la válvula de control principal del implemento (1) (figura 5.1.5), ubicada entre los brazos de levantamiento en la parte delantera de la máquina. La válvula contiene el carrete de la válvula de levantamiento (2), el carrete de la válvula de inclinación (3), la válvula de alivio del sistema principal (4) y las válvulas de alivio de tubería del cilindro de inclinación (5). La válvula de control principal y el múltiple piloto (no mostrado) están conectados como un módulo que puede deslizarse en rieles a través del tablero de acceso entre el remolcador del cargador. La válvula del control principal es similar tanto en el sistema hidráulico piloto del implemento como en el sistema electrohidráulico del implemento.

1

2

Fig. 5.1.6 Cilindros del implemento

Cuando se activa un implemento, el aceite de la bomba principal fluye a través de la válvula de control del implemento al cilindro de inclinación (1) y/o a los cilindros de levantamiento (2) mostrados en la figura 1.5.6.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-6


2

1

Fig. 5.1.7 Módulo de Control Electrónico (ECM) del implemento

Sistema de control (piloto) electrónico del implemento El Módulo de Control Electrónico (ECM) (1) del implemento (figura 5.1.7) es el componente central del sistema de control electrónico del implemento. El ECM del implemento se encuentra en la parte trasera derecha de la cabina. El panel trasero debe quitarse para tener acceso al ECM del implemento. El ECM del implemento toma decisiones con base en las señales de entradas de sensor y de interruptor y de la información en la memoria. Las señales de entrada informan al ECM del implemento de las condiciones de operación del sistema hidráulico del implemento. Con base en las señales de entrada, el ECM del implemento envía las respuestas a través de los componentes de salida. Las señales de entrada al ECM del implemento provienen de la estación del operador y de la máquina. Los componentes de entrada de la estación del operador son: sensores de posición de la palanca del implemento, interruptor de traba del implemento, interruptores de desconexión e interruptor de selección de función. Los componentes de entrada de la máquina son: el sensor de posición de giro de varillaje de levantamiento, interruptor de posición del cucharón, interruptor de llave de contacto, sensor de velocidad del motor, y la información de otros módulos de control electrónicos del sistema a través del Enlace de Datos CAT. Las señales de salida del ECM del implemento al sistema hidráulico del implemento incluyen: el solenoide piloto de activación/desactivación, los solenoides proporcionales para levantar/bajar el implemento e inclinar/descargar el cucharón, las bobinas de tope de la palanca del implemento y el Enlace de Datos CAT. El ECM de la transmisión (2) también se muestra en la figura. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 1

5-1-7


Fig. 5.1.8 Bomba piloto

La bomba de paletas de piloto/frenos (1) (figura 5.1.8) está montada en la bomba de la dirección (2) debajo de la cabina, al lado derecho de la máquina. La bomba piloto/frenos suministra aceite piloto a la válvula piloto (múltiple de aceite). La válvula piloto (1) (figura 5.1.9) se encuentra entre los brazos de levantamiento detrás de la válvula de control del implemento, en el bastidor delantero de la máquina. El aceite de la bomba entra a la válvula piloto a través del orificio de suministro (2).

5 5 4 2 6

3 1

Fig. 5.1.9 Válvula piloto

El múltiple piloto (figura 5.1.9) contiene nueve válvulas: - la válvula de lanzadera (3), - las válvulas reductoras de presión (4), - las cuatro válvulas solenoides proporcionales (5) para las funciones del implemento, - la válvula solenoide piloto de activar/desactivar (6). Cuando se mueven las palancas del implemento en la estación del operador, el ECM del implemento activa el solenoide piloto de activacir/desactivar y las válvulas solenoides proporcionales. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 1

5-1-8


1

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Fig. 5.1.10 Palancas del implemento

La figura 5.1.10 muestra las palancas (1) del Sistema Electrohidráulico del Implemento, ubicadas a la derecha del operador. La palanca de la izquierda es para la función de inclinación del cucharón. La palanca de la derecha es para la función de levantamiento. Hay un área disponible a la derecha de las dos palancas del implemento para añadir una tercera palanca auxiliar del implemento. Las palancas del Sistema Electrohidráulico del Implemento son similares a las palancas de control electrohidráulicas de los otros modelos de Cargadores de Ruedas Caterpillar. Las palancas están conectadas a los sensores de posición debajo de la cubierta, los cuales envían una señal de modulación de duración de impulso (PWM) al ECM del implemento. En la figura también se muestra el interruptor de traba del implemento (2). Este interruptor de dos posiciones le indica al ECM del implemento que el operador quiere activar las palancas del implemento (DESTRABADAS) o activarlas (TRABADAS). Si las palancas del implemento están activadas, el ECM del implemento activa el solenoide de activar/desactivar en el múltiple piloto (vea la figura 5.1.9). Si las palancas del implemento están desactivadas, el ECM desactiva el solenoide de activar/desactivar. No hay flujo de aceite piloto pasando la válvula piloto de activar/desactivar. La figura 5.1.11 muestra la consola de las palancas sin la cubierta, vemos allí la bobina de tope de la palanca de inclinación (1), la bobina de tope de subir la palanca de levantamiento (2) y la bobina de tope de bajar de la palanca de levantamiento (3). Las bobinas de tope de las palancas son electroimanes que sostienen las palancas del implemento en la posición máxima hacia adelante o la posición máxima hacia atrás. El ECM del implemento activa la bobina de tope hasta que se alcanza la posición del brazo de levantamiento o la posición del cucharón. Cuando se alcanza esta posición, el ECM del implemento desactiva la bobina de tope para realizar las funciones de desconexión del implemento.


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Unidad 5 Lección 1

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1

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Fig. 5.1.11 Bobinas de tope y sensores de posición

En la figura 5.1.11 se muestra el sensor de posición de la palanca de levantamiento (4). La palanca de inclinación para el cucharón tiene un sensor similar de posición (5). Cuando se mueve una palanca del implemento, el sensor de posición de la palanca le indica al ECM del implemento que ha cambiado la posición de la palanca. El ECM del implemento envía una señal para activar la válvula solenoide apropiada en la válvula piloto (múltiple de aceite). Si hay una avería eléctrica en la válvula solenoide de activar/desactivar, en la válvula solenoide proporcional del circuito de levantamiento, o el circuito eléctrico del sistema de control electrónico del implemento y los brazos de levantamiento están en la posición arriba, no hay un procedimiento de control electrónico para bajar los brazos de levantamiento. En la figura 5.1.12 se muestra la válvula de control de bajar los brazos de levantamiento, que provee un método para bajar los brazos de levantamiento en caso de una avería del sistema de control eléctrico.

Fig. 5.1.12 Válvula de control para bajar los brazos de levantamiento

La válvula de control para bajar los brazos de levantamiento se encuentra en la junta de articulación delantera, al lado derecho.


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Unidad 5 Lección 1

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Sistema de desconexión Otro subsistema del sistema hidráulico del implemento es el de desconexión.

Fig. 5.1.13 Sensor de posición del brazo de levantamiento

Este sistema consta de un sensor de posición de levantamiento, un interruptor de posición del cucharón, un interruptor de desconexión de levantamiento, el ECM del implemento y las bobinas de tope de las palancas de control. El sensor de posición de levantamiento (figura 5.1.13) se encuentra en el lado derecho del bastidor del cargador, al frente de la cabina. El sensor de posición de giro del varillaje de levantamiento continuamente comunica la posición del varillaje del levantamiento al ECM del implemento a medida que el ECM activa ya sea el solenoide de bajar el brazo de levantamiento o el solenoide de subir el brazo de levantamiento en el múltiple piloto. El ECM del implemento también usa la información del sensor de posición para controlar las desconexiones del brazo de levantamiento y amortiguar la parada de los brazos de levantamiento. Cuando el operador mueve la palanca de control de levantamiento a la posición SUBIR COMPLETAMENTE, la bobina de tope de la palanca (figura 5.1.11) sostiene la palanca en la posición de tope. A medida que el cucharón sube, el sensor de posición del levantamiento envía una señal de modulación de duración de impulsos al ECM del implemento. La señal le indica al ECM del implemento la posición del brazo de levantamiento. Cuando el brazo de levantamiento alcanza la altura de desconexión de ajuste, el ECM de implemento detiene el flujo de corriente a la bobina de tope de la palanca de control de levantamiento. La palanca de control regresa a la posición FIJA, y el implemento detiene el movimiento. La operación es la misma para la desconexión de BAJAR.


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Unidad 5 Lección 1

5-1-11


Cuando el operador mueve la palanca de control de inclinación a la posición INCLINAR HACIA ATRAS, la bobina de tope de la palanca de control de inclinación sostiene la palanca en la posición de tope. Las posiciones de desconexión de subir y bajar el brazo de levantamiento las determina el operador usando el interruptor de desconexión mostrado en la figura 5.1.14.

Fig. 5.1.14 Interruptor de desconexión de levantamiento

Cuando se presiona el interruptor basculante de desconexión, el ECM del implemento registra la posición actual del brazo de levantamiento. Si el brazo de levantamiento está por encima del punto medio de la gama de movimiento del brazo de levantamiento, se registra la posición de conexión para subir el varillaje de levantamiento. Si el brazo de levantamiento está por debajo del punto medio, se registra la posición de desconexión para bajar el varillaje del levantamiento. 3 2

1

Fig. 5.1.15 Sistema de desconexión del cucharón

El detector de posición del cucharón (figura 5.1.15) consta de dos componentes: un imán (1) montado en el pasador que conecta el varillaje de la barra en Z con el extremo del vástago del cilindro de inclinación, y un interruptor de posición de cucharón (2) montado en el extremo del tubo (3) que se extiende afuera del cilindro de inclinación. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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A medida que el cucharón se inclina hacia atrás, el conjunto del imán se mueve hacia el interruptor de posición del cucharón. El interruptor se abre y el ECM del implemento detiene el flujo de corriente de la bobina de tope de la palanca. La palanca retorna a la posición FIJA, y el cucharón detiene su movimiento. Sistema de control de amortiguación El sistema de control de amortiguación consta del cilindro de inclinación, los cilindros de levantamiento, el acumulador de control de amortiguación y la válvula de reparto del control de amortiguación. El sistema de control de amortiguación optativo amortigua las fuerzas del cucharón producidas en el movimiento hacia adelante y hacia atrás a medida que la máquina se desplaza sobre un terreno irregular.

Fig. 5.1.16 Acumulador del control de amortiguación

El acumulador de control de amortiguación (figura 5.1.16) se encuentra frente de la junta de articulación al lado derecho del bastidor delantero. El acumulador contiene una carga de gas nitrógeno. El aceite de los cilindros de levantamiento empuja un pistón en el acumulador contra el gas nitrógeno que absorbe las fuerzas en lugar de transferirlas a la máquina. El sistema provee un efecto de amortiguación mientras la máquina se desplaza sobre un terreno irregular. El ECM de la transmisión (figura 5.1.7) activa el sistema de control de amortiguación si el operador selecciona el ajuste automático. La modalidad de operación se selecciona a través del interruptor de control de amortiguación (figura 5.1.17) ubicado en el tablero derecho sobre la cabeza del operador.


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5-1-13


Fig. 5.1.17 Interruptor de control de amortiguación

Cuando el ECM de la transmisión activa el sistema de control de amortiguación, el aceite del extremo de las cabezas del cilindro del levantamiento se conectan al acumulador de control de amortiguación. Un pistón flotante en el acumulador de control de amortiguación separa el aceite del gas nitrógeno. Ya que el gas nitrógeno es compresible, el gas actúa como un resorte. Cualquier fuerza hacia abajo en los brazos de levantamiento se transfiere a través del aceite al extremo desde la cabeza de los cilindros de levantamiento hasta el acumulador. La fuerza en el aceite se transmite al pistón del acumulador, que comprime el gas nitrógeno. Al comprimirse el gas nitrógeno se absorben las crestas de presión y el desplazamiento de aceite causado por la fuerza hacia abajo de los brazos de levantamiento. Esta operación resulta en menos choques inducidos por el terreno en las estructuras y los componentes, reduce la flexión de las llantas y aumenta en gran medida la retención de carga útil.

1

2 3

Fig. 5.1.18 Válvula de reparto del control de amortiguación

La figura 5.1.18 muestra la válvula de reparto del control de amortiguación (1) encontrada en el extremo frontal de la válvula de control principal. La válvula de reparto de control de amortiguación controla el flujo de aceite al acumulador de control de amortiguación. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 1

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El ECM de la transmisión activa/desactiva la válvula solenoide de control de amortiguación (3) que a su vez abre/cierra la conexión entre el extremo de la cabeza de los cilindros de levantamiento y el acumulador del control de amortiguación. En la figura 5.1.18 también se muestra la válvula de alivio del control de amortiguación (2).


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Introducción Este módulo presentará la operación del Sistema Electrohidráulico del Implemento del Cargador de Ruedas 950G. Los componentes electrónicos e hidráulicos y las funciones de los componentes se explicarán a medida que se relacionen con la operación del sistema hidráulico del implemento. 10 A 15 A 15 A

ECM DEL IMPLEMENTO

10 A 10 A 10 A 10 A

CAJA DE FUSIBLES No. 2

CONTROLES DEL IMPLEMENTO DEL OPERADOR

SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO DEL IMPLEMENTO ENLACE DE DATOS CAT

INTERRUPTOR SELECTOR DE FUNCION DEL IMPLEMENTO (ACCESORIO)

OPCIONES DE CODIGO DE CLAVIJA

INTERRRUPTOR DE TRABA DEL IMPLEMENTO

INTERRUPTOR DE AJUSTE DE DESCONEXION

BOBINA TOPE DE SUBIR DE LA PALANCA DE LEVANTAMIENTO BOBINA TOPE DE BAJAR DE LA PALANCA DE LEVANTAMIENTO BOBINA DE TOPE DE LA PALANCA DE INCLINACION

SENSOR DE POSICION DE LA PALANCA DE LEVANTAMIENTO SENSOR DE POSICION DE LA PALANCA DE INCLINACION SENSOR DE POSICION DE LA PALANCA AUXILIAR (ACCESORIO) INTERRUPTOR DE POSICION DEL CUCHARON

WLPCS ECM (ACCESORIO)

SENSOR DE POSICION DE LEVANTAMIENTO

SOLENOIDE PILOTO CONEX./DESCONEX. SOLENOIDE PROPORCIONAL SUBIR VARILLAJE DE LEVANTAMIENTO SOLENOIDE PROPORCIONAL BAJAR VARILLAJE DE LEVANTAMIENTO SOLENOIDE PROPORCIONAL INCLINACION HACIA ATRAS VARILLAJE DE INCLINACION SOLENOIDE PROPORCIONAL DESCARGA VARILLAJE DE INCLINACION SOLENOIDE PROPORCIONAL PALANCA AUXILIAR HACIA ATRAS SOLENOIDE PROPORCIONAL PALANCA AUXILIAR HACIA ADELANTE (ACCESORIO)

Fig. 5.2.1 Diagrama del Sistema de Control Electrónico

Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Probar y ajustar el Sistema Electrohidráulico del Implemento de un Cargador de Ruedas 950G. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Operación del sistema de control electrónico

Lección 2. Operación del Sistema de Control Electrónico

Unidad 5 Lección 2

5-2-2


Sistema de Control Electrónico del Implemento La operación del Sistema Electrohidráulico del Implemento está determinada por la tabla de aplicación (programada) guardada en el ECM del implemento. El ECM del implemento recibe las señales de entrada de los diferentes sensores e interruptores, procesa las señales de entrada, toma las decisiones y provee una señal de salida correspondiente a las válvulas solenoides proporcionales del implemento, a la bobinas tope y a los dispositivos auxiliares (si está equipado). El ECM del implemento también se comunica con otros sistemas de control electrónico a través del Enlace de Datos CAT. El Enlace de Datos CAT es una conexión eléctrica de dos cables entre el Sistema Monitor Caterpillar y todos los módulos de control electrónicos de la máquina. El Sistema de Control Electrónico del implemento (figura 5.2.1) consta de los siguientes componentes de entrada: Sensor de posición de la palanca de levantamiento: Indica al ECM del implemento la posición de la palanca de control de levantamiento. Sistema de control de carga útil del cargador de ruedas: Indica al operador la información acerca de la carga útil. Sensor de posición de giro del varillaje de levantamiento: Indica al ECM del implemento la posición de los brazos de levantamiento. Sensor de posición de la palanca de inclinación: Indica al ECM del implemento la posición de la palanca de control de inclinación. Sensor de posición de la palanca auxiliar: Indica al ECM del implemento la posición de la palanca de control auxiliar. Interruptor selector de la función auxiliar del implemento: Suministra una tercera función hidráulica de control cuando una máquina está equipada con una palanca universal de dos ejes. Interruptor posicionador del cucharón: Indica al ECM del implemento cuando se alcanza la posición de desconexión del cucharón. Interruptor de traba del implemento: Indica al ECM del implemento que el operador desea que se desactiven las palancas de control. Sensor de velocidad del motor: Indica al ECM de la transmisión para activar el sistema de control de amortiguación cuando la velocidad de desplazamiento del vehículo alcanza 9,5 km/h (6 millas/h). Interruptor de desconexión: Usado para colocar las posiciones de desconexión. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 2

5-2-3


ECM de la transmisión : Activa el sistema de control de amortiguación cuando la velocidad de desplazamiento del vehículo alcanza 9,5 km/h (6 millas/h). Enchufe de código de opciones: Indica al ECM del implemento las opciones del implemento que están instaladas en la máquina. El sistema de control electrónico del implemento consta de los siguientes componentes de salida: Válvula solenoide, piloto de activar/desactivar: Usada para activar o desactivar el sistema hidráulico piloto. Válvula solenoide proporcional de descarga: Envía el aceite piloto a la válvula de control principal. Válvula solenoide proporcional de inclinación hacia atrás: Envía el aceite piloto a la válvula de control principal. Válvula solenoide proporcional de subir: Envía el aceite piloto a la válvula de control principal. Válvula solenoide proporcional de bajar: Envía el aceite piloto a la válvula de control principal. Válvula solenoide proporcional de palanca auxiliar hacia atrás: Envía el aceite piloto a la válvula de control principal. Válvula solenoide proporcional de palanca auxiliar hacia adelante: Envía el aceite piloto a la válvula de control principal. Bobina de tope de subir de la palanca de levantamiento: Sostiene la palanca subir/bajar en la posición subir. Bobina de tope de bajar de la palanca de levantamiento: Sostiene la palanca subir/bajar en la posición bajar. Bobina de tope de la palanca de inclinación: Sostiene la palanca inclinar hacia atrás/descarga en la posición inclinar hacia atrás. Enlace de Datos CAT: Paso de comunicación hacia y desde otros módulos de control electrónicos. La corriente eléctrica enviada por el ECM del implemento está relacionada directamente con el flujo de aceite piloto a los carretes de la válvula de control principal. Mientras más se mueva el carrete de la válvula de control principal, mayor será el flujo de aceite del sistema principal del implemento a los cilindros del implemento.


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Unidad 5 Lección 2

5-2-4


La única entrada al ECM del implemento para activar una válvula de solenoide del implemento viene de las palancas del implemento (figura 5.2.10). Las palancas son sensores de posición que envían una señal de modulación de duración de impulsos (PWM) al ECM del implemento. El movimiento de cualquier palanca le indica al ECM del implemento que la palanca ha cambiado de posición. La señal de modulación de duración de impulsos al ECM del implemento está determinada por la distancia que ha sido movida la palanca de la posición neutral. El ECM del implemento envía una señal de corriente variable a la válvula solenoide proporcional apropiada del múltiple piloto. La señal activa el solenoide y regula el flujo de aceite a través de las válvulas solenoides proporcionales conectadas al múltiple piloto. La gráfica 5.2.2 muestra la relación que existe entre la corriente enviada por el ECM del implemento a los solenoides proporcionales de la válvula piloto y la presión piloto resultante.

SOL EN OIDE PRO POR C ION A L EN TRA DA DE CO RRIENTE F RENTE A LA P RES ION P ILOTO 600 500 400 300 200 100 0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

CORRIENTE AL SOLENOIDE (AMPERIOS)

Fig. 5.2.2 Presión piloto de salida frente a la señal de corriente

Hay una relación directa entre la presión piloto de la válvula solenoide al carrete de la válvula de control principal y la salida de corriente del ECM del implemento. La línea punteada roja muestra una "corriente base frente a la presión" de una válvula solenoide usada en el sistema electrohidráulico del implemento. El área entre las dos líneas sólidas es la banda de tolerancia aceptable en el rendimiento de la válvula solenoide. Con el propósito de proveer la presión piloto correcta, la misma corriente de salida del ECM del implemento resultará en valores de presión diferentes de una válvula solenoide proporcional a la otra. Por esto es que el Sistema Electrohidráulico del Implemento debe calibrarse para obtener un rendimiento correcto del implemento.


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Unidad 5 Lección 2

5-2-5


CORRIENTE DEL SOLENOIDE (AMPERIOS)

CA LIBR ACIO N D EL SIS TEM A ELECTROH ID RAULICO DEL IM P LEM EN TO SEÑ A L DE C OR RIE NT E D EL SO LE NO ID E FRE NT E A L M OVI M IE NT O DE L A PA LAN CA

C OR RIE N TE M AX IM A D E M OD UL AC IO N

C OR RI EN TE D E INI CIO DE M OD U LAC ION

0¡ PALANCA EN POSICION CENTRAL

3¡ POSICION DE TOPE

MOVIMIENTO DE LA PALANCA (GRADOS)

Fig. 5.2.3 Movimiento de la palanca frente a la salida de corriente del ECM del implemento

La figura 5.2.3 muestra la relación que existe entre el movimiento de la palanca del implemento y la fuerza resultante de la corriente enviada a la válvula solenoide proporcional por el ECM del implemento. Esta gráfica muestra el movimiento de la palanca y la relación de corriente para inclinar hacia atrás/descargar el cucharón y subir el brazo de levantamiento. La relación en la acción de bajar el brazo de levantamiento es un poco diferente debido a la función libre. Ninguna señal de entrada se envía al ECM del implemento por las palancas del implemento durante los primeros 3 grados de movimiento de la palanca. Esta "banda muerta” es una característica programada en el software del ECM del implemento para reducir el efecto de movimientos no intencionados de la palanca. Después de los 3 grados o "banda muerta", el movimiento de la palanca produce una salida de corriente a la válvula solenoide proporcional piloto que inicia el flujo de aceite piloto a la válvula de control principal. Este punto se llama "corriente de inicio de modulación". El movimiento de la palanca produce una relación lineal entre el movimiento de la palanca y la corriente enviada a las válvulas solenoides proporcionales piloto hasta justo antes de que se alcance la posición de tope. Esta relación puede verse en situaciones donde un movimiento grande de la palanca produce un movimiento más rápido del implemento. En el punto donde la palanca llega a la posición de tope, el ECM del implemento envía la corriente calibrada máxima de modulación a las válvulas solenoides piloto.


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Unidad 5 Lección 2

5-2-6


La figura 5.2.4 muestra la válvula piloto electrohidráulica del sistema piloto del implemento (múltiple de aceite) durante la operación FIJA. El sistema piloto es un diseño de centro cerrado. La bomba piloto toma el aceite del tanque y lo envía a la válvula de control electrohidráulico. El aceite de la bomba piloto entra a la válvula de control electrohidráulica piloto y fluye a través de la válvula reductora de presión primaria. La válvula reductora de presión primaria está a la derecha, y la válvula reductora de presión secundaria está a la izquierda. Cuando el motor está en velocidad alta en vacío, y el aceite está a temperatura normal de operación, la válvula reductora de presión primaria disminuye la presión de la bomba piloto a 3.450 ± 200 kPa (500 ± 30 lb/pulg2). El aceite piloto mueve la válvula de lanzadera (4). La válvula de lanzadera bloquea el aceite de presión más baja en la válvula reductora de presión secundaria (5). La fuente de aceite de la válvula reductora de presión secundaria viene del extremo de la cabeza de los cilindros de levantamiento. La válvula reductora de presión secundaria disminuye la presión de aceite de los cilindros de levantamiento, hasta alcanzar un valor de aproximadamente 2.070 ± 200 kPa (300 ± 30 lb/pulg2). El aceite piloto fluye pasando la válvula de lanzadera al solenoide de la válvula de control piloto ACTIVAR/DESACTIVAR. Cuando el solenoide de la válvula de control piloto ACTIVAR/DESACTIVAR se DESACTIVA (el interruptor de traba del implemento está en la posición TRABADA), el aceite piloto se bloquea en el solenoide de la válvula de control piloto ACTIVAR/DESACTIVAR. Cuando el ECM ACTIVA el solenoide de la válvula de control piloto ACTIVAR/DESACTIVAR (interruptor de traba del implemento en la posición DESTRABADA y se mueve una palanca), el aceite piloto fluye pasando el solenoide de la válvula de control piloto ACTIVAR/DESACTIVAR a las válvulas solenoides proporcionales. En la posición FIJA, el aceite piloto se bloquea en el solenoide de la válvula de control piloto ACTIVAR/DESACTIVAR hasta que las palancas de control piloto envíen una señal al ECM para activar el solenoide ACTIVAR/DESACTIVAR y uno o más solenoides proporcionales. NOTA DEL INSTRUCTOR: Los códigos de color usado para el aceite hidráulico en esta presentación son: Rojo

- Sistema o presión alta

Rojo con bandas blancas

- Presión reducida

Rosado

- Tercera reducción de presión

Naranja

- Presión piloto

Naranja con bandas blancas - Presión piloto reducida


Azul

- Aceite bloqueado

Verde

- Tanque o aceite de retorno

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Unidad 5 Lección 2

SISTEMA PILOTO ELECTROHIDRAULICO POSICION FIJA PALANCAS DE CONTROL DEL IMPLEMENTO VALVULA SOLENOIDE CONEX./DESCONEX..

ECM ECM

BOMBA DEL ACEITE PILOTO Y FRENOS

LEVANT.

LEVANTAR

ORIFICIO DE PRUEBA

INCLINAR HACIA ATRAS

DE LA VALVULA DE COMPENSACION DEL CILINDRO DE LEVANTAMIENTO

A LA VALVULA DE CONTROL DE AMORTIG.

VALVULA PILOTO

5-2-7

VALVULA DE CONTROL PRINCIPAL

VALVULA DE LANZADERA TANQUE


BAJAR

DESCARGA

VALVULAS REDUCTORAS DE PRESION

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Figura 5.2.4 Múltiple piloto - Posición FIJA

VALVULA LIBRE


DE LOS CILINDROS DE LEVANTAMIENTO DESCARGA

BAJAR

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Unidad 5 Lección 2

5-2-8


La figura 5.2.5 muestra la válvula de control piloto electrohidráulica del sistema del implemento durante la operación INCLINAR HACIA ATRAS. Cuando la palanca de control de inclinación se mueve a la posición INCLINAR HACIA ATRAS, el sensor de posición de la palanca de inclinación envía una señal eléctrica de entrada al Módulo de Control Electrónico del Implemento. El ECM del implemento analiza la señal de entrada y envía una señal de salida eléctrica para activar la válvula solenoide de ACTIVAR/DESACTIVAR y la válvula solenoide de inclinar hacia atrás. La válvula solenoide de inclinar hacia atrás controla el flujo del aceite piloto al carrete de inclinación de la válvula de control principal. La salida eléctrica del ECM del implemento es proporcional a la señal de entrada del sensor de posición de la palanca de inclinación. El aceite que fluye a través de la válvula solenoide de inclinar hacia atrás es proporcional a la señal de salida del CMS del implemento. El movimiento del carrete de inclinación de la válvula de control principal es proporcional al flujo de aceite de la válvula solenoide inclinar hacia atrás. Sistema hidráulico principal En la figura 5. 2.6 se muestra una vista seccional del sistema hidráulico principal con las palancas de control en la posición FIJA. La bomba toma el aceite del tanque hidráulico y envía el aceite de suministro a la válvula de control del implemento principal. El aceite de suministro que entra a la válvula de control fluye pasando la válvula de alivio del sistema. La válvula de alivio del sistema detecta la presión del sistema y se abre al tanque cuando la presión alcanza el valor máximo de la válvula. Cuando no se envía flujo de aceite desde la válvula piloto electrohidráulica, los carretes de la válvula de control principal están en la posición FIJA. El aceite de suministro fluye a través de la válvula de control principal y retorna al tanque. Cuando el operador mueve una palanca de control piloto, se envía una señal PWM al ECM del implemento. El ECM del implemento envía una corriente de señal a la válvula piloto electrohidráulica. La válvula piloto electrohidráulica envía aceite piloto para mover el carrete respectivo en la válvula de control principal del implemento. La válvula de control principal del implemento envía el aceite al respectivo cilindro.


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Unidad 5 Lección 2

SISTEMA PILOTO ELECTROHIDRAULICO INCLINAR HACIA ATRAS

VALVULA SOLENOIDE CONECTAR/ DESCONECTAR

ECM ECM VALVULA LIBRE

LIFT

LEVANTAR


TILT BACK

ORIFICIO DE PRUEBA

BOMBA

DE LA VALVULA DE COMPENSACION DEL CILINDRO DE LEVANTAMIENTO

A LA VALVULA DE CONTROL DE AMORTIGUACION

VALVULA PILOTO

5-2-9

VALVULA DE CONTROL PRINCIPAL


Figura 5.2.5 Múltiple piloto - Inclinar hacia atrás el cucharón

PALANCAS DE CONTROL DEL IMPLEMENTO

VALVULA DE LANZADERA TANQUE


LOWER

DUMP

VALVULAS REDUCTORAS DE PRESION

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DE LOS CILINDROS DE LEVANTAMIENTO DESCARGA

BAJAR

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Unidad 5 Lección 2

A /D E L O S C O N T R O L E S E L E C T R O H I D R AU L IC O S

L E VA N TA R C IL IN D R O D E IN C LI N A C IO N

P O S IC IO N F IJA

5-2-10

C I L IN D R O D E L E VA N TA M IE N TO

BO M BA

V A LV U L A D E CO NTRO L P R IN C IPA L

VA LV U L A D E A L IV IO D E L S IS T E M A

DE S CA RG A


Figure 5.2.6 Válvula de control principal - Posición FIJA

S IS T E M A H ID R AU LIC O P R IN C IPA L

IN C L IN A R H A C IA AT R A S

BA JAR

TA N Q U E A / D E L O S C O N T R O LE S E L E C T R O H I D R AU L IC O S


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Unidad 5 Lección 2

5-2-11


Operación del Sistema Hidráulico del Implemento - Diagramas La figura 5.2.7 (página 5.2.12) muestra el flujo de aceite del Sistema Piloto Electrohidráulico y del Sistema Hidráulico Principal cuando el motor está funcionando y las válvulas solenoides proporcionales están en la posición FIJA. En el sistema piloto, la bomba piloto toma el aceite del tanque y envía el flujo de aceite a la válvula de control electrohidráulica. El aceite de la bomba piloto entra a la válvula de control electrohidráulica y fluye a través de la válvula reductora de presión de la bomba piloto. La válvula reductora de presión disminuye la presión de la bomba piloto hasta alcanzar 3.450 ± 200 kPa (500 ± 30 lb/pulg2). El aceite de la bomba piloto mueve la válvula de lanzadera. La válvula de lanzadera bloquea el aceite de menor presión de la válvula reductora de presión del cilindro de levantamiento. El aceite de la bomba piloto fluye a través de la válvula de lanzadera a la válvula solenoide ACTIVAR/DESACTIVAR. Cuando el ECM del implemento activa el solenoide ACTIVAR/ DESACTIVAR (el interruptor de traba del implemento está en la posición DESTRABADA y se mueve una palanca), el aceite piloto fluye pasando la válvula solenoide de ACTIVAR/DESACTIVAR a las válvulas solenoides proporcionales. Cuando el solenoide ACTIVAR/DESACTIVAR está DESACTIVADO (el interruptor de traba del implemento está en la posición TRABADA), el aceite piloto se bloquea en la válvula solenoide ACTIVAR/DESACTIVAR. En el sistema hidráulico principal, la bomba del implemento toma el aceite del tanque y envía el flujo de aceite a la válvula de control principal. Cuando los carretes de control están en la posición FIJA, el aceite fluye pasando la válvula de alivio del sistema y a través de los carretes de control abierto/cerrado al tanque. La válvula de alivio del sistema se abre al tanque cuando la presión del sistema alcanza el valor máximo de la válvula de alivio. Cuando la palanca de control de inclinación se mueve a la posición INCLINAR HACIA ATRAS, como se muestra en la figura 5.2.8, el sensor de posición de la palanca de inclinación envía una señal eléctrica de entrada al ECM del implemento. El ECM del implemento analiza la señal de entrada y envía una señal eléctrica de salida para activar la válvula solenoide ACTIVAR/ DESACTIVAR y la válvula solenoide proporcional de inclinar hacia atrás en la válvula de control electrohidráulica (múltiple piloto). La válvula solenoide proporcional se abre enviando el aceite piloto para mover el carrete de inclinación en la válvula de control principal. El carrete de inclinación se mueve contra los resortes centradores. El movimiento del carrete de inclinación cierra el conducto al tanque y abre el conducto al cilindro de inclinación. El aceite de la bomba del implemento fluye a través de la válvula de retención de carga y del carrete de inclinación al extremo de la cabeza del cilindro de inclinación. El aceite del extremo del vástago del cilindro de inclinación retorna al tanque a través del carrete de control de inclinación. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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5-2-12


Figura 5.2.7 Sistema hidráulico del implemento - FIJA Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 2

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Figura 5.2.8 Sistema hidráulico del implemento - INCLINAR HACIA ATRAS Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 2

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Una válvula de retención de carga bloquea el flujo de aceite del cilindro para evitar el movimiento descontrolado del cucharón cuando el operador mueve la palanca de control de inclinación de la posición FIJA a la posición INCLINAR HACIA ATRAS. La válvula compensadora del extremo del vástago permite que el aceite fluya directamente desde el circuito de retorno, o del tanque, al extremo del vástago del cilindro de inclinación cuando la presión del extremo del vástago es menor aproximadamente 14 kPa (2 lb/pulg2) que la presión de aceite del tanque. El aceite de compensación evita la cavitación del cilindro y de las tuberías. Cuando el carrete de control de inclinación está en la posición FIJA, las válvulas de alivio de la tubería del cilindro de inclinación protegen el circuito de inclinación de la presión causada por fuerzas externas. Las válvulas de alivio de la tubería están generalmente a una presión mayor que la válvula de alivio principal. Sin embargo, la válvula de alivio de la tubería del extremo del vástago del cilindro de inclinación está a una presión menor que la válvula de alivio principal. Cuando se suben los brazos de levantamiento y el cucharón está en la posición de DESCARGA, los brazos de levantamiento no pueden alcanzar su altura máxima hasta que el varillaje de levantamiento extienda el vástago del cilindro de inclinación. La válvula de alivio de la tubería del extremo del vástago debe abrirse para permitir que el vástago del cilindro de inclinación se extienda. Por tanto, la válvula de alivio del extremo del vástago está fija en un valor de presión menor que la válvula de alivio principal. Si la válvula de alivio de tubería del extremo del vástago tuviera un valor de presión mayor que la válvula de alivio principal, la válvula de alivio principal abriría antes de que se extienda el vástago del cilindro de inclinación. Por tanto, los brazos de levantamiento no podrían alcanzar su altura máxima. La figura 5.2.9 muestra el flujo de aceite del sistema del implemento cuando el cucharón está en BAJAR con el MOTOR APAGADO. El peso del implemento produce una presión alta en el extremo de la cabeza de los cilindros de levantamiento. El aceite de presión alta fluye a la válvula reductora de presión secundaria del múltiple piloto. La válvula reductora de presión secundaria disminuye la presión de aceite del cilindro de levantamiento a aproximadamente 2.070 kPa (300 lb/pulg2). Cuando el motor está desconectado y no hay presión en el lado de la bomba piloto de la válvula de lanzadera, el aceite del cilindro de levantamiento cambia de sentido y fluye pasando la válvula reductora de presión secundaria y la válvula de lanzadera a la válvula solenoide ACTIVAR/DESACTIVAR. Cuando se desactiva el solenoide ACTIVAR/DESACTIVAR, el aceite del cilindro de levantamiento se bloquea en la válvula solenoide ACTIVAR/ DESACTIVAR. Cuando se activa el solenoide ACTIVAR/DESACTIVAR (llave de contacto conectada, interruptor de traba del implemento destrabada) y la palanca de control de levantamiento está en la posición BAJAR, el aceite del cilindro de levantamiento fluye a través de la válvula solenoide ACTIVAR/DESACTIVAR a las válvulas solenoide proporcionales.


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Figura 5.2.9 Sistema hidráulico del implemento - BAJAR, MOTOR APAGADO Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 2

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Cuando la palanca de control de levantamiento del implemento se mueve a la posición BAJAR, el aceite del extremo de la cabeza del cilindro de levantamiento se usa como aceite piloto. El aceite del extremo de la cabeza del cilindro de levantamiento mueve la bola en la válvula resolvedora hacia la derecha y bloquea el flujo de aceite al extremo del vástago del cilindro de levantamiento. El aceite fluye a través de la válvula resolvedora a la válvula reductora de presión secundaria ubicada en el múltiple piloto. El aceite en la válvula reductora de presión secundaria fluye a la válvula solenoide proporcional de bajar del cilindro de levantamiento, para usarse como aceite piloto. El aceite piloto fluye a través de la válvula solenoide proporcional a la válvula de control principal para mover el carrete de control de levantamiento. El carrete de control de levantamiento envía el aceite del extremo de la cabeza del cilindro del levantamiento al tanque. Los brazos de levantamiento bajan. El aceite del tanque fluye a través de la válvula de compensación del extremo del vástago al extremo del vástago de los cilindros del levantamiento para evitar la cavitación del cilindro de levantamiento. Si hay una avería eléctrica de la máquina que no permita activar la válvula de solenoide activar/desactivar, los brazos de levantamiento pueden bajarse manualmente usando la válvula de control de bajada. El aceite del extremo de la cabeza del cilindro de levantamiento se envía a través de la válvula reductora de presión secundaria a la válvula de control de bajada. Al abrirse la válvula de control de bajada hace que los brazos de levantamiento bajen lentamente. El aceite fluye a través de la válvula de control de bajada abierta al tanque hidráulico. La figura 5.2.10 muestra el flujo hidráulico cuando el Sistema de Control de Amortiguación está CONECTADO y la válvula de solenoide de control de amortiguación está ACTIVADA. El ECM de la transmisión controla la válvula solenoide de control de amortiguación. El sistema de control de amortiguación se conecta o se desconecta con el interruptor de control de amortiguación de tres posiciones que se encuentra en la cabina del operador. El operador puede seleccionar tres posiciones: AUTOMATICA, CONECTAR o DESCONECTAR Cuando el interruptor de control de amortiguación está en la posición CONECTAR, el ECM de la transmisión ACTIVA continuamente el solenoide de control de amortiguación. Cuando el interruptor de control de amortiguación está en la posición AUTOMATICA, el ECM de la transmisión ACTIVARA el solenoide del control de amortiguación cuando la velocidad de desplazamiento de la máquina es mayor que 9,7 km/h (6 millas/h), y DESACTIVARA el solenoide de control de amortiguación cuando la velocidad de desplazamiento es menor que 8,8 km/h (5,5 millas/h). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 2

5-2-17


FigurA 5.2.10 Sistema hidráulico del implemento - Sistema de Control de Amortiguación CONECTADO Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 2

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Cuando se ACTIVA la válvula solenoide de control de amortiguación, la presión piloto desplaza hacia arriba el carrete selector en la válvula del control de amortiguación. En esta posición, el carrete selector conecta el extremo de la cabeza de los cilindros de levantamiento con el acumulador de control de amortiguación. Un pistón flotante en el acumulador de control de amortiguación separa el aceite del gas nitrógeno. Como el gas nitrógeno es compresible, el gas actúa como un resorte. Cualquier fuerza hacia abajo en los brazos de levantamiento se transfiere a través del aceite al extremo desde la cabeza de los cilindros de levantamiento hasta el acumulador de control de amortiguación. La fuerza del aceite se transmite al pistón del acumulador, que comprime el gas nitrógeno. Al comprimirse el gas nitrógeno absorbe las crestas de presión y el desplazamiento del aceite causado por la fuerza hacia debajo de los brazos de levantamiento. Esta operación resulta en menos choques inducidos por el terreno en las estructuras y los componentes, reduce la flexión de llantas y permite mayor retención de carga útil. El conducto del orificio de la válvula de control de amortiguación entre el extremo de la cabeza del cilindro de levantamiento y el acumulador de control de amortiguación provee un método para igualar la presión entre los dos componentes. Si el Sistema de Control de Amortiguación está CONECTADO y el operador inclina el cucharón, se detecta la presión en el extremo del vástago del cilindro de inclinación de la válvula de lanzadera del control de amortiguación. Si la presión del cilindro de inclinación excede la fuerza del resorte de la válvula de lanzadera, la válvula de lanzadera se mueve hacia abajo. En esta posición, se bloquea el conducto entre el acumulador del control de amortiguación y los cilindros de levantamiento.


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Introducción Este módulo presentará los principios de calibración y los diagnósticos del Sistema Electrohidráulico del Implemento del Cargador de Ruedas 950G.

Figura 5.3.1 Implementos del Cargador de Ruedas 950G

Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Calibrar el Sistema Electrohidráulico del Cargador de Ruedas 950G. 2. Diagnosticar los problemas básicos del Sistema Electrohidráulico del Cargador de Ruedas 950G.


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Lección 3: Calibración y Diagnóstico del Sistema de control Electrónico

Lección 3: Calibración y Diagnósticos del Sistema de Control Electrónico

Unidad 5 Lección 3

5-3-2


CALIBRACION DEL SISTEMA ELECTROHIDRAULICO DEL IMPLEMENTO El Sistema de Control Electrónico del implemento debe calibrarse para obtener un óptimo rendimiento de la máquina. Si el cargador de ruedas tiene el sistema optativo de medición de carga útil, es necesaria la calibración del implemento para obtener una medición exacta de la carga útil. El procedimiento de calibración del Sistema de Control Electrónico del Implemento consiste en la calibración del sensor de posición de los brazos de levantamiento y la calibración de las válvulas solenoides proporcionales. El Sistema de Control Electrónico del Implemento debe calibrarse cuando existan las siguientes condiciones :

1. Una nueva máquina se recibe sin un cucharón y se instala el cucharón o accesorio. 2. Se cambia un cucharón o accesorio y el operador nota una respuesta diferente. Esto indica un cambio inaceptable en la modulación hidráulica. 3. Los componentes electrónicos y los componentes hidráulicos se reemplazan o se ajustan. Esto incluye reemplazo o ajuste de: - el ECM del implemento - las válvulas del sistema electrohidráulico - las válvulas solenoides proporcionales del múltiple piloto - los componentes de la válvula principal del implemento. 4. Se han adicionado accesorios que aumentan el peso del sistema.

La calibración del Sistema del Control Electrónico del Implemento tiene cinco procesos separados: 1. Calibración del sensor de posición del brazo de levantamiento 2. Calibración de la válvula solenoide de bajar y subir el cucharón 3. Calibración de la válvula solenoide de inclinar hacia atrás, descarga y tercera función del cucharón 4. Ajuste de la corriente máxima de modulación de las válvulas solenoides 5. Ajuste de la corriente inicial de modulación de las válvulas solenoides


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Unidad 5 Lección 3

5-3-3


Para obtener una operación del control directo del implemento no son necesarios el ajuste de la corriente máxima de modulación ni el ajuste de la corriente inicial de modulación. Sin embargo, estos ajustes proveen un medio para afinar la función del control para una aplicación específica del cargador de ruedas.

Figura 5.3.2 Pantalla del Sistema Monitor Caterpillar

La información necesaria para revisar y ajustar la calibración del Sistema de Control Electrónico del Cargador de Ruedas puede verse en la pantalla del Sistema Monitor de Caterpillar (figura 5.3.2). La información de calibración también puede verse en un computador portátil usando el Técnico Electrónico Caterpillar (ET). La figura 5.3.3 muestra las ubicaciones de los conectores para las herramientas usadas en la calibración del sistema del implemento. El conector de la herramienta de servicio de control 4C8195 (1) y el conector de la herramienta de servicio de diagnóstico (2) para un computador portátil con el Técnico Electrónico Caterpillar (ET) están en la caja de fusibles del tablero delantero (3) ubicado en la esquina derecha trasera de la estación del operador (figura 5.3.3).


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5-3-4


3

2

1

Figura 5.3.3 Conectores de diagnóstico

La herramienta de servicio de control 4C8195 se usa para comunicarse con el Sistema Monitor Caterpillar el cual también se comunica con el ECM del implemento. Esta herramienta puede usarse para realizar calibraciones, ajustar parámetros de la máquina y revisar y borrar los códigos de falla. Un computador portátil con el ET puede usarse para ajustar parámetros, revisar y borrar códigos de falla, y obtener las entradas y salidas del sistema monitor para el análisis de localización y solución de problemas del Sistema de Control Electrónico del Implemento. Durante los procedimientos de calibración, la información del sistema se muestra en la pantalla del Sistema Monitor Caterpillar (no mostrado). También, puede usarse un computador portátil con el Técnico Electrónico Caterpillar (ET) para ver la información de calibración. La versión 3.0 y superior del ET permite no sólo ver los parámetros medidos sino calibrar el sistema electrohidráulico del implemento. El procedimiento de calibración del implemento comienza con la calibración del sensor de posición del brazo de levantamiento. El varillaje del sensor de posición del brazo de levantamiento debe ajustarse correctamente como se señala en el Manual de Servicio. La calibración del sensor de posición del brazo de levantamiento es un proceso automático realizado por el ECM del implemento. La calibración correcta del sensor de posición se basa en el ajuste del varillaje correcto. La calibración de los solenoides del implemento no es un procedimiento automático como la calibración del sensor de posición del brazo de levantamiento. La calibración de implemento requiere que el técnico de servicio se comunique con el ECM del implemento usando la herramienta del servicio 4C8195. Durante los procesos de calibración, la información específica relacionada con la función del implemento calibrado se mostrará en la pantalla del Sistema Monitor Caterpillar. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 3

5-3-5


Cada función del implemento es una submodalidad de la modalidad 7 de servicio. La figura 5.3.4 muestra la pantalla del sistema monitor para las calibraciones de la válvula solenoide de subir y bajar el cucharón. M O DU LO CEN TRAL DE M ENSAJES M ODA LI DA D 7

P

SE RV CO D E

CAL1 Figura 5.3.4 Modalidad de servicio 7 - Submodalidad "CAL1"

La figura 5.3.5 muestra la pantalla del Sistema Monitor Caterpillar para la submodalidad "CAL 2", que es la modalidad de calibración para las válvulas solenoides de inclinar hacia atrás, descarga y tercera función del cucharón. MODULO CENTRAL DE MENSAJES MODALIDAD 7

P

SERV CODE

CAL2 Figura 5.3.5 Modalidad 7 de servicio - Submodalidad "CAL2"

Cuando son correctas las condiciones para efectuar los procesos de calibración, la pantalla destellará entre la submodalidad y la palabra “READY”. Por ejemplo, la pantalla del monitor alternará entre "CAL2 " y “READY”, cuando estén listas para calibración la válvula solenoide de inclinar hacia atrás, de descarga y de la tercera función del cucharón. Cuando se han calibrado todas las funciones del implemento, la pantalla alternará dentro de la submodalidad y la palabra “DONE” (TERMINADO).


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Unidad 5 Lección 3

5-3-6


Durante los procesos de calibración, el procedimiento de calibración manual puede iniciarse en cualquier momento nuevamente haciendo un ciclo de CONECTAR y DESCONECTAR del interruptor de traba del implemento. El ciclo del interruptor de traba inicia un nuevo proceso de calibración manual y no cancela las calibraciones ya completadas. Puede realizarse la calibración individual de cualquiera de las funciones de inclinación o auxiliar en la submodalidad “CAL2” . Sin embargo, el mensaje “DONE” (TERMINADO) sólo se mostrará si se han calibrado consecutivamente todas las funciones disponibles. Hay dos procedimiento de calibración optativos para afinar el sistema del implemento. Los dos procedimientos optativos son el “Ajuste manual de la corriente máxima de modulación de las válvulas solenoides” y el “Ajuste manual de la corriente inicial de modulación de las válvulas solenoides”. Las corrientes de modulación máxima y de inicio se ajustan manualmente durante estos procedimientos de calibración. La figura 5.3.6 muestra la pantalla del Sistema Monitor Caterpillar para la submodalidad de calibración de la corriente máxima de modulación de la válvula solenoide de subir el brazo de levantamiento.

M O DULO CENTRA L D E M EN SAJES M O DAL IDA D 7

P

SE RV CO D E

1 -x x x Figura 5.3.6 Calibración de la corriente máxima de modulación

El número de tres dígitos ("xxx") indica la corriente máxima de modulación en miliamperios que envía el ECM del implemento a la válvula solenoide específica. Las otras funciones ajustables y submodalidades mostradas son: 2 - xxx 3 - xxx 4 - xxx 5 - xxx 6 - xxx


Válvula solenoide de bajar Válvula solenoide de inclinar hacia atrás Válvula solenoide de descarga Válvula solenoide hacia adelante de la función auxiliar Válvula solenoide hacia atrás de la función auxiliar

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Unidad 5 Lección 3

5-3-7


La corriente inicial de modulación se muestra en un formato similar en la submodalidad "1u-xxx". La figura 5.3.7 muestra la pantalla del Sistema Monitor Caterpillar para la submodalidad de calibración de la corriente inicial de modulación para la válvula solenoide de subir el brazo de levantamiento. MODULO CENTRAL DE MENSAJES MODALIDAD 7

P

S ERV CODE

1u - xxx Figura 5.3.7 Calibración de inicio de modulación

El número de tres dígitos ("xxx") indica la corriente inicial de modulación en miliamperios enviados por el ECM del implemento a la válvula solenoide específica. Ejemplos de submodalidades mostradas son: 1u 2u 3u 4u 5u

-xxx -xxx -xxx -xxx -xxx

6u -xxx

Válvula solenoide Válvula solenoide Válvula solenoide Válvula solenoide Válvula solenoide auxiliar Válvula solenoide auxiliar

de subir de bajar de inclinar hacia atrás de descarga hacia adelante de la función hacia atrás de la función

Las dos opciones de procedimiento de calibración proveen un método para cambiar la programación de aplicación guardada en el ECM del implemento. El programa de aplicación determina directamente cómo operarán los solenoides proporcionales pilotos del implemento cuando se mueven las palancas del implemento. La figura 5.3.8 muestra la relación entre el movimiento de la palanca del implemento y la corriente resultante enviada por el ECM del implemento a la válvula solenoide. La figura 5.3.8 muestra el programa de aplicación para un Cargador de Ruedas con un Sistema Electrohidráulico del Implemento.


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Unidad 5 Lección 3

5-3-8


SISTEM A ELECTRO HIDRAU LICO DEL IM P LEM ENTO

CORRIENTE DE SOLENOIDE (AMPS)

M OVI M I EN TO D E PAL AN CA D EL IM P LE M E NTO - S ALI DA EC M DE L I M P LE M E NTO INC LI NAC IO N/D ES CAR G A DEL CU CH ARO N Y BR AZ O DE LEVANTA M I EN TO

1 CO RR IE NT E D E M O DU L AC ION M AX IM A

2 C OR RIE N TE D E I NIC IO DE M OD UL ACI ON

0º

3º

PALANCA EN POSICION CENTRAL

POSICION DE TOPE


Figura 5.3.8 Tabla de aplicación del implemento

Esta gráfica muestra la relación entre el movimiento de la palanca/corriente para: - Descarga/inclinación hacia atrás del cucharón - Subir brazo de levantamiento (solamente) - Movimientos hacia adelante/hacia atrás de la función auxiliar Los valores de la corriente máxima de modulación (1) y la corriente inicial de modulación (2) determinan cómo responde y funciona el implemento. Los puntos No.1 y No.2 mostrados en la gráfica se guardan en la programación del ECM del implemento durante los procedimientos de calibración. Los procedimientos de calibración del Sistema Electrohidráulico del Implemento proveen un método para ajustar manualmente estos puntos, los cuales cambian la relación del movimiento de la palanca/corriente de salida y el desempeño del implemento. La corriente máxima de modulación (1) es el nivel de corriente máxima requerido para el movimiento total de la palanca del implemento antes de ir a la posición de tope. Este movimiento de palanca máximo produce una señal al ECM del implemento. El ECM del implemento envía la señal de corriente máxima a la válvula solenoide proporcional en la válvula piloto (múltiple de aceite). La señal de corriente máxima de la válvula solenoide proporcional abre el carrete de la válvula y envía el flujo de aceite piloto máximo al carrete de la válvula de control principal. La corriente inicial de modulación (2) es el valor de corriente inicial requerido para un movimiento de la palanca del implemento. El movimiento mínimo de la palanca es de tres grados de la posición neutral de la palanca (no activada). La “banda muerta” de 3o de la palanca del implemento se usa para compensar cualquier movimiento no intencional de la palanca.


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Unidad 5 Lección 3

5-3-9


La tabla de aplicación para la función de bajar el brazo de levantamiento y la función libre es diferente de la de otras funciones del implemento. Esta relación diferente entre la corriente de la válvula solenoide y el movimiento de la palanca para bajar el brazo de levantamiento con la función libre se muestra en la figura 5.3.9. S IS TEM A ELECTROH ID RAULICO DEL IM P LEM ENTO M OVI M IE NTO DE PA LA NC A DE L IM PL EM EN TO - SAL IDA E CM DE L IM P LE M ENTO

CORRIENTE DE SOLENOIDE (AMPS)

BA JA R B RA ZOS D E L EVAN TAM IE NTO

LIBRE (0.85 AMPS)

1 C OR RIE N TE D E M OD U LAC ION M A X IM A

2 IN ICI O D E C OR R IEN T E D E M OD U LL ACIO N

0º

3º

PALANCA EN POSICION CENTRAL

POSICION DE TOPE


Figura 5.3.9 Tabla de aplicación de bajar el brazo de levantamiento

Los valores de la corriente inicial de modulación para subir y bajar el brazo de levantamiento es el mismo que en las otras funciones de la palanca del implemento. Sin embargo, la función libre de la palanca de levantamiento produce un fuerte aumento de la corriente cuando la palanca de levantamiento alcanza la posición de tope. Si se cambia la corriente máxima de modulación o la corriente inicial de modulación, se afectará el rendimiento de la máquina. El cambiar el valor de la corriente variará la ubicación de los puntos No.1 y No.2 de la gráfica y cambia la relación de la corriente de salida enviada por el ECM del implemento a las válvulas solenoide. Si la corriente máxima de modulación se ajusta muy baja, se mostrarán lentos los hidráulicos del implemento y se reducirá la velocidad máxima del cilindro. Si la corriente máxima de modulación se ajusta demasiado alta, la velocidad hidráulica total se alcanzará antes de que la palanca del implemento alcance la posición de tope. La función libre puede activarse antes de alcanzar el tope cuando se bajan los brazos de levantamiento. Si la corriente inicial de modulación se ajusta muy baja, la palanca del implemento tendrá una banda “muerta mayor” de 3 grados cuando se mueve de la posición central. Los implementos no responderán adecuadamente. Esta falta de respuesta puede también deberse a una contaminación del sistema hidráulico. Si la corriente inicial de modulación se ajusta muy alta, los implementos no operarán suavemente cuando se muevan las palancas del implemento.


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Unidad 5 Lección 3

5-3-10


Si la corriente máxima de modulación se ajusta muy baja, se mostrarán lentos los hidráulicos del implemento y se reducirá la velocidad máxima del cilindro. Si la corriente máxima de modulación se ajusta demasiado alta, la velocidad hidráulica total se alcanzará antes de que la palanca del implemento alcance la posición de tope. La función libre puede activarse antes de alcanzar el tope cuando se bajan los brazos de levantamiento. Si la corriente inicial de modulación se ajusta muy baja, la palanca del implemento tendrá una banda “muerta mayor” de 3 grados cuando se mueve de la posición central. Los implementos no responderán adecuadamente. Esta falta de respuesta puede también deberse a una contaminación del sistema hidráulico. Si la corriente inicial de modulación se ajusta muy alta, los implementos no operarán suavemente cuando se muevan las palancas del implemento. Cuando la palanca de bajar el brazo de levantamiento se mueve a la posición de tope, envía una señal al ECM del implemento para aumentar la corriente de modulación de la válvula solenoide de bajar el brazo de levantamiento. Este aumento de nivel de corriente a la válvula solenoide proporcional piloto hace que se aumente el flujo del aceite piloto a la válvula de control principal. El carrete de la válvula de control de bajar el brazo de levantamiento se moverá a la posición libre. Las instrucciones en los procedimientos de calibración de la “corriente de inicio de modulación” y de la “corriente máxima de modulación” requieren mover las palancas del implemento 3 grados de la posición neutral (no activada). Si se usa el ET durante los procedimientos de calibración, el movimiento de 3 grados de la palanca se muestra en el ET como un ciclo de trabajo de 9%. Los procesos paso a paso de los procedimientos de calibración pueden encontrarse en la sección de Pruebas y Ajustes del Manual de Servicio del Sistema Electrohidráulico de los Cargadores de Ruedas 950G/962G” (RENR2146). NOTA: Cuando la palanca de bajar el brazo de levantamiento se mueve a la posición de tope, envía una señal al ECM del implemento para aumentar la corriente de modulación de la válvula solenoide de bajar el brazo de levantamiento. Este aumento de nivel de corriente a la válvula solenoide proporcional piloto hace que se aumente el flujo del aceite piloto a la válvula de control principal. El carrete de la válvula de control de bajar el brazo de levantamiento se moverá a la posición libre. Las instrucciones en los procedimientos de “inicio de corriente de modulación” y de la “corriente máxima de modulación” requieren mover las palancas del implemento 3 grados de la posición neutral (no activada) durante los procedimientos de calibración. Si se usa el ET durante los procedimientos de calibración, el movimiento de la palanca de 3 grados se muestra en el ET como un ciclo de trabajo de 9%. NOTA DEL INSTRUCTOR: Los procesos paso a paso de los procedimientos de calibración pueden encontrarse en la sección de Pruebas y Ajustes del Manual de Servicio del Sistema Electrohidráulico de los Cargadores de Ruedas 950G/962G” (RENR2146). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 3

5-3-11


Figura 5.3.10 Pantalla del Sistema Monitor Caterpillar

DIAGNOSTICOS DEL SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO El ECM del implemento puede detectar la mayoría de las fallas eléctricas asociadas con el Sistema de Control Electrónico del Implemento. Cuando se detecta una falla, se guarda en la memoria del ECM del implemento. La información de diagnóstico se muestra en la pantalla del Módulo Central de Mensajes del Sistema Monitor Caterpillar (figura 5.3.10), cuando se usa el interruptor del operador (no mostrado) y la modalidad de desplazamiento (arriba/abajo en pantalla) de datos de diagnóstico, o la herramienta de servicio 4C8195 para entrar a la modalidad de servicio (modalidad 3). Consulte la sección del Manual de Servicio “Operación, Pruebas y Ajustes del Sistema Monitor Caterpillar” (SENR1394) para los procedimientos correspondientes . MODULO CENTRAL DE MENSAJES MODALIDAD 3

P

SERV CODE

SERV CODE

Figura 5.3.11 Modalidad 3 de servicio

La figura 5.3.11 muestra la pantalla del Módulo Central de Mensajes del Sistema Monitor Caterpillar en la modalidad de servicio (modalidad 3). Cuando no se ha detectado una falla, la pantalla muestra tres líneas continuas (- - -). Los procedimientos para la Localización y Solución de Problemas del Sistema Electrohidráulico del Implemento se encuentran en el módulo del Manual de Servicio “Pruebas y Ajustes del Sistema Electrohidráulico de los Cargadores de Ruedas 950G/962G” (RENR2146). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 5 Lección 3

5-3-12


Cuando el Sistema Monitor Caterpillar está en la modalidad de servicio, la central de mensajes muestra el código de falla. El código de falla consta de un identificador de módulo (MID), seguido del identificador de componente (CID) y el identificador de modalidad de falla (FMI) (figura 5.3.12). MODULO CENTRAL DE MENSAJES MO DAL IDAD 3

P

S ERV C OD E

SERV CODE

SERV CODE

MID

CID/FMI

Figura 5.3.12 Código de falla

El código MID indica el módulo de control electrónico que diagnosticó la falla. Un código MID de 082 indica que el ECM del implemento diagnosticó la falla. Los códigos MID se encuentran en una lista en el diagrama eléctrico de la máquina en el Manual de Servicio. El código CID indica el componente que está fallando. El código CID 353 indica que la falla fue diagnosticada en el circuito sensor de la posición de la palanca de inclinación. El código FMI indica el tipo de falla. Un código FMI F01 indica que "la señal del sensor de posición de la palanca de inclinación está muy baja". Cuando se activa el indicador de CODIGO DE SERVICIO, la falla está presente en la máquina. Cuando se desactiva el indicador de CODIGO DE SERVICIO, la falla no está presente en la máquina.


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MODULO 14 FRENOS y TRACCION



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Unidad 3: Frenos

UNIDAD 3 Frenos

Introducción Esta unidad describe la operación de muchos de los componentes y sistemas comunes de los frenos. Comenzaremos la unidad describiendo la operación de los diferentes tipos de frenos. Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de describir los diferentes tipos de frenos, los componentes de los sistemas y el propósito de los diferentes componentes de los frenos. Referencia Cuaderno de trabajo del estudiante Herramienta No requiere


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Lección 1: Mecanismos de los frenos

Lección 1: Mecanismos de los frenos

Fig. 3.1.1 Mecanismo de los frenos

Introducción Esta lección presenta los mecanismos de los frenos. El mecanismo de los frenos es la serie de componentes que realizan la tarea de bajar la velocidad, parar y sujetar la máquina. Todos los mecanismos de los frenos se basan en el uso de la fricción para realizar estas tareas. Objetivos 1. Conocer los componentes y la operación de los frenos de banda. 2. Conocer los componentes y la operación de los frenos de zapata. 3. Conocer los componentes y la operación de los frenos de disco y horquilla. 4. Conocer los componentes y la operación de los frenos de discos múltiples.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-2

Tren de Fuerza II

COM P ON ENTES DE DIRECC IO N Y F REN OS INTE RRU PTO R DE FRE NOS DE E ST ACIONAM IEN TO PE RN O DE AJ US TE DE LOS F REN OS

P EDAL DEL F REN O Y D E LA DIRECC ION

V AR IL LA DE L FR EN O

L EV A VA RIL LA D EL EM B RAG UE D E D IRE CCION

CON JU NTO DE B AND A D E L OS FR ENO S

Fig. 3.1.2 Tractores de Cadenas pequeños de la Serie C y Cargadores de Cadenas 933 y 939

Embrague de dirección y frenos Los frenos de banda se usan en máquinas de modelos anteriores incluyendo los Tractores de Cadenas pequeños de la Serie C, los Cargadores de Cadenas 933 y 939 y algunos equipos Tiendetubos. La figura 3.1.2 muestra un tractor pequeño de cadenas de la serie C con dirección de pedal. La aplicación de los frenos es similar en las máquinas con dirección de palanca y en los cargadores de cadenas. Cuando el operador presiona ambos pedales del freno/dirección o el pedal del freno, si está equipado, el varillaje mecánico hace que las bandas de los frenos se presionen alrededor del tambor exterior del embrague de dirección. Los resortes retornan los pedales a su posición normal cuando el operador suelta los frenos. Durante las primeras horas de operación de la máquina, los frenos pueden requerir un ajuste frecuente. El ajuste de los frenos se vuelven menos frecuentes después que las bandas de los frenos se han asentado contra el tambor.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-3

Tren de Fuerza II

Fig. 3.1.3 Frenos de zapata

Frenos de zapata Los frenos de zapata se usan en la mayoría de las máquinas incluyendo las mototraíllas de ruedas, los cargadores de ruedas y los compactadores. La figura 3.1.3 muestra dos zapatas movibles separadas. Las zapatas pivotan hacia afuera cerca de un punto fijo en la parte inferior de cada zapata. Las zapatas son llevadas hacia atrás por medio de un resorte en la parte superior.

Fig. 3.1.4 Revestimiento del freno

Revestimiento del freno Cada zapata tiene un revestimiento de freno. El revestimiento del freno está alrededor de la circunferencia en la cara de cada zapata. Los revestimientos de los frenos son la superficie de fricción de los frenos.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-4

Tren de Fuerza II

Fig. 3.1.5 Conjunto de frenos

Conjunto de frenos Las zapatas con los revestimientos de los frenos se ponen en el tambor de los frenos. El tambor es una superficie cilíndrica lisa unida a la rueda. Esta gira con la rueda. El conjunto de las zapatas y revestimientos de los frenos no gira.

Fig. 3.1.6 Operación de los frenos de zapata

Operación Durante la operación normal, el resorte tira de las zapatas y de los revestimientos de los frenos y no permite que toquen el tambor de los frenos. En esta posición los frenos están desconectados. Cuando se aplican los frenos por medio de una leva o un cilindro hidráulico, las zapatas se moverán hacia afuera como se muestra en la figura 3.1.6. Cuando las zapatas se mueven hacia afuera, la fricción entre los revestimientos de los frenos y el tambor bajará la velocidad de la máquina. Los frenos de zapata son ajustables. Las zapatas pueden ajustarse manualmente hacia afuera para compensar el desgaste del revestimiento. En algunos casos, se usa un mecanismo de autoajuste. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

3-1-5

Tren de Fuerza II

Fig. 3.1.7 Caja de la horquilla

Caja de la horquilla Los frenos de disco y horquilla se usan en muchas máquinas incluyendo combinados, camiones articulados y camiones de obras pequeños.

Fig. 3.1.8 Piezas que no giran

Piezas que no giran La figura 3.1.8 muestra las piezas que no giran de los frenos de disco y horquilla. La punta del eje de la rueda se muestra en verde. La caja de la horquilla está empernada a la punta del eje de la rueda. Los cilindros hidráulicos pequeños se muestran en amarillo. Los revestimientos de los frenos están al extremo de los cilindros hidráulicos pequeños.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-6

Tren de Fuerza II

Fig. 3.1.9 Piezas que giran

Piezas que giran La figura 3.1.9 muestra las piezas que giran de los frenos de disco y horquilla. El disco está empernado a la rueda de la máquina. El disco de freno no está en la caja. Esto permite mayor disipación de calor.

Fig. 3.1.10 Operación

Operación La caja de la horquilla se ajusta sobre el disco. Los revestimientos del freno pueden hacer contacto en ambos lados del disco. Durante la operación normal, los frenos estarán desconectados. Los revestimientos de los frenos no tocan el disco. El fluido estará presente en los cilindros para evitar que haya espacio entre los revestimientos de los frenos y el disco, lo que ayuda a mantener limpio el disco. Cuando se conecta el freno, se ejerce presión contra ambos cilindros. Se crea una fricción entre los revestimientos de los frenos y el disco. Esto produce el efecto de frenado. Los frenos de disco y horquilla se ajustan ellos mismos a medida que se desgasta el revestimiento. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

3-1-7

Tren de Fuerza II

Fig. 3.1.11 Frenos de discos múltiples

Frenos de discos múltiples Los frenos de discos múltiples se usan en algunas máquinas incluyendo camiones de obras, camiones articulados, motoniveladoras y tractores de cadenas de rueda motriz elevada. Los frenos de discos múltiples contienen planchas estriadas externamente (azules) y discos estriados internamente (amarillos). Ambos lados de los discos están recubiertos con material de revestimiento de frenos.

Fig. 3.1.12 Frenos de discos múltiples

Frenos de discos múltiples En la figura 3.1.12, el mecanismo de los frenos de discos múltiples está dentro de la rueda. Las planchas están estriadas a la punta del eje de la rueda que no gira (azul). Los discos están estriados a la rueda que gira (amarilla). Los pistones del embrague se muestran en rojo. Los frenos de discos múltiples se ajustan a medida que se desgastan.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-8

Tren de Fuerza II

Fig. 3.1.13 Frenos desconectados

Frenos desconectados Cuando se desconectan los frenos, un resorte empuja el pistón hacia atrás. Los discos y las planchas se separan y la rueda puede girar libremente. El aceite del sistema de enfriamiento de los frenos circula a través de los discos y las planchas del freno.

Fig. 3.1.14 Frenos conectados

Frenos conectados Cuando se conectan los frenos, el aceite va a la cavidad trasera del pistón. El pistón empuja los discos y las planchas unos contra otros. La fricción resultante permite el frenado.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-9

Tren de Fuerza II

DISCO DE F REN O

P ISTO N DE EM BRA G UE

P LAN CHA

P ASA DO R

EJE

E JE D E ENG RA NAJE CEN TRA L

RESO RTE

Fig. 3.1.15 Cargador de Ruedas 928G

Cargadores de ruedas - Frenos de servicio Los cargadores de ruedas tienen los frenos y los mandos finales en la misma caja, como el diferencial. Los cargadores de ruedas tienen un pedal de freno derecho y un pedal de freno izquierdo, y frenos de servicio en el eje delantero y en el eje trasero. La plancha y el pistón del embrague se mantienen fijos y se sujetan con pasador a la caja exterior. En la operación normal los resortes mantendrán el pistón del embrague lejos del disco. El diámetro interno del disco está estriado al eje del engranaje central. Cuando se presiona el pedal del freno, el aceite empuja el pistón del embrague. El pistón del embrague empuja el disco contra la plancha. Esta fricción hace que el eje del engranaje central reduzca su velocidad y se detenga.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-10

Tren de Fuerza II

Fig. 3.1.16 Tipos de frenos de zapata

Cargadores de ruedas medianos - Frenos de estacionamiento Los cargadores de ruedas medianos tienen un freno de estacionamiento de zapata. Para conectar el freno de estacionamiento el operador tira de la perilla de control del freno de estacionamiento. Si la presión del sistema de frenos cae hasta cierta cantidad, el accionador automáticamente conecta el freno de estacionamiento. El tambor de frenos gira con el eje motriz. El conjunto de frenos y la palanca del accionador está unido a la caja fija. Cuando el accionador empuja la varilla hacia abajo, gira la leva. Los lóbulos de la leva empujan las zapatas hacia afuera. Esto permite que se conecte el freno. Algunos de los cargadores de ruedas medianos están equipados con un accionador de operación doble. Cuando no hay presión de aire, está conectado el freno de estacionamiento. Cuando está conectado el freno de servicio, el aire se enviará a una cámara diferente del accionador para mover la varilla hacia abajo.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-11

CUBIERTA SUPERIOR

Tren de Fuerza II

ENTRADA DEL MOTOR DE LA TRANSMISION ENTRADA DE LA TRANSMISION

GRUPO DE PLANETARIOS DE MANDO

GRUPO DE PLANETARIOS DE DIRECCION

GRUPO PLANETARIOS COMPENSADOR

FRENOS DE SERVICIO FRENOS DE SERVICIO CAJA CENTRAL

Fig. 3.1.17 Cosechadora Challenger - Caja central

Cosechadora Challenger - Caja central En la Cosechadora Challenger, hay dos conjuntos de freno de servicio ubicados en la caja central. Un pedal de freno acciona ambos frenos de servicio. Los frenos de servicio son frenos de discos múltiples enfriados por aceite. Los discos del lado izquierdo están conectados al portaplanetarios del grupo planetario de la dirección a través de una maza. Los discos del lado derecho están conectados al portaplanetarios del grupo planetario compensador a través de una maza.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-12

CONDUCTO DE ENTRADA

Tren de Fuerza II

ESPIGA

CAJAS AXIAL Y CENTRAL Y COMPONENTES DEL FRENO

CAJA AXIAL

PORTAPLANETARIOS

CAJA CENTRAL

MAZA

PISTON ACCIONADOR

PLANCHA DEL EXTREMO PLANCHA SEPARADORA DISCOS DE FRICCION

Fig. 3.1.18 Cosechadora Challenger 55 - Frenos de servicio

Cosechadora Challenger - Frenos de servicio La figura 3.1.18 muestra una vista del lado derecho del freno. También se muestran el mando final y el eje. La plancha separadora, la plancha fija y el pistón están unidos con espigas a la caja central fija. Cuando se presiona el pedal del freno, el aceite empuja el pistón accionador. El pistón accionador empuja los discos contra la plancha separadora y la plancha fija. Esta fricción hace que el portaplanetarios baje la velocidad y se detenga. Los frenos de servicio en las Cosechadoras Challenger detienen la máquina con la entrada de la transmisión y/o la entrada del motor de dirección. DIRECCION DIFERENCIAL CHALLENGER PLANETARIO No. 2 (MANDO)

PLANETARIO No. 1 (DIRECCION)

PIÑON DE LA TRANSMISION (FRENTE DE LA CAJA)

FRENOS DE SERVICIO (MULTIPLES DISCOS HUMEDOS ) PLANETARIO No. 3 (COMPENSACION)

PIÑON DEL MOTOR DE DIRECCION (PARTE SUPERIOR DE LA CAJA DEL DIFERENCIAL)

Fig. 3.1.19 Equipos de Labranza Challenger - Ubicación de los frenos de servicio

Equipos de Labranza Challenger - Ubicación de los frenos de servicio En los Equipos de Labranza Challenger, los frenos de discos múltiples húmedos están en la caja central y evitan que la corona cónica y el eje de la corona cónica giren. Estos frenos de servicio evitan que la entrada de la transmisión pare la máquina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

3-1-13

Tren de Fuerza II

C O N JU N TO D EL FR EN O D E ESTA C IO N A M IEN T O

C AJA C ENTRA L D ISC O S DE F RIC CION

P IÑ ON

AN ILLO D E R ESO RTE ZAP ATAS DE SO PO RTE DEL FRENO

P ALA NCA D E LA EXCENTR ICA PER NO S DE ALINEAC IO N HO RQUILLA

CO NJUNTO DE P ALANCA SO PORTE

Fig. 3.1.20 Cosechadora Challenger-Freno de estacionamiento

Máquinas Challenger-Freno de estacionamiento En las máquinas Challenger, el freno de estacionamiento es un freno de horquilla y se halla en la corona cónica. Los discos están estriados al engranaje de piñón de la entrada de la transmisión. El conjunto de horquilla está unido al lado izquierdo de la caja central fija. Cuando en la cabina la palanca de control conecta los frenos, un cable de control mueve el conjunto de palanca mostrado en la figura 3.1.20. La palanca de leva está estriada al extremo del eje en el conjunto de palanca y es retenida por un anillo de resorte. Cuando el conjunto de palanca gira, la palanca de leva aplica presión a la horquilla Las zapatas de apoyo de los frenos y las horquillas se mueven en dos pernos de alineación. Cuando se mueve la horquilla, las zapatas de apoyo de los frenos hacen contacto con los discos y sujetan el piñón de la transmisión en la caja central. Nota: Las máquinas Challenger tienen dirección de diferencial. Cuando no hay entrada de la transmisión, aún es posible la entrada de la dirección.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-14

Tren de Fuerza II

FRE NO DE DISCO Y H O RQUILLA CO NECTADO

PIS TO N VA LVUL A D E PU RGA

H OR QU IL LA

RE VE ST IM IEN TO PO RTADO R

S UM IN IST RO DE AC EIT E

D ISC O

Fig. 3.1.21 Freno de disco y horquilla

Camiones articulados - Freno de servicio Los camiones articulados tienen frenos de disco y horquilla en el eje del tractor y del remolque. Cuando se presiona el pedal del freno de servicio, el aceite entra a los conductos. El aceite fuerza los pistones hacia adentro, mueven el revestimiento del freno y lo ponen en contacto con el disco. M A NDO DE TRA NSF EREN CIA D E SA LIDA

FRENO DE ESTACIONAMIENTO

D 20D /D 250D

ACCIONADOR DE TRABA DEL DIFERENCIAL

DIFERENCIAL INTERAXIAL

BOMBA DE LA DIRE CCION SUPLEMENT ARIA

AL EJE DELA NTERO

AL EJE T RASERO

Fig. 3.1.22 Camiones articulados - Mando de transferencia

Camiones articulados - Ubicación del freno de estacionamiento El freno de estacionamiento de los camiones articulados está en el mando de transferencia de salida.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-15

Tren de Fuerza II

PLANCHA DE PRESION

RESORTE

. PISTON

CAMARA

Fig. 3.1.23 Camiones articulados - Freno de estacionamiento

Camiones articulados - Freno de estacionamiento Los frenos de estacionamiento son de conexión por resorte. Los resortes empujan la plancha de presión contra los discos. Los discos sujetan el engranaje de la caja de engranajes de transferencia fija. Cuando el operador suelta el freno de estacionamiento, el aceite se envía a la cámara. El pistón empuja la plancha de presión contra los resortes. Los discos quedan libres para girar liberando el engranaje.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-16

Tren de Fuerza II

Fig. 3.1.24 Camiones de obras

Camiones de obras Los frenos de discos múltiples en los camiones de obras funcionan como frenos de servicio y de estacionamiento. El pistón amarillo en la figura, es el pistón de freno de estacionamiento. Los resortes comprimen el pistón de freno de estacionamiento cuando no hay aceite. El pistón violeta en la figura, es el pistón de los frenos de servicio. El pistón de los frenos de servicio es el único que hace contacto con el freno de discos múltiples. Cuando se aplican los frenos de estacionamiento, los resortes empujan el pistón del freno de estacionamiento contra el pistón de los frenos de servicio, el cual comprime el freno de discos múltiples. Hay cuatro resortes de retorno para los pistones de los frenos de servicio. Uno puede verse en la parte inferior de la figura 3.1.24. El resorte de retorno puede reconocerse por sus guías. Cuando el aceite entra a la cavidad de la parte inferior derecha del pistón de los frenos de estacionamiento, se comprimen los resortes de los frenos de estacionamiento. El aceite para conectar los frenos de servicio entra por la parte superior derecha del pistón del freno de servicio.


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Unidad 3 Lección 1

3-1-17

Tren de Fuerza II

Fig. 3.1.25

Calor Todos los mecanismos de frenos mueven una superficie fija contra una en movimiento y usan la fricción para bajar la velocidad, parar y sujetar la máquina. Debido a esta fricción, el calor es un factor limitante de los frenos. Los frenos de discos múltiples son generalmente enfriados por aceite. La técnica de frenado del operador es un factor importante en la vida útil de los frenos.


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Unidad 3 Práctica de Taller 3.1.1

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Tren de Fuerza II

PISTON

DISCO

Práctica de Taller 3.1.1 Frenos

FRENOS DE SERVICIO PLANCHA PORTAPLANETARIOS

ENGRANAJE CENTRAL

Fig. 3.1.1 Frenos de servicio SIST E M A HID R A U L IC O D E L O S FR E N O S F RE N OS DE SE RV ICI O D E LA NT E RO S

F RE N OS D E SE RV IC IO TR ASE R OS

VA L VU L A DE L PE DA L D EL F R EN O I N T E R RU PT O R D E L O S FR E N O S

AL SIST EM A P IL OT O D EL IM P L EM EN TO

O R I FI C IO D E PR E S IO N

B OM B A DE L PI LO TO Y F R EN OS

TA N QU E

V AL V U L A DE CA RG A D E L A CU M UL A D O R

AC UM U LA D O R E S D E L O S F R EN O S

A L O S F R E NO S D E E ST A CI O N AM IE N TO

VALVULA DE FRENOS DE ESTACIO NAMIENTO

I N T E R RU PT O R D E FR E NO S D E E S T A CI O N A M I E NT O

Fig. 3.1.2 Sistema de frenos

PRACTICA DE TALLER 3.1.1 - PRUEBA DE LOS FRENOS El Cargador de Ruedas 950G tiene frenos de servicio interiores en cada eje. Los frenos de servicio de un solo disco, de conexión hidráulica, se encuentran entre el diferencial y el mando final de cada rueda. Cada freno contiene un pistón, un disco y una plancha. Cuando se presiona uno de los pedales del freno, el sistema de frenos envía aceite de presión detrás del pistón. Cuando el aceite a presión está detrás del pistón, el disco se comprime entre el pistón y la plancha. La fricción entre el pistón, el disco y la plancha hace que las ruedas giren más lento o se detengan. El aceite de la caja del diferencial remueve el calor de fricción del freno. El freno de estacionamiento de zapatas se encuentra en la caja de engranajes de transferencia. Los frenos de estacionamiento estarán conectados a menos que el aceite sea enviado al accionador de los frenos de estacionamiento. La bomba del sistema de frenos suministra aceite a la válvula del pedal del freno y a la válvula del freno de estacionamiento en la cabina. La bomba del sistema de frenos también llena los acumuladores del freno. Los acumuladores del freno almacenan aceite de suministro para asegurar disponibilidad de suministro de aceite cuando se conectan los frenos de servicio. En caso de una falla, el aceite de los acumuladores del freno puede usarse en algunas pocas aplicaciones del freno para llevar la máquina a un lugar seguro. La válvula de carga del acumulador controla la presión en los acumuladores del freno. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza II

SISTEMA DE LOS FRENOS CICLO DE ACTIVACION (CUT-IN)

PEDAL D EL FR EN O IZQU IERDO LUCES DE LOS FRENOS

PEDA L DEL FRENO DERECHO VALVULA DE CARGA DEL ACUMULADOR

AL ECM DE LA TRANSMISION

VALVULA DE LANZADERA INVERSA INTERRUPTOR DE PRE SION DE LOS FRENOS

ACUM ULADOR DE LOS ´FRENOS TRASEROS

CARR ETE DE ACTIVACION/ DESACTIVACION

FRENOS DEL EJE TRASERO VALVULA DE FREN OS TANDEM ACUM ULADOR D E LOS FRENOS DELANTEROS VALVULA DE DESCARGA

FRENOS DEL EJE DELANTERO BOM BA DE LA DIRECCION

BOM BA DEL IM PL EM ENTO

VALVULA DE ALIVIO PRINC IPAL

AL SISTEMA PILOTO DEL IMPLEMENTO

BOM BA PILOTO/ FRENOS

TANQUE

Fig. 3.1.3 Sistema de frenos de servicio - ACTIVACION (CUT-IN)

PRACTICA DE TALLER 3.1.1 - PRUEBAS DE LOS FRENOS (continuación)

Cuando la presión en los acumuladores del freno es menor que la presión de ACTIVACION (CUT-IN), la válvula de carga del acumulador envía aceite para llenar los acumuladores del freno. La figura 4.1.3 muestra el sistema de frenos cuando están conectados los frenos de servicio y la presión en los acumuladores está por debajo de la presión de ACTIVACION (CUT-IN). Cuando se aplican los frenos de servicio, la válvula del pedal del freno se moverá hacia abajo. La válvula del pedal del freno permitirá que el aceite de suministro fluya detrás del pistón del freno de servicio. La presión de la parte de atrás del freno de servicio es proporcional a la fuerza del pedal del freno. Cuando el aceite comienza a fluir a los frenos de servicio, la presión del aceite en los acumuladores del freno caerá por debajo de la presión de ACTIVACION (CUT-IN). Cuando la presión en los acumuladores del freno es menor que la presión de ACTIVACION (CUT-IN), la válvula de lanzadera inversa se moverá para permitir que el aceite fluya a los acumuladores del freno. La válvula de lanzadera inversa se mueve cuando la fuerza combinada del resorte y de la presión de aceite que actúa en el extremo de la válvula de lanzadera inversa es menor que la presión de aceite que actúa en el centro de la válvula de lanzadera inversa. Cuando la válvula de carga del acumulador permite que el aceite fluya a los acumuladores del freno, disminuye la presión entre el centro de la válvula de lanzadera inversa y la válvula de retención. Esto hace que disminuya la presión del aceite en el extremo del carrete de activación/desactivación. Cuando la fuerza del resorte desplaza el carrete de activación/desactivación, éste envía el aceite al extremo izquierdo de la válvula de descarga. El aceite del carrete activación/desactivación y la fuerza del resorte moverán la válvula de descarga a la derecha. En esta posición, el orificio de la válvula de descarga restringe el flujo al tanque.


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Tren de Fuerza II

SISTEM A DE LO S F RENO S CICLO DE D ESAC TIV ACION (C UT-O UT) P EDA L D EL F RE NO IZ QU IER DO

PE DA L DEL F RE NO DE RE CHO A L EC M D E LA T R AN S M I SI O N

LUC ES DE L OS F RE NOS

VA L VU L A D E L A N ZA D ER A INV E R SA

V AL V UL A D E CA RG A D EL A CU M U LA DO R

IN T E R R U P T O R D E P R ES I O N D E L O S FRE NO S

AC UM UL AD OR D E LO S F RE NOS TR AS ER OS F RE NO S DE L EJE T RA SE RO

CA RR ET E DE AC TI VA CIO N/ D ES AC TIV AC IO N

VA LV ULA DE F RE NO S TA ND EM

A CU M U LA DO R D E LO S FR EN OS DE LA NT ER OS

FRE NO S D EL EJE D EL AN TE RO

V AL VU LA DE D ES CAR G A

B O M BA D E L A D IRE C CION

VA L VU L A D E A L IV IO P RI NC IP A L

BO M B A D E L IM PL E ME NT O

AL SISTE M A P IL OT O DE L IM P L EM E N TO

BO MBA PIL OT O / FR E NOS

T AN QU E

Fig. 3.1.4 Sistema de frenos de servicio - DESACTIVACION (CUT-OUT)


Cuando los frenos de servicio no están conectados y los acumuladores del freno están llenos, la presión comenzará a aumentar en el sistema de frenos. Cuando la presión en los acumuladores del freno aumenta hasta la presión de DESACTIVACION (CUT-OUT), la válvula de lanzadera inversa se moverá para bloquear el flujo de aceite a los acumuladores del freno. La válvula de lanzadera inversa se moverá cuando la fuerza combinada del resorte y de la presión de aceite actuando en los extremos de la válvula de lanzadera inversa sea mayor que la presión de aceite actuando en el centro de la válvula de lanzadera inversa. Cuando la válvula de carga del acumulador bloquea el flujo de aceite a los acumuladores del freno, aumenta la presión entre el centro de la válvula de lanzadera inversa y la válvula de retención. Esto hace que aumente la presión del aceite en el extremo del carrete de activación/desactivación. Cuando la fuerza del aceite es mayor que la fuerza del resorte, éste se desplaza. Cuando la presión de aceite desplaza el carrete activación/desactivación, el carrete de activación/desactivación envía el aceite del extremo izquierdo de la válvula de descarga al tanque. A medida que la presión del extremo izquierdo de la válvula de descarga disminuye, la presión en el extremo derecho de la válvula de descarga mueve la válvula de descarga a la izquierda contra la fuerza del resorte. Cuando la válvula de descarga se mueve a la izquierda, el aceite de la bomba fluye a través de la válvula de descarga al tanque. La válvula de retención evita que el aceite corriente arriba fluya al tanque. La válvula de carga del acumulador permanece en la posición de DESACTIVACION (CUT-OUT) hasta que la presión en uno de los acumuladores del freno disminuya hasta la presión de ACTIVACION(CUT-IN). La presión en los acumuladores del freno disminuirá cuando se apliquen los frenos o la presión en los acumuladores del freno disminuya debido al escape normal de los acumuladores del freno. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza II

COMPONENTES DEL SISTEMA DE FRENOS VALVULA DEL FRENO DE ESTACIONAMIENTO

VALVULA DE CARGA DEL ACUMULADOR BOMBA DE PILOTO Y FRENOS

FRENOS DE LAS RUEDAS TRASERAS

VALVULA DEL FRENO DE SERVICIO

FRENOS DE LAS ACUMULADORES FRENO RUEDAS DELANTERAS DE ESTACIONAMIENTO

Fig. 3.1.5 Pruebas del sistema de frenos

1 2

3



La primera prueba de los frenos que realizaremos es la prueba y ajuste de la válvula de carga del acumulador del freno. La prueba mide la presión de ACTIVACION y de DESACTIVACION de los acumuladores. La válvula de carga del acumulador (1) está en el lado izquierdo de la máquina encima del tanque de combustible. El interruptor de presión de los frenos (2) verifica la presión en los acumuladores del freno. En está prueba, se usará el orificio de toma de presión (3).


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Tren de Fuerza II

5 4

6

Fig. 3.1.7 Frenos

Fig. 3.1.8 Acumuladores del freno

PRACTICA DE TALLER 3.1.1 - PRUEBAS DE LOS FRENOS (continuación) La segunda prueba del sistema de frenos que realizaremos es la prueba de presión del sistema de frenos de servicio. Esta prueba mide el flujo de presión a los frenos delanteros y traseros. La válvula del pedal del freno de servicio (4) está debajo del compartimiento del operador. La toma de presión (5) permite el acceso a presión de los frenos de servicio traseros. La toma de presión (6) permite el acceso a presión de los frenos de servicio delanteros. La prueba de los frenos de servicio y las de los frenos de estacionamiento son revisiones operacionales de la máquina. Estas pruebas se encuentran también en el Manual de Operación y Mantenimiento ya que las funciones de los frenos se revisan a intervalos específicos por razones de seguridad. La prueba del acumulador del freno es también una revisión operacional de la máquina. La prueba del acumulador del freno revisa la cantidad de aplicaciones que el acumulador del freno está guardando en caso de que la máquina falle. Si se guardan menos de cinco aplicaciones del freno, los acumuladores del freno necesitan cargarse con nitrógeno adicional. Los acumuladores del freno están debajo de la cabina en el lado izquierdo de la máquina. La prueba de desgaste de los frenos de servicio se usa para estimar la vida útil restante de los discos de los frenos. Es necesario purgar el aire del sistema de frenos, si hay aire en el sistema hidráulico. El aire en el sistema hidráulico es el responsable de muchos problemas del freno, incluida la aplicación débil del freno. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza II

SISTEMA DE FRENOS FRENOS DE ESTACIONAMIENTO DESCONECTADOS PEDAL DE FRENOS IZQUIERDO

PEDAL DE FRENOS DERECHO

AL ECM DE LA TRANSMISION

LUCES DE FRENOS INTERRUPTOR DE PRESION DE LOS FRENOS

VALVULA DE CARGA DEL ACUMULADOR ACUMULADOR DE LOS FREENOS TRASEROS

FRENOS DEL EJE TRASERO VALVULA DE PEDAL DEL FRENO

FRENOS DEL EJE DELANTERO

INTERRUPTOR DE PRESION DE LOS FRENOS

ACUMULADOR DE LOS FRENOS DELANTEROS

BOMBA DE LA DIRECCION

ACCIONADOR DE LOS FRENOS DE ESTACIONAM IENTO

VALVULA DE FRENOS DE ESTACIONAMIENTO

BOMBA DEL IMPLEMENTO FR ENO DE ESTACIONAM IENTO

BOMBA PILOTO/ FRENOS

TANQUE

AL SISTEMA PILOTO DEL IMPLEMENTO

Fig. 3.1.9 Sistema de frenos de estacionamiento


La figura 3.1.9 muestra el diagrama hidráulico con los frenos de estacionamiento desconectados. Los mismos acumuladores del freno se usarán para suministrar de aceite la válvula de los frenos de estacionamiento. Cuando se desconectan los frenos de estacionamiento el aceite fluye a través de la válvula de los frenos de estacionamiento al accionador de los frenos de estacionamiento. El aceite en el accionador de los frenos de estacionamiento sobrepasa la fuerza del resorte que mantiene conectados los frenos de estacionamiento. Esto levanta la varilla y permite que los frenos de estacionamiento se desconecten. Cuando los frenos de estacionamiento se conectan, la válvula del freno de estacionamiento bloqueará el flujo de aceite al accionador de los frenos de estacionamiento. Si la presión de suministro del acumulador disminuye por debajo de una cantidad especifica, el accionador de los frenos de estacionamiento aplicará los frenos de estacionamiento.


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Tren de Fuerza II

COMPONENTES DEL SISTEMA DE FRENOS VALVULA DEL FRENO DE ESTACIONAMIENTO

VALVULA DE CARGA DEL ACUMULADOR BOMBA DE PILOTO Y FRENOS

FRENOS DE LAS RUEDAS TRASERAS

VALVULA DEL FRENO DE SERVICIO

FRENOS DE LAS ACUMULADORES FRENO RUEDAS DELANTERAS DE ESTACIONAMIENTO


7 8

Fig. 3.1.11 Válvula de frenos de estacionamiento


La válvula de los frenos de estacionamiento (7) está en el lado izquierdo de la máquina encima del tanque de combustible. El interruptor de presión (8) verifica la presión en las tuberías de los frenos de estacionamiento.


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Tren de Fuerza II

10 9

Fig. 3.1.12 Accionador y tambor de los frenos de estacionamiento


El tambor (10) de los frenos de estacionamiento de zapata está empernado en la parte delantera de la caja de engranajes de transferencia. El accionador (9) se usa para desconectar los frenos de estacionamiento. En desconexión manual de los frenos de estacionamiento - La varilla se mueve hacia abajo de modo que los frenos de estacionamiento no pueden conectarse. No es necesario que lo haga ahora, pero mire los componentes y entienda lo que le indica el procedimiento. Ajuste de los cables de control de los frenos de estacionamiento - Mire la válvula de frenos de estacionamiento que se encuentra encima del tanque. El cable físicamente mueve el carrete en la válvula cuando en la cabina se saca la perilla. No realice el ajuste del accionador de frenos de estacionamiento - Mire los componentes y entienda lo que el procedimiento le indica. El ajuste del interruptor neutralizador de la transmisión y del interruptor de límite de luz de parada son ajustes del pedal izquierdo del freno de servicio. Mire los componentes y encuentre la localización del ajuste.


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Lección 2: Componentes de conexión de los frenos

Lección 2: Componentes de conexión de los frenos

Fig. 3.2.1 Componentes de conexión de los frenos

Introducción En esta lección veremos los componentes más comunes usados en los sistemas de conexión de los frenos. Objetivos 1. Demostrar y entender la operación de los componentes del sistema de frenos


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Unidad 3 Lección 2

3-2-2

Tren de Fuerza II

SIS TEM A DE A IRE Y FR ENO

H IDR AU LIC O

AI RE

E LE CT RI CO

Fig. 3.2.2 Sistema accionador del freno

Sistema accionador del freno Se requiere un sistema para transmitir las entradas del operador a los frenos. Existen muchos tipos de sistemas accionadores de frenos. Algunos sistemas accionadores de frenos usan aire.

SISTEM A DE CARG A DE AIRE

C OM P RE SO D E A IRE Y R E GU LA DO R

VALVU LA D E A L IV IO

SE CA DO R DE AI RE

VA LV UL A D E

TAN QU E D E AIR E (SERV ICI O)

R E TE NC ION D E U NA VIA TAN QU E D E AIR E (SERV ICI O) VALV UL A D E D R ENA JE

C AB IN A

VALVUL A DE PR OT EC C ION DE PR ESI ON

IN TE R RUP TO R DE A IRE BA JO

M ED ID OR DE P RE SIO N D E AIR E

VA LVU L A D E R ET E NC ION DE U NA VI A TA NQ UE DE A IR E ( SE C UN DAR IO )

Fig. 3.2.3 Sistema de carga de aire

Sistema de carga de aire El motor impulsa el compresor de aire y éste suministra aire al sistema. El (los) pistón(es) del compresor de aire hace(n) un ciclo continuo. El regulador del compresor detecta la presión del sistema. El regulador controla la salida del compresor.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-3

Tren de Fuerza II

REGULADOR DEL COMPRESOR DE AIRE POSICION DE ACTIVACION

TO RNILLO DE AJUSTE

RESORTE DE AJUSTE DE PR ESION

ESCAPE PISTON VASTAGO DE ESCAPE DEL EM BOLO DE DESCARG A DEL COM PRESO R

VALVULA DE ADM ISIO N Y ESCA PE

CO NDU CTO DEL TANQUE DE SUM INISTRO

Fig. 3.2.4 Regulador del compresor de aire- Activado

Regulador del compresor de aire - Activado El pistón del regulador del compresor de aire detecta la presión del sistema. Cuando la presión de aire está por debajo de la presión de activación, el pistón se desplaza hacia abajo. La válvula de admisión y escape está en el pistón y se mueve junto con el pistón. El aire de la parte inferior del émbolo de descarga del compresor fluye a través del conducto al centro del vástago de escape y sale por el orificio de escape. C O M P R ES O R D E A IR E A D M IS IO N

OR IFIC IO DE SA LID A VA LV ULA D E DE SCA RG A C ERR AD A

VAL VU LA DE EN TR AD A E M BO LO D E DE SC AR GA

PI ST ON

DE L M U LT IP LE D E ADM IS IO N DE L M O TO R

DE L RE GU LA DO R

CA RRE RA

Fig. 3.2.5 Compresor de aire - Admisión

Compresor de aire - Admisión Cuando el aire no está presente detrás del émbolo de descarga, el émbolo de descarga no afecta la posición de la válvula de entrada. A medida que el (los) pistón(es) se mueve(n) hacia abajo en la carrera de ADMISION, el aire del múltiple de entrada del motor se envía hacia adentro, pasa el émbolo de descarga y abre la válvula de entrada. El aire llena el cilindro por encima del pistón. Durante la carrera de ADMISION, la presión de aire no será suficiente para abrir la válvula de descarga. La válvula de descarga bloquea el aire del cilindro del resto de aire del sistema. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-4

Tren de Fuerza II

C O M P R ES O R D E A IR E C O M P R E S IO N O RI FIC IO DE S AL IDA

AL TA NQ U E VA LV ULA D E DE SCA RG A ABI ERT A

V AL VU LA D E EN TR AD A

PI ST ON

EM BO LO DE D ESC A RGA O RIF IC IO D EL M UL TIP LE D E AD M I SIO N DE L RE GU LA DO R

C AR RE RA

Fig. 3.2.6 Compresor de aire - Compresión

Compresor de aire - Compresión En la carrera de COMPRESION, el pistón se mueve hacia arriba. El aire (flechas grandes) por encima del pistón es obligado a salir del cilindro, y pasa a la válvula de descarga. El aire fluye a través del conducto y de la manguera de escape al sistema de aire. La presión de aire también cierra la válvula de entrada. La válvula de entrada evita que el aire fluya al múltiple de entrada del motor. R EG U L A D OR D EL C O M PR E SO R D E A IR E PO SIC IO N D ESA C TIV A D O

RE SOR T E D E A JUST E D E PR E SION T OR NIL L O DE AJU STE

O RIF IC IO D E E SCA P E

P ISTO N VA STA GO DE ESC AP E V AL VU L A DE AD M ISIO N Y ESC AP E

A L EM B O LO DE DE SC AR GA D EL CO M P RE SOR

CO ND UC TO

DE L T A NQ UE D E SUM I NIST R O

Fig. 3.2.7 Regulador del compresor de aire - Desactivado

Regulador del compresor de aire - Desactivado A medida que aumenta la presión de aire, el pistón comienza a moverse hacia arriba. La válvula de admisión y escape se mueve con el pistón. Cuando la presión de aire alcanza la presión de desactivación, la válvula de admisión y escape alcanza el vástago de escape. El vástago de escape saca de su asiento la válvula de admisión y escape. El aire de presión alta del sistema de aire va a través de la válvula de admisión y escape, pasa el vástago de escape y a través del conducto va al vástago de descarga del compresor. El asiento de la válvula bloquea el conducto de escape a través del centro del vástago de escape. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza II

C O M PR E SO R D E A IR E D ESCA RG A OR IF ICIO D E SA LID A

VA LV ULA D E DE SCA RG A

VA LV U LA DE EN TR ADA EM BO LO D E D ESC AR GA

P IS TON

DE L M ULT IPL E D E AD M ISIO N D EL M OT OR

D EL R EG UL AD OR

C A RRE RA

Fig. 3.2.8 Compresor de aire - Descarga

Compresor de aire - Descarga Cuando el aire está por debajo del vástago de descarga, el vástago de descarga se mueve hacia arriba. El vástago de descarga saca de su asiento la válvula de entrada. El aire encima del pistón es libre de moverse hacia adentro o hacia afuera del compresor de aire, y pasar la válvula de entrada y el émbolo de descarga. Durante la compresión, la presión de aire no es todavía lo suficientemente alta para abrir la válvula de descarga debido a que no puede cerrarse la válvula de admisión. Cuando la válvula de descarga está cerrada, no entra aire al sistema.


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Tren de Fuerza II

SI ST E M A D E C A R G A D E A I R E C OM PR ES OR D E AIR E Y R EG U LA DO R TA NQ UE D E A IR E (S E RVIC IO )

VALVU LA D E

VA LV UL A

S E CAD OR

DE A LIVIO

D E AIRE

RE TEN CIO N D E U NA V IA TA N Q U E DE A IRE ( SE RV IC IO )

I NT E R RU PT O R

CA BINA

D E A I RE B AJ O

VALVU L A D E DR ENA JE

VALV UL A D E P ROT E CCION DE P R ESION

M ED IDO R DE PR E SION D E AIR E

VALVU LA DE R E TEN CI ON D E UN A V IA

TAN QU E D E AIR E (SE CU NDA RIO)

Fig. 3.2.9 Sistema de carga de aire

Sistema de carga de aire El sistema de carga de aire contiene una válvula de alivio en caso de que falle el regulador del compresor de aire. El secador de aire y la válvula de protección de presión son componentes optativos. El secador de aire elimina la humedad del sistema de aire. La válvula de protección de presión está ubicada corriente abajo del compresor de aire, del regulador del compresor de aire y de los tanques de aire primarios. La válvula de protección de presión no permite que el aire fluya a través de la válvula de protección de presión hasta que la presión de aire alcance una presión específica. Esto hace que el sistema sólo se llene cuando los tanques de aire primario estén llenos. Se usa todo el aire para llenar los tanques de aire primario, de modo que los tanques se llenan rápidamente. En la figura 3.2.9, los tanques de aire primario se usan para conectar los frenos de servicio. Los tanques de aire secundario están corriente abajo de la válvula de protección de presión y suministran el aire para desconectar los frenos de estacionamiento. Si el sistema de aire falla y la presión cae por debajo de la presión especificada, la válvula de protección de presión corta el suministro al tanque del aire secundario y todo el aire es usado para llenar los tanques de aire primario. Esto da una prioridad a la aplicación de los frenos de servicio, de modo que la máquina tiene aún freno para hacer una parada segura.


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Tren de Fuerza II

Fig. 3.2.10 Frenos de estacionamiento

Frenos de estacionamiento En algunas máquinas, los frenos de estacionamiento se conectan automáticamente cuando el motor no está funcionando. La presión de aire y/o de aceite es necesaria para desconectar los frenos de estacionamiento. El control de los frenos de estacionamiento puede ser un interruptor eléctrico, una válvula hidráulica o una válvula de aire. Un interruptor eléctrico hace que una válvula solenoide bloquee el flujo del aceite al sistema de desconexión de frenos de estacionamiento. Una válvula hidráulica impide que el aceite de señal o el aceite piloto envíen señales a otro componente del sistema de desconexión de los frenos de estacionamiento. Una válvula de aire bloquea la señal de aire para que no envíe la señal a otro componente del sistema de desconexión de frenos de estacionamiento. E M B OL O

C UE R PO D E L A VA LV U LA

O RI FI CIO D E EN TR A DA DE L TA NQ UE

R ESO RT E

O RI FI CIO DE SA LI DA A L OS F RE N OS D E EST A CIO NA M IE NT O

OR IF ICI O V A LV UL A

CO ND UC T O IN T ER NO

T AP A

V A L V U L A D E C ON TR OL O RIF IC IO DE E SCA P E

FR ENO C ONEC TA DO

Fig. 3.2.11 Freno de estacionamiento

Válvula de aire de los frenos de estacionamiento En la figura 3.2.11 se muestra la válvula de aire de los frenos de estacionamiento. El émbolo y la válvula bloquean el orificio de entrada cuando los frenos de estacionamiento están conectados. El orificio de entrada está conectado a un orificio de escape cuando los frenos de estacionamiento están conectados. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza II

E M B OL O

CU ER P O D E LA V AL VU L A R ESO RT E OR IF IC IO D E E NT R AD A DE L T A NQ UE

OR IF IC IO D E SAL ID A A L OS FR E NO S DE E ST AC ION AM IEN T O

O RIF IC IO VA L VU L A

C ON DU C TO INT E RN O

TA P A

VAL VULA D E CO NTR O L FR EN O DESC ON EC TA DO OR IF IC IO D E ESC AP E

Fig. 3.2.12 Freno de estacionamiento

Válvula de aire de los frenos de estacionamiento Cuando se desconectan los frenos de estacionamiento, el émbolo y la válvula se desplazan hacia abajo, para asentar la válvula. Cuando la válvula se asienta, el orificio de escape se bloquea. El aire de los tanques de aire fluye a través de la válvula de aire de los frenos de estacionamiento al sistema de frenos de estacionamiento. V A L V U L A D E C ON T R O L D E L O S FR E N O S FRE NO S DESCO NE CT ADO S

R E SOR TE D E C AU CH O P IST ON

AL RE ST O DE L SIST E M A

A IR E D E SUM I NIST R O

V AL V UL A D E E N TR AD A

E SCA P E

Fig. 3.2.13 Frenos desconectados

Válvula de pedal de los frenos - Frenos desconectados El pedal de los frenos está en la cabina y conectado a la parte superior de la válvula. Hay un resorte de caucho detrás del pedal del freno. En la figura 3.2.13 no se está pisando el pedal del freno. Un resorte sujeta el pistón (debajo del pedal del freno) en posición neutral. Otro resorte empuja la válvula de entrada (en la parte inferior de la válvula del pedal del freno) contra el asiento de válvula. La válvula de admisión en su asiento evita que el aire de suministro fluya al sistema de los frenos. El aire del sistema de frenos se abre al orificio de escape a través de un conducto en el centro de la válvula de entrada.


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V A LV U LA D E C ON TR O L D E LO S F R EN OS FREN OS C OM PLETA M EN TE C ON ECT ADO S

R ESO RT E DE C AU CH O

P ISTO N

A L RE STO D EL SIST EM A


VA L VU LA DE E NT RA D A

ESC AP E

Fig. 3.2.14 Frenos completamente conectados

Válvula de pedal de los frenos - Frenos completamente conectados Cuando se aplica el pedal del freno, se ejerce fuerza en el resorte de caucho y en el pistón. La fuerza desplaza el pistón hacia abajo. Cuando el pistón hace contacto con la válvula de entrada, se cierra el conducto de escape a través del centro de la válvula de entrada. Un sello de caucho entre el pistón y la válvula de entrada sella el conducto de escape. A medida que el pedal se presiona más, el pistón saca de su asiento la válvula de entrada. El aire fluirá pasando la válvula de entrada abierta al orificio de suministro. V A LV U LA D E C O N T R O L D E L O S F R EN O S FR E N O S C O N E C T A D O S P R E S IO N R E D U C ID A

R E SO RT E D E C AU CH O

PI STO N

AL RE ST O D E L SIST E M A


V AL V UL A DE E N TR AD A

ESC AP E

Fig. 3.2.15 Frenos conectados parcialmente

Cuando los frenos están conectados parcialmente, se restringe la cantidad de aire que pasa por la válvula de entrada. Si la fuerza de aire que fluye al sistema es mayor que la del pedal, el pistón se desplazará hacia arriba contra el resorte de caucho y permitirá que la válvula de admisión se cierre (figura 3.2.15). De este modo, el pistón puede dosificar el flujo de aire para ajustarse a los requerimientos. Cuando el operador suelta el pedal de los frenos, los resortes llevan el pistón y la válvula de entrada hacia atrás a las posiciones originales. La válvula de entrada asentada evita que el aire de suministro vaya al sistema de frenos. El pistón deja abierto el conducto de escape en el centro de la válvula de entrada. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza II

V A LV U L A DE RE LE D E LO S F R ENO S F RENO S D ESCO NEC TADO S CO ND UC T O D E C ON T RO L

P ISTO N

CO ND UC T O DE SUM I NIST RO

V A LV UL A

C ON D UC TO D E ESC AP E

A L R EST O D E L SIST E M A D E F R EN OS

Fig. 3.2.16 Válvula de relé - Frenos desconectados

Válvula de relé - Frenos desconectados Una válvula de relé puede estar en una válvula de aire o en una válvula hidráulica. La figura 3.2.16 muestra una válvula de relé de un sistema de aire. La válvula de relé tiene un conducto de suministro, un conducto de entrega y un conducto de control. Las válvulas conectadas directamente a los controles del operador envían el aire de señal al conducto de control. Cuando los frenos están desconectados, el aire no entra al conducto de control. Los resortes empujarán la válvula contra su asiento. La válvula asentada evita que el aire de suministro fluya al sistema de frenos. El aire del sistema de frenos está abierto al conducto de escape a través del área entre la válvula y la parte inferior del pistón.


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Tren de Fuerza II

V A L V U LA D E R EL E D E L OS FR E N O S FREN O S CO M PLET AM EN TE CO NECT ADO S CO ND UC T O DE C ON TR OL

P IST ON

C ON DU CT O DE SU M IN ISTR O

VA L VU LA

CO ND UC T O D E ESC AP E

A L RE STO DE L SI ST E M A D E FR E NO S

Fig. 3.2.17 Válvula de relé - Frenos completamente conectados

Válvula de relé - Frenos completamente conectados Cuando los frenos están conectados, el aire entra al conducto de control. El aire del conducto de control empuja el pistón hacia abajo. Cuando el pistón hace contacto con la válvula, se cierra el orificio de escape entre el pistón y la válvula. Un sello de caucho entre el pistón y la válvula sella el conducto de escape. A medida que el pistón se mueve más hacia abajo, el pistón desplaza la válvula hacia abajo. El aire fluye pasando la válvula abierta y sigue por la parte inferior del pistón al orificio de entrega. V A L V U L A D E R E LE D E L O S FR E N O S FR ENO S CO NEC TADO S P RESION REDU CID A C ON DU CT O DE CO NTR O L PIS TO N

CO ND UC TO D E S UM IN IST RO

V AL VU LA

C OND U CTO D E E S CAP E

AL R ES TO D EL SIS TE M A D E FR EN OS

Fig. 3.2.18 Válvula de relé - Frenos parcialmente conectados

Cuando los frenos están parcialmente conectados, una cantidad reducida de aire entra al conducto de control. Si la fuerza de la parte inferior del pistón es mayor que la fuerza de la parte superior, el pistón se desplaza hacia arriba y permite que la válvula se cierre (figura 3.2.18). De este modo, el pistón puede dosificar el flujo de aire para ajustarse a los requerimientos.


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Tren de Fuerza II

V A L V U L A D E FR E N O S D E E STA C IO N A M IE N T O FREN OS D ESCON ECT ADO S

E NT RD A DE A IR E VA L VU LA DE A L IVI O

R ET OR N O A L TA NQ UE

D E LA BO M B A

A LO S FR E NO S D E E ST AC ION AM IE N TO

V A LV UL A D E RE T E NC ION

Fig. 3.2.19 Válvula de frenos de estacionamiento- Frenos conectados

Válvula de frenos de estacionamiento La válvula de frenos de estacionamiento es similar a la válvula de relé. La entrada de aire en la parte superior de la válvula actúa como un conducto de control. Las válvulas conectadas a los controles del operador para el freno de estacionamiento envían aire de señal a la entrada de aire. El resto de la válvula es hidráulico. Si la máquina está equipada con una válvula de desconexión de frenos de estacionamiento, la bomba hidráulica envía aceite al conducto de suministro de la válvula. Cuando los frenos de estacionamiento están conectados, no entra aire al conducto de aire. Un carrete evita que el aceite de suministro alcance el conducto de entrega. La válvula de alivio ubicada por encima del conducto de suministro mantiene la presión de alivio de los frenos de estacionamiento por debajo del valor máximo de alivio.


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Tren de Fuerza II

V A L V U L A D E FR E NO S D E E ST A C ION A M IE N T O FREN OS C ON EC TAD OS E NT R AD A DE AIR E V AL VU L A D E A L IVI O

A LO S E N FR IA DO RE S DE L F R EN O

R ET OR NO A L TA NQ UE

ALOS FRENOSDE ESTACIONAMIENTO

DE LA B OM B A

VA L VU LA DE R ET E NC ION

Fig. 3.2.20 Válvula de desconexión de los frenos de estacionamiento - Frenos desconectados

Válvula de desconexión de los frenos de estacionamiento - Frenos desconectados Cuando los frenos de estacionamiento están desconectados, el aire ingresa al conducto de entrada. El aire por encima del pistón empuja el pistón y el carrete hacia abajo. Cuando el carrete se halla en esta posición, el aceite de suministro fluye para desconectar los frenos de estacionamiento. Cuando los frenos de estacionamiento están conectados, el aire drena desde el conducto de entrada de aire. El carrete se desplaza hacia arriba y bloquea el flujo de aceite. La válvula de retención evita que el aceite fluya hacia atrás al conducto de suministro. El aceite se bloquea entre el carrete y la válvula de retención. V A L V U LA D E A L IV IO R A P ID O PO SIC IO N FR E N O S D ES C O N EC TA D O S

O RIF IC IO D E EN T RA DA C UB IE R TA

D IA FR AG M A

C U ER P O

TA P ON

O RI FI CIO D E SA L IDA

O RIF IC IO DE ESC AP E

Fig. 3.2.21 Válvula de alivio rápido - Frenos de estacionamiento desconectados

Válvula de alivio rápido La válvula de alivio rápido disminuye el tiempo requerido para conectar los frenos de estacionamiento y suministra un orificio de escape a la presión de aire. Cuando se suelta el pedal de los frenos de estacionamiento, el aire fluye a la válvula de alivio rápido. La presión de aire mueve el diafragma hacia abajo y bloquea el orificio de salida. El borde exterior del diafragma se dobla hacia abajo. El borde superior del diafragma se dobla hacia arriba. El aire de entrada pasa, alrededor del diafragma, al orificio de salida. El aire fluye al sistema de frenos de estacionamiento y se desconectan los frenos de estacionamiento. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza II

V A L V U L A D E A L IV IO R A P ID O P O SIC IO N F IJA D EL F RENO

O RI FI CIO D E E NT RA D A B OR DE DE L DI AF RA GM A CU BI ER T A

D IA FR A GM A

CU E RP O

O RIF IC IO DE SAL ID A

T AP O N

OR IF IC IO DE E SC AP E

Fig. 3.2.22 Válvula de alivio rápido - Posición FIJA del freno

Después de la desconexión inicial de los frenos de estacionamiento, la presión de aire se estabiliza. El aire no fluye a través del sistema, y la presión igual de ambos lados del diafragma hace que el borde exterior del diafragma intente ponerse en posición recta. El conducto de aire que contenía el diafragma se dobla hacia abajo. Cuando el diafragma intenta ponerse en posición recta, el borde exterior del diafragma es forzado hacia abajo contra la parte superior del conducto del aire. Nota: La fuerza del aire por encima de la porción del diafragma que cubre el orificio de salida es aún mayor que la fuerza de la parte inferior del diafragma del orificio de escape. El orificio de escape permanecerá bloqueado. V A L V U L A D E A L IV IO R A PID O P O S IC IO N F R E N O S C O N E C T A D O S OR IF ICI O D E E N TR AD A

C UB IE RT A

D IAF R AG M A

CU E RP O

T AP O N D E LO S F R EN OS

OR IF IC IO DE E SC AP E

Fig. 3.2.23 Válvula de alivio rápido - Frenos conectados

Válvula de alivio rápido - Frenos conectados Cuando se conectan los frenos de estacionamiento, la presión de aire no fluye al orificio de entrada. La presión de aire de la parte inferior del diafragma mueve éste hacia arriba. La presión de aire del resto del sistema de frenos de estacionamiento fluye a través del orificio de escape en la válvula de alivio rápido. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza II

C A M A R A D EL F R E N O PO SIC IO N D E SC O N E C T A D A

R ESO RT E

P ISTO N

CA M A RA DE A IRE EN T RA DA D E AIR E

VA RIL L A D E LA CA M A RA DE L F RE NO

Fig. 3.2.24 Cámara del freno

Cámara del freno La cámara del freno convierte la presión de aire en acción mecánica directa o en presión hidráulica. Existen diseños diferentes de cámaras de frenos para diferentes aplicaciones.

Fig. 3.2.25 Cámara del freno

Cámara del freno La presión de aire se convierte en acción mecánica directa. Hay una cámara de freno situada cerca de cada freno de zapata en cada rueda. Cuando se conectan los frenos, la cámara de aire empuja el vástago hacia abajo. El resto del varillaje responde y conecta los frenos.


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Unidad 3 Lección 2

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Tren de Fuerza II

Fig. 3.2.26 Cámara de frenos de servicio - Frenos conectados

Cámara del freno de servicio - Frenos conectados La cámara de frenos consta de un diafragma y un pistón cargado por resorte unido a una varilla de empuje. Cuando se conectan los frenos, el aire entra a la cámara de aire desde la parte superior y empuja el diafragma y el pistón hacia abajo. El pistón empuja la varilla hacia abajo y hace que el varillaje conecte los frenos.

Fig. 3.2.27 Cámara de frenos de servicio - Frenos desconectados

Cámara de frenos de servicio - Frenos desconectados Cuando se desconectan los frenos, no hay aire por encima del pistón. El resorte de la parte inferior de la cámara empuja el pistón y el diafragma hacia arriba. El aire escapa a través de la parte superior de la cámara. La varilla se mueve hacia arriba con el pistón y hace que el varillaje desconecte los frenos.


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Unidad 3 Lección 2

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Tren de Fuerza II

CAM A RA DEL FRENO PO SIC IO N D E D E SC O N E C T A D O RE SOR T E

P IST ON

C A M AR A DE AI RE EN T RA DA D E AIR E

V AR IL LA DE L A C AM AR A D E L F RE N O

Fig. 3.2.28 Cámara del freno de estacionamiento - Frenos desconectados

Cámara de frenos de estacionamiento Cuando no hay aire, el resorte empuja el pistón y la varilla hacia abajo, lo que hace que el varillaje conecte los frenos de estacionamiento. Cuando se desconectan los frenos de estacionamiento, el aire entra a la cámara desde la parte inferior y empuja el diafragma, el pistón y la varilla hacia arriba. El movimiento hacia arriba de la varilla hace que el varillaje desconecte los frenos. Nota: La principal diferencia entre las dos cámaras es que la condición predeterminada de los frenos de servicio es estar desconectados, y la condición por omisión de los frenos de estacionamiento es estar conectados.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-18

Tren de Fuerza II

Fig. 3.2.29 Cámara doble de accionamiento de los frenos - Frenos de servicio

Cámara doble de accionamiento de los frenos - Frenos de servicio Esta cámara de los frenos combina dos cámaras de frenos. La cámara inferior se usa para desconectar los frenos de estacionamiento. La cámara superior se usa para conectar los frenos de servicio. La cámara de frenos tiene dos pistones y dos resortes. Una varilla hueca está contenida en el pistón inferior. La varilla hueca se mueve cuando se mueve el pistón inferior. La varilla del centro está conectada al varillaje que controla la conexión o la desconexión de los frenos. En la figura 3.2.29, hay presión de aire en la cámara inferior debido a que el freno de estacionamiento está desconectado. Esta presión sostiene el pistón inferior arriba. Si el aire del sistema de frenos de servicio entra a la cámara superior, la presión empuja el diafragma, el pistón superior y la varilla del centro hacia abajo. El movimiento hacia abajo de la varilla central hace que el varillaje conecte los frenos.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-19

Tren de Fuerza II

Fig. 3.2.30 Cámara doble de accionamiento de los frenos - Frenos de estacionamiento

Cámara doble de accionamiento de los frenos - Frenos de estacionamiento Cuando los frenos de estacionamiento están conectados o cuando la presión de aire del sistema disminuye hasta un valor muy bajo, la presión disminuye en la cámara inferior. El resorte pesado entre la cámara inferior y la superior se expande hacia abajo. El pistón inferior y la varilla hueca se mueven hacia abajo y hacen contacto con el paso de la varilla central. La varilla central se mueve hacia abajo. El movimiento hacia abajo de la varilla central hace que se conecten los frenos.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-20

Tren de Fuerza II

A C C ION A D OR A IR E /A C E IT E H ID R A U L IC O

SALIDA DE AC EITE

P ISTO N H IDRAU LICO

Fig. 3.2.31 Cámara

PISTON D E A IRE

ENTRA DA D E AIRE

del freno

Cámara del freno Este tipo de cámara de freno convierte la presión neumática en presión hidráulica. En un sistema aire/aceite hidráulico, las cámaras de frenos no tienen que estar cerca de las ruedas. Las cámaras de frenos pueden usarse en cualquier sistema de frenos de servicio en donde los frenos se conectan hidráulicamente. En los sistemas de frenos de servicio que usan aire/aceite hidráulico, el aceite hidráulico no lo suministra la bomba de los frenos. Un pequeño tanque (llamado tanque de compensación) mantiene el aceite del sistema de frenos de servicio. El aceite llena las tuberías del sistema de los frenos de servicio. El resorte sostiene el pistón de aire contra la parte superior de la cámara de los frenos. La varilla se conecta al pistón hidráulico y de aire. Cuando se conectan los frenos de servicio, el aire presurizado ingresa a la cámara de los frenos a través del orificio de entrada de aire y mueve el pistón de aire contra los resortes. El pistón de aire mueve la varilla y el pistón hidráulico. A medida que el pistón hidráulico se mueve, el aceite hidráulico presente entre el pistón hidráulico y la salida de aceite va a través de la salida de aceite. Este aceite está presurizado debido a que la salida de aceite es más pequeña que la cavidad del aceite. En los sistemas de frenos de servicio de zapata, la salida de aceite va al cilindro de freno de la rueda. En los sistemas de servicio de frenos de horquilla o de frenos de disco, el pistón hidráulico se reemplaza por un cilindro maestro.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-21

Tren de Fuerza II

Fig. 3.2.32 Cilindro de la rueda

Cilindro de la rueda El cilindro de la rueda está entre las zapatas del freno de servicio de zapata. El cilindro de la rueda convierte la presión hidráulica en acción mecánica. Cuando el aceite presurizado se envía al cilindro de la rueda, el cilindro conecta los frenos. Cuando no se envía aceite presurizado al cilindro de la rueda, los resortes externos evitan que las zapatas toquen el tambor del freno.

Fig. 3.2.33 Variaciones en diseño

Uno o dos cilindros de la rueda se usan en cada conjunto de frenos de la rueda. Algunas máquinas tienen un cilindro de rueda de acción doble. Otras máquinas tienen dos cilindros de rueda de acción simple. En cualquier caso, las varillas de los cilindros se extienden para empujar las zapatas del freno contra el tambor del freno. Si la máquina tiene dos cilindros de rueda, cada cilindro de rueda controlará una zapata.


1788 de 1842

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Unidad 3 Lección 2

3-2-22

Tren de Fuerza II

Fig. 3.2.34 Cilindro de la rueda - Frenos conectados

Cilindro de la rueda - Frenos conectados La cavidad central permanece llena de aceite de los frenos para mejorar el tiempo de respuesta de los frenos. Cuando el aceite no está presurizado, el resorte sostiene los pistones del cilindro de la rueda en la posición correcta. Las varillas no empujan las zapatas del freno. Cuando los frenos están conectados, aceite adicional es forzado al cilindro de la rueda. El aceite presurizado sobrepasa la fuerza del resorte y empuja los pistones hacia afuera para accionar las zapatas de los frenos.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-23

Tren de Fuerza II

ENTRADA DE ACEITE PURGA

ACCIONADOR HIDRAULICO DE LOS FRENOS DE LA RUEDA EMBOLO

PISTON ACCIONADOR TORNILLO DE AJUSTE

SOPORTE DE ZAPATA

Fig. 3.2.35 Cilindro de la rueda de accionamiento hidráulico

Cilindro de la rueda de accionamiento hidráulico La figura 3.2.35 muestra otro diseño de cilindro de la rueda. Cuando los frenos están conectados, aceite adicional es forzado al orificio de entrada. El fluido sobrepasa la fuerza de resorte y empuja el pistón hacia abajo. El resorte comprime y empuja los rodillos para que hagan contacto con los bordes cónicos de los émbolos. Los émbolos se mueven hacia afuera. Los accionadores y los tornillos de ajuste fuerzan la zapata del freno contra el tambor de los frenos. Cuando los frenos están desconectados, la presión de aceite de la salida de aceite disminuye y los resortes externos empujan los accionadores y los tornillos de ajuste de regreso al accionador del freno de la rueda. A medida que se desgasta el revestimiento de los frenos, aumenta la carrera de los émbolos, y el levantador del ajustador de trinquete aumenta hasta que el trinquete pueda ir sobre un diente en el tornillo de ajuste y pase al siguiente par de dientes. Cuando se desconecta el freno, y los émbolos se mueven hacia atrás dentro del accionador, éste afloja levemente el tornillo de ajuste y reduce el espacio libre entre las zapatas del freno y el tambor del freno.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-24

A C C IO N A D O R D E A IR E D E L O S F R EN O S D E LA RUEDA EM B OLO

Tren de Fuerza II

P IS T O N

A C C IO N A D O R

T O R N I L L O D E A JU S T E

SOPO RT E DE ZA PATA

Fig. 3.2.36 Cilindro de la rueda accionado por aire

Cilindro de la rueda accionado por aire El cilindro de la rueda accionado por aire se encuentra debajo de la cámara del freno de modo que no es necesario un varillaje para conectar la cámara del freno al pistón. Cuando se conecta el freno de servicio, el aire presurizado entra a la cámara de frenos a través del orificio de entrada de aire y mueve el pistón de aire contra el resorte. El pistón de aire mueve la varilla y el pistón del cilindro de la rueda. El pistón se mueve hacia abajo, comprime el resorte y empuja los rodillos para que entren en contacto con los bordes cónicos de los émbolos. Los émbolos se mueven hacia abajo, y los accionadores mueven las zapatas de los frenos contra el tambor del freno. Cuando los frenos se desconectan, la fuerza del pistón disminuye y la fuerza de los resortes externos empujan los accionadores y los resortes de ajuste de vuelta al accionador del freno de la rueda. La característica de ajuste es idéntica a la del cilindro de rueda de accionamiento hidráulico. Hay dos desventajas en este sistema: • La cámara de freno tiene que estar en la rueda para empujar directamente el pistón o cerca de la rueda para usar un varillaje mecánico. • Cuando la presión de aire es convertida en presión hidráulica, hay una ventaja mecánica. Este sistema no tiene aumento de fuerza. La ventaja mecánica se debe a los tamaños de las cámaras y a la diferencia de factor de compresión del aire y del aceite.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-25

Tren de Fuerza II

C IL IN D R O D E L FR EN O F RENO S D ESCO NEC TAD OS P IST ON DE A IR E

V AR IL LA IN DI CA DO RA

D EL TA NQ UE D E C OM P EN SAC ION PI STO N DE AC E ITE

EN T RA DA D E AIR E

RE SOR TE

V A RIL L A

VA L VU LA

Fig. 3.2.37 Cilindro de freno - Frenos desconectados

Cilindro de freno - Frenos desconectados En el sistema de horquilla o de disco de los frenos de servicio, el pistón hidráulico se reemplaza por un cilindro maestro. En un sistema de aire/aceite hidráulico, las cámaras de los frenos no tienen que estar cerca de las ruedas. Cuando no hay aire, el resorte mantiene el pistón de aire hacia arriba contra la parte superior de la cámara de aire de los frenos. La varilla se conecta al pistón de aire. La porción que se encuentra llena de aceite está presurizada.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-26

Tren de Fuerza II

C ILIN D R O D EL FR E N O F R EN O S C O N EC TA D O S

P IST ON DE A IRE

VA RI LL A IND IC AD OR A

D E L T AN QU E DE C O M PE NSA CIO N P IST ON D E AC EI TE

EN T RA DA D E AIR E

VA LV UL A RE SOR T E

V AR IL LA

Fig. 3.2.38 Cilindro de freno - Frenos conectados

Cilindro de freno - Frenos conectados Cuando los frenos de servicio están conectados, el aire presurizado ingresa a la cámara de los frenos a través del orificio de entrada de aire y mueve el pistón de aire contra el resorte. El pistón de aire empuja la varilla y cierra la válvula en el pistón de aceite (también llamado pistón de potencia). El movimiento de la varilla empuja el pistón de aceite. A medida que se mueve el pistón, el aceite va a la salida de aceite. Este aceite está presurizado debido a que la salida de aceite es más pequeña que la cavidad de aceite. Este aceite fluye detrás de los pistones de embrague y conecta los frenos de servicio. Cuando se desconectan los frenos de servicio, se drena aire desde la cámara de los frenos. El resorte devuelve el pistón a la parte superior de la cámara de los frenos. Esto abre la válvula del pistón de aceite. La presión del aceite del embrague de los frenos empuja el pistón de aceite de regreso a la posición original. Cualquier aceite de compensación fluye al conducto de la parte superior de la cámara de aceite a través de la válvula y a la cámara de la derecha de la cámara de aceite. Esto evita que el aire vaya al tanque de compensación cuando los frenos están desconectados. Cuando los frenos no se están usando, el aceite de suministro del tanque de compensación llena ambas cámaras del cilindro maestro y llena las tuberías a los frenos para mejorar el tiempo de respuesta del frenado.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-27

Tren de Fuerza II

Sobrecarrera Las cámaras de los frenos de aire/aceite hidráulico verifican si hay sobrecarrera del pistón de aire. Si la carrera de bajada del pistón de aire es muy rápida para empujar la varilla indicadora, la varilla indicadora abre el interruptor de sobrecarrera de los frenos y origina una advertencia de nivel tres en la cabina. Después de arreglar la causa de la sobrecarrera del freno, el pasador debe rearmarse manualmente. Las causas de una sobrecarrera del freno incluyen aire en el sistema hidráulico, fuga de aceite corriente abajo del cilindro maestro y problemas con la válvula que separa la cámara de aceite durante la aplicación de los frenos.

Fig. 3.2.39 Indicador de carrera

En algunas cámaras de frenos no comunes, se usa un indicador de carrera en lugar de un interruptor de sobrecarrera. Cuando la presión de aire va detrás del pistón de aire, el indicador de carrera se mueve con la varilla. Una varilla fija (de color rosado) muestra la carrera permitida del pistón de aire. Cuando el indicador de carrera se mueve demasiado rápido, se requiere un ajuste de frenos.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-28

Tren de Fuerza II

Fig. 3.2.40 Cilindro maestro - Frenos desconectados

Cilindro maestro - Frenos desconectados Este diseño de cilindro maestro tiene conectada una cámara de suministro de aceite en lugar de un tanque de aceite separado. Una varilla de control conecta mecánicamente el pedal del freno al pistón del cilindro maestro. El refuerzo de caucho evita que la suciedad entre al cilindro maestro. Cuando se desconecta el freno, el aceite de la cámara de suministro fluye a través de un orificio a la cavidad de resorte al lado derecho del pistón del cilindro maestro.

Fig. 3.2.41 Cilindro maestro - Frenos conectados

Cilindro maestro - Frenos conectados Cuando se conecta el freno, la varilla de control empuja el pistón a la derecha. El pistón del cilindro maestro se mueve y pasa el orificio. El aceite queda atrapado en la cámara de resorte y obliga al aceite a pasar a través del orificio de salida de aceite. Este aceite está presurizado debido a que la salida de aceite es más pequeña que la cámara de resorte. El aceite también llena la cavidad a la izquierda del orificio. Esto evita que el aire vaya a la cámara de suministro cuando se desconectan los frenos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-29

Tren de Fuerza II

Fig. 3.2.42 Cámara de los frenos y cilindro maestro

Cámara de los frenos y cilindro maestro Se puede usar una conexión mecánica al pedal de los frenos con una cámara de aire de freno, lo cual hace que el pistón de aire empuje la varilla de control. Luego de empujar la varilla de control, la operación es la misma de la del cilindro maestro.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-30

Tren de Fuerza II

C IL IN D R O M A EST R O DE L FR E N O A L T A NQ UE

E M B OL O

P RE SIO N D E SE Ñ AL DE L SI STE M A DE M AN D O

C AR RE T E D E LA VA LV UL A

AL F RE NO

E M B OL O DE L F RE N O

Fig. 3.2.43 Cilindro maestro del freno

Cilindro maestro del freno El émbolo está conectado mecánicamente al varillaje del freno. El carrete de la válvula está conectado al émbolo. La posición del émbolo y del carrete de válvula depende de la posición del pedal del freno. El refuerzo de caucho evita que la suciedad entre al cilindro maestro. Cuando se desconectan los frenos, el aceite del tanque llena las cámaras de los resortes y las tuberías de los frenos. El carrete de la válvula bloquea el aceite de señal del sistema de mando hidrostático. A medida que se presiona el pedal del freno, se desplazará el carrete de la válvula. Cuando se desplaza el carrete de la válvula, el aceite de señal del sistema de mando hidrostático se purga a través del carrete de la válvula y fluye al conducto del tanque. El aceite del tanque está aún abierto a ambas cámaras de resorte. Cuando el émbolo se ha desplazado aproximadamente la mitad de su distancia total, el carrete de la válvula se presiona contra el émbolo del freno (pistón del cilindro maestro) y se bloquea el conducto a la cámara del resorte del lado derecho del cilindro maestro. A medida que el pedal del freno se presiona más, el émbolo del freno presuriza el aceite en la cámara de la derecha. El aceite presurizado fluye a través del conducto de salida y conecta los frenos.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-31

Tren de Fuerza II

C IL IN D R O S M A E ST R O S D E L O S FR E N O S D EL T AN QU E

O RI FIC IO D E SU M I NIS TR O E M B OL O V A STA GO D E L A VA LV UL A

FR E N O D E R E C H O D ESC O N E C TA D O

VA LV UL A DE COM P EN SAC IO N

AL P IS TON DE F RE NO S

V ARI LL A D E EM P UJE

EM BO LO TU BO P UE NT E

F R EN O IZQ U IER D O CONEC TADO VA RIL LA D E EM PU JE A L PIS TO N DE L FR E NO

Fig. 3.2.44 Cilindros maestros del freno

Cilindros maestros del freno En algunas máquinas, hay pedales para los frenos del lado derecho y del izquierdo. En la figura 3.2.44, los cilindros maestros son los mismos y están conectados. El fluido del depósito de aceite de los frenos entra a cada cilindro maestro a través de los orificios de suministro y llena la cámara de resorte y tubería de suministro de los frenos. El resorte mantiene el émbolo y el vástago de la válvula en posición neutral. Cuando se conecta un pedal del freno, la varilla de empuje se mueve contra el émbolo. El émbolo se mueve a la izquierda, y el aceite atrapado dentro del émbolo mueve el vástago de la válvula a la izquierda. El vástago de la válvula bloquea el orificio de suministro, y aumenta la presión de fluido de la cámara de resorte. El fluido presurizado fluye detrás del pistón a los frenos. Los frenos se conectan. El aumento de presión saca de su asiento la válvula de compensación. El aceite fluye a través del tubo puente al otro cilindro maestro. Si el otro freno no está conectado, la válvula de compensación del otro cilindro maestro bloqueará el aceite. Cuando se conectan ambos frenos, se abre la válvula de compensación de ambos cilindros maestros. Las dos cámaras de resorte están conectadas y la presión se compensa. La cantidad de conexión de los frenos es igual en ambos lados. Cuando se desconectan los frenos, el resorte del cilindro maestro mueve el vástago de la válvula y deja abierto el orificio de entrada. La presión alta empuja el émbolo hacia atrás y la presión se compensa nuevamente.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-32

Tren de Fuerza II

VALV ULA D E LOS FR ENO S FR EN O S DES CO NE CT AD OS T AN QU E SA LID A A L OS F RE NO S

SEL L OS P IST ON DE RE F UE RZ O

V AR ILL A D E E M PU JE SEL L O D E L A V AL V UL A C E NT RA L

EM B OL O DE L C IL IND R O M AE ST RO

VA LV UL A E M BO L O D E DE CA P ER UZ A EN T RA DA AL D R EN AJE EN T RA DA

Fig. 3.2.45 Válvula de los frenos - Frenos desconectados

Válvula de los frenos - Frenos desconectados En algunas máquinas, se usa aceite adicional para ayudar a que el cilindro maestro conecte los frenos. Este aceite puede venir de otro sistema o el sistema de frenos puede tener una bomba separada. El aceite adicional refuerza el cilindro maestro. La fuerza hidráulica multiplica el esfuerzo del pedal de modo que el operador puede obtener más fuerza de frenado con menor esfuerzo. Los cilindros maestros asistidos hidráulicamente contienen un pistón adicional llamado pistón de potencia o pistón de refuerzo. La varilla de empuje se conecta al brazo del pedal de freno. Cuando los frenos están conectados, la varilla de empuje hace que se mueva el émbolo de entrada. Cuando no está presionado el pedal del freno, el resorte mantiene el pistón de refuerzo desplazado contra el extremo derecho de la válvula de freno. El sello trasero del pistón de refuerzo bloquea el aceite de entrada. El aceite de entrada no puede entrar a la válvula de freno. El aceite del depósito está abierto a ambas cámaras de resorte y a las tuberías del freno. La presión se compensa y las tuberías del freno están llenas. Cuando el pistón de refuerzo se desplaza contra el extremo derecho de la válvula de freno, la válvula central se abre. El aceite de la tubería del depósito abre el conducto a la cámara de resorte del lado izquierdo de la válvula.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-36

Tren de Fuerza II

FRENO S CO NE CTADO S

V AL VU LA D E ALI VI O

AL TA NQU E EX T ER NO RE M O TO P IST ON P RIN CIP AL

VA LV UL A DE D ER IVA CIO N

PIS TO N D E PO TEN C IA

D EP OS ITO

S EL LO D EL EX TR EM O

P IST ON

A L OS F RE NO S D E SE RV IC IO

C AM AR A DE SEG UN DA ET APA E NT RA DA

R ET OR NO

CON EC TO R R EF ORZ AD O R

CA M A R A PR INC IPA L

PI STO N DE S EG UN DA E TA PA

Fig. 3.2.49 Cilindro maestro de accionamiento hidráulico - Frenos conectados

Cilindro maestro de accionamiento hidráulico - Frenos conectados Al inicio de la conexión del freno, el pistón de émbolo se mueve a la izquierda y bloquea la muesca en el pistón de potencia. La presión aumenta detrás del pistón de potencia. La presión del aceite que actúa en la cara del pistón de potencia empuja el pistón de potencia y el conector reforzador a la derecha. El conector reforzador actúa en el pistón principal en el cilindro maestro. La válvula de alivio limita la cantidad de presión detrás del pistón de potencia. A medida que el conector reforzador empuja el pistón principal en el cilindro maestro, el pistón principal bloquea el conducto de orificio de entrada al depósito. Mientras más lejos se mueva el pistón principal, más aumenta la presión en la cámara principal y en la cámara de la segunda etapa. El fluido de la cámara principal fluye a los frenos de servicio hasta que el pistón de segunda etapa se asiente contra el extremo del sello. Cuando el pistón de la segunda etapa se asienta contra el extremo del sello, el aceite de la cámara principal se bloquea y el aceite de la cámara de la segunda etapa va a los frenos de servicio. A medida que el pedal del freno se presiona más, aumenta la presión en la cámara principal. Cuando la presión de la cámara principal es lo suficientemente alta, el pistón de la segunda etapa se mueve fuera de su asiento, y el aceite fluye a los frenos de servicio desde la cámara principal. El fluido enviado a los frenos de servicio también entra en una tubería externa en el cilindro maestro y llega a la válvula de derivación. Cuando la presión de la tubería de los frenos de servicio es muy alta, la válvula de derivación se abre y la conexión de los frenos entra a la segunda etapa. Durante la conexión de los frenos en la primera etapa, la presión de los frenos es relativamente baja. Esto permite un control suave durante la aplicación leve de los frenos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-33

Tren de Fuerza II

VA LVULA D E LOS FR ENO S IN IC IO D E LA A PL ICA C ION D E LO S FR EN OS SE LL O D E LA V AL V UL A CE NT R AL

T AN QU E P ISTO N D E R E FU E RZ O

VA RIL L A DE EM P U JE EM B O LO D E L CIL IN DR O M AE STR O

VA L VU LA D E C AP E RU ZA AL DR EN AJE EN T RA DA

E M BO L O D E E N TR A DA

Fig. 3.2.46 Válvula de frenos - Inicio de conexión del freno

Válvula de frenos - Inicio de conexión del freno En el inicio de la conexión del freno, el émbolo de entrada mueve el pistón de refuerzo a la izquierda y abre el conducto de entrada. El aceite presurizado llena la cámara detrás del pistón de refuerzo y ayuda al émbolo de entrada a empujar el pistón de refuerzo. El pistón de refuerzo hace contacto con el émbolo del cilindro maestro, empuja el émbolo del cilindro maestro a la izquierda y cierra la válvula central. Esto sella el conducto entre el depósito y la cámara del resorte del extremo izquierdo de la válvula de frenos, y comienza a aumentar la presión. Normalmente, cuando el aceite presurizado entra a la válvula de frenos, la válvula de mariposa se cierra. Si el pedal del freno se conecta muy rápidamente, el aceite de entrada es incapaz de llenar lo suficientemente rápido la cámara detrás del pistón de refuerzo. La válvula de mariposa abierta permite que el aceite del lado de presión baja del pistón de refuerzo fluya a través del pistón de refuerzo al lado del aceite de entrada del pistón de refuerzo. Esto asegura que el lado del aceite de entrada del pistón de refuerzo esté siempre lleno, lo cual permite aplicación de pedal más suave. La válvula de mariposa se cierra cuando la presión del lado del aceite de entrada del pistón de refuerzo alcanza el valor especificado. La presión aplicada al pistón de refuerzo es proporcional al esfuerzo en el pedal del freno. El aceite puede fluir al depósito a través del orificio de aceite del centro del pistón de refuerzo. Cuando el pedal se presiona muy fuerte, hay más contacto metal a metal entre el émbolo de entrada y el pistón de refuerzo, y hay menor fuga de aceite al depósito. A medida que el pistón de refuerzo se mueve, el fluido desplazado en el lado de presión baja del pistón de refuerzo es obligado a ir al depósito. Cuando el aceite del depósito alcanza su máximo nivel, el aceite se drena a través de un orificio de sobreflujo al tanque. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

1801 de 1842

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Unidad 3 Lección 2

3-2-34

Tren de Fuerza II

V A L V U L A D E FR E N O S FRENO S CO NEC TADO S SE LL O D E LA V AL V UL A CE NT R AL

DE P OSI TO

SA L IDA A LO S F R EN OS

P IST ON D E R EF U ER ZO

V AR IL LA DE EM P U JE E M B OL O D EL C IL IN DR O M A EST R O

AL DR EN A JE

E M B OL O D E SA LI DA E NT RA D A

Fig. 3.2.47 Válvula de frenos - Frenos conectados

Válvula de frenos - Frenos conectados El aceite presurizado en la cámara de resorte del lado izquierdo de la válvula del freno se abre al orificio de salida de los frenos. A medida que el émbolo del cilindro maestro continúa moviéndose, el aceite presurizado conecta los frenos. Los frenos pueden conectarse cuando el motor está desconectado y no hay presión externa de aceite disponible para el pistón de refuerzo. El esfuerzo del pedal es la única fuerza aplicada al émbolo del cilindro maestro. Cuando el pedal del freno inicia su desconexión, el resorte del brazo del pedal del freno tira de la varilla de empuje hacia la derecha. La presión de refuerzo mueve el émbolo de entrada a la derecha. El aceite presurizado del orificio de entrada fluye a través del orificio del centro del pistón de refuerzo y llena el lado de presión baja del pistón de refuerzo. El aceite presurizado del orificio de entrada llena el depósito hasta que el pistón de refuerzo regresa a su posición original y bloquea el orificio de aceite de entrada.


1802 de 1842

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Unidad 3 Lección 2

3-2-35

Tren de Fuerza II

FR EN O S D ES C ON E C TA D O S

V AL VU LA D E AL IV IO

PIS TO N PR IN CIP AL

AL TA N QU E EXT ER NO R EM OT O

VAL VU LA DE DER IV AC ION

PIST O N DE P OT EN C IA

DE PO SIT O

PIS T ON

S ELL O D EL E XT RE M O

A L O S FRE NO S DE SER VI CIO

C AM AR A DE S EG UND A E TA PA EN TRA DA

R ET OR NO

C ON EC TO R RE FO RZ AD OR

CA M A RA PR INC IP AL

P IST ON D E SE GU NDA ET AP A

Fig. 3.2.48 Cilindro maestro de accionamiento hidráulico - Frenos desconectados

Cilindro maestro de accionamiento hidráulico - Frenos desconectados Se usa un cilindro maestro de accionamiento hidráulico para añadir más aceite y ayudar a que el cilindro maestro conecte los frenos. El pedal del freno se conecta al émbolo reforzador de los frenos mediante la palanca acodada de la dirección y un cable. Cuando los frenos están conectados, el pistón de émbolo reforzador del freno empuja el pistón de potencia. Cuando el pedal del freno no está presionado, el resorte mantiene el pistón de potencia y el conector reforzador desplazado contra el extremo izquierdo de la válvula de freno. El resorte dentro del conector reforzador retrae el pistón de émbolo. Un anillo de resorte del extremo del pistón de émbolo limita su desplazamiento. Cuando el pistón de émbolo se halla en esta posición, una muesca en el pistón de potencia permite que el aceite de entrada fluya a la cámara de resorte. La cámara de resorte se abre a la tubería de retorno. El fluido está abierto a la cámara principal del cilindro maestro a través de un orificio cerca del extremo izquierdo de la cámara principal. El aceite del depósito está abierto a la cámara principal, a la segunda cámara y a las tuberías del freno. La presión se compensa y se llenan las tuberías del freno. El cilindro maestro de dos etapas usa dos pistones para conectar los frenos. El depósito externo asegura que hay suficiente fluido disponible para operar el sistema durante la vida de desgaste de las zapatas de soporte del freno.


1803 de 1842

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Unidad 3 Lección 2

3-2-37

Tren de Fuerza II

FRENO S CO NECT ADO S A L T ANQ U E EX TE RNO R EM OT O V AL VU LA D E AL IV IO

V AL VU LA D E D ER IVA CI ON

P IST ON PR INC IPA L

T A NQU E

PIS TO N DE P OT EN CIA

S EL LO D EL E XT RE M O

P IST ON

A L OS F RE NO S D E SE RV ICIO

C AM AR A DE S EG UND A E TAP A

ENT RA DA

R ET OR NO

CO NE CT OR REF OR ZA D OR

C AM AR A P RI NCI PAL

P IST ON DE SE GU ND A ET AP A

Fig. 3.2.50 Cilindro maestro de accionamiento hidráulico - Frenos conectados

Cilindro maestro de accionamiento hidráulico - Frenos conectados El fluido enviado a los frenos de servicio también entra a una tubería externa en el cilindro maestro y llega a la válvula de derivación. Cuando la presión de la tubería de los frenos de servicio es muy alta, la válvula de derivación se abre y la conexión de los frenos entra en la segunda etapa. Durante la operación de la segunda etapa, la válvula de derivación mueve la válvula fuera de su asiento, y el fluido desde la cámara principal fluye al depósito interno haciendo que la presión disminuya en la cámara principal. Esto hace que el pistón de la segunda etapa se asiente en el extremo del sello. El fluido atrapado en la cámara de la segunda etapa no puede escapar después de pasar el sello abocinado del pistón. El área de presión efectiva es ahora el área seccional transversal de la cámara de la segunda fase. El área de la sección transversal de la cámara de la segunda fase es 30% del área de la sección transversal de la cámara principal. La presión que fluye a los frenos es mucho más alta que la presión que llega a los frenos durante la operación de la primera fase. Cuando se suelta el pedal del freno, el pistón del émbolo se retrae debido a la fuerza de resorte. El conducto a través del pistón de potencia se abre y permite que el aceite detrás del pistón de potencia drene y la fuerza de resorte retraiga el pistón de potencia y el conector reforzador. La fuerza del resorte y la presión del aceite de los frenos retraen los pistones del cilindro maestro. Los frenos pueden conectarse cuando el motor está desconectado y no hay presión de aceite externo disponible al pistón de potencia. El esfuerzo del pedal es la fuerza aplicada al pistón de émbolo. El pistón de émbolo va a la parte inferior del conector reforzador y mueve el conector reforzador a través del resto de la carrera. El pistón de émbolo hace que el conector reforzador se ponga en contacto con el pistón principal en el cilindro maestro. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-38

Tren de Fuerza II

G R U PO D E C ILIN D RO M AESTR O D E LO S FR EN O S DESCO NE CTADO

C IL IN D R O M A ES TR O

V AL VU LA D E AL IV IO E NT RA DA S DE L TA NQ UE EM BO LO

C IL IN D R O D E PO T EN C IA

P IS TO N DE RE TRO A LIM EN TA CIO N D E CA RG A

PIS TO N DE P OT EN CIA

A L OS F REN O S TR ASE RO S

A LO S FR EN OS DE LA NT ERO S

P IST ON S EC UND AR IO

P IST ON PRI M A RI O

S E RVO PI STO N

AL T AN QU E

E NT R ADA

Fig. 3.2.51 Grupo de cilindro maestro del freno - Desconectado

Grupo de cilindro maestro del freno - Desconectado Cuando el pedal del freno no está presionado, los resortes mantienen los componentes en posición neutral. El aceite de entrada llena la cámara entre el émbolo y el pistón de retroalimentación de recarga. El aceite de entrada remanente fluye alrededor del servopistón y retorna al depósito a través de la cámara de resorte del cilindro de potencia. Las dos cámaras de resorte del cilindro maestro están abiertas al depósito. El cilindro maestro tiene dos salidas: los frenos delanteros y los traseros. La presión se compensa y se llenan las tuberías de los frenos.


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12/28/06

Unidad 3 Lección 2

3-2-39

Tren de Fuerza II

GRUPO DEL CILINDRO MAESTRO DE LOS FRENOS FRENOS CONECTADOS CILINDRO MAESTRO

CILINDRO DE POTENCIA

VALVULA DE ALIVIO

ENTRADAS DEL TANQUE EMBOLO

PISTON DE RETROALIMENTACION DE CARGA PISTON DE POTENCIA

A LAS RUEDAS TRASERAS

A LAS RUEDAS DELANTERAS

PISTON SECUNDARIO

PISTON PRIMARIO

SERVOPISTON

AL TANQUE

ENTRADA

Fig. 3.2.52 Grupo del cilindro maestro del freno - Frenos conectados

Grupo del cilindro maestro del freno - Frenos conectados Cuando se presiona el pedal del freno, el servopistón se mueve a la izquierda y restringe el flujo del aceite de entrada al orificio de retorno al tanque. La presión aumenta detrás del pistón de potencia para ayudar al servopistón a empujar el émbolo. El émbolo actúa en el pistón primario del cilindro maestro. La presión detrás del pistón de potencia también está abierta al pistón de retroalimentación de carga para permitir la retroalimentación del operador. La válvula de alivio limita la cantidad de presión detrás del pistón de potencia. El pistón primario se conecta mecánicamente al pistón secundario. A medida que el émbolo empuja el pistón primario y el pistón secundario, éstos bloquean las entradas del depósito. La presión aumenta en las cámaras de resorte y en los frenos. La presión en la cámara de resorte para los frenos delanteros se siente en la parte delantera del pistón secundario. Esto hace que la presión a los frenos traseros aumente para compensarse con la presión de los frenos delanteros. Cuando se desconectan los frenos, el servopistón se desplaza hacia atrás a la posición original, el aceite de entrada fluye alrededor del servopistón al conducto de retorno del tanque y los resortes retornan los componentes a sus posiciones originales.


1806 de 1842

12/28/06

Unidad 3 Lección 2

3-2-40

Tren de Fuerza II

CIRCUITO DE LOS FRENOS DE SERVICIO FRENOS DESCONECTADOS INTERRUPTOR DE PRESION NEUTRALIZADOR DE LA TRANSMISION

TANQUE DEL FRENO

EMBOLO CILINDRO MAESTRO

FRENOS DELANTEROS

DEL MULTIPLE DE LA VALVULA SELECTORA FRENOS TRASEROS

SALIDA

ORIFICIO DE REFUERZO

EMBOLO

AL TANQUE

CILINDRO ESCLAVO

VARILLA DE EMPUJE

CILINDRO DE REFUERZO

ENTRADA

EMBOLO PRIMARIO PISTON DE POTENCIA

Fig. 3.2.53 Circuito del freno de servicio- Frenos desconectados

Circuito del freno de servicio- Frenos desconectados Cuando no está conectado el pedal del freno, los resortes mantienen el pistón en el cilindro maestro en posición neutral. La válvula del extremo del cilindro maestro no está en el asiento. El aceite del depósito está abierto a la cámara de resorte del cilindro maestro y a la tubería del émbolo primario. Cuando la tubería del émbolo primario se llena con aceite del depósito de los frenos, la tubería no está presurizada. Los resortes mantienen el pistón primario, el pistón de potencia y los émbolos del cilindro esclavo en posición neutral. La válvula al extremo del cilindro esclavo no está en su asiento. El aceite del depósito está abierto a la cámara de resorte del cilindro esclavo y a las tuberías de los frenos. La presión se compensa y las tuberías de los frenos están llenas. Cuando el pedal del freno no está presionado, el resorte mantiene el pistón de potencia contra el extremo izquierdo de la válvula de freno. El émbolo primario bloquea el aceite de entrada. El aceite de entrada no puede ir a la válvula de los frenos.


1807 de 1842

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Unidad 3 Lección 2

3-2-41

Tren de Fuerza II

CIRCUITO DE LOS FRENOS DE SERVICIO FRENOS CONECTADOS INTERRUPTOR DE PRESION DEL NEUTRALIZADOR DE LA TRANSMISION

TANQUE DEL FRENO

EMBOLO CILINDRO MAESTRO FRENOS DELANTEROS

DEL MULTIPLE DE LA VALVULA SELECTORA FRENOS TRASEROS

VARILLA DE EMPUJE

ORIFICIO DE REFUERZO

SALIDA EMBOLO

ENTRADA

AL TANQUE

CILINDRO ESCLAVO

CILINDRO DE REFUERZO

EMBOLO PRIMARIO PISTON DE POTENCIA

Fig. 3.2.54 Circuito de los frenos de servicio- Frenos conectados

Circuito de los frenos de servicio- Frenos conectados En el inicio de la conexión del freno, el émbolo de entrada mueve el pistón del cilindro maestro a la izquierda, y el aceite comprimido en el pistón del cilindro maestro cierra la válvula en el extremo del cilindro maestro. Esto sella el conducto entre el depósito y la cámara de resorte del extremo izquierdo del cilindro maestro. La presión se siente en la tubería detrás del émbolo primario. El aceite desplaza el émbolo primario, el pistón de potencia y el pistón del cilindro esclavo. El aceite comprimido en el émbolo del cilindro esclavo cierra la válvula al extremo del cilindro esclavo. Esto sella el conducto entre el depósito y la cámara de resorte del extremo izquierdo de la válvula de frenos. A medida que el émbolo del cilindro esclavo se mueve, la presión comienza a aumentar y conecta los frenos. A medida que el émbolo primario se mueve a la izquierda, se abre un conducto, para permitir que el aceite de entrada fluya al extremo derecho del pistón de potencia. El aceite presurizado llena la cámara detrás del pistón de potencia. La presión de aceite detrás del pistón de potencia ayuda al émbolo primario a empujar el pistón de potencia.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-42

Tren de Fuerza II

VALVULA DE CONTROL DEL FRENO PEDAL DEL FRENO PRESIONADO

PEDAL DEL FRENO SIN PRESIONAR

PISTON

RESORTES

CARRETE INFERIOR

ACEITE DE SUMINISTRO ACEITE DE SUMINISTRO

CARRETE SUPERIOR A LOS FRENOS TRASEROS

A LOS FRENOS DELANTEROS

RESORTE

Fig. 3.2.55 Válvula de control del freno

Válvula de control del freno La figura 3.2.55 muestra un diseño común de la válvula de control del freno hidráulico. El aceite de suministro está disponible en dos entradas. El pedal del freno de la cabina está conectado a la parte superior de la válvula. Hay tres resortes detrás del pedal del freno. También hay un resorte ubicado en la parte inferior de la válvula. En la válvula de la izquierda (de la figura), el pedal del freno no está presionado. El resorte inferior mantiene el carrete superior y el inferior en posición neutral. La posición de los carretes evita que el suministro de aceite fluya a los frenos. Cuando se presiona el pedal del freno, se ejerce fuerza en el resorte superior. La fuerza desplaza el carrete superior y el carrete inferior hacia abajo. En cada carrete se abre un conducto entre el orificio de entrada y las tuberías del freno. El conducto entre el orificio de entrada y las tuberías del freno está restringido por los carretes. La cantidad de restricción depende de la posición del pedal del freno. De este modo, la válvula de control del freno actúa como una válvula reductora de presión variable. El aceite de las tuberías del freno está también abierto a los conductos internos de los carretes. En cada carrete, el aceite de las tuberías del freno fluye a través de los conductos internos a la parte inferior del carrete. El aceite debajo de los carretes suministra resistencia proporcional a la presión de las tuberías del freno, y permite que el operador sienta la conexión del freno. Cuando la fuerza ejercida en los resortes superiores por el aceite debajo de los carretes es mayor que la del pedal del freno, la fuerza del aceite puede mover los carretes hacia arriba. En esta posición, los carretes limitan el flujo de aceite de las tuberías del freno. La válvula de control del freno dosifica el flujo de aceite para ajustarse a los requerimientos. Cuando se suelta el pedal del freno, el resorte inferior y el aceite debajo de los carretes empujan los carretes hacia arriba. Cuando los carretes se hallan en esta posición, las tuberías de los frenos y el aceite debajo de los carretes abren el conducto al tanque, y se bloquea el aceite de suministro. El resorte inferior retorna los carretes a las posiciones originales.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-43

Tren de Fuerza II

VALVULA DE CONTROL DE LOS FRENOS NO CONECTADOS SELECTOR DE L FRENO DERECHO

VALVULA MODULADORA

AL TANQUE

AL CIL INDRO DEL FRE NO DERECHO

ACEITE DE SUMINISTRO

SELECTOR DEL FRENO IZQUIERDO

AL TANQUE

AL CILINDRO DEL FRENO IZQUIERDO CARRETE MODUL ADOR

Fig. 3.2.56 Válvula de control del freno

Válvula de control del freno Las Retroexcavadoras Cargadoras tienen un pedal para el freno derecho y otro para el freno izquierdo. Cuando el operador presiona cualquiera de los dos pedales, el carrete selector del freno para ese pedal se desplaza hacia abajo. Un varillaje mecánico conecta ambos pedales de los frenos a la válvula moduladora. La válvula moduladora hace que el carrete modulador se desplace hacia abajo. El aceite de suministro está disponible en la parte inferior de la válvula moduladora. En la figura 3.2.56 ninguno de los pedales del freno está presionado. Los resortes sostienen el carrete modulador y ambos carretes selectores de los frenos en posición neutral. La posición del carrete modular envía el aceite del suministro al tanque. La posición de los carretes selectores de frenos abre los demás componentes del sistema accionador del freno al drenaje del tanque. Hay un orificio transversal en el carrete de la válvula moduladora que permite que el suministro de aceite retorne al tanque a través del conducto por encima del conducto de entrada. Para enviar el aceite de suministro a la cavidad de resorte inferior cuando se presiona el pedal del freno se usa el mismo orificio transversal. La válvula moduladora tiene dos resortes separados por un pistón en la cámara del resorte superior. El resorte de la cavidad inferior retorna el carrete modulador a la posición neutral cuando se desconectan los frenos.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-44

Tren de Fuerza II

VALVULA DE CONTROL DE LOS FRENOS FRENO IZQUIERDO EN CONEXION SELECTOR DEL FRENO DERECHO

VALVULA MODULADORA

AL TANQUE

AL CILINDRO DEL FRENO DERECHO ACEITE DE SUMINISTRO

SELECTOR DEL FRENO IZQUIERDO

AL TANQUE

AL CILINDRO DEL FRENO IZQUIERDO CARRETE MODULADOR

Fig. 3.2.57 Válvula de control de frenos- Frenos izquierdos conectados

Válvula de control de frenos- Frenos izquierdos conectados Cuando se presiona el pedal del freno izquierdo, el carrete selector del freno izquierdo se desplaza hacia abajo. El carrete selector bloquea el conducto de drenaje del tanque y abre un conducto entre el conducto de salida de la válvula moduladora y las tuberías de frenos. Cuando se presiona el pedal del freno, el carrete modulador se desplaza hacia abajo para permitir que parte del aceite de suministro pase a través del orificio transversal en el carrete modulador y fluya a la cavidad de resorte inferior y a los orificios de salida. El conducto de la cavidad del resorte inferior está restringido por la posición del carrete modulador. A medida que se comprimen los resortes de la válvula moduladora, el carrete modulador gradualmente se desplaza. La presión de aceite en los orificios de salida aumenta gradualmente. La restricción también depende de la posición del pedal del freno. Debido a estos factores, la válvula moduladora actúa como una válvula reductora de presión variable. El aceite en los orificios de salida de la válvula moduladora fluye a ambos carretes selectores. En la figura 3.2.57, el carrete selector del freno derecho está en posición neutral, y no hay flujo de aceite al freno derecho. El carrete selector del freno izquierdo se desplaza, y el aceite fluye al freno izquierdo. Cuando se conectan ambos frenos, el suministro a ambas tuberías de los frenos es igual, debido a la acción de la válvula moduladora.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-45

Tren de Fuerza II

VALVULA DE CONTROL DE LOS FRENOS FRENO IZQUIERDO CONECTADO

SELECTRO DEL FRENO DERECHO

VALVULA MODULADORA SELECTOR DEL FRENO IZQUIERDO

AL TANQUE

AL TANQUE

AL CILINDRO DEL FRENO DERECHO

AL CILINDRO DEL FRENO IZQUIERDO CARRETE MODULADOR

ACEITE DE SUMINISTRO

Fig. 3.2.58 Válvula de control de frenos- Frenos izquierdos conectados

Válvula de control de frenos- Frenos izquierdos conectados Cuando aumenta la presión de la tubería de los frenos, la fuerza del carrete modulador, debido a la presión de aceite, es mayor que la fuerza aplicada al pedal. El aceite desplaza el carrete modulador hacia arriba contra los resortes en la cámara superior. A medida que el carrete modulador se mueve hacia arriba, la posición del carrete modulador restringe más el flujo de aceite a través del orificio transversal. Cuando se compensan las fuerzas que se oponen, el aceite de suministro se dosifica a las tuberías de los frenos para mantener la presión requerida. De este modo la válvula moduladora puede dosificar el flujo de aceite para ajustarse a los requerimientos.

AJUSTA DO R DEL TEN SO R DEL FREN O

F LU JO D E A C EIT E AJUSTADOR AL C IL IND R O M AE STR O FLUJO DE ACEITE A L CILINDRO

FL U JO DE A CE IT E D E L C IL IND RO M A EST RO

FLUN JOGR DE AN ACEITE P ISTO DE PISTON PEQUEÑO

MAESTRO

DE L OS F RE N OS DE L AS R UE D AS

P ISTO N

DEL PTENSOR EQ UE Ñ O DEL FRENO DEL CILINDRO MAESTRO P ISTON GRANDE D E L O S FRE NO S D E LA S R U E D A S

D E LOS FR ENOS D E LAS R UED AS

DE LOS FR ENOS DE LAS RUEDAS

A LOS F REN OS

A L O S FR E NO S D E L A S RU E DA S

A LOS FRENOS DE LAS RUEDAS

A L OS F R EN OS D E L AS RU E DA S

DE LAS RUE DAS

FRENOS DESCONECTADOS FR EN OS D ESC ON EC TA DO S

FRENOS CONECTADOS F RE NO S CO NE CT AD OS

Fig. 3.2.59 Ajustador de tensión del freno

Ajustador de tensión del freno El ajustador de tensión del freno se usa para regular el desgaste de los frenos, y se encuentra entre el cilindro maestro y las cámaras de los frenos. El ajustador de tensión está lleno de aceite. Cuando se usan los frenos de servicio, el aceite fluye a la entrada en la parte superior del ajustador de tensión. La presión del aceite en el ajustador de tensión empuja los pistones grandes y los aleja del centro del ajustador de tensión. Los pistones empujan el aceite en las cámaras a través de las salidas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-46

Tren de Fuerza II

AJUS TADO R DE TENSION FR EN O S C O N EC TA D O S

P IST ON PE Q UE ÑO

P IST ON

A N CL AJE D EL F RE N O

E N TR AD A D E L CIL IN DR O M AE ST RO AL F RE N O D E L A RU E DA

R E SOR TE C ON DU C TO D E A C EIT E

Fig. 3.2.60 Ajustador de tensión - Frenos conectados

A medida que se desgastan los frenos, el aceite de las cámaras puede no ser suficiente para conectar los frenos. Cuando los pistones grandes están en el extremo del ajustador de tensión, el aceite llena los conductos que van al pistón pequeño. Si la presión en esos conductos es mayor que la ejercida en las salidas de los frenos, los pistones pequeños se apartan de los asientos del pistón. El aceite adicional puede fluir a los frenos a través de las aberturas.

AJUSTAD OR D E TENS IO N F RE NOS D ES CO N EC TAD OS

P ISTO N

P IST ON P E QU EÑ O

A NC L AJE D EL F RE NO

E N TR AD A D E L C IL IN DR O M A EST RO

A L OS F RE N OS D E LA S RU ED A S R ESO RT E CO ND U CT O DE A CE IT E

CA M A RA DE AC E ITE

Fig. 3.2.61 Ajustador de tensión - Frenos desconectados

Cuando el operador suelta el pedal del freno, no hay aceite en el orificio superior del ajustador de tensión. La presión inferior en los conductos de los frenos devuelve los pistones pequeños a sus asientos. Los pistones internos de los frenos de servicio envían el aceite de escape a través del ajustador de tensión. El aceite empuja los pistones grandes de regreso a su posición.


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Unidad 3 Lección 2

3-2-47

Tren de Fuerza II

A L OS F REN OS D E ES TA CIO NA M I EN TO

A L OS F RE NO S DE S ER VIC IO

T AP ON

VA LV ULA D E RE P ART O D 40D

E NT RA DA D EL A CC IO NAD O R AI RE /AC EIT E H IDR AU LIC O

Fig. 3.2.62 Válvula de reparto A L O S FR EN OS DE E ST ACI ON AM IE NTO

AL T AN Q UE

TA PO N

O TRA VALVU LA DE REP ARTO

E NT RA DA D E BO M B A S UP LE M E NT ARI A

Fig. 3.2.63 Válvula de reparto

Válvula de reparto La válvula de reparto cumple diferentes funciones durante la operación normal. Las figuras 3.2.62 y 3.2.63 muestran la operación normal de la válvula de reparto. En el camión articulado, el aceite de los frenos de servicio fluye a través de la válvula de reparto antes de ir a los frenos de servicio. En los camiones de obras pequeños, durante la operación normal no entra aceite a la válvula de reparto. Cuando se necesita remolcar la máquina, el carrete de la válvula de reparto se desplaza manualmente. Cuando el carrete se desplaza, se abre el conducto de entrada al circuito de frenos de estacionamiento. En el camión articulado, el aceite de los frenos de servicio se envía al circuito de frenos de estacionamiento. En el camión de obras pequeño, el operador puede activar una bomba de mando eléctrica suplementaria para suministrar el aceite de entrada.


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Fig. 3.3.1 Sistemas de conexión de los frenos

Introducción: Esta lección presentará los diferentes métodos de conexión de los frenos. Objetivo: Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de realizar el análisis de localización y solución de problemas de los frenos usando el diagrama del sistema de frenos.


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Lección 3: Sistemas de conexión de los frenos

Lección 3: Sistemas de conexión de los frenos

Unidad 3 Lección 3

3-3-2

Tren de Fuerza II


Frenos de zapata Los frenos de zapata hacen que la máquina se detenga cuando los revestimientos del freno se empujan mecánicamente contra el tambor del freno. El sistema de conexión de los frenos de zapata puede ser de aire, una combinación de aire y aceite hidráulico o de componentes hidráulicos. En la figura 3.3.2, cuando se empuja la varilla hacia afuera de la cámara de aire, la leva gira y los lóbulos de la leva empujan las zapatas hacia afuera.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-3

Tren de Fuerza II

Fig. 3.3.3 Frenos de servicio de zapata- Sistema de aire

Frenos de servicio de zapata- Sistema de aire En la figura 3.3.3 los frenos de zapata se conectan con aire. El compresor de aire y el regulador envían y regulan el aire del sistema. El aire de suministro se mantiene en el tanque de aire. La válvula del pedal del freno transmite la entrada del pedal. Dos entradas de la válvula de retención doble comparten una tubería de salida. Con el uso de la válvula de alivio rápido, se reduce el tiempo requerido para desconectar los frenos de servicio. La cámara de aire cambia la señal de aire en energía mecánica. Cuando se presiona el pedal del freno, la válvula del pedal del freno envía el aire a la parte superior de la cámara de aire. La cámara de aire empuja la varilla hacia abajo para activar el varillaje mecánico. La válvula de retención doble permite que dos tipos de entrada accionen la misma salida. El sistema puede usar un pedal o una palanca manual para controlar la misma cámara de aire.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-4

Tren de Fuerza II

CIR CU IT O D E AIR E DE L OS F RE NO S DE E ST A CIO NA M IE N TO V A L VU L A N E UT R A L IZ A DO RA D E L A TR A NS M I SI O N

B L O Q UE D E E M PA L M E VA L VU L A D E L O S F RE N O S DE E ST A C IO NA M I E NT O C A M AR A D E A I R E

F RE N O S S E C UN DA R I O S / E S T AC I O N AM I E N T O

I NT E R R UP T O R DE P RE S I O N DE A IR E

Fig. 3.3.4 Circuitos de aire de los frenos de estacionamiento

Circuitos de aire de los frenos de estacionamiento En la figura 3.3.4, se usa la válvula de los frenos de estacionamiento para conectar los frenos de estacionamiento mediante el bloqueo del flujo de aire a la cámara de aire. El resorte de la cámara de aire empuja la varilla hacia abajo para activar el varillaje mecánico. El aire se usa para desconectar los frenos de estacionamiento. La válvula de frenos de estacionamiento bloquea el suministro de aire a la cámara de aire cuando el operador tiene conectado el freno de estacionamiento. El bloque de empalme permite una entrada para controlar ambas salidas. El interruptor de la presión de aire alerta al operador cuando la presión de aire del circuito de frenos de estacionamiento disminuye por debajo del valor específico.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-5

Fig. 3.3.5 Ajustador de tensión

Ajustador de tensión El sistema de aire envía una señal a la cámara y la varilla se mueve una distancia proporcional, o se drena la cámara de frenos de estacionamiento y el resorte empuja la varilla hacia abajo un valor específico. A medida que se desgastan los revestimientos del freno, el movimiento de la varilla no es suficiente para conectar los frenos. Un ajustador de tensión ajusta el desgaste de los frenos. El ajustador de tensión consiste en un engranaje sinfín conectado a un engranaje estriado al extremo del eje de la leva. Para ajustar el desgaste del freno, gire el engranaje sinfín manualmente. La leva girará hasta que el espacio libre adecuado pueda mantenerse entre el revestimiento del freno y el tambor.


Frenos de zapata En la figura 3.3.6, un cilindro de la rueda de accionamiento hidráulico empuja los revestimientos del freno hacia afuera contra el tambor del freno. Cuando los frenos se conectan con un cilindro de rueda, el sistema de conexión de los frenos puede tener componentes hidráulicos o una combinación de aire y componentes hidráulicos. Los frenos de zapata conectados con cilindros de las ruedas sólo se usan en los frenos de servicio. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 3

3-3-6

Tren de Fuerza II

Fig. 3.3.7 Frenos de servicio de zapata- Sistema de aire/aceite hidráulico

Frenos de servicio de zapata- Sistema de aire/aceite hidráulico En la figura 3.3.7, los frenos se conectan con aire y componentes hidráulicos. El sistema de aire se muestra en azul; las tuberías hidráulicas, en rojo y los componentes mecánicos, en amarillo. El tanque de aire de dos secciones envía el aire a través de dos tuberías a la válvula del pedal del freno. Cuando se presiona el pedal del freno, el aire de presión de ambos lados del tanque de aire de dos secciones se envía a las dos unidades de cámara de aire y cilindro maestro combinadas. La cámara de aire y el cilindro maestro combinados convierten la señal de aire en una señal hidráulica, y los cilindros de las ruedas convierten la señal hidráulica en una conexión de frenos mecánica. El cilindro maestro usa aceite del tanque para conectar los frenos. No se requiere una fuente hidráulica externa.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-7

Tren de Fuerza II

Fig. 3.3.8 Frenos de servicio de zapata- Sistema hidráulico

Frenos de servicio de zapata- Sistema hidráulico En la figura 3.3.8, los frenos están aplicados hidráulicamente. El pedal del freno se conecta mecánicamente al cilindro maestro. El cilindro maestro envía aceite directamente al cilindro de la rueda. Cuando se presiona el pedal del freno, el cilindro maestro envía aceite a los cilindros de la rueda. Los cilindros de la rueda conectan mecánicamente los frenos de servicio. El cilindro maestro usa aceite del tanque para conectar los frenos. No se requiere fuente hidráulica externa. En algunas máquinas se usan cilindros maestros de accionamiento hidráulico para reducir el esfuerzo del pedal. El aceite hidráulico externo se usa para ayudar al operador. Si se pierde esta fuente de aceite, es aún posible conectar los frenos.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-8

Tren de Fuerza II

EN TR AD A D E AC EI TE O RIF ICI O D E PU RG A

A C C IO N A D OR H ID R A U L IC O D E L OS FR E N O S D E R U ED A

PIST O N

AC CIO N ADO R

E M B OL O

TOR NI LL O DE A JU STE

TR INQ U ET E

Fig. 3.3.9 Accionador hidráulico de los frenos de rueda

Accionador hidráulico de los frenos de rueda Una cantidad específica de aceite hidráulico se envía al cilindro de la rueda. A medida que se desgasta el revestimiento del freno, el recorrido del cilindro de la rueda puede no ser suficiente para aplicar los frenos.

Fig. 3.3.10 Mecanismo externo de autoajuste

Mecanismo externo de autoajuste El mecanismo externo de autoajuste opera cada vez que los frenos se conectan mientras la máquina se desplaza en retroceso. El mecanismo no ajusta los frenos mientras la máquina se desplaza en avance.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-9

Tren de Fuerza II

Fig. 3.3.11 Mecanismo externo de autoajuste - Máquina en retroceso

Mecanismo externo de autoajuste La palanca acodada, el resorte y el cable son los componentes principales. Cuando los frenos se conectan y la máquina se desplaza en retroceso con las zapatas de los frenos ajustadas en forma correcta, las fuerzas de la tensión del cable y del resorte son iguales y sostienen la palanca acodada en una posición fija. A medida que se desgasta el revestimiento del freno, el recorrido del cable superior aumenta y la tensión disminuye. Cuando los revestimientos de los frenos se han desgastado, la tensión del cable será inferior a la fuerza del resorte. La fuerza del resorte tira hacia atrás la palanca acodada (a la izquierda) y hacia abajo, y gira la rueda de estrella en el extremo del tornillo de ajuste. A medida que el tornillo gira, las zapatas de los frenos se mueven hacia afuera. Esta condición continúa hasta que la fuerza del resorte y la tensión del cable se igualen. El cable evita que el resorte mueva la palanca acodada. La palanca acodada no puede mover la rueda de estrella, y los frenos no podrán sobreajustarse.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-10

Tren de Fuerza II

F RENO DE DISCO Y H OR QUILLA C ONE CTADO

PIST ON VALVU LA D E PU RG A

H OR QU ILL A

R EVE ST IM IEN TO PO RTA DO R

D EL C ILI ND RO D E FR ENO S

DIS CO

Fig. 3.3.12 Freno de disco y horquilla

Fig. 3.3.13 Freno de servicio de discos múltiples

Frenos conectados hidráulicamente Los frenos de discos múltiples y de horquilla se conectan hidráulicamente. En una aplicación de frenos de servicio, los embragues estarán conectados hidráulicamente. Cuando se envía aceite a la cámara de freno, el aceite hará que el pistón de los frenos conecte el embrague. En una aplicación de frenos de estacionamiento, los embragues se conectan mecánicamente mediante los resortes de los frenos de estacionamiento. El aceite es enviado a la cámara de los frenos, y empuja el pistón del freno hacia atrás para desconectar el embrague.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-11

Tren de Fuerza II

DE L T A N Q UE D E A IR E V AL V U LA D E CO NT R O L DE L FR E NO DE E ST A CI O N A M IE N T O

VA L V UL A D E CO N T R O L D E L FR E NO I Z Q U IE R D O A L A VA L V UL A N E U T RA L I Z AD O R A DE L A T RA N SM IS I O N

V A L V UL A DE L A B O C I N A DE A I RE

P E DA L D E L FR E NO IZ Q U IE R D O

B O CI N A

I NT E R R UP T O R DE P RE S I O N DE AI RE DE L A L U Z D E P AR A DA

VA L V UL A DE A L IV I O R API D O

V AL V U L A D E R E T E N CI O N D O BLE PE D A L DE L F RE N O D E R E CH O

V A L VU L A D E C O N T RO L DE L F RE N O D E R E CH O CI L I ND R O A I RE /A C E IT E H I D RA UL I C O DE L O S FR E N O S T R A SE R O S

C IL I N DR O A IR E /A C EI T E H I D RA UL I C O DE L O S FR E NO S DE L A N T E RO S

Fig. 3.3.14 Componentes de aire de los frenos de servicio- Sistema aire/aceite hidráulico

Componentes de aire de los frenos de servicio- Sistema aire/aceite hidráulico En la figura 3.3.14, se muestran los componentes de aire de un sistema aire/aceite hidráulico de frenos de servicio. El pedal del freno derecho está presionado, y el color púrpura indica la presión de aire. Ambos pedales del freno tienen suministro de aire. Cuando se presiona un pedal del freno, el aire de presión al tanque de aire se envía a través de la válvula de retención doble y de la válvula de alivio rápido a las dos unidades combinadas de cámara de aire y cilindro maestro. La señal de aire se convierte en señal hidráulica. El aceite hidráulico se envía a las cámaras de los frenos. Los embragues conectan mecánicamente los frenos de servicio. La válvula de retención doble permite que el pedal izquierdo y el pedal derecho accionen la misma salida. Se usa el interruptor de presión de aire de luz de parada para encender las luces de parada en la parte trasera de la máquina.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-12

Tren de Fuerza II

SIST EM A HID RA UL ICO DE LOS F REN OS D E LA S R UE DA S FR E N O D E L A RU E D A

FR E N O D E L A R U E DA

A JUS T AD O R D E T E N S IO N

B L O Q U E D E E M PA L M E

T AN Q U E DE L A NT E RO

A J UST A DOR D E T EN SION

FR E NO D E L A RU E D A

A JU ST A D O R D E T E N SI O N

C I L IN D RO D E AI R E T RA S E RO

C I L IN DR O D E AI R E DE L A N T E RO

C IL I N DR O PR I NC I PA L T R AS E R O TA N QU E T RA S E RO

I NT E R R UP T O R E S D E PR E SI O N DE A C E IT E

BLO QU E D E E M PA L M E

C IL I N D RO M A E ST R O D E L AN T E R O

AJU ST A D O R DE T E N SI O N

FR E NO DE L A R UE D A

Fig. 3.3.15 Componentes hidráulicos del freno de servicio Sistema aire/aceite hidráulico

Componentes hidráulicos del freno de servicio- Sistema aire/aceite hidráulico En la figura 3.3.15, se muestran los componentes hidráulicos de un sistema aire/aceite hidráulico de frenos de servicio. Cuando se presiona el pedal del freno, el aire de presión se envía a las dos unidades de cámara de aire y cilindro maestro combinados. La señal de aire se convierte en señal hidráulica. El aceite hidráulico se envía a las cámaras de los frenos. Los embragues conectan mecánicamente los frenos de servicio. El cilindro maestro usa aceite de un tanque para conectar los frenos. No se requiere una fuente hidráulica externa.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-13

Tren de Fuerza II

RETARDADOR Y SISTEMA DE FRENOS DE SERVICIO

VALVU LA DE R ET EN CIO N

TA N Q U E DE AI RE

VALV U LA

( SE RV ICI O )

DE AL IV IO

DE U NA V IA TAN Q U E DE AI RE ( SE RV ICI O )

CA BI NA VA LV UL A D E DR ENA JE VA LV UL A C ON EC TA R/ DE SC ON EC TA R F R EN OS DE L AN T ER OS

VALV UL A DE L RE TA RDA D OR

VA LV U LA DE R ET E NC IO N DO BL E

VALVULADE RELACION DE FRENOS DELANTEROS VA LV UL A D E CO NT ROL D E F R EN OS D E SERV ICI O

VA LV UL A D E RE T EN C ION D OB L E

VA LVU L A DE R ELE (T RA S E RA )

VALVULA DE RELE (DELANTERA)

LO S FR E NO S

C IL IN DRO DE L OS F RE NO S

(DE L AN TE RO)

(TR ASE RO)

C IL IN DRO DE

Fig. 3.3.16 Componentes de aire de los frenos de servicio Sistema de aire/aceite hidráulico

Componentes de aire de los frenos de servicio - Sistema de aire/aceite hidráulico Hay dos entradas de los frenos de servicio. Ambas entradas de los frenos tienen suministro de aire. Cuando se necesitan los frenos, el aire se envía a través de la válvula de retención doble a la válvula de relé. La válvula de relé permite que el aire desde el tanque de aire fluya a la unidad de cámara de aire y cilindro maestro combinados. La señal de aire se convierte en señal hidráulica. El aceite hidráulico se envía a las cámaras de los frenos. Los embragues conectan mecánicamente los frenos de servicio. La palanca manual del retardador y el pedal de los frenos de servicio envían aceite a la misma cámara de frenos, aunque la función y la presión son diferentes. Los frenos delanteros pueden conectarse o desconectarse. Si los frenos delanteros están conectados, la válvula de relación de frenos delanteros reduce la presión de conexión de los frenos delanteros. La presión del aire de señal desde la entrada del freno no se envía directamente a la cámara de aire. El aire de señal se envía al conducto de control de la válvula relé. La válvula relé se abre para permitir que el aire presurizado de los tanques de aire fluya a la cámara de aire.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-14

Tren de Fuerza II

FR EN O S D E ES TAC IO N A MIEN TO /S EC U N DA R IO S Y AC C ES O R IO S

CA B INA VA LVU LA DE P ROTE CC IO N D E P R ES IO N VALAVULA DE R E LE (D E LA NTE RO S )

VALVULA D E C ON TRO L D E LOS F R EN OS S EC UN DA RIOS

VA LVULA DE C ON TR OL D E LO S F RE N OS DE E S TAC IO NA MIEN TO

MOTO R D EL LIMP IA PA RA B R IS A S VALVU LA D E L LIMP IAPAR AB R IS AS VA LVUL A DE LA B O CINA

B O CINA D E AIRE

VA LVULA D E R ETE N CION DO B LE

VALVU LA D E IN VER S ION

C ILIN DRO D E LOS F RE N OS (D E LA NTE RO S )

TA NQ UE D E AIRE (S E CU NDAR IO )

VALVULA DE D ES C ON EXIO N DE LOS F RE N OS DE ES TAC ION AMIEN TO/S E C UN DA R IOS

Fig. 3.3.17 Componentes de aire de los frenos de estacionamientoSistema de aire/aceite hidráulico

Componentes de aire de los frenos de estacionamiento- Sistema de aire/aceite hidráulico En la figura 3.3.17, el interruptor de frenos de estacionamiento conecta los frenos de estacionamiento y bloquean el flujo de aire a la válvula de desconexión de los frenos de estacionamiento. El sistema aire/aceite hidráulico se usa para desconectar los frenos de estacionamiento. Cuando se conectan los frenos de estacionamiento o los frenos secundarios, el aire no fluye a la válvula de desconexión de los frenos de estacionamiento. La válvula de desconexión de los frenos de estacionamiento bloquea el flujo de aceite a la cámara de los frenos. Los resortes de los frenos de estacionamiento conectan los frenos de estacionamiento. La válvula de inversión permite que el aire de los tanques de aire fluya a la cámara de aire cuando se conectan los frenos secundarios. La válvula de inversión es similar a la válvula relé, excepto que la válvula de inversión permite que el aire fluya a través cuando la presión no está presente en el conducto de control.

Fig. 3.3.18 Sistemas de frenos y de aire

Sistemas de frenos y de aire En un sistema de accionamiento de frenos, se comparte el sistema de carga de aire, y el sistema eléctrico vigila la mayoría de las entradas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 3

3-3-15

Tren de Fuerza II

S IST E M A D E FR E N O S M UL T IP LE D E VA LV UL A S SEL E CT OR AS

C IL IND RO DE R E FU E RZ O

I NT E RR UP T OR DE P RE SIO N NE U TR AL IZ A DO R D E L A T RA NSM ISI ON TA N QU E

E JE DE LA N TE RO UN IDA D D E F RE NO

C IL IND RO M A EST RO

EJE T RA SE RO F R EN OS D E E STA CI ON AM I EN TO CI LIN D RO E SC L AV O

CA B LE DE L OS F RE NO S DE EST AC IO NA M IE NT O

PA L AN CA D E L OS FR E NO S´DE E STA CI ON AM IE N TO

IN TE RR U PT OR NE U TR AL IZ A DO R D E LA TR A NSM ISIO N

Fig. 3.3.19 Frenos de servicio- Sistema hidráulico

Frenos de servicio- Sistema hidráulico En la figura 3.3.19, el cilindro maestro envía aceite directamente a las cámaras del freno. El pedal del freno se conecta mecánicamente al cilindro maestro. Cuando se presiona el pedal del freno, el cilindro maestro envía aceite a las cámaras de frenos, y los embragues aplican los frenos de servicio. Se usan un cilindro maestro y un cilindro esclavo accionados hidráulicamente para reducir el esfuerzo del pedal requerido por el operador. Cuando el aceite hidráulico externo se usa para reducir el esfuerzo del pedal requerido por el operador, todavía es posible aplicar los frenos si se pierde esta fuente de aceite.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-16

Tren de Fuerza II

SISTEM A H IDR AULIC O D EL FR ENO F RE NO S DE SE RV IC IO DE L AN T EROS

F RE N OS DE SE RVIC IO T RA SERO S

VA LV UL A DE LO S FR E NO S TA ND E M

O R IF IC IO N DE P RE S IO N

SI ST E M A P IL OTO D E L IM P L E M EN TO

BO M BA DE L P IL OTO Y F RE NO S

IN TE RR UP TOR D E LO S F R ENO S

VA LV U L A D E C A R G A D E L AC UM U L AD OR

ACU M U LA DO RE S D E LO S F RE NO S A L OS F RE N OS DE E STACIO NA M IE N TO

VA LV U LA D E FRE N OS D E ES TA C IO N A M I EN T O

I NT ER RU PT OR DE F RE N OS D E E STACI ONA M IE NT O

TA NQ UE

Fig. 3.3.20 Frenos de servicio- Sistema hidráulico

Frenos de servicio- Sistema hidráulico Cuando se presiona el pedal del freno, los conductos se abren hacia arriba a través de la válvula del pedal del freno a las cámaras del freno. Los embragues conectan mecánicamente el freno de servicio. Los acumuladores almacenan aceite para permitir conectar los frenos en el caso de una avería del motor. La válvula de carga del acumulador verifica la presión de los acumuladores. Cuando la presión de los acumuladores es baja, la válvula de carga permite que el aceite fluya a los acumuladores. Cuando los acumuladores están llenos, la válvula de carga del acumulador envía el flujo de aceite al tanque. C IR C U IT O D E L OS FR E N OS D E E STAC IO NA M IE N TO F R E N O S C O N E C TA D O S

F RE N O D E E STAC IO NAM I EN TO

SU M IN OST RO D E LA B OM BA DE L A TR A NSM ISIO N

I NT E RRU P TOR D E PR E SION

VA LV UL A SOL E NO IDE ACU M UL A DO R

Fig. 3.3.21 Frenos de estacionamiento- Sistema hidráulico

Frenos de estacionamiento- Sistema hidráulico En la figura 3.3.21, se conectaron los frenos de estacionamiento usando el interruptor de freno de estacionamiento que activa la válvula solenoide de los frenos de estacionamiento. La válvula solenoide de los frenos de estacionamiento bloquea el flujo de aceite a la cámara de los frenos. Para desconectar los frenos de estacionamiento, se usa el sistema hidráulico. Cuando se conecta el freno de estacionamiento, no se activa el solenoide del freno de estacionamiento. El flujo de aceite en la cámara de los frenos se bloquea. Los resortes de los frenos de estacionamiento conectan los frenos de estacionamiento. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 3

3-3-17

Tren de Fuerza II

DESCONEXION DE LOS FRENOS DURANTE REMOLQUE

SUMINISTRO DE AIRE EXTERNO VALVULA DE DESCONEXION DE LOS FRENOS DE ESTACIONAMIENTO

VALVULA DE ALIVIO BOMBA DE DESCONEXION DE LOS FRENOS DE ESTACIONAMIENTO Y FILTRO

SUMINISTRO PILOTO DE LA VALVULA DE LEVANTAMIENTO

VALVULA DE RETENCION

VALVULA DE REPARTO

PERNOS DE SUJECION DE LA VALVULA DE REPARTO

BOMBA DE REMOLQUE

BOMBA DE LA DIRECCION SECUNDARIA

Fig. 3.3.22 Frenos desconectados durante la operación de remolque

Frenos desconectados durante la operación de remolque En la figura 3.3.22, los frenos de estacionamiento están conectados automáticamente por resortes cuando el motor no está funcionando. Para llevar a cabo la operación de remolque de la máquina, los frenos de estacionamiento deben desconectarse. Una bomba de mando eléctrica suministra el aceite necesario para desconectar los frenos de estacionamiento. Un interruptor en la cabina activa esta bomba. La posición del carrete en la válvula de reparto debe desplazarse manualmente para desconectar los frenos de estacionamiento. Esto evita que los frenos de estacionamiento se desconecten por accidente. Algunas máquinas no tienen un componente para suministrar el aceite para la operación de remolque y se necesita una herramienta de servicio externa para bombear aceite a la cámara de los frenos de estacionamiento.


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Unidad 3 Lección 3

3-3-18

Tren de Fuerza II

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE LOS FRENOS TANQUE DE COMPENSACION

CILINDROS AIRE/ ACEITE HIDRAULICO CAJA DEL CONVERTIDOR DE PAR

MANDO DE LA BOMBA

ENFRIADOR DE ACEITE

FRENO TRASERO DERECHO

VALVULA DE LOS FRENOS DE ESTACIONAMIENTO

FRENO TRASERO IZQUIERDO

VALVULA DE LEVANTAMIENTO VALVULA AETA FRENO DELANTERO DERECHO

M

BOMBA DE REMOLQUE DE LOS FRENOS FRENO DELANTERO IZQUIERDO

BOMBA DE ENFRIAMIENTO DE LOS FRENOS

BOMBA DE LEVANTAMIENTO

VALVULA DE REPARTO

Fig. 3.3.23 Sistema de enfriamiento de los frenos

Sistema de enfriamiento de los frenos Cuando se usan frenos de discos múltiples, el aceite de enfriamiento pasa continuamente a través del conjunto de embragues. Este aceite sacará los escombros y enfriará los discos y las planchas. Además, en bombas dedicadas que suministran el flujo de aceite de enfriamiento, algunas válvulas de alivio y de otro tipo descargan exceso de aceite al flujo de enfriamiento de aceite de los frenos, en lugar de enviar el aceite sobrante al tanque.


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Lección 4: Control de retardo y tracción

Lección 4: Control de retardo y tracción

Fig. 3.4.1

Introducción: Esta lección describe aplicaciones especiales de frenado. Objetivos: Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de describir los componentes y la operación de estos sistemas.


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Unidad 3 Lección 4

3-4-2

RETAR DA DO R HIDRAU LIC O

Tren de Fuerza II

CAJA

ROTOR ENG RANAJ E DE CRUC ETA

ESTATOR

VOLA NTE CO NV ERTID OR D E PAR

C O N V ERTID O R D E PA R M ON TA D O EN EL R ETA R DA D O R H ID R AU LIC O

Fig. 3.4.2 Retardador hidráulico

Retardador hidráulico Los camiones articulados y las mototraíllas de ruedas usan retardadores hidráulicos montados en el convertidor de par para mantener una velocidad constante en pendientes cuesta abajo. El retardador está entre la caja del volante y la caja del convertidor de par. La caja del volante impulsa el engranaje de cruceta, el cual impulsa el eje de entrada del convertidor de par. El rotor está estriado al eje de entrada del convertidor de par, y gira a la velocidad del motor. El rotor y el estator tienen paletas al igual que los componentes del convertidor de par. Cuando se conecta el retardador, el aceite entra a la caja del retardador y fluye a las paletas del rotor. El aceite es lanzado hacia afuera a lo largo de las paletas del rotor, y golpea el estator. El estator está unido a la caja y no gira. La resistencia del estator al aceite en movimiento crea una presión que resiste la rotación del rotor. A mayor presión en la caja del retardador, mayor resistencia al giro del rotor. Un aumento de la presión en la caja de retardador puede deberse al aumento de la velocidad del rotor a medida que la máquina aumenta el moméntum o debido a un aumento del volumen de aceite en la caja a medida que aumenta la conexión del retardador. Cuando el rotor reduce la velocidad, disminuye la velocidad de la caja del convertidor de par y disminuye la velocidad del volante.


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Unidad 3 Lección 4

3-4-3

Tren de Fuerza II

SIS TE M A D E C O N TR OL D EL R E TA R DA D OR VA LV ULA SO LEN OI DE P RO PO RC ION AL CO NT ROL M A NU AL D EL R ET AR DA DO R

TU BER IA D E PR ES ION DE L A BO M BA

R ETO RN O A L A TU BE RIA DE L A T RAN SM IS ION

VA LV UL A S ELE CT OR A DE L EM BR AG UR E DE T RA BA CO NV ER TID OR DE PA R

TU BER IA D E PR ES ION R ED UC IDA

V AL VUL A D E CO NT RO L DE L RE TA RD AD OR

M AN DO D E TR AN SF ERE NC IA D E SA LID A Y T RA NS M IS IO N

Fig. 3.4.3 Operación de la válvula del retardador hidráulico

Operación de la válvula del retardador hidráulico Cuando se usa el interruptor de control manual, un solenoide proporcional permite que el aceite fluya a la válvula de control del retardador. La cantidad de aceite que fluye a la válvula de control del retardador es proporcional a la cantidad de movimiento de la palanca. El aceite en la válvula de control del retardador envía una cantidad proporcional de aceite a la caja del retardador. El aceite de la válvula de control del retardador también fluye a la válvula selectora del embrague de traba. Debido a esta señal de aceite, el convertidor de par permanece en mando directo cuando disminuye la velocidad de entrada de la transmisión. Cuando disminuye la velocidad de entrada a la transmisión, el sistema va a tierra en el circuito del solenoide proporcional. La función retardante hidráulica se desactiva hasta que disminuya la velocidad de entrada de la transmisión. V AL VUL A D E CON TR OL DE L R ET ARD ADO R A CTIVAD O DE LA V AL VU L A SOL EN OI DE PR OP O RC ION AL

AL E NF R IAD OR D E A CE IT E DE L A T RA NSM I SI ON

D E L E N FR IA DO R D E L RE TA R DA DO R

D E L A VA L VU LA DE A L IVI O D E SA LI DA D EL C ON VE RT ID OR D E P AR

A L E N FR IA DO R D EL RE T AR DA D OR

A L RE TA R DA DO R

D EL RE T AR DA D OR

Fig. 3.4.4 Válvula de control del retardador

Válvula de control del retardador El aceite de señal a la válvula de control del retardador mueve el carrete, y el aceite se envía a la caja del retardador y a la válvula selectora del embrague de traba. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 4

3-4-4

Tren de Fuerza II

CONTROL DEL RETARDADOR AUTOMATICO ECM DEL SISTEMA DE FRENOS (ARC) (TCS)

SENSOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR EN TRADA CONEC TAR

INTERRUPTOR ARC CONECTAR/DESCONECTAR

ENTR ADA DESCONECTAR

HERRAMIENTA DE SERVICIO ECMO DEL MOTOR ECM DE LA TRANSMISION/CHASIS CENTRAL DE MENSAJES

ENLACE DE DATOS CAT

AIRE DEL TANQUE DE LOS FRENOS DE SERVICIO

LAMPARA DE CONEXION DEL RETARDADOR

SOLENOIDE DE SUMINISTRO RESP IRADERO

RESPIRADERO SOLENOIDE DEL CONTROL

VALVULA DE LOS FRENOS DE SERVICIO

VALVULA DEL RETARDADOR MANUAL

VALVULA DEL RETARDADOR AUTOMATICO INTERRUPTOR DE PRESION DEL RETARDADOR AUTOMATICO

A LA VALVULA RELE DE FRENOS DE SERVICIO/RETARDADOR

INTERRUPTOR DE PRESION DEL RETARDADOR

A LA VALVULA RELE ARC

Fig. 3.4.5 Control del retardador automático

Control del retardador automático Los camiones de obras tienen una palanca de retardador manual y un sistema electrónico, llamado control del retardador automático, para controlar la velocidad de la máquina durante el desplazamiento con carga en pendientes cuesta abajo. En lugar de bajar la velocidad de la máquina reduciendo la potencia que fluye al convertidor de par, la palanca del retardador manual y el sistema de control retardador automático están integrados en el sistema de frenos. El control del retardador automático usa un solenoide de suministro y un solenoide de control. El solenoide de suministro es un solenoide de ACTIVAR/DESACTIVAR. El solenoide de suministro está activado si está conectado el interruptor en la cabina. El solenoide de control es un solenoide proporcional. El ECM determina en qué medida el control retardador automático conecta los frenos. El ECM activa el control retardador automático para mantener un valor de velocidad del motor.


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Unidad 3 Lección 4

3-4-5

Tren de Fuerza II

S ISTEMA DE FRENOS DE SERVICIO/RETARDADOR VALVULA DE FRENOS DELANTEROS DES CONECTADA FRENOS DE S ERVICIO CONECTADOS RETARDADOR DES CONECTADO ARC DES CONECTADO

TANQUE DE AIRE (SERVICIO)

VALVULA DE RETENCIO N DE UNA VIA

VALVULA DE ALIVIO

TANQUE DE AIRE (SERVICIO)

VALVULA DE DRENAJ E CABINA

VALVULA DE CONECTAR/DES CONECTAR FRENOS DELANTERO S

VALVULA RELE ( SERVICIO/RETARDADOR)

VALVULA DEL RETARDADOR VALVULA DE RELACION DE FRENOS DELANTEROS

S ENS O R DE P RE S ION DE AIRE

VA LVULA DE CON TROL DE LOS FRE NOS DE S ERVIC IO

VALVULA RELE (ARC)

VALVULA RELE (DELANTERA)

VALVULA DE P ROTECCION DE P RES ION

CILINDRO DE LOS FRENOS (DELANTERO )

CILINDRO DE LOS FRENO S (TRAS ERO )

VALVULA DEL ARC

INTERRUP TOR DEL RETARDADO R

INTERRUP TO R DE F RENOS DE S ERVICIO/RETARDADOR DE LA TRANS MIS ION Y LUZ DE PARADA

Fig. 3.4.6 Sistema de frenos de servicio/retardador

Sistema de frenos de servicio/retardador Los camiones de obras tienen un sistema de frenos de servicio de aire/aceite hidráulico. Se usan válvulas de retención doble para separar la válvula de control del retardador automático (ARC) de la palanca retardadora y del circuito retardador del pedal de frenos de servicio. Cualquiera que sea la entrada del freno, tiene la mayor parte de la señal y controla la señal al resto del sistema. El sistema ARC tiene una válvula de relé dedicada, debido a que el sistema ARC conecta y desconecta los frenos frecuentemente. Si el relé ARC se daña por el uso, las otras válvulas de relé quedan disponibles para la aplicación del freno de servicio.


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Unidad 3 Lección 4

3-4-6

Tren de Fuerza II

SISTEMA DE CONTROL DE TRACCION ECM DE LOS FRENOS (ARC) (TCS)

HERRAMIENTA DE SERVICIO ELECTRONICA

LAMPARA DE CONEXION TCS

INTERRUPTOR DE LOS FRENOS DE SERVICIO/RETARDADOR SENSOR DE VELOCIDAD DE SALIDA DE LA TRANSMISION

ENLACE DE DATOS CAT

INTERRUPTOR DE PRUEBA TCS

SOLENOIDE DEL SELECTOR DEL TCS (IZQUIERDA Y DERECHA)

SOLENOIDE (SERVO) PROPECIONAL

SENSOR DE VELOCIDAD DE LA RUEDA IZQUIERDA SENSOR DE VELOCIDAD DE LA RUEDA DERECHA

+ 10V A LOS SENSORES DE LA RUEDA

Fig. 3.4.7 Sistema de control de tracción

Sistema de control de tracción Algunos camiones de obras tienen un sistema de control de tracción controlado electrónicamente. En el sistema de control de tracción se usa el sistema eléctrico para reducir el patinaje indeseado de la rueda. El ECM verifica los sensores de velocidad de ambas ruedas traseras, el sensor de velocidad de la transmisión y el interruptor de frenos de servicio en el Enlace de Datos CAT. Cuando se conectan los frenos de servicio y la velocidad en tierra es mayor que 12 millas/h, no se activa el control de sistema de tracción. Cuando una de las ruedas patina, el sistema de control de tracción bloquea parte del aceite que fluye a la cámara de los frenos de estacionamiento. Los frenos de estacionamiento se conectan por resortes y se desconectan por presión, de modo que esto conecta el freno de estacionamiento en esa rueda. La velocidad de la rueda que patina disminuye. El neumático con la mejor condición de terreno recibe un aumento de par. Cuando se iguala el radio entre las ruedas, se desactiva el solenoide y fluye la máxima cantidad de aceite de desconexión a los frenos de estacionamiento.


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Unidad 3 Lección 4

3-4-7

Tren de Fuerza II

SISTEMA DE CONTROL DE TRACCION (TCS) MOTOR EN FUNCIONAMIENTO/FRENOS DESCONECTADOS INTERRUPTOR DE PRUEBA INTERRUPTOR FRENOS DE SERVICIO/RETARDADOR

EJE MOT RIZ IZQ UIERDO

SEÑALES DE ENTRADA

RETENEDOR DE BOLA SE NSOR DE VELO CIDAD DE LA TRANSMISION

SEÑALES DE SALIDA

O RIFICIO

REJILLA

LAMPARA DE CO NEXION TCS

SOLENOIDE SELECTOR

VALVULA DE FRENOS DE ESTACIONAMIENTO

EJE MOT RIZ DERECHO

SOLENOIDE (SERVO) PROPRCIONAL


Sistema de control de tracción La válvula de control de tracción puede conectar independientemente el freno de estacionamiento derecho o izquierdo. El aceite de la bomba que fluye directamente a la parte superior de la válvula de control de tracción mueve el pistón y saca de su asiento una válvula de retención de bola. La tubería de drenaje de la parte superior de la válvula se abre. El aceite enviado desde la válvula de los frenos de estacionamiento fluye a través de la rejilla, pasa por los orificios a través del solenoide selector a los carretes reductores de los frenos y mueve los carretes reductores al centro de la válvula de control de tracción. La cantidad total de aceite de los frenos de estacionamiento fluye pasando los carretes reductores al freno de estacionamiento trasero.


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Unidad 3 Lección 4

3-4-8

Tren de Fuerza II

SISTEMA DE CONTROL DE TRACCION (TCS) MOTOR EN FUNCIONAMIENTO/FRENO IZQUIERDO CONECTADO

INTERRUPT OR DE LO S FRENOS DE SERVICIO /RETARDADOR

INTERRUPTOR DE PRUEBA

EJ E MO TRI Z I ZQUIERDO CARRETE REDUCTO R

SEÑALES DE ENTRADA

RET ENEDO R DE BO LA

SENSOR DE VELOCIDAD DE LA TRANSMISION

SEÑALES DE SALIDA

O RIFICIO

REJILLA

LAM PARA DE CONEXI ON DE TCS SOLENOIDE DEL SE LECTOR

VALVULA DE LOS FRENOS DE ESTACIONAMIENTO

EJE MOTRIZ DERECHO

SOLENOIDE (SERVO) PROPORCIONAL


Sistema de control de tracción Cuando se detecta el patinaje de la rueda, se activan los solenoides proporcional y selector. Cuando se activa la válvula de solenoide selector, un carrete dentro de la válvula se desplaza. El conducto de la válvula solenoide selector al carrete reductor de la rueda que patina se abre a la válvula solenoide proporcional. El aceite desde el extremo del carrete reductor fluye a través de la válvula solenoide proporcional a la tubería de drenaje. La válvula solenoide proporcional determina el flujo. El carrete reductor de la rueda que patina se desplaza y bloquea parte del aceite de desconexión de los frenos de estacionamiento. Una cantidad reducida de aceite de desconexión de los frenos de estacionamiento fluye a la rueda que patina, e inicia la conexión del freno. El orificio de la rueda que patina reduce el flujo de aceite de suministro. Esto permite que las válvulas solenoides proporcional y selector continúen controlando el aceite. Cuando la rueda ya no patina, se desactivan los solenoides proporcional y selector. La válvula de solenoide selector se mueve al centro y la cantidad total de aceite de suministro fluye al carrete reductor y mueve el carrete al centro de la válvula de control de tracción. La cantidad total de aceite de los frenos de estacionamiento fluye a la cámara de los frenos de estacionamiento. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 4

3-4-9

Tren de Fuerza II

SISTEMA DE CONTROL DE TRACCION TCS ECM

VALVULA SOLENOIDE PILOTO CONECTAR/DESCONECTAR RECEPTACULO DE CODIGO DE MAZO ENLACE DE DATOS CAT

SENSOR DE POSICION DEL ANGULO DE ARTICULACION

INTERRUPTOR PUEBA/ACTIVAR TCS

SENSOR DE VELOCIDAD DE LA RUEDA DELANTERA IZQUIERDA SENSOR DE VELOCIDAD DE LA RUEDA DELANTERA DERECHA SENSOR DE VELOCIDAD DE LA RUEDA TRASERA IZQUIERDA SENSOR DE VELOCIDAD DE LA RUEDA TRASERA DERECHA

INTERRUPTOR CONECTAR/DESCONECTAR PARA LA PANTALLA DEL O PERADOR

ENLACE DE DATOS CAT SOLENOIDE P ROPORCIONAL PARA LA RUEDA DELANTERA IZQUIERDA SOLENOIDE PROPORCIONAL PARA LA RUEDA DELANTERA DERECHA

SOLENOIDE P ROPORCIONAL PARA LA RUEDA TRASERA IZQUIERDA

SOLENOIDE P ROPORCIONAL PARA LA RUEDA TRASERA DERECHA INDICADOR PARA LA RUEDA DELANTERA IZQUIERDA INDICADOR PARA LA RUEDA DELANTERA DERECHA INDICADOR P ARA LA RUEDA TRASERA IZQUIERDA INDICADOR PARA LA RUEDA TRASERA DERECHA INDICADOR DE ENERGIA PARA EL MONITOR DEL OPERADOR


Sistema de control de tracción Algunos cargadores de ruedas medianos tienen un sistema de control de tracción. El sistema de control de tracción usa el sistema eléctrico para reducir el patinaje no deseado de la rueda. El ECM verifica los sensores de velocidad de ambas ruedas traseras, de ambas ruedas delanteras y de la junta de articulación, de modo que puede determinar el ángulo de dirección. Con base en el ángulo de dirección y en las velocidades de las ruedas, el ECM calcula la velocidad de la rueda deseada y compara esta velocidad con la velocidad real de la rueda. Cuando una rueda patina, el sistema de control de tracción envía aceite a la cámara de frenos de servicio, y las revoluciones de la rueda que patina disminuyen. El neumático en mejores condiciones de terreno recibe un aumento de par. Cuando se iguala el radio entre las ruedas, el solenoide se desactiva y el sistema de control de tracción envía el aceite a los frenos.


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Unidad 3 Lección 4

3-4-10

Tren de Fuerza II

EJE DELANTERO

VALVULA DEL PEDAL DEL FRENO

VALVULAS SOLENOIDES PROPORCIONALES

VALVULA DE LANZADERA

VALVULA DE CARGA DEL ACUMULADOR VALVULA SOLENOIDE PILOTO CONECTAR/ DESCONECTAR

AL SISTEMA DE DIRECCION

AL SISTEMA DEL IMPLEMENTO

VALVULA REDUCTORA DE PRESION M ULTI PLE

EJE TRASERO


Sistema de control de tracción El aceite fluye de la válvula reductora de presión al múltiple de las válvulas solenoides proporcionales. El múltiple de las válvulas solenoides proporcionales también contiene cuatro válvulas de lanzadera. Las válvulas de lanzadera separan el aceite en el sistema de frenos de servicio estándar de la salida de las válvulas solenoides proporcionales del sistema de control de tracción. La válvula de carga del acumulador mantiene una cantidad mínima de presión en la tubería de aceite para la válvula reductora de presión. El aceite fluye a la válvula solenoide piloto de CONEXION/DESCONEXION y bloquea el aceite, a menos que el interruptor de PRUEBA/ACTIVAR esté en la posición PRUEBA/ACTIVAR o en la posición ACTIVAR. Cuando el aceite fluye a través del interruptor PRUEBA/ACTIVAR, reciben aceite los 4 solenoides proporcionales. Cuando la velocidad actual de la rueda excede la velocidad deseada de la rueda, se envía una señal electrónica a la válvula solenoide proporcional para esa rueda. La válvula solenoide proporcional envía parte del aceite a través de la válvula de lanzadera a los frenos de servicio, y la conexión de los frenos de servicio reduce la velocidad de la rueda hasta la velocidad deseada. La válvula de lanzadera compara el aceite del pedal de los frenos con el aceite de la válvula solenoide proporcional. El aceite con mayor presión fluirá a los frenos.


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Libro Del Estudiante 2007 Instituto

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